JP2013088401A - 廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】放射性物質による汚染を拡大すること無く、放射性物質で汚染された有機廃棄物を処理することができる廃棄物処理装置を提供する。
【解決手段】放射性物質が付着した有機廃棄物を処理する廃棄物処理装置に、前記有機廃棄物を炭化するための炭化容器と、前記有機廃棄物の燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器に供給する燃焼防止ガス供給部と、前記有機廃棄物に付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器を外側から加熱する加熱部とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】放射性物質が付着した有機廃棄物を処理する廃棄物処理装置に、前記有機廃棄物を炭化するための炭化容器と、前記有機廃棄物の燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器に供給する燃焼防止ガス供給部と、前記有機廃棄物に付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器を外側から加熱する加熱部とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、放射性物質によって汚染された有機廃棄物を処理する廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に関する。
原子力関連施設の事故によって放射能汚染された有機廃棄物が大量に発生し、その処理方法が深刻な問題となっている。セシウムCs、セシウム化合物Cs2 O、CsOH、CsO2 、Cs2 CO3 、CsClといった放射性物質によって汚染された瓦礫、稲わら、麦わら、樹木等の有機廃棄物を一般的な焼却装置(例えば、特許文献1)で処理した場合、有機廃棄物は700℃以上に加熱されるため、セシウムが気化し、放射性物質による汚染が拡大する原因となる。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、放射性物質が付着した有機廃棄物を燃焼防止ガス雰囲気中で炭化させることにより、放射性物質による汚染を拡大すること無く、放射性物質で汚染された有機廃棄物を処理することができる廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
本発明に係る廃棄物処理装置は、放射性物質が付着した有機廃棄物を処理する廃棄物処理装置であって、前記有機廃棄物を炭化するための炭化容器と、前記有機廃棄物の燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器に供給する燃焼防止ガス供給部と、前記有機廃棄物に付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器を外側から加熱する加熱部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る廃棄物処理装置は、前記放射性物質はセシウム又はセシウム化合物であることを特徴とする。
本発明に係る廃棄物処理方法は、放射性物質が付着した有機廃棄物を処理する廃棄物処理方法であって、前記有機廃棄物を炭化するための炭化容器に該有機廃棄物を投入する工程と、前記有機廃棄物の燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器に供給する工程と、前記有機廃棄物に付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器を外側から加熱する工程とを備えることを特徴とする。
本発明に係る廃棄物処理方法は、前記放射性物質はセシウム又はセシウム化合物であることを特徴とする。
本発明にあっては、炭化容器に投入された有機廃棄物は、外熱式の加熱部によって加熱され、かつ、炭化容器に燃焼防止ガスが供給される構成であるため、有機廃棄物が燃焼することは無く、放射性物質が気化しない温度範囲で有機廃棄物を炭化させることができる。従って、放射性物質が気化し、汚染が拡大するおそれは無く、有機廃棄物を炭化することによって、有機廃棄物の重量を2〜3%程度に減少させることができる。
本発明にあっては、セシウム又はセシウム化合物といった放射性物質が付着した有機廃棄物を、該放射性物質を気化させること無く炭化させることができる。
本発明によれば、放射性物質による汚染を拡大すること無く、放射性物質で汚染された有機廃棄物を処理することができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図1は、本実施の形態に係る廃棄物処理装置の一構成例を示した側断面図である。本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置は、セシウム又はセシウム化合物等の放射性物質が付着した有機廃棄物Aを炭化するための炭化容器1と、有機廃棄物Aの燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器1に供給する燃焼防止ガス供給部2と、有機廃棄物Aに付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器1を外側から加熱する加熱部3と、タール含有ガスからタールを除去するタール除去部4と、放射性物質が付着した有機廃棄物Aの炭化物Bを回収する第1炭化物回収部5と、タールを吸着したタール分解担持体Cを回収する第2炭化物回収部6とを備える。
図1は、本実施の形態に係る廃棄物処理装置の一構成例を示した側断面図である。本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置は、セシウム又はセシウム化合物等の放射性物質が付着した有機廃棄物Aを炭化するための炭化容器1と、有機廃棄物Aの燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器1に供給する燃焼防止ガス供給部2と、有機廃棄物Aに付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器1を外側から加熱する加熱部3と、タール含有ガスからタールを除去するタール除去部4と、放射性物質が付着した有機廃棄物Aの炭化物Bを回収する第1炭化物回収部5と、タールを吸着したタール分解担持体Cを回収する第2炭化物回収部6とを備える。
炭化容器1は、中空円筒状をなし、該炭化容器1を490〜610℃未満に加熱する外部熱風加熱槽方式の加熱部3の内部に略水平の姿勢で設置されている。炭化容器1の一端部に設けられた有機廃棄物供給口11には炭化容器1内に有機廃棄物Aを供給するホッパ14が結合されており、炭化容器1の内部には有機廃棄物供給口11から供給された有機廃棄物Aを他端部側へ搬送する搬送スクリュー12が設けられている。有機廃棄物Aは、例えば、木質の瓦礫、稲わら、麦わら、樹木等、放射性物質が付着した有機性の廃棄物である。放射性物質としては、例えばセシウム及びセシウム化合物が挙げられる。炭化容器1は、他端部に炭化物排出口を有する。炭化物排出口には、第1炭化物回収部5の集積部50に接続され、有機廃棄物Aの炭化物Bと、熱分解によって発生したタール含有ガスとをタール除去部4へ導く配管13が接続されている。
燃焼防止ガス供給部2は、燃焼防止ガス、例えば窒素ガスを供給するボンベ、配管、流量制御弁などで構成されている。燃焼防止ガスは、窒素ガスに限定されず、酸素を含まない任意のガスを燃焼防止ガスとして利用することができる。また、有機廃棄物Aの燃焼を防止することができる気体であれば、特にその成分は限定されない。
加熱部3は、炭化容器1の径方向外側に配された第1円筒状加熱風流路30と、円筒状のタール除去部4の外側に配された第2円筒状加熱風流路34と、熱源となる燃焼ガスを生成するガス加熱炉31とを備える。ガス加熱炉31で生成された燃料ガスは、第2円筒状加熱風流路34を経由して、第1円筒状加熱風流路30へ供給される。第1円筒状加熱風流路30は、炭化容器1の外形よりも内径が大きく、炭化容器1と同軸的に配設されている。第1円筒状加熱風流路30は、内部が中空であり、炭化物排出口側(図1中右側)に燃焼ガス供給管35の一端が接続され、有機廃棄物供給口11側(図1中左側)の外周面には、燃焼ガスを外部へ排気する排気筒36が設けられている。第2円筒状加熱風流路34は、中心軸が鉛直になるように配された中空円筒状であり、燃焼ガス供給管35の他端は第2円筒状加熱風流路34の上部の適宜箇所に接続されている。第2円筒状加熱風流路34の下部は、配管33によってガス加熱炉31に接続されている。ガス加熱炉31には、原料供給管32を通じて空気及び天然ガスが供給され、天然ガスを燃焼させる。そして、加熱された燃焼ガスがガス加熱炉31から配管33を通じて、第2円筒状加熱風流路34及び第1円筒状加熱風流路30へ供給される。燃焼ガスの温度及び流量は、第2円筒状加熱風流路34の温度が671℃未満、より好ましくは610℃未満になるように制御される。更に好ましくは、燃焼ガスの温度を580℃未満に制御すると良い。更に、燃焼ガスの温度及び流量は、第2円筒状加熱風流路34の温度が400℃以上になるように制御すると良い。250℃以上、400℃未満の温度範囲においては、Cs2 Oが分解されないまま気化するおそれがあるため、400℃以上の温度範囲で炭化物Aを炭化させることが好ましい。セシウム及びセシウム化合物が気化することを確実に防止することができる。なお、温度制御は、実験的に定めた加熱条件、例えば、天然ガス及び空気の供給量に従って、加熱部3の動作を制御すれば良い。また、炭化容器1の適宜箇所に温度計を設け、該温度計の検出結果に基づいて、天然ガス及び空気の供給量をフィードバック制御するように構成しても良い。
なお、加熱部3の具体例として、燃焼ガスによる外熱加熱方式を説明したが、言うまでも無く、ヒータを用いて炭化容器1を加熱しても良いし、誘導電流などを用いて加熱しても良い。また、第2円筒状加熱風流路34を含む加熱部3を説明したが、タール除去部4については他の加熱手段を用いて加熱するように構成し、加熱部3から第2円筒状加熱風流路34を除外しても良い。
なお、加熱部3の具体例として、燃焼ガスによる外熱加熱方式を説明したが、言うまでも無く、ヒータを用いて炭化容器1を加熱しても良いし、誘導電流などを用いて加熱しても良い。また、第2円筒状加熱風流路34を含む加熱部3を説明したが、タール除去部4については他の加熱手段を用いて加熱するように構成し、加熱部3から第2円筒状加熱風流路34を除外しても良い。
400℃以上、671℃未満の温度範囲においてはセシウム及びセシウム化合物が気化することが無い温度であり、放射性物質が気化して拡散することが抑制される。セシウムは、水分と反応し易く、酸化セシウムCs2 O、水酸化セシウムCsOH、二酸化セシウムCsO2 等のセシウム化合物として存在していると考えられる。
CsOHの沸点は990℃、二酸化セシウムCsO2 は400℃以上で金属セシウムと
過酸化物Cs2 O2 に分解し、さらにセシウムと酸素に分解するため、各セシウム化合物が気化するおそれは無い。Cs2 Oは約250℃で蒸発するが、350〜400℃程度でセシウムCsに分解する。セシウムCsの沸点は671℃未満であるため、結局のところ、671℃未満の温度範囲においてセシウム及びセシウム化合物が気化するおそれは無い。
また、Csは二酸化炭素と反応して、炭酸セシウムCs2 CO3 として存在する可能性もある。Cs2 CO3 は610℃で分解し、CO2 と、Cs2 Oになる。Cs2 Oは350℃〜400℃程度で、セシウムCsに分解する。セシウムCsの沸点は671℃未満であるため、結局のところ、671℃未満の温度範囲においてセシウム化合物が気化するおそれは無い。
更に、Csは、塩化セシウムCsClのような塩の状態で存在する可能性もある。CsClの沸点は1261℃であるため、671℃未満の温度範囲においてCsClが気化するおそれは無い。
このように、有機廃棄物Aを671℃未満で炭化させた場合、セシウム又はセシウム化合物が気化することは無く、放射能汚染が拡大することを防止することができる。また、有機廃棄物Aを610℃未満で炭化させた場合、Cs2 CO3 の分解も起きないため、放射能汚染が拡大することをより確実に防止することができる。
CsOHの沸点は990℃、二酸化セシウムCsO2 は400℃以上で金属セシウムと
過酸化物Cs2 O2 に分解し、さらにセシウムと酸素に分解するため、各セシウム化合物が気化するおそれは無い。Cs2 Oは約250℃で蒸発するが、350〜400℃程度でセシウムCsに分解する。セシウムCsの沸点は671℃未満であるため、結局のところ、671℃未満の温度範囲においてセシウム及びセシウム化合物が気化するおそれは無い。
また、Csは二酸化炭素と反応して、炭酸セシウムCs2 CO3 として存在する可能性もある。Cs2 CO3 は610℃で分解し、CO2 と、Cs2 Oになる。Cs2 Oは350℃〜400℃程度で、セシウムCsに分解する。セシウムCsの沸点は671℃未満であるため、結局のところ、671℃未満の温度範囲においてセシウム化合物が気化するおそれは無い。
更に、Csは、塩化セシウムCsClのような塩の状態で存在する可能性もある。CsClの沸点は1261℃であるため、671℃未満の温度範囲においてCsClが気化するおそれは無い。
このように、有機廃棄物Aを671℃未満で炭化させた場合、セシウム又はセシウム化合物が気化することは無く、放射能汚染が拡大することを防止することができる。また、有機廃棄物Aを610℃未満で炭化させた場合、Cs2 CO3 の分解も起きないため、放射能汚染が拡大することをより確実に防止することができる。
タール除去部4は、第2円筒状加熱風流路34の内側に配された円筒状の容器40を備える。容器40と、集積部50の上部とは配管を通じて連通しており、炭化物Aを炭化した際に発生したタール含有ガスは、炭化容器1から集積部50を通じて容器40に流入する。容器40と、集積部50とを接続する配管には、図示しないフィルタ、例えば金網を設けると良い。金網は例えばステンレス製である。フィルタを備えることによって、万一、集積部50からセシウム又はセシウム化合物が通流してきても、該セシウム又はセシウム化合物をフィルタで捕獲することができる。該容器40の上部には、タール分解担持体Cを供給するホッパ41から下方へ伸びた配管42が接続し、ホッパ41から供給されたタール分解担持体Cが容器40に集積している。タール分解担持体は、炭化容器1から排気されたタール含有ガスに含まれるタールを分解し、又は吸着するものであり、例えば、γアルミナ、多孔質の火山砕屑物粒子、珪藻土、粘土鉱物又は炭酸塩等の多孔質鉱物粒子を利用すると良い。炭化容器1から排気されたタール含有ガスは、タール分解担持体Cの集積物中を通流し、該タール含有ガスに含まれるタールがタール分解担持体Cに吸着される。
第1炭化物回収部5は、上部に配管13の端部が接続されており、放射性物質が付着した有機廃棄物Aの炭化物Bが集積する漏斗状の集積部50を備え、集積部50に集積した炭化物Bを回収する搬送機構である。
第2炭化物回収部6は、タールを吸着したタール分解担持体Cを回収する搬送機構である。
第2炭化物回収部6は、タールを吸着したタール分解担持体Cを回収する搬送機構である。
図2は、廃棄物処理方法を示したフローチャートである。以下では、図1に示した廃棄物処理装置を用いて、有機廃棄物Aを処理する方法を説明するが、廃棄物処理方法を実施するための装置はこれに限定されるものでは無い。
まず、セシウム及びセシウム化合物が付着した有機廃棄物Aをホッパ14に投入し、炭化容器1へ供給する(ステップS1)。次いで、炭化容器1に燃焼ガス防止ガス、例えば窒素ガスを供給する(ステップS2)。そして、加熱部3を用いて有機廃棄物Aを加熱する(ステップS3)。つまり、ガス加熱炉31で天然ガスを燃焼させることによって、加熱された燃焼ガスを生成し、例えば850℃の燃焼ガスを第2円筒状加熱風流路34へ供給する。第2円筒状加熱風流路34を通流する過程で燃料ガスの温度は低下し、例えば約580℃の燃焼ガスが第2円筒状加熱風流路34から第1円筒状加熱風流路30へ供給される。このようにして燃焼ガスを第1円筒状加熱風流路30を通流させることによって、炭化容器1を外部から加熱させることができる。炭化容器1を外部から加熱する構成であるため、有機廃棄物Aが燃焼して、放射性物質が気化することは無く、放射性物質の拡散を防止することができる。
なお、燃焼ガス防止ガスを供給する工程と、加熱部3を用いて有機廃棄物Aを加熱する工程とを順番に記載しているが、開始順序がこの順であり、各工程の処理内容は並行的に行われる。また、各工程の開始順序は逆順でも良い。更に、燃焼ガス防止ガスを供給する工程と、加熱部3を用いて有機廃棄物Aを加熱する工程とをこの順でバッチ式に行っても良い。
なお、燃焼ガス防止ガスを供給する工程と、加熱部3を用いて有機廃棄物Aを加熱する工程とを順番に記載しているが、開始順序がこの順であり、各工程の処理内容は並行的に行われる。また、各工程の開始順序は逆順でも良い。更に、燃焼ガス防止ガスを供給する工程と、加熱部3を用いて有機廃棄物Aを加熱する工程とをこの順でバッチ式に行っても良い。
次いで、窒素ガス雰囲気中で有機廃棄物Aを加熱することによって得られた炭化物Bを回収する(ステップS4)。
ステップS4で回収された炭化物Bは、671℃未満の低温で処理する限りにおいて、種々の用途に使用することができる。例えば、炭化物Bを低温で加熱することによって、可燃性ガスを生成し、発電などに利用しても良い。炭化物Bを低温で加熱することによって、放射性物質を気化させること無く可燃性ガスを生成し、炭素の重量を減少させることができる。従って、放射性物質を更に濃縮させることができる。
このように構成された廃棄物処理装置によれば、放射性物質が気化し、汚染が拡大するおそれは無く、有機廃棄物Aを炭化することによって、有機廃棄物Aの重量を2〜3%程度に減少させることができる。
また、回収された炭化物Bを更に低温加熱することによって、有機廃棄物Aの炭化物Bの重量を更に減少させることができる。
なお、上述の実施の形態では、放射性物質としてセシウム及びその化合物を主に説明したが、ストロンチウム、プルトニウム、その他の放射性物質が付着した有機廃棄物の処理にも本発明を適用することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 炭化容器
2 燃焼防止ガス供給部
3 加熱部
4 タール除去部
5 第1炭化物回収部
6 第2炭化物回収部
2 燃焼防止ガス供給部
3 加熱部
4 タール除去部
5 第1炭化物回収部
6 第2炭化物回収部
Claims (4)
- 放射性物質が付着した有機廃棄物を処理する廃棄物処理装置であって、
前記有機廃棄物を炭化するための炭化容器と、
前記有機廃棄物の燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器に供給する燃焼防止ガス供給部と、
前記有機廃棄物に付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器を外側から加熱する加熱部と
を備える廃棄物処理装置。 - 前記放射性物質はセシウム又はセシウム化合物である
請求項1に記載の廃棄物処理装置。 - 放射性物質が付着した有機廃棄物を処理する廃棄物処理方法であって、
前記有機廃棄物を炭化するための炭化容器に該有機廃棄物を投入する工程と、
前記有機廃棄物の燃焼を防止する燃焼防止ガスを前記炭化容器に供給する工程と、
前記有機廃棄物に付着した放射性物質が気化しない温度範囲で前記炭化容器を外側から加熱する工程と
を備える廃棄物処理方法。 - 前記放射性物質はセシウム又はセシウム化合物である
請求項3に記載の廃棄物処理方法。
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JP2011232149A JP2013088401A (ja) | 2011-10-21 | 2011-10-21 | 廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014190882A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Meiwa Industries Ltd | 放射性セシウムが付着したバイオマスの処理方法 |
JP5872096B1 (ja) * | 2015-07-22 | 2016-03-01 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 除染・減容化方法及び除染・減容化システム |
KR102462259B1 (ko) * | 2022-07-14 | 2022-11-07 | 하나원자력기술주식회사 | 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법 |
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2011
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JP5872096B1 (ja) * | 2015-07-22 | 2016-03-01 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 除染・減容化方法及び除染・減容化システム |
JP2017026457A (ja) * | 2015-07-22 | 2017-02-02 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 除染・減容化方法及び除染・減容化システム |
KR102462259B1 (ko) * | 2022-07-14 | 2022-11-07 | 하나원자력기술주식회사 | 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법 |
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