JP2013164399A

JP2013164399A - 放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法

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Publication number: JP2013164399A
Application number: JP2012028714A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Iwabuchi; 雅和岩渕
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: JP5877483B2

Abstract

【課題】放射性物質を含む可燃性廃棄物を一般的な焼却炉による焼却処理によって減容化することを可能とする。
【解決手段】放射性物質を含む可燃性廃棄物を焼却により減容化するに際し、処理対象物を事前に水洗浄して放射性物質濃度を低下させる。水洗浄に用いる洗浄水として0.5％濃度の炭酸水素ナトリウム溶液を用いる。放射性物質濃度が異なる異種の可燃性廃棄物である場合、少なくともその一部を水洗浄した後、可燃性廃棄物全体を粗破砕して混合して放射性廃棄物濃度を調整する。焼却処理すべき可燃性廃棄物全体の比重を略0.25に調整し、その放射性物質濃度を1,000Bq/kg以下に調整することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質を含む可燃性廃棄物を減容化処理するための方法に関する。

周知のように、放射性廃棄物を処理するための方法としては、たとえば特許文献１〜４に示されるような様々な手法が提案されている。

特開２００４−７７１６２号公報特開２００１−３３５８４号公報特開２００１−３１８１９４号公報特開２００７−２７１３０６号公報

ところで、膨大な量の放射性廃棄物を処理する際には、その全量を単にそのまま処理することは合理的ではなく、容積や重量を低減させるための何らかの減容化処理を行うことが必要不可欠である。
そして、放射性廃棄物が可燃物である場合、つまり放射性物質を含む可燃性廃棄物を処理する際には、焼却炉により焼却を行うことで比較的容易に減容化が可能であると考えられている。

しかし、放射性物質を含む可燃性廃棄物を単に通常の焼却炉による通常の焼却処理工程で焼却することは、焼却残渣物である主灰および飛灰に放射性物質が濃縮されることから、焼却炉への放射性物質の蓄積による作業者への放射線被曝に対する対策が不可欠であって、現実的ではない。

すなわち、除染作業によって生じた剪定木等の可燃性廃棄物を対象として焼却処理によって減容化する場合のテストケースでは、図３にマテリアルバランスを示すように１日当たりの焼却量35t/日が焼却処理によって3.5t/日にまで減容可能（重量比で1/10、容積比では1/20程度）であり、かつ焼却処理に伴う排ガスによる周辺への放射性物質による影響は無視できることが確認されており、この点では焼却による減容化処理は有効であるとはいえる。
しかし、その場合においては、処理対象物に付着している放射性物質の20〜30％が焼却残渣物である主灰や飛灰に移行してしまい、特に焼却残渣物の３割を占める飛灰の放射性物質濃度は焼却前の推定濃度7,830Bq/kgから36,500Bq/kgという高濃度に濃縮されてしまうことが確認されている。

一般に作業者の安全を確保するために必要とされる放射性物質濃度は8,000Bq/kgであり、また焼却残渣物を一般管理型廃棄物として取り扱うことができる許容濃度も8,000Bq/kgであるから、放射性物質を含む可燃性廃棄物を焼却処理によって合理的に減容化するためには、少なくとも焼却残渣物の放射性物質濃度を8,000Bq/kg以下に抑制する必要があるとされ、それを可能とする有効適切な減容化処理方法の開発が急務とされている。

上記事情に鑑み、本発明は放射性物質を含む可燃性廃棄物を焼却処理によって減容化するに際し、焼却残渣物の放射性物質濃度を抑制して作業者に対する安全性確保と焼却残渣物の取り扱いを容易とし、以て、従来においては不可能とされていた通常の焼却炉による減容化処理を合理的に可能とする有効適切な減容化処理方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、放射性物質を含む可燃性廃棄物を対象として該可燃性廃棄物を減容化処理するための減容化処理方法であって、前記可燃性廃棄物を水洗浄した後、該可燃性廃棄物を焼却炉において焼却することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法であって、水洗浄に用いる洗浄水として0.5％濃度の炭酸水素ナトリウム溶液を用いることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、放射性物質濃度が異なる可燃性廃棄物を対象として該可燃性廃棄物を混合して減容化処理するための減容化処理方法であって、前記可燃性廃棄物の少なくとも一部を水洗浄した後、前記可燃性廃棄物を粗破砕して混合し、しかる後に該可燃性廃棄物を焼却炉において焼却することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法であって、水洗浄に用いる洗浄水として0.5％濃度の炭酸水素ナトリウム溶液を用いることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法であって、焼却するべき可燃性廃棄物の比重を略0.25に調整するとともに、該可燃性廃棄物の放射性物質濃度を1,000Bq/kg以下に調整することを特徴とする。

本発明の減容化処理方法は、放射性物質を含む可燃性廃棄物を焼却により減容化処理するに際し、処理対象物を事前に水洗浄することによってその放射性物質濃度を低下させ、しかる後に焼却炉において焼却することにより、可燃性廃棄物に含まれる放射性物質が焼却によって濃縮されても焼却残渣物の放射性物質濃度を抑制することが可能であり、したがって通常の焼却炉による通常の焼却処理工程による減容化処理が可能となる。

本発明の減容化処理方法の実施形態を示すもので、全体工程を示すフローチャートである。同、水洗浄による効果を示す図である。焼却による減容化処理におけるマテリアルバランスの一例を示す図である。

以下、図１〜図２を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態の減容化処理方法は、放射性物質を含む可燃性廃棄物を対象としてそれを焼却により減容化処理するに際し、本処理としての焼却に先だって前処理としての水洗浄を行うことによって、焼却残渣物の放射性物質濃度を抑制することを主眼とする。

特に、この種の可燃性廃棄物は放射性物質濃度が一様ではなくばらつきがあることが通常であるので、本実施形態では放射性物質濃度の異なる可燃染廃棄物が混在していることを前提として、必要に応じて焼却処理に先立ってそれらの可燃性廃棄物を粗破砕して混合することによってその全体の比重と放射性物質濃度を適切に調整したうえで焼却を行い、それによって焼却残渣物の放射性物質濃度のさらなる抑制を図るようにしている。

すなわち、本実施形態では、処理対象物である可燃性廃棄物が除染作業により発生した剪定木や廃木材等を主体とし、さらに解体家屋の廃木材や除染作業に使用した作業服類を含むものであって、そのような処理対象物の放射性物質濃度は一様ではなくばらつきがある。一例を挙げれば、本発明者が検討した処理対象物ではたとえば図１に示すように、処理対象物全体のうち、放射性物質濃度が2,000Bq/kg以下の低濃度のものが容積比で41%、2,000〜5,000Bq/kgの中濃度のものが45%、5,000Bq/kg超の高濃度のものが13%となっているものがあった。
そこで本実施形態では、そのような濃度の異なる可燃性廃棄物に対してそれぞれ前処理としての水洗浄処理を行ったうえで、それらを粗破砕して混合し、そのうえで本処理としての焼却を行うようにしている。

具体的には、本実施形態では図１のフローチャートで示すように、最終的な焼却残渣物における放射性物質濃度が、上述したように作業員に対する安全性を確保するうえで必要であり、かつ焼却残渣物を一般管理型廃棄物として取り扱うことが可能である8,000Bq/kg以下とすることを目標とする。
そして、それを実現するべく、まず処理対象物である可燃性廃棄物を前処理としての水洗浄によってそれぞれの放射性物質濃度を1/2程度に低減させる（つまり、2,000Bq/kg以下の低濃度のものを1,000Bq/kg以下、2,000〜5,000Bq/kgの中濃度のものを1,000〜2,500Bq/kg、5,000Bq/kg超の高濃度のものを2,500Bq/kg超とする）。
さらに、それら可燃性廃棄物を粗破砕して混合することによって、その全体の比重を0.25程度に調整するとともに、全体の放射性物質濃度を1,000Bq/kg程度になるように調整し、そのうえで焼却するものである。

以下、各工程の詳細について説明する。
・水洗浄工程
作業場内に設置した洗浄プールに処理対象物である可燃性廃棄物（本実施形態では剪定木や廃木材、作業着類等）を投入し、洗浄水としての0.5％濃度の炭酸水素ナトリウム溶液を散水しながら重機等で揺すり、処理対象物に付着している泥や粉塵を洗い流し、同時に放射性物質濃度を低減させる。
洗浄プールの規模や容量は必要とされる処理量に応じて適宜設定すれば良いが、たとえば10m×50m×水深0.7m程度とすることが考えられる。
なお、洗浄水による再汚染を防止するために、洗浄プールは放射性物質濃度別に複数（たとえば高濃度用、中濃度用、低濃度用の３レーン）用意しておいて、それらを選択的に使用すると良い。また、洗浄水は循環利用することが可能である。洗浄により発生した汚泥は脱水した後、仮置き場に保管し、必要に応じて別途処理すれば良い。

このような水洗浄工程により、図２に示すように処理対象物の放射性物質濃度を1/2程度に低減させることができる。
図２は、放射性セシウム（¹³⁴Cs、¹³⁷Cs）等の放射性物質を含む杉の葉および杉の樹皮を、水道水や0.5％炭酸水素ナトリウム溶液に浸潤させた際の、放射性物質濃度の除去率を確認するための洗浄除染試験の結果を示すものである。
この実験によれば、杉の葉については水道水による洗浄により16%程度、0.5％炭酸水素ナトリウム溶液による洗浄では50%程度の除染効果が得られ、杉の樹皮については水道水による洗浄により60%程度の除染効果が得られることが確認できた。
この結果から、水道水や0.5％炭酸水素ナトリウム溶液による水洗浄によって、放射性物質を含む可燃性廃棄物に対する優れた洗浄効果が得られることが確認できる。

・粗破砕・混合工程
水洗浄後の可燃性廃棄物を必要に応じて天日干しにより乾燥させた後、適宜の破砕機（たとえば一般的な２軸粗破砕機が好適に採用可能である）により適宜寸法（たとえば150mm程度以下）に粗破砕する。
そして、破砕後の可燃性廃棄物を、放射性物質濃度毎の配合比を考慮して混合し、混合後の全体の比重がたとえば0.25程度、放射性物質濃度がたとえば1,000Bq/kg以下となるように調整する。
すなわち、一度に焼却される可燃性廃棄物の大半が高濃度であると、それにより発生する焼却残渣物も自ずと高濃度になってしまうが、高濃度の可燃性廃棄物に対して中濃度や低濃度の可燃性廃棄物を適度に混合してそれら全体の濃度を低減させるように調整することにより、焼却残渣物の濃度を有効に低減させることができる。
また、高濃度の可燃性廃棄物よりも中濃度や低濃度の可燃性廃棄物の量が多いから、それらを適切に混合して各濃度の可燃性廃棄物を同時に焼却していくことにより、焼却残渣物の濃度を抑制しつつ全体として効率的な処理が可能となる。

・焼却工程
以上の前処理により水洗浄して破砕・混合した可燃性廃棄物を、適宜の焼却炉（たとえば一般的な全連続運転型ストーカ炉が好適に採用可能である）に投入して焼却する。
焼却炉の処理能力は必要とされる処理量に応じて任意に設定すれば良いが、たとえば容積で400m³/日程度（重量では400m³/日×比重0.25＝100t／日程度）とすることが考えられる。
ここで焼却される可燃性廃棄物は、上記の前処理によって放射性物質濃度が事前に1,000Bq/kg以下の低濃度とされているので、焼却により濃縮されても焼却残渣物の濃度は8,000Bq/kg以下に抑制される。
そして、焼却残渣物がそのような低濃度となることで、焼却処理に携わる作業員の安全性を確保する上での問題はないし、焼却炉の運転や保守あるいは将来的な解体に際して格別の対策を必要としない。また、最終的な焼却残渣物としての主灰や飛灰は一般管理型廃棄物として取り扱うことができるから、場内での仮置きやその後の処分あるいは中間貯蔵の際の取り扱いも格段に容易となる。

以上のように、本実施形態の減容化処理方法は、可燃性廃棄物に含まれる放射性物質が焼却によって濃縮されることを予め見越して、濃縮後の放射性物質濃度が作業員に対する安全性を確保できるとともに焼却残渣物を容易に取り扱うことが可能となるための目標値である8,000Bq/kgを超えないように、焼却前の放射性物質濃度を事前に1,000Bq/kg以下にまで低下させておくものである。
これにより、本実施形態の減容化処理方法によれば、処理対象物に対して前処理としての水洗浄工程と粗破砕・混合工程を実施すれば、それ以降は通常の焼却炉による通常の焼却処理工程を実施することのみで、放射性物質を含む可燃性廃棄物に対する減容化処理を合理的に実施することが可能となる。

勿論、前処理としての水洗浄工程も単に洗浄プール内において水道水あるいは0.5％炭酸水素ナトリウム溶液を散水することで容易に実施することができるし、その後の粗破砕・混合工程も一般的な破砕機で容易に実施することが可能であるから、それらの前処理を実施するための手間やコストは些少で済む。
以上のことから、本発明の減容化処理方法によれば、従来においては現実的ではないとも考えられていた通常の一般的な焼却炉による通常の焼却処理工程による減容化処理を単純な手法により極めて合理的に実施することが可能となる。

以上で本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、焼却に先立って水洗浄するという本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、たとえば以下に列挙するような適宜の設計的変更や応用が可能である。

上記実施形態のように、前処理としての水洗浄工程においては洗浄水として0.5％炭酸水素ナトリウム溶液を用いることが好適ではあるが、図２に示した実験結果から明らかなように処理対象物の種類やその形態等の性状、放射性物質濃度その他の条件によっては単なる水道水でも十分な洗浄効果が得られるので、そのような場合には洗浄水として単なる水道水を用いることで十分である。
あるいは、より洗浄効果を高めるために、必要に応じて他の洗浄液を用いたり、洗浄水に適宜の薬液等を添加して用いることでも勿論良い。

上記実施形態のように、処理対象物が放射性物質濃度の異なる可燃性廃棄物である場合には、それらを混合して可燃性廃棄物全体としての放射性物質濃度を低減させるように調整することが好ましいが、可燃性廃棄物全体の濃度が当初から均等であるような場合にはそのような工程は無意味であるので省略しても差し支えない。

処理対象物が放射性物質濃度の異なる可燃性廃棄物である場合には、上記実施形態のように全ての廃棄物を水洗浄処理することが好ましいが、必ずしもそうすることはなく少なくとも一部の可燃性廃棄物を水洗浄することでも良い。つまり、特に高濃度の可燃性廃棄物のみを水洗浄して、低濃度の廃棄物は水洗浄を省略することでも良い。

上記実施形態では処理対象物を粗破砕したうえで焼却するようにしたが、処理対象物の寸法や形態、焼却炉の形式その他の条件によって支障なく焼却できる場合には、粗破砕することなくそのまま焼却することでも良い。
また、粗破砕して混合する場合においては、上記実施形態のように可燃性廃棄物全体としての比重を0.25程度に調整したうえで焼却することが効率的な焼却を行ううえで好適であるが、それに限ることもなく、焼却炉の形式その他の条件を考慮して適切な比重に設定すれば良い。

上記実施形態では、焼却残渣物の放射性物質濃度の目標値を8,000Bq/kg以下となるように、焼却前の放射性物質濃度を1,000Bq/kg以下となるように設定したが、それらの設定値は一例であって、焼却後の放射性物質濃度は必要とされる任意の目標値に設定すれば良いし、それに応じてその目標値を達成し得るように焼却前の放射性物質濃度を適切に設定すれば良い。
勿論、焼却前の放射性物質濃度を所望の設定値に設定し得るように、前処理としての水洗浄や粗破砕・混合についての具体的な工程を最適に設定すれば良い。

Claims

放射性物質を含む可燃性廃棄物を対象として該可燃性廃棄物を減容化処理するための減容化処理方法であって、
前記可燃性廃棄物を水洗浄した後、該可燃性廃棄物を焼却炉において焼却することを特徴とする放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法。
請求項１記載の放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法であって、
水洗浄に用いる洗浄水として0.5％濃度の炭酸水素ナトリウム溶液を用いることを特徴とする放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法。
放射性物質濃度が異なる可燃性廃棄物を対象として該可燃性廃棄物を混合して減容化処理するための減容化処理方法であって、
前記可燃性廃棄物の少なくとも一部を水洗浄した後、
前記可燃性廃棄物を粗破砕して混合し、
しかる後に該可燃性廃棄物を焼却炉において焼却することを特徴とする放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法。
請求項３記載の放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法であって、
水洗浄に用いる洗浄水として0.5％濃度の炭酸水素ナトリウム溶液を用いることを特徴とする放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法。
請求項３または４記載の放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法であって、
焼却するべき可燃性廃棄物の比重を略0.25に調整するとともに、該可燃性廃棄物の放射性物質濃度を1,000Bq/kg以下に調整することを特徴とする放射性物質を含む可燃性廃棄物の減容化処理方法。