JP5207328B1

JP5207328B1 - セシウムで汚染された砂利状物の除染設備

Info

Publication number: JP5207328B1
Application number: JP2012093244A
Authority: JP
Inventors: 雄次福村; 正則高橋
Original assignee: 株式会社エコン; 庄建技術株式会社
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: JP2013221842A

Abstract

【課題】放射性物質で表面が汚染された砂利状物を小規模の設備によって少ない工程で連続的に除染できるようにする。
【解決手段】過酸化水素の水溶液を満たした洗浄槽と、その洗浄槽内の水溶液に浸漬して放射性物質で汚染された砂利状物を回転させる回転ドラムと、回転ドラムの回転で砂利状物から剥離した放射性物質が遊離している水溶液の上層液を吸着材に通過させて放射性物質を吸着させる吸着装置で構成する。回転ドラムは横向きで、水溶液及び放射性物質は通過できるが砂利状物は通過できない大きさの多孔を備え、前後に投入口と排出口を開口し、排出口側の内面に砂利状物を掬い上げて排出口へ移行させる掬い羽根を突設し、投入口が上となるように回転ドラムをやや傾斜させて下部が洗浄槽内の水溶液に浸漬される高さに軸支し、排出口の位置に掬い羽根で掬い上げられた砂利状物を排出する排出シュートを設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、セシウムの放射性物質で表面が汚染された砂利状物の除染設備に関する。

砂利状物の除染に応用可能な技術が特許文献１に開示されている。この技術は、パンチングメタル製の洗浄カゴに汚染された固形物を投入し、その洗浄かごをリン酸・硫酸・ショウ酸のいずれかの除染液で満たされた除染槽内で回転させて固形物を除染し、その後洗浄カゴを洗浄液が満たされたリンス槽内で回転させて固形物に付着している除染液を除去する、というものである。

ところで、前記技術では除染液として酸を使用するから、除染後に洗浄液で除去する必要があった。また、そのために洗浄液を入れるリンス槽とそのリンス槽に洗浄かごを移し替える昇降装置も別途必要で、設備が大型化してコストがかかるものであった。さらに、洗浄かごを移し替える工程によって除染を連続的に行うことができず、効率が悪いものであった。

特開平９−２５７９９４号公報

本発明が解決しようとする第１の課題は、従来のこれらの問題点を解消し、セシウムで表面が汚染された砂利状物を小規模の設備によって少ない工程で除染できるようにすることにある。また、第２の課題は、連続的に効率良く除染できるようにすることにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）過酸化水素の水溶液を満たした洗浄槽と、その洗浄槽内の水溶液に一部を浸漬してセシウムで汚染された砂利状物を回転させる回転ドラムと、その回転ドラムの回動手段と、回転ドラムの回転によって砂利状物から剥離したセシウムが遊離している水溶液の上層液を洗浄槽から取り出し、その取り出した水溶液を吸着材に通過させてセシウムを吸着させる吸着装置で構成し、しかも回転ドラムは、横向きに配置され、水溶液及びセシウムは通過できるが砂利状物は通過できない大きさの多孔を備え、前後に投入口と排出口を開口し、その排出口側の内面に砂利状物を掬い上げて排出口へ移行させる掬い羽根を突設し、投入口側から掬い羽根がある排出口側までのドラム内面に砂利状物を攪拌する攪拌羽根を突設し、しかも前記投入口が上となるように回転ドラムをやや傾斜させて下部が洗浄槽内の水溶液に浸漬される高さに軸支し、その排出口の位置に前記掬い羽根で掬い上げられた砂利状物を排出する排出シュートを設けた構造とし、更に吸着装置は、洗浄槽内の水溶液の上層液を通過させる容器内に籾殻又は稲わらあるいはそれらの混合物からなる吸着材を袋詰めした網袋を取り出し可能に封入し、その容器内でセシウムを吸着材に吸着させ、使用後の吸着材を網袋ごと容器から取り出して新しい吸着材が袋詰めされた網袋を封入できるようにした構造とした、セシウムで汚染された砂利状物の除染設備
にある。

本発明の構成によれば、セシウムで汚染された砂利状物を回転ドラムで回転させると、回転ドラム及び砂利状物同士の摩擦と過酸化水素のバブリング作用によって、砂利状物の表面に付着しているセシウムが剥離して水溶液の上層に遊離する。そのセシウムを含む水溶液の上層液が洗浄槽から吸着装置に取り出され、その取り出された水溶液中のセシウムが吸着材に吸着される。このように、除染に過酸化水素の水溶液を使用することで除染後の洗浄を省略したから、従来技術と比較して少ない工程で除染できるようになる。また、従来技術のようなリンス槽や昇降装置を必要としないから、小規模で低コストの設備にすることができる。

又、本発明の構成によれば、セシウムで汚染された砂利状物を回転ドラムの投入口に投入すると、内部に落下して水溶液中に浸漬し、回転ドラムの回転と傾斜によって少しずつ後方へ移行する。砂利状物は移行中、回転ドラムの内面及び砂利状物同士の摩擦と過酸化水素の既に知られたバブリング作用によって、砂利状物の表面に付着しているセシウムが剥離して浮上する。除染されて後端まで移行した砂利状物は掬い羽根によって掬い上げられ、排出口を通じて排出シュートで排出される。このように、作業は投入のみで、機器の停止・再開を基本的に必要としないから、連続的に効率良く除染できるようになる。

更に、本発明の構成によれば、洗浄槽から容器内に流入した水溶液が網袋を通過し、水溶液中のセシウムが吸着材に吸着される。吸着材の吸着能力が飽和すると、容器から網袋を取り出して放射能が影響の無いレベルに下がるまで保管し、新しい吸着材が袋詰めされた網袋を容器に封入する。このように、使用済みの吸着材を短時間で容易に交換でき、処理を迅速に再開できる。

実施例の除染設備の平面図である。実施例の除染設備の側面図である。実施例の除染設備の側面図である。実施例の洗浄槽の断面図である。実施例の洗浄槽と回転ドラムの断面図である。実施例の吸着装置の一部切欠き説明図である。

本発明の回転ドラムの回転は、正回転・逆回転・間欠的な正逆回転のいずれでも良い。回転ドラムの孔径は極小径にして砂の除染に応用できるようにしても良い。吸着装置は、２〜４本の容器を並列又は直列に接続して用いるのが一般的であるが、求める処理能力に応じて本数を任意に増減しても良い。水溶液の過酸化水素の濃度としては、除染能力やコスト等から３０〜４０％の範囲が実用的である。除染設備はトラック等で現場に運搬し、地表に降ろして使用するのが一般的であるが、トラックの荷台に搭載したまま使用する移動式の除染設備としても良い。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

本実施例の除染設備は、図１〜３に示すように、過酸化水素の水溶液Ｗを満たした洗浄槽１と、その洗浄槽１内の水溶液Ｗに一部を浸漬してセシウムで汚染された砂利状物Ａを回転させる回転ドラム２と、その回転ドラム２の回転によって砂利状物Ａから剥離したセシウムが遊離している水溶液Ｗの上層液を洗浄槽１から取り出し、その取り出した水溶液Ｗを吸着材に通過させてセシウムを吸着させる吸着装置３で構成し、これらを架台４に設置してトラック等で運搬可能にしている。

洗浄槽１は、図４，５に示すように、内部をＡ槽１１とＢ槽１２とＣ槽１３に仕切り１４，１５で区画し、仕切り１４には通水孔１４ａを上部に開口し、仕切り１５の高さは低くしてＢ槽１２からＣ槽１３へオーバーフローできるようにしている。Ａ槽１１の外壁には水溶液Ｗを供給する供給口１１ａを取り付け、Ｃ槽１３には送水管１６を底部から外部へ配管し、その送水管１６の始端に水溶液Ｗを送り出すポンプ１６ａを設けている。そのポンプ１６ａは、水位の変化で自動的にＯＮ・ＯＦＦするフロートスイッチ（図示は省略）を備えている。

回転ドラム２は、図４，５に示すように、横向きに配置され、水溶液Ｗ及びセシウムは通過できるが砂利状物Ａは通過できない大きさのメッシュを備え、前後に投入口２１と排出口２２を開口している。その排出口２２側の内面には砂利状物Ａを掬い上げて排出口２２へ移行させる掬い羽根２３を突設し、他の内面には砂利状物Ａを攪拌する攪拌羽根２４を突設し、内部の前後位置にはアーム２５ａを取り付けて回転軸２５を支持している。

その回転ドラム２を投入口２１側が上となるようにやや傾斜させて洗浄槽１のＡ槽１１に軸支し、そのＡ槽１１の外壁にモーター２６（回動手段）を設置し、そのモーター２６の出力軸に設けたスプロケット２６ａと回転軸２５の先端に設けたスプロケット２６ｂの間に駆動チェーン２６ｃを掛架している。排出口２２の位置には掬い羽根２３で掬い上げられた砂利状物Ａを排出する排出シュート２７を取り付け、投入口２１側の位置には砂利状物Ａを投入する投入シュート２８を取り付けている。

排出シュート２７の排出先には別の排出シュート１７を取り付け、その排出シュート１７の途中に水溶液Ｗ及びセシウムは通過できるが砂利状物Ａは通過できない大きさのメッシュ１７ａを設け、そのメッシュ１７ａの下方に水溶液Ｗを回収する回収槽１８を設置している。その回収槽１８の外壁には送水管１９を配管し、回収槽１８の内部に水溶液Ｗを送水管１９に送り出すポンプ１８ａを設けている。

吸着装置３は、図６に示すように、円筒状の容器３１の所定深さにグレーチング３２を配置し、そのグレーチング３２の上方空間に吸着材３３ａ（籾殻や稲わら）を袋詰めした網袋３３を挿入し、その網袋３３の上面にグレーチング３４を被せて押え盤３５ａを備えた蓋３５をボルト又はクランプ等で閉めている。下側のグレーチング３２より下方の位置には送水管１６と送水管１９を接続し、上側のグレーチング３４より上方の位置に戻し管３６を配管して洗浄槽１のＡ槽１１に接続している。

以下、本実施例の除染設備を用いた砂利状物Ａの処理工程について説明する。まず、３５％の濃度に調整した過酸化水素の水溶液Ｗを作製し、これを洗浄槽１の供給口１１ａに注水し、回転ドラム２の下部が浸漬される水位にＡ槽１１とＢ槽１２を満たす。ポンプ１６ａは停止している。

次に、モーター２６を駆動して回転ドラム２を毎分９回転でゆっくり回転させ、セシウムで汚染された砂利状物Ａを重機（図示は省略）で投入シュート２８に投入する。回転ドラム２内には水溶液Ｗがメッシュを通じて流入している。砂利状物Ａの１回分の投入量は、回転ドラム２内において水溶液Ｗ中に水没される量が望ましい。投入された砂利状物Ａは、投入口２１から回転ドラム２内に落下して水溶液Ｗ中に浸漬し、回転ドラム２の回転と傾斜によって少しずつ後方へ移行する。

砂利状物Ａは移行中、回転ドラム２の内面及び砂利状物Ａ同士の摩擦、攪拌羽根２４による攪拌、過酸化水素のバブリング作用によって、砂利状物Ａの表面に付着しているセシウムが剥離して上層に遊離させる。除染されて後端まで移行した砂利状物Ａは掬い羽根２３によって掬い上げられ、排出口２２を通じて排出シュート２７で排出される。最初に投入した砂利状物Ａが排出され始めると、次の砂利状物Ａを並行して投入し、以後排出量に合せながら投入を繰り返す。

排出シュート２７で排出された砂利状物Ａは、メッシュ１７ａ上を通過中、表面に付着している水溶液Ｗが回収槽１８に落下して回収され、排出シュート１７で排出される。排出された砂利状物Ａは表面が水溶液Ｗで濡れているが、直ぐに蒸発して洗浄等の作業を行う必要はなく、そのまま再利用することができる。回収槽１８内の水溶液Ｗが一定水位に溜まると、ポンプ１８ａで吸着装置３に送水する。回収槽１８内に溜まる水溶液Ｗは少量であるため、送り出しは作業者がその都度手動で行う。

洗浄槽１では、剥離したセシウムが回転ドラム２のメッシュを通過したゴミ等とともに気泡の上昇によって水溶液Ｗの上層に遊離する。砂利状物Ａの除染をある程度繰り返し、水溶液Ｗの上層に多量のセシウム等が溜まると、供給口１１ａに水溶液Ｗを追加してＡ槽１１の上層の水溶液ＷをＢ槽１２に移行させ、そのＢ槽１２の上層の水溶液ＷをＣ槽１３にオーバーフローさせる。Ａ槽１１への水溶液Ｗの追加によってＣ槽１３では水位が上昇していき、ポンプ１６ａのフロートスイッチが所定水位以上を検知すると、ポンプ１６ａが作動して水溶液Ｗが送水管１６で送り出され、その後水位が下降してフロートスイッチが所定水位以下を検知すると、ポンプ１６ａは停止する。

吸着装置３では、送水管１６から流入した水溶液Ｗが容器３１内を上昇して網袋３３を通過し、水溶液Ｗ中のセシウムが網袋３３内の吸着材３３ａに吸着され、水溶液Ｗが容器３１内に溜まっていく。容器３１内が水溶液Ｗで満水になると、ポンプ１６ａの送り出しによる水圧で押し出され、戻し管３６で洗浄槽１のＡ槽１１に戻される。また、回収槽１８から送水管１９で送水された水溶液Ｗも同様にセシウムが除去され、洗浄槽１のＡ槽１１に戻される。その水溶液Ｗの戻りによってがＢ槽１２の水溶液ＷがＣ槽１３にオーバーフローして循環するようになると、その後新たな水溶液Ｗは追加しない。

吸着材３３ａの吸着能力が飽和すると、蓋３５を開けて網袋３３を容器３１から取り出し、新しい吸着材３３ａが袋詰めされた網袋３３を容器３１に封入して処理を再開する。使用済みの網袋３３は放射能が影響の無いレベルに下がるまで保管する。以上の工程が繰り返されて砂利状物Ａが除染される。網袋３３の交換は頻繁に行うものではないから、基本的に無停止で連続的に除染することができる。また、洗浄槽１において、セシウム等が遊離している上層の水溶液Ｗのみを吸着装置３に送り出すことで、水溶液Ｗを多量に循環させることなく効率的にセシウムを回収することができる。

以下、吸着材３３ａとして籾殻を用いた場合のセシウムの除去率等について試験した。砂利状物Ａとしては庭の敷砂利を用いた。測定方法はγ線スペクトロメーター（ゲルマニウム半導体検出器）法で、測定時間は３０００秒である。結果を表１〜３に示す。表１は、除染前の砂利状物Ａと除染後の砂利状物Ａの放射能濃度の比較である。表２は、除染に使用した水溶液Ｗの放射能濃度とその水溶液Ｗを吸着装置３に通過させた後の放射能濃度の比較である。表３は、使用済みの吸着材３３ａの放射能濃度である。このように、本実施例の除染設備によれば９０％以上の除去率を発揮した。

本発明の技術は、庭に敷設される敷砂利・造園に使用される小径の敷石・道路用砕石・鉄道の線路に敷設されるバラスト等、直径１〜５ｃｍ程度の砂利の除染に有用である。

１洗浄槽
１１Ａ槽
１１ａ供給口
１２Ｂ槽
１３Ｃ槽
１４仕切り
１４ａ通水孔
１５仕切り
１６送水管
１６ａポンプ
１７排出シュート
１７ａメッシュ
１８回収槽
１８ａポンプ
１９送水管
２回転ドラム
２１投入口
２２排出口
２３掬い羽根
２４攪拌羽根
２５回転軸
２５ａアーム
２６モーター
２６ａスプロケット
２６ｂスプロケット
２６ｃ駆動チェーン
２７排出シュート
２８投入シュート
３吸着装置
３１容器
３２グレーチング
３３網袋
３３ａ吸着材
３４グレーチング
３５蓋
３５ａ押え盤
３６戻し管
４架台
Ａ砂利状物
Ｗ水溶液

Claims

過酸化水素の水溶液を満たした洗浄槽と、その洗浄槽内の水溶液に一部を浸漬してセシウムで汚染された砂利状物を回転させる回転ドラムと、その回転ドラムの回動手段と、回転ドラムの回転によって砂利状物から剥離したセシウムが遊離している水溶液の上層液を洗浄槽から取り出し、その取り出した水溶液を吸着材に通過させてセシウムを吸着させる吸着装置で構成し、しかも回転ドラムは、横向きに配置され、水溶液及びセシウムは通過できるが砂利状物は通過できない大きさの多孔を備え、前後に投入口と排出口を開口し、その排出口側の内面に砂利状物を掬い上げて排出口へ移行させる掬い羽根を突設し、投入口側から掬い羽根がある排出口側までのドラム内面に砂利状物を攪拌する攪拌羽根を突設し、しかも前記投入口が上となるように回転ドラムをやや傾斜させて下部が洗浄槽内の水溶液に浸漬される高さに軸支し、その排出口の位置に前記掬い羽根で掬い上げられた砂利状物を排出する排出シュートを設けた構造とし、更に吸着装置は、洗浄槽内の水溶液の上層液を通過させる容器内に籾殻又は稲わらあるいはそれらの混合物からなる吸着材を袋詰めした網袋を取り出し可能に封入し、その容器内でセシウムを吸着材に吸着させ、使用後の吸着材を網袋ごと容器から取り出して新しい吸着材が袋詰めされた網袋を封入できるようにした構造とした、セシウムで汚染された砂利状物の除染設備。