JP7494143B2

JP7494143B2 - 放射性物質含有物の処理方法及び放射性物質含有物の処理システム

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Publication number: JP7494143B2
Application number: JP2021059878A
Authority: JP
Inventors: 貴志永山; 良亮政所; 史朗上林; 正治岡田; 陽介釜田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2024-06-03
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: JP2022156278A

Description

本発明は、放射性物質含有物の処理方法及び放射性物質含有物の処理システムに関する。

原子力発電所等の核分裂反応を利用する機器等から漏洩した放射性物質で汚染された土壌や草木、海や河川等の自然環境を回復するために、放射性物質を含む被処理物から放射性物質を分離して濃縮する様々な方策が研究されてきた。

放射性物質の中でもセシウム１３４、セシウム１３７は水溶性で体内に取り込まれやすく健康への影響が大きいため、ヨウ素１３１と併せて主要三核種と言われている。特にセシウム１３７は、半減期が３０年と長く、土壌に吸着されると容易に除染できない。

このような放射性物質で汚染された土壌、草木や廃材など、一時的に蓄積された大量の汚染物も、保管設備に限界があり、減容化する必要性に迫られている。例えば草木や廃材などの可燃物や下水処理場で発生した汚泥であれば、焼却処理して放射性物質が濃縮された焼却主灰や焼却飛灰として減容化した後に厳しい管理下で保管されているが、同様にそれらの保管設備の容量に限界がある。

特許文献１には、土壌を含む被処理物に含まれる放射性セシウムを溶融処理により分離濃縮する放射性セシウム分離濃縮方法が提案されている。当該放射性セシウム分離濃縮方法は、塩素系塩基度調整助剤を含む塩基度調整助剤を被処理物に添加する塩基度調整工程と、塩基度調整助剤が添加された被処理物を１２００℃から１５００℃に加熱して被処理物から放射性セシウムを揮散分離する分離工程と、前記分離工程で揮散分離された放射性セシウムを捕集する捕集工程と、を備えており、分離工程で放射性物質が除去された残物質は溶融スラグとして減容化される。

特許文献１に記載されたような放射性セシウム分離濃縮方法を採用して、放射性物質で汚染された焼却主灰や焼却飛灰、さらには土壌を溶融処理して放射性物質を揮散させるとともに、放射性物質が除去された残物質を溶融スラグとして減容化が可能になる。

特開２０１６－０１１９２４号公報

例えば、特許文献１に記載されたような放射性セシウム分離濃縮方法を採用すれば、放射性物質で汚染された焼却主灰や焼却飛灰、さらには土壌を溶融処理して放射性物質を揮散分離させるとともに、放射性物質が除去された残物質を溶融スラグとして減容化できるようになる。そして、揮散分離により排ガスに含まれた放射性物質が集じん装置を介して灰処理ばいじん（以下、単に「ばいじん」と記す。）として分離されることにより、放射性物質を大幅に減容化できるようになり、保管設備を増設する必要性も薄れる。

そして、そのような放射性物質が濃縮されたばいじんをさらに減容化したいとの要望もあり、具体的な処理方法が検討されつつある。例えば、塩化物として回収された放射性物質が水溶性を示す性質に着目して、放射性物質を水に溶解させて分離する水処理設備を構築することが考えられる。

しかし、集じん装置のろ布を保護するために用いる炭酸カルシウムなどの助剤（剥離剤）がばいじんに含まれると、水処理設備に組み込まれる配管などに助剤由来のスケールが付着沈降して閉塞などの不都合な事態が発生するため、頻繁なメンテナンスが必要となり、設備の稼働率が低下する虞がある。

また、溶融炉の排ガスに含まれるダイオキシン類や水銀などの重金属類に対して適切に無害化処理する必要もある。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、放射性物質で汚染された焼却主灰や焼却飛灰等を減容化するとともに放射性物質を効率的に分離することができる放射性物質含有物の処理方法及び放射性物質含有物の処理システムを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による放射性物質含有物の処理方法の第一特徴構成は、放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融炉で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融処理工程と、前記溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスを、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤を剥離剤に用いた集じん装置でばいじんを回収する集じん工程と、前記集じん工程で回収したばいじんを処理するばいじん処理工程と、を含み、前記ばいじん処理工程は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程と、前記溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程と、前記固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程と、を含み、前記固液分離工程は、前記溶解工程を経た水溶液のｐＨを調整することにより、不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素を分離する工程を含む点にある。

溶融処理工程で溶融スラグから揮散分離された放射性物質を含む排ガスが集じん工程を経ることによりばいじんとして回収される。塩素の存在下とは、放射性物質含有物に塩素が含まれている場合や、放射性物質含有物に塩素を助剤として添加する場合を含めた概念である。集じん工程で回収されたばいじんには、放射性物質の塩化物、アルミニウムや鉄などの酸化物である鉱物元素、鉛などの重金属類、集じん工程で剥離剤として用いられるシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が含まれる。ばいじん処理工程に含まれる溶解工程で放射性物質が水に溶解され、固液分離工程で水に溶解しない不溶性物質が除去され、放射性物質吸着工程で水に溶解した放射性物質が吸着除去される。集じん工程で炭酸カルシウムなどの助剤に代えてシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤として用いられるので、ばいじん処理工程でカルシウムスケールが配管などに付着して閉塞するような不都合な事態の発生が効果的に低減される。そして、例えば、固液分離工程で水溶液のｐＨを酸性に調整すれば、水溶性の重金属類や放射性物質から不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤等を分離することができる。

同第二の特徴構成は、放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融炉で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融処理工程と、前記溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスを、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤を剥離剤に用いた集じん装置でばいじんを回収する集じん工程と、前記集じん工程で回収したばいじんを処理するばいじん処理工程と、を含み、前記ばいじん処理工程は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程と、前記溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程と、前記固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程と、を含み、前記固液分離工程で回収した固形物を前記溶融炉で再度溶融する循環溶融工程をさらに含む点にある。

溶融処理工程で溶融スラグから揮散分離された放射性物質を含む排ガスが集じん工程を経ることによりばいじんとして回収される。塩素の存在下とは、放射性物質含有物に塩素が含まれている場合や、放射性物質含有物に塩素を助剤として添加する場合を含めた概念である。集じん工程で回収されたばいじんには、放射性物質の塩化物、アルミニウムや鉄などの酸化物である鉱物元素、鉛などの重金属類、集じん工程で剥離剤として用いられるシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が含まれる。ばいじん処理工程に含まれる溶解工程で放射性物質が水に溶解され、固液分離工程で水に溶解しない不溶性物質が除去され、放射性物質吸着工程で水に溶解した放射性物質が吸着除去される。集じん工程で炭酸カルシウムなどの助剤に代えてシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤として用いられるので、ばいじん処理工程でカルシウムスケールが配管などに付着して閉塞するような不都合な事態の発生が効果的に低減される。そして、固液分離工程で回収した不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素を溶融炉で再度溶融することによりスラグ化することでばいじんの減容化が可能になる。

同第三の特徴構成は、放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融炉で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融処理工程と、前記溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスを、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤を剥離剤に用いた集じん装置でばいじんを回収する集じん工程と、前記集じん工程で回収したばいじんを処理するばいじん処理工程と、を含み、前記ばいじん処理工程は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程と、前記溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程と、前記固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程と、を含み、前記固液分離工程と前記放射性物質吸着工程との間、または前記放射性物質吸着工程の後に、水溶液のｐＨを調整することにより、水溶性の重金属類を不溶性の重金属類として除去する重金属除去工程をさらに備えている点にある。

溶融処理工程で溶融スラグから揮散分離された放射性物質を含む排ガスが集じん工程を経ることによりばいじんとして回収される。塩素の存在下とは、放射性物質含有物に塩素が含まれている場合や、放射性物質含有物に塩素を助剤として添加する場合を含めた概念である。集じん工程で回収されたばいじんには、放射性物質の塩化物、アルミニウムや鉄などの酸化物である鉱物元素、鉛などの重金属類、集じん工程で剥離剤として用いられるシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が含まれる。ばいじん処理工程に含まれる溶解工程で放射性物質が水に溶解され、固液分離工程で水に溶解しない不溶性物質が除去され、放射性物質吸着工程で水に溶解した放射性物質が吸着除去される。集じん工程で炭酸カルシウムなどの助剤に代えてシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤として用いられるので、ばいじん処理工程でカルシウムスケールが配管などに付着して閉塞するような不都合な事態の発生が効果的に低減される。そして、酸性下で溶解工程を実行することにより重金属類を溶解させることができ、固液分離工程の後で放射性物質吸着工程の前、或いは放射性物質吸着工程の後に、水溶液のｐＨを例えば中性に調整すれば、溶解した重金属類が不溶性となって析出する。例えば、重金属固定剤（キレート剤）を投入して金属錯体として分離し、或いは凝集剤を投入して凝集沈殿させることができる。

同第四の特徴構成は、上述した第三の特徴構成に加えて、前記放射性物質吸着工程で放射性物質が除去され、前記重金属除去工程で重金属類が除去された高濃度の塩水を蒸発乾固する濃縮工程をさらに含む点にある。

ばいじんの水溶液から放射性物質及び重金属類が除去され、残存した高濃度の塩水が濃縮工程で蒸発乾固されることで、放流の回避により環境負荷を低減できるようになる。

同第五の特徴構成は、上述した第四の特徴構成に加えて、前記溶融処理工程で生じた排ガスから前記集じん装置の上流側で廃熱回収する第１廃熱回収工程と、水銀吸着塔の下流側で排ガスから廃熱回収する第２廃熱回収工程との少なくとも何れか一方の工程を含み、前記第１または第２廃熱回収工程で回収した廃熱を前記濃縮工程の熱源に用いる点にある。

第１廃熱回収工程または第２廃熱回収工程で回収した熱を濃縮工程で塩水を蒸発乾固するための熱源として有効活用できる。

同第六の特徴構成は、上述した第四の特徴構成に加えて、前記濃縮工程は、前記高濃度の塩水を前記集じん装置の上流側に設置した減温塔に供給して噴霧する工程を含む点にある。

濃度の塩水を集じん装置の上流側に設置した減温塔に噴霧することにより、高濃度の塩水の一部を処理することができる。

本発明による放射性物質含有物の処理システムの第一の特徴構成は、放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融炉と、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤に用いられ、前記溶融炉で生じた放射性物質を含む排ガスからばいじんを回収する集じん装置と、前記集じん装置で回収したばいじんを処理するばいじん処理装置と、を含み、前記ばいじん処理装置は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置と、前記溶解装置を経た水溶液から固形物を回収する固液分離装置と、前記固液分離装置で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置と、を含み、前記固液分離装置は、前記溶解装置を経た水溶液のｐＨを調整することにより、不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素と、水溶性の重金属類及び放射性物質を分離する装置を含む点にある。

同第二の特徴構成は、放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融炉と、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤に用いられ、前記溶融炉で生じた放射性物質を含む排ガスからばいじんを回収する集じん装置と、前記集じん装置で回収したばいじんを処理するばいじん処理装置と、
を含み、前記ばいじん処理装置は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置と、前記溶解装置を経た水溶液から固形物を回収する固液分離装置と、前記固液分離装置で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置と、前記固液分離装置で回収した固形物を前記溶融炉で再度溶融する循環機構と、を含む点にある。

同第三の特徴構成は、放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融炉と、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤に用いられ、前記溶融炉で生じた放射性物質を含む排ガスからばいじんを回収する集じん装置と、前記集じん装置で回収したばいじんを処理するばいじん処理装置と、
を含み、前記ばいじん処理装置は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置と、前記溶解装置を経た水溶液から固形物を回収する固液分離装置と、前記固液分離装置で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置と、を含み、前記固液分離装置と前記放射性物質吸着装置との間、または前記放射性物質吸着装置の後段で水溶液のｐＨを調整することにより、水溶性の重金属類を不溶性の重金属類として除去する重金属除去装置をさらに備えている点にある。

同第四の特徴構成は、上述した第三の特徴構成に加えて、前記放射性物質吸着装置で放射性物質が除去され、前記重金属除去装置で重金属類が除去された高濃度の塩水を蒸発乾固する濃縮装置をさらに含む点にある。

同第五の特徴構成は、上述した第四の特徴構成に加えて、前記溶融炉で生じた排ガスから前記集じん装置の上流側で廃熱回収する第１廃熱回収装置と、水銀吸着塔の下流側で廃熱回収する第２廃熱回収装置と、を含み、第１及び第２廃熱回収装置で回収した廃熱を前記濃縮装置の熱源に用いる点にある。

同第六の特徴構成は、上述した第四の特徴構成に加えて、前記濃縮装置は、前記集じん装置の上流側に設置され、前記高濃度の塩水の一部を供給して噴霧する減温塔で構成されている点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、放射性物質で汚染された焼却主灰や焼却飛灰等を減容化するとともに放射性物質を効率的に分離することができる放射性物質含有物の処理方法及び放射性物質含有物の処理システムを提供することができるようになった。

放射性物質含有物の処理方法及び処理装置の説明図ばいじん処理方法及びばいじん処理装置の説明図ばいじん処理方法及びばいじん処理装置の他の態様の説明図

以下、本発明による放射性物質含有物の処理方法及び放射性物質含有物の処理システムの実施形態を説明する。

［放射性物質含有物の処理システムの構成］
図１には、放射性物質含有物の処理システム１が示されている。当該処理システム１は、溶融炉２と、二次燃焼室３と、空気予熱器４と、第１廃熱回収装置５と、減温塔６と、第１集じん装置７と、第２集じん装置８と、中和物回収装置９と、触媒反応塔１０と、水銀吸着塔１１と、第２廃熱回収装置１２と、誘引送風機１３と、煙突１４と、第１集じん装置７及び第２集じん装置８で捕捉されたばいじんを処理するばいじん処理装置２０を備えている。

主にセシウムＣｓやストロンチウムＳｒ等、核分裂反応を利用する機器から漏洩した放射性物質を含有する焼却主灰、焼却飛灰等の溶融対象物が、放射性物質の揮散を促進する塩素を含む助剤や融点降下剤と共に溶融炉２に投入される。溶融炉２に投入される放射性物質含有物は、放射性物質で汚染された草木や廃材或いは下水汚泥等を焼却炉で焼却処理したことにより発生する焼却主灰、焼却飛灰に限るものではなく、除染で除去された土壌を粒度選別した粒径０．０７５ｍｍ以下の細粒土壌が含まれる場合もある。細粒土壌に放射性物質が高濃度に取り込まれているからである。

塩素を含む助剤として塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化鉄等の塩化物、塩素を含むプラスチックや樹脂等の有機塩素化合物が好適に用いられるが、溶融対象物に必要量の塩素が含まれている場合には、塩素を含む助剤を添加する必要はない。融点降下剤としてカルシウム化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ホウ素化合物、鉄化合物が好適に用いられる。例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化ホウ素、ほう砂、ホウ酸、酸化第一鉄、四酸化三鉄、酸化第二鉄等の塩基度調整剤が融点降下剤となる。

溶融炉２では、１２００℃から１５００℃の高温環境下で放射性物質含有物が溶融され、その際に水銀や重金属類の塩化物、アルカリ塩が揮散されるとともに、塩素を含む助剤により塩化物となった塩化セシウム（ＣｓＣｌ）や塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ_２）などの放射性物質が揮散されて排ガスとともに二次燃焼室に流下し、残余の固形物が溶融炉２で溶融されてスラグとして回収される。溶融炉２として特に溶融方式が限定されるものではなく回転式表面溶融炉等が好適に用いられる。

溶融炉２から排出された排ガスは、二次燃焼室３で未燃ガス成分が二次燃焼されて約１１００℃になって煙道を流下して、溶融炉２に供給される燃焼用空気を予熱する空気予熱器４、高温熱回収装置である第１廃熱回収装置５、減温塔６を通過して集じん装置入り口でダイオキシン類の再合成を抑制することができ、結露せずに低温熱回収が可能になる１６０～２００℃程度の温度領域まで減温される。

第１集じん装置７及び第２集じん装置８として、ろ布に珪藻土やガラス粉末等のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤がスプレーコーティングされたバグフィルタが用いられる。通常、炭酸カルシウム等がろ布にコーティングされることが多いが、本発明では後述するように、ばいじん処理装置２０との関係で珪藻土やシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が好適に用いられる。

排ガスが減温塔６等を通過して１６０～２００℃程度に減温されることにより放射性物質を含む塩類、鉱物元素、重金属類が固体の微粒子となり、排ガスとともに第１集じん装置７及び第２集じん装置８に流入してばいじんとして捕捉される。第１集じん装置７及び第２集じん装置８を冗長設置しているのは、一方が故障した場合に備えて信頼性を確保するためである。第１集じん装置７及び第２集じん装置８は直列接続されていても並列接続されていてもよい。

ばいじんには、塩化セシウム（ＣｓＣｌ）や塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ_２）などの放射性物質の塩類、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）等の塩類、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）等の鉱物元素、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ヒ素（Ａｓ）、水銀（Ｈｇ）等の元素を含む重金属化合物類、剥離剤としてろ布に噴霧された二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が含まれる。

中和物回収装置９もバグフィルタで構成され、排ガスとともに中和剤である消石灰がバグフィルタに吹き込まれることにより、排ガスに含まれる塩化水素等の腐食性ガス成分が塩化カルシウム等としてろ布に捕捉される。中和物回収装置９で捕捉された塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）等の中和物は、塩素を含む助剤として溶融炉２に循環供給され、余剰の中和物は外部に取り出されて処理される。

触媒反応塔１０には、チタンやバナジウム等の触媒金属を備えており、排ガスに含まれるダイオキシン類が触媒金属との触媒反応により分解される。

水銀吸着塔１１にはペレット状の活性炭が充填され、比較的沸点の低い水銀が含まれる排ガスが通過する際に活性炭により水銀が吸着除去される。或いは、活性炭を噴霧し、水銀を吸着した活性炭を除去する集じん装置で水銀吸着塔１１の機能を代替してもよい。

低温熱回収装置である第２廃熱回収装置１２では、水銀吸着塔１１を通過した約２００℃程度の排ガスから余熱が回収され、誘引送風機１３を介して煙突１４から排気される。第１廃熱回収装置５及び第２廃熱回収装置１２は何れも水等の熱媒体を介して排ガスの保有熱を回収する熱交換器で構成されている。

図２及び図３に示すように、ばいじん処理装置２０は、第１集じん装置７及び第２集じん装置８で捕捉された溶融飛灰である灰処理ばいじんの減容化を図る高度処理装置であり、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置２２と、溶解装置２２を経た水溶液に溶解せずに残存する固形物を回収する固液分離装置２４と、固液分離装置２４で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置２６とを備えている。

固液分離装置２４としてフィルタプレスやスクリュープレス等の脱水機で構成される固液分離装置２４Ａと、水溶液にｐＨ調整剤や凝集剤を添加することで、不溶性となったシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素を凝集沈殿させる凝集沈殿槽を備えた固液分離装置２４Ｂを備えている。

当該放射性物質含有物の処理システム１は、少なくとも上述した溶融炉２と、集じん装置７，８と、触媒反応塔１０と、水銀吸着塔１１と、ばいじん処理装置２０とを備えている必要があり、固液分離装置２４で回収した固形物を溶融炉２で再度溶融するために搬送する循環機構２５を備えていることが好ましい。

ばいじん処理装置２０には、固液分離装置２４と放射性物質吸着装置２６との間（図３参照。）、または放射性物質吸着装置２６の後段（図２参照。）に、水溶液のｐＨを調整することにより水溶性の重金属類を不溶性の重金属類として除去する重金属除去装置２８をさらに備えている。

放射性物質吸着装置２６には放射性物質吸着剤が充填された吸着塔が設けられており、放射性物質吸着剤により放射性物質が吸着除去される。重金属類及び放射性物質が除去された高濃度の塩水を蒸発乾固する濃縮装置２９をさらに備えている。濃縮装置２９の熱源として上述した第１廃熱回収装置５と第２廃熱回収装置１２による回収熱源が用いられる。なお、濃縮装置２９を、集じん装置７，８の上流側に設置され、高濃度の塩水の一部を供給して噴霧する減温塔６で構成することも可能である。

［放射性物質含有物の処理方法の構成］
上述した放射性物質含有物の処理システム１により本発明の放射性物質含有物の処理方法が実行される。以下詳述する。

上述した溶融炉２で、放射性物質含有物から放射性物質を揮散させる溶融処理工程が実行され、第１集じん装置７及び第２集じん装置８で、溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスから放射性物質を含むばいじんを回収する集じん工程が実行される。

また、触媒反応塔１０で、排ガスに含まれるダイオキシン類を除去するダイオキシン分解工程が実行され、水銀吸着塔１１で、排ガスに含まれる水銀を除去する水銀吸着工程が実行される。

さらに、ばいじん処理装置２０で、ばいじんを減容化するばいじん処理工程が実行される。
溶解装置２２で、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程が実行され、固液分離装置２４で、溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程が実行され、放射性物質吸着装置２６で、固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程が実行される。

つまり、溶融処理工程で溶融スラグから揮散分離された放射性物質を含む排ガスが集じん工程を経ることによりばいじんとして回収される。ばいじんが除去された排ガスは、ダイオキシン分解工程でダイオキシン類が除去され、さらに水銀吸着工程で水銀が除去される等、無害化処理された後に大気に放出される。

上述したように、集じん工程で回収されたばいじんには、放射性物質の塩化物、アルミニウムや鉄などの酸化物である鉱物元素、鉛などの重金属類、集じん工程で用いられるシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が含まれる。ばいじん処理工程に含まれる溶解工程で放射性物質が水に溶解され、固液分離工程で水に溶解しない固定物が除去され、放射性物質吸着工程で水に溶解した放射性物質が吸着除去される。

集じん工程では、助剤（剥離剤）として炭酸カルシウムなどに代えてシリカ系助剤またはアルミナ系助剤が用いられるので、ばいじん処理工程でカルシウムスケールが配管などに付着して閉塞するような不都合な事態の発生が効果的に低減される。

溶解工程では、水にｐＨ調整剤が添加されて酸性に調整されることにより、放射性物質に加えて重金属類が可溶化状態に調整される。つまり、放射性物質、重金属類、一部の塩類が水に溶解される。

図２に示すように、固液分離工程では、溶解工程を経た水溶液のｐＨ調整によって不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤（剥離剤）や鉱物元素と、水溶性の重金属類及び放射性物質を分離される工程である。通常、酸性に調整して重金属類とセシウムなどの水溶性物質を可溶化し、不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を分離する。また鉛などアルカリに調整して水溶性セシウムとともに可溶化し、不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を分離してもよい。

前段の固液分離装置２４Ａでは、例えばフィルタプレスやスクリュープレス等の脱水機が用いられ、水溶液に溶解せずに残存する固形物が回収される。後段の固液分離装置２４Ｂでは、水溶液にｐＨ調整剤や凝集剤を添加することで、不溶性となったシリカ系助剤またはアルミナ系助剤（剥離剤）や鉱物元素が凝集沈殿される。

固液分離工程で回収された固形物は、循環機構２５により溶融炉２に搬送されて、溶融炉２で再度溶融する循環溶融工程が実行される。不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素が溶融炉で再度溶融されてスラグ化されることで、さらなるばいじんの減容化が可能になる。

放射性物質吸着装置２６で、固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程が実行され、ゼオライト、フェロシアン化合物、ケイチタン酸塩等の吸着物質に吸着された放射性物質は厳重な管理下で域外（県外）の保管設備に保管される。

図２に示すように、放射性物質が除去された水溶液は、金属キレートが充填された重金属除去装置２８に送られて、ｐＨ調整剤によって中性に調整されることにより、金属キレートに重金属類が捕捉される重金属除去工程が実行される。金属キレートに捕捉された重金属類は山元還元されて再利用され、或いは産廃処理される。

重金属除去工程で重金属類が除去された高濃度の塩水は、濃縮装置２９に送られて濃縮工程が実行され、蒸発乾固される。溶融処理工程で生じた排ガスから集じん装置７の上流側に設置された第１廃熱回収装置５で廃熱回収する第１廃熱回収工程と、水銀吸着塔の下流側で排ガスから廃熱回収する第２廃熱回収工程と、を実行することにより排ガスから回収した廃熱が濃縮工程の熱源に用いられる。なお、高濃度の塩水の一部を集じん装置７の上流側に設置した減温塔６に供給して噴霧することにより処理してもよい。

図３に示すように、重金属除去工程として、固液分離工程を経た水溶液に対してｐＨ調整剤を添加して酸性から中性に調整することにより、溶解工程において酸性下で溶解した重金属類を凝集沈殿させることも可能になる。この場合、ｐＨ調整剤に加えて凝集剤を添加することが好ましい。この場合、重金属除去工程の後に放射性物質吸着工程が実行される。

つまり、重金属除去工程は、固液分離工程と放射性物質吸着工程との間、または放射性物質吸着工程の後に、水溶液のｐＨを調整することにより、水溶性の重金属類を不溶性の重金属類として除去する工程である。

酸性下で溶解工程を実行することにより重金属類を溶解させることができ、固液分離工程の後で放射性物質吸着工程の前、或いは放射性物質吸着工程の後に、水溶液のｐＨを例えば中性に調整すれば、溶解した重金属類が不溶性となって析出する。重金属固定剤（キレート剤）を投入して金属錯体として分離し、或いは凝集剤を投入して凝集沈殿させることができる。

上述した実施形態は本発明の一例であり、該記載により本発明の範囲が限定されることを意図するものではなく、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜構成を変更設計することができることは言うまでもない。

１：放射性物質含有物の処理システム
２：溶融炉
３：二次燃焼室
４：空気予熱器
５：第１廃熱回収装置
６：減温塔
７：第１集じん装置
８：第２集じん装置
９：中和物回収装置
１０：触媒反応塔
１１：水銀吸着塔
１２：第２廃熱回収装置
２０：ばいじん処理装置
２２：溶解装置（水溶解槽）
２４：固液分離装置
２４Ａ：固液分離装置（脱水機）
２４Ｂ：固液分離装置（凝集沈殿槽）
２５：循環機構
２６：放射性物質吸着装置（セシウム吸着塔）
２８：重金属除去装置（重金属キレート塔）
２９：濃縮装置

Claims

放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融炉で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融処理工程と、
前記溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスを、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤を剥離剤に用いた集じん装置でばいじんを回収する集じん工程と、
前記集じん工程で回収したばいじんを処理するばいじん処理工程と、
を含み、
前記ばいじん処理工程は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程と、前記溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程と、前記固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程と、を含み、
前記固液分離工程は、前記溶解工程を経た水溶液のｐＨを調整することにより、不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素を分離する工程を含む放射性物質含有物の処理方法。
放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融炉で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融処理工程と、
前記溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスを、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤を剥離剤に用いた集じん装置でばいじんを回収する集じん工程と、
前記集じん工程で回収したばいじんを処理するばいじん処理工程と、
を含み、
前記ばいじん処理工程は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程と、前記溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程と、前記固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程と、を含み、
前記固液分離工程で回収した固形物を前記溶融炉で再度溶融する循環溶融工程をさらに含む放射性物質含有物の処理方法。
放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融炉で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融処理工程と、
前記溶融処理工程で揮散させた放射性物質を含む排ガスを、シリカ系助剤またはアルミナ系助剤を剥離剤に用いた集じん装置でばいじんを回収する集じん工程と、
前記集じん工程で回収したばいじんを処理するばいじん処理工程と、
を含み、
前記ばいじん処理工程は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解工程と、前記溶解工程を経た水溶液から固形物を回収する固液分離工程と、前記固液分離工程を経た水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着工程と、を含み、
前記固液分離工程と前記放射性物質吸着工程との間、または前記放射性物質吸着工程の後に、水溶液のｐＨを調整することにより、水溶性の重金属類を不溶性の重金属類として除去する重金属除去工程をさらに備えている放射性物質含有物の処理方法。
前記放射性物質吸着工程で放射性物質が除去され、前記重金属除去工程で重金属類が除去された高濃度の塩水を蒸発乾固する濃縮工程をさらに含む請求項３記載の放射性物質含有物の処理方法。
前記溶融処理工程で生じた排ガスから前記集じん装置の上流側で廃熱回収する第１廃熱回収工程と、水銀吸着塔の下流側で排ガスから廃熱回収する第２廃熱回収工程との少なくとも何れか一方の工程を含み、前記第１または第２廃熱回収工程で回収した廃熱を前記濃縮工程の熱源に用いる請求項４記載の放射性物質含有物の処理方法。
前記濃縮工程は、前記高濃度の塩水を前記集じん装置の上流側に設置した減温塔に供給して噴霧する工程を含む請求項４記載の放射性物質含有物の処理方法。
放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融炉と、
シリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤に用いられ、前記溶融炉で生じた放射性物質を含む排ガスからばいじんを回収する集じん装置と、
前記集じん装置で回収したばいじんを処理するばいじん処理装置と、
を含み、
前記ばいじん処理装置は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置と、前記溶解装置を経た水溶液から固形物を回収する固液分離装置と、前記固液分離装置で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置と、
を含み、
前記固液分離装置は、前記溶解装置を経た水溶液のｐＨを調整することにより、不溶性のシリカ系助剤またはアルミナ系助剤を含む鉱物元素と、水溶性の重金属類及び放射性物質を分離する装置を含む放射性物質含有物の処理システム。
放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融炉と、
シリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤に用いられ、前記溶融炉で生じた放射性物質を含む排ガスからばいじんを回収する集じん装置と、
前記集じん装置で回収したばいじんを処理するばいじん処理装置と、
を含み、
前記ばいじん処理装置は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置と、前記溶解装置を経た水溶液から固形物を回収する固液分離装置と、前記固液分離装置で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置と、前記固液分離装置で回収した固形物を前記溶融炉で再度溶融する循環機構を含む放射性物質含有物の処理システム。
放射性物質含有物を塩素の存在下で溶融して、放射性物質を揮散させる溶融炉と、
シリカ系助剤またはアルミナ系助剤が剥離剤に用いられ、前記溶融炉で生じた放射性物質を含む排ガスからばいじんを回収する集じん装置と、
前記集じん装置で回収したばいじんを処理するばいじん処理装置と、
を含み、
前記ばいじん処理装置は、ばいじんに含まれる放射性物質を水に溶解させる溶解装置と、前記溶解装置を経た水溶液から固形物を回収する固液分離装置と、前記固液分離装置で固形物が分離された水溶液から放射性物質を吸着除去する放射性物質吸着装置と、を含み、
前記固液分離装置と前記放射性物質吸着装置との間、または前記放射性物質吸着装置の後段で水溶液のｐＨを調整することにより、水溶性の重金属類を不溶性の重金属類として除去する重金属除去装置をさらに備えている放射性物質含有物の処理システム。
前記放射性物質吸着装置で放射性物質が除去され、前記重金属除去装置で重金属類が除去された高濃度の塩水を蒸発乾固する濃縮装置をさらに含む請求項９記載の放射性物質含有物の処理システム。
前記溶融炉で生じた排ガスから前記集じん装置の上流側で廃熱回収する第１廃熱回収装置と、水銀吸着塔の下流側で廃熱回収する第２廃熱回収装置と、を含み、第１及び第２廃熱回収装置で回収した廃熱を前記濃縮装置の熱源に用いる請求項１０記載の放射性物質含有物の処理システム。
前記濃縮装置は、前記集じん装置の上流側に設置され、前記高濃度の塩水の一部を供給して噴霧する減温塔で構成されている請求項１０記載の放射性物質含有物の処理システム。