JP2021179338A - 廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境への影響が懸念される多くの廃棄物について環境への負荷を最小限にして土蔵して廃棄処理できる廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物処理システム１０は、原子力発電所から排出される核燃料廃棄物、原子力発電所の解体工事等で発生する汚染固体廃棄物、原子力発電所の事故により多量に発生した汚染土壌や発生し続ける多量の汚染水といった廃棄物を深海に廃棄処理するためのシステムであり、廃棄物を収容するコンテナ１と、深海の海盆１１内に設定されコンテナ１を配置するための配置部１２と、海上から海盆１１へコンテナ１を搬送するための搬送部２０を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物を深海に処理するための廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法に関する。

廃棄物として、放射性廃棄物等のように、環境への影響が懸念されて長期間貯蔵して冷却しつつ廃棄処理することが必要なものが知られている。
例えば原子力発電所から排出される核燃料廃棄物、原子力発電所の事故により発生した多量の汚染土壌や発生し続ける汚染水、原子力発電所の解体工事等で発生する各種の固体廃棄物などである。

３．１１事故後に増え続けている汚染水については、現在、原子力発電所の敷地内のタンクに保管されているが、今後２年程度で用地が無くなると言われており、２年以内に蒸発処理したり希釈して海へ放流処理したりすることが検討されている。
蒸発処理は米国スリーマイル島の事故において実績はあるものの、地球温暖化等の問題があり容易ではない。

海への放流処理では、漁業への影響の問題がある。３．１１事故後に多量の漂流物が米国の沿岸に流れ着いたように、偏西風等による表層の流れにより流され、カナダや米国西海岸に到達することも懸念され、他国からも反対される可能性もある。そのため汚染水の海への放流処理も容易ではない。

長期間貯蔵する必要のある廃棄物を地中深くに埋設することが知らているが、下記特許文献１などでは、汚染土壌やコンクリート廃材などの廃棄物を深海に廃棄処理する廃棄物処理システムが提案されている。
特許文献１では、廃棄物を炭化したり粉砕して汚染土壌等とともに海水で混練して埋立材を生成し、この埋立材をパイプラインで深海へ流し込んで処理することが提案されている。

特開２０１９−８１１６４号公報

しかしながら特許文献１のような廃棄物処理システムでは、処理できる廃棄物に制限があった。例えば大きな塊状の廃棄物はそのままでは処理できず、細かく粉砕してから海水と混練して流動性を付与していた。核燃料廃棄物等は細かく粉砕できないため処理することができなかった。

さらに汚染水等の廃水は、海水より比重が軽くて混り難いため表層に浮上する恐れもあり、処理することができなかった。単に比重を大きくして放流処理するとすれば、近海の海底に達して底引網漁に影響するおそれもあった。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、環境への影響が懸念される多くの廃棄物について環境への負荷を最小限にして貯蔵して廃棄処理できる廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するための本発明の廃棄物処理システムは、廃棄物を深海に処理するための廃棄物処理システムであって、前記廃棄物を収容するコンテナと、前記コンテナを配置可能に海盆内に設定された配置部と、海上から前記配置部へ前記コンテナを搬送するための搬送部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記コンテナには内部に海水を流出入させるための通水口が設けられていることを特徴としてもよい。

また、前記搬送部は、海中で推進力を発生させる推進装置を有し、前記コンテナに着脱可能に構成されていることを特徴としてもよい。

また、上記問題を解決するための本発明の廃棄物処理方法は、廃棄物を深海に処理するための廃棄物処理方法であり、前記廃棄物をコンテナに収容し、搬送部に前記コンテナを着脱可能に支持して、海盆内に設定された配置部まで搬送し、前記配置部で前記搬送部から前記コンテナを離脱させて該配置部に配置することを特徴とする。

また、廃棄物処理方法は、前記コンテナには内部に海水を流出入させるための通水口が設けられていることを特徴とする。

さらに、廃棄物処理方法は、前記搬送部は、海中で推進力を発生させる推進装置を有して前記コンテナを着脱可能に支持する移動体を備えていることを特徴とする。

本発明の廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法によれば、廃棄物を収容したコンテナを搬送部により搬送して、深海の海盆内に設定された配置部に配置できるので、コンテナに収容可能な廃棄物であれば、特に限定なくコンテナに収容した状態で海盆内に貯蔵することが可能である。

海盆は周囲が環状に連続して囲まれた地形のため、海流の影響が少なくて内部の海水が保たれやすい。そのため環境への影響が懸念される廃棄物を多量に貯蔵しても、廃棄物が海盆外に拡散したり上昇したりすることがなく、多量の廃棄物を深海に留めることができる。
その結果、環境への影響が懸念される多くの廃棄物について環境負荷を最小限にして貯蔵して廃棄処理することが可能である。

本実施形態に係る廃棄物処理システムの構成を示す概略図である。 廃棄物処理システムの要部拡大図である。 廃棄物処理システムのコンテナを示す斜視図である。 廃棄物処理システムのコンテナの内部を示した図である。 本実施形態に係る廃棄物処理方法でコンテナを搬送する状態を説明する概略図である。 搬送部の構成を示した図である。 配置部に配置されたコンテナの状態を示した図である。

次に、図面を参照して本実施形態に係る廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法について説明する。
図１は、本実施形態に係る廃棄物処理システムの構成を示す概略図であり、図２はその要部拡大図である。
図１及び図２に示すように、廃棄物処理システム１０は、廃棄物を深海に廃棄処理するためのシステムであり、廃棄物を収容するコンテナ１と、深海の海盆１１内に設定されコンテナ１を配置するための配置部１２と、海上から海盆１１へコンテナ１を搬送するための搬送部２０を備えている。

本実施形態の廃棄物処理システム１０における処理対象の廃棄物は、環境への影響が懸念される廃棄物であり、固体であっても液体であってもよい。例えば廃棄土壌、排水、コンクリート廃材等の無機固体廃棄物、草木を含む勇気固形廃棄物等であってもよい。
本実施形態では、原子力発電所から排出される核燃料廃棄物、原子力発電所の解体工事等で発生する汚染固体廃棄物、原子力発電所の事故により多量に発生した汚染土壌や発生し続ける多量の汚染水などである。

このような廃棄物を腐食に耐えうるような金属製（例えばステンレスなど）の容器Ａ（図４に示す）に収容し、この金属製の容器Ａをコンテナ１に複数収容する。
廃棄物の種類によっては比重を調整して金属製の容器に収容することになり、海水より比重が小さい廃棄物の場合には、例えば、土壌やコンクリート廃材を混合させて海水より比重を重くした後、金属製の容器Ａに収容する。

＜コンテナ１＞
コンテナ１は、図３及び図４に示すように、廃棄物を内部に収容して長期間深海中で保持可能な容器であり、例えばステンレス等の金属製の硬質容器であってもよい。コンテナ１の形状は特に限定されるものではなく、搬送部２０により支持及び搬送可能で配置部１２に安定して配置可能な形状を有する
本実施形態では、概略直方体形状を有し、頂面部には搬送部２０によって把持される把持部１ａが設けられ、底部には脚部１ｂが設けられている。
また、深海の水圧（４００〜５００トン）にコンテナ１が耐えられるよう対向する側面には補強部１ｃを備えている。補強部１ｃは、例えば補強用の枠を取り付けるなど従来の手法を用いてコンテナ１全体の補強を行う。

なお、コンテナ１は配置部１２の震度における水圧に耐えられる密閉容器であり、さらに、コンテナ１の外殻を貫通して内部に海水を流出入させるための多数の通水口１ｄを設けた容器であってもよい。
多数の通水口１ｄは、コンテナ１の下部付近と頂面に複数個所設けることとする。

これら通水口１ｄをコンテナ１に設けることで、例えば、コンテナ１の下部付近に設けられた通水口１ｄから冷たい海水がコンテナ１内に流入し、コンテナ１内に収容された廃棄物が発する熱により海水は温められ、頂面に設けられた通水口１ｄから温められた海水が流出する。
このような海水の流れができることにより、順次コンテナ１内には冷たい海水が流入して廃棄物を冷やすことが可能である。

＜配置部１２＞
配置部１２は、図５に示すように、コンテナ１を海底に配置するための領域であり深海の海盆１１内に設定されている。
海盆１１は海底に存在する四方が山に囲まれた広大な皿状の地形である。陸地では降雨等の自然現象により形状が変化するため、盆地は周囲が部分的に開放された地形となっている。ところが海底の場合、自然変化が少ないため、部分的に開放される部位がなく周囲が連続して囲まれた地形で存在している。
本実施形態では、この海盆１１の内側のなだらかな土地にコンテナ１の配置部１２として設定している。
例えば、日本列島から東南東、約２２００ｋｍ離れた位置にある南鳥島の周囲には複数の海盆１１が存在し、これら海盆１１は南鳥島から管理可能な位置であることから、本実施形態の廃棄物処理システムを実施するには最適な海盆１１であり、これら海盆１１を配置部１２に設定することも好適である。

また、配置部１２は水深５０００ｍ以上の深海に設定され、この深海では、水圧が５００ｔ／ｃｍ^２以上あり、場所を選べば海流がほとんどなく、水温も−１℃〜０℃程度であり、加圧状態かつ低温を保つことが可能な天然の冷蔵庫となっている。

＜搬送部２０＞
搬送部２０は、図１及び図２に示すように、コンテナ１を着脱可能に支持して海中を移動可能な移動体として深海運搬船２１と、海上船舶２６と、海上船舶２６が備えるクレーン２６ａから海底まで連続し下端に錘２７が設けられ、深海運搬船２１が昇降自在に連結されたケーブル等からなる昇降ガイド２８と、を有している。

深海運搬船２１は、図６に示すように、海中で推進力を発生させるための推進装置２２が設けられた本体部２３と、本体部２３の下部に設けられ、図示しない支持機構を介してコンテナ１に設けられている把持部１ａを把持することにより着脱可能に支持するコンテナ装着部２４と、本体部２３の前方側に設けられた操縦部２５と、を備えている。

推進装置２２は、深海運搬船２１の上昇、下降、前進、後退、平行移動等が可能となるような推進力を発生させる装置であり、例えばスクリュー２２ａと、水平スラスター２２ｂと、垂直スラスター２２ｃと、を備えている。
本体部２３は、ガイド連結部２３ａにより昇降ガイド２８と移動可能に連結していて、昇降ガイド２８と連結した状態で推進装置２２により所定範囲内を移動することが可能となっている。
本実施形態の深海運搬船２１は無人で遠隔操作により移動可能に構成されていてもよいが、本実施形態では操縦部２５で作業者がコンテナ１の着脱操作、推進装置２２による航行操作、ガイド連結部２３ａの着脱操作などを行うように構成されている。

＜廃棄物処理方法＞
次に、廃棄物処理システムによって廃棄物を深海に処理する方法を説明する。
本実施形態の廃棄物処理システム１０は、コンテナ１に事前に廃棄物を収容した金属製の容器１ａを複数収容し、搬送部２０にコンテナ１を装着して海盆１１まで搬送し、海盆１１内に設定された配置部１２に配置する。

まず、核燃料廃棄物や汚染個体廃棄物、汚染土壌、汚染水などの廃棄物を金属製の容器１ａに収容し、この金属製の容器１ａをコンテナ１に格納する。
次に、図１及び図２に示すように、コンテナ１を海上船舶２６で海盆１１がある海域まで運搬し、クレーン２６ａと昇降ガイド２８によって支持される深海運搬船２１により海盆１１の配置部１２まで搬送する。
搬送部２０では、コンテナ１を深海運搬船２１のコンテナ装着部２４に装着し、海上船舶２６のクレーン２６ａに連結された昇降ガイド２８にガイド連結部２３ａを連結して深海運搬船２１を海中に配置する。

そして、図５に示すように、深海運搬船２１の推進装置２２により、コンテナ１を装着した深海運搬船２１を深海まで沈降させ、海盆１１内に設定された配置部１２まで搬送し、配置部１２の所定位置にコンテナ１の位置及び向きを調整して着地させる。

その後、深海運搬船２１を浮上させ、次のコンテナ１を装着し、同様にして配置部１２まで搬送し、配置部１２に配置する。そして、これを多数回繰り返すことで、図５に示すように多数のコンテナ１を海盆１１の配置部１２に整頓して配置する。
コンテナ１を配置部１２に並べて配置する場合には、深海運搬船２１を操縦する操縦者の目視によるか、例えば、ＡＩ技術を用いて自動運転により深海運搬船２１を決められた位置まで移動させて等間隔にコンテナ１を並べることも可能である。

なお、配置部１２に配置されたコンテナ１には、コンテナ１の下部に設けられている通水口１ｄから−１℃〜０℃の冷たい海水がコンテナ１内に入り込むことで、熱を発する廃棄物の冷却し、温められた海水がコンテナ１の頂面に設けられた通水口１ｄから排出される。

このように、コンテナ１内には常に冷たい海水が流入して温められるとコンテナ１外へ排出されるため、熱を発する廃棄物を効率的に冷却させることが可能となる。

以上のような廃棄物処理システム１０によれば、事前に廃棄物を収容した金属製の容器１ａをコンテナ１に複数格納し、このコンテナ１を搬送部２０により搬送して深海の海盆１１内に設定された配置部１２に配置することができるので、金属製の容器１ａに収容可能な廃棄物であれば、特に限定なくコンテナ１に収容して海盆１１内に貯蔵することができる。しかも、搬送部２０によりコンテナ１を配置部１２に整然して配置することができるため、効率よく海盆１１内に貯蔵することができる。

また、海盆１１では周囲が連続して囲まれていることから海流の影響が少なく、内部の海水が保たれやすいため、環境への影響が懸念される廃棄物を多量に貯蔵しても、廃棄物や廃棄物と接触した海水が海盆外に拡散したり海面側へ上昇したりすることなく、多量の廃棄物を深海に留めることができる。

そのため原子力発電所から排出される核燃料廃棄物や原子力発電所の解体工事等で発生する汚染固体廃棄物、原子力発電所の事故により多量に発生した汚染土壌や発生し続ける多量の汚染水など、環境への影響が懸念される多くの廃棄物について環境負荷を最小限にして貯蔵して廃棄処理することが可能である。

また、本実施形態の廃棄物処理システム１０では、コンテナ１に海水を内部に流出入させるための通水口１ｄが設けられているので、深海に存在する低温の海水（水温が−１℃〜０℃程度）を用いて収容された廃棄物と効率よく熱交換させることができる。そのため核燃料廃棄物等のように長期間冷却が必要な廃棄物であってもより安全に貯蔵して廃棄処理することが可能である。

また、本実施形態の廃棄物処理システム１０では、搬送部２０が海中で推進力を発生させる推進装置２２を有して着脱可能にコンテナ１を支持する深海運搬船２１を備えているので、深海運搬船２１を繰り返し使用して多数のコンテナ１を搬送することが可能であり、コンテナ１に移動手段を設ける必要がなく無駄を防止できる。

なお上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。
搬送部２０として、海上船舶２６から海底まで連続する昇降ガイド２８に連結した状態で昇降するように構成された深海運搬船２１の例について説明したが、海上船舶２６のクレーン２６ａに吊り下げられ、クレーン２６ａにより昇降するように構成された深海運搬船２１であってもよい。逆に深海運搬船２１が海底の配置部１２まで移動可能であれば、昇降ガイド２３に連結しない構成であってもよい。
さらに上記では、搬送部２０として深海運搬船２１の操縦部２１ｃに作業者が乗船して操作したが、作業者が乗船せずに遠隔操作により操縦する深海運搬船２１を用いることも可能である。

１０ 廃棄物処理システム
１ コンテナ
１ａ 脚部
１ｂ 把持部
１ｃ 補強部
１ｄ 通水口
１１ 海盆
１２ 配置部
２０ 搬送部
２１ 深海運搬船
２２ 推進装置
２２ａ コンテナ装着部
２２ｃ 推進装置
２２ａ スクリュー
２２ｂ 水平スラスター
２２ｃ 垂直スラスター
２３ 本体部
２３ ガイド連結部
２４ コンテナ装着部
２５ 操縦部
２６ 海上船舶
２６ａ クレーン
２７ 錘
２８ 昇降ガイド

Claims (6)

1. 廃棄物を深海に処理するための廃棄物処理システムであって、
   前記廃棄物を収容するコンテナと、
   前記コンテナを配置可能に海盆内に設定された配置部と、
   海上から前記配置部へ前記コンテナを搬送するための搬送部と、
   を備えたことを特徴とする廃棄物処理システム。
2. 前記コンテナには内部に海水を流出入させるための通水口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
3. 前記搬送部は、海中で推進力を発生させる推進装置を有して前記コンテナを着脱可能に支持する移動体を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理システム。
4. 廃棄物を深海に処理するための廃棄物処理方法であって、
   前記廃棄物をコンテナに収容し、
   搬送部に前記コンテナを着脱可能に支持して、海盆内に設定された配置部まで搬送し、
   前記配置部で前記搬送部から前記コンテナを離脱させて該配置部に配置することを特徴とする廃棄物処理方法。
5. 前記コンテナには内部に海水を流出入させるための通水口が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の廃棄物処理方法。
6. 前記搬送部は、海中で推進力を発生させる推進装置を有して前記コンテナを着脱可能に支持する移動体を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の廃棄物処理方法。
   
   

Images