JP2014122808A - 放射性廃棄物の処理装置および処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セシウム等の放射性物質を含み遮蔽保管が必要な放射性廃棄物を処理して、より減容化された放射性廃棄物を得ることができる放射性廃棄物の処理装置の提供。
【解決手段】セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置。
【選択図】図１
【解決手段】セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置。
【選択図】図１
Description
本発明は放射性廃棄物の処理装置および処理方法に関する。
従来、セシウム等の放射性物質を含む放射性廃棄物を処理する方法が提案されている。
例えば特許文献１には、放射性固体廃棄物をプラズマ加熱によって溶融させる放射性固体廃棄物のプラズマ溶融処理方法において、前記放射性固体廃棄物を２５０℃以上でかつセシウムの沸点未満の温度で予熱した後に前記プラズマ加熱溶融処理を行うことを特徴とする放射性固体廃棄物のプラズマ溶融処理方法が記載されている。そして、このような処理方法によって、放射性物質の環境放出を防いで放射線の保護に一層寄与できると記載されている。
例えば特許文献１には、放射性固体廃棄物をプラズマ加熱によって溶融させる放射性固体廃棄物のプラズマ溶融処理方法において、前記放射性固体廃棄物を２５０℃以上でかつセシウムの沸点未満の温度で予熱した後に前記プラズマ加熱溶融処理を行うことを特徴とする放射性固体廃棄物のプラズマ溶融処理方法が記載されている。そして、このような処理方法によって、放射性物質の環境放出を防いで放射線の保護に一層寄与できると記載されている。
放射性セシウムを高濃度で含む放射性廃棄物は遮蔽保管が必要となるため、その容量をできるだけ少なくすることが重要である。
しかしながら従来法では、放射性廃棄物の減容化が不十分であった。
しかしながら従来法では、放射性廃棄物の減容化が不十分であった。
本発明は、上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、セシウムを含み遮蔽保管が必要な放射性廃棄物を処理して、より減容化された放射性廃棄物が得られる処理装置および処理方法を提供することである。
すなわち、本発明の目的は、セシウムを含み遮蔽保管が必要な放射性廃棄物を処理して、より減容化された放射性廃棄物が得られる処理装置および処理方法を提供することである。
本発明者は上記のような課題を解決するために鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の（１）〜（６）である。
（１）セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、
前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、
を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置。
（２）さらに、前記燃焼部と前記冷却部との間に高温集塵部を有し、
前記高温集塵部において、前記燃焼部から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出し、
前記冷却部において、前記集塵後ガスを前記排ガスとして前記冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収し、
前記集塵ダストを前記除染処理廃棄物として回収する、上記（１）に記載の放射性廃棄物の処理装置。
（３）前記燃焼部が、前記放射性廃棄物を前記還元雰囲気にて燃焼した後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出する、上記（１）または（２）に記載の放射性廃棄物の処理装置。
（４）セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼工程と、
前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却工程と、
を備え、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理方法。
（５）前記燃焼工程から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出する高温集塵工程を、前記燃焼工程と前記冷却工程との間にさらに備え、
前記冷却工程において、前記集塵後ガスを前記排ガスとして前記冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収し、
前記集塵ダストを前記除染処理廃棄物として回収する、上記（４）に記載の放射性廃棄物の処理方法。
（６）前記燃焼工程が、前記放射性廃棄物を前記還元雰囲気にて燃焼した後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出する工程である、上記（４）または（５）に記載の放射性廃棄物の処理方法。
本発明は、以下の（１）〜（６）である。
（１）セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、
前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、
を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置。
（２）さらに、前記燃焼部と前記冷却部との間に高温集塵部を有し、
前記高温集塵部において、前記燃焼部から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出し、
前記冷却部において、前記集塵後ガスを前記排ガスとして前記冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収し、
前記集塵ダストを前記除染処理廃棄物として回収する、上記（１）に記載の放射性廃棄物の処理装置。
（３）前記燃焼部が、前記放射性廃棄物を前記還元雰囲気にて燃焼した後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出する、上記（１）または（２）に記載の放射性廃棄物の処理装置。
（４）セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼工程と、
前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却工程と、
を備え、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理方法。
（５）前記燃焼工程から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出する高温集塵工程を、前記燃焼工程と前記冷却工程との間にさらに備え、
前記冷却工程において、前記集塵後ガスを前記排ガスとして前記冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収し、
前記集塵ダストを前記除染処理廃棄物として回収する、上記（４）に記載の放射性廃棄物の処理方法。
（６）前記燃焼工程が、前記放射性廃棄物を前記還元雰囲気にて燃焼した後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出する工程である、上記（４）または（５）に記載の放射性廃棄物の処理方法。
本発明によれば、セシウムを含み遮蔽保管が必要な放射性廃棄物を処理して、より減容化された放射性廃棄物が得られる処理装置および処理方法を提供することができる。
本発明について説明する。
本発明は、セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置である。
このような処理装置を、以下では「本発明の装置」ともいう。
本発明は、セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置である。
このような処理装置を、以下では「本発明の装置」ともいう。
また、本発明は、セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼工程と、前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却工程と、を備え、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理方法である。
このような処理方法を、以下では「本発明の処理方法」ともいう。
このような処理方法を、以下では「本発明の処理方法」ともいう。
本発明の処理方法は、本発明の装置によって実施することが好ましい。
以下において「本発明」と記した場合、「本発明の装置」および「本発明の処理方法」の両方を意味するものとする。
＜放射性廃棄物＞
本発明を適用する放射性廃棄物には、セシウムを含む廃棄物の内、土壌や下水汚泥が含まれる。また、例えば、土壌から分離したシルトや粘土分も、放射性廃棄物に相当する。また、土壌や下水汚泥を混合したものも、放射性廃棄物に相当する。
土壌においてセシウムはシルトや粘土分に濃縮する傾向があるため、土壌を分級し、得られたシルトや粘土分のみを、本発明における放射性廃棄物として処理することが好ましい。
本発明を適用する放射性廃棄物には、セシウムを含む廃棄物の内、土壌や下水汚泥が含まれる。また、例えば、土壌から分離したシルトや粘土分も、放射性廃棄物に相当する。また、土壌や下水汚泥を混合したものも、放射性廃棄物に相当する。
土壌においてセシウムはシルトや粘土分に濃縮する傾向があるため、土壌を分級し、得られたシルトや粘土分のみを、本発明における放射性廃棄物として処理することが好ましい。
放射性廃棄物はセシウムを含むものであればよい。放射性廃棄物におけるセシウムの含有量は、例えば３０００Ｂｑ／ｋｇ以上であってよい。
放射性廃棄物は可燃物を含むことが好ましい。燃焼部において、燃焼装置（燃料炉等）の加熱に用いるエネルギー量を低減することができるからである。例えば下水汚泥は可燃物を含むので、放射性廃棄物として好ましく用いることができる。ここで可燃物とは、炉での燃焼に寄与する成分を意味し、具体的には、乾燥固形物中の主成分として炭素、水素、窒素、硫黄および酸素を意味するものとする。
エネルギー量の低減等のためには、放射性廃棄物における可燃物含有率は、例えば６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。
例えば、土壌へ下水汚泥等の可燃物を加えて、好ましい範囲の可燃物含有率に調整された放射性廃棄物を得ることができる。
エネルギー量の低減等のためには、放射性廃棄物における可燃物含有率は、例えば６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。
例えば、土壌へ下水汚泥等の可燃物を加えて、好ましい範囲の可燃物含有率に調整された放射性廃棄物を得ることができる。
放射性廃棄物は水分を含んでもよい。水分量が多い場合（水分量が概ね８０質量％以上の場合。特に水分量が多いことに加えて可燃物が少ない場合）、本発明の装置は燃焼部の前に乾燥部を有することが好ましく、また、本発明の処理方法は、燃焼工程の前に乾燥工程を備えることが好ましい。
放射性廃棄物が下水汚泥の場合、７０〜８３質量％程度の水分を含んでいるが、エネルギー量を低減する場合、放射性廃棄物の一部または全部を乾燥部にて乾燥する等して、水分量を７５質量％以下にしてから燃焼部にて燃焼することが好ましい。乾燥部として、例えば従来公知の乾燥機を用いることができる。
乾燥部にて乾燥した後の放射性廃棄物を、以下では乾燥体ともいう。
放射性廃棄物が下水汚泥の場合、７０〜８３質量％程度の水分を含んでいるが、エネルギー量を低減する場合、放射性廃棄物の一部または全部を乾燥部にて乾燥する等して、水分量を７５質量％以下にしてから燃焼部にて燃焼することが好ましい。乾燥部として、例えば従来公知の乾燥機を用いることができる。
乾燥部にて乾燥した後の放射性廃棄物を、以下では乾燥体ともいう。
本発明について図１を用いて説明する。
図１は、本発明の装置の概略図である。
図１において本発明の装置（装置１０）は燃焼部１４と、冷却部１８とを有する。
図１は、本発明の装置の概略図である。
図１において本発明の装置（装置１０）は燃焼部１４と、冷却部１８とを有する。
＜燃焼部、燃焼工程＞
装置１０において燃焼部１４は、セシウムを含む放射性廃棄物１を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体５および排ガス７を排出する。
また、上記のように乾燥部を有する場合、前記乾燥体を前記燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体５および排ガス７を排出する。
燃焼体５は除染処理廃棄物１１として回収される（図１では、燃焼体５が除染処理廃棄物１１そのものと考えてよい）。
装置１０において燃焼部１４は、セシウムを含む放射性廃棄物１を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体５および排ガス７を排出する。
また、上記のように乾燥部を有する場合、前記乾燥体を前記燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体５および排ガス７を排出する。
燃焼体５は除染処理廃棄物１１として回収される（図１では、燃焼体５が除染処理廃棄物１１そのものと考えてよい）。
燃焼部１４では、前記放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体５および排ガス７を排出することができる装置を用いることができる。例えば従来公知の流動床式還元炉やロータリーキルンを用いることができる。
例えば、燃焼部としてロータリーキルンを用いた場合、炉内へ燃料、空気、蒸気、窒素等の必要なガスを送り込み、炉内を９００℃以上の還元雰囲気に調整することで前記放射性廃棄物を燃焼し、燃焼体５と排ガス７とを排出することができる。
例えば、燃焼部としてロータリーキルンを用いた場合、炉内へ燃料、空気、蒸気、窒素等の必要なガスを送り込み、炉内を９００℃以上の還元雰囲気に調整することで前記放射性廃棄物を燃焼し、燃焼体５と排ガス７とを排出することができる。
燃焼温度は９００℃以上であるが、１０００℃以上であることが好ましい。これは前記放射性廃棄物からセシウムを効率よく分離することができるからである。また、燃焼温度は１５００℃以下であることが好ましい。このような燃焼温度であると、炉内耐火物の耐用が実用的な寿命となり好ましい。
また、燃焼部における還元雰囲気とは、燃焼部に供給した炭素や水素等に対して酸素が不足していて不完全燃焼する状態からなる雰囲気を意味するものとする。
燃焼部において還元雰囲気における空気比は１．０未満であることが好ましい。また、この空気比は０．５以上であることが好ましい。このような空気比であると適度な還元雰囲気を保つことができる。
燃焼部において還元雰囲気における空気比は１．０未満であることが好ましい。また、この空気比は０．５以上であることが好ましい。このような空気比であると適度な還元雰囲気を保つことができる。
このような燃焼部から排出される燃焼体５は、前記放射性廃棄物を上記のように燃焼した後に残る固体部分を意味する。また、燃焼部から気体として排出される部分を排ガス７という。
燃焼部１４によって処理することで、前記放射性廃棄物から、これに含まれるセシウムの多くの部分を排ガス７に含有させて分離することができる。排ガス７は高温（概ね９００℃以上の温度）であるため、セシウムが気体として含有されていると考えられる。よって、燃焼体５はセシウムの濃度が低下する。燃焼体５のセシウム濃度は、例えば、放射性廃棄物として１０，０００Ｂｑ／ｋｇ程度の下水汚泥を処理した場合、その５０〜６０％程度の放射能濃度となるため、５，０００〜６０００Ｂｑ／ｋｇであってよい。この場合、燃焼体５は遮蔽保管する必要はない。
燃焼部１４によって処理することで、前記放射性廃棄物から、これに含まれるセシウムの多くの部分を排ガス７に含有させて分離することができる。排ガス７は高温（概ね９００℃以上の温度）であるため、セシウムが気体として含有されていると考えられる。よって、燃焼体５はセシウムの濃度が低下する。燃焼体５のセシウム濃度は、例えば、放射性廃棄物として１０，０００Ｂｑ／ｋｇ程度の下水汚泥を処理した場合、その５０〜６０％程度の放射能濃度となるため、５，０００〜６０００Ｂｑ／ｋｇであってよい。この場合、燃焼体５は遮蔽保管する必要はない。
前記燃焼部は、前記放射性廃棄物を前記燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼するが、その後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出することが好ましい。燃焼部の後段にて未燃分や未燃ガスを完全燃焼させることで比較的安全な排ガスを排出することができるからである。
ここで燃焼部における酸化雰囲気とは、燃焼部に供給した炭素や水素等に対して酸素が理論的に足りていて完全燃焼する状態からなる雰囲気を意味するものとする。また、空気比が１．０以上である雰囲気ともいえる。
燃焼部において酸化雰囲気における空気比は１．２以上であることが好ましい。また、空気比は１．４以下であることが好ましい。効率的に未燃分や未燃ガスの完全燃焼を図ることができるからである。
燃焼部において酸化雰囲気における空気比は１．２以上であることが好ましい。また、空気比は１．４以下であることが好ましい。効率的に未燃分や未燃ガスの完全燃焼を図ることができるからである。
このように燃焼部がさらに酸化雰囲気にて燃焼することができる場合として、前記燃焼部が、前段の還元部と後段の酸化部とに分かれている態様が挙げられる。
例えば燃焼部として流動式還元炉を用いる場合、還元炉内を還元部とし、排ガスダクトから空気を必要量供給して、排ガスダクト内を酸化部とすることもできる。また、例えば燃焼部としてロータリーキルンを用いる場合、炉内の前段を還元部とし、後段を酸化部に調整することもできる。さらに、ロータリーキルンの場合、炉内を３つの部分に分け、雰囲気温度および空気比を調整することで、最前段を乾燥部、次を還元部、次を酸化部とすることもできる。
例えば燃焼部として流動式還元炉を用いる場合、還元炉内を還元部とし、排ガスダクトから空気を必要量供給して、排ガスダクト内を酸化部とすることもできる。また、例えば燃焼部としてロータリーキルンを用いる場合、炉内の前段を還元部とし、後段を酸化部に調整することもできる。さらに、ロータリーキルンの場合、炉内を３つの部分に分け、雰囲気温度および空気比を調整することで、最前段を乾燥部、次を還元部、次を酸化部とすることもできる。
燃焼部が還元炉および酸化炉の２つの装置からなる態様であってもよい。
このような燃焼部を用いて本発明の処理方法における燃焼工程を行うことができる。燃焼工程における好ましい燃焼温度等は、上記の燃焼部の場合と同様とすることができる。
＜冷却部、冷却工程＞
装置１０において冷却部１８は、排ガス７を５００℃以下の冷却温度に冷却し、排ガス７からセシウム含有ダスト１５を回収する。
上記のように、燃焼部１４から排出された排ガス７は高温であるので、排ガス７中ではセシウムが気体として存在しているが、排ガス７を冷却部１８にて前記冷却温度に冷却すると気体のセシウムが固体に変化し、排ガス７に含まれる飛灰とともに冷却部１８にてセシウム含有ダスト１５として回収される。
セシウム含有ダスト１５は、燃焼部１４にて処理する前記放射性廃棄物１に対して非常に少ない量であり、かつ、セシウムが濃縮されている。具体的には、燃焼部１４にて処理する放射性廃棄物１の質量を１００質量部とすると、セシウム含有ダスト１５は１質量部程度とすることもできる。また、燃焼部１４にて処理する放射性廃棄物１に含まれるセシウムの質量を１００質量部とすると、セシウム含有ダスト１５に含まれるセシウムは９７質量部程度とすることもできる。
装置１０において冷却部１８は、排ガス７を５００℃以下の冷却温度に冷却し、排ガス７からセシウム含有ダスト１５を回収する。
上記のように、燃焼部１４から排出された排ガス７は高温であるので、排ガス７中ではセシウムが気体として存在しているが、排ガス７を冷却部１８にて前記冷却温度に冷却すると気体のセシウムが固体に変化し、排ガス７に含まれる飛灰とともに冷却部１８にてセシウム含有ダスト１５として回収される。
セシウム含有ダスト１５は、燃焼部１４にて処理する前記放射性廃棄物１に対して非常に少ない量であり、かつ、セシウムが濃縮されている。具体的には、燃焼部１４にて処理する放射性廃棄物１の質量を１００質量部とすると、セシウム含有ダスト１５は１質量部程度とすることもできる。また、燃焼部１４にて処理する放射性廃棄物１に含まれるセシウムの質量を１００質量部とすると、セシウム含有ダスト１５に含まれるセシウムは９７質量部程度とすることもできる。
冷却部１８として、例えば、熱交換器、冷却塔、バグフィルタまたは排ガス処理塔を含むものが例示される。冷却部１８は、熱交換器、冷却塔、バグフィルタおよび排ガス処理塔をこの順に含むものであることが好ましい。例えば、排ガス７の温度が熱交換器を通過した直後で約２５０℃、冷却塔を通過した直後で１５０〜２００℃となるように調整することで、熱交換器、冷却塔およびバグフィルタからセシウム含有ダスト１５を回収することができる。
このような冷却部を用いて本発明の処理方法における冷却工程を行うことができる。冷却工程における好ましい処理条件等は、上記の冷却部の場合と同様とすることができる。
次に、本発明の好ましい態様について図２を用いて説明する。
図２に示す本発明の好ましい態様（装置２０）は、図１に示した本発明の装置（装置１０）が有する態様に、さらに高温集塵部１６を有する態様である。
図２に示す本発明の好ましい態様（装置２０）は、図１に示した本発明の装置（装置１０）が有する態様に、さらに高温集塵部１６を有する態様である。
本発明の装置は、図２に示すように、セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、前記燃焼部から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出する高温集塵部と、前記集塵後ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、を有し、前記燃焼体および前記集塵ダストを除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置であることが好ましい。
また、本発明の処理方法は、セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼工程と、前記燃焼工程から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出する高温集塵工程と、前記集塵後ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却工程と、を備え、前記燃焼体および前記集塵ダストを除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理方法であることが好ましい。
このような本発明の処理方法の好適態様は、図２に示す本発明の好ましい態様（装置２０）によって実施することが好ましい。
このような本発明の処理方法の好適態様は、図２に示す本発明の好ましい態様（装置２０）によって実施することが好ましい。
図２は本発明の装置の好適態様を示しているが、図１に示した態様と同じ構成要素については、同じ符号を付している。
以下では、本発明の装置の好適態様について、図１に示した態様と異なる点を中心に説明する。
以下では、本発明の装置の好適態様について、図１に示した態様と異なる点を中心に説明する。
＜高温集塵部、高温集塵工程＞
本発明の装置２０において高温集塵部１６は、燃焼部１４から排出された排ガス７を集塵処理して、集塵ダスト６および集塵後ガス９を排出する。
高温集塵部１６は、燃焼部１４から排出された排ガス７を高温（セシウムが気体である温度であればよい。例えば７００℃超９００℃以下）のまま処理して、排ガス７に含まれるダストを集塵することができる装置を用いることができる。例えばセラミック製の集塵フィルター、高温サイクロンなどを用いることができる。
本発明の装置２０において高温集塵部１６は、燃焼部１４から排出された排ガス７を集塵処理して、集塵ダスト６および集塵後ガス９を排出する。
高温集塵部１６は、燃焼部１４から排出された排ガス７を高温（セシウムが気体である温度であればよい。例えば７００℃超９００℃以下）のまま処理して、排ガス７に含まれるダストを集塵することができる装置を用いることができる。例えばセラミック製の集塵フィルター、高温サイクロンなどを用いることができる。
高温集塵部１６では、排ガス７を高温（セシウムが気体である温度）のまま集塵するので、排ガス７に含まれるセシウムは、原則として回収されない。したがって、高温集塵部１６にて回収される集塵ダスト６にセシウムは概ね含まれない。
装置２０に示す好ましい態様の本発明の装置では、集塵ダスト６と燃焼体５とを含む除染処理廃棄物１１が回収されるが、これに含まれるセシウムの濃度は低く、例えば、放射性廃棄物として１０，０００Ｂｑ／ｋｇ程度の下水汚泥を処理した場合、その５０〜６０％程度の放射能濃度となるため、５，０００〜６０００Ｂｑ／ｋｇであってよい。したがって、この場合、除染処理廃棄物１１を遮蔽保管する必要がない。
本発明の装置における燃焼部として流動床式還元炉、ロータリーキルンを用いる場合、本発明の装置は高温集塵部を有することが好ましい。
このような高温集塵部を用いて本発明の処理方法における高温集塵工程を行うことができる。高温集塵工程における好ましい処理条件等は、上記の高温集塵部の場合と同様とすることができる。
＜実施例１＞
セシウムを含む下水汚泥（脱水ケーキ）を用意し、これを図３に示す本発明の装置（装置６０）にて処理する。下水汚泥の含水率は７０〜８３％である。ここで下水汚泥は、本発明における放射性廃棄物に相当する。
エネルギー量の低減を考慮して、図３に示すように、初めに、下水汚泥４１を乾燥機６２を用いて乾燥する。乾燥機６２内の温度（乾燥温度）は、約１０５℃である。乾燥後の下水汚泥の含水率は約２０％であり、未乾燥の下水汚泥と混合して、全体の含水率を７５質量％以下に調整して、燃焼炉６４へ供給する乾燥体４３とすることができる。ここで乾燥機６２は、本発明における乾燥部に相当する。
セシウムを含む下水汚泥（脱水ケーキ）を用意し、これを図３に示す本発明の装置（装置６０）にて処理する。下水汚泥の含水率は７０〜８３％である。ここで下水汚泥は、本発明における放射性廃棄物に相当する。
エネルギー量の低減を考慮して、図３に示すように、初めに、下水汚泥４１を乾燥機６２を用いて乾燥する。乾燥機６２内の温度（乾燥温度）は、約１０５℃である。乾燥後の下水汚泥の含水率は約２０％であり、未乾燥の下水汚泥と混合して、全体の含水率を７５質量％以下に調整して、燃焼炉６４へ供給する乾燥体４３とすることができる。ここで乾燥機６２は、本発明における乾燥部に相当する。
次に、乾燥体４３を燃焼炉６４を用いて処理する。燃焼炉６４の内部は１０００〜１５００℃に調整されている。ここで燃焼炉６４は、本発明における燃焼部に相当する。
また、燃焼炉６４は前段の還元部と後段の酸化部とに別れていて、前段部は還元雰囲気（空気比＝０．５〜１．０）、後段部は酸化雰囲気（空気比＝１．２〜１．３）に調整される。したがって、燃焼炉６４は還元炉および酸化炉の役割を果たす。
乾燥体４３は還元部にて還元され、酸化部を通過した後、燃焼炉６４から燃焼体４５として排出される。また、燃焼炉６４から発生した排ガス４７は、高温（概ね９００℃以上）のまま高温集塵機６６にて集塵処理される。ここで燃焼体４５の一部が排ガス４７に同伴されて高温集塵機６６にて集塵処理される場合もある。そして、集塵後ガス５３として高温集塵機６６から排出される。ここで高温集塵機６６は、本発明における高温集塵部に相当する。
高温集塵機６６にて回収された集塵ダスト４９と燃焼体４５とを合わせて、除染処理廃棄物５１として回収する。
また、燃焼炉６４は前段の還元部と後段の酸化部とに別れていて、前段部は還元雰囲気（空気比＝０．５〜１．０）、後段部は酸化雰囲気（空気比＝１．２〜１．３）に調整される。したがって、燃焼炉６４は還元炉および酸化炉の役割を果たす。
乾燥体４３は還元部にて還元され、酸化部を通過した後、燃焼炉６４から燃焼体４５として排出される。また、燃焼炉６４から発生した排ガス４７は、高温（概ね９００℃以上）のまま高温集塵機６６にて集塵処理される。ここで燃焼体４５の一部が排ガス４７に同伴されて高温集塵機６６にて集塵処理される場合もある。そして、集塵後ガス５３として高温集塵機６６から排出される。ここで高温集塵機６６は、本発明における高温集塵部に相当する。
高温集塵機６６にて回収された集塵ダスト４９と燃焼体４５とを合わせて、除染処理廃棄物５１として回収する。
集塵後ガス５３は、熱交換器６８、冷却塔７０、バグフィルタ７２、排ガス処理塔（スクラバ）７４の順に通過して、大気へ放散される。ここで熱交換器６８、冷却塔７０、バグフィルタ７２および排ガス処理塔７４は、本発明における冷却部に相当する。
集塵後ガス５３の温度は、熱交換器６８を通過した直後で約２５０℃、冷却塔７０を通過した直後で１５０〜２００℃となる。そして、熱交換器６８、冷却塔７０およびバグフィルタ７２では、集塵後ガス５３に含まれる飛灰が、セシウム含有ダスト５５として回収される。
集塵後ガス５３の温度は、熱交換器６８を通過した直後で約２５０℃、冷却塔７０を通過した直後で１５０〜２００℃となる。そして、熱交換器６８、冷却塔７０およびバグフィルタ７２では、集塵後ガス５３に含まれる飛灰が、セシウム含有ダスト５５として回収される。
このような本発明の装置（装置６０）において、下水汚泥４１を処理すると、下水汚泥４１、除染処理廃棄物５１およびセシウム含有ダスト５５の質量比は、１００：６：１となり得る。また、下水汚泥４１、除染処理廃棄物５１およびセシウム含有ダスト５５の各々に含まれるセシウムの質量比は、１００：３：９７となり得る。
つまり、本発明の装置（装置６０）によって下水汚泥４１を処理すると、下水汚泥４１に含まれるセシウムの９７質量％を、１質量％に減容化したセシウム含有ダスト５５に濃縮することができる。
このように１質量％にまで減容化され、さらにセシウムの９７質量％が濃縮されたセシウム含有ダストを遮蔽保管等すればよい。下水汚泥４１に対して６質量％に相当する除染処理廃棄物５１は、放射性廃棄物よりそのセシウム濃度を低下させることができるため、処理対象とする廃棄物の条件により、遮蔽保管する必要をなくすことができる。
このように１質量％にまで減容化され、さらにセシウムの９７質量％が濃縮されたセシウム含有ダストを遮蔽保管等すればよい。下水汚泥４１に対して６質量％に相当する除染処理廃棄物５１は、放射性廃棄物よりそのセシウム濃度を低下させることができるため、処理対象とする廃棄物の条件により、遮蔽保管する必要をなくすことができる。
＜比較例１＞
実施例１と同じ下水汚泥（脱水ケーキ）を用意し、これを図４に示す装置（装置１００）にて処理する。
初めに、実施例１の場合と同様に、下水汚泥８１を乾燥機１０２を用いて乾燥する。乾燥機１０２内の温度（乾燥温度）は、約１０５℃である。乾燥後の下水汚泥である乾燥体８３の含水率は約１５％である。
実施例１と同じ下水汚泥（脱水ケーキ）を用意し、これを図４に示す装置（装置１００）にて処理する。
初めに、実施例１の場合と同様に、下水汚泥８１を乾燥機１０２を用いて乾燥する。乾燥機１０２内の温度（乾燥温度）は、約１０５℃である。乾燥後の下水汚泥である乾燥体８３の含水率は約１５％である。
次に、乾燥体８３を溶融炉１０４を用いて処理する。溶融炉１０４の内部は約１４５０℃、空気比＝１．２に調整されている。乾燥体８３は溶融炉１０４にて酸化溶融されてスラグ８５として排出される。
また、溶融炉１０４から発生した排ガス８７は、熱交換器１０８、冷却塔１１０、バグフィルタ１１２、排ガス処理塔（スクラバ）１１４の順に通過して、大気へ放散される。排ガス８７の温度は、熱交換器１０８を通過した直後で約２５０℃、冷却塔１１０を通過した直後で１５０〜２００℃となる。
そして、熱交換器１０８、冷却塔１１０およびバグフィルタ１１２では、排ガス８７に含まれる飛灰が、セシウム含有ダスト８８として回収される。
また、溶融炉１０４から発生した排ガス８７は、熱交換器１０８、冷却塔１１０、バグフィルタ１１２、排ガス処理塔（スクラバ）１１４の順に通過して、大気へ放散される。排ガス８７の温度は、熱交換器１０８を通過した直後で約２５０℃、冷却塔１１０を通過した直後で１５０〜２００℃となる。
そして、熱交換器１０８、冷却塔１１０およびバグフィルタ１１２では、排ガス８７に含まれる飛灰が、セシウム含有ダスト８８として回収される。
このような装置（装置１００）において、下水汚泥８１を処理すると、下水汚泥８１およびスラグ８５の質量比は、１００：３となり得る。また、下水汚泥８１およびスラグ８５の各々に含まれるセシウムの質量比は、１００：１５以上となり得る。
つまり、装置（装置１００）によって下水汚泥８１を処理すると、スラグ８５とセシウム含有ダスト８８は下水汚泥８１の５倍以上の放射能濃度となるため、これら両方について、遮蔽保管等が必要となる場合がある。
１ 放射性廃棄物
５ 燃焼体
６ 集塵ダスト
９ 集塵後ガス
１１ 除染処理廃棄物
１４ 燃焼部
１５、５５、８８ セシウム含有ダスト
１６ 高温集塵部
１８ 冷却部
４１、８１ 下水汚泥
４３、８３ 乾燥体
４５ 燃焼体
４７、８７ 排ガス
４９ 集塵ダスト
５１ 除染処理廃棄物
５３ 集塵後排ガス
６２、１０２ 乾燥機
６４ 燃焼炉
６６ 高温集塵機
６０ 装置（本発明の装置）
６８、１０８ 熱交換器
７０、１１０ 冷却塔
７２、１１２ バグフィルタ
７４、１１４ 排ガス処理塔
８５ スラグ
１００ 装置
１０４ 溶融炉
５ 燃焼体
６ 集塵ダスト
９ 集塵後ガス
１１ 除染処理廃棄物
１４ 燃焼部
１５、５５、８８ セシウム含有ダスト
１６ 高温集塵部
１８ 冷却部
４１、８１ 下水汚泥
４３、８３ 乾燥体
４５ 燃焼体
４７、８７ 排ガス
４９ 集塵ダスト
５１ 除染処理廃棄物
５３ 集塵後排ガス
６２、１０２ 乾燥機
６４ 燃焼炉
６６ 高温集塵機
６０ 装置（本発明の装置）
６８、１０８ 熱交換器
７０、１１０ 冷却塔
７２、１１２ バグフィルタ
７４、１１４ 排ガス処理塔
８５ スラグ
１００ 装置
１０４ 溶融炉
Claims (6)
- セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼部と、
前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却部と、
を有し、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理装置。 - さらに、前記燃焼部と前記冷却部との間に高温集塵部を有し、
前記高温集塵部において、前記燃焼部から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出し、
前記冷却部において、前記集塵後ガスを前記排ガスとして前記冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収し、
前記集塵ダストを前記除染処理廃棄物として回収する、請求項１に記載の放射性廃棄物の処理装置。 - 前記燃焼部が、前記放射性廃棄物を前記還元雰囲気にて燃焼した後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出する、請求項１または２に記載の放射性廃棄物の処理装置。
- セシウムを含む放射性廃棄物を９００℃以上の燃焼温度に調整した還元雰囲気にて燃焼し、燃焼体および排ガスを排出する燃焼工程と、
前記排ガスを５００℃以下の冷却温度に冷却し、前記排ガスからセシウム含有ダストを回収する冷却工程と、
を備え、前記燃焼体を除染処理廃棄物として回収する、放射性廃棄物の処理方法。 - 前記燃焼工程から排出された前記排ガスを集塵処理して、集塵ダストおよび集塵後ガスを排出する高温集塵工程を、前記燃焼工程と前記冷却工程との間にさらに備え、
前記冷却工程において、前記集塵後ガスを前記排ガスとして前記冷却温度に冷却し、前記集塵後ガスからセシウム含有ダストを回収し、
前記集塵ダストを前記除染処理廃棄物として回収する、請求項４に記載の放射性廃棄物の処理方法。 - 前記燃焼工程が、前記放射性廃棄物を前記還元雰囲気にて燃焼した後、さらに酸化雰囲気にて燃焼して、前記燃焼体および前記排ガスを排出する工程である、請求項４または５に記載の放射性廃棄物の処理方法。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017090108A (ja) * | 2015-11-05 | 2017-05-25 | 株式会社プランテック | 放射性汚染物の処理方法、ならびに放射性汚染物の処理設備 |
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| JP2014092412A (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Nippon Kankyo Hozen Kk | 放射性物質の処理システム及び処理方法 |
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