KR102036806B1 - 방사성 세슘의 제거 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 방사성 세슘을 포함하는 폐기물로부터 보다 저에너지이고, 또한 확실하게 방사성 세슘을 제거하는 장치를 제공한다.
[해결 수단] 방사성 세슘으로 오염된 유기물(O3)을 가마 전방부에서 공급하는 버너(41b)와, 방사성 세슘으로 오염된 무기물(S4)을 가마 후방부에서 공급하는 무기물 투입구(41a)를 구비하고, 유기물(O3)을 무기물(S4)과 함께 소성하는 로터리 킬른(41)과 로터리 킬른에서 휘발한 세슘을 회수하는 회수 장치(냉각탑(51), 사이클론(52), 백 필터(53))를 구비하는 방사성 세슘의 제거 장치(1). 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 로터리 킬른에 투입하기 전에, 유기물(O1)을 건조 분쇄하는 건조 분쇄 장치(건조기(21), 분쇄기(22))를 구비할 수 있다. 또한 무기물(S1)을 개질 건조 분쇄하는 개질 건조 분쇄 장치(개질기(31), 건조기(32), 분쇄기(33))를 구비할 수 있다. 유기물(O3)을 무기물(S4)과 함께 소성할 때에, 로터리 킬른에 반응촉진제(A)로서 칼슘원을 첨가할 수 있다.
[해결 수단] 방사성 세슘으로 오염된 유기물(O3)을 가마 전방부에서 공급하는 버너(41b)와, 방사성 세슘으로 오염된 무기물(S4)을 가마 후방부에서 공급하는 무기물 투입구(41a)를 구비하고, 유기물(O3)을 무기물(S4)과 함께 소성하는 로터리 킬른(41)과 로터리 킬른에서 휘발한 세슘을 회수하는 회수 장치(냉각탑(51), 사이클론(52), 백 필터(53))를 구비하는 방사성 세슘의 제거 장치(1). 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 로터리 킬른에 투입하기 전에, 유기물(O1)을 건조 분쇄하는 건조 분쇄 장치(건조기(21), 분쇄기(22))를 구비할 수 있다. 또한 무기물(S1)을 개질 건조 분쇄하는 개질 건조 분쇄 장치(개질기(31), 건조기(32), 분쇄기(33))를 구비할 수 있다. 유기물(O3)을 무기물(S4)과 함께 소성할 때에, 로터리 킬른에 반응촉진제(A)로서 칼슘원을 첨가할 수 있다.
Description
본 발명은 방사성 세슘을 함유하는 폐기물, 특히, 하수 처리 슬러지나 지엽(枝葉) 등의 유기 폐기물로부터 방사성 세슘을 제거하는 장치에 관한 것이다.
방사성 세슘 등의 방사성 물질을 함유하는 폐기물로부터 방사성 물질을 제염(除染)하는 수단 및 장치에 대하여, 종래 여러 제안이 행해졌다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 질산염의 형태로 존재하는 핵분열로 발생한 방사성 폐기물을 외부로 주회하는 통전 코일을 구비한 슬릿을 갖는 냉각용기 내에서 전자 유도 가열에 의해 용해하고, 세슘 등의 장수명 핵종을 휘발시켜, 분리·회수하는 방법이 개시되어 있다.
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 이번 원자력 발전소의 사고에 의해 일본에서 발생한 해결해야 할 과제는 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같은, 핵관련 시설 내에서의 통상 운전에 의해 생성되는 폐기물의 제염이 아니라, 외계로 방출되어 토양, 하수 슬러지나 지진 재해 폐목재 등으로 유입된 방사성 물질을 제염 처리하는 것이다. 특히, 이러한 방사성 폐기물은 방대한 양에 이르는 것이 예상되므로, 단순한 제염 수단의 제안이 아니고, 어떻게 방사성 물질을 대량으로 또한 효율적으로 휘발 제거하여 회수하고, 그 비용을 저감할 수 있는 수단을 제공할지가 중요하다.
그래서, 본 발명은 상기 해결 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 방사성 세슘을 포함하는 폐기물로부터, 보다 낮은 에너지로, 또한 확실하게 방사성 세슘을 제거하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방사성 세슘의 제거 장치로서, 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 가마 전방부에서 공급하는 유기물 공급 수단과, 방사성 세슘으로 오염된 무기물을 가마 후방부에서 공급하는 무기물 공급 수단을 구비하고, 상기 유기물을 상기 무기물과 함께 소성하는 로터리 킬른과, 이 로터리 킬른에서 휘발한 세슘을 회수하는 회수 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의하면, 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 가마 전방부에서 공급함으로써 연료의 일부로서 대체할 수 있기 때문에, 연료 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 또한 방사성 세슘에 오염된 유기물 및 무기물을 로터리 킬른 내의 고온하에서 처리할 수 있기 때문에, 확실하게 방사성 세슘을 휘발 제거할 수 있다.
또한, 유기물을 가마 전방부에서 공급하여 로터리 킬른의 고온부를 통과시키면서 연소시키기 때문에, 세슘은 확실하게 기화하고, 기류에 의해 가마 후방부까지 운반되어 제거된다. 또한 미연 카본이나 일산화탄소 등의 발생이 억제되어, 하수 슬러지 등으로부터 발생하는 악취 성분도 분해할 수 있고, 그 결과로, 배기 가스 처리를 위한 부가적인 장치를 생략하는 것이 가능해진다. 또한 무기물을 가마 후방부에서 공급하기 때문에, 유기물의 연소에 의한 현열을 유효하게 이용하여, 효율적으로 소성할 수 있다.
여기에서, 방사성 세슘으로 오염된 유기물은 하수 슬러지, 하수 슬러지 건조분·탄화물, 정수 슬러지, 건설 슬러지, 가지치기(剪定) 지엽·제초 건조물, 지진 재해 폐목재, 호소 등의 수역 바닥 물질 중 초목 등을 말하며, 방사성 세슘으로 오염된 무기물은 하수 슬래그, 토양, 도시 쓰레기 소각재, 각종 슬러지 소각재, 와륵, 호소 등의 수역 바닥 물질 등을 말한다.
상기 방사성 세슘의 제거 장치에 있어서, 상기 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 상기 로터리 킬른에 투입하기 전에, 이 유기물을 건조 분쇄하는 건조 분쇄 장치를 더 구비할 수도 있다. 이것에 의해, 열손실이 커 이용되지 않던 하수 슬러지 등을 대체 연료로서 이용할 수 있어, 이것들에 포함되는 방사성 세슘을 확실하게 처리하는 것도 가능해진다.
상기 방사성 세슘의 제거 장치에 있어서, 상기 방사성 세슘으로 오염된 무기물을 상기 로터리 킬른에 투입하기 전에, 이 무기물을 개질하는 개질기, 또한 이것을 건조 분쇄하는 건조 분쇄기를 구비할 수도 있다. 개질함으로써, 수분을 포함한 무기물이 저류 탱크나 수송기 등에 부착되는 등의 핸들링성의 열악함을 개선할 수 있어, 후단에 배치되는 건조기 등으로의 수송 등이 용이하게 된다. 또한 건조시킴으로써, 로터리 킬른에서 무기물 중 수분의 증발에 소비되는 열량이 불필요하게 되기 때문에, 연료의 사용량을 저감시킬 수 있다. 또한 이것에 따라, 로터리 킬른으로부터 배출되는 배기 가스량이 저감되기 때문에, 냉각탑, 사이클론, 집진기, 탈질탑 등의 배기 가스 처리 장치를 컴팩트하게 할 수 있어, 설비 비용을 억제하는 것도 가능해진다. 또한, 분쇄함으로써, 무기물의 방사성 세슘 농도 등의 품질을 균일하게 할 수 있기 때문에, 로터리 킬른에서 방사성 세슘을 안정하고 또한 확실하게 처리하는 것이 가능해진다.
상기 방사성 세슘의 제거 장치에 있어서, 상기 회수 장치는 상기 로터리 킬른의 배기 가스를 냉각하는 냉각탑과, 이 냉각탑의 배기 가스 중의 더스트를 회수하는 집진기로 할 수 있다.
상기 방사성 세슘의 제거 장치에 있어서, 상기 집진기의 전단에 상기 냉각탑의 배기 가스 중의 조분 더스트를 분리하는 분급기를 구비하고, 이 분급기에서 분리된 조분 더스트를 상기 로터리 킬른에 되돌릴 수 있다. 이것에 의해, 방사성 세슘을 보다 많이 함유하는 미분 더스트만을 집진함으로써 방사성 세슘을 보다 효율적으로 회수할 수 있다.
상기 방사성 세슘의 제거 장치에 있어서, 상기 방사성 세슘으로 오염된 유기물을, 상기 방사성 세슘으로 오염된 무기물과 함께 소성할 때에, 상기 로터리 킬른에 칼슘원을 첨가할 수 있다. 이것에 의해, 피소성물의 염기도를 높여, 소성 과정에서의 액상의 발생을 억제할 수 있어, 방사성 세슘을 효율적으로 휘발시킬 수 있다.
상기 방사성 세슘의 제거 장치에 있어서, 상기 로터리 킬른에서 방사성 세슘이 휘발 제거된 후에 생성된 제염 생성물을 분급하기 위한 분급기와, 또한 이것에 불용화재를 첨가 혼합하기 위한 불용화재 첨가 혼합기를 구비할 수도 있다. 이것에 의해, 제염 생성물을 시멘트 혼합재 및 토공 자재 등에 적합한 입도로 조정할 수 있고, 또한 제염 생성물로부터의 중금속 등의 용출을 방지할 수 있기 때문에, 제염 생성물을 유효하게 활용하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 방사성 세슘을 포함하는 폐기물로부터, 보다 낮은 에너지로, 또한 확실하게 방사성 세슘을 제거하는 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방사성 세슘의 제거 장치의 1 실시형태를 나타내는 전체 구성도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
다음에 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도 1을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 본 발명에 따른 방사성 세슘의 제거 장치에 의해, 방사성 세슘을 함유하는 유기물 및 무기물로부터 방사성 세슘을 제거함과 아울러, 제염 후의 상기 유기물 및 무기물로부터 시멘트 혼합재 및 토공 자재 등에 이용 가능한 제염 생성물을 제조하는 경우를 예로 들어 설명한다. 여기에서, 방사성 세슘이란 세슘의 방사성 동위체인 세슘 134 및 세슘 137이다.
도 1은 본 발명에 따른 방사성 세슘의 제거 장치의 1 실시형태를 나타내며, 이 제거 장치(1)는 크게 나누어 유기물 건조 분쇄 장치(2)와, 무기물 개질 건조 분쇄 장치(3)와, 소성 장치(4)와, 제염계 배기 가스 처리 장치(5)와, 제염 생성물 분급 장치(6)로 구성된다.
유기물 건조 분쇄 장치(2)는 소성 장치(4) 전단에 배치되어, 받아 들인 방사성 세슘을 포함하는 유기물(이하, 단지 「유기물」이라고 함)(O1)을 건조, 분쇄하기 위해 구비되며, 건조기(21)와 분쇄기(22)로 구성된다.
건조기(21)는 받아 들인 유기물(O1)의 함수율이 높은 경우에, 열효율의 관점에서 유기물(O1)을 건조시키기 위하여 구비된다. 분쇄기(22)는 건조기(21)의 후단에 배치되어, 건조기(21)에서 건조된 유기물(O2)을 로터리 킬른(41)의 가마 전방부의 버너(41b)로부터 불어 넣는데 적당한 크기로 분쇄하기 위하여 구비할 수 있다. 여기에서, 유기물 건조 분쇄 장치(2)에 불어 넣어지는 유기물(O1)은, 전술한 바와 같이, 방사성 세슘을 포함하는 하수 슬러지, 벌채재, 제초, 볏짚 등이며, 함수율이나 형상 등의 성상도 다양하다. 따라서, 성상 등을 개선할 필요가 없는 경우에는, 건조기(21) 및 분쇄기(22) 중 하나 또는 모두를 생략하는 것도 가능하다. 또한 건조 및 분쇄의 기능을 모두 구비하는 건조 분쇄 장치를 설치해도 된다.
무기물 개질 건조 분쇄 장치(3)는 소성 장치(4)의 전단에 배치되어, 받아 들인 방사성 세슘을 포함하는 무기물(이하, 단지 「무기물」이라고 함)(S1)을 개질, 건조, 분쇄하기 위하여 구비되고, 개질기(31)와 건조기(32)와 분쇄기(33)로 구성된다.
개질기(31)는, 받아 들인 무기물(S1)이 저류 탱크나 수송기 등에 부착되는 등의 핸들링성이 나쁜 경우에, 무기물(S1)에 개질재(T)를 첨가하여 이것을 개질하기 위하여 구비된다. 이것에 의해, 후단에 배치되는 건조기(32) 등으로의 수송 등이 용이하게 된다. 개질재(T)로서는 생석회, 소석회, 탄산 칼슘, 시멘트 등을 사용할 수 있고, 이들 군에 포함되는 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이 중, 개질 효과 및 비용의 점에서 생석회가 바람직하다.
건조기(32)는 개질기(31)의 후단에 배치되고, 개질 후의 무기물(S2)의 함수율이 높은 경우에, 로터리 킬른(41)에서의 투입 열량 저감의 관점에서 무기물(S2)을 건조시키기 위하여 구비된다.
분쇄기(33)는 건조기(32)의 후단에 배치되고, 건조기(32)에서 건조된 무기물(S3)의 방사성 세슘 농도 등의 품질을 균일화하는데 적당한 크기로 분쇄하기 위해 구비된다.
여기에서, 무기물 개질 건조 분쇄 장치(3)에 유입되는 무기물(S1)은, 전술한 바와 같이, 방사성 세슘을 포함하는 슬래그, 토양, 각종 소각재, 와륵, 호소 등의 수역 바닥 물질 등이며, 함수율이나 형상 등의 성상도 다양하다. 따라서, 성상 등을 개선할 필요가 없는 경우에는, 개질기(31) 및 건조기(32) 및 분쇄기(33)의 어느 하나 또는 모두를 생략하는 것도 가능하다. 또한 개질 및 건조 그리고 분쇄 중 어느 2개 이상의 기능을 함께 갖는 장치를 설치해도 된다.
소성 장치(4)는 유기물 건조 분쇄 장치(2)에서 건조, 분쇄된 유기물(O3) 등을 소성하기 위하여 구비되며, 로터리 킬른(41)과, 클링커 쿨러(42)로 구성된다.
로터리 킬른(41)은 가마 후방부에 킬른 내부로 무기물 개질 건조 분쇄 장치(3)에서 개질, 건조, 분쇄된 무기물(S4)을 공급하기 위한 투입구(41a)와, 가마 전방부에, 미분탄 등의 화석연료(F1)와 상기 유기물(O3)을 로터리 킬른(41) 내로 분출하여 공급물을 소성하기 위한 버너(41b)를 구비한다.
클링커 쿨러(42)는 로터리 킬른(41)으로부터 배출된 소성물을 도입한 냉각공기(대기)에 의해 냉각하여 제염 생성물(P1)을 얻기 위하여 구비된다. 이 클링커 쿨러(42)로부터의 고온의 배기 가스(H)는 유기물의 건조기(21) 및 무기물의 건조기(32)에 공급되고, 유기물(O1) 및 무기물(S2)의 건조에 이용할 수 있다.
제염계 배기 가스 처리 장치(5)는 소성 장치(4)의 후단에 배치되고, 로터리 킬른(41)으로부터 배출된 배기 가스(G1)를 냉각하는 냉각탑(51)과, 냉각탑(51)의 배기 가스(G2)에 포함되는 조분 더스트(C)를 회수하는 사이클론(52)과, 사이클론(52)의 배기 가스(G3)에 포함되는 미분 더스트(F)를 집진하는 백 필터(53)와, 백 필터(53)의 배기 가스(G4)의 탈질소를 행하는 탈질탑(54)으로 구성된다.
냉각탑(51)은 로터리 킬른(41)의 배기 가스(G1)를 냉각하여, 유기물(O3) 및 무기물(S4)로부터 휘발한 방사성 세슘 등을 고체 상태로 하여 회수하기 위해 구비된다. 배기 가스(G1)의 냉각은 냉각탑(51)의 하단부에 설치된 살수 장치(51a)로부터 물을 분무함으로써 행한다. 또한, 이 살수 장치(51a)는 휘발한 세슘을 고체 상태로 하여 배기 가스(G1)에 포함되는 더스트에 부착시켜 회수할 수 있을 정도의 기능을 가지고 있으면 되며, 살수 장치(51a)의 설치 개소는 냉각탑(51)의 하단부에 한정되지 않는다. 또한, 물에 의한 냉각이 아니고, 냉각탑 내에 냉각공기를 도입함으로써 냉각해도 되며, 물에 의한 냉각, 공기에 의한 냉각을 각각 단독으로 사용해도 되고, 양자를 병용해도 된다.
사이클론(52)은 전술한 바와 같이 하여 농축된 세슘염 등을 포함하는 조분 더스트(C)를 회수하기 위하여 구비되며, 회수한 조분 더스트(C)는 무기물(S4)과 함께 투입구(41a)로부터 로터리 킬른(41)에 투입된다. 사이클론(52) 대신에 다른 형식의 분급기를 사용할 수도 있다.
백 필터(53)는 사이클론(52)의 배기 가스(G3)에 포함되는 세슘염이나 산성가스 등을 흡착한 미분 더스트(F)를 회수하기 위해 구비된다. 백 필터(53) 대신에 다른 형식의 집진기를 사용할 수도 있다. 또한 백 필터를 2기 직렬로 배치하고, 전단의 백 필터로 세슘염을 흡착한 미분 더스트(F)를 회수하고, 후단의 백 필터로 산성 가스 등을 제거하기 위한 배기 가스 처리제를 첨가하여, 산성 가스 등을 흡착한 더스트를 회수해도 된다.
탈질탑(54)은 촉매 등을 사용하여 백 필터(53)를 통과한 연소 배기 가스(G4) 중의 NOx를 분해하여 제거하기 위해 구비된다. 이 탈질탑(54)은, 예를 들면, 허니콤 형상으로 구성되고, 대량의 연소 배기 가스를 처리하는 경우에도 비교적 소형으로 구성할 수 있다. 또한 NOx를 분해 제거할 뿐만 아니라, SOx를 흡착 제거하는 탈황 기능을 이것에 부가해도 된다.
제염 생성물 분급 장치(6)는 소성 장치(4)의 후단에 배치되어, 토공 자재 등으로서 이용 가능한 클링커(제염 생성물)(P1)를 분급하고, 또한 이것에 불용화재(Q)를 첨가 혼합하기 위해 구비되며, 분급기(61)와 불용화재 첨가 혼합기(62)로 구성된다.
분급기(61)는 제염 생성물(P1)을 시멘트 혼합재 및 토공 자재 등(이하, 단지 「토공 자재 등」이라고 함)(P3)에 적합한 입도로 조정하기 위해 구비된다. 여기에서, 제염 생성물(P1)의 입도는 소성 장치(4)에서의 소성 온도나 체류 시간 등의 소성 조건에 따라 상이하다. 제염 생성물(P1)의 입도가 분급을 하지 않더라도 토공 자재 등(P3)에 적합한 입도로 되는 경우는 이것을 생략하는 것도 가능하다. 또한 분급만으로는 토공 자재 등(P3)에 적합한 입도로 되지 않는 경우에는, 분급기(61)의 전단에 분쇄기를 배치해도 되고, 또는 분급기와 분쇄기를 복수 조합하여 배치해도 된다.
불용화재 첨가 혼합기(62)는 분급기(61)의 후단에 배치되어, 분급된 제염 생성물(P2)로부터 중금속, 6가 크롬, 불소 등의 용출이 있는 경우에, 이것을 방지하는 관점에서 제염 생성물(P2)에 불용화재(Q)를 첨가 혼합하기 위해 구비된다. 불용화재(Q)로서는 환원제 및 흡착제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 사용한다. 환원제로서는, 예를 들면, 아황산나트륨 등의 아황산염, 황산철(II), 염화철(II) 등의 철(II)염, 티오황산나트륨, 철분 등을 들 수 있다. 흡착제로서는, 예를 들면, 제올라이트, 점토 광물, Mg-Al계나 Mg-Fe계 등의 하이드로탈사이트 화합물과 같은 층상 복수 산화물, Ca-Al계 수산화물이나 에트린자이트나 모노설페이트 등의 Ca-Al계 화합물, 산화철(헤마타이트)이나 산화비스무트 등의 함수 산화물, 수산화마그네슘이나 경소 마그네슘이나 소성 돌로마이트나 산화마그네슘 등의 마그네슘 화합물, 황화철이나 철분이나 슈베르마나이트나 FeOOH 등의 철 화합물, 산화규소나 산화알루미늄이나 산화철 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물 또는 소성물, 세륨 및 희토류 원소를 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. 이들 환원제 및 흡착제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 여기에서, 제염 생성물(P2)로부터의 중금속 등의 용출량은 소성 장치(4)에 공급된 유기물(O3)이나 무기물(S4)에 포함되는 중금속 등의 함유량이나 형태에 따라 다르다. 따라서, 중금속 등의 용출량이 토공 자재 등의 기준을 밑도는 경우에는 이것을 생략하는 것도 가능하다.
다음에 상기 구성을 갖는 방사성 세슘의 제거 장치(1)의 동작에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다.
받아 들인 유기물(O1)을 건조기(21)에 투입하고 건조한 후, 분쇄기(22)에 건조한 유기물(O2)을 투입하고, 원하는 치수로 분쇄한다.
한편, 받아 들인 무기물(S1)에 개질재(T)를 첨가하고 개질기(31)로 개질한 후, 건조기(32)에 개질한 무기물(S2)을 투입하여 건조시키고, 또한 분쇄기(33)에 건조한 무기물(S3)을 투입하고, 원하는 치수로 분쇄한다.
건조 분쇄한 유기물(O3) 및 화석연료(F1)를 버너(41b)로부터 로터리 킬른(41) 내로 불어 넣고 연소시킴과 아울러, 개질 건조 분쇄한 무기물(S4) 및 반응촉진제(A)로서 칼슘원을 투입구(41a)로부터 투입하고 소성한다. 반응촉진제(A)를 공급함으로써 피소성물의 염기도를 높여, 소성 과정에서의 액상의 발생을 억제할 수 있어, 유기물(O3) 및 무기물(S4)에 포함되는 방사성 세슘을 효율적으로 휘발시킬 수 있다.
칼슘원으로서는 탄산 칼슘, 생석회, 소석회, 석회석, 돌로마이트, 용광로 슬래그 등을 사용할 수 있고, 이들 군에 포함되는 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이 중, 탄산 칼슘은 로터리 킬른(41) 내에서의 현열에 의해 탈탄산되어, 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 용이하게 분해되기 때문에 바람직하다.
무기물(S4) 및 유기물(O3)에 포함되어 있던 방사성 세슘은 로터리 킬른(41) 내에서 휘발되고, 배기 가스(G1)에 포함된 상태에서 냉각탑(51)에 도입된다.
냉각탑(51)에서, 배기 가스(G1)는 살수 장치(51a)로부터 분무된 물(혹은 냉각탑 내에 도입된 냉각 공기 또는 이것들의 혼합물)에 의해 급격하게 냉각되고, 배기 가스(G1)에 포함되어 있던 세슘이 고체 상태의 세슘염으로 되어 더스트에 부착된다.
다음에 세슘염을 함유하는 냉각탑(51)으로부터의 배기 가스(G2)를 사이클론(52)에 도입하고, 배기 가스(G2)에 포함되는 조분 더스트(C)를 회수한다. 회수한 조분 더스트(C)는 로터리 킬른(41)으로 되돌려진다. 이 조분 더스트(C)에도 세슘염이 포함되지만, 함유율이 비교적 낮기 때문에, 로터리 킬른(41)으로 되돌리고, 세슘을 다시 휘발시켜 회수한다.
사이클론(52)의 배기 가스(G3)을 백 필터(53)에 도입하고, 세슘염을 고비율로 함유하는 미분 더스트(F)를 회수한다. 회수한 미분 더스트(F)는 필요에 따라 수세, 흡착, 압축 등에 의해, 더욱 용적 축소화 처치를 한 후, 콘크리트제의 용기 등에 밀폐하여 보관하고, 중간 저장 시설이나 최종 처분장으로 반송한다. 또한 배기 가스(G3)에 포함되는 산성 가스 등을 흡착한 더스트도 백 필터(53)로 회수된다.
백 필터(53)의 배기 가스(G4)를 탈질탑(54)에 도입하고, 배기 가스(G4)에 포함되는 NOx를 분해하여 제거하고, 청정화된 탈질탑(54)의 배기 가스(G5)를 굴뚝(55)으로부터 대기로 방출한다.
한편, 로터리 킬른(41)에 투입된 무기물(S4)은 로터리 킬른(41) 내로 버너(41b)로부터 불어 넣어진 화석연료(F1)와 및 유기물(O3)의 연소열에 의해 소성되고, 방사성 세슘이 휘발 제거된 후에, 클링커 쿨러(42)에 의해 냉각되고, 토공 자재 등으로서 이용 가능한 클링커(제염 생성물)(P1)가 생성된다. 클링커 쿨러(42)의 고온의 추기 가스(H)는 유기물의 건조기(21)나 무기물의 건조기(32)의 열원으로서 이용한다.
제염 생성물(P1)은 분급기(61)에 의해 토공 자재 등으로서 이용 가능한 입도로 분급되고, 또한 불용화재 첨가 혼합기(62)에서 제염 생성물(P2)은 불용화재(Q)가 첨가 혼합된다. 제염 생성물(P2)과 불용화재(Q)를 혼합하는 방법으로서는, 제염 생성물(P2)과 분말 형상의 불용화재(Q)를 혼합해도 되고, 불용화재(Q)를 미리 물과 혼합하여, 슬러리 또는 수용액(이하, 「슬러리 등」이라고도 함)으로 하여, 제염 생성물(P2)과 슬러리 등을 혼합하거나, 제염 생성물(P2)에 슬러리 등을 분무하거나, 또는 제염 생성물(P2)을 슬러리 등에 침지하는 등의 방법을 들 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 방사성 세슘을 포함하는 유기물(O1), 무기물(S1)로부터 저비용으로 효율적으로 방사성 세슘을 제거함과 아울러, 이것들을 연료 및 원료로서 이용하여, 시멘트 혼합재 및 토공 자재 등으로서 이용 가능한 제염 생성물(P3)을 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는, 백 필터(53)의 전단에 사이클론(52)을 설치하여 조분 더스트(C)를 분리해서 로터리 킬른(41)으로 되돌렸지만, 냉각탑(51)의 배기 가스(G2)에 포함되는 더스트를 모두 회수하고, 회수한 더스트 모두에 대하여 감용화(減容化) 처치 등을 시행한 후, 중간 저장 시설이나 최종 처분장으로 반송할 수도 있다.
또한 무기물(S4) 및 반응촉진제(A)를 투입구(41a)로부터 혼합하여 로터리 킬른(41) 내로 공급했지만, 개별적으로 투입해도 된다. 또한 그 투입 개소에 대해서도, 로터리 킬른(41)에 가마 후방부로부터 투입하면 되고, 투입구(41a)에 한정하는 것은 아니다. 또한 유기물(O3)에 대해서도, 로터리 킬른(41) 내에 가마 전방부로부터 공급하면 되고, 투입 개소는 버너(41b)에 한정하는 것은 아니다.
1 방사성 세슘 제거 장치 2 유기물 건조 분쇄 장치
21 건조기 22 분쇄기
3 무기물 개질 건조 분쇄 장치 31 개질기
32 건조기 33 분쇄기
4 소성 장치 41 로터리 킬른
41a 무기물 투입구 41b 버너
42 클링커 쿨러 5 제염계 배기 가스 처리 장치
51 냉각탑 51a 살수 장치
52 사이클론 53 백 필터
54 탈질탑 55 굴뚝
6 제염 생성물 분급 장치 61 분급기
62 불용화재 첨가 혼합기 A 반응촉진제(칼슘원)
B 개질재 C 조분 더스트
F 미분 더스트
O1∼O3 (방사성 세슘을 포함하는) 유기물
F1 화석 연료 G1∼G5 배기 가스
H 클링커 쿨러의 추기 가스 P1 클링커(제염 생성물)
P2 제염 생성물 P3 토공 자재 등(제염 생성물)
Q 불용화재
1∼S4 (방사성 세슘을 포함하는) 무기물
T 개질재
21 건조기 22 분쇄기
3 무기물 개질 건조 분쇄 장치 31 개질기
32 건조기 33 분쇄기
4 소성 장치 41 로터리 킬른
41a 무기물 투입구 41b 버너
42 클링커 쿨러 5 제염계 배기 가스 처리 장치
51 냉각탑 51a 살수 장치
52 사이클론 53 백 필터
54 탈질탑 55 굴뚝
6 제염 생성물 분급 장치 61 분급기
62 불용화재 첨가 혼합기 A 반응촉진제(칼슘원)
B 개질재 C 조분 더스트
F 미분 더스트
O1∼O3 (방사성 세슘을 포함하는) 유기물
F1 화석 연료 G1∼G5 배기 가스
H 클링커 쿨러의 추기 가스 P1 클링커(제염 생성물)
P2 제염 생성물 P3 토공 자재 등(제염 생성물)
Q 불용화재
1∼S4 (방사성 세슘을 포함하는) 무기물
T 개질재
Claims (8)
- 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 가마 전방부에서 공급하는 유기물 공급 수단과, 방사성 세슘으로 오염된 무기물을 가마 후방부에서 공급하는 무기물 공급 수단을 구비하고, 상기 유기물을 상기 무기물과 함께 소성하는 로터리 킬른과,
이 로터리 킬른에서 휘발한 세슘을 회수하는 회수 장치를 구비하고,
상기 방사성 세슘으로 오염된 무기물을 상기 로터리 킬른에 투입하기 전에, 상기 무기물을 개질하는 개질기를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사성 세슘으로 오염된 유기물을 상기 로터리 킬른에 투입하기 전에, 상기 유기물을 건조 분쇄하는 건조 분쇄 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치. - 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방사성 세슘으로 오염된 무기물을 상기 로터리 킬른에 투입하기 전에, 상기 무기물을 건조 분쇄하는 건조 분쇄기를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 회수 장치는 상기 로터리 킬른의 배기 가스를 냉각하는 냉각탑과, 상기 냉각탑의 배기 가스 중의 더스트를 회수하는 집진기인 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 집진기의 전단에 상기 냉각탑의 배기 가스 중의 조분 더스트를 분리하는 분급기를 구비하고, 상기 분급기에서 분리된 조분 더스트를 상기 로터리 킬른에 되돌리는 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방사성 세슘으로 오염된 유기물을, 상기 방사성 세슘으로 오염된 무기물과 함께 소성할 때에, 상기 로터리 킬른에 칼슘원을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 로터리 킬른에서 방사성 세슘이 휘발 제거된 후에 생성된 제염 생성물을 분급하기 위한 분급기와, 또한 이것에 불용화재를 첨가 혼합하기 위한 불용화재 첨가 혼합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 세슘의 제거 장치.
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