JP6075001B2

JP6075001B2 - 放射性廃棄物の最終処分施設

Info

Publication number: JP6075001B2
Application number: JP2012229122A
Authority: JP
Inventors: 茂夫小竹; 三浦　俊彦; 俊彦三浦
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-10-16
Also published as: JP2014081272A

Description

本発明は、放射性物質の濃度が埋立て基準以下の廃棄物を埋立て処分する放射性廃棄物の最終処分施設に関する。

東日本大震災の影響で放射性物質が東日本の広範囲に拡散され、廃棄物焼却施設の焼却灰から放射性物質が検出されるケースが生じている。放射性物質については、拡散防止の観点から種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、放射性物質含有物とセメント系固化材との混合材料で設けた放射性物質含有層を、放射性物質を含有しない地盤材料で設けた覆土層で覆った人工丘陵が開示されている。また、特許文献２には、ハロゲン化物を主成分とする安定化剤、固定化担体、及び、水を用いて被処理物を処理することにより、被処理物内に存在する放射性物質を安定化するとともに被処理物を固定化担体に担持する技術が開示されている。

放射性物質の含有量が最終処分の基準値以下であれば、放射性廃棄物であっても埋立て処分が可能である。通常、焼却灰の埋立ては継続して行われるので、雨天時の作業を避けることは難しい。このため、雨水が放射性廃棄物に接触するなどし、長期間に亘って放射性物質が浸出水に溶出されてしまうことになる。放射性物質が溶け込んだ浸出水については、放射性物質を除去した状態で施設外に排出する必要がある。

我が国の管理型最終処分場に設置されている浸出水処理施設には、通常、水溶性放射性セシウムの除去能力はない。このため、国の基準では、一定の濃度を超える放射性セシウムを含む焼却灰を、放射性セシウム吸着層の上部に載置することが求められている。

実用新案登録第３１７５３５６号公報特開２００９−２９４０１７号公報

焼却灰の下全面に放射性セシウム吸着層を設ける方法では、必要な吸着層の面積が大きくコスト高になる他、局所的な水みちが生じた場合には十分な吸着能力を確保できないおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、浸出水に含まれる放射性物質の除去に関し、その確実性を高めることにある。

前記目的を達成するため、本発明は、放射性廃棄物を埋立て処分するための最終処分施設であって、地盤に形成され、浸出水を案内するための案内溝部が底面に設けられた埋立て部と、前記案内溝部に配置され、前記案内溝部から流れ込む前記浸出水を施設外に案内するための排水管と、前記浸出水に含まれる放射性物質を吸着する吸着物質を用いて作製され、前記施設外に排出されるまでの前記浸出水の流下経路に設けられた放射性物質吸着部材とを有し、前記放射性物質吸着部材は、前記案内溝部の途中に設けられた浸出水枡であることを特徴とする。

本発明によれば、放射性物質吸着部材が浸出水の流下経路に設けられているので、放射性物質吸着部材よりも下流側では、放射性物質が吸着除去された浸出水が流れることになる。このため、埋立て部の内部で放射性物質を吸着させつつ浸出水を下流側へと流すことができる。これにより、浸出水における放射性物質の過度な濃度上昇を抑制することができる。その結果、浸出水に含まれる放射性物質の除去を確実に行うことができる。

また、前記放射性物質吸着部材が、前記案内溝部の途中に設けられた浸出水枡であるため、上流側の案内溝部を通じて浸出水枡に流入する浸出水について、放射性物質を吸着除去した状態で下流側へと流すことができる。

また、本発明は、放射性廃棄物を埋立て処分するための最終処分施設であって、地盤に形成され、流れ込んだ浸出水を下流側へ案内するための案内溝部が底面に設けられた埋立て部と、前記案内溝部に配置され、前記案内溝部から流れ込む前記浸出水を施設外に案内するための排水管と、前記浸出水に含まれる放射性物質を吸着する吸着物質を用いて作製され、前記施設外に排出されるまでの前記浸出水の流下経路に設けられた放射性物質吸着部材とを有し、前記埋立て部の底面が階段状に形成されており、前記放射性物質吸着部材が隣接する階段面同士の段差部に沿って構築される透水性の区画堤であることを特徴とする。この場合には、上方の階段面から下方の階段面へと流下する際に、浸出水が区画堤を通過するので、浸出水に含まれる放射性物質を区画堤で除去することができる。

本発明によれば、放射性物質の濃度が埋立て基準以下の廃棄物を埋立て処分する放射性廃棄物の最終処分施設において、雨水等によって浸出水に放射性物質が溶出したとしても、この放射性物質の除去を確実に行うことができる。

浸出水の処理試験を説明する図であり、（ａ）は試料水の初期分析結果を、（ｂ）はろ過による吸着試験の結果をそれぞれ示す。放射性廃棄物の最終処分施設を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。埋立て部に設けられた案内溝部及び排水管の周辺を説明する拡大図である。浸出水枡の断面図である。透水性の区画堤を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。まず、浸出水の処理試験について説明する。この処理試験は、飛灰の溶出液及び浸出水に含まれる放射性セシウムを対象に、吸着材（粒状ゼオライト，粒状活性炭）によるセシウムの吸着効果を確認するものである。

処理試験に用いた試料水について説明する。図１（ａ）に示すように、試料水は、飛灰溶出液と浸出水とを用いた。飛灰溶出液は、放射性セシウムが付着した焼却飛灰から作製されたものである。具体的には、液固比が１０：１となるように焼却飛灰を水（蒸留水）に投入した混合液を１時間に亘って震とうさせ、混合液に含まれる固形分をろ過により除去した後の溶液を用いた。浸出水は、焼却飛灰の仮置き場から採取したものを用いた。この浸出水も、浮遊性物質をろ過によって除去した後の溶液を用いた。

このように調整された飛灰溶出液及び浸出水について、ｐＨ、ＥＣ（電気伝導度）、１３４Ｃｓ濃度、１３７Ｃｓ濃度、ＣＯＤを測定した。ｐＨはｐＨメータで、ＥＣは電気伝導度計で、ＣＯＤはＣＯＤ測定器で測定した。また、放射性セシウムの分析は、ゲルマニウム半導体検出器によって行った。

図１（ａ）に示すように、飛灰溶出液に関し、ｐＨは１２．３、ＥＣは５０００ｍＳ／ｓ、１３４Ｃｓは６９Ｂｑ／Ｌ、１３７Ｃｓは１００Ｂｑ／Ｌ、ＣＯＤは未検出であった。また、浸出水に関し、ｐＨは８．０、ＥＣは２２０ｍＳ／ｓ、１３４Ｃｓは１６Ｂｑ／Ｌ、１３７Ｃｓは２４Ｂｑ／Ｌ、ＣＯＤは６０ｍｇ／Ｌであった。

この試料水を用い、粒状ゼオライト及び粒状活性炭によるろ過試験を行った。ろ過試験で用いた粒状ゼオライトは、粒径が０．８〜１．９ｍｍの市販品を用いた。また、粒状活性炭は、粒径が０．５〜１．７ｍｍのものを用いた。具体的には、味の素ファインテクノ社製の商品名ＣＬ−Ｈを用いた。

ろ過試験は、次の手順で行った。まず、直径５ｃｍの円筒カラムに吸着材（粒状ゼオライト又は粒状活性炭）を高さが４ｃｍとなるように充填した。吸着材を充填したならば、試料水（飛灰溶出液又は浸出水）を空間速度ＳＶ値が４（１／ｈ）となる速度で通過させた。なお、試料水の通水量は６２８ｍＬとした。吸着材を通過した溶液を採取し、ｐＨ、ＥＣ、１３４Ｃｓ濃度、１３７Ｃｓ濃度を測定した。試験結果を図１（ｂ）に示す。

飛灰溶出液に関し、吸着材として粒状ゼオライトを用いたケースでは、ｐＨが１１．８、ＥＣが４３００ｍＳ／ｓ、１３４Ｃｓは５Ｂｑ／Ｌ未満、１３７Ｃｓも５Ｂｑ／Ｌ未満であった。一方、吸着材として粒状活性炭を用いたケースでは、ｐＨが１２．６、ＥＣが４８００ｍＳ／ｓ、１３４Ｃｓは５９Ｂｑ／Ｌ、１３７Ｃｓは９９Ｂｑ／Ｌであった。

浸出水に関し、吸着材として粒状ゼオライトを用いたケースでは、ｐＨが８．４、ＥＣが２７０ｍＳ／ｓ、１３４Ｃｓは５Ｂｑ／Ｌ未満、１３７Ｃｓも５Ｂｑ／Ｌ未満であった。一方、吸着材として粒状活性炭を用いたケースでは、ｐＨが８．８、ＥＣが２３０ｍＳ／ｓ、１３４Ｃｓは５Ｂｑ／Ｌ未満、１３７Ｃｓは６Ｂｑ／Ｌであった。

これらの結果より、次のことが確認された。まず粒状ゼオライトに関しては、飛灰溶出液と浸出水の何れに対してもセシウムの吸着効果があることが確認された。一方、粒状活性炭に関しては、浸出水に対するセシウムの吸着効果が認められ、飛灰溶出液に対するセシウムの吸着効果は認められなかった。図１（ａ）より、浸出水は、飛灰溶出液よりもセシウム濃度が１／４程度と低く、ＣＯＤが高いものであった。

以上の結果より、粒状ゼオライトは、セシウムが溶解された水の浄化に適するものといえる。また、粒状活性炭は、有機物を含有し、セシウムが比較的低濃度であれば、好適に使用できるといえる。

次に、これらの吸着材を利用した放射性廃棄物の最終処分施設について説明する。この最終処分施設は、放射性物質の濃度が埋立て基準以下の廃棄物を埋立て処分する施設である。

図２に例示した最終処分施設は、地盤Ｇの掘削又は盛土によって形成された埋立て部１１を有している。この埋立て部１１は、底面１２に高低差が設けられており、水が所定方向へ流下するようになっている。本実施形態では、底面１２が階段状に形成されており、放射性飛灰Ｘを安定した状態で置けるように構成されている。各階段面１２ａにおける幅方向の中央部には、案内溝部１３が一連に設けられている。この案内溝部１３は、排水管１４が配置されるとともに流れ込んだ浸出水を下流側へと案内する凹状部であり、最上段の階段面１２ａから、最下段の階段面１２ａまで下り傾斜した状態で一連に形成されている。

図３に示すように、各階段面１２ａは、案内溝部１３に向かって僅かに下り傾斜されている。また、図２に示すように、埋立て部１１の側面１５は内周側に向かって下り傾斜されている。また、埋立て部１１の下流端には堤防１６が設けられている。案内溝部１３に配置された排水管１４の下流端は、この堤防１６を貫通して施設外に突出されている。

そして、埋立て部１１の側面１５及び底面１２（階段面１２ａ、案内溝部１３の表面）を覆うように遮水シート１７が敷設されている。この遮水シート１７により、雨水や浸出水は、地盤Ｇに浸透することなく流下する。前述したように、埋立て部１１の側面１５が内周側に向かって下り傾斜し、階段面１２ａが案内溝部１３に向かって下り傾斜していることから、埋立て部１１の雨水等は案内溝部１３に集水され、この案内溝部１３を流下することになる。

図３に示すように、案内溝部１３には排水管１４が配置されている。そして、この排水管１４を囲繞するようにゼオライト１８が充填されている。このゼオライト１８は、大きさが５０−１５０ｍｍ程度の砕石形状であり、放射性物質吸着部材に相当する。また、排水管１４は、樹脂製の有孔管によって作製されている。この排水管１４によって水を円滑に下流側へと案内することができる。さらに、階段面１２ａにおける遮水シート１７の表面には、底面保護層１９が形成されている。この底面保護層１９は、遮水シート１７の破損を防止するためのものであり、例えば遮水シート１７の表面を砂で覆うことにより形成される。

従って、埋立て部１１の水は、底面保護層１９を浸透して遮水シート１７に到達した後、遮水シート１７に沿って流れて案内溝部１３に流入する。そして、砕石状ゼオライト１８に接触して放射性物質が除去された状態で排水管１４に流入する。前述したように、排水管１４の下流端は堤防１６を貫通して施設外に突出されているので、排水管１４に流入した水は、施設外に排出される。

図２に示すように、案内溝部１３の途中には、浸出水枡２０が設けられている。浸出水枡２０は、上流側の案内溝部１３から流れてくる水を一時的に貯留して下流側へ流すための部材である。図４に示すように、本実施形態の浸出水枡２０は、上面が開放された縦長直方体状の箱状本体２１によって作製されており、枡の上端部が常時盛土の表面に位置するように適宜かさ上げされている。そして、浸出水枡２０の上面は大気開放されており、外側から内部を視認できるように構成されている。

浸出水枡２０の側面には、上流側の案内溝部１３に臨む上流側開口２３と下流側の案内溝部１３に臨む下流側開口２４とが設けられている。これらの開口２３，２４には、フィルタ材２５が取り付けられている。このフィルタ材２５は、放射性物質の吸着機能を有しており、放射性物質吸着部材に相当する。本実施形態のフィルタ材２５は、放射性物質を吸着するプルシアンブルーで着色された綿布によって作製されている。このため、水がフィルタ材２５を通過することに伴い、水に含まれる放射性物質がプルシアンブルーに吸着されて除去される。

また、図２に示すように、隣り合う階段面１２ａ同士の境界には、区画堰２６が設けられている。この区画堰２６は、放射性廃棄物の載置エリアを区画するための部材であり、放射性物質吸着部材に相当する。図５に示すように、この区画堰２６は、粒状若しくは砕石状のゼオライト２７を、断面視で略台形状となるように盛り立てたものであり、透水性を有している。このため、埋立て部１１の水が区画堰２６を通過することに伴い、水に含まれる放射性物質がゼオライト２７に吸着されて除去される。なお、図２において区画堰２６は、最上段と２段目の階段面１２ａ同士の境界にのみ設けられているが、他の階段面１２ａ同士の境界にも同様に設けられる。

このように、本実施形態の最終処分施設では、案内溝部１３に充填された砕石状ゼオライト１８、浸出水枡２０に取り付けられたフィルタ材２５、及び、階段面１２ａ同士の境界に設けられる区画堰２６を、放射性物質の吸着機能を有する吸着物質（ゼオライト、プルシアンブルー）で作製している。ここで、最終処分施設で埋立て処分される放射性廃棄物の総量、及び、放射性廃棄物に含まれる放射性物質の量は予め判っている。このため、砕石状ゼオライト１８、フィルタ材２５、及び、区画堰２６については、放射性廃棄物から溶出される放射性物質を十分に吸着可能な量の吸着物質を用いて作製する。

次に、この施設における放射性物質の除去について説明する。ここでは、放射性廃棄物として放射性物質が付着した焼却飛灰（放射性飛灰）を例に挙げて説明する。

図２に示すように、フレキシブルコンテナバッグ等に袋詰めされた放射性飛灰Ｘは、埋立て部１１の階段面１２ａに載置される。放射性飛灰の埋立ては長期間に亘って少しずつ行われる。このため、放射性飛灰Ｘは、最上段の階段面１２ａから下側の階段面１２ａへと順に載置される。そして、載置期間中に降雨があると、雨水が放射性飛灰に接触し、浸出水には放射性物質（特に半減期の長い放射性セシウム）が溶出される。放射性物質を含んだ浸出水は、前述したように、その一部が階段面１２ａに沿って流れて案内溝部１３に流入する。また、他の一部が区画堰２６を通過して下流側の階段面１２ａに流れ込み、階段面１２ａに沿って流れて案内溝部１３に流入する。すなわち、どの流下経路を辿ったとしても、案内溝部１３に流入することになる。

そして、案内溝部１３には砕石状ゼオライト１８が充填されているので、放射性物質が除去された状態で排水管１４に流入する。また、区画堰２６を通過する際や浸出水枡２０を通過する際にも放射性物質が除去される。これにより、排水管１４に流入した水は、放射性物質が除去された清浄な状態とされる。

このように、浸出水が流れる流下経路に、放射性物質を除去する砕石状ゼオライト１８、浸出水枡２０（フィルタ材２５）、及び、区画堰２６が設けられているので、放射性物質吸着部材よりも下流側では、放射性物質が吸着除去された浸出水が流れることになる。これにより、浸出水における放射性物質の過度な濃度上昇を抑制することができる。その結果、浸出水に含まれる放射性物質の除去を確実に行うことができる。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

前述の実施形態では、放射性物質吸着部材として、砕石状ゼオライト１８、浸出水枡２０（フィルタ材２５）、及び、区画堰２６を例示したが、これらの限定されるものではない。浸出水の流下経路に設けられる部材であれば、放射性物質吸着部材とすることができる。

例えば、浸出水枡２０の内面にプルシアンブルーの塗料を塗布するようにしてもよい。また、浸出水枡２０に砕石状ゼオライト１８を充填してもよい。

埋立て部１１に関し、前述の実施形態では、階段状の底面１２を有するものを例示したが、単なる傾斜面としてもよい。また、排水管１４に関し、案内溝部１３の全体に配置したものを例示したが、十分な通水量を確保できるのであれば、案内溝部１３の下端部にのみ設けてもよい。

また、放射性物質を吸着する吸着物質として、ゼオライト、活性炭、プルシアンブルーを例示したが、他の種類の吸着物質を用いてもよい。

１１…埋立て部，１２…埋立て部の底面，１２ａ…階段面，１３…案内溝部，１４…排水管，１５…埋立て部の側面，１６…堤防，１７…遮水シート，１８…砕石状ゼオライト，１９…底面保護層，２０…浸出水枡，２１…箱状本体，２３…上流側開口，２４…下流側開口，２５…フィルタ材，２６…区画堰，２７…ゼオライト，Ｇ…地盤，Ｘ…放射性飛灰

Claims

放射性廃棄物を埋立て処分するための最終処分施設であって、
地盤に形成され、流れ込んだ浸出水を下流側へ案内するための案内溝部が底面に設けられた埋立て部と、
前記案内溝部に配置され、前記案内溝部から流れ込む前記浸出水を施設外に案内するための排水管と、
前記浸出水に含まれる放射性物質を吸着する吸着物質を用いて作製され、前記施設外に排出されるまでの前記浸出水の流下経路に設けられた放射性物質吸着部材とを有し、
前記放射性物質吸着部材は、前記案内溝部の途中に設けられた浸出水枡であることを特徴とする放射性廃棄物の最終処分施設。
放射性廃棄物を埋立て処分するための最終処分施設であって、
地盤に形成され、流れ込んだ浸出水を下流側へ案内するための案内溝部が底面に設けられた埋立て部と、
前記案内溝部に配置され、前記案内溝部から流れ込む前記浸出水を施設外に案内するための排水管と、
前記浸出水に含まれる放射性物質を吸着する吸着物質を用いて作製され、前記施設外に排出されるまでの前記浸出水の流下経路に設けられた放射性物質吸着部材とを有し、
前記埋立て部の底面は、階段状に形成されており、
前記放射性物質吸着部材は、隣接する階段面同士の段差部に沿って構築される透水性の区画堤であることを特徴とする放射性廃棄物の最終処分施設。