JP6112703B2 - 放射性物質の収着装置 - Google Patents
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Description
本発明において、気化物質とは、セシウム137のような放射性物質やダイオキシン,PCB等の有害物質を意味する。また、本発明においては、加熱炉で気化物質を含む土壌を加熱する必要があり、加熱手段としては例えばバーナーが挙げられるが、これに限らない。また、加熱温度は、気化物質が気化する温度(例えばセシウム137であれば600〜700℃)であればよい。
本発明において、バッチ式の加熱炉では、加熱炉内の被処理土壌を攪拌するために攪拌羽根を備えた攪拌装置を備えていることが好ましい。これにより、被処理土壌が攪拌により塊ではなく粒状または粉状になりやすいので、土壌内の気化物質が回収カートリッジ側に吸引しやすくできる。一方、連続式の加熱炉においては、ロータリーキルン方式で、処理後の土壌を自重により落下させる構成にすることが好ましい。この場合、ロータリーキルンにより加熱炉内の被処理土壌を攪拌するので、バッチ式の加熱炉の場合と同様に土壌内の気化物質が回収カートリッジ側に吸引しやすくできるという効果が得られる他、連続式であるので作業効率を向上できるという利点を有する。
本実施例1に係る気化物質の収着装置について図1を参照して説明する。
バッチ式の加熱炉1に、被処理土壌(例えば、放射性物質であるセシウム137を帯びた土壌)2が収容される。この加熱炉1は、円筒状の加熱炉本体3と、この加熱炉本体3を加熱するバーナー4と、被処理土壌2を攪拌する攪拌羽根5aを備えた攪拌装置5と、加熱炉本体3の上部に取り付けられた蓋6とを備えている。加熱炉1の上部には、加熱炉本体内に空気を供給する空気供給管8が接続されている。この空気供給管8には、第1の開閉バルブ7aが介装されている。攪拌羽根5aは矢印A方向に回転する。被処理土壌としては、例えば放射能汚染された表面から5cm程度の深さの土壌を用いる。なお、図示しないが、加熱炉本体3の底部寄りの側壁には、加熱処理後の清浄化した土壌を取り出すための取出し口としての開閉扉(図示せず)が設けられている。
前記第1の真空圧力計13aと乾式ポンプ14間の第1の配管9と、第2の放射線計測器12bと第6の開閉バルブ7f間の第2の配管21との間は、第7の開閉バルブ7g及び第8の開閉バルブ7hが介装されたバイパス配管22により接続されている。
まず、加熱炉本体3内に被処理土壌2を収容した後、開閉バルブ7b,7c,7d,7e,7f,7hを開いた状態、開閉バルブ7a,7gを閉じた状態にして、乾式ポンプ14を作動させて、加熱炉1内を減圧(例えば750Torr)にする。次に、開閉バルブ7hを閉じ、開閉バルブ7aを開いて加熱炉1内の減圧状態を維持しつつ、空気供給管8から空気を加熱炉本体3内に供給しながら、攪拌装置5で被処理土壌2を攪拌しつつバーナー4で加熱処理(800〜850℃)する。これにより、被処理土壌2に含まれている放射性物質例えばセシウム137は気化して第1の回収カートリッジ11に送られ、多孔質板16の微細孔から噴出したセシウム137は収着剤15に収着される。この際、第1の配管9内を通過する放射性物質を、第1の放射線計測器12aにより計測する。また、第1の真空圧力計13aにより計測される第1の配管内の圧力を、加熱炉本体の圧力とする。
なお、実施例1では、第1の回収カートリッジと第2の回収カートリッジを併用した場合について述べたが、これに限らず、被処理土壌中の放射性物質が低濃度の場合には、第1の回収カートリッジのみで被処理土壌の処理を行ってもよい。但し、この場合、第1の回収カートリッジの下流側に接続する第2の配管21に放射線計測器12bを配置して配管内の放射性物質の濃度を計測する必要がある。
また、実施例1では、第2の回収カートリッジの収着剤として水ガラスを用いたが、水ガラスにアルミドロスをNaOHやCa(OH)2などでアルカリ処理した収着剤を混合した収着剤を用いてもよい。
本実施例2に係る気化物質の収着装置について図2を参照して説明する。但し、図1と同部材は同符号を付して説明を省略する。
図中の符号31は、バーナー4を備え、かつ両端に夫々フランジ部31a,31bを有したロータリーキルン方式の円筒状の加熱炉である。加熱炉31及びホッパー32内は、乾式ポンプ14の作動により、減圧(例えば750Torr)にされている。この加熱炉31は、図面上、水平より左端が高く且つ右端が低くなるように傾斜して配置されている。これにより、気化したセシウム137が乾式ポンプ14により第1の配管9,第1の連結配管10aを経て第1の回収カートリッジ側に吸引されやすいようになっている。この加熱炉31の内部には、モータ(図示せず)により矢印Bの方向に回転するロータリーキルン(図示せず)が配置されている。加熱炉31の左端上部には、被処理土壌2が供給されるホッパー32が連結されている。このホッパー32の側部には断面が矩形状の通路33が連結され、この通路33内に配置されたコンベアベルト(図示せず)から被処理土壌2が搬入されるようになっている。なお、図2中の符号S1,S2は加熱炉31のフランジ部31a,31bの端面(シール面)であり、このシール面S1,S2間は加熱炉31の回転部となっている。
本実施例3に係る気化物質の収着装置について図3を参照して説明する。但し、図1と同部材は同符号を付して説明を省略する。
加熱炉1は、円筒状の加熱炉本体3、バーナー4、蓋6の他、平板状のステンレス鋼あるいはセラミックス製のかき寄せ板41と、加熱炉本体3内に収容されたアルミニウム溶湯と被処理土壌の混合物42を攪拌する円盤状でかつ内部が空洞の攪拌羽根43aを備えた攪拌装置43を備えている。攪拌羽根43aの底部には、後述する混合ガスを噴出するための多数の貫通孔(図示せず)が設けられている。かき寄せ板41は、加熱炉本体3内の上方部に設置されており、攪拌されたアルミニウム溶湯と被処理土壌の混合物42のうち攪拌により上部に浮上する被処理土壌をかき寄せる機能を有している。かき寄せられた被処理土壌は、図示しない吸引装置により吸引されるようになっている。被処理土壌としては、例えば放射能汚染された表面から5cm程度の深さの土壌を用いる。
本実施例4に係る気化物質の収着装置について説明する。
本実施例4は、実施例1と比べて、次の点が異なり、他は同じであるので、説明を省略する。
(1)第1の回収カートリッジの第1の回収カートリッジ容器本体内に収容される、粘土やゼオライトあるいは両者の混合物からなる収着剤の代わりに、アルミドロスをNaOHやCa(OH)2などでアルカリ処理した収着剤を用いる点。
(2)第2の回収カートリッジの第2の回収カートリッジ容器本体内に収容される水ガラスからなる収着剤の代わりに、水ガラスにアルミドロスをNaOHやCa(OH)2などでアルカリ処理した収着剤を混合した収着剤を用いる点。
(除染実験1)
下記表1及び表2は、福島県の特定地域の放射能汚染された土壌を2011年11月24日に採取し、その土壌をアルミニウム溶湯を収容した加熱炉に収容して放射線量の変化を測定したものである。表1及び表2より、次のようなことが明らかになった。即ち、加熱処理前の土壌に対して、溶湯温度750℃で乾燥処理した後は、土壌中の水分が蒸発したため、土壌の重量は減少し、放射線量は増加(濃縮)した(−116.9%)。一方、土壌をアルミニウム溶湯に浸漬して放射線量を測定したところ、除染処理の回数が増えるにつれてフォトマル検知器による放射線量が徐々に減少し、放射線の除去率が高くなることが確認できた。
除染実験1では、被処理土壌にアルミニウム溶湯の付着が多く増量となったため、除染実験2ではフラックスを被処理土壌に添加しアルミニウム溶湯と被処理土壌を分離することにした。下記表3及び表4は、除染実験1と同じ地域の土壌を2011年11月27日に採取し、その土壌をアルミニウム溶湯に添加して放射線量の変化を測定したものである。
表3及び表4より、加熱処理前の土壌に対して、溶湯温度750℃で乾燥処理した後は、土壌中の水分が蒸発したため、土壌の重量は減少し、放射線量は増加した。一方、土壌をアルミニウム溶湯に浸漬しかつフラックスを添加した場合は、除染処理後の放射線の除去率は84%と減少し、処理後の浮上物にアルミニウム溶湯の付着はほとんどないことが確認できた。
Claims (8)
- 放射性物質を含む被処理土壌を少なくとも収容し、この被処理土壌を少なくとも加熱処理する加熱炉と、
この加熱炉の下流側に接続された第1の配管に介装され,前記加熱炉内を減圧にするポンプと、
このポンプの下流側に配置され,被処理土壌内の放射性物質を収着する収着剤を収容した着脱自在な回収カートリッジと、
前記加熱炉と前記ポンプ間の前記第1の配管に介装され,該第1の配管内の放射性物質の放射線量及び圧力を計測する第1の計測計と、
前記回収カートリッジの下流側に接続された第2の配管に介装され,該第2の配管内の放射性物質の放射線量及び圧力を計測する第2の計測計とを具備することを特徴とする放射性物質の収着装置。 - 前記回収カートリッジは、前記ポンプの下流側に配置された着脱自在な第1の回収カートリッジと、この第1の回収カートリッジの下流側に配置された着脱自在な第2の回収カートリッジとから構成され、
第1の回収カートリッジは、第1の容器本体と、この容器本体内に収容され,放射性物質を収着する固体の収着剤と、前記第1の容器本体の底部側に配置され,放射性物質を噴出させる第1の多孔質板と、一端が前記第1の配管に着脱自在に接続され,他端が前記第1の多孔質板に接続された第1の入口管と、前記第1の容器本体の上部に接続された第1の出口管とから構成され、
第2の回収カートリッジは、第2の容器本体と、この容器本体内に収容され,放射性物質を収着する液体の収着剤と、前記第2の容器本体の底部側に配置され,放射性物質をバブリングさせる第2の多孔質板と、一端が前記第1の出口管に接続され,他端が前記第2の多孔質板に接続された第2の入口管と、前記第2の容器本体の上部に接続された第2の出口管とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の放射性物質の収着装置。 - 前記加熱炉は、放射性物質を含む被処理土壌及びアルミニウム溶湯を収容して被処理土壌及びアルミニウム溶湯を加熱する機能を有し、
前記加熱炉は、該加熱炉内の被処理土壌及びアルミニウム溶湯を攪拌する攪拌装置と、処理後の土壌を取り出す取出し口を備え、
更に、不活性ガスとハロゲンガスの混合ガスを加熱炉本体内に供給する混合ガス供給装置と、被処理土壌及びフラックスを加熱炉本体内に供給する土壌供給装置を備えていることを特徴とする請求項1記載の放射性物質の収着装置。 - 第1の回収カートリッジの第1の容器本体内に収容される前記収着剤は、アルミドロスをアルカリ処理したものであることを特徴とする請求項2記載の放射性物質の収着装置。
- 前記加熱炉と前記ポンプ間の前記第1の配管と前記第2の配管とを接続するバイパス配管を更に具備することを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載の放射性物質の収着装置。
- 前記加熱炉に空気供給管が接続されていることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の放射性物質の収着装置。
- 前記加熱炉は、該加熱炉内の被処理土壌を攪拌する攪拌装置と、処理後の土壌を取り出す取出し口を備えていることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の放射性物質の収着装置。
- 前記加熱炉は、ロータリーキルン方式で、処理後の土壌を自重により落下させる構成であることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の放射性物質の収着装置。
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