JP2014035333A - 焼却灰の除染処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性汚染物質を含む焼却灰を除染処理するための有効適切な方法を提供する。
【解決手段】除染処理対象の焼却灰を水または酸性溶液に混合して混合液を調製し、該混合液に対して超音波処理を行うことによって放射性汚染物質を分離する。超音波処理を行うに際しては混合液を加温することが好ましい。酸性溶液としては硝酸溶液を用いることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は放射性汚染物質を含む焼却灰を対象として除染処理を行うための除染処理方法に関する。

東日本大震災で発生した膨大な量の瓦礫の処理・処分のために可燃性の瓦礫については各地で焼却炉による焼却処理も進められているが、放射性セシウムに代表される放射性汚染物質で汚染されている可燃物を焼却した際にはその焼却灰（飛灰および主灰）に放射性汚染物質が含まれているから、当然に焼却灰も除染したうえで最終処分する必要がある。

現在の基準では焼却灰における放射性セシウムの濃度が8,000Bq/kg未満であれば従前の手法による最終処分も可能であることから、放射性セシウムが比較的溶出しやすいとされる焼却飛灰については水等による溶出促進法による除染処理を前処理として実施したうえで最終処分することは可能とされている。

しかし、焼却主灰については放射性セシウムとその担体となった物質とが強固に結合しているため溶出促進法による前処理では十分な除染処理がなされず、また、他に有効な除染処理方法も確立していないことから、現時点では焼却主灰については最終処分を行うことができずに焼却施設内でそのまま保管することが余儀なくされている。

なお、焼却灰を対象とするものではないが、放射性汚染物質に対する浄化技術という点で関連するものとして、特許文献１には汚染土壌を清浄化するための土地改善法が提案されている。これは、プルトニウムに代表されるアクチニドによる汚染土壌を対象とするもので、炭酸水と錯生成剤と酸化剤を含む特殊な水溶液により汚染土壌を洗浄するというものである。
また、放射性セシウムによる汚染土壌を対象とする処理方法としては、汚染土壌を硝酸等の強酸水溶液により高温下で洗浄することによりセシウムイオンを強酸水溶液中に抽出して回収するという方法も知られている。

そのような汚染土壌に対する洗浄処理手法を焼却灰の除染処理手法として適用することも考えられなくはないが、上記従来の汚染土壌の処理方法はいずれも実験室規模で試験的に実施されているに過ぎず、そのような手法では膨大な量の焼却灰を工業的規模で効率的に除染処理するようなことはできるものではない。

特に、放射性セシウムによる汚染土壌を強酸水溶液により洗浄処理する場合には200℃以上の高温となるように加熱する必要があり、したがってそのためには常圧（大気圧）での処理は不可能であって高圧容器内での加熱処理が必要となるから、そのために複雑かつ大規模な設備が必要となるし、そのような高温高圧化での加熱処理によることでは汚染土壌は原形を留めないように変質してしまうものである。
したがって、仮に焼却灰をそのような手法で除染処理する場合には、焼却施設に対して上記のような複雑かつ大規模な処理設備を設置する必要があるばかりでなく、除染処理後の焼却灰は大きく変質してしまって通常の焼却灰のように資源として再利用することは不可能となり、その点からも上記のような汚染土壌に対する浄化処理手法を焼却灰の除染処理手法として適用することは現実的ではない。

特許第３０７８６７０号公報

上記のように、現時点では放射性汚染物質を含む焼却灰を除染処理するための有効適切な方法は確立されていないことから、放射性汚染物質を含む焼却灰を工業的規模で効率的にしかも可及的に簡易な手法で除染処理することが可能であり、しかも処理後の焼却灰を資源として支障なく再利用することも可能となる有効適切な除染処理方法の確立が急務とされている。

上記事情に鑑み、本発明は放射性汚染物質を含む焼却灰を対象として除染処理するための焼却灰の除染処理方法であって、除染処理対象の焼却灰を水または酸性溶液に混合して混合液を調製し、該混合液に対して超音波処理を行うことにより放射性汚染物質を分離することを特徴とする。

本発明においては、超音波処理を行うに際して前記混合液を加温することが好ましい。

また、本発明においては、前記酸性溶液として硝酸溶液を用いることが好ましい。

本発明によれば、除染処理対象の焼却灰に水または酸性溶液に混合して調製した混合液に対して超音波処理を行うことで、放射性汚染物質を強固に担持している担体の表層部を剥離させることでそこに吸着し付着している放射性汚染物質を物理的に分離することが可能であり、そのうえで分離した放射性汚染物質を混合液中から除去し回収することで焼却灰に対する十分な除染処理が可能である。

したがって本発明によれば、焼却灰に対する除染処理を汎用の超音波洗浄装置のような簡単な装置により十分に簡易にしかも工業的規模で効率的に行うことが可能となり、しかも高温高圧化で化学的に処理する場合のように焼却灰が変質してしまうこともないので処理後の焼却灰を支障なく再利用することも可能となる。

以下、本発明の焼却灰の除染処理方法の具体的な実施形態について説明する。
本実施形態においては、放射性セシウムで汚染されている瓦礫を焼却処理した際に発生する焼却灰（飛灰および主灰）を対象として、超音波処理により除染処理を行うことを主眼とする。

具体的には、除染処理対象の焼却灰に対して水あるいは酸性溶液を混合して混合液を調製し、その混合液に対して超音波処理を行うことによって放射性汚染物質としての放射性セシウムを分離する。
混合液の調製に当たっては、処理対象の焼却灰に対する水あるいは酸性溶液の混合量を重量比で1:10程度とすることが好適である。
水を用いる場合には水道水などの単なる清水を用いれば良い。
酸性溶液を用いる場合には、たとえば硝酸溶液、シュウ酸溶液、リンゴ酸溶液、クエン酸溶液、コハク酸溶液等が採用可能であるが、特に硝酸溶液が好適である。
酸性溶液を用いる場合は、その濃度を１規定度（１N）程度とすることが好ましい。

上記のようにして調製した混合液に対して超音波処理を行う。
その際、混合液は常温のままでも処理可能ではあるが、混合液を若干加温した方が処理効率が高まるので、たとえば40〜50℃程度に加温することが好ましい。勿論、その程度の加温であれば常圧（大気圧）下で支障なく処理し得るから、上述したような従来の汚染土壌に対する浄化処理（高温高圧下での強酸水溶液による洗浄処理）の場合のように高圧容器内で処理を行う必要はない。

超音波処理のための超音波周波数や処理時間は、除染処理対象の焼却灰の状況や汚染濃度、要求される除染効果や除染効率その他の条件に応じて、また混合液に対する加温温度や、混合液を酸性溶液を使用して調製する場合においてはそのその酸性溶液の種類や濃度等の条件も考慮して適宜設定すれば良いが、たとえば処理時間については１時間程度、最大でも４時間程度で十分である。
なお、上記の超音波処理は適宜容器内でバッチ処理とすることが現実的であるが、混合液を連続的に流しながら処理可能な設備を用意できる場合には連続処理とすることも可能である。

以上の超音波処理により焼却灰から放射性汚染物質を効率的に除去することができる。
すなわち、超音波を混合液に照射すると、微振動によって微細な気泡が発生・消滅を繰り返し、消滅時に生じる混合液の衝突が強い衝撃波を発生させ、この衝撃波により放射性セシウムを強固に担持している担体の表層部が物理的に剥離され、そこに担持されていた放射性セシウムとともに分離される。

したがってその分離成分（放射性汚染物質を含む汚染成分）を混合液中から適宜除去して回収することにより焼却灰に対する十分な除染処理が可能である。
勿論、混合液から除去して回収した放射性汚染物質を含む成分については、公知の手法により処理したうえで安全に保管し、いずれは最終処分する必要があるが、焼却灰の全量に対してごく僅かな量にまで濃縮され減容化されるので、保管や最終処分が格段に容易となる。

本発明によれば、焼却灰に含まれていた放射性セシウムに対する除染効率を９０％程度とすることができ、放射能量を１／１０程度にまで減少させることができる。
しかも、そのような除染処理を行うための設備としては汎用の超音波洗浄装置のような簡単な装置があれば十分であって何ら複雑かつ高度の処理設備を必要としないし、格別面倒な操作や制御も必要としないから、十分に簡易にしかも安価に工業的規模で極めて効率的な除染処理が可能である。

さらに、本発明によれば、従来の汚染土壌に対して高温高圧下で化学的に処理する場合のように焼却灰が変質してしまうこともないので、除染処理後の焼却灰を通常の清浄な焼却灰と同様にたとえばセメント混和材等の建設資材として支障なく再利用することも可能となる。したがって焼却灰を廃棄物として処分することなく有効利用することで処分量を削減し得るし、資源リサイクルの観点からも有効である。

なお、上記実施形態は放射性汚染物質に汚染された瓦礫の焼却処理に伴って発生した焼却灰を対象とする場合について説明したが、本発明は放射性汚染物質を含む焼却灰全般に適用可能であることは当然であり、一般廃棄物の焼却灰や下水汚泥の焼却灰についても、放射性セシウムを始めとして各種の放射性汚染物質を含んでいる場合には同様の除染処理が可能であることはいうまでもない。

Claims (3)

1. 放射性汚染物質を含む焼却灰を対象として除染処理するための焼却灰の除染処理方法であって、
   除染処理対象の焼却灰を水または酸性溶液に混合して混合液を調製し、該混合液に対して超音波処理を行うことにより放射性汚染物質を分離することを特徴とする焼却灰の除染処理方法。
2. 請求項１記載の焼却灰の除染処理方法であって、
   超音波処理を行うに際して前記混合液を加温することを特徴とする焼却灰の除染処理方法。
3. 請求項１または２記載の焼却灰の除染処理方法であって、
   前記酸性溶液として硝酸溶液を用いることを特徴とする焼却灰の除染処理方法。