JP2020060376A - クリアランス金属の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ただし、特に放射性金属廃棄物に関しては、通常、金属自体が放射化しているのではなく、放射性物質が付着して汚染されているため、ブラストや薬剤洗浄等の物理・化学的な除染技術を適用し、かつ、高度に制御した溶融技術を適用すれば、ほぼ完全に金属と放射性成分の分離(クリアランス)が可能で、分離された金属は市中のスクラップ業者等を経て製鉄業者等で形鋼や線材の原料として使用可能(フリーリリース)である。
ブラストによってクリアランス化する点については、例えば特許文献2に開示されている。
溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
必要に応じて前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を前記タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするものである。
溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を、両側に傾動可能で傾動方向の両側の側面それぞれに排出口が設けられた溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉を一方に傾動させ、一方の排出口から溶融物の上層を排出する溶融物上層排出工程と、
排出された溶融物の上層を固化して溶融炉溶融残渣とする溶融炉溶融残渣生成工程と、
前記溶融物上層排出工程によって溶融物の上層が排出された溶融炉を他方に傾動させ、他方の排出口から前記上層を排出した残りの溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を、各々の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするものである。
主として放射性セシウム及び/又は放射性ストロンチウムからなる放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
必要に応じて前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を前記タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするものである。
主として放射性セシウム及び/又は放射性ストロンチウムからなる放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を、両側に傾動可能で傾動方向の両側の側面それぞれに排出口が設けられた溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉を一方に傾動させ、一方の排出口から溶融物の上層を排出する溶融物上層排出工程と、
排出された溶融物の上層を固化して溶融炉溶融残渣とする溶融炉溶融残渣生成工程と、
前記溶融物上層排出工程によって溶融物の上層が排出された溶融炉を他方に傾動させ、他方の排出口から前記上層を排出した残りの溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を、各々の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするものである。
本実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法は、放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、図1に示すように、放射性金属廃棄物投入工程と、スラグ原料投入工程と、放射性物質移行工程と、ダスト処理工程と、移し替え工程と、静置分離工程と、クリアランス金属生成工程と、タンディッシュ溶融残渣生成工程と、再溶融可否判断工程と、溶融残渣投入工程と、溶融残渣処分工程とを備えたものである。
なお、図1に示した各工程は必ずしも図1に示した順番に進行するものではなく、例えば放射性物質移行工程とダスト処理工程については、各工程における処理が同時に進行する場合もある。
以下、各工程に使用している用語の意味について説明し、その後、各工程の詳細及び各工程に付随する処理について説明する。
[放射性金属廃棄物]
「放射性金属廃棄物」とは、主として金属からなる放射性廃棄物をいう。原子力発電所で発生する放射性金属廃棄物は、たとえば、施設内に設置等されていたものであって、その施設の廃止、修理、変更、事故等に伴って廃棄されたものである。使用形態としては、タンク、配管、歩廊、ダクト、支柱やポンプ、モーター等があり、これらには、放射性セシウムや放射性ストロンチウム等の放射性核種が付着している。
「クリアランス金属」とは、この放射能濃度がクリアランスレベル以下の金属をいう。ここで、クリアランスレベルとは、金属やコンクリート等がどのように再利用または廃棄物として埋め立てられたとしても人体への影響は無視できると国際原子力機関(IAEA)が認めているレベルで、たとえば放射性セシウムについては0.1Bq/g以下、放射性ストロンチウムについては1Bq/g以下である。
L1:余裕深度処分対象放射性廃棄物
L2:浅地中ピット処分対象放射性廃棄物
L3:浅地中トレンチ処分対象放射性廃棄物
CL:クリアランス対象物
NR:放射性廃棄物でない廃棄物
<放射性金属廃棄物投入工程>
放射性金属廃棄物投入工程は、放射性セシウムや放射性ストロンチウムなど溶融時にダストやスラグに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する工程である。
放射性金属廃棄物投入工程の前に、放射性金属廃棄物の分別、前処理を行うのが好ましい。
廃炉処理する原子力発電施設等から発生する放射性金属廃棄物は、炭素鋼が9割以上を占めると想定されるが、炭素鋼の他にも銅やクロム等が混在している。鉄以外の成分の割合にもよるが、これらを混合した状態で溶融処理しても、クリアランス金属を製造することは可能である。また、その様なクリアランス金属でも、カウンターウエイト等として用いることができる。
分別方法としては、磁力選別及び手選別を組み合わせるのが好ましい。
ステンレス鋼は混合溶融しても溶融処理は可能であるが、溶融処理後の金属の再利用に際しては、クロム等の合金成分に組成制限があるため、分別によって溶融対象外とするのが好ましい。
さらに、作業の安全上及びクリアランス金属の製造効率を高めるために、線量率測定を行い高線量の金属廃棄物は除外するのが好ましい。
放射性金属廃棄物は、精密に制御された円滑な溶融を行うために、溶融炉に入れる前に細断し、細断したものを固縛したりバケットに入れて溶融炉に投入することが望ましい。
溶融炉処理規模及び投入方式並びに溶融方式(溶融炉構造)により炉投入の開口寸法は制約があり、これに基づき最大投入寸法が規定される。例えば、タンク類や金属くずの中の大型の物は、切断等の前処理を行い投入寸法までダウンサイジングする必要がある。
また、固縛物やバケットを投入する場合であっても、炉の入口やホッパー等に引っ掛かって、一部がこぼれ落ちて蓋や扉の開閉を阻害する場合があるのでこの点にも留意する必要がある。
放射性金属廃棄物の受入工程では、車両搬入口の線量検知装置(ゲートモニタ等)で、対象外の高線量物を検知した上で排除し、搬出するようにすることが望ましい。
選別工程では、放射線モニタ等を用いて、線量又は材質・形状による選別を行う。線量選別では、放射線モニタ等で高線量と評価したものを隔離して高線量物を仮置きした後で構内の保管施設へ移動する等の対策を取ることで、前処理作業員の被ばく低減及び処理物への汚染防止を実現できる。
切断工程は、処理対象物のダウンサイジングを行う工程であるが、原則として機械切断を行い、補助的に手動切断を行うようにすればよい。
《溶融炉》
本発明における溶融炉で行う機能としては、(i)放射性元素と金属との分離、(ii)分離の促進(分離促進のためのスラグの添加)、(iii)用途に応じた成分調整、(iv)用途に応じた成型加工のための液状化などが挙げられる。
また、密閉性が高く、炉からのダストやガスの漏れ出しが少ない構造のものを適用するのが望ましい。また、溶融熱源は、容易に高温が得られ操作性が良く放射性金属廃棄物の溶融に適した電気式が望ましい。すなわち、低周波、中周波および高周波誘導炉、プラズマ炉、アーク炉である。
誘導炉は、炉側壁に配置した加熱コイルにより間接的に溶融処理物を加熱するため間口(炉径)が狭く、浴深が深い。また、間口(炉径)が狭いため投入物サイズは小さくなる。
溶融炉への投入方式としては、密閉投入及び開放投入があるが、それぞれの構造及び特徴を説明する。
図2は、密閉投入を説明する説明図であり、図2において、1は炉体、3は炉蓋、5は炉側壁に具備された投入供給装置を示している。炉体1と炉蓋3の間は密封されている。投入供給装置5は、放射性金属廃棄物を受け入れるホッパー7と、投入シュート8と、投入シュート8に設けられたダブルダンパ9と、プッシャー11を有している。
密閉投入が適用されるものとしては、プラズマ炉、アーク炉である。
開放投入の特徴として連続投入が不可であるためバッチ(間欠)投入となり、炉蓋開放時にガスが飛散しオフガス密閉が不可であるため二重筺体(炉体1を囲い、環境集塵)が必要となる。ただし、投入物サイズは炉径以外に制約を受けないため、投入物サイズを大きくすることが容易である。
開放投入が適用されるものとしては、プラズマ炉、アーク炉、誘導炉である。
図4は、プラズマ炉のプッシャー式の密閉投入方式の説明図である。図4において、図2と同一部分には同一の符号を付してある。図中、13は投入時以外において炉体1とプッシャー11の間を遮断する密閉式の投入ゲートである。
なお、供給口は、1炉当たり2基設置し放射性金属廃棄物を連続的に炉内へ供給することができる。図4においては、1基のみを図示している。
下段のダンパ9bを閉じ、投入ゲート13を開いてプッシャー11を作動させて投入物15を炉内に投入する(図4(d))。
吊下げ式の投入はバッチ投入となるが、最大投入サイズは、プッシャー式に比べて大きくできる。
スラグ原料投入工程は、溶融によってスラグとなるスラグ原料(石灰、ケイ砂等)を溶融炉に投入する工程である。
したがって、必要なスラグ量が少ない誘導炉の場合は、あえてスラグ原料を投入しなくても処理可能な場合もある。ただし、放射性金属廃棄物の放射能濃度が高い場合など、スラグとメタルの分離をより精密に行うことが必要なときは、スラグ原料を投入することが望ましい。
一方、プラズマ炉やアーク炉の場合は、炉体維持や溶融エネルギー効率維持のためにある程度の量のスラグが必要である。スラグ原料を多く投入すればメタルの放射能濃度の低下が促進されるが、スラグ生成量が多くなるため、操業が大変になり、操業に必要なエネルギーも多くなるので、適切な量を投入することが好ましい。
放射性物質移行工程は、投入物15を溶融炉で溶融することにより、放射性物質を放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる工程である。
放射性金属廃棄物に付着した放射性物質(主としてストロンチウムとセシウム)は、放射性金属廃棄物を溶融することで、金属から分離してスラグ及びダストに移行させることができる。
また、カリウムに性質が似ているアルカリ元素であるセシウムは、スラグの塩基度(CaO/SiO2)を小さくするとスラグに捕捉される割合が大きくなることが知られている。
さらに、セシウムについては、放射性物質移行工程で揮発してスラグと飛灰に分離されるが、他の揮発成分やダストとして随伴する成分が少ないと、集塵機での放射能濃度が高くなり、メンテナンス等で人力作業が制限されて不都合が生じる場合がある。
以上のように、放射性物質移行工程においては、スラグの量や塩基度などを適切に調整し、放射性物質の放射性金属廃棄物からスラグ及びダストへの移行を促進させることが望ましい。
製鉄工程では銑鉄と鋼鉄があるが、これらの違いは主に炭素濃度にあり、炭素濃度が3%の銑鉄の溶融温度は1300℃程度であるのに対し、炭素濃度が0.5%の鋼鉄は約1490℃とその差は非常に大きい。一方、粘性は溶融鉄温度の上昇と共に低下し、炭素濃度の増加と共に低下する傾向にある。
ダスト処理工程は、放射性物質移行工程における溶融炉から発生するダストを回収して処理する工程である。
放射性物質移行工程では、上述したように放射性物質のうち、特にセシウムはダストに移行する割合が多い。
溶融炉から発生するダストを集塵機で捕捉して放射性廃棄物として処理する。
移し替え工程は、溶融炉で溶融された溶融物をタンディッシュに移し替える工程である。
溶融炉内の溶湯深さが浅いため、出湯の際に溶融金属がスラグを巻き込む可能性があり、二層に分離した状態を維持して、溶融金属とスラグが混ざらないように別々に排出することは容易ではない。
そこで、タンディッシュに移し替えて、再度、分離のために静置時間をとって、高い分離精度を確保することが望ましいため、当該工程を採用した。タンディッシュは、一般的には製鋼の連続鋳造設備を構成する装置として利用されており、タンディッシュから断続的に流入する溶鋼のバッファの役割を担い、下流側の鋳型に溶鋼を連続的に排出する。内部がいくつかの堰で分割されたものもあり、溶鋼が上下方向に波打つ流れとなることで、溶鋼中に介在物の分離が促進される。
静置分離工程は、移し替え工程でタンディッシュ27に溶融物を移した後、タンディッシュ27を静置してタンディッシュ27内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する工程である。溶融炉26の傾動によりタンディッシュ27に投入された溶融物は、タンディッシュ27の内部で比重差により、上層がスラグ33、下層が溶融金属31に分離する(図6)。
前述したように、スラグ33と溶融金属31は、密度がそれぞれ、2.7t/m3、7t/m3と大きく異なるため、タンディッシュ27内で密度差により上側にはスラグ層、下側には溶融金属層の二層に分離できる。静置分離に必要な時間は、前述したように、4分程度である。
クリアランス金属生成工程は、図7に示すように、タンディッシュ27の底から溶融金属31の一部をスラグ33が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とする工程である。
静置分離工程が完了したら、溶融金属排出口28のストッパー30aを上昇させて、スラグ33が混ざらない様に溶融金属31のみを排出する。
生成金属放射能濃度測定工程は、クリアランス金属生成工程においてタンディッシュから抜き出された金属の放射能濃度を測定する工程である。日本におけるクリアランスレベルの検認は、(i)事業者による測定・評価方法の設定を、(ii)原子力規制委員会が認可し、(iii)事業者が測定・評価方法を実施し、さらに(iv)原子力規制委員会が測定・評価の結果確認、というプロセスで行われる。成型品の出荷までの間と出荷後の腐食防止のために、成型・加工後に防錆剤の塗布等の防食対策を行う必要がある。
もっとも、クリアランス金属として出荷することを目的とした放射能濃度測定ではなく、タンディッシュから抜き出された金属を再び溶融炉に戻す必要があるかどうかを判定することを目的とした予備的な測定であれば、放射能濃度が基準値(たとえば、クリアランスレベルに相当する数値や、それに安全率を見込んで0.8を掛けた数値とするなど任意に設定してよい)以下かどうかを確認するだけの簡易な測定とすることもできる。
測定でクリアランスレベルに到達していることが確認され、国の確認が与えられれば、法的制約の無い条件で保管し、出荷することができる。
クリアランス未達金属投入工程は、生成金属放射能濃度測定工程で基準値を超えていると判定された金属を放射性物質移行工程における溶融炉に戻して再溶融する工程である。
処理対象と考えている放射性金属廃棄物中の放射性ストロンチウム(Sr90)の表面線量率の最大値が概ね1mSv/hで、全体の加重平均を0.1mSv/hとする。この加重平均値は放射能濃度160Bq/gに相当するものとする。スラグの発生量は高周波炉を想定して、スラグ装入量(スクラップからのスラグ成分を含む)を2%、溶融時のスラグ化率を70%、放射性ストロンチウム(Sr90)のスラグへの捕捉率を100%とする。
本実施の形態に基づいて、処理された金属がクリアランスレベル(1Bq/g以下)を満足できない場合の主な原因は、操業ミス(定常作業を逸脱した作業を行った場合など)や装置の不具合などによって、スラグ分がメタルに混入することである。このスラグ混入量の最大値は経験的に約700g/tである。このスラグ混入量の最大値700g/tのときの放射能濃度は、前述の仮定値から計算すると8Bq/g(※1)となる。これが、クリアランス未達金属の最大放射能濃度と考えられるが、これは、放射性金属廃棄物中の放射性ストロンチウム(Sr90)の加重平均放射能濃度である160Bq/gと比較して十分に低く、再投入する価値は十分にある。
※1.{(160×1000×1000×1)/(0.02×1000×1000×0.7)}×700/1000000
スラグ混入量の最大値700g/tのときの放射能濃度は、前述と同様の計算から4.4Bq/g(※2)となる。これが、クリアランス未達金属の最大の最大放射能濃度と考えられるが、これは、放射性金属廃棄物中の放射性セシウム(Cs137)の加重平均放射能濃度である145Bq/gと比較して十分に低く、再投入する価値は十分にある。
※2.(160×1000×1000×1)/(0.02×1000×1000×0.7)}×700/1000000
クリアランス未達金属を溶融炉に戻すタイミングや方法は、クリアランス未達金属の発生量や放射性金属廃棄物の処理必要量を考慮し、発生時に無作為に戻す方法や、ある程度の量を貯留しておいて、放射性金属廃棄物の放射能濃度の測定結果や経験則に基づいて戻す量やタイミングを決めるなど、任意の方法で行うことができる。
タンディッシュ27内には、クリアランス金属生成工程で抜き出されずに残った溶融金属31とスラグ33が混在している。タンディッシュ溶融残渣生成工程は、これらを例えばスラグパンに排出して冷却し、タンディッシュ溶融残渣とする工程である。タンディッシュ27内に溶融金属31が少し残った状態で溶融金属31の排出を終了させ、その後、スラグ排出口29のストッパー30bを上昇させて、スラグ主体の残留物を排出する(図8)。
なお、図8では溶融金属排出口28とスラグ排出口29を別々に設けているが、これらをひとつの排出口で兼用してもよい。その場合、排出物に応じて下流側の機器(メタル水砕装置やスラグ冷却装置など)を入れ替える。
再溶融可否判断工程は、タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否をタンディッシュ溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する工程である。
放射性金属廃棄物を溶融すると放射性物質はスラグに移行する。そして、放射性物質が移行したスラグをタンディッシュ溶融残渣として回収して再度放射性廃棄物と共に溶融することを繰り返すと、スラグに放射性物質が次第に濃縮され、そのスラグが含まれるタンディッシュ溶融残渣の放射能濃度も高くなる。
他方、放射能レベルがL2とL3の場合には浅地での比較的簡易な処分となる。
具体的には、放射能レベルがL3の場合には、トレンチ処分が要求される。トレンチ処分とは、容器に固型化しない放射性廃棄物を、人工バリアを設置しない廃棄物埋設地に浅地中処分することをいう。
また、放射能レベルがL2の場合には、ピット処分とする。ピット処分とは、容器に封入又は固化した処理対象物を、人工バリアを設置した廃棄物埋設地に浅地中処分することをいう。
そこで、放射能レベルがL2でL2の上限値までに余裕がなく、当該タンディッシュ溶融残渣を再溶融すると、次回の再溶融可否判断工程の放射能濃度測定でL1レベルに到達する場合には、再溶融不可と判断する。上述のように、L1レベルになると手間と費用が増大するためである。
なお、タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度は、クリアランス金属の様に厳密に測定する必要はなく、たとえば放射能レベルがL2の上限値までに余裕があるかどうかが判断できる程度に測定すればよい。
溶融残渣投入工程は、再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、タンディッシュ溶融残渣を放射性金属廃棄物と共に溶融炉に投入する工程である。
タンディッシュ溶融残渣を溶融炉に投入して、放射性物質移行工程からタンディッシュ溶融残渣生成工程までの処理を行い、再び再溶融可否判断工程で再溶融の可否を判断して、再度、再溶融できると判断したときには、タンディッシュ溶融残渣を放射性金属廃棄物と共に溶融炉に投入する。このように、溶融残渣投入工程から再溶融可否判断工程まで処理を繰り返し、繰り返し数が多くなるほど、タンディッシュ溶融残渣におけるスラグの放射能濃度が増加する。
なお、再溶融できると判断されたタンディッシュ溶融残渣は、直ちに溶融炉に戻し続いて行われる処理プロセスに用いてもよく、他のスラグ原料を用いて処理プロセスが何回か実行された後で、溶融炉に戻してもよい。また、溶融炉が複数系列設置されている場合は、同じ系列の溶融炉に戻す必要はなく、他の系列の溶融炉に戻してもよい。
溶融残渣処分工程は、再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、タンディッシュ溶融残渣を放射能レベルに基づいて所定の処分をする工程である。
前述したように、本実施の形態ではタンディッシュ溶融残渣の放射能レベルはL2以下になるので、上述したピット処分を行えばよい。
上記の実施の形態1では、放射性物質移行工程の後、上層にあるスラグ33を含めて全ての溶融物をタンディッシュ27に移し替えるようにしていた。
タンディッシュ27では底部から溶融金属31のみを抜き出すのでスラグ33が混入しにくいが、よりスラグ33の混入を防止するためには、溶融炉26からタンディッシュ27に移し替える前にスラグ33を可能な限り取り除くようにすればよい。
本実施の形態2はこのような態様を示すものであり、本実施の形態2では、溶融炉26として、両側に傾動可能で傾動方向の両側の側面それぞれに排出口が設けられた溶融炉(両側傾動式溶融炉35)を用いる(図10、図11参照)。両側傾動式溶融炉35の構造や機構などは、たとえば特開平9−264522号公報に開示されている。
本実施の形態2が実施の形態1と異なる主な点は、放射性物質移行工程の後、溶融物の上層を排出する溶融物上層排出工程と、排出された溶融物の上層を固化して溶融炉溶融残渣とする溶融炉溶融残渣生成工程とを有し、移し替え工程は、溶融物上層排出工程によって溶融物の上層が排出された後、残りの溶融物をタンディッシュ27に移し替えるようにする点である。
このような場合には、再溶融可と判断されたタンディッシュ溶融残渣や溶融炉溶融残渣が存在することを前提としてクリアランス金属の製造方法を開始することになる。
この場合には、再溶融可と判断されたタンディッシュ溶融残渣や溶融炉溶融残渣をスラグ原料の全部又は一部として利用することができる。
したがって、このような場合には、実施の形態1、2におけるスラグ原料投入工程におけるスラグ原料の全部又は一部を、再溶融可と判断されたタンディッシュ溶融残渣や溶融炉溶融残渣とすればよい。
もっとも、本発明においては、スラグ原料として用いるものが必ずしも実施の形態1、2によって生成されたタンディッシュ溶融残渣や溶融炉溶融残渣に限定されるものではなく、放射性金属廃棄物を溶融した後に固化した放射線量が所定値よりも低い金属とスラグの溶融残渣であればよい。
3 炉蓋
5 投入供給装置
7 ホッパー
8 投入シュート
9 ダブルダンパ
9a 上段のダンパ
9b 下段のダンパ
11 プッシャー
13 投入ゲート
15 投入物
17 吊下げシュート
19 吊下げ装置
21 移動台車
23 投入ゲート
24 ゲート駆動部
25 容器
26 溶融炉
27 タンディッシュ
28 溶融金属排出口
29 スラグ排出口
30 ストッパ−
30a 溶融金属排出口のストッパ−
30b スラグ排出口のストッパ−
31 溶融金属
33 スラグ
35 両側傾動式溶融炉
37 スラグパン
Claims (8)
- 放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、
溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
必要に応じて前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を前記タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするクリアランス金属の製造方法。 - 放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、
溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を、両側に傾動可能で傾動方向の両側の側面それぞれに排出口が設けられた溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉を一方に傾動させ、一方の排出口から溶融物の上層を排出する溶融物上層排出工程と、
排出された溶融物の上層を固化して溶融炉溶融残渣とする溶融炉溶融残渣生成工程と、
前記溶融物上層排出工程によって溶融物の上層が排出された溶融炉を他方に傾動させ、他方の排出口から前記上層を排出した残りの溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を、各々の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするクリアランス金属の製造方法。 - 放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、
主として放射性セシウム及び/又は放射性ストロンチウムからなる放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
必要に応じて前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を前記タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするクリアランス金属の製造方法。 - 放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、
主として放射性セシウム及び/又は放射性ストロンチウムからなる放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を、両側に傾動可能で傾動方向の両側の側面それぞれに排出口が設けられた溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉を一方に傾動させ、一方の排出口から溶融物の上層を排出する溶融物上層排出工程と、
排出された溶融物の上層を固化して溶融炉溶融残渣とする溶融炉溶融残渣生成工程と、
前記溶融物上層排出工程によって溶融物の上層が排出された溶融炉を他方に傾動させ、他方の排出口から前記上層を排出した残りの溶融物をタンディッシュに移し替える移し替え工程と、
前記タンディッシュを静置してタンディッシュ内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、
前記タンディッシュから前記溶融金属層の一部を前記スラグ層が混ざらないように抜き出してクリアランス金属とするクリアランス金属生成工程と、
前記溶融金属層を抜き出した後に前記タンディッシュ内に残っている溶融物を排出してタンディッシュ溶融残渣とするタンディッシュ溶融残渣生成工程と、
前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣の再溶融可否を、各々の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できると判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を前記放射性金属廃棄物と共に前記溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするクリアランス金属の製造方法。 - 前記スラグ原料投入工程におけるスラグ原料の全部又は一部は、前記放射性金属廃棄物を溶融した後に固化したものの放射能濃度が所定値よりも低い前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のクリアランス金属の製造方法。
- 前記再溶融可否判断工程は、前記溶融炉溶融残渣及び/又は前記タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度を測定して測定値に基づいて判断することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のクリアランス金属の製造方法。
- 前記再溶融可否判断工程は、タンディッシュ溶融残渣の放射能濃度変動の推定値に基づいて予め定めたタンディッシュ溶融残渣の再溶融回数によって判断することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のクリアランス金属の製造方法。
- 前記クリアランス金属生成工程において前記タンディッシュから抜き出された金属の放射能濃度を測定する生成金属放射能濃度測定工程と、前記生成金属放射能濃度測定工程で測定値が基準値を超えた金属を前記溶融炉に投入するクリアランス未達金属投入工程を備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のクリアランス金属の製造方法。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03293599A (ja) * | 1990-04-12 | 1991-12-25 | Nippon Steel Corp | 放射性物質で汚染された鉄系スクラップの溶解方法 |
JPH0861640A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ごみ焼却灰のプラズマ溶融炉 |
JPH09264522A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-07 | Hitachi Zosen Corp | 灰溶融炉 |
JP2002055196A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物の処理方法 |
JP2012229942A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Ihi Corp | 放射性金属廃棄物の処理方法 |
JP2016172911A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 日立金属株式会社 | 鋳造装置および鋳造方法 |
-
2018
- 2018-10-05 JP JP2018189831A patent/JP7143030B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03293599A (ja) * | 1990-04-12 | 1991-12-25 | Nippon Steel Corp | 放射性物質で汚染された鉄系スクラップの溶解方法 |
JPH0861640A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ごみ焼却灰のプラズマ溶融炉 |
JPH09264522A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-07 | Hitachi Zosen Corp | 灰溶融炉 |
JP2002055196A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物の処理方法 |
JP2012229942A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Ihi Corp | 放射性金属廃棄物の処理方法 |
JP2016172911A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 日立金属株式会社 | 鋳造装置および鋳造方法 |
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