JP2013200295A - 気化物質の収着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気化物質により汚染された土壌から気化物質を人体に影響を受けない数値まで低減するとともに、処理後の土壌を再利用できる気化物質の収着装置を提供する。
【解決手段】気化物質を含む被処理土壌を少なくとも収容し、この被処理土壌を加熱処理する加熱炉１と、この加熱炉の下流側に接続された第１の配管に介装され，前記加熱炉内を減圧にするポンプ１４と、このポンプの下流側に配置され，被処理土壌内の気化物質を収着する収着剤を収容した着脱自在の回収カートリッジ１１，１９と、前記加熱炉と前記ポンプ間の前記第１の配管に介装され，該第１の配管内の気化物質の放射線を計測する放射線計測器１２ａと、前記回収カートリッジの下流側に接続された第２の配管に介装され，該第２の配管内の気化物質の放射線を計測する放射線計測器１２ｂとを具備することを特徴とする気化物質の収着装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、セシウムやダイオキシン、ＰＣＢ等の気化物質を含む土壌から気化物質を除去又は低減する気化物質の収着装置に関する。

現在、東北地方太平洋沖地震による原子力発電所での事故後の処理が問題となっている。発電所での水素爆発等によりセシウム等の放射性物質は、大気中や海水に放出し、農業被害や漁業被害、あるいは人体へ悪影響をもたらしつつある。

一般に、大気中に放出された放射性物質は、木々の葉に付着したり、あるいは農耕地，牧草地等の土壌に蓄積されるため、土壌表面や河川水に沈着した放射性物質が問題視されている。そこで、一部の地区では、グランド等の土壌を表面から例えば数ｃｍほど掘ってその土を所定の箇所に集め、これにシートを被せることにより児童が少しでも放射性物質に触れないような対策を施している。

しかし、こうした措置は一時的なものであり、根本的な対策とはいえない。また、汚染された土壌は広い範囲に分布しているので、処分場所の確保が困難である。更に、大気に放出・浮遊された放射性物質は、雨等により再度土壌表面等に蓄積される恐れがあるので、土壌の表面部分を１度掘っただけでは、放射性物質を簡単に除去又は人体に影響を受けない程度に低減することはできないと推測される。従来、放射性物質を収着する技術としては、特許文献１が知られている。ここで、「収着」とは、気体や液体が固定あるいは液体の表面に吸着され、また同時にその内部にも吸収される現象のことである。

特表２００７−５２６１１０号公報

上述したように、従来、放射性物質を収着する技術は知られているが、放射性物質等により汚染された土壌から放射性物質等の気化物質のみを除去または低減し、浄化された土壌を再度使用可能にした装置は、開発されていないのが実情であった。

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、気化物質により汚染された土壌を表面から所定の深さ掘って、採取した土壌から気化物質を人体に影響を受けない数値まで低減するとともに、処理後の土壌を再利用できる気化物質の収着装置を提供することを目的とする。

本発明の気化物質の収着装置は、気化物質を含む被処理土壌を収容し、この被処理土壌を加熱処理する加熱炉と、この加熱炉の下流側に接続された第１の配管に介装され，前記加熱炉内を減圧にするポンプと、このポンプの下流側に配置され，被処理土壌内の気化物質を収着する収着剤を収容した着脱自在な回収カートリッジと、前記加熱炉と前記ポンプ間の第１の配管に介装され，該第１の配管内の気化物質の放射線量及び圧力を計測する第１の計測計と、前記回収カートリッジの下流側に接続された第２の配管に介装され，該第２の配管内の気化物質の放射線量及び圧力を計測する第２の計測計とを具備することを特徴とする。

この発明によれば、気化物質により汚染された土壌を表面から所定の深さ掘って、採取した土壌から気化物質を人体に影響を受けない数値まで低減するとともに、処理後の土壌を再利用できる気化物質の収着装置を提供できる。

本発明の実施例１に係る気化物質の収着装置の説明図。 本発明の実施例２に係る気化物質の収着装置の説明図。 本発明の実施例３に係る気化物質の収着装置の要部の説明図。

以下、本発明の気化物質の収着装置について説明する。但し、本発明は下記に述べる実施形態に限定されない。
本発明において、気化物質とは、セシウム137のような放射性物質やダイオキシン，ＰＣＢ等の有害物質を意味する。また、本発明においては、加熱炉で気化物質を含む土壌を加熱する必要があり、加熱手段としては例えばバーナーが挙げられるが、これに限らない。また、加熱温度は、気化物質が気化する温度（例えばセシウム137であれば６００〜７００℃）であればよい。

本発明において、被処理土壌に含まれる気化物質を収着する収着剤を収容した，加熱炉に対して着脱自在な回収カートリッジを用いることが必要である。ここで、回収カートリッジとしては、例えば加熱炉に接続する着脱自在な第１の回収カートリッジと、この第１の回収カートリッジの下流側に配置された着脱自在な第２の回収カートリッジから構成されるものが挙げられる。

第１の回収カートリッジとしては、第１の回収カートリッジ容器本体と、この容器本体内に収容され，気化物質を収着する固体の収着剤（例えば粘土やゼオライトあるいは両者の混合物）と、前記第１の回収カートリッジ容器本体の底部側に配置され，気化物質を噴出させる第１の多孔質板と、一端が前記第１の配管に着脱自在に接続され，他端が前記第１の多孔質板に接続された第１の入口管と、前記第１の回収カートリッジ容器本体の上部に接続された第１の出口管とから構成される場合が挙げられる。なお、前記固体の収着剤には、前もって所要量の水ガラスが混入されている。ここで、所要量の水ガラスとは、使用済の粉状固体収着剤を加熱して十分な機械強度をもった固形化連結体にするために用いる水ガラス量のことであり、概ね固体収着剤体積の３〜５％の量である。また、粘土とは、層状珪酸塩鉱物を主体として粒径約２μｍ以下の鉱物粒子のことである。

第２の回収カートリッジとしては、第２の回収カートリッジ容器本体と、この容器本体内に収容され，気化物質を収着する液体の収着剤（例えば水ガラス）と、前記第２の回収カートリッジ容器本体の底部側に配置され，気化物質をバブリングさせる第２の多孔質板と、一端が前記第１の出口管に接続され，他端が第２の多孔質板に接続された第２の入口管と、前記第２の回収カートリッジ容器本体の上部に接続された第２の出口管とから構成される場合が挙げられる。

本発明において、加熱炉の下流側には加熱炉内を減圧にするポンプが必要である。加熱炉とポンプ間の第１の配管と、第２の回収カートリッジに接続された第２の配管との間にバイパス配管を設けることが好ましい。一般に、被処理土壌に含まれる気化物質が低濃度の場合は、第１・第２の回収カートリッジの収着剤で気化物質を基準値以下になるように収着することができる。しかし、気化物質が高濃度の場合あるいは気化物質をより確実に収着剤に収着させるには、バイパス配管を用いて第１・第２の回収カートリッジで収着しきれなかった気化物質を、再度第１・第２の回収カートリッジに循環させることにより、気化物質をより確実に収着させることができる。

本発明において、加熱炉には該加熱炉内に常時空気を供給する空気供給管が接続されていることが好ましい。これにより、被処理土壌を加熱処理中、被処理土壌内の気化物質をポンプにより回収カートリッジ側に吸引しやすくできる。
本発明において、バッチ式の加熱炉では、加熱炉内の被処理土壌を攪拌するために攪拌羽根を備えた攪拌装置を備えていることが好ましい。これにより、被処理土壌が攪拌により塊ではなく粒状または粉状になりやすいので、土壌内の気化物質が回収カートリッジ側に吸引しやすくできる。一方、連続式の加熱炉においては、ロータリーキルン方式で、処理後の土壌を自重により落下させる構成にすることが好ましい。この場合、ロータリーキルンにより加熱炉内の被処理土壌を攪拌するので、バッチ式の加熱炉の場合と同様に土壌内の気化物質が回収カートリッジ側に吸引しやすくできるという効果が得られる他、連続式であるので作業効率を向上できるという利点を有する。

本発明において、被処理土壌はバーナー等の加熱手段で単に加熱するだけでなく、被処理土壌へバーナーの熱を効率良く伝達するためにアルミニウム溶湯を熱媒体として、これに被処理土壌を混合した状態で加熱することが好ましい。こうすることにより、被処理土壌のみを加熱する場合と比べ、アルミニウム溶湯による熱の効率的伝達が図られるので、バーナー等の加熱手段の温度をより低い温度に設定して被処理土壌から放射性物質を気化させることができる。従って、放射性物質の回収率をいっそう向上させると共に運転コストの低減化も図ることができる。

また、被処理土壌とアルミニウム溶湯は、Ａｒ等の不活性ガスとハロゲンガスの混合ガスを導入しながら攪拌することが好ましい。これにより、被処理土壌がより微細粒径化し、アルミニウム溶湯との直接接触面積がより増大化することにより熱を被処理土壌にいっそう均一に付与することができる。更に、被処理土壌とアルミニウム溶湯を攪拌すると、アルミニウム溶湯が被処理土壌に付着する量が多くなるため、これを回避するため、被処理土壌にフラックスを添加しながら加熱炉に供給することが好ましい。なお、被処理土壌とアルミニウム溶湯を攪拌し続けると、アルミニウム（比重；２．７）と被処理土壌（砂，粘土など：比重；１．９〜２．５）間の比重の違いにより被処理土壌が加熱炉本体内の上部に浮上してくるため、加熱炉本体内にかき寄せ板を配置して被処理土壌をかき集め、これを吸引装置で吸引除去した後にアルミニウム溶湯を再度使用することが好ましい。

（実施例１）
本実施例１に係る気化物質の収着装置について図１を参照して説明する。
バッチ式の加熱炉１に、被処理土壌（例えば、放射性物質であるセシウム137を帯びた土壌）２が収容される。この加熱炉１は、円筒状の加熱炉本体３と、この加熱炉本体３を加熱するバーナー４と、被処理土壌２を攪拌する攪拌羽根５ａを備えた攪拌装置５と、加熱炉本体３の上部に取り付けられた蓋６とを備えている。加熱炉１の上部には、加熱炉本体内に空気を供給する空気供給管８が接続されている。この空気供給管８には、第１の開閉バルブ７ａが介装されている。攪拌羽根５ａは矢印Ａ方向に回転する。被処理土壌としては、例えば放射能汚染された表面から５ｃｍ程度の深さの土壌を用いる。なお、図示しないが、加熱炉本体３の底部寄りの側壁には、加熱処理後の清浄化した土壌を取り出すための取出し口としての開閉扉（図示せず）が設けられている。

前記加熱炉本体３の蓋６には、第１の配管９及び第１の入口管１０ａを介して第１の回収カートリッジ１１が接続されている。第１の配管９には、該配管９内の放射線を計測する第１の放射線計測器１２ａ、第１の真空圧力計１３ａ及び加熱炉内を減圧にする乾式ポンプ１４が順次介装されている。第１の入口管１０ａの一端は、第１の配管９と着脱自在に連結されている。第１の入口管１０ａには、第２の開閉バルブ７ｂが介装されている。

第１の回収カートリッジ１１のステンレス鋼あるいはセラミックス製の第１の回収カートリッジ容器本体１１’には、被処理土壌中の放射性物質（気化物質）を収着する固体の収着剤（例えば、粘土やゼオライトあるいは両者の混合物）１５が収容されている。前記第１の入口管１０ａの他端は、第１の回収カートリッジ容器本体１１’の底部近くまで延出し、下面に多数の微細孔が形成された第１の多孔質板１６に接続されている。第１の回収カートリッジ１１の上部には、第３の開閉バルブ７ｃを介装した第１の出口管１０ｂが接続されている。この第１の出口管１０ｂの一端は、連結管１７に着脱自在に連結されている。ここで、前記第１の回収カートリッジ容器本体１１’、収着剤１５、第１の多孔質板１６、第１の入口管１０ａ及び第１の出口管１０ｂを総称して第１の回収カートリッジ１１と呼ぶ。前記第１の回収カートリッジ１１は、第１の入口管１０ａ及び第１の出口管１０ｂを取り付けたまま第１の配管９や連結管１７に対して着脱できるようになっている。

前記第１の回収カートリッジ１１の下流側には、前記第１の出口管１０ｂ，連結管１７，及び第４の開閉バルブ７ｄを介装した第２の入口管１０ｃを介して、液体の収着剤（例えば、水ガラス）１８を収容した第２の回収カートリッジ１９が接続されている。ここで、第２の入口管１０ｃの一端は、連結管１７と着脱自在に連結されている。第２の入口管１０ｃの他端は、第２の回収カートリッジ１９のステンレス鋼あるいはセラミックス製の第２の回収カートリッジ容器本体１９’の底部近くまで延出し、下面に多数の微細孔が形成された多孔質板２０に接続されている。第２の回収カートリッジ１９には、第５の開閉バルブ７ｅを介装した第２の出口管１０ｄを介して第２の配管２１が接続されている。ここで、第２の回収カートリッジ容器本体１９’、収着剤１８、第２の多孔質板２０、第２の入口管１０ｃ及び第２の出口管１０ｄを総称して第２の回収カートリッジ１９と呼ぶ。

第２の出口管１０ｄは、第２の配管２１に対して着脱自在である。従って、第２の回収カートリッジ１９は、第２の入口管１０ｃ及び第２の出口管１０ｄを取り付けたまま連結管１７や第２の配管２１に対して着脱できるようになっている。第２の配管２１には、該配管２１内の圧力を計測する第２の真空圧力計１３ｂ，配管２１内の放射線を計測する第２の放射線計測器１２ｂ及び第６の開閉バルブ７ｆが順次介装されている。
前記第１の真空圧力計１３ａと乾式ポンプ１４間の第１の配管９と、第２の放射線計測器１２ｂと第６の開閉バルブ７ｆ間の第２の配管２１との間は、第７の開閉バルブ７ｇ及び第８の開閉バルブ７ｈが介装されたバイパス配管２２により接続されている。

こうした構成の気化物質の収着装置の動作は、次の通りである。
まず、加熱炉本体３内に被処理土壌２を収容した後、開閉バルブ７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｈを開いた状態、開閉バルブ７ａ，７ｇを閉じた状態にして、乾式ポンプ１４を作動させて、加熱炉１内を減圧（例えば７５０Ｔｏｒｒ）にする。次に、開閉バルブ７ｈを閉じ、開閉バルブ７ａを開いて加熱炉１内の減圧状態を維持しつつ、空気供給管８から空気を加熱炉本体３内に供給しながら、攪拌装置５で被処理土壌２を攪拌しつつバーナー４で加熱処理（８００〜８５０℃）する。これにより、被処理土壌２に含まれている放射性物質例えばセシウム137は気化して第１の回収カートリッジ１１に送られ、多孔質板１６の微細孔から噴出したセシウム137は収着剤１５に収着される。この際、第１の配管９内を通過する放射性物質を、第１の放射線計測器１２ａにより計測する。また、第１の真空圧力計１３ａにより計測される第１の配管内の圧力を、加熱炉本体の圧力とする。

第１の回収カートリッジ１１で回収しきれなかった放射性物質は、下流側に配置された第２の回収カートリッジ１９に送られ、第２の多孔質板２０でバブリングされた後、収着剤１８に収着される。ほとんどの放射性物質は、第２の回収カートリッジ１９で収着される。第２の回収カートリッジ１９を経て第２の配管２１を通過する放射性物質を、第２の放射線計測器１２ｂで計測し、基準値以下の場合には、空気供給管８から加熱炉本体３内に入った空気を第２の配管２１を経由して開閉バルブ７ｆを通して外部に放出する。ここで、基準値以下になるまでセシウム137を回収できない場合には、経路ａのようにバイパス配管２２を経て再度第１・第２の回収カートリッジ１１，１９で回収するようにする。この場合、開閉バルブ７ａを閉じて供給管８を経由しての加熱炉本体３内への空気供給を一旦止めると共に、開閉バルブ７ｆも閉じて基準値以上のセシウム137が外部へ放出されないようにする。

第２の放射線計測器１２ｂでセシウム137の濃度が基準値以下まで低下したことを確認した場合には、乾式ポンプ１４を止めるとともに、開閉バルブ７ａを閉じて加熱炉本体３内への空気供給を止め、バーナー４による加熱を止める。次に、開閉バルブ７ｆを開くとともに、開閉バルブ７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅを閉じる。つづいて、第１の回収カートリッジ１１を第１の入口管１０ａ及び第１の出口管１０ｂが連結されたまま、また第２の回収カートリッジ１９を第２の入口管１０ｃ及び第２の出口管１０ｄが連結されたまま収着装置から外す。次に、第１の回収カートリッジ１１及び第２の回収カートリッジ１９を夫々加熱して内部の収着剤を固形化してから永久保存する。加熱処理により放射性物質を回収した被処理土壌を、加熱炉本体３の開閉扉より取り出し、土壌として再利用する。

本実施例１によれば、加熱炉１で加熱処理して放射性物質を気化させ、これを収着剤１５を収容した第１の回収カートリッジ１１及び収着剤１８を収容した第２の回収カートリッジ１９へ順次送って放射性物質を収着する構成であるため、被処理土壌中の放射性物質を確実に回収することができる。また、第２の回収カートリッジ１９でも回収しきれない場合に備えて、第２の回収カートリッジ１９の下流側の第２の配管２１と乾式ポンプ１４の上流側の第１の配管９間を連結するバイパス配管２２を設けているので、被処理土壌中の放射性物質をより確実に回収することができる。更に、加熱処理により放射性物質を回収した後の清浄化した土壌を再利用できるので、放射性物質により汚染された土壌にシート等でカバーする必要もなく、また廃棄処分場所を確保する必要もないので、低コストで汚染された土壌の処理を行うことができる
なお、実施例１では、第１の回収カートリッジと第２の回収カートリッジを併用した場合について述べたが、これに限らず、被処理土壌中の放射性物質が低濃度の場合には、第１の回収カートリッジのみで被処理土壌の処理を行ってもよい。但し、この場合、第１の回収カートリッジの下流側に接続する第２の配管２１に放射線計測器１２ｂを配置して配管内の放射性物質の濃度を計測する必要がある。

また、実施例１では、バイパス配管を用いた場合について説明したが、第１・第２の回収カートリッジで被処理土壌中の放射性物質を基準値以下になるまで収着できる場合は、バイパス配管を必ずしも用いる必要はない。この場合、開閉バルブ７ｈ，７ｇを閉じ、開閉バルブ７ｆを開いておく。更に、第１の回収カートリッジは、１個ではなく、複数個直列に配置してもよい。

更に、実施例１では、被処理土壌に含まれる放射線物質を収着する場合について述べたが、被処理土壌に含まれるダイオキシンやＰＣＢ等の気化物質を収着する場合にも適用することができる。この場合、第１・第２の配管には、気化物質の質量を計測する第１・第２の計測器を夫々配置する必要がある。

実施例１では、第１の回収カートリッジの収着剤として、粘土やゼオライトあるいは両者の混合物である収着剤を用いたが、これに限らず、アルミドロスをＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）_２などでアルカリ処理した収着剤を用いてもよい。ここで、ゼオライトとしては、合成ゼオライト、人工ゼオライト、天然ゼオライトなどが挙げられる。「アルミドロス」とは、Ｓｉ，Ｏ，Ａｌ原子とＳｒ，Ｈｅなどの不可避的成分を含んだアルミ金属を溶解した時の溶湯残滓を示す。アルミドロスをＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）_２などでアルカリ処理した収着剤は、合成ゼオライトや天然ゼオライトと比べて融点が低い。従って、こうした収着剤を第１の回収カートリッジの収着剤として用いた場合、粘土やゼオライトなどの収着剤と比べて低い温度で被処理土壌中の放射性物質を気化できるという長所を有している。
また、実施例１では、第２の回収カートリッジの収着剤として水ガラスを用いたが、水ガラスにアルミドロスをＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）_２などでアルカリ処理した収着剤を混合した収着剤を用いてもよい。

（実施例２）
本実施例２に係る気化物質の収着装置について図２を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。
図中の符号３１は、バーナー４を備え、かつ両端に夫々フランジ部３１ａ，３１ｂを有したロータリーキルン方式の円筒状の加熱炉である。加熱炉３１及びホッパー３２内は、乾式ポンプ１４の作動により、減圧（例えば７５０Ｔｏｒｒ）にされている。この加熱炉３１は、図面上、水平より左端が高く且つ右端が低くなるように傾斜して配置されている。これにより、気化したセシウム137が乾式ポンプ１４により第１の配管９，第１の連結配管１０ａを経て第１の回収カートリッジ側に吸引されやすいようになっている。この加熱炉３１の内部には、モータ（図示せず）により矢印Ｂの方向に回転するロータリーキルン（図示せず）が配置されている。加熱炉３１の左端上部には、被処理土壌２が供給されるホッパー３２が連結されている。このホッパー３２の側部には断面が矩形状の通路３３が連結され、この通路３３内に配置されたコンベアベルト（図示せず）から被処理土壌２が搬入されるようになっている。なお、図２中の符号Ｓ１，Ｓ２は加熱炉３１のフランジ部３１ａ，３１ｂの端面（シール面）であり、このシール面Ｓ１，Ｓ２間は加熱炉３１の回転部となっている。

ここで、加熱炉３１及びホッパー３２内は、大気圧（１気圧）に比較して常に減圧状態となっているので、通路３３とホッパー３２の連結部に大気側に連通する隙間が存在していると、大気圧とホッパー３２内の圧力との気圧差により大気圧側からホッパー３２内へ向かう一方向性の空気流が連結部の隙間に形成される。その結果、被処理土壌中から発生する気体状セシウム137は、この一方向性の空気流と衝突することでホッパー３２の内側に押し留められ大気側（外側）へ漏れ出ることはない。前記ホッパー３２の上部には第１の配管９が接続されている。前記加熱炉３１の右端上部には、空気を供給するための空気供給管８が接続されている。前記加熱炉３１の右端下部には、加熱処理した土壌３５を自重とロータリーキルンの回転により連続的に排出する排出口３６が接続されている。

こうした構成の気化物質の収着装置の動作は、実施例１の装置と基本的に同じであるが、連続式であるので、第２の配管２１の開閉バルブ７ｆは、加熱処理中、常に開けておく。また、第１・第２の放射線計測器１２ａ，１２ｂで放射線の濃度を計測しながら連続運転するが、第１・第２の回収カートリッジ１１，１９による放射性物質の回収が限界に近づいた時は、乾式ポンプ１４を止めるとともに、開閉バルブ７ａを閉じて加熱炉３１本体内への空気供給を止め、バーナー４による加熱を止める。次に、開閉バルブ７ｆを開いた状態にするとともに、開閉バルブ７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅを閉じる。つづいて、第１の回収カートリッジ１１を第１の入口管１０ａ及び第１の出口管１０ｂが連結されたまま、また第２の回収カートリッジ１９を第２の入口管１０ｃ及び第２の出口管１０ｄが連結されたまま収着装置から外す。次に、第１の回収カートリッジ１１及び第２の回収カートリッジ１９を夫々加熱して内部の収着剤を固形化してから永久保存する。なお、加熱処理した土壌３５は、新たな土壌として再利用する。

本実施例２によれば、実施例１と同様に被処理土壌の再利用ができる。また、被処理土壌の自重とロータリーキルンの回転により処理後の土壌を排出口３６から回収できるので、被処理土壌の処理を効率的に行うことができる。

（実施例３）
本実施例３に係る気化物質の収着装置について図３を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。
加熱炉１は、円筒状の加熱炉本体３、バーナー４、蓋６の他、平板状のステンレス鋼あるいはセラミックス製のかき寄せ板４１と、加熱炉本体３内に収容されたアルミニウム溶湯と被処理土壌の混合物４２を攪拌する円盤状でかつ内部が空洞の攪拌羽根４３ａを備えた攪拌装置４３を備えている。攪拌羽根４３ａの底部には、後述する混合ガスを噴出するための多数の貫通孔（図示せず）が設けられている。かき寄せ板４１は、加熱炉本体３内の上方部に設置されており、攪拌されたアルミニウム溶湯と被処理土壌の混合物４２のうち攪拌により上部に浮上する被処理土壌をかき寄せる機能を有している。かき寄せられた被処理土壌は、図示しない吸引装置により吸引されるようになっている。被処理土壌としては、例えば放射能汚染された表面から５ｃｍ程度の深さの土壌を用いる。

攪拌羽根４３ａは、内部が空洞の駆動軸４３ｂにより支持され、駆動軸４３ｂの空洞部分にはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスとハロゲンガスの混合ガスが供給される。前記攪拌装置４３は、アルゴンなどの不活性ガスとハロゲンガスの混合ガスを加熱炉本体内に供給する混合ガス供給装置としての機能も有している。攪拌羽根４３ａの底部には駆動軸４３ｂの空洞部分に連通した多数の空孔（図示せず）が形成され、その空孔から前記混合ガスが噴出するようになっている。なお、図示しないが、加熱炉本体３の底部寄りの側壁には、実施例１と同様、加熱処理後の清浄化した土壌を取り出すための開閉扉（図示せず）が設けられている。

前記加熱炉本体３の側部には、被処理土壌及びフラックスを加熱炉本体内に導入するための供給路４４が加熱炉本体３に対して傾斜した状態で接続されている。この供給路４４には、被処理土壌を加熱炉本体内に導入するためのスクリュー４５を備えた土壌搬送装置４６、及びフラックスを収容したフラックス収容容器４７が夫々接続されている。ここで、供給路４４、土壌搬送装置４６及びフラックス収容容器４７により土壌供給装置４８が構成されている。

こうした構成の気化物質の収着装置の動作は、実施例１の装置と基本的に同じであるので、異なる点のみを説明する。アルミニウム溶湯は、予め蓋６を外して加熱炉本体内に収容し、バーナー４で加熱し続ける。次に、蓋６を戻した後、攪拌装置４３の駆動軸４３ｂを回転しつつ、回転羽根４３ａの底部の貫通孔から（例えばＡｒ＋ハロゲン）混合ガスを噴出する。つづいて、土壌搬送装置４６より被処理土壌を搬送しつつフラックス収容容器４７よりフラックスを供給路４４に送り、被処理土壌とフラックスを加熱炉本体内に供給する。その結果、放射性物質は実施例１と同様な操作により回収することができる。また、主として被処理土壌は加熱炉本体３の内部の上方に浮上してかき寄せ板４１の側部にかき寄せられるので、これを図示しない吸引装置により吸引する。

実施例３によれば、被処理土壌にアルミニウム溶湯を混合した状態でバーナー４により加熱するので、実施例１のように被処理土壌のみを加熱する場合（バーナー温度：８００〜８５０℃）と比較して、バーナー４の温度をより低い温度（約７５０℃）にした状態で被処理土壌から放射性物質を気化させることができる。従って、実施例１と比較して放射性物質を低コストで回収することができる。また、フラックスを被処理土壌とともに加熱炉本体内に供給するため、被処理土壌とアルミニウム溶湯を効率よく分離することができる。更に、攪拌する被処理土壌とアルミニウム溶湯に攪拌羽根４３ａの底部の貫通孔から混合ガス（例えばＡｒ＋ハロゲン）を噴出させるため、主として被処理土壌を加熱炉本体３の内部の上方に浮上させ、これを吸引装置により吸引・除去することにより、アルミニウム溶湯を再度使用することができる。

（実施例４）
本実施例４に係る気化物質の収着装置について説明する。
本実施例４は、実施例１と比べて、次の点が異なり、他は同じであるので、説明を省略する。
（１）第１の回収カートリッジの第１の回収カートリッジ容器本体内に収容される、粘土やゼオライトあるいは両者の混合物からなる収着剤の代わりに、アルミドロスをＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）_２などでアルカリ処理した収着剤を用いる点。
（２）第２の回収カートリッジの第２の回収カートリッジ容器本体内に収容される水ガラスからなる収着剤の代わりに、水ガラスにアルミドロスをＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）_２などでアルカリ処理した収着剤を混合した収着剤を用いる点。

実施例４によれば、アルミドロスをＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）_２などでアルカリ処理した収着剤を第１の回収カートリッジの収着剤として用いているため、粘土やゼオライトなどの収着剤と比べて低い温度で被処理土壌中の放射性物質を気化できる。

次に、放射能汚染された土壌の除染実験について具体的に説明する。
（除染実験１）
下記表１及び表２は、福島県の特定地域の放射能汚染された土壌を２０１１年１１月２４日に採取し、その土壌をアルミニウム溶湯を収容した加熱炉に収容して放射線量の変化を測定したものである。表１及び表２より、次のようなことが明らかになった。即ち、加熱処理前の土壌に対して、溶湯温度７５０℃で乾燥処理した後は、土壌中の水分が蒸発したため、土壌の重量は減少し、放射線量は増加（濃縮）した（−１１６．９％）。一方、土壌をアルミニウム溶湯に浸漬して放射線量を測定したところ、除染処理の回数が増えるにつれてフォトマル検知器による放射線量が徐々に減少し、放射線の除去率が高くなることが確認できた。

（除染実験２）
除染実験１では、被処理土壌にアルミニウム溶湯の付着が多く増量となったため、除染実験２ではフラックスを被処理土壌に添加しアルミニウム溶湯と被処理土壌を分離することにした。下記表３及び表４は、除染実験１と同じ地域の土壌を２０１１年１１月２７日に採取し、その土壌をアルミニウム溶湯に添加して放射線量の変化を測定したものである。
表３及び表４より、加熱処理前の土壌に対して、溶湯温度７５０℃で乾燥処理した後は、土壌中の水分が蒸発したため、土壌の重量は減少し、放射線量は増加した。一方、土壌をアルミニウム溶湯に浸漬しかつフラックスを添加した場合は、除染処理後の放射線の除去率は８４％と減少し、処理後の浮上物にアルミニウム溶湯の付着はほとんどないことが確認できた。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより種々の発明を形成できる。

１，３１…加熱炉、２…被処理土壌、３…加熱炉本体、４…バーナー、５…攪拌装置、６…蓋、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ…開閉バルブ、８…空気供給管、９…第１の配管、１０ａ，１０ｃ…入口管、１０ｂ，１０ｄ…出口管、１１，１９…回収カートリッジ、１２ａ，１２ｂ…放射線計測器、１３ａ，１３ｂ…真空圧力計、１４…乾式ポンプ、１５，１８…収着剤、１６，２０…多孔質板、１７…連結管、２１…第２の配管、２２…バイパス配管、３２…ホッパー、３３…通路、４１…かき寄せ板、４２…アルミニウム溶湯と被処理土壌の混合物、４３…攪拌装置、４３ａ…攪拌羽根、４３ｂ…駆動軸、４４…供給路、４５…スクリュー、４６…土壌搬送装置、４７…フラックス収容容器、４８…土壌供給装置。

Claims (8)

1. 気化物質を含む被処理土壌を少なくとも収容し、この被処理土壌を少なくとも加熱処理する加熱炉と、
   この加熱炉の下流側に接続された第１の配管に介装され，前記加熱炉内を減圧にするポンプと、
   このポンプの下流側に配置され，被処理土壌内の気化物質を収着する収着剤を収容した着脱自在な回収カートリッジと、
   前記加熱炉と前記ポンプ間の前記第１の配管に介装され，該第１の配管内の気化物質の放射線量及び圧力を計測する第１の計測計と、
   前記回収カートリッジの下流側に接続された第２の配管に介装され，該第２の配管内の気化物質の放射線量及び圧力を計測する第２の計測計と
   を具備することを特徴とする気化物質の収着装置。
2. 前記回収カートリッジは、前記ポンプの下流側に配置された着脱自在な第１の回収カートリッジと、この第１の回収カートリッジの下流側に配置された着脱自在な第２の回収カートリッジとから構成され、
   第１の回収カートリッジは、第１の容器本体と、この容器本体内に収容され，気化物質を収着する固体の収着剤と、前記第１の容器本体の底部側に配置され，気化物質を噴出させる第１の多孔質板と、一端が前記第１の配管に着脱自在に接続され，他端が前記第１の多孔質板に接続された第１の入口管と、前記第１の容器本体の上部に接続された第１の出口管とから構成され、
   第２の回収カートリッジは、第２の容器本体と、この容器本体内に収容され，気化物質を収着する液体の収着剤と、前記第２の容器本体の底部側に配置され，気化物質をバブリングさせる第２の多孔質板と、一端が前記第１の出口管に接続され，他端が前記第２の多孔質板に接続された第２の入口管と、前記第２の容器本体の上部に接続された第２の出口管とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の気化物質の収着装置。
3. 前記加熱炉は、気化物質を含む被処理土壌及びアルミニウム溶湯を収容して被処理土壌及びアルミニウム溶湯を加熱する機能を有し、
   前記加熱炉は、該加熱炉内の被処理土壌及びアルミニウム溶湯を攪拌する攪拌装置と、処理後の土壌を取り出す取出し口を備え、
   更に、不活性ガスとハロゲンガスの混合ガスを加熱炉本体内に供給する混合ガス供給装置と、被処理土壌及びフラックスを加熱炉本体内に供給する土壌供給装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の気化物質の収着装置。
4. 第１の回収カートリッジの第１の容器本体内に収容される前記収着剤は、アルミドロスをアルカリ処理したものであることを特徴とする請求項２記載の気化物質の収着装置。
5. 前記加熱炉と前記ポンプ間の前記第１の配管と前記第２の配管とを接続するバイパス配管を更に具備することを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の気化物質の収着装置。
6. 前記加熱炉に空気供給管が接続されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の気化物質の収着装置。
7. 前記加熱炉は、該加熱炉内の被処理土壌を攪拌する攪拌装置と、処理後の土壌を取り出す取出し口を備えていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の気化物質の収着装置。
8. 前記加熱炉は、ロータリーキルン方式で、処理後の土壌を自重により落下させる構成であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の気化物質の収着装置。

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