JP5940304B2 - 放射性物質や有害物質が付着した除染対象物の除染処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質や有害物質が付着した除染対象物から放射性物質や有害物質を除去する除染処理方法に関する。

放射性物質や有害物質が付着した除染対象物から放射性物質や有害物質を除去する除染処理方法としては、例えば、摩砕処理装置の摩砕処理空間内に除染対象物と水とを投入して摩砕処理を行うことにより除染対象物を除染する方法（例えば、特許文献１等参照）や、除染対象物に水を高圧で吹き付けることにより除染対象物を除染する方法や、水を使う洗浄処理装置に除染対象物と水又は水と添加物とを投入して処理を行う事により除染対象物を除染する方法等が知られている。

特開２０００−１９７８７７号公報

しかしながら、上記方法に使用した水は汚染水となるので当該汚染水を浄化して河川に放流するための水処理施設が必要になるが、この水処理施設を設けるには、コストがかかるだけでなく建設敷地が必要となる。例えば、東日本大震災で発生し、福島県周辺において放射性物質や有害物質が付着した除染対象物を廃棄処理するに際し、上記方法を用いて、除染対象物から放射性物質や有害物質を除去することが考えられるが、放射性物質や有害物質を含む汚染水が発生し、当該放射性物質や有害物質を含む汚染水を浄化するための特別な水処理施設が必要となるという問題点がある。
本発明は、水を用いる場合のように汚染水を出すことなく、除染対象物を除染できる方法を提供することを目的とする。

本発明の放射性物質や有害物質が付着した除染対象物の除染方法によれば、摩砕処理装置の摩砕処理空間内に放射性物質や有害物質が付着した除染対象物とドライアイスとを投入することによって、前記除染対象物を凍結させた後に凍結状態の除染対象物に圧力を付与して当該除染対象物から放射性物質や有害物質を剥離させたので、摩砕処理装置により除染対象物に加えられる摩砕力によって除染対象物から放射性物質や有害物質をより剥離させやすくなり、また、ドライアイスは気化するので、汚染水を出すことなく、除染対象物を除染でき、水を使用する場合のように水処理施設を設ける必要がなくなる。
前記圧力付与によって除染対象物より剥離した放射性物質や有害物質と放射性物質や有害物が除去された除染済物との混合物を凍結状態のまま篩にかけて、放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分けたので、放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分ける篩分け作業を確実かつ効率的に行え、除染済物はリサイクル品として利用可能となる。

放射性物質を付着した除染対象物の除染処理方法の手順を示す図。 篩い分け装置４０を用いた篩い分け工程Ｅの一例を示す図。 剥離工程Ｄで使用する摩砕処理装置の一例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は出口５１ｂ側からドラム内を見た図である。

実施形態１
実施形態１に係る除染対象物の除染処理方法は、物の表面に放射性物質や有害物質が付着した除染対象物から放射性物質や有害物質を除去するために、除染対象物を凍結させた後に凍結状態の除染対象物に圧力を付与する方法であり、例えば、摩砕処理装置の摩砕処理空間内に除染対象物とドライアイスとを投入することによって除染対象物を凍結させた後に凍結状態の除染対象物に摩砕処理装置による機械的圧力を付与して、除染対象物から放射性物質や有害物質を剥離させ、その後、除染対象物から剥離した放射性物質や有害物質が除染済物に再付着しないように、放射性物質や有害物質と除染済物とが混合した混合物を凍結状態のまま篩にかけることで放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分ける。
即ち、実施形態１に係る除染対象物の除染処理方法は、放射性物質や有害物質が付着した除染対象物を凍結させる凍結工程と、凍結状態の除染対象物に機械的圧力を付与して除染対象物から放射性物質や有害物質を剥離させる剥離工程と、剥離工程によって除染対象物より剥離した放射性物質や有害物質と放射性物質や有害物が除去された除染済物との混合物を凍結状態のまま篩にかけて放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分けする篩い分け工程とを備える。

除染対象物は、例えば、土砂、コンクリート欠片等、様々な物の表面に放射性物質や有害物質が付着した構成である。当該放射性物質や有害物質は、物に表面に付着している粘土やシルトや細砂に保持されていると考えられる。つまり、物の表面に付着している粘土やシルトや細砂が放射性物質や有害物質を含んでいる。
そこで、実施形態１では、放射性物質や有害物質が付着した除染対象物にドライアイスをぶつけ、すり込み、かつ、除染対象物に例えば摩砕処理装置による機械的圧力を加えることによって、物の表面にこびりついている放射性物質や有害物質を含んでいる粘土やシルトや細砂を凍結させて除染対象物から剥離させることで、除染対象物を除染する。
この場合、除染対象物とドライアイスとが接触すると、物の表面にこびりついている粘土やシルトや細砂が凍結するので、放射性物質や有害物質を含んでいる粘土やシルトや細砂が除染対象物から剥離し易くなる。この時、粘土やシルトや細砂に含まれる水分の蒸発も行われている。
また、ドライアイスを混ぜた除染対象物に圧力が加えられることで、凍結し固化した粘土やシルトや細砂が砕かれ、除染対象物から剥離しやすくなる。

例えば、摩砕処理装置の摩砕処理空間内に除染対象物だけを入れて摩砕処理（圧力付与）を行った場合、物の表面にこびりついた粘土やシルトや細砂が剥離し難いので、摩砕処理装置の摩砕処理空間内に除染対象物と水とを投入して摩砕処理を行うことで物にこびりついた粘土やシルトや細砂が剥離しやすくなり、除染対象物を除染することが可能となる。しかしながら、このように水を使用する場合、放射性物質や有害物質を含む排水が発生してしまうことから、凝集沈殿等を利用した大規模な水処理施設が必要となる。
そこで、実施形態１では、水の代わりに、除染対象物を凍結させて粘着力を低下させる手段としてドライアイスを用いることで、摩砕処理装置の摩砕処理において物にこびりついた粘土やシルトや細砂が剥離しやすくなり、除染対象物を除染できるとともに、粘土やシルトや細砂と接触したドライアイスは気化するので、水を使用する場合のように水処理施設を設ける必要がなくなる。
尚、粘土は、例えば、０．００５ミリメートル以下、シルトとは、例えば、０．００５〜０．０７４ミリメートル、細砂は、例えば、０．０７４〜０．４２ミリメートル、の粒径の土砂等のことである。

実施形態１の除染処理方法の一例を図１；２に基づいて説明する。
図１に示すように、除染処理方法は、除染対象物１Ａを適当な大きさに破砕する除染対象物破砕工程Ａ、適当な大きさに破砕された除染対象物１Ｂを所定の大きさより大きい除染対象物１Ｃと所定の大きさ以下の土砂類２Ａとに篩い分ける除染前篩い分け工程Ｂと、除染前篩い分け工程Ｂで篩い分けられた所定の大きさより大きい除染対象物１Ｃを収容した容器３内にドライアイス４を入れて除染対象物１Ｃを凍結させる凍結工程Ｃ、混合された除染対象物１Ｃとドライアイス４とを摩砕処理装置５の摩砕処理空間６内に投入して除染対象物１Ｃを摩砕する剥離工程Ｄ、除染対象物摩砕処理後の混合物１Ｃａを除染済物と土砂類とに篩い分ける篩い分け工程Ｅを備える。

破砕工程Ａでは、除染対象物１Ａを破砕機１０の破砕処理空間１１に投入して例えば１５０ｍｍ以下の除染対象物１Ｂとなるように破砕する。
除染前篩い分け工程Ｂでは、除染対象物１Ｂを例えば目開き２０ｍｍの篩１５にかけて、２０ｍｍよりも大きくて１５０ｍｍ以下の大きさの除染対象物１Ｃと２０ｍｍ以下の土砂類２Ａとに篩い分ける。尚、土砂類２Ａは、容器３Ａに集められた後に、例えば目開き２ｍｍの篩１６にかけられて、２ｍｍよりも大きくて２０ｍｍ以下の大きさの除染対象物１Ｘと２ｍｍ以下の土砂類２Ｂとに篩い分ける。この除染対象物１Ｘ及び土砂類２Ｂには放射性物質や有害物質が付着しているので、放射性物質や有害物質を含有した廃棄物として別途処理する。

凍結工程Ｃでは、除染対象物１Ｃを容器３内に収容し、除染対象物１Ｃを収容した容器３内にドライアイス４を入れて、除染対象物１Ｃとドライアイス４とを混ぜ、除染対象物１Ｃを凍結させる。凍結工程Ｃにより、除染対象物１Ｃとドライアイス４とを衝突させることで、物の表面にこびりついている粘土やシルトや細砂が凍結するので、粘土やシルトや細砂が除染対象物１Ｃから剥離し易くなる。この時、粘土やシルトや細砂に含まれる水分の蒸発も行われている。

剥離工程Ｄでは、凍結した除染対象物１Ｃとドライアイス４とを摩砕処理装置５の摩砕処理空間６内に投入して凍結している除染対象物１Ｃを摩砕する。剥離工程Ｄにより、凍結している除染対象物１Ｃに摩砕力（圧力）が加えられることで、物にこびりついている粘土やシルトや細砂が物から剥離するので、除染対象物１Ｃが除染される。

篩い分け工程Ｅでは、剥離工程処理後の混合物１Ｃａを除染済物と土砂類とに篩い分ける。篩い分け工程Ｅでは、まず、混合物１Ｃａを例えば目開き２０ｍｍの篩１７にかけて、２０ｍｍよりも大きくて１５０ｍｍ以下の大きさの除染済物１Ｄと２０ｍｍ以下の土砂類２Ｃとに篩い分け、さらに、土砂類２Ｃを例えば目開き２ｍｍの篩１８にかけて、２ｍｍよりも大きくて２０ｍｍ以下の大きさの除染済物１Ｅと２ｍｍ以下の土砂類２Ｄとに篩い分ける。このように分離された除染済物１Ｄ；１Ｅは、通常の廃棄物として取り扱うことが可能となり、リサイクル品として利用可能である。リサイクル品として利用可能な除染済物１Ｄ；１Ｅを取り除いた後、残りの除染済物１Ｄ；１Ｅは、焼却処分、埋立処分することができる。

篩い分け工程Ｅは、例えば、図２に示すような篩い分け装置４０を用いて行うことにより、篩い分け処理を簡単かつ短時間で行うことが可能となる。
篩い分け装置４０は、容器の上段に篩１７を備えるとともに容器の下段に篩１８を備え、容器を振動させる振動付与手段４２と、篩１７の上に載せられた剥離工程処理後の混合物１Ｃａに圧縮空気４１を吹き付けるコンプレッサー等の圧縮空気吹付手段を備える。
篩い分け装置４０によれば、図２（ａ）に示すように、篩１７の上に剥離工程処理後の混合物１Ｃａを載せた状態で、混合物１Ｃａに圧縮空気４１を吹き付けるとともに振動付与手段４２により容器を振動させることで、放射性物質や有害物質を含む混合物１Ｃａから、図２（ｂ）に示すように、除染済物１Ｄと除染済物１Ｅとを一気に篩い分けることができるので、放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分ける篩い分け作業を効率的に行える。

実施形態１による除染処理方法によれば、放射性物質や有害物質が付着した除染対象物から放射性物質及び有害物質を含む粘土やシルトや細砂を簡単かつ効率的に除去することができ、また、ドライアイスは気化するので、水を使用する場合のように水処理施設を設ける必要がなくなる。

上記では、除染対象物１Ｃを容器３内に収容し、除染対象物１Ｃを収容した容器３内にドライアイス４を入れて、除染対象物１Ｃとドライアイス４とを混ぜて除染対象物１Ｃを凍結させてから、当該凍結した除染対象物１Ｃとドライアイス４とを摩砕処理装置５の摩砕処理空間６内に投入するようにしたが、摩砕処理装置５の摩砕処理空間６内に、除染対象物１Ｃとドライアイス４とを同時に投入するようにしてもよい。要するに、凍結した除染対象物１Ｃを摩砕処理装置で摩砕するようにすれば、放射性物質や有害物質が付着した除染対象物から放射性物質や有害物質を含む粘土やシルトや細砂を簡単かつ効率的に除去することができる。

また、除染対象物が解凍されてしまうと、粘土やシルトや細砂の粘性が戻り、篩分けが困難となるので、篩い分け工程Ｅにおける篩い分け作業を除染対象物が解凍される前に行うことにより、放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分ける篩分け作業を確実かつ効率的に行える。

実施形態１の除染処理方法において使用する摩砕処理装置としては、例えば図３に示したような摩砕処理装置５を用いればよい。
当該摩砕処理装置５は、ドラム５１、ローター５２、ドラム回転駆動機構５３、ローター回転駆動機構５４を備えた構成である。ドラム５１は、円筒体により形成され、円筒体の内周面には周方向に沿って連続する凹凸が内周面の軸線に沿った方向に連続するように形成された凹凸刃部６１、浄化対象物の入口５１ａ、浄化対象物の出口５１ｂを備える。ローター５２は、円筒体により形成され、円筒体の外周面には周方向に沿って連続する凹凸が外周面の軸線に沿った方向に連続するように形成された凹凸刃部６２を備える。ローター５２は筒の回転中心軸５９がドラム５１の筒の回転中心線６０より偏心した位置に位置されるようにドラム５１の内側に設置される。
ドラム回転駆動機構５４は、ドラム５１をドラム５１の筒の中心軸線６０を回転中心として回転可能に支持する支持部５５と、ドラム５１の筒の外周面の周囲を取り囲むように外周面に固定されてドラム５１の筒の中心軸線６０を回転中心として回転する環状歯車５６と、回転駆動源としてのモーター５７と、モーター５７の出力軸に設けられて環状歯車５６と噛合わされた出力歯車５８とを備える。
ローター回転駆動機構５４は、ローター５２の回転中心軸５９と、回転中心軸５９を回転可能に支持するベアリング機構のような回転支持部６７と、回転駆動源としての図外のモーターと、モーターの回転力を回転中心軸５９に伝達する図外の減速機構のような伝達機構とを備える。各回転駆動機構５３；５４によりドラム５１とローター５２とが互いに逆方向ａ；ｂに回転するように構成される。
当該摩砕処理装置５によれば、入口５１ａを介してドラム５１の内周面とローター５２の外周面との間で形成された摩砕処理空間６内に投入された浄化対象物としての例えば混合された瓦礫１Ｃとドライアイス４とに対して、回転するドラム５１の凹凸刃部６１及びローター５２の凹凸刃部６２から摩砕力（圧力）が加えられ、瓦礫１Ｃにこびりついていた粘土やシルトと粘土やシルトが剥離した瓦礫１Ｃａとが分離されて出口５１ｂから排出される。また、ドライアイス４は気化して出口５１ｂから排出される。
尚、円筒状のドラムが軸方向に沿って出口５１ｂ側に下って傾斜するように傾けて設置されたり、ドラム５１の内面が軸方向に沿って出口５１ｂ側に下って傾斜するような円錐面状に形成されることにより、摩砕処理空間６内に投入された浄化対象物が出口５１ｂから排出される。

尚、除染処理方法において凍結した除染対象物に機械的圧力を付与する機械としては、上述した構成以外の摩砕処理装置や、その他の圧力付与機械を用いてもよい。要するに、処理空間内に収容された凍結した除染対象物に機械的圧力を加えることができる機械を用いればよい。
また、除染対象物を凍結させて粘着力を低下させる手段としては、液体窒素や液体ヘリウム等を用いたり、真空冷却装置等の装置を用いてもよい。

尚、本発明の除染処理方法は、重金属類や有機塩素系化合物や油分等の有害物質が付着した汚染土壌等の除染対象物、ダイオキシン等の有害物質が付着した除染対象物等から有害物質を除去する場合にも使用できる。また、焼却前の物に付着している土砂（無害物）を除去する場合にも使用でき、この場合、焼却後の灰の量が減る。

１Ｃ 凍結した除染対象物、４ ドライアイス、５ 摩砕処理装置、
６ 摩砕処理空間、１７ 篩、１８ 篩。

Claims (2)

1. 摩砕処理装置の摩砕処理空間内に放射性物質や有害物質が付着した除染対象物とドライアイスとを投入することによって、前記除染対象物を凍結させた後に凍結状態の除染対象物に圧力を付与して当該除染対象物から放射性物質や有害物質を剥離させたことを特徴とする放射性物質や有害物質が付着した除染対象物の除染処理方法。
2. 前記圧力付与によって除染対象物より剥離した放射性物質や有害物質と放射性物質や有害物が除去された除染済物との混合物を凍結状態のまま篩にかけて、放射性物質や有害物質と除染済物とを篩い分けしたことを特徴とする請求項１に記載の放射性物質や有害物質が付着した除染対象物の除染処理方法。

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