JP4032606B2

JP4032606B2 - 廃棄樹脂の減容無害化処理システム

Info

Publication number: JP4032606B2
Application number: JP2000127020A
Authority: JP
Inventors: 信虎口; 明夫清水; 源一片桐; 康史榊原; 禎浩柳沼; 俊介和泉; 毅松下; 裕之山田; 健男島村
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP2001305287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、原子力施設において純水の純度維持や排水の浄化のために使用される放射性核種を含むイオン交換樹脂の減容無害化処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の処理システムとしては、バーナを利用した焼却法、不燃ガス中で高温に加熱して分解する熱分解法、あるいは過酸化水素を用いた酸化分解法等が使用されたり、適用検討がなされている。焼却法は燃料燃焼炎で空気を高温として樹脂を燃焼して灰化減容するものである。熱分解法はガス化成分と固体成分に分離し、放射性核種を含まないガス成分を焼却して減容するものである。酸化分解法は過酸化水素と触媒を用いて樹脂成分を水と二酸化炭素に分解して分解分離して減容するものである。これらの方法とは趣を異にする低気圧下で酸素プラズマで樹脂を酸化分解して灰化減容する方法の検討もなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
焼却法においては、適用が比較的線量の低い樹脂に限定される基本的な問題がある。また低い樹脂においても樹脂が燃焼して発生するガスに加えて、高温空気を得るための燃料燃焼用バーナのからの燃焼排ガスが発生する。さらに不完全燃焼防止のための二次燃焼用の高温空気の導入により、処理装置全体から発生する排気ガス量は膨大となる。従って、焼却法では大規模な排ガス処理装置が必要になる問題がある。また、樹脂は高カロリなため焼却炉の炉壁材が高温に曝されて損傷しやすく、頻繁に補修する必要があるので、二次放射性廃棄物が多くなると同時にメンテナンス費用も大きくなる問題がある。
【０００４】
熱分解法においては、熱分解に伴い放射性核種を含有する多量のタール質成分ミストが発生するので、後段に大容量のフィルタを備えて構成するする必要があり、システムが大形化する問題がある。また、前述のフィルタは容易に目詰まりするために交換頻度も高く、二次放射性廃棄物が多くなると同時にメンテナンス費用も大きくなる問題がある。
【０００５】
酸化分解法を用いた処理システムの基本構成を図１９に示す。図１９において、８１は処理するイオン交換樹脂を収納する樹脂タンク、８２はモーノポンプ、８３は過酸化水素タンク、８４は消泡剤タンク、８５はFeSO₄、CuSO₄触媒クエン酸タンク、８６は反応槽、８７は凝縮器、８８は除湿器である。本システムではイオン交換樹脂を過酸化水素と FeSO₄、CuSO₄触媒クエン酸とともに反応槽８６に送り、鉄と銅を触媒として水素引き抜き反応で水と二酸化炭素にして減容処理する。したがって、焼却法に比べて減容比率が高く、処理過程で発生する排ガスが少ないという利点があるが、多量の二次廃液の処理を伴う問題がある。
【０００６】
上記いずれの方法も放射性核種の散逸による二次汚染防止の観点から適用が極めて困難で、限られた低レベル、低汚染量の廃樹脂にしか適用できない状況にある。したがって、放射性核種を含む微粒子および有害成分の大気散逸防止をするための、排ガス処理設備のコンパクト化およびメンテナンス費用の低減化を図ることが必要であり、放射性核種を含む減容残さの安定化を行う必要がある。
【０００７】
このような技術の現状を考慮して、本発明者らは低気圧下で酸素プラズマで樹脂を酸化分解して灰化減容する方法を提案してきた（特開平９−１８５９４２号公報、特開平１１−２４４８１６号公報、特願平１０−２８４０６４号公報、特願平１１−９９９３号公報、特願平１１−２６１４９０号公報、特願平１１−２７５５４８号公報参照）。
【０００８】
排ガス処理設備のコンパクト化や大量の廃液処理を不要とする最も効果的な方法は、固体−気体反応を主体とし、且つ反応効率を高めて二次生成物を極小化することである。先に本発明者らが見出した酸素プラズマを利用した低気圧下での灰化処理の方法は、樹脂と高温酸素との反応で基本的に排ガスは樹脂成分の酸化物のみで排ガス量は極めて小さく、放射性核種は樹脂固形残さに内包され、タール質等液状物質の生成も無いので、核種の大気や一般環境への散逸抑制に極めて効果的な方法であり、コールドウォールであるため補修・メンテが極めて容易で、且つ二次廃棄物が少ない。
【０００９】
今少し本方式のメカニズムについて説明すると、大気圧下でイオン交換樹脂を燃焼させると、燃焼炎が形成する上昇気流に燃焼灰が巻き上げられために核種が環境に散逸する。これを防ぐためには複雑なフィルタを構成する必要がある。一方、低気圧でイオン交換樹脂を燃焼すると、ガス密度が低いため燃焼炎の形成する上昇気流に燃焼灰が巻き上げられることは無い。しかしながら、樹脂に対する火炎からの放射熱量が小さいため、樹脂の温度上昇が押さえられて、燃焼速度が極端に小さくなる。また、酸素の十分な加熱が得られないため、過剰な酸素を供給しても不完全燃焼となり、多量の煤やタールを発生する。そこでヒータ加熱で樹脂の分解気化速度を制御し、酸素を加熱して高温とすれば、燃焼灰の飛散が無く、煤やタール発生の無い燃焼状態で燃焼速度の向上を図ることができる。ところが、熱交換器等の一般的な方法では低気圧下のガスの加熱は極めて効率が悪く現実的で無かった。本発明者らは低気圧で制御容易なプラズマ化が効率的な加熱方法であると判断し、実験検討を進めた結果、初期の基本特性が確認できたので前述の方式を提案した。
【００１０】
しかしながら、本方式の実用化に際しては、さらに、反応室への樹脂の導入方法、処理条件、処理済み樹脂残さ回収、処理速度向上等、適用に関する幾つかの問題点を解決する必要があった。第１の課題は低気圧空間に必要量の酸素を供給すると流速が極めて大きいために樹脂の飛散が起こることであったが、これは酸素供給の方向を樹脂を塔載するステージを直撃しないように改良することにより抑制できた（特願平１１−２６１４９０号公報参照）。
【００１１】
第２の課題は低気圧処理に伴うもので、樹脂の含有水分が大きいと樹脂が沸騰状態となり排気系統に散逸してしまうことであった。このため従来のシステムにいては、プラズマ処理室を大気状態として樹脂を加熱可能なテーブルに塔載して、徐々に温度を上げつつ、徐々に真空引きを行う方法を採っており、この操作に長時間を要するため生産的でなかった。
【００１２】
第３の課題はプラズマ処理速度を早くできないことであった。すなわち、プラズマ処理速度向上のために、プラズマへの注入電力を大きくしたり、樹脂の加熱温度を上昇して反応速度の向上を図ると、樹脂が部分的に煤を伴う燃焼に至り、本システムの最も重要な特性である放射性核種の固形残さへの内包を損なう現象を生じることであった。
【００１３】
第４の課題はプラズマ処理後の高温状態にある樹脂残さの回収法にあった。すなわち、樹脂はφ0.3mm 程度の粒子であり、処理後はさらに微小粒となり、テーブルの傾斜等による回収は、器壁への付着や、舞い上がり等を生じるため困難であった。また、上記の他、さらに解決すべき課題として、樹脂乾燥時に発生するトリメチルアミン等の樹脂分解ガスの具体的処理法、プラズマ処理室から真空排気装置を介して排出される反応ガスの具体的処理法、回収された処理済み樹脂の安定化法等があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記のごとき種々の課題を解決して、原子力施設内で発生する使用済みのイオン交換樹脂が、放射性核種の散逸による二次汚染を生じることなく、低コストで、かつ実用可能な速い処理速度で減容処理できる廃棄樹脂の減容無害化処理方法、ならびにその処理システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、（１）原子力施設内で発生する使用済みのイオン交換樹脂を、減容無害化する方法であって、使用済みのイオン交換樹脂を予め乾燥し、低気圧酸素雰囲気で加熱分解し、同時に酸素をプラズマ加熱して分解ガスと高温酸素との酸化反応を促進し、乾燥時および熱分解酸化時に発生するガスを化学処理で無害化し、且つ放射性物質を含む炭化物残さをモルタル等と混合して金属容器に充填することにより安定固化体とすることにより減容無害化処理することとする。また、（２）原子力施設内で発生する使用済みのイオン交換樹脂を減容無害化処理するシステムを、イオン交換樹脂を乾燥する樹脂乾燥手段と、乾燥した樹脂を定量して供給する定量供給手段と、供給された乾燥樹脂をプラズマを用いて減容処理するプラズマ減容処理手段と、減容処理された処理済み樹脂を回収する回収手段と、回収された処理済み樹脂を安定固化する安定化手段と、樹脂乾燥手段とプラズマ減容手段から発生するガスを無害化する無害化手段と、これらの六つの手段を管理、制御する管理・制御手段とを備えた構成することとし、さらに、（３−１）この減容無害化処理システムに組み込まれるプラズマ減容処理手段を、請求項１、さらには請求項２、３、４、５に記載のごとくに構成することとする。あるいは、（３−２）プラズマ減容手段のプラズマ処理室と真空排気装置の圧力調整機構との間に、酸素ガス供給手段を備えた第２のプラズマ処理室が組み込まれていること、プラズマ減容手段のプラズマ処理室と真空排気装置の圧力調整機構との間に金属フィルターが備えられ、かつ、金属フィルターへのプラズマ照射が可能な機構を有する第２のプラズマ処理室が備えられていること、プラズマ減容手段のプラズマ処理室を排気する真空排気装置を複数の真空ポンプを組み合わせて構成し、それらのポンプ間に第２のプラズマ処理室を設けたこと、第２のプラズマ処理室の内部を下から上へとガスが流れるよう構成されていること、第２のプラズマ処理室において、排ガスの滞留時間より短い周期のパルスプラズマが形成されること、第２のプラズマ処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段が、交流電磁界を利用した誘導結合型プラズマ生成手段、容量結合型プラズマ生成手段、マイクロ波プラズマ生成手段、および直流プラズマ生成手段のうちのいずれか一つであること、のごとくに構成することとする。また、（４）この減容無害化処理システムに組み込まれる樹脂乾燥手段を、樹脂乾燥手段が、貯留タンクから送られる樹脂／水スラリーの水切りを行って樹脂と水を分離するメッシュを備え、分離した水を貯蔵タンクに戻す水切りタンクと、分離された樹脂を加熱乾燥する乾燥用密閉タンクを備えてなること、あるいは樹脂乾燥手段が、上部に樹脂／水のスラリーを供給するスラリー供給口、下部に樹脂と水を分離するメッシュ、底部に分離した水を貯蔵タンクに帰還するための排水口を備え、かつ、分離された樹脂を加熱乾燥する機能を有する乾燥用密閉タンクを備えてなること、さらには、乾燥用密閉タンクが、樹脂を加熱乾燥する手段としての加熱ヒータ、および樹脂を攪拌するための攪拌機構を内部に備え、さらに上部に加熱ヒータによる加熱により発生する蒸気を排出するための排気口を備えてなること、加熱乾燥する手段としての前記の加熱ヒータが、回転運動可能に組み込まれた螺旋状をなす加熱ヒータであること、加熱ヒータの熱源が電気抵抗熱線または加熱蒸気であること、樹脂を攪拌するための攪拌機構が、乾燥用密閉タンクの底部から加熱蒸気を供給し、樹脂の乾燥に伴い生じる水蒸気とともに乾燥用密閉タンクの上部から排出するものであること、乾燥用密閉タンクにおける加熱温度が 110 ℃以上であること、前記の乾燥用密閉タンクにおける加熱温度が 60 ℃以下で、かつ内部圧力が 15 kPa 以下であること、樹脂乾燥手段により乾燥処理された樹脂の含有水分量が 10 重量％以下、好ましくは 5 重量％以下であること、のごとくに構成することとする。また、（５）この減容無害化処理システムに組み込まれる定量供給手段を、乾燥した樹脂を定量してプラズマ減容処理手段へ供給する前記の定量供給手段が、乾燥樹脂貯留ホッパーと供給フィーダとを組み合わせてなること、さらには、乾燥樹脂貯留ホッパーが前記供給フィーダの上部に配され、かつ、乾燥樹脂貯留ホッパーと供給フィーダとの間に定容のための空孔を持つ定容ボールが回転運動可能に配置され、空孔の開口部を上にして乾燥樹脂貯留ホッパーより送られる乾燥樹脂を定量した後、定容ボールを回転させて空孔の開口部を下にして供給フィーダに落下させることを少なくとも１回以上繰り返すにより乾燥樹脂が定量されるように、前記定量供給手段が構成されていること、供給フィーダが、直進、回転可能な軸にバケットを取り付けて構成され、バケットの直進範囲を、前記定容ボールの下方とプラズマ減容手段のプラズマ処理室内に配された加熱テーブルの上方との間とし、定容ボールの下方においてバケットを上向きとして定量された乾燥樹脂を塔載し、加熱テーブル上まで直進駆動し、加熱テーブル上でバケットが下向きとなるよう回転駆動して乾燥樹脂を加熱テーブル上に供給した後、バケットが上向きとなるように回転し、逆方向に直進して定容ボール下方に戻るように構成されていること、供給フィーダが、乾燥樹脂を受ける垂直円管と斜め直管とからなる内筒部、および内筒部の斜め直管を覆う軸方向に直進移動可能な外筒部とを備えて構成され、外筒部をプラズマ減容手段のプラズマ処理室内の加熱テーブル上までスライドさせて内筒部と外筒部とにより定容ボール下から加熱テーブル上まで連通させ、定容ボールの乾燥樹脂を重力の作用で加熱テーブル上に供給し、その後、外筒部を逆方向にスライドさせてプラズマ処理室外に退避するよう構成されていること、供給フィーダが、乾燥樹脂貯留ホッパーと直接連結された内筒と、その内部に配された回転可能なスクリュウ軸と、内筒の外側に配された、プラズマ減容手段のプラズマ処理室との間を連通する軸方向に延伸可能な可動外筒を備えてなり、可動円筒とスクリュウ軸とをプラズマ処理室内の加熱テーブル上まで挿入し、スクリュウ軸を回転させて加熱テーブル上に燥樹樹脂を定量供給した後、可動円筒とスクリュウ軸とをプラズマ処理室外に退避するよう構成されていること、乾燥樹脂貯留ホッパーの上部または下部の何れか一方に真空遮蔽可能な第１のバルブを備えるとともに、定量供給手段の可動部を真空保持可能な外壁で覆い、かつ、定量供給手段とプラズマ減容手段のプラズマ処理室との間に真空遮蔽可能な第２のバルブを備え、乾燥樹脂貯流ホッパーに乾燥樹脂を供給する際には第１のバルブを開状態、第２のバルブを閉状態に維持し、乾燥樹脂をプラズマ処理室内の加熱テーブルに供給する際には第１のバルブを閉状態、第２のバルブを開状態にして定量供給するよう構成されていること、定量供給動作中を除いて、前記乾燥樹脂貯留ホッパーに相対湿度３５％以下の乾燥空気または乾燥を維持するためのガスが常時通流するよう構成されていること、定量供給手段が、乾燥樹脂保持部材の樹脂との接触面の少なくとも１つにポリテトラフルオロエチレンのコーティングを備えていること、定量供給手段が、乾燥樹脂移送機構部材の内部が樹脂により閉塞されることを防止するための加振機構を適宜備えていること、のごとくに構成することとする。また、（６）この減容無害化処理システムに組み込まれる処理済み樹脂の回収手段を、減容処理された処理済み樹脂を回収する回収手段が、回収時にプラズマ減容手段のプラズマ処理室の内部に挿入可能な可動ノズルとサイクロンとバグフィルタとＨＥＰＡフィルタと吸引用ブロワとを配管で直列に結合し、さらに吸引用ブロワの吐出ガスを冷却しつつプラズマ処理室に循環するように構成され、ガスとともに吸引された粒径の大きい粒子はサイクロンで、ミクロン程度の大きさの粒子はバグフィルタで、サブミクロン以下の極小粒子はＨＥＰＡフィルターで分離回収され、回収ホッパに回収されるよう構成されていること、さらには、処理済み樹脂の回収時に、加熱テーブルを回転されるとともに、吸引用ブロワでガスが循環され、同時に可動ノズルが加熱テーブルの端部から中央部、あるいは中央部から端部まで移動され、加熱テーブル上の処理済み樹脂が効率良く回収されるよう構成されていること、のごとくに構成することとする。また、（７）この減容無害化処理システムに組み込まれる無害化手段を、樹脂乾燥手段とプラズマ減容手段から発生するガスを無害化する無害化手段が、ＨＥＰＡフィルタと薬液処理装置とを直列に通す化学的無害化装置よりなり、微粒物質や有害化学物質を除去無害化するものであること請求項２８、さらには、化学的無害化装置のＨＥＰＡフィルタの前段に焼却処理可能な材質で形成されたフィルタが組み込まれていること、化学的無害化装置に組み込まれた焼却処理可能な前記フィルタが、上流の装置から飛散してきた固形物を回収・貯蔵する機能を持つハウジング内に収められていること、焼却処理可能な前記フィルタが濾紙であること、焼却処理可能な前記フィルタの結露による劣化を防止するための加熱または保温機構を有する配管とフィルターハウジングが備えられていること、のごとくに構成することとする。また、（８）この減容無害化処理システムに組み込まれる安定化手段を、回収された処理済み樹脂を安定固化する安定化手段が、樹脂貯蔵ホッパと、セメント貯蔵ホッパと、それぞれのホッパから供給される処理済樹脂とセメントとの供給口および水供給口を上部に備えた混練機と、モルタルを排出するための定量供給フィーダと、モルタルを詰める保管用ドラム管操作機構とにより構成され、混練機に所定量の処理済樹脂を投入後、水を供給して湿潤に伴って発生するガスを排気して樹脂性状の安定化を図り、続けて所定量の水とセメントを投入してのち所定時間混練し、その後、混練機の下部を開口して、保管用用ドラム缶に収納するよう構成されていること、のごとくに構成することとする。また、（９）この減容無害化処理システムに組み込まれる管理・制御手段を、管理・制御手段が、運転管理システム、個別機器状態監視警報システム、個別機器制御データ管理システムからなる管理システムと、樹脂乾燥手段、定量供給手段、減容処理手段、回収手段、安定化手段、および無害化手段をそれぞれ構成する個別機器制御システムよりなること、あるいは、管理・制御手段が、処理日程工程管理システム、運転管理システム、運転履歴記録システム、個別機器状態監視警報システム、個別機器制御データ管理システムからなる管理システムと、樹脂乾燥手段、定量供給手段、減容処理手段、回収手段、安定化手段、および無害化手段をそれぞれ構成する個別機器制御システムよりなること、のごとくに構成することとする。
以上において、（３−１）が本発明であり、（１）、（２）、（３−２）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、（９）は本発明の参考例となるものである。
【００１６】
上記の（１）のごとき方法を用いれば、原子力施設内で発生した使用済みのイオン交換樹脂を、安定化体へと一貫して減容無害化処理することができる。また、（２）〜（９）のごとくとすれば、放射性核種の散逸による二次汚染を生じることなく、低コストで、かつ実用可能な速い処理速度で減容処理できる廃棄樹脂の減容無害化処理システムが得られる。
【００１７】
また、既に述べたように、樹脂の含有水分が大きいと樹脂が沸騰状態となり排気系統に散逸してしまうという低気圧処理に伴う課題（第２の課題）があったが、本発明者らの実験検討によれば含有水分を 5重量％以下とすることによって加熱・真空引きに伴うこのような急激な沸騰は無いことが分かった。したがって、樹脂乾燥手段において加熱乾燥され、プラズマ減容手段のプラズマ処理室に投入される際の乾燥樹脂を、（４）に記載のごとく、含有水分量が 10 重量％以下、好ましくは 5重量％以下となるように乾燥して、真空状態を保ちつつ真空加熱状態の処理ステージに樹脂を供給することによって本課題は解決されることとなった。
【００１８】
また、既に述べたように、プラズマへの注入電力を大きくしたり、樹脂の加熱温度を上昇して反応速度の向上を図ると、樹脂が部分的に煤を伴う燃焼を生じるために、プラズマ処理速度を早くできないことが課題（第３の課題）であったが、本発明者らの部分燃焼発生に対する詳細な実験検討の結果、樹脂の熱分解特性に合わせた加熱、およびプラズマへの注入電力供給が必要であることが分かった。すなわち、図２０に示す樹脂の加熱分解特性であるＴＧ−ＤＴＡ曲線の例から分かるようにイオン交換樹脂は交換基の分解（ 300℃前後）と樹脂基材の分解（600℃前後）に大きく別れており、且つ交換基の分解の温度幅は小さい。それゆえ、加熱速度を上げるとイオン交換基が急激に分解して酸素との反応熱でさらに加熱されて自燃に至ることになり、プラズマへの注入電力を大きくすると樹脂表面のプラズマ加熱が進み同様の問題を起こすことが判明した。
【００１９】
したがって、イオン交換基の反応領域と樹脂基材反応の領域を分けて、急激な燃焼発熱を生じないようにすれば、煤の無い静かな酸化反応が得られる。具体的にはイオン交換基の酸化処理はヒータで 400℃程度に加熱して熱分解を促進し、且つ樹脂表面を酸素のプラズマ加熱領域から遠ざけて（分解ガスと加熱酸素との反応領域も樹脂表面から離れることになる）プラズマや燃焼放射熱による樹脂の加熱を抑制し、樹脂基材の酸化処理は（大きなエネルギーを必要とするので）ヒータ温度を 500〜700 ℃とし、且つ樹脂表面と酸素のプラズマ加熱領域とをより近づけて加熱分解・酸化反応を促進することで第３の課題は解決できる。なお、燃焼放射熱からのエネルギーの抑制には、樹脂を塔載する加熱テーブル（直径をＤとする）を酸素プラズマ加熱領域から 0.5Ｄ〜１Ｄの位置とし、プラズマからの熱と燃焼熱を利用するには 0.3Ｄ〜 0.7Ｄとすることが効果的であった。したがって、請求項４、請求項５のごとく処理システムを構成することにより、本課題は解決されることとなった。
【００２０】
また、既に述べたように、プラズマ処理後の高温状態にある樹脂残さの回収法が課題（第４の課題）であったが、本発明者らの実験検討の結果、樹脂の熱容量が比較的小さいことを利用し、吸引ブロワを利用して空気を冷却循環することにより処理済み樹脂を飛散無く回収できることが分かった。すなわち（６）に記載のごとく、開放された吸引ノズルを処理済み樹脂近傍に導き、吸引ノズルと吸引ブロワの間にサイクロン、バグフィルタ、ＨＥＰＡフィルタを置き、吸引ブロワを駆動して吸引ノズルから大量の空気と一緒に樹脂を吸い込み、吸引ブロワから排出される空気を冷却して樹脂のある処理室に戻せば、使用済みの高温樹脂は冷却されつつサイクロン、バグフィルタ、ＨＥＰＡフィルタで分離回収され、本課題は解決されることとなった。
【００２１】
前述した、樹脂乾燥時に発生するトリメチルアミン等の樹脂分解ガスの具体的処理法、プラズマ処理室から真空排気装置を介して排出される反応ガスの具体的処理法、回収された処理済み樹脂の安定化法等の課題の解決策については、具体的な実施例と参考例の中で説明を加える。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の基礎である減容無害化処理システムのシステム構成を示すものである。樹脂の処理の順序に従って簡単に説明する。樹脂乾燥手段１は使用済み樹脂の貯留タンクから採取した樹脂を含有水分５重量％以下に乾燥する工程に係る。定量供給手段２は乾燥した樹脂を貯留し処理する分量の樹脂を定量してプラズマ減容手段３のプラズマ処理室内の加熱テーブルに供給する工程に係る。プラズマ減容手段３は供給された乾燥樹脂をプラズマ処理する工程に係る。回収手段４はプラズマ処理で減容された処理済み樹脂残さをプラズマ処理室から回収する工程に係る。安定化手段５は回収された樹脂残さを貯留し一定量を水およびモルタルと混練した後保管管理用のドラム缶に固化体として詰める工程に係る。無害化手段６は樹脂乾燥手段１およびプラズマ減容手段３から排出される微小ダストの回収やガスの中和洗浄等の無害化を行う工程に係る。また、管理・制御手段は、これらの各手段を有機的に管理、制御するものである。
【００２３】
図２は、図１に示した減容無害化処理システムの樹脂乾燥手段１の具体例を示す構成図である。図２において、樹脂乾燥手段１は、水切りタンク１１と乾燥用密閉タンク１２の主機で構成される。水切りタンク１１はメッシュ１１１で上下に２分されており、上部に投入口１１２、下部にドレン口１１３が設けられている。メッシュ１１１は駆動可能となっている。乾燥用密閉タンク１２は上部に樹脂受開閉蓋１２１とガス抜き管１２２、下部に乾燥樹脂排出弁１２３、加熱水蒸気導入口１２４が配置され、螺旋状の攪拌板１２５が設けられている。
【００２４】
ここで、貯留タンクから水とともに採取された樹脂は水切りタンク１１の投入口１１２に導かれ、メッシュ１１１で樹脂と水に分離され、水分はドレン口１１３から排出され、貯留タンクに還流され、メッシュ１１１上に捕捉された水切り樹脂はメッシュ１１１の回動によって乾燥用密閉タンク１２の開放された樹脂受開閉蓋１２１から乾燥用密閉タンク１２内に搬送・落下供給される。水切り樹脂が供給されると、樹脂受開閉蓋１２１は閉じられ、攪拌板１２５が回動し、加熱水蒸気導入口１２４から 110〜130 ℃程度の加熱蒸気が供給されると同時にガス抜き管１２２から樹脂から離脱した水分とともに排出され、図示しない無害化手段へと導かれる。所定時間後、加熱水蒸気導入口１２４とガス抜き管１２２が閉じられ、乾燥樹脂排出弁１２３が開かれて、乾燥樹脂は定量供給手段へと排出される。
【００２５】
図３は、図１に示した減容無害化処理システムの定量供給手段２の具体例を示す構成図である。定量供給手段２は乾燥樹脂貯留ホッパ２１と定容ボール２２と供給フィーダ２３の主機で構成される。乾燥樹脂貯留ホッパ２１の上部には樹脂供給口２１１が真空遮蔽可能なバルブ２１２を介して設けられ、下部には樹脂排出のための開口部２１３が配され、さらに側壁には樹脂の吸湿防止のための補助加熱・保温層２１４が設けてある。定容ボール２２は、空孔２２３を持つ回動可能なボール２２１と、上開口部２２４と下開口部２２５を持つケーシング２２２で構成されていいる。供給フィーダ２３は上部開口部２３６を持つ斜め固定内管２３１と下部開口部２３７を持つ可動外管２３２と、固定内管２３１を固定し且つプラズマ減容処理手段３と真空密閉可能に締結される真空ケーシング２３３と真空ケーシング２３３に固定された駆動機構２３４と、可動外管２３２に駆動力を伝達する締結部２３５で構成される。
【００２６】
ここで、バルブ２１２を開とし、且つボール２２１の空孔２２３を上向きとして乾燥樹脂を供給して後、バルブ２１２を閉じて乾燥樹脂を貯留する。樹脂供給時は、可動外管２３２の下部開口部２３７が後述するプラズマ減容手段３のプラズマ処理室内の加熱テーブル上に至るように可動外管２３２を駆動した後、ボール２２１を回転して空孔２２３を下向きにして空孔２２３内の樹脂を固定内管２３１の上部開口部２３６に落下させ、重力を利用して固定内管２３１から可動外管２３２を経由して樹脂を加熱テーブル上に供給する。供給樹脂量はボールの回転数をカウントして制御する。供給が終了するとボール２２１の空孔２２３を上向きとし、可動外管２３２をホームポジションとする。
【００２７】
図４は、図１に示した減容無害化処理システムのプラズマ減容手段３の具体例を示す本発明の構成図である。プラズマ減容手段３は、プラズマ処理室３１とこれに付随する補機である排気速度制御用の可変コンダクタンスバルブ３２、真空排気装置３３、高周波電源装置３４、プラズマ処理用のガス供給装置３５、および加熱ヒータ電力供給装置３６により構成される。
【００２８】
図に見られるように、プラズマ処理室３１は、ステンレス製の真空容器３１１、プラズマ形成用の高周波コイル３１２および石英製高周波窓３１３、樹脂加熱用の加熱テーブル３１４、加熱テーブル３１４を上下および回転駆動するテーブル駆動機構動３１５、テーブル駆動機構動３１５の上下動軸に固定された攪拌板３１６からなり、真空容器３１１の上部には高周波窓３１３を支持する部材を兼ねたガス供給フランジ３１７が配置され、下部には真空遮蔽可能なバルブ３１８ａを持つ樹脂供給口３１８および真空遮蔽可能なバルブ３１９ａを持つ樹脂回収口３１９と真空排気のための排気口３２０が設けられている。加熱テーブル３１４は最下点のホームポジション、ハード的に固定された樹脂供給および樹脂回収ポジション、処理位置として樹脂供給・回収ポジションから高周波窓３１３との距離がテーブル直径の１／３までの任意の位置で設定できるようになっている。さらに、ガス供給は、図５に示すように、ガス供給フランジ３１７の内周面を起点として円筒中心軸に垂直な仮想面内に仮想される小円に接する方向に向かう第１の酸素ガス供給口３１７ａ（θ方向）と高周波窓真空側面上の仮想小円に接し円筒中心軸方向に向かう第２の酸素ガス供給口３１７ｂ（ＲＺ方向）とをそれぞれ複数個配置し、θ方向単独、ＲＺ方向単独、両方向任意の割合の３種類の供給方法が選択できる。
【００２９】
本構成のプラズマ減容手段３におけるプラズマ減容処理のプロセスは以下のごとく行われる。バルブ３１８ａ、３１９ａを閉として、ガス供給装置３４から酸素ガス供給口３１７ａを通しての酸素ガス供給とコンダクタンスバルブ３２を絞った状態で真空排気装置３３で排気してプラズマ処理室３１内の圧力を 0.2 kPa程度とする。加熱テーブル３１４に加熱ヒータ電力供給装置３６から電力を供給して第１の設定温度（ 400℃前後）の加熱を開始するとともに樹脂供給位置に移動して回転動をさせる。バルブ３１８ａを開き、定量供給手段２の可動外管２３２を挿入する。プラズマ処理室３１内の圧力変動が収まるのを確認した後、下部開口部２３７から加熱テーブル３１４上に樹脂を供給すると樹脂は攪拌板３１６の作用で一様な厚さに平坦化される。樹脂供給後、可動外管２３２を退避させてバルブ３１８ａを閉じ、加熱テーブル３１４を第１の処理位置（高周波窓３１３との距離がテーブル直径の 0.5〜1.0 倍）に移動する。高周波電源装置３４からプラズマ注入電力が第１の設定電力（ 3.5〜13 kW/m²）となるように高周波コイル３１２に高周波電流を流してプラズマ発生させる。プラズマ処理室３１内の圧力を第１の設定圧力（1kPa〜4kPa）に調整しつつ、第１の酸素ガス供給口３１７ａを通して酸素ガス供給量を第１の設定流量（ 6〜15 m³/m²h ）に調整し、所定時間、またはCO₂濃度が低下傾向を示すまで（最大ピークの１／２程度まで）状態を維持し、その後、加熱テーブル３１４を第２の設定温度（ 500〜700 ℃）に加熱しつつ、第２の処理位置（高周波窓３１３との距離がテーブル直径の 0.3〜0.7 倍）に移動し、酸素ガス供給を第２の酸素ガス供給口３１７ｂと按分して第２の設定流量（ 3〜7 m³/m²h）に調整するとともに圧力を第２の設定圧力（ 2〜４ kPa）に調整し、プラズマ注入電力を第２の設定電力（ 5〜20 kW/m²）に調整して処理を行う。所定時間の処理の後、加熱テーブル３１４への電力供給を停止して加熱テーブル３１４の温度を下げつつ、加熱テーブル３１４を樹脂回収位置に移動する。
【００３０】
CO₂濃度が低下傾向を示した後、プラズマへの電力注入を停止して処理を終了する。処理終了後、プラズマ処理室３１に冷却された空気を徐々に導入して大気開放して、樹脂回収のためにバルブ３１９ａを開放し、樹脂回収口３１９から後述する吸引ノズルを導入可能とする。樹脂回収が終了した後、加熱テーブル３１４はホームポジションに戻し、バルブ３９ａを閉として、初期状態、即ちガス供給装置３４から酸素ガス供給口３１７ａを通しての酸素ガス供給とコンダクタンスバルブ３２を絞った状態で真空排気装置３３で排気してプラズマ処理室３１内の圧力を 0.2 kPa程度として待機する。
【００３１】
図６は、図１に示した減容無害化処理システムの回収手段４の具体例を示す構成図である。回収手段４は、プラズマ処理室３１のバルブ３１９ａと接続されるケーシング４１、ケーシング４１に設けられた駆動機構４２、駆動機構42で駆動され直進移動する吸引ノズル４３、吸引ノズル４３の移動時に循環ガス経路を維持するため伸縮自在なベローズ４３ａ、サイクロン４４、バグフィルタ４５、ＨＥＰＡフィルタ４６、吸引ブロワ４７、循環空気冷却器４８および処理済み樹脂回収ホッパ４９で構成される。
【００３２】
プラズマ減容処理が終了して、プラズマ処理室３１が大気開放された後バルブ３１９ａが開放されると、樹脂回収口３１９を通して、吸引ノズル４３を駆動機構４２で樹脂回収位置にある加熱テーブル３１４の中央部まで移動する。加熱テーブル３１４を回転させ、吸引ブロワ４８を駆動して吸引ノズル４３から大量の空気と一緒に樹脂を吸い込みつつ、吸引ノズル４３を駆動機構４２で加熱テーブル３１４の端部まで移動する。吸引ノズル４３に吸い込まれた空気と樹脂からサイクロン４４で大半の粒子を、バグフィルタ４５で微粒子を、ＨＥＰＡフィルタ４６で極微粒子を分離回収し、吸引ブロワ４７で吸引・排出される高温空気は循環空気冷却器４８で冷却され、吸引ノズル４３と樹脂回収口３１９との間に形成される隙間を通ってプラズマ処理室３１に還流される。分離回収された処理済み樹脂の粒子は回収ホッパ４９に落下保存される。
【００３３】
図７は、図１に示した減容無害化処理システムの安定化手段５の具体例を示す構成図である。安定化手段５は、樹脂安定化ホッパ５１と、セメント貯蔵ホッパ５２と、混練機５３と、モルタルを排出するための定量供給フィーダ５４と、モルタルを詰める保管用ドラム缶５５と、ドラム缶操作機構５６で構成される。樹脂安定化ホッパ５１の上部には回収手段の回収ホッパ４９から樹脂を投入する供給口５１１と、性状調整のための水を供給する水供給口５１２と、樹脂の湿潤の進展に伴って発生するガスを排出するガス抜口５１３が、下部には性状調整樹脂を混練機に導出する排出口５１４と加振装置５１５が装備されている。混練機５３の上部には樹脂安定化ホッパ５１から樹脂を投入する供給口５３１と、セメントを投入する供給口５３２と、水を投入する給水口５３３が備えられ、下部には定量供給フィーダ５４との連結管が装備されている。
【００３４】
ここで、供給口５１１を通して回収ホッパ４９から樹脂安定化ホッパ５１へと樹脂を投入し、水供給口５１２から水を導入した後、加振装置５１５で加振して脱泡を促進することにより樹脂を十分に湿潤させる。混練機５３にセメント貯蔵ホッパ５２からセメントを定量供給し、併せて給水口５３３から水を定量供給し、混練する。セメントと水の混練が十分行われた段階で、樹脂安定化ホッパ51からガス成分が除去されて十分に湿潤して体積膨張が抑制された樹脂を定量供給し、樹脂がセメント内にを均一に分散するまで混練する。混練を完了したモルタルは、定量供給フィーダ５４によって、ドラム缶操作機構５６で開蓋状で保持されたドラム缶５５に定量供給され、硬化後閉蓋され一時保管区所に搬送される。
【００３５】
図８は、図１に示した減容無害化処理システムの無害化手段６の具体例を示す構成図である。無害化手段６は、基本的に、プレフィルタ６１とＨＥＰＡフィルタ６２と除害装置６３からなり、プレフィルタ６１には、密閉容器に乾燥手段の排ガスを導入する導入口６１１ａとプラズマ減容手段の排ガスを導入する導入口６１１ｂとガス放出口６１２が設けられ、導入口６１１ａおよび導入口６１１ｂが取り付けられる側とガス放出口６１２が取り付けられる側との間は，粒子捕捉用の濾化材６１３で仕切られ、下部には濾過粒子の回収および濾材のメンテのための開閉可能な蓋が設けられている。除害装置６３にはアルカリスクラバ６３１ａまたは水スクラバ６３１ｂが用いられるが、必要に応じて両者を連結してもよい。
【００３６】
ここで、樹脂乾燥手段の排ガスの有害成分は主として水溶性のトリメチルアミンであり、プラズマ減容手段の排ガスの有害成分は主としてSOxおよびNOxであり、アルカリスクラバ６３１ａにより容易に除去できるが、アルカリミストの散逸を防止するために水スクラバ６３１ｂを後置すればより効果的である。また、排ガス系に散逸する粒子は極微小で且つ微量ではあるが、これらの粒子は放射性を帯びているのでプレフィルタ６１とＨＥＰＡフィルタ６２で徹底的に除去される。プレフィルタ６１はインパクト補集で微小粒子を捕えて、ＨＥＰＡフィルタ６２の負担を軽減し、メンテサイクルを伸ばす効果を持つ。
【００３７】
以上、本発明のシステム構成と動作について説明を加えた。プラズマ減容手段についてはプラズマ処理室を１つとした場合について説明したが、プラズマ処理室を２つとし、一方を第１の設定での処理専用とし、他方を第２の設定での処理専用として構成しても良く、プラズマ処理室を３つ以上として、第１の設定での処理と第２の設定での処理の処理能力に応じて室数を振り分けて構成しても良い。
【００３８】
図９〜図１０は樹脂乾燥手段に関する他の参考例を示したものである。図９に示した参考例では、乾燥のための加熱方法として乾燥用密閉タンク１２Ａの内壁に加熱ヒータ１２６を設けているのが特徴である。また、図１０に示した参考例では、図２に示した攪拌板１２５の機能と図９に示した加熱ヒータ１２６の機能を併せ持つ可動ヒータ１２７を用いて制御性を高めたことが特徴である。なお、これらの加熱ヒータ１２６や可動ヒータ１２７の加熱用の熱源は電気ヒータとしてもよく、また加熱蒸気としてもよい。
【００３９】
図１１は、同じく樹脂乾燥手段に関する他の参考例を示したもので、図2に示した水切りタンク１１と乾燥用密閉タンク１２を一体化してコンパクト化を図ったものである。水切り／密閉タンク１３の内部は傾斜配置されたメッシュ１３７で仕切られ、上部に水−樹脂混合物の投入口１３１とガス抜き管１３２が、また、下部にドレン口１３３と加熱蒸気導入口１３４が設けられている。傾斜配置されたメッシュ１３７の下端部には開閉用バルブ１３８で仕切られた乾燥樹脂の排出開口１３９が設けられている。メッシュ１３７より上部には螺旋状の攪拌板135が回転可能に設けられている。図では加熱蒸気での乾燥の場合を示しているが、図９に用いられている加熱法を適用しても同様の効果が得られる。
【００４０】
図１２は、同じく樹脂乾燥手段に関する他の参考例を示したものである。乾燥用密閉タンク１２Ａの基本構成は図９の参考例と同一であるが、ガス抜き管１２２が真空排気装置に連結されている点が大きく異なる。このような構成とすれば、加熱温度を 60 ℃程度に下げても乾燥能力は低下せず、トリメチルアミンの分解放出を大幅に低減できる効果がある。なお、本参考例では乾燥用密閉タンクの基本構造を図９に示す構造と同一としたが、図１０に示す構造の乾燥用密閉タンクとしても同様の効果が得られる。
【００４１】
図１３は、定量供給手段の他の参考例を示す構成図である。図３に示した構成の定量供給手段が、固定内管２３１と可動外管２３２を傾斜配置して供給を重力に委ねる方式を採っているがために本質的に装置全体が背高となるとの欠点を有しているのに対して、図１３の構成は、この欠点を回避しようとするものである。本構成においては、直進・回転駆動軸２３８に樹脂受け渡し用バケット２３９を取り付け、バケット２３９を上向きにして定容ボール２２Ａから樹脂を受けた後、プラズマ処理室３１内の加熱テーブル上まで直進し、バケット２３９が下向きになるように駆動軸２３８を回転して樹脂供給が行われる。この構成では水平搬送されるので、定量供給手段の高さを低く抑えることができる。
【００４２】
図１４は、同じく定量供給手段の他の参考例を示す構成図である。本構成も樹脂を水平搬送して定量供給手段の高さを低く抑えることを目的に構成されたものである。本構成は、図１３の構成に組み込まれている回転駆動軸２３８とバケット２３９の作用を可動円管２４１と可動スクリュウ軸２４２にて得ようとするものである。この際、図１３の定容ボール２２Ａの変わりに、乾燥樹脂貯留ホッパ２１の下部と可動円管２４１と可動スクリュウ軸２４２とを連通させ、可動円管２４１と可動スクリュウ軸２４２を共にプラズマ処理室３１内の加熱テーブル上まで移動させた後、スクリュウ軸２４２を回転させ、回転数を計数して定量供給するものである。
【００４３】
なお、図３に示した定量供給手段においては、補助加熱・保温層２１４を乾燥樹脂貯留ホッパ２１の内壁に備えて樹脂の吸湿防止を図っているが、乾燥樹脂貯留ホッパ21内に相対湿度３５％以下の乾燥空気を通流することとしても同様の効果が得られる。また、図３、図１３、図１４に示した各参考例の構成において、樹脂の摩擦帯電による静電吸着での樹脂輸送系統の閉塞や、ケーシング２３３や真空遮蔽バルブ３１８ａ内への付着等による開閉の不具合を避けるために、必要部位に摩擦帯電の少ないポリテトラフルオロエチレンのコーティングを施すことや定位置で加振して樹脂を払い落とすことが効果的である。
【００４４】
図１５，１６は排ガスの無害化手段の他の参考例を示す構成図である。図１５は、図８に示した無害化手段のプレフィルタ６１に組み込んだ濾材６１３の湿潤化を避けるために加熱機能６１４を付加したものであり、図１６は、プレフィルタケースの下部にタンクを設け、補集粒子の除去に係わるメンテを容易とするものである。なお、プレフィルタ６１に組み込まれる濾材６１３は放射性物質で汚染されるので減容容易な紙材によって形成することが好ましい。
【００４５】
図１７は、同じく排ガスの無害化手段の他の参考例を示す構成図で、特に本構成は、プラズマ処理室からの未反応ガスや微粒物質が真空ポンプ３３に流入するような異常事態に対処することを目的とするものである。プラズマ処理室３１と可変コンダクタンスバルブ３２との間に、プラズマ容器６５１とプラズマ生成手段６５２を備えた第２のプラズマ処理室６５を接続し、プラズマ容器６５１に酸素ガスを導入し、プラズマ生成手段６５２により高周波誘導プラズマ、直流プラズマ、マイクロ波プラズマ、あるいはパルスプラズマを発生させて、前記未反応ガスや微粒物質を完全燃焼させるものである。この際、プラズマ処理室３１と第２のプラズマ処理室６５との間に図示しない金属フィルタを配置することとすれば、プラズマ空間の限定やプラズマ安定化に効果的である。
【００４６】
図１８は、同じく排ガスの無害化手段の他の参考例を示す構成図で、図１７と同様にプラズマ処理室３１と可変コンダクタンスバルブ３２との間に第２のプラズマ処理室を設けるものにあって、真空排気装置が例えばメカニカルブースタポンプ＋ドライポンプ等の形で多段に組まれる場合に用いられる構成で、より効果的な後燃焼を行うために第２のプラズマ処理室６５Ａを真空ポンプ３３Ａと真空ポンプ３３Ｂとの間に挿入して構成されたものである。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の減容無害化処理システムにおいては、低コストで、かつ実用可能な速い処理速度で使用済みイオン交換樹脂の減容処理ができ、放射性核種の大気や一般環境への散逸も抑制される。また、低温プラズマを利用しているのでプラズマ減容処理手段にはコールドウォールが採用でき、補修・メンテも極めて容易である。また、二次廃棄物も少量に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎である減容無害化処理システムのシステム構成図
【図２】図１に示した減容無害化処理システムの樹脂乾燥手段の参考例を示す構成図
【図３】図１に示した減容無害化処理システムの定量供給手段の参考例を示す構成図
【図４】図１に示した減容無害化処理システムのプラズマ減容手段の本発明の実施例を示す構成図
【図５】図４に示したプラズマ処理室内へのガス供給方向を示す説明図
【図６】図１に示した減容無害化処理システムの回収手段の参考例を示す構成図
【図７】図１に示した減容無害化処理システムの安定化手段の参考例を示す構成図
【図８】図１に示した減容無害化処理システムの無害化手段の参考例を示す構成図
【図９】樹脂乾燥手段の第２の参考例を示す構成図
【図１０】樹脂乾燥手段の第３の参考例を示す構成図
【図１１】樹脂乾燥手段の第４の参考例を示す構成図
【図１２】樹脂乾燥手段の第５の参考例を示す構成図
【図１３】定量供給手段の第２の参考例を示す構成図
【図１４】定量供給手段の第３の参考例を示す構成図
【図１５】無害化手段の第２の参考例を示す構成図
【図１６】無害化手段の第３の参考例を示す構成図
【図１７】無害化手段の第４の参考例を示す構成図
【図１８】無害化手段の第５の参考例を示す構成図
【図１９】酸化分解法を用いたイオン交換樹脂の処理システムの基本構成図
【図２０】樹脂の加熱分解特性であるＴＧ−ＤＴＡ曲線の例を示す特性図
【符号の説明】
１樹脂乾燥手段
２定量供給手段
３プラズマ減容手段
４回収手段
５安定化手段６無害化手段
７管理・制御手段
１１水切りタンク
１２乾燥用密閉タンク
１３水切り／乾燥タンク
２１乾燥樹脂貯留ホッパ
２２定容ボール
２３供給フィーダ
３１プラズマ処理室
３２可変コンダクタンスバルブ
３３真空排気装置
３４高周波電源装置
３５ガス供給装置
３６加熱ヒータ電力供給装置
４１ケーシング
４２駆動機構
４３吸引ノズル
４４サイクロン
４５バグフィルタ
４６ＨＥＰＡフィルタ
４７吸引ブロワ
４８循環空気冷却器
４９回収ホッパ
５１樹脂安定化ホッパ
５２セメント貯蔵ホッパ
５３混練機
５４定量供給フィーダ
５５保管用ドラム缶
５６ドラム缶操作機構
６１プレフィルタ
６２ＨＥＰＡフィルタ
６３除害装置
６５第２のプラズマ処理室

Claims

原子力施設内で発生する使用済みのイオン交換樹脂を乾燥する樹脂乾燥手段と、乾燥した樹脂を定量して供給する定量供給手段と、供給された乾燥樹脂をプラズマを用いて減容処理するプラズマ減容処理手段と、減容処理された処理済み樹脂を回収する回収手段と、回収された処理済み樹脂を安定固化する安定化手段と、樹脂乾燥手段とプラズマ減容手段から発生するガスを無害化する無害化手段と、これらの六つの手段を管理、制御する管理・制御手段とを備えた廃棄樹脂の減容無害化処理システムであって、
前記プラズマ減容手段が、円筒状金属容器の上端に絶縁性の高周波供給窓を備え、この高周波供給窓と対向してヒータを内蔵する加熱テーブルを回転および上下動可能に備え、容器下部側壁に真空遮蔽バルブで開閉される樹脂供給口と樹脂回収口ならびに真空排気口を備え、前記高周波供給窓を支える上部フランジにフランジ内周面を起点として円筒中心軸に垂直な仮想面内に仮想される小円に接する方向に向かう第１の酸素ガス供給口と高周波供給窓の真空側面上の仮想小円に接し円筒中心軸方向に向かう第２の酸素ガス供給口とをそれぞれ複数個備え、高周波供給窓の大気側には螺旋状の高周波コイルを備えて構成されるプラズマ処理室と、前記真空排気口に真空遮蔽バルブを介して繋がる真空排気装置と、二つの酸素ガス供給口を介して酸素を供給する酸素供給源と、前記高周波コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、加熱テーブルに内蔵されたヒーターに電力を供給する加熱ヒーター電力供給装置とを備えてなり、酸素供給源より酸素を供給しつつ真空排気装置によって真空排気を行って円筒状金属容器の内部を所定の低気圧とし、加熱テーブルを回転して樹脂を攪拌しつつ加熱して加熱による樹脂の加熱分解とＲＦ電界加速による酸素のプラズマ加熱を同時に並行して進行させ、分解ガスと高温酸素との燃焼反応を安定的に制御することにより樹脂供給口より供給される乾燥廃棄樹脂を灰化減容するよう構成されていることを特徴とする廃棄樹脂の減容無害化処理システム。
加熱テーブルに乾燥樹脂を供給後、加熱テーブルを第１の処理位置に移動するとともに、第１の設定流量の酸素ガスを供給しつつ第１の設定圧力にして第１の設定プラズマ電力を供給して加熱酸素を得ると同時に、加熱テーブルを主としてイオン交換基が分解する第１の設定温度まで昇温して熱分解ガスと加熱酸素との燃焼反応を行い、その後、加熱テーブルを第２の処理位置に移動するとともに、第２の設定流量の酸素ガスを供給しつつ第２の設定圧力にして第２の設定プラズマ電力を供給して加熱酸素を得ると同時に、主として樹脂基材が分解する第２の設定温度まで昇温して熱分解ガスと加熱酸素との燃焼反応を行なって樹脂を高度に減容し、その後、加熱テーブルを冷却しつつ樹脂回収位置に移動して加熱テーブル上の樹脂残さを回収するように前記プラズマ減容手段が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄樹脂の減容無害化処理システム。
加熱テーブルの前記の第１の処理位置が樹脂供給口および樹脂回収口および真空排気口より上部に位置し、かつ、前記の第２の処理位置が第１の処理位置よりさらに上部に位置していることを特徴とする請求項２に記載の廃棄樹脂の減容無害化処理システム。
前記の第１の処理位置は、樹脂未塔載時の加熱テーブル上面が高周波窓の真空側面から加熱テーブル直径の 0.5〜1.0 倍の間隔を持つ位置にあり、第２の処理位置は、樹脂未塔載時の加熱テーブル上面が高周波窓の真空側面から加熱テーブル直径の 0.3〜0.7 倍の間隔を持つ位置にあることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の廃棄樹脂の減容無害化処理システム。
第１の設定圧力が 1〜4 kPa、第１の設定酸素流量が加熱テーブル上の塔載樹脂面積当たり 6〜15〔 m³/m²ｈ〕で第１の酸素ガス供給口から供給され、第１の設定電力が 3.5〜13〔 kW ／m²〕、第１の設定温度が 350〜450℃であり、かつ、第２の設定圧力が 2〜4 kPa 、第２の設定酸素流量が加熱テーブル上の塔載樹脂面積当たり 3〜7〔 m³/m²ｈ〕で第１の酸素ガス供給口と第２の酸素ガス供給口に按分して供給され、第２の設定電力が 5〜20〔 kW ／m²〕、第２の設定温度が 500〜700 ℃であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載の廃棄樹脂の減容無害化処理システム。