JP2013158671A - 放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システムおよび処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる処理システムおよび処理方法を提供する。
【解決手段】反応槽３において、放射性物質含有水と磁性化吸着材とを混合し、磁性化吸着材に放射性物質を吸着させ、磁気分離装置４によって、放射性物質含有水から磁性化吸着材を分離する。搬送ラインＬ６，Ｌ６ａを通じて分離した磁性化吸着材を反応槽３に返送することで、繰り返し吸着材を使用し、放射性物質を効率的に除去する。さらには、制御装置１７によって、磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否かを判定する。これにより、磁性化吸着材の処理能力を超えた状態で運転することや、磁性化吸着材の吸着量が所定の吸着量を超過することを防止でき、磁性化吸着材の交換時期を適切に判断できる。その結果として、システムの安全性を高め、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質を含有する放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システムおよび処理方法に関する。

従来、下記特許文献１に記載されるように、重金属を含有する汚染土壌に水を混合してスラリーを生成し、反応槽においてスラリーに鉄粉を混合し、この鉄粉に重金属を付着させることによって重金属を除去する重金属汚染土壌の処理システムが知られている。このシステムでは、重金属が付着した鉄粉を磁気分離装置により回収することで、重金属を土壌から分離すると共に、回収した鉄粉を反応槽に返送し、浄化材として再利用している。

特開２０１１−５６４８２号公報

ところで近年、原子力発電所から放射性物質が拡散し、周辺環境の土壌などが放射性物質により汚染されるという事態が生じている。こうした土壌などは放射能汚染廃棄物（もしくは放射性物質汚染廃棄物）として適切に処分することが必要であるが、放射能汚染廃棄物の量が膨大な場合には、その放射性物質をそのまま処分することは困難である。そこで、放射能汚染廃棄物の減容化が求められている。

本発明者らは、放射能汚染廃棄物を減容化できると共に、放射能汚染廃棄物から放射性物質を効率的かつ安全に除去できる処理システムを検討した。たとえば、放射能汚染廃棄物が放射性物質で汚染された土壌であれば、その土壌を水と混合して放射性物質を水中に溶出させ、放射性物質含有水として処理することが考えられる。放射能汚染廃棄物が放射性物質で汚染された水であれば、その水を放射性物質含有水として処理することが考えられる。また、放射能汚染廃棄物が、放射性物質で汚染された落ち葉などの焼却により発生する灰（焼却灰や飛灰など）であれば、その灰を水と混合してスラリー化し、放射性物質含有スラリーとして処理することが考えられる。

本発明者らは、放射性物質含有水や放射性物質含有スラリーを処理するため、上記特許文献１に記載されたシステムの適用を試みた。しかしながら、上記システムは放射性物質を対象とするものではないため、放射性物質含有水や放射性物質含有スラリーからの放射性物質の除去に適用することは容易ではない。たとえば、重金属浄化用の鉄粉を用いても放射性物質を除去することはできない。さらには、放射性物質を対象とする場合、重金属を対象とする場合に比してシステムの安全性を確立することが一層重要になる。このように、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる処理システムおよび処理方法の実現が課題となっている。

本発明は、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる処理システムおよび処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決した放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システムは、放射性物質を含有する放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システムであって、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーと磁性化吸着材とを収容してこれらを混合する反応槽と、放射性物質を吸着した磁性化吸着材を放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから磁気により分離する磁気分離装置と、磁気分離装置により分離された磁性化吸着材を反応槽に返送するための返送ラインと、返送ラインを通じて磁性化吸着材を反応槽に返送するか否かを判定する判定装置と、を備えることを特徴とする。

この処理システムによれば、反応槽において、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーと磁性化吸着材とが混合され、磁性化吸着材に放射性物質が吸着される。そして、磁気分離装置によって、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから磁性化吸着材が磁気により分離される。返送ラインを通じて分離した磁性化吸着材を反応槽に返送することで、繰り返し吸着材を使用することができ、放射性物質を効率的に除去することができる。さらには、判定装置によって、磁性化吸着材を反応槽に返送するか否かが判定される。放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理では、繰り返し磁性化吸着材を使用する過程において、たとえば磁性化吸着材の吸着能力が低下したり吸着量が多くなったりした場合には磁性化吸着材を交換する必要がある。判定装置を備える上記の処理システムによれば、磁性化吸着材の処理能力を超えた状態で運転することや、磁性化吸着材の吸着量が所定の吸着量を超過することを防止でき、磁性化吸着材の交換時期を適切に判断できる。その結果として、システムの安全性が高められる。したがって、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる。

また、上記処理システムにおいて、磁性化吸着材は、天然ゼオライト、人工ゼオライト、合成ゼオライト、およびフェロシアン化鉄のうち少なくとも１つを含む。この場合、放射性物質の吸着能力に優れた吸着材を用いることにより、放射性物質を確実に除去することができる。さらには、少ない吸着材量で処理することができ、その結果として、廃棄物量を低減することができる。

また、上記処理システムにおいて、判定装置は、磁気分離装置によって分離された分離水の放射線量、または、磁気分離装置によって分離された分離スラリーの固液分離により得られる分離液の放射線量を測定する第１の測定部を有する。この場合、第１の測定部によって分離水や分離液の放射線量を測定することにより、その時点での放射性物質の除去率を推定することができると共に、磁性化吸着材の吸着能力や吸着量を推定することができる。よって、処理状況を確認することができ、さらには判定装置における高精度な判定が可能となる。

また、上記処理システムにおいて、判定装置は、磁気分離装置によって分離された磁性化吸着材の放射線量を測定する第２の測定部を有する。この場合、第２の測定部によって磁性化吸着材の放射線量を測定することにより、その時点での磁性化吸着材の吸着能力や吸着量を推定することができる。よって、判定装置における高精度な判定が可能となる。

また、上記処理システムにおいて、反応槽は、反応槽内の液面が磁気分離装置よりも高くなるように設置されており、反応槽には、反応槽内の水またはスラリーと磁性化吸着材とを重力によって磁気分離装置に搬送する搬送ラインが接続されている。放射性物質の吸着能力を有する磁性化吸着材は、比較的粒径が大きい傾向にある。上記構成によれば、磁性化吸着材の粒径が大きくポンプによる搬送が困難な場合であっても、重力によって搬送することができるため、好適な処理が実現される。

また、上記課題を解決した放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理方法は、放射性物質を含有する放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理方法であって、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーと磁性化吸着材とを反応槽において混合する混合ステップと、放射性物質を吸着した磁性化吸着材を放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから磁気により分離する磁気分離ステップと、磁気分離ステップにおいて分離された磁性化吸着材を反応槽に返送するか否かを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。

この処理方法によれば、混合ステップにおいて、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーと磁性化吸着材とが混合され、磁性化吸着材に放射性物質が吸着される。そして、磁気分離ステップにおいて、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから磁性化吸着材が磁気により分離される。こうして分離した磁性化吸着材を反応槽に返送することで、繰り返し吸着材を使用することができ、放射性物質を効率的に除去することができる。さらには、判定ステップにおいて、磁性化吸着材を反応槽に返送するか否かが判定される。放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理では、繰り返し磁性化吸着材を使用する過程において、たとえば磁性化吸着材の吸着能力が低下したり吸着量が多くなったりした場合には磁性化吸着材を交換する必要がある。判定ステップを含む上記の処理方法によれば、磁性化吸着材の処理能力を超えた状態で運転することや、磁性化吸着材の吸着量が所定の吸着量を超過することを防止でき、磁性化吸着材の交換時期を適切に判断できる。その結果として、安全性が高められる。したがって、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる。

本発明によれば、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる。

本発明の一実施形態に係る放射性物質含有水の処理システムの概要を示す図である。 磁気分離装置の構成を概略的に示す側面断面図である。 他の実施形態に係る放射性物質含有スラリーの処理システムの概要を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、放射性物質含有水の処理システム１は、たとえば放射性セシウム（^１３７Ｃｓ）などの放射性物質に汚染された汚染水の浄化処理を行うシステムである。処理システム１は、原子力発電所の事故により発生した膨大な量の放射能汚染廃棄物に含まれた放射性物質を吸着・除去することにより、廃棄物量の減容化を可能とするものである。放射能汚染廃棄物としては、汚染された水域の水、剥ぎ取られた土壌、湖沼などから除去された底泥、剪定された枝葉、除草された草、落ち葉や焼却灰などが挙げられる。土壌などのように放射能汚染廃棄物が固体である場合には、処理システム１は、放射能汚染廃棄物の洗浄により生じた放射性物質含有水の浄化処理に適用することもできる。

処理システム１は、原水槽２と、反応槽３と、磁気分離装置４と、気液分離器５と、処理水槽６とを備えている。処理システム１では、反応槽３において放射性物質含有水に磁性化吸着材が混合されて、磁性化吸着材に放射性物質を吸着させる。そして、放射性物質を吸着した磁性化吸着材が磁気分離装置４により分離・回収される。磁気分離装置４において分離・回収された磁性化吸着材は、気液分離器５に搬送されて気液分離され、反応槽３に返送され、繰り返し使用される。処理システム１では、このような処理工程により放射性物質含有水から放射性物質を除去する。以下、各構成要素について説明する。

原水槽２は、放射性物質含有水を貯留する。原水槽２には原水ポンプ１３が設けられている。この原水ポンプ１３は、搬送ラインＬ１を通じて放射性物質含有水を反応槽３に汲み上げる。搬送ラインＬ１には、サンプリングラインＬ１０が分岐して設けられており、サンプリングラインＬ１０には、放射性物質含有水の放射線量を測定する放射線量測定器１８が接続されている。サンプリングラインＬ１０には、バルブＶ３が設けられている。

反応槽３は、原水ポンプ１３によって汲み上げられた放射性物質含有水を収容すると共に、磁性化吸着材を収容してこれらを混合するための槽である。反応槽３は、放射性物質含有水と磁性化吸着材とを混合することにより、放射性物質含有水に含まれる放射性物質を磁性化吸着材に吸着させる。この反応槽３は、撹拌器１４と、水中ミキサー１５と、汲み上げポンプ１６とを備えている。反応槽３には、原水槽２内の原水ポンプ１３に接続された搬送ラインＬ１が延設されている。なお、反応槽３には、所定量の磁性化吸着材を槽内に投入することができる吸着材投入器を設けてもよい。

ここで、磁性化吸着材としては、天然ゼオライト、人工ゼオライト、合成ゼオライト、およびフェロシアン化鉄のいずれか１つを磁性化されたものが用いられる。なお、磁性化されたこれらの吸着材を複数組み合わせてもよい。いずれの物質を吸着材として用いるか、どのような組み合わせとするかは、放射性物質含有水の性状や除去対象の放射性物質に応じて適宜選択することができる。

撹拌器１４は、反応槽３内の放射性物質含有水と磁性化吸着材とを撹拌するものである。撹拌器１４は、モータ、回転軸、および回転羽などを有している。水中ミキサー１５は、撹拌槽３内の放射性物質含有水を流動させるためのものである。水中ミキサー１５は、反応槽３の底部に設けられており、吸入した放射性物質含有水を噴射して水圧により放射性物質含有水を流動させる。つまり、反応槽３では、撹拌器１４と水中ミキサー１５との協働により、放射性物質含有水と磁性化吸着材とを混合して放射性物質含有水に含まれる放射性物質を磁性化吸着材に付着させる。以下、磁性化吸着材が混合された放射性物質含有水を混合液という。

汲み上げポンプ１６は、反応槽３内の混合液を汲み上げるポンプである。汲み上げポンプ１６には、磁気分離装置４に磁性化吸着材を含有する混合液を搬送する搬送ラインＬ２が接続されている。汲み上げポンプ１６は、搬送ラインＬ２を介して、反応槽３内から汲み上げた混合液を磁気分離装置４に送出する。

磁気分離装置４は、混合液から磁性化吸着材を回収するためのものである。磁気分離装置４には、上述の搬送ラインＬ２上に設けられたバルブＶ１が調整されることによって、所定流量の混合液が反応槽３から搬送される。磁気分離装置４では、混合液に含まれる磁性化吸着材を９９％以上回収する。

磁気分離装置４について、図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、磁気分離装置４の構成を概略的に示す側面断面図である。同図に示すように、磁気分離装置４は、磁界発生部２０と、本体部２１とを備えている。

磁界発生部２０は、磁界（磁場）を発生させる部分である。磁界発生部２０は、本体部２１に当接して配置されており、超伝導電磁石を有して構成されている。磁界発生部２０から発生される磁界は、本体部２１の下側では強く、上側になるにつれて弱くなるように設定されている。磁界の強さは、制御装置１７（図１参照）によって適宜変更可能となっている。

本体部２１は、筺体２３と、モータ２４とから構成されている。筺体２３は、流入口２５と、流出口２６と、排出口２７と、ベルト２８と、ウォータージェット２９ａ、２９ｂと、吸着材回収口３０とを備えている。

流入口２５は、混合液の流入方向が斜め下方となるように、水平方向に対して傾斜して筺体２３に設けられている。流入口２５は、搬送ラインＬ２に接続され、混合液を筺体２３内に流入させる。

流出口２６は、流入口２５の反対側に設けられており、分離水等を排出する。流出口２６は、流入口２５よりも上方に設けられている。これにより、筺体２３内部では、流出口２６よりも上側には水が浸水しないようになっている。この流出口２６には、分離水等を処理水槽６に搬送する搬送ラインＬ３（図１参照）が接続されている。

排出口２７は、ベルト２８よりも下方（筺体２３の底部）に設けられており、混合液に含まれている土粒子等を筺体２３内に堆積させないように排出する。この排出口２７は、搬送ラインＬ４を介して貯留槽３１（図１参照）に接続されており、この搬送ラインＬ４には、バルブＶ２（図１参照）が設けられている。これにより、排出口２７からの排出量がそのバルブＶ２によって調整可能となっている。貯留槽３１は、土粒子等と共に排出される分離水を一時的に貯留する部分であり、ラインＬ５を通じて、ポンプ３２によって処理水槽６に分離水を搬送する。なお、排出口２７からの排出量の割合は約８割であり、流出口２６からの排出量の割合は約２割である。

ベルト２８は、筺体２３の上部に設けられたローラー状の駆動回転体３３と、筺体２３の下部に設けられたローラー状の従動回転体３４とに掛け渡されている。駆動回転体３３と従動回転体３４とは、鉛直方向に沿った同一直線状に水平方向に延在して配置固定されている。駆動回転体３３は、モータ２４に連結され、モータ２４の回転に応じて回転する。回転方向は、図２において時計回りである。従動回転体３４は、回動自在に設けられている。ベルト２８は、駆動回転体３３の回転に伴って回転する。

また、ベルト２８は、駆動回転体３３と従動回転体３４との間の略中央部分、且つ流入口２５に対向する面Ｆ側に配置固定されたローラー状の回転体３５に接触している。回転体３５は、駆動回転体３３及び従動回転体３４よりも流入口２５側に設けられている。これにより、ベルト２８は、流入口２５に対向する面Ｆが、従動回転体３４から回転体３５までの部分において、鉛直方向に対して流入口２５から遠ざかる方向に例えば１５°程度傾斜している。また、回転体３５から駆動回転体３３までの部分において、鉛直方向に対して流入口２５に近づく方向に例えば２０°程度傾斜している。したがって、ベルト２８は、回転体３５を略中心として流入口２５側の面Ｆ、ＧがＶ字状となっている。なお、ベルト２８の上記配置により、ベルト２８の流入口２５に対向する面Ｆは、流入口２５から流入される混合液の流入方向と略直交する角度となっている。

ウォータージェット２９ａ，２９ｂは、ベルト２８に対して水（流体）を噴射する。ウォータージェット２９ａ，２９ｂには、ポンプ（図示しない）から水が供給されており、ウォータージェット２９ａ，２９ｂから噴射される水の圧力は、０．３ＭＰａ程度である。ウォータージェット２９ａ，２９ｂは、ベルト２８の流出口２６の配置位置の直上部分において、流入口２５に対向する面Ｇと、その面Ｇの裏面とに水が噴射されるように、ベルト２８を挟むように配置されている。ウォータージェット２９ａ，２９ｂは、水平方向に沿って一定の間隔で配置された複数のノズルＮ１，Ｎ２を有しており、そのノズルＮ１，Ｎ２からベルト２８の噴射位置Ｐに向けて水を噴射する。なお、ウォータージェット２９ａ，２９ｂは、ウォータージェット２９ａが噴射位置Ｐ、ウォータージェット２９ｂが噴射位置Ｐよりも上方に噴射するといったように、噴射位置を違えて水を噴射してもよい。

吸着材回収口３０は、ベルト２８から磁性化吸着材を吸引することにより回収する。吸着材回収口３０には、吸引口の上側部分に沿ってベルト２８に接触する接触片３０ａが設けられている。吸着材回収口３０は、気液分離器５に搬送ラインＬ６を介して接続されており、ブロア５ａの吸引により磁性化吸着材を接触片３０ａによってベルト２８から剥離しながら吸引して回収する。超伝導電磁石を備える磁気分離装置４においては、前述したように本体部２１の上側ほど（磁気発生部２０から離れるほど）磁界が弱くなるので、吸着材回収口３０における磁性化吸着材の回収が容易になっている。なお、吸着材回収口３０における吸引力は、２０ｋＰａ程度である。

図１に戻って、気液分離器５は、磁気分離装置４によって分離された磁性化吸着材と共に吸引される空気を分離し、磁性化吸着材を回収する装置である。気液分離器５には、ブロア５ａが接続されており、搬送ラインＬ６を通じて磁性化吸着材が搬送される。気液分離器５によって回収された磁性化吸着材は、搬送ラインＬ６ａを通じて反応槽３に返送され、浄化材として再度使用される。搬送ラインＬ６，Ｌ６ａは、磁性化吸着材を反応槽３に返送するための返送ラインを構成する。

処理水槽６は、磁気分離装置４によって磁性化吸着材が回収された後の分離水を処理水として貯留する部分である。処理水槽６には、磁気分離装置４から送出された分離水及び貯留槽３１から送出された分離水が、それぞれ搬送ラインＬ３、Ｌ５を通じて搬送される。この処理水槽６に貯留される処理水は、放射性物質が所定濃度以下になっている。そして、処理水槽６には、ポンプ３６が設けてあり、ポンプ３６により汲み上げられた処理水は、搬送ラインＬ７および放流ラインＬ８を通じて放流される。

処理システム１では、上記の構成により放射性物質含有水を連続処理可能になっている。これにより、バッチ式の処理システムよりも処理水量が大きくなっている。言い換えれば、同じ処理水量で比較した場合には、処理システム１は、バッチ式の処理システムよりもコンパクト化が図られる。さらには、処理システム１は、カラム式の処理システムに比して放射性物質含有水と磁性化吸着材との接触効率がよい。処理システム１においては、濁水すなわちＳＳ分を有する放射性物質含有水であっても支障なく処理が可能である。カラム式の処理システムのように濁水によって閉塞するようなことがない。また、磁気分離装置４によって、磁性化吸着材を超強力磁石で分離・回収するので、磁性化吸着材の分離・回収が容易かつ確実であり、混合液から磁性化吸着材が流出するおそれはほとんどない。

ここで、本実施形態の処理システム１にあっては、搬送ラインＬ６，Ｌ６ａを通じて磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否かを判定する判定装置４０を備えている。この判定装置４０は、磁性化吸着材の吸着能力や吸着量を推定することにより、磁性化吸着材の交換時期を適切に判定するものである。放射性物質を処理対象とする処理システム１においては、確実かつ安全な処理を実現するため、この判定装置４０が設けられる。

判定装置４０は、処理水の放射線量を測定する放射線量測定器（第１の測定部）３８と、磁気分離装置４によって分離された磁性化吸着材の放射線量を測定する放射線量測定器（第２の測定部）３７と、放射線量測定器３８，３７により測定された放射線量に基づいて磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否かを判定する制御装置１７とを有している。以下、各構成要素について説明する。

ポンプ３６に接続された搬送ラインＬ７は、処理水を放流するための放流ラインＬ８と、反応槽３に接続されて処理水を反応槽３に返送するための返送ラインＬ９とに分岐している。処理水槽６には、処理水中の放射線量を測定する放射線量測定器３８が設けられている。放射線量測定器３８は、処理水の放射線量を測定し、測定結果を示す信号を制御装置１７に出力する。放射線量測定器３８としては、たとえば水用のＮａIシンチレーション検出器を用いることができる。この放射線量測定器３８は、水モニターとして機能する。放流ラインＬ８にはバルブＶ５が設けられており、返送ラインＬ９にはバルブＶ６が設けられている。これらのバルブＶ５，Ｖ６は、制御装置１７からの信号を受けて自動で開閉する自動弁とすることができる。

磁性化吸着材を反応槽３に返送するための搬送ラインＬ６ａには、サンプリングラインＬ１１が分岐して設けられている。このサンプリングラインＬ１１は、放射線量測定器３７に接続される。サンプリングラインＬ１１には、バルブＶ４が設けられている。放射線量測定器３７は、磁性化吸着材の放射線量を測定し、測定結果を示す信号を制御装置１７に出力する。この放射線量測定器３７としては、たとえば吸着材用のＣｄＺｎＴｅ半導体検出器を用いることができる。なお、搬送ラインＬ６ａには、サンプリングラインＬ１１の分岐部よりも下流側の位置においてバルブＶ４ａが設けられている。

制御装置１７は、放射線量測定器３８および放射線量測定器３７から出力された信号を入力し、入力した信号に基づいて、磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否か、すなわち、反応槽３を引き続き使用するか交換するかを判定する。制御装置１７は、処理水の放射線量に関し、所定の処理水閾値を記憶している。この処理水閾値は、処理システム１において処理基準として定められた水質値に基づいて予め設定される。また制御装置１７は、磁性化吸着材の放射線量に関し、所定の吸着材管理閾値を記憶している。この吸着材管理閾値は、廃棄物として扱い得る安全な放射線量に基づいて予め設定される。なお、磁性化吸着材の吸着能力や放射性物質含有水の汚染レベルなどに基づいて吸着材管理閾値を設定することもできる。

放射線量測定器３８および放射線量測定器３７から出力される信号に示される放射線量の測定値がシーベルト（Ｓｖ）／時である場合には、制御装置１７は、その測定値をベクレル（Ｂｑ）／ｋｇに換算するための換算式を記憶している。

制御装置１７は、放射線量測定器３８および放射線量測定器３７から出力された信号を入力すると、その信号に示される測定値と処理水閾値および吸着材管理閾値を比較することにより、磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否かを判定し、判定結果を表示する。制御装置１７は、交換時期が近づいたことを示す警告を出力することもできる。制御装置１７は、磁性化吸着材の交換時期を表示したり、たとえば中央制御室などに出力したりすることもできる。また、制御装置１７は、放射線量測定器３８から出力された処理水の放射線量の測定値に基づいて、バルブＶ５，Ｖ６を開閉制御することもできる。

これらの制御装置１７、放射線量測定器３８、放射線量測定器３７、サンプリングラインＬ１１によって、処理システム１における判定装置４０が構成されている。

処理システム１では、反応槽３において放射性物質含有水に磁性化吸着材を混合し、磁性化吸着材に放射性物質を吸着させる（混合ステップ）。そして、放射性物質を吸着した磁性化吸着材を磁気分離装置４により分離・回収する（磁気分離ステップ）。そして、制御装置１７によって、磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否かを判定する（判定ステップ）。制御装置１７によって磁性化吸着材を反応槽３に返送すると判定された場合には、磁気分離装置４において分離・回収した磁性化吸着材を、気液分離器５に搬送して気液分離し、反応槽３に返送し、繰り返し使用する。制御装置１７によって磁性化吸着材を反応槽３に返送しないと判定された場合には、磁性化吸着材を返送することなく処理システム１から取り出し、新しい磁性化吸着材を反応槽３に投入する。すなわち、磁性化吸着材を交換する。この場合、サンプリングラインＬ１１を通じて磁性化吸着材を回収することができる。

以上説明した放射性物質含有水の処理システム１および処理方法によれば、反応槽３において、放射性物質含有水と磁性化吸着材とが混合され、磁性化吸着材に放射性物質が吸着される。そして、磁気分離装置４によって、放射性物質含有水から磁性化吸着材が磁気により分離される。搬送ラインＬ６，Ｌ６ａを通じて分離した磁性化吸着材を反応槽３に返送することで、繰り返し吸着材を使用することができ、放射性物質を効率的に除去することができる。さらには、制御装置１７によって、磁性化吸着材を反応槽３に返送するか否かが判定される。放射性物質含有水の処理では、繰り返し磁性化吸着材を使用する過程において、たとえば磁性化吸着材の吸着能力が低下したり吸着量が多くなったりした場合には磁性化吸着材を交換する必要がある。制御装置１７を備える上記の処理システム１によれば、磁性化吸着材の処理能力を超えた状態で運転することや、磁性化吸着材の吸着量が所定の吸着量を超過することを防止でき、磁性化吸着材の交換時期を適切に判断できる。その結果として、システムの安全性が高められる。したがって、放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーから放射性物質を効率的かつ安全に除去することができる。

また、磁性化吸着材は、天然ゼオライト、人工ゼオライト、合成ゼオライト、およびフェロシアン化鉄のうち少なくとも１つを含んでおり、放射性物質の吸着能力に優れた吸着材を用いることにより、放射性物質を確実に除去することができる。さらには、少ない吸着材量で処理することができ、その結果として、廃棄物量を低減することができる。

また、放射線量測定器３８によって分離水の放射線量を測定することにより、その時点での放射性物質の除去率を推定することができると共に、磁性化吸着材の吸着能力や吸着量を推定することができる。よって、処理状況を確認することができ、さらには制御装置１７における高精度な判定が可能となる。

また、放射線量測定器３７によって磁性化吸着材の放射線量を測定することにより、その時点での磁性化吸着材の吸着能力や吸着量を推定することができる。よって、制御装置１７における高精度な判定が可能となる。

従来の処理システムおよび処理方法では、吸着性能の高い吸着材を使用したとしても、吸着能力のすべてを使えない場合が多かった。また、バッチ式や磁気分離を用いない連続式では、吸着能力が残存している吸着材が流出してしまっていた。カラム式では、流入口に近い吸着材から吸着能力を使い切ってしまい、吸着材の放射線量が部分的に高くなってしまう。そのため、吸着材の吸着能力を使い切ってから吸着材をコントロールすることは難しかった。処理システム１によれば、高性能な吸着材を繰り返し使用し、しかも吸着材の性能を十分に発揮させてから次の吸着材に交換することが可能になる。また、処理水の状況を見ながら、吸着材の交換時期を決めることもできる。たとえば、吸着材の吸着能力が低下してきたところで、磁気分離装置４で回収した吸着材を交換することができる。したがって、吸着材の処理能力を超えた状態で運転することがなく、結果的に少ない吸着材で効率よく処理できるので、発生する廃棄物量（廃棄される吸着材量）も少なくできる。

また、処理対象となる放射性物質含有水の汚染レベルや吸着材の吸着能力によっては、放射性物質を多量に吸着してしまい、その結果、吸着材の放射線量が高くなって、取り出し作業をする際の安全性が確保できなくなってしまう。処理システム１のように、廃棄物として扱い得る安全な放射線量に基づいて吸着材管理閾値が設定されていれば、吸着材の残存する吸着能力に関わらず、安全な運転が可能になる。

図３は、他の実施形態に係る放射性物質含有スラリーの処理システム１Ａの概要を示す図である。処理システム１Ａは、たとえば放射性物質で汚染された飛灰と水とを混合することにより得られる灰スラリーを処理するためのシステムである。図３に示す処理システム１Ａが図１に示した処理システム１と違う点は、反応槽３に代えて、高い位置に設置した反応槽３Ａを設けた点と、気液分離器５およびブロア５ａを設けずに搬送ライン（返送ライン）Ｌ６Ａを反応槽３Ａに接続した点と、磁気分離装置４と処理水槽６との間に凝集・沈殿槽４１を設けた点と、凝集・沈殿槽４１での沈殿汚泥を脱水する脱水装置４２を設けた点と、貯留槽３１およびポンプ３２を設けずに搬送ラインＬ４を直接凝集・沈殿槽４１に接続した点である。搬送ラインＬ６Ａは、たとえばベルトコンベアから構成され、磁気分離装置４から反応槽３Ａまで磁性化吸着材を持ち上げて搬送する。

この処理システム１Ａでは、反応槽３Ａ内の液面が磁気分離装置４よりも高くなるように、反応槽３Ａが設置されている。さらに、反応槽３Ａの底部に搬送ラインＬ２Ａが接続されており、搬送ラインＬ２Ａを通じて、反応槽３Ａ内の水と磁性化吸着材とを重力により磁気分離装置４に搬送することができる構成になっている。脱水装置４２から排出される脱水汚泥は、放射線量測定器４３によって放射線量が測定された後、線量に応じた形態で廃棄される。

この処理システム１Ａによれば、処理システム１と同様の作用・効果を得ることができると共に、次のような作用・効果を得ることができる。すなわち、放射性物質の吸着能力を有する磁性化吸着材は、比較的粒径が大きい傾向にある（たとえば粒径１ｍｍ）。上記構成によれば、磁性化吸着材の粒径が大きくポンプによる搬送が困難な場合であっても、重力によって搬送することができるため、好適な処理が実現される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、処理システム１において放射性物質含有水を処理し、処理システム１Ａにおいて放射性物質含有スラリーを処理する場合について説明したが、処理システム１によって放射性物質含有スラリーを処理し、処理システム１Ａによって懸濁性の放射性物質含有水を処理することもできる。

また、上記の処理システム１Ａでは、凝集・沈殿槽４１を設ける場合について説明したが、これに代えて、膜分離装置を備えた膜処理槽を設けてもよい。たとえば、焼却灰や飛灰等は膜濾過性が高いため、焼却灰や飛灰等からなる灰スラリーの固液分離には、膜処理が有効である。

１，１Ａ…処理システム、３，３Ａ…反応槽、４…磁気分離装置、１７…制御装置（判定装置）、３７，３８…放射線量測定器（判定装置）、Ｌ６，Ｌ６ａ，Ｌ６Ａ…搬送ライン（返送ライン）、４０…判定装置、Ｌ１１…サンプリングライン（判定装置）。

Claims (6)

1. 放射性物質を含有する放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システムであって、
   前記放射性物質含有水または前記放射性物質含有スラリーと磁性化吸着材とを収容してこれらを混合する反応槽と、
   前記放射性物質を吸着した磁性化吸着材を前記放射性物質含有水または前記放射性物質含有スラリーから磁気により分離する磁気分離装置と、
   前記磁気分離装置により分離された前記磁性化吸着材を前記反応槽に返送するための返送ラインと、
   前記返送ラインを通じて前記磁性化吸着材を前記反応槽に返送するか否かを判定する判定装置と、
   を備えることを特徴とする放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システム。
2. 前記磁性化吸着材は、天然ゼオライト、人工ゼオライト、合成ゼオライト、およびフェロシアン化鉄のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システム。
3. 前記判定装置は、前記磁気分離装置によって分離された分離水の放射線量、または、前記磁気分離装置によって分離された分離スラリーの固液分離により得られる分離液の放射線量を測定する第１の測定部を有することを特徴とする請求項１または２記載の放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システム。
4. 前記判定装置は、前記磁気分離装置によって分離された前記磁性化吸着材の放射線量を測定する第２の測定部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システム。
5. 前記反応槽は、前記反応槽内の液面が前記磁気分離装置よりも高くなるように設置されており、
   前記反応槽には、前記反応槽内の水またはスラリーと前記磁性化吸着材とを重力によって前記磁気分離装置に搬送する搬送ラインが接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理システム。
6. 放射性物質を含有する放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理方法であって、
   前記放射性物質含有水または前記放射性物質含有スラリーと磁性化吸着材とを反応槽において混合する混合ステップと、
   前記放射性物質を吸着した磁性化吸着材を前記放射性物質含有水または前記放射性物質含有スラリーから磁気により分離する磁気分離ステップと、
   前記磁気分離ステップにおいて分離された前記磁性化吸着材を前記反応槽に返送するか否かを判定する判定ステップと、
   を含むことを特徴とする放射性物質含有水または放射性物質含有スラリーの処理方法。

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