JP2015094730A - 廃活性炭処理方法および廃活性炭処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭を単独でも焼却処分することを可能とする廃活性炭処理方法および廃活性炭処理システムを提供する。【解決手段】廃活性炭処理方法は、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭１１の燃焼を促進する助燃剤１２を融解する融解工程（Ｓ１２）と、融解した助燃剤１２および廃活性炭１１の混合体１３を生成する混合工程（Ｓ１４）と、混合体１３から固形の成型体を作成する成型工程（Ｓ１５）と、成型体を焼却する焼却工程（Ｓ１６）と、を含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭の焼却処理の前処理技術に関する。

原子力関連施設では、施設内で発生した廃液に粉末または粒状の活性炭を投入して油分などの不純物を吸着・除去する方法が広くとられている。

不純物を吸着したこの廃活性炭は、放射性物質を含むことになるので、一般のごみ処理場などで使用された廃活性炭のように再利用することはできない。
つまり、原子力関連施設で発生する廃活性炭は、焼却され、焼却灰となり、固化されて処分される。

放射性物質を含み焼却処分される廃活性炭は、原子力関連施設の気体廃棄物処理系、非常用ガス処理システム系または管理区域での作業用保護マスクなどからも排出される。
なお、このような廃活性炭は、液体に沈殿されてまたはペレット状などにされ、焼却処分までの間保管容器に保管される。

保管された廃活性炭は、例えば掻出歯や櫛歯を有する攪拌羽根で削られて保管容器から抜き出される（例えば、特許文献１）。
抜き出された廃活性炭は難燃性であるので単独で焼却処理することはできず、可燃性廃棄物と混合して混焼処理がなされていた。

特許第３０８０２１８号公報

しかしながら、近年の管理区域内への可燃物持ち込みの規制強化に伴い、混焼処理ができなくなり廃活性炭は焼却処理されずに保管されたままとなっている。
このため、廃活性炭の保管スペースがひっ迫しており、廃活性炭の最終処分が課題となっている。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭を単独でも焼却処分することを可能とする廃活性炭処理方法および廃活性炭処理システムを提供することを目的とする。

本実施形態にかかる廃活性炭処理方法は、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭の燃焼を促進する助燃剤を融解する融解工程と、融解した前記助燃剤および前記廃活性炭の混合体を生成する混合工程と、前記混合体から固形の成型体を作成する成型工程と、前記成型体を焼却する焼却工程と、を含む物である。

本発明により、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭を単独でも焼却処分することを可能とする廃活性炭処理方法および廃活性炭処理システムが提供される。

第１実施形態にかかる廃活性炭処理システムの構成図。 第１実施形態の廃活性炭処理方法の手順を示すフローチャート。 第２実施形態にかかる廃活性炭処理システムの構成図。 第３実施形態にかかる廃活性炭処理システムの構成図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる廃活性炭処理システムの構成図である。
図２は、第１実施形態の廃活性炭処理方法の手順を示すフローチャートである。
なお、図１に示される各種の部材は配管で廃液処理施設に適宜接続され、各工程で発生する廃液は廃液処理施設に移送されるが、配管および廃液処理施設の図示は省略する。

第１実施形態にかかる廃活性炭処理方法は、図１および図２に示されるように、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭１１の燃焼を促進する助燃剤１２を融解する融解工程（Ｓ１２）と、融解した助燃剤１２および廃活性炭１１の混合体１３を生成する混合工程（Ｓ１４）と、混合体１３から固形の成型体を作成する成型工程（Ｓ１５）と、成型体を焼却する焼却工程（Ｓ１６）と、を含む。

このような工程を含む廃活性炭処理方法によって、難燃性の廃活性炭１１は助燃剤１２と十分混合されて焼却され、燃え残りなく完全に燃焼させることができる。

さらにこの廃活性炭処理方法は、廃活性炭１１の保管状態を確認して水分の調整および廃活性炭１１の保管容器１６からの取出手段３３の最終決定の少なくともいずれかを行う調整工程（Ｓ１１）と、取出手段３３で廃活性炭１１を保管容器１６から取り出す取出工程（Ｓ１３）と、を含む。

また、第１実施形態にかかる廃活性炭処理システム１０は、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭１１の燃焼を促す助燃剤１２を融解する加熱部２１と、融解した助燃剤１２および廃活性炭１１の混合体１３を生成する混合部２２と、混合体１３から固形の成型体を作成する成型部２３と、成型体を焼却する焼却炉２４と、を備える。

調整工程（Ｓ１１）は、廃活性炭１１の保管状態を確認し、例えば水分の調整をする工程である。

第１実施形態においては、保管される廃活性炭１１は、粒状または粉末状で液体１７中に沈殿している。
液体１７は、廃活性炭１１によって不純物が吸着された廃液または新たに付加された例えば水などである。

作業員は、例えば視認などにより、沈殿した廃活性炭１１と液体１７との比率を確認して、調整水１８を給水して混合工程（Ｓ１４）に最適な水分比率に調整する。
混合工程（Ｓ１４）に最適な水分比率は、廃活性炭１１の６０〜７０％程度である。

なお、調整工程（Ｓ１１）の作業は水分の調整に限定されず、廃活性炭１１の保管容器１６からの取出手段３３の最終決定または保管容器１６の交換の必要性の確認も適宜行われる。
例えば、保管容器１６が劣化している場合、取出工程（Ｓ１３）で使用する取出手段３３を、強い衝撃または外力が必要なものから衝撃の少ないものへの変更を最終決定する。

なお、廃活性炭１１は既に最適な状態となって保管されている場合が多く、その場合は、調整工程（Ｓ１１）を省略することもできる。

融解工程（Ｓ１２）は、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭１１の燃焼を促進する助燃剤１２を融解する工程である。
助燃剤１２は、加熱によって融解し、常温で固化するものが好適に使用される。

助燃剤１２は、例えば、石油ワックス、植物性ワックス、木蝋および白蝋などである。
これらのワックスまたは蝋などは、単体でまたは適宜組み合わされて利用される。
なお、助燃剤１２は、原子力関連施設での使用が許可されるものであれば、上述の例に限定されない。

取出工程（Ｓ１３）は、取出手段３３で廃活性炭１１を保管容器１６から取り出す工程である。
特に、粒径が小さい粉末の場合、長時間の保管によって水圧などで保管容器１６の底部で硬化していることもある。

この場合、例えばドリルまたは図１に示される掻出歯または櫛歯などを有する攪拌羽根３１で廃活性炭１１を削り取り、例えばモーノポンプ３３ａ（３３）で液体１７とともに抜き出す。

モーノポンプ３３ａとは、駆動部１９でロータ３４をステータ３５の内部空間で回転させることで、新しい空隙を次々に発生させ、吸引物を吐出管３６へと移動させるポンプである。

なお、攪拌羽根３１は、他にシャベル、水ジェットまたは切断刃など、硬化した廃活性炭１１を細分化することができるものに適宜置き換えることができる。
取出手段３３は、モーノポンプ３３ａ（３３）に限定されず、例えば市販のドラムハンドリング機３３ｂ（３３）（図３）やフォークリフト（図示せず）などを利用してもよい。

つまり、ドラムハンドリング機３３ｂなどで保管容器１６を振動、回転、昇降または反転などをさせて廃活性炭１１を保管容器１６から直接混合部２２へ投入してもよい。

混合工程（Ｓ１４）は、融解した助燃剤１２および廃活性炭１１を混合手段１５で混合し、これらの混合体１３を生成する工程である。
保管容器１６から取り出された廃活性炭１１は、加熱部２１で融解された助燃剤１２とともに混合部２２に投入される。
混合工程（Ｓ１４）において、廃活性炭１１とともに混合されて廃活性炭１１に含まれる水分を吸収する吸水剤２８が投与される。

吸水剤２８としては、例えばアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物などの高分子ポリマーが好適に使用できる。
高分子ポリマーは、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム含むポリアクリル酸系、デンプン-アクリル酸グラウト系、カルボキシルメチルセルロース系、ポリビニルアルコール系などである。

また、高分子ポリマーでなくとも、シリカゲル系または石灰系の乾燥剤および塩化カルシウムなど、原子力関連施設での使用が認められている吸水剤２８であれば種類は限定されない。
吸水剤２８は、水分量、粒子径または混合時間など混合体１３の状態に合わせて適宜選択すればよい。

廃活性炭１１は、例えばイオン交換樹脂などとは異なり、機械的に絞った後も水分が廃活性炭１１に残ってしまうという性質がある。
このような廃活性炭１１の性質から、助燃剤１２を供給しても助燃剤１２だけが先行して燃焼し、燃え残りが発生してしまうことがある。

そこで、吸水剤２８を投与し、焼却工程（Ｓ１６）におけるこのような燃え残りの発生を防止する。
ただし、燃え残りの発生の恐れが低い場合は、吸水剤２８を投与しなくてもよい。
そして、融解した助燃剤１２、廃活性炭１１および吸水剤２８をヒータ３２で加熱しながら混合し、スラッジ状の混合体１３を生成する。

成型工程（Ｓ１５）は、スラッジ状の混合体１３から固形の成型体を作成する工程である。
上述したように助燃剤１２には、常温で固化するものを使用しているので、加熱を停止して放置すると混合体１３ごと固化する。

そこで、混合体１３を成型部２３に流し込み、放置して固形の成型体を作成する。
成型体の形状は、焼却炉２４の形状や体積、搬送のしやすさなどが考慮され、例えば、ペレット状、プレート状、球状および棒状などから適宜選択される。

焼却工程（Ｓ１６）は、焼却炉２４で成型体を焼却する工程である。
焼却炉２４は、原子力関連施設に特設されたもので、放射性物質を含む廃棄物を焼却する。
成型体は助燃剤１２により十分容易に燃焼する場合もあり、この場合、焼却炉２４は原子力関連施設内の可燃性廃棄物用の焼却炉であってもよい。

以上のように、第１実施形態にかかる廃活性炭処理方法によれば、廃活性炭１１に助燃剤１２を混合することで、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭１１を単独でも焼却処分することができる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態にかかる廃活性炭処理システムの構成図である。

第２実施形態にかかる廃活性炭処理方法は、第１実施形態において、混合工程（Ｓ１４）においてまたはその前処理として、廃活性炭１１に給水する工程が加わる。

第２実施形態においては、保管容器１６に保管される廃活性炭１１は液体１７に沈殿しておらず、乾燥状態または湿潤状態にある。
このような廃活性炭１１は、一般に液体１７に沈殿したものに比べて燃焼しやすい。

しかし、砂利状の廃活性炭１１は、助燃剤１２と内部まで十分に接触せず、燃え残りが発生することがある。
このような場合、混合工程（Ｓ１４）において、調整水１８を給水して廃活性炭１１の水分を調整する。

水分の付加を混合の前処理として助燃剤１２および吸水剤２８を投与する混合工程（Ｓ１４）の前段で行うことが望ましいが、混合しながら随時水分を付加してもよい。
また、混合工程において、第１実施形態と同様に吸水剤２８を投与することで難燃性の廃活性炭１１の燃焼を促進することができる。

なお、廃活性炭１１は例えば砂利状で乾燥状態のものであるので、図３では取出手段３３をモーノポンプ３３ａからドラムハンドリング機３３ｂに変更して示している。
ただし、このような廃活性炭１１であっても、モーノポンプ３３ａを利用することもできる。

このように第２実施形態によれば、乾燥状態で保管される廃活性炭１１であっても第１実施形態とほとんど同様の工程で単独でも焼却処分することができる。

なお、混合工程（Ｓ１４）において、廃活性炭１１に調整水１８を給水することおよび調整工程（Ｓ１１）における水分の調整が不要であること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態にかかる廃活性炭処理システムの構成図である。

第３実施形態にかかる廃活性炭処理方法は、図４に示すように、第１実施形態などにおいて、混合工程（Ｓ１４）の前段に廃活性炭１１を粉末化する粉砕工程を含む。

第３実施形態は、ペレット状や礫状などの大きな粒径を有する廃活性炭１１が好適な対象となる。
第３実施形態の廃活性炭１１は、例えば第１実施形態のように液体１７から抜き出した湿潤状態のものでも、乾燥状態でもよい。

取出工程（Ｓ１３）で取り出された廃活性炭１１は、粉砕部２５で粉末化されてから混合部２２に投入される。
また、廃活性炭処理システム１０の混合部２２には、融解した助燃剤１２を供給する供給部２６と、吸水剤２８を投与する投与部２７と、を備えてもよい。

このように、供給部２６および投与部２７を混合部２２に備えることで、一連の工程（Ｓ１１〜Ｓ１６）の自動化または遠隔操作を容易にすることができる。
また、作業員の吸水剤２８などの投与ミスを低減させることができる。

供給部２６および投与部２７は、ホースで連続的に助燃剤１２または吸水剤２８を補給するものであっても、図４に示されるように定形の容器などであってもよい。
供給部２６は、助燃剤１２を融解する加熱部２１とともに留め具など（図示せず）で混合部２２に固定される。

このように、第３実施形態にかかる廃活性炭処理方法によれば、使用された用途によって廃活性炭１１の大きさまたは形状によらず、十分に助燃剤１２と混合することができる。
すなわち、廃活性炭１１の大きさまたは形状によらず、第１実施形態とほとんど同様の手順で廃活性炭１１を単独でも焼却処分することができる。

以上のべた少なくとも一つの実施形態の廃活性炭処理方法によれば、廃活性炭１１に助燃剤１２を混合することで、放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭１１を単独でも焼却処分することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…廃活性炭処理システム、１１…廃活性炭、１２…助燃剤、１３…混合体、１５…混合手段、１６…保管容器、１７…液体、１８…調整水、１９…駆動部、２１…加熱部、２２…混合部、２３…成型部、２４…焼却炉、２５…粉砕部、２６…供給部、２７…投与部、２８…吸水剤、３１…攪拌羽根、３２…ヒータ、３３（３３ａ、３３ｂ）…取出手段（モーノポンプ、ドラムハンドリング機）、３４…ロータ、３５…ステータ、３６…吐出管。

Claims (15)

1. 放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭の燃焼を促進する助燃剤を融解する融解工程と、
   融解した前記助燃剤および前記廃活性炭の混合体を生成する混合工程と、
   前記混合体から固形の成型体を作成する成型工程と、
   前記成型体を焼却する焼却工程と、を含むことを特徴とする廃活性炭処理方法。
2. 前記助燃剤は、常温で固化することを特徴とする請求項１に記載の廃活性炭処理方法。
3. 前記助燃剤は、石油ワックス、植物性ワックス、木蝋および白蝋から選ばれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃活性炭処理方法。
4. 前記混合工程において、前記廃活性炭とともに混合されて前記廃活性炭に含まれる水分を吸収する吸水剤が投与されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の廃活性炭処理方法。
5. 前記吸水剤は、高分子ポリマーであることを特徴とする請求項４に記載の廃活性炭処理方法。
6. 前記廃活性炭の保管状態を確認して水分の調整および前記廃活性炭の保管容器からの取出手段の最終決定の少なくともいずれかを行う調整工程と、
   前記取出手段で前記廃活性炭を前記保管容器から取り出す取出工程と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の廃活性炭処理方法。
7. 前記混合工程においてまたはその前処理として、前記廃活性炭に給水することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の廃活性炭処理方法。
8. 前記取出工程において、前記保管容器を反転、回転、昇降および振動の少なくともいずれかを付与することを特徴とする請求項６に記載の廃活性炭処理方法。
9. 前記取出工程において、保管された前記廃活性炭に対してボーリング、切断、攪拌の少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項６に記載の廃活性炭処理方法。
10. 前記混合工程の前段に、前記廃活性炭を粉末化する粉砕工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の廃活性炭処理方法。
11. 前記廃活性炭は、粉末状、粒状、ペレット状、破砕状の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の廃活性炭処理方法。
12. 放射性物質を含む不純物を吸着した廃活性炭の燃焼を促す助燃剤を融解する加熱部と、
    融解した前記助燃剤および前記廃活性炭の混合体を生成する混合部と、
    前記混合体から固形の成型体を作成する成型部と、
    前記成型体を焼却する焼却炉と、を備えることを特徴とする廃活性炭処理システム。
13. 前記混合部は、融解した前記助燃剤を供給する供給部を備えることを特徴とする請求項１２に記載の廃活性炭処理システム。
14. 前記混合部は、前記廃活性炭とともに混合されて前記廃活性炭に含まれる水分を吸収する吸水剤を投与する投与部を備えることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の廃活性炭処理システム。
15. 前記廃活性炭を粉末化する粉砕部を備えることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の廃活性炭処理システム。

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