WO2012111463A1 - 樹脂減容処理システムおよび樹脂減容処理方法 - Google Patents

樹脂減容処理システムおよび樹脂減容処理方法 Download PDF

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Fuji Electric Co Ltd
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    • G21F9/30—Processing
    • G21F9/32—Processing by incineration

Definitions

  • the present invention relates to a resin volume reduction processing system and a resin volume reduction processing method. More specifically, the present invention relates to a volume reduction processing system and a volume reduction processing method for reducing the volume of used ion exchange resins mainly used in nuclear power generation facilities.
  • treated resin used ion exchange resin
  • Processing technology has been developed.
  • the resin to be treated has been subjected to volume reduction treatment by, for example, separating the radionuclide from the resin to be treated and incinerating the resin to be treated together with combustible waste.
  • treated resins that are not suitable for incineration have been stored and provisionally stored, for example, in the premises of nuclear power plants.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-153998 discloses a volume reduction processing apparatus using oxygen plasma.
  • a high volume reduction rate is achieved. That is, in the treatment by the volume reduction treatment device described in Patent Document 1, the treatment resin is decomposed or carbonized by heat, and the gas generated by the decomposition or the carbonized treatment resin is oxidized or incinerated by oxygen plasma. By combining the treatment, the volume of the resin to be treated is reduced at a high volume reduction rate.
  • a high volume reduction rate as described in Patent Document 1 is not always required. For example, by manufacturing a mixture of cement and a small amount of residual solids, the management level of the waste is lowered and disposed of. Further, as described above, the method of sealing the residual solid after reducing the volume of the resin to be treated with the radioactive substance with cement is not always employed. For example, the residue may be solidified and disposed of by sealing with resin. In these examples, the high volume reduction rate up to about 1/20 described above is not necessarily required.
  • management level standards that is, management severity standards
  • the volume reduction process based on such storage it is desirable to perform a volume reduction process corresponding to the target storage class classification.
  • the resin concentration of the resin to be treated is reduced at an excessively high volume reduction rate and the radioactive concentration due to residual radioactivity of the residual solid becomes high, the residual solid becomes a storage class that is applied to waste with high radioactive concentration. It may be true. In such a case, since it becomes obliged to store the residual solid according to the management level standard for stricter storage, the cost for storage increases.
  • the present invention aims to solve at least some of these problems, and enables volume reduction processing with reduced total cost when considering storage costs, thereby reducing the cost of nuclear power generation equipment. It contributes to driving.
  • the inventor of the present application can reduce the total cost required for the volume reduction processing and the subsequent storage by adopting a radiometer for volume reduction processing and stopping or stopping the volume reduction processing at an appropriate timing.
  • a radiometer for volume reduction processing and stopping or stopping the volume reduction processing at an appropriate timing.
  • the radioactivity of a resin to be treated with a radioactive substance is measured, and a radiometer that outputs radioactivity data or a radioactivity signal indicating the radioactivity value and
  • the volume of the resin to be treated is reduced by subjecting the resin to be treated to heat treatment, and oxidizing at least one or both of the resin to be treated itself and a gas released from the resin to be treated with oxygen plasma.
  • a volume reduction processing device to be processed, and a processing stop point for volume reduction processing of the resin to be processed to the volume reduction target value by the volume reduction processing device, the volume reduction target value and the radioactivity data or the radioactivity signal A processing stop point calculation unit that is determined based on the above, and when the volume reduction processing apparatus reaches the processing stop point, at least one of the heat treatment and the oxidation treatment Volume reduction processing system for stopping the processing is provided.
  • the total cost refers to the processing cost required to process the resin to be processed (batch) of a certain unit processing amount to the residual solid after volume reduction, and the storage cost required to store the residual solid.
  • the processing costs include all the various temporary or transient costs that occur in accordance with the processing, such as energy costs, machine costs, and transportation costs.
  • the processing cost increases as the amount of solid residue obtained from the same amount of resin to be processed is reduced, that is, the volume reduction ratio is increased.
  • the storage cost includes all of the arbitrary costs incurred over the entire storage period.
  • the storage cost is generally determined for each storage class classified by the radioactivity per unit volume of residual solids, that is, the radiation concentration.
  • the storage cost decreases as the volume reduction rate of the resin to be processed increases in the same storage class.
  • the storage class with higher radioactivity concentration increases the storage cost as it requires storage at a stricter management level than the storage class with lower radioactivity concentration.
  • the radiometer includes an arbitrary measuring device that measures arbitrary radiation such as ⁇ rays, ⁇ rays, and ⁇ rays. Among them, for example, a radiometer having an energy resolution that can be measured for each gamma ray energy can be included.
  • the radiometer outputs, for example, radioactivity data or radioactivity signals corresponding to the radioactivity of the line type or energy used for storage class division.
  • the radioactivity is usually measured in units of becquerel (Bq) or Curie (Ci), but the radioactivity data or radioactivity signal has any aspect expressed by information convertible to radioactivity. Includes things.
  • the volume reduction processing apparatus can heat the resin to be processed and perform a process of oxidizing at least one or both of the resin to be processed itself and a gas released from the resin to be processed by oxygen plasma. Refers to any device.
  • the processing stop point calculation unit is a functional unit or a processing unit that is realized as a computer that performs a processing operation according to a program so as to perform a predetermined process, for example.
  • the volume reduction target value is, for example, an arbitrary numerical index that can specify how much the resin to be treated has been reduced, and is set as a processing target value.
  • the volume reduction target value may be designated by, for example, a volume reduction rate, or may be designated by a weight reduction rate (weight reduction ratio).
  • the process stop point is arbitrary information that can be used to determine the timing of stopping the process.
  • the timing can be specified by a value of some physical quantity, a value indicating a processing stage, a value indicating time, or the like. Contains any possible value.
  • a typical treatment stop point is determined by the weight loss rate of the resin to be treated, the integrated value of the concentration of carbon-containing gas (carbon dioxide, carbon monoxide, etc.), and the time for treatment.
  • the processing stop point is determined based on the volume reduction target value and the radioactivity data or radioactivity signal. The calculation is performed by a processing stop point calculation unit realized as a function unit or processing unit in the computer.
  • the present invention can also be implemented as a volume reduction processing method. That is, in one aspect of the present invention, the radiometer measures the radioactivity of the resin to be treated with a radioactive substance, and outputs radioactivity data or radioactivity signal indicating the radioactivity value;
  • the volume reduction treatment apparatus heat-treats the resin to be treated, and oxidizes at least one or both of the resin to be treated itself and a gas released from the resin to be treated with oxygen plasma, thereby
  • the step of volume reduction processing of the treated resin, and the processing stop point calculation unit uses the volume reduction processing device as a processing stop point for volume reduction processing of the resin to be processed to the volume reduction target value or processing stoppage Determining a time based on the volume reduction target value and the radioactivity data or the radioactivity signal; and before the volume reduction processing device reaches the processing stop point, Compacting processing method comprising the step of stopping at least one of the processing of the heat treatment and the oxidation treatment is provided.
  • the volume reduction target value is determined according to a storage class for discarding or storing the solid residue of the resin to be treated.
  • volume reduction processing can be performed to an extent that does not cause an increase in storage cost, and volume reduction processing with reduced total cost can be realized.
  • FIG. 2 (a) shows the structure of the volume reduction processing system in one embodiment of this invention.
  • FIG. 2 (a) shows the graph of the parameter
  • FIG. 2 (b) shows a mode that a processing cost and a storage cost change with respect to a weight reduction rate in one embodiment of this invention.
  • it is a graph which shows a mode of progress of processing when a volume reduction target value is given.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a volume reduction processing system 1000 according to the first embodiment of the present invention.
  • the volume reduction processing system 1000 includes a radioactivity meter 102, a volume reduction processing apparatus 110, and a processing stop point calculation unit 180.
  • the radiometer 102 is an arbitrary radiometer configured to measure the radioactivity of the resin 20 to be processed before being supplied to the volume reduction treatment device 110.
  • a typical radiometer 102 may include a semiconductor detector that measures gamma rays by energy decomposition.
  • the radiometer 102 outputs radioactivity data or a radioactivity signal indicating the radioactivity value of the resin 20 to be treated.
  • the radiometer 102 is a radiometer having ⁇ -ray energy resolution, for example, the radioactivity in the specified nuclide can be measured while the radionuclide is specified by the energy of the emitted ⁇ -ray. It becomes possible.
  • the arrangement of the radiometer 102 is not limited to the position shown in FIG. 1, and is arranged at an arbitrary position where the radioactivity value of the resin 20 to be processed can be acquired.
  • the volume reduction processing apparatus 110 includes a stage 112 on the vacuum container 114 on which the resin to be processed 20 (the resin 22 to be processed) is placed.
  • the configuration and operation of the volume reduction processing device 110 will be described in detail later.
  • the resin 20 to be treated is supplied to the stage 112 by the supply mechanism 122 through the supply side gate valve G1.
  • the supply mechanism 122 is provided with a quantitative mass 124 having a predetermined volume.
  • the fixed mass 124 is delivered by the arm 126 to the position above the stage 112 through the opened supply-side gate valve G1.
  • the resin 20 to be treated in the quantitative mass 124 is dropped onto the upper surface of the stage 112.
  • a fixed mass driving mechanism 128 that enables such an operation is connected to the arm 126.
  • the stage 112 is a metal tray that is made in the shape of a circular dish and on which the resin to be treated 22 can be placed.
  • a heater 116 is provided inside the flat plate portion of the stage 112 on which the resin 22 to be processed is placed, and the temperature of the stage 112 itself can be raised by the heater 116.
  • the stage 112 is configured to be able to rotate around an axis that passes through the center of the circular dish and is perpendicular to the flat plate portion while maintaining the airtightness of the vacuum vessel 114.
  • the drive mechanism 118 can cause the stage 112 to perform a slow rotation operation, for example, once per several minutes to several times per minute. Further, the stage 112 is manufactured so that the vertical position, that is, the height of the paper surface of FIG.
  • the stage 112 can be changed by a driving mechanism (not shown).
  • the stage 112 is connected to a heating power source 120 that supplies controlled power to the heater 116.
  • the stage 112 is equipped with a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the stage 112 itself.
  • the power supplied to the heater 116 is controlled according to the temperature measurement signal from the temperature sensor.
  • the temperature of the stage 112 can be controlled to a temperature suitable for volume reduction processing such as 400 ° C. or 700 ° C., for example.
  • the volume reduction processing apparatus 110 includes a vacuum container 114 that is generally formed in a cylindrical shape.
  • a gas supply line 130 for supplying oxygen to the internal space of the vacuum container 114 is connected to the vacuum container 114. From the gas supply line 130, oxygen from the oxygen cylinder 132 is supplied to the internal space of the vacuum vessel 114 through the regulator valve 134 at a controlled flow rate.
  • a high frequency coil 142 is disposed on the outer surface of the top wall 114R of the vacuum vessel 114 on the atmosphere side.
  • the high frequency coil 142 is a coil formed by spirally forming a linear member such as copper.
  • the high-frequency coil 142 has a connecting portion at a spiral center portion and a peripheral portion.
  • the high-frequency coil 142 is used to excite plasma in the space inside the top wall 114 ⁇ / b> R of the vacuum vessel 114, that is, the space S above the stage 112. For this reason, a high frequency power supply 144 having a frequency suitable for inductively coupling with the plasma is connected to the high frequency coil 142.
  • This plasma is mainly oxygen plasma because it is excited while supplying oxygen.
  • the top wall 114 ⁇ / b> R of the vacuum vessel 114 is an insulator in order to generate a high-frequency electromagnetic field by the high-frequency coil 142 in the space S.
  • the top wall 114R is made of fused silica glass.
  • the configuration and arrangement of the high-frequency coil that can be employed in the present embodiment are not particularly limited to the arrangement of the high-frequency coil 142.
  • the volume reduction process of this embodiment can be performed by using a high-frequency coil having an arbitrary shape and arrangement suitable for excitation of oxygen plasma.
  • the exhaust line 150 for keeping the inside in a reduced pressure state is also connected to the vacuum vessel 114.
  • An exhaust valve 152 and a vacuum pump 154 are connected to the exhaust line 150.
  • the opening degree of the exhaust valve 152 is controlled by the pressure control unit 158, and the pressure control unit 158 continuously performs pressure control based on a signal from the pressure sensor 160 that measures the pressure in the internal space of the vacuum vessel 114. ing.
  • the pressure control unit 158 automatically controls the pressure of the vacuum vessel 114 as an APC (Automatic Pressure Controller) that controls the exhaust valve 152 based on a signal from the pressure sensor 160.
  • APC Automatic Pressure Controller
  • a carbon dioxide sensor 156 is connected to the outlet side path of the vacuum pump 154.
  • the carbon dioxide sensor 156 outputs concentration data or a concentration signal corresponding to the concentration of carbon dioxide gas measured in the exhaust path from the vacuum vessel 114.
  • any type of gas sensor that achieves the purpose of measuring the concentration of the carbon-containing gas can be used in place of the carbon dioxide sensor 156.
  • the same purpose can be achieved by using a carbon monoxide sensor instead of a carbon dioxide sensor.
  • the gas sensor such as the carbon dioxide sensor 156 may be provided not on the outlet side path of the vacuum pump 154 but on, for example, a wall surface of the vacuum vessel 114 or a path to the vacuum pump 154 in the exhaust line 150. .
  • the supplied resin 20 (processed resin 22) is subjected to volume reduction while being placed on the stage 112.
  • This volume reduction process is performed by a heat process by the stage 112 and an oxidation process by the oxygen plasma P. That is, the volume reduction treatment apparatus 110 heats the resin 22 to be treated, and oxidizes at least one or both of the resin 22 itself and the gas released from the resin 22 with the oxygen plasma P. . Details of this processing will be described later.
  • the solid content (residual solid matter) placed on the stage 112 is obtained from the resin 22 to be treated. For this reason, after the processing is finished, the solid residue is removed from the stage 112 by the discharge mechanism 162 and discharged to the outside of the vacuum vessel 114.
  • a discharge-side gate valve G2 is attached to the vacuum vessel 114.
  • a suction pipe 164 including a recovery nozzle 166 is disposed in the discharge mechanism 162. The suction pipe 164 is connected to a discharge drive mechanism 168 for driving the position of the recovery nozzle 166 to a position suitable for suction of residual solid matter on the stage 112 in a state where the discharge side gate valve G2 is open.
  • the residual solid sucked by the suction pipe 164 is recovered while preventing scattering through a bag filter or a cyclone (both not shown) for recovering the residual solid from the airflow, and is temporarily stored in the residual solid container 170. It is stored in.
  • the residual solid container 170 is provided with an additional radiometer 172 for measuring the radioactivity remaining in the final residual solid.
  • the solid residue in the solid residue container 170 is then sealed with, for example, cement or resin to enhance safety, and is transported to a suitable facility such as a final disposal site, where it is stored or disposed semi-permanently.
  • the additional radiometer 172 outputs the radioactivity actually indicated by the solid residue as residual radiation data or residual radiation signal.
  • the residual radiation data or residual radiation signal output from the additional radiometer 172 can be used to determine the storage class of the residual solids.
  • the processing stop point calculation unit 180 is a functional unit implemented as a program in the computer 182, for example.
  • the function of the processing stop point calculation unit 180 is a function for determining a processing stop point for volume reduction processing of the resin 20 to be processed to the volume reduction target value by the volume reduction processing device 110.
  • determining the processing stop point an operation based on the volume reduction target value and the radioactivity data or radioactivity signal obtained by the radiometer 102 is performed. Then, the determined process stop point is stored in the process stop point storage unit 188.
  • the volume reduction processing device 110 is controlled by the computer 182 or the sequence control unit 184 in which the processing stop point calculation unit 180 is mounted.
  • the volume reduction processing apparatus 110 stops at least one of the heating process and the oxidation process when the process stop point is reached.
  • the computer 182 in which the processing stop point calculation unit 180 is mounted executes control based on the value of the processing stop point in the processing stop point storage unit 188, for example. Alternatively, the computer 182 transmits a control signal to the sequence control unit 184 to cause the sequence control unit 184 to perform similar control.
  • the computer 182 in which the processing stop point calculation unit 180 is mounted receives data or signals from the volume reduction processing device 110, the radiometer 102, the carbon dioxide sensor 156, and the additional radiometer 172. Further, the computer 182 controls the operation of the volume reduction processing apparatus 110 directly or through the sequence control unit 184, for example.
  • the elements of the volume reduction processing apparatus 110 that receive control from the computer 182 directly or through the sequence control unit 184 include a stage driving mechanism 118, a heating power source 120, a quantitative mass driving mechanism 128, a regulator valve 134, a high-frequency power source 144, A pressure control unit 158, a discharge drive mechanism 168, a supply side gate valve G1, and a discharge side gate valve G2 are included.
  • the pressure control unit 158 itself operates so as to make the pressure inside the vacuum vessel 114 constant by controlling the pressure sensor 160 and the exhaust valve 152, and at the same time receives the control by the sequence control unit 184,
  • the pressure command value which is the control target value, may be changed.
  • the processing stop point calculation unit 180 further includes an integration unit 186 that calculates an integrated value obtained by integrating at least one of the concentration data from the carbon dioxide sensor 156 and the concentration value converted from the concentration signal.
  • the accumulating unit 186 is a functional unit that is realized using the computing function of the computer 182.
  • the accumulating unit 186 performs an operation of integrating the concentration data or the concentration signal according to the concentration of carbon dioxide gas from the carbon dioxide sensor 156 over time.
  • the integrated value is an integrated value from the initial stage of the process to each time point indicating the total amount of carbon dioxide gas (carbon-containing gas) released from the resin 22 to be processed and measured by the carbon dioxide sensor 156.
  • the processing stop point calculation unit 180 receives the integrated value output from the integrating unit 186 and uses it to determine how much carbon-containing gas has been released from the resin 22 to be processed up to that point.
  • the integrated value of the carbon-containing gas such as the released carbon dioxide is used as an index indicating the degree of progress of the volume reduction treatment of the resin 20 to be treated, as will be described later.
  • FIG. 2 is a graph (FIG. 2 (a)) of an index (temperature and carbon dioxide concentration) indicating the state of the volume reduction processing system for the state of the volume reduction processing system 1000, and an estimation indicating the state of volume reduction of the resin. It is a graph (FIG.2 (b)) of a weight loss rate.
  • the index shown in FIG. 2A as the index of the state of the volume reduction processing system 1000 is the temperature of the stage 112 (curve 202) and the value of the carbon dioxide concentration obtained from the carbon dioxide sensor 156 (curve 204).
  • the estimated weight reduction rate curve 214) which estimated the mode of volume reduction of resin.
  • the temperature of the stage 112 indicated by the curve 202 is a temperature indication value indicated by a temperature sensor (not shown) provided in the stage 112, and the value is clearly shown on the vertical axis as a guide.
  • the curve 204 indicating the value of the carbon dioxide concentration output from the carbon dioxide sensor 156 shows only temporal behavior, and the scale of the value is an arbitrary unit.
  • the value of the carbon dioxide concentration indicated by the curve 204 is plotted so as to be plotted linearly and the horizontal axis is zero.
  • the entire process shown in FIG. 2A takes about 24 hours.
  • the sub-batch is a processing unit obtained by further subdividing a batch of the resin 20 to be processed that becomes a unit processing amount in a series of volume reduction processing.
  • one batch of the resin 20 to be processed is processed in the first to fourth sub-batches for a part of the processing, and the remaining one is processed as the original one batch.
  • the description based on FIG. 2A describes a technique for performing a volume reduction process as high as possible for the purpose of helping understanding of the process by the volume reduction processing system 1000 of the present embodiment.
  • the volume reduction rate is as high as possible. This corresponds to the case where volume reduction processing is executed so as to be obtained.
  • the embodiment of the present invention includes a mode in which processing is stopped or stopped at an appropriate time using a processing stop point.
  • the volume reduction processing by the volume reduction processing system 1000 is roughly divided into two processing phases, that is, a first phase (first processing) and a second phase (second processing). ing.
  • first phase the stage 112 is heated to approximately 400 ° C.
  • second phase the stage 112 is heated to approximately 700 ° C.
  • these temperatures show finer temporal variations as shown by the curve 202.
  • the treatment target of the volume reduction treatment system 1000 is an ion exchange resin used by a nuclear power generation facility or the like
  • the resin 22 to be treated is an ion exchange resin and a radioactive substance accompanied by the ion exchange resin. And the remaining moisture.
  • ion exchange resins used in nuclear power generation facilities are accompanied by radioactive substances including radioisotopes by being adsorbed or retained on the form of ions or corrosive organisms (cladding).
  • first phase carbonization is performed by heating the resin 22 to be treated.
  • This process is a process first performed on the resin 22 to be processed.
  • the resin 22 to be treated When the resin 22 to be treated is placed on the stage 112 and heating is started, it releases a large amount of water vapor until it reaches a temperature of about 400 ° C., and decomposes by desorption / decomposition of lower molecules such as anion exchange groups. Release gas. Thereafter, when the temperature sufficiently rises to around 400 ° C., the resin 22 to be treated further releases decomposition gas due to the separation and decomposition of the higher-level components due to the decomposition of the resin base material.
  • the release of these cracked gases is close to the phenomenon in which general organic substances release cracked gases by heat.
  • the high-frequency coil 142 is supplied with electric power for exciting the plasma P by inductive coupling. Therefore, the released cracked gas is oxidized by the oxygen plasma P excited in the space above the stage 112.
  • components that are susceptible to oxidation in the cracked gas such as carbon components, are oxidized.
  • the gas generated by oxidizing the decomposition gas by the oxygen plasma P, that is, the processing gas contains carbon dioxide and carbon monoxide. This processing gas is exhausted through the exhaust line 150.
  • the decomposition in this process is intense immediately after the start of the process and starts to weaken after a certain period of time. This corresponds to the consumption of components that are decomposed by the temperature.
  • the stage 112 is left with the carbonization progress after the decomposition gas component is released from the resin 22 to be treated. Even if this carbonized resin 22 to be treated is sufficiently treated in the first phase, it only proceeds to the carbonized state. For this reason, the carbon component remains in the resin 22 to be treated at this time.
  • the decomposition treatment of the resin 22 to be treated, the carbonization treatment, and the oxidation treatment of the decomposition gas are performed by combining the heating of the stage 112 and the oxidation by the oxygen plasma P.
  • the carbon component of the cracked gas in the first phase is discharged from the exhaust line 150 as carbon dioxide or carbon monoxide gas in the oxidized processing gas, and its concentration is measured by the carbon dioxide sensor 156.
  • the carbon dioxide concentration in the first phase increases with increasing temperature in each sub-batch, and after a high value is maintained for a certain time, it decreases with consumption of the components to be decomposed.
  • the value of the carbon dioxide concentration is a direct index indicating the amount of carbon per unit time that is oxidized in the resin 22 to be treated.
  • the value of the carbon dioxide concentration is an indirect indicator for all components oxidized in the resin 22 to be treated.
  • all the components oxidized in the to-be-processed resin 22 may contain a nitrogen component, a sulfur component, and a hydrogen component other than a carbon component.
  • the resin 22 to be processed is processed in units of sub-batches in which the resin 22 to be processed is subdivided into the processing capacity range of the volume reduction processing device 110.
  • FIG. 2A shows a state in which the resin 22 to be treated is put into four sub-batches.
  • the progress of carbonization and decomposition treatment by heating for the first sub-batch of the resin 22 to be treated is monitored through the value of the carbon dioxide concentration.
  • the supply-side gate valve G1 is opened, and the next sub-batch, that is, the second sub-batch treated resin 22 is additionally charged.
  • the second sub-batch processed resin 22 is supplied to the stage 112 in that state. Therefore, the resin 22 to be processed is processed in both the newly added second sub-batch and the first sub-batch being processed. Thereafter, the third sub-batch and the fourth sub-batch are similarly processed.
  • the first phase of the resin 22 to be treated is advanced in this way because a large amount of cracked gas is generated from the resin 22 to be treated in the first phase compared to the second phase. This is because the ability to process may be insufficient.
  • the second phase will be described.
  • the vacuum vessel 114 remains decompressed without being released to the atmosphere.
  • the pressure that is, the degree of vacuum is changed between the first phase and the second phase.
  • the processing target of the second phase is a semi-processed product carbonized through the first phase processing as the first to fourth sub-batch of the resin 22 to be processed remaining on the stage 112.
  • this half-processed product is also referred to as a resin 22 to be processed.
  • the temperature of the stage 112 is raised to 700 ° C. in that state.
  • the second phase is a further volume reduction treatment in which the carbon component of the carbonized resin 22 to be treated is reduced by ashing that combines heat treatment and oxygen plasma.
  • oxygen plasma P is used as in the first phase.
  • the high-frequency coil 142 is supplied with electric power for exciting the plasma P by inductive coupling.
  • oxidizing the cracked gas was an action expected of the oxygen plasma P
  • the oxygen plasma was expected in the action of ashing the carbonized resin 22 to be treated. P is excited.
  • the conditions for exciting the oxygen plasma P are different between the first phase and the second phase.
  • a higher pressure than the first phase is selected for the excitation condition of the second phase oxygen plasma.
  • the oxygen supply direction is also selected so that the airflow from the top wall 114R toward the stage 112 in the second phase is larger than that in the first phase.
  • the carbon components remaining in the resin 22 to be treated are discharged from the exhaust line 150 as a treatment gas such as carbon dioxide or carbon monoxide gas. Is done.
  • the carbon dioxide concentration in the second phase also increases as the temperature increases, and after a high value is maintained for a certain time, it decreases according to the consumption of the component to be oxidized.
  • the value of the carbon dioxide concentration obtained from the carbon dioxide sensor 156 is a direct index indicating the amount of carbon per unit time oxidized in the resin 22 to be treated, It is also an indirect indicator for all components oxidized in the resin 22 to be treated.
  • the process of the second phase is continued until the carbon dioxide concentration obtained from the carbon dioxide sensor 156 becomes zero. That is, the graph of FIG. 2A shows the process of processing until the component to be removed by oxidation is eliminated from the resin 22 to be treated under the second phase conditions. At the time of the right end of the graph of FIG. 2A, the substance finally remaining in the treated resin 22 is a metal oxide containing a radionuclide and a slight amount of carbon that cannot be removed under the conditions of the second phase. It is an ingredient. For this reason, when the processing of the second phase is completed, the residual solid matter that has been subjected to the volume reduction process to such an extent that the volume cannot be further reduced is left on the stage 112.
  • the graph in FIG. 2B shows how the volume of the resin 22 to be treated is reduced with the progress of such treatment by the estimated weight reduction rate.
  • a curve 214 shown in this graph is an estimated value estimated from the integrated value of the carbon dioxide concentration at each stage showing the state of volume reduction.
  • the degree of volume reduction is estimated not by the volume but by the degree of mass (weight) reduction, that is, the weight loss rate.
  • this estimated weight loss rate it is calculated as follows. In advance, the total mass of the batch (first to fourth sub-batch) that is a processing unit of the resin 20 to be processed is measured. Since the mass is a mass including water, the dry mass is determined by subtracting the mass of water from the mass of the resin 20 to be treated using the moisture content measured separately.
  • the volume-reduced treatment is the mass due to the oxidized component such as nitrogen component, sulfur component, and hydrogen component, if present, in addition to the mass of the carbon component. is there. Therefore, the weight loss rate at each time point is (1-Mass of residual solid at each time point / Dry weight) ⁇ 100% Formula (1) Can be obtained as Here, for the sake of simplicity, the weight loss rate is described only with the definition using the dry mass. It is also possible to define the weight loss rate by another definition, such as using a mass including moisture instead of using a dry mass.
  • the internal processing of the vacuum vessel 114 is performed. Therefore, it is possible to actually measure the mass of the residual solid according to the formula (1) after the processing of the second phase is completed. That is, the weight reduction rate is obtained only after the second phase is completed and the mass of the residual solid matter sucked by the discharge mechanism 162 and temporarily stored in the residual solid matter container 170 is used. For this reason, it is practically difficult to obtain the weight loss rate at each time point in Equation (1).
  • the estimated weight loss rate at each time point is k x integrated value of carbon-containing gas concentration / dry mass x 100% (2) It can be expressed as However, when the carbon dioxide sensor 156 of FIG. 1 is used, the integrated value of the carbon-containing gas concentration is an integrated value obtained by integrating the measured carbon dioxide value indicated by the carbon dioxide sensor 156 with time, and k is proportional. It is a coefficient. In order to determine this k, as shown in FIGS.
  • FIG. 2 (b) the weight loss obtained from the mass of the residual solid material that has been processed and carried out until the concentration of the carbon-containing gas becomes zero is shown as the reaching point RF.
  • a curve 214 in FIG. 2B is a plot in which the final value of the integrated value of the carbon-containing gas concentration is matched with the arrival point RF.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the processing cost and the storage cost change with respect to the weight loss rate.
  • FIG. 3A shows a case where the storage class does not change with respect to the weight loss rate
  • FIG. 3B shows a case where the storage class changes with respect to the weight loss rate.
  • a straight line 302 in FIG. 3A indicates the processing cost of the volume reduction processing, and is shown as a straight line that increases as the weight reduction rate increases.
  • a straight line 304 indicates the storage cost required for storing the residual solid matter. The storage cost of the residual solids decreases as the weight reduction rate increases as long as the storage class does not change. Therefore, when the storage class does not change, the total cost decreases as the weight reduction rate increases, as indicated by the straight line 306 that is the sum of the straight line 302 and the straight line 304.
  • the volume reduction process is preferably stopped or stopped before the weight reduction value at which the total cost jumps discontinuously. That is, the volume reduction target value is set to a value that is smaller by a certain margin ⁇ from the value of the weight reduction rate RJ that causes a discontinuous jump in the total cost. This is the volume reduction target value RT in FIG.
  • the actual storage class category is determined by the radioactivity concentration. For this reason, even if there are residual solids obtained by volume reduction treatment at the same weight reduction rate, if the initial radioactive concentration value of the resin 22 to be treated is different, it can be classified into different storage classes There is sex. That is, in order to determine the weight loss rate RJ at which a discontinuous jump occurs in the total cost in FIG. 3B, the radioactivity concentration that becomes the boundary value for storage classification and the radioactivity measured by the radiometer 102 are measured. It is necessary to calculate the value of the weight loss rate at which a discontinuous jump occurs in the total cost from both the initial radioactive concentration of the treated resin 22. If the calculated value is used, it is possible to determine the weight reduction target value RT as a weight reduction rate that is smaller by the margin ⁇ after determining the weight reduction rate RJ that causes a discontinuous jump in cost. .
  • FIG. 4 is a graph showing the progress of processing when the volume reduction target value RT is given.
  • FIG. 4 (a) is a graph showing the change over time in the carbon dioxide concentration in the volume reduction process, similar to that shown in FIG. 2 (a).
  • the integrated value of the concentration of carbon dioxide gas is a value obtained by integrating the concentration of carbon dioxide gas from the start of processing to each time point. The value is converted into the estimated volume reduction rate according to the above-described equation (2). The converted volume reduction rate is shown in FIG. FIG.
  • FIG. 4B is a graph showing the change over time of the estimated weight loss rate in the volume reduction process, similar to that shown in FIG.
  • the volume reduction target value RT is shown in FIG. 4B as a value on the vertical axis.
  • the processing stop point calculation unit 180 determines the processing stop point if the calculation of Expression (2) is performed at each time point using the integrated value obtained by the integrating unit 186 and the progress of the process is monitored. Can do.
  • the process of the determination is performed by several modes depending on the type of measurement value or physical quantity that determines the process stop point.
  • the processing stop point is typically determined as a weight loss rate of the resin to be processed, an integrated value of a carbon-containing gas such as carbon dioxide or carbon monoxide, a processing required time, or a processing stop time.
  • the processing stop point when specified by the weight loss rate of the resin to be processed is set as the weight reduction rate processing stop point RSP.
  • the weight reduction rate processing stop point RSP the volume reduction target value RT (FIG. 3B) itself is most typically selected as shown in FIG.
  • the processing stop point storage unit 188 stores the value of the weight reduction rate processing stop point RSP as it is.
  • a value smaller than the volume reduction target value RT by a certain margin may be used as the weight reduction rate processing stop point RSP.
  • the processing stop point may be determined by the integrated value of the carbon-containing gas.
  • the processing stop point is defined as a carbon processing stop point CSP (not shown).
  • This carbon treatment stop point CSP is most typically the integrated value of the carbon-containing gas that gives the volume reduction target value RT (FIG. 3B). Therefore, the carbon treatment stop point CSP is easily calculated as an integrated value of the carbon-containing gas when Equation (2) is equal to the volume reduction target value RT.
  • the processing stop point storage unit 188 stores the carbon processing stop point CSP. In Modification 1 described later, a method for determining the carbon processing stop point CSP with higher accuracy is described.
  • the processing stop point may be determined as a processing required time or a processing stop time.
  • the processing stop point is set as a time processing stop point TSP.
  • This time processing stop point TSP is most typically a processing time for giving a volume reduction target value RT (FIG. 3B), as shown in FIG. 4B.
  • the curve 214 (FIG. 2B) needs to be obtained in advance. For this purpose, processing is performed in advance using a resin sample of the same type as the resin 20 to be processed, and the reaching point RF is determined to obtain the curve 214 in FIG. 2B, and the curve 214 is processed.
  • the processing stop point storage unit 188 stores the time processing stop point TSP.
  • the processing stop point can be determined by several modes. In addition, regardless of which process stop point is employed, it is possible to set the arbitrary margin and determine the process stop point. Any processing stop point is determined based on the volume reduction target value RT and the radioactivity data or radioactivity signal.
  • the process stop point determined by the process stop point calculation unit 180 is preferably the second phase (second process). ) Is set to be located in the processing period. Although a large amount of carbon still remains in the first phase (first treatment) in which the carbonization treatment is performed, sufficient treatment is proceeding in the second phase, and the subsequent disposal, that is, semi-permanent This is because it is difficult for storage to occur.
  • FIG. 4A is a value of the carbon dioxide concentration obtained from the carbon dioxide sensor 156
  • a curve 414 of FIG. 4B is an estimated weight loss rate estimated from the state of volume reduction of the resin.
  • FIG. 4A when the process is stopped when the process stop point is reached, the concentration of carbon dioxide rapidly decreases from that point, and the estimated weight loss rate does not increase. That is, the process is stopped soon.
  • FIG. 4A the curve when the processing stop point is not used (FIG. 2A) is clearly indicated by a chain line.
  • the process is stopped typically by stopping the heating process by the heater 116 and stopping the oxidation process by the oxygen plasma P.
  • the oxidation treatment is stopped by stopping the supply of oxygen from the gas supply line 130 and stopping the supply of power from the high frequency power supply 144.
  • an arbitrary stop process that stops the progress of the volume reduction process can be executed.
  • the generation of decomposition gas is small, and the ashing of the resin 22 to be treated is the main treatment. Therefore, whether the heat treatment by the heater 116 is stopped or the oxidation by the oxygen plasma P is stopped.
  • the volume reduction process can be terminated simply by executing either one.
  • a process of measuring initial radioactivity S102
  • a radiometer 102 is used.
  • a processing stop point is determined (S104).
  • the operation of the processing stop point calculation unit 180 described above is performed. That is, for example, when the weight reduction rate processing stop point RSP is used as the processing stop point, the value of the volume reduction target value RT is stored in the processing stop point storage unit 188 as it is.
  • the carbon processing stop point CSP is adopted as the processing stop point, typically, the integrated value of the carbon-containing gas when the equation (2) is equal to the volume reduction target value RT is calculated, and the value is It is stored in the processing stop point storage unit 188 as a carbon processing stop point CSP.
  • the volume reduction target value RT is typically set from the curve 214 (FIG. 2B) for the same type of resin measured in advance.
  • the given time processing stop point TSP is obtained and stored in the processing stop point storage unit 188.
  • the carbon treatment stop point CSP is adopted as a typical example.
  • the supply-side gate valve G1 is opened and the sub-batch (first sub-batch) to be treated 22 is supplied, the supply-side gate valve G1 is closed again.
  • This is a process of supplying a constant volume of the resin 22 to be processed by the fixed mass 124 and is a process of placing the resin 22 to be processed on the stage 112 of the vacuum vessel 114 in advance as a first sub-batch.
  • the inside of the vacuum container 114 is depressurized (S106). For example, when the pressure reaches about 10 Torr (1.33 kPa), the stage 112 is heated to 400 ° C. by the heater 116 as the first phase process (S108).
  • the vacuum pump 154 continues a certain exhaust operation, the pressure is input to the pressure control unit 158 by the pressure sensor 160 and automatically controlled through the opening degree of the exhaust valve 152.
  • the sub-batch treated resin 20 that is, for example, when the sub-batch is prepared from the first to the fourth sub-batch and the treated resin 20 being processed is that of the fourth sub-batch (S116, N Branch), do not add. If the processing is continued as it is, the processing of the first phase is completed.
  • the stage 112 is in a state in which the carbonized resin 22 is disposed.
  • a process of ashing this is performed.
  • the stage temperature is first raised to 700 ° C. (FIG. 6, S120).
  • the plasma conditions are changed from those in the first phase according to the processing conditions in the second phase (S122).
  • This change in the plasma conditions includes a change in various conditions such as a power setting change by the high-frequency power supply 144, a change in the flow rate and supply direction of oxygen gas, and a pressure change in the vacuum vessel 114 by the pressure control unit 158. Yes.
  • the integrated value of the carbon-containing gas concentration increases.
  • the computer 182 monitors whether the process stop point has been reached (S124).
  • the process stop point stored in the process stop point storage unit 188 is used.
  • the carbon processing stop point CSP is adopted, it is monitored whether or not the integrated value of the carbon-containing gas has reached the processing stop point.
  • the processing stop point has not been reached (S124, branch of N), monitoring of the value is continued.
  • the computer 182 or the sequence control unit 184 instructs to stop the exhaust operation of the vacuum vessel 114, stop the heating power source 120, and drive the discharge mechanism 162.
  • the radioactivity of the residual solid after treatment is measured by an additional radiometer 172.
  • the coefficient k is modified to be replaced in order to improve the processing accuracy. That is, the coefficient k is a function with respect to the integrated value of carbon dioxide.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the estimated weight loss rate and the integrated concentration value of carbon dioxide gas before and after this deformation.
  • the weight loss rate when processing until carbon dioxide gas is not released is a value where the value obtained by dividing the integrated value of carbon dioxide gas by the dry mass does not increase any more. It is assumed that the weight loss rate corresponding to CF corresponds to the arrival point RF on the vertical axis.
  • the horizontal axis is normalized by using the dry mass of the resin 20 to be treated before being supplied, and adopts a “standardized accumulated C amount” which is (carbon dioxide gas concentration integrated value / dry mass).
  • a “standardized accumulated C amount” which is (carbon dioxide gas concentration integrated value / dry mass).
  • the range from the origin to the point CF shown in FIG. 7 actually covers the first phase process and the second phase process in which the processing conditions such as the heating temperature are greatly different from each other.
  • the original change in weight loss rate is due to the fact that various components such as carbon, nitrogen, sulfur, and hydrogen are more likely to be released in the first phase or the second phase. It reflects the situation according to. Therefore, in general, although it passes through the origin and the point A, it can be said that it is a curve. Assuming a curve in this way corresponds to the coefficient k in the equation (2) being not a constant but a function of the concentration integrated value of the carbon-containing gas.
  • the resin 22 to be treated is, for example, an ion exchange resin
  • the nitrogen component, sulfur component, and hydroxyl group contained in the functional group of the ion exchange resin are carbon components.
  • the first phase is carbonization.
  • One typical example of the relationship between the actual weight loss rate value and the normalized integrated C amount value in such a case is an upwardly convex curve like a curve 84. In actuality, such a curve depends on the type of resin to be treated, that is, the resin classification, and does not always have a convex curve.
  • the processing stop point that is, the carbon processing stop point CSP is determined with higher accuracy as the value of the standardized integrated C amount. It becomes.
  • FIG. 7 clearly shows the carbon treatment stop point CSP-1 when the straight line 82 is used and the carbon treatment stop point CSP-2 when the curve 84 is used as the carbon treatment stop point CSP. The difference between the carbon processing stop points CSP-1 and CSP-2 becomes a problem in the implementation because the margin ⁇ (FIG.
  • the volume reduction target value RT becomes the total cost.
  • the inventor predicts that it is close to the weight loss rate RJ in which discontinuous jumps occur. If the carbon processing stop point CSP-2 determined with higher accuracy than the carbon processing stop point CSP-1 is adopted, the margin ⁇ can be selected to be a small value, so that the volume reduction target value RT jumps discontinuously to the total cost. It is possible to set a value closer to the weight loss rate RJ at which this occurs. For this reason, it is possible to set the volume reduction target value RT to a cost-effective value by determining the processing stop point with high accuracy.
  • the curve 84 is preferably stored in the calibration curve data storage unit 190 (FIG. 1) as a calibration curve for each resin classification.
  • Ion exchange resins are classified into various types depending on, for example, the ratio of anions and cations contained in the resin to be treated to the ion exchange resin, their types, and the processing system in which the ion exchange resin is used.
  • the calibration curve data storage unit 190 stores, as a calibration curve, a curve 84 that matches at least a classification category for each resin that can use the same curve 84.
  • the processing stop point calculation unit 180 determines the calibration curve data of the classification classification of the resin to which the next processed resin belongs from the calibration curve data storage unit 190. Is called from the calibration curve data storage unit 190. By doing so, it becomes possible to determine the processing stop point with higher accuracy reflecting the characteristics of the volume reduction processing that the resin of the resin 22 to be processed actually shows.
  • the processing stop point calculation unit 180 accepts bulk density data and moisture content data. This data reception may be performed by communication from some device, or may be input by an operator of the volume reduction processing system 1000.
  • the processing stop point calculation unit 180 can easily determine the dry mass for the next resin to be processed of the predetermined volume supplied by the supply mechanism 122 by reflecting the bulk density and moisture content. The ratio between the value and the dry mass can be reflected in the determination of the processing stop point.
  • the present invention contributes to low-cost operation of nuclear power generation facilities using ion-exchange resin through enabling volume reduction with reduced total cost when considering storage costs.

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Abstract

　放射性核種を含む廃樹脂の減容と保管に関するコストを減少させる。本発明のある態様においては、減容処理システム１０００が提供される。その減容処理システム１０００は、被処理樹脂の放射能を測定する放射能計１０２と、被処理樹脂を加熱処理し酸素プラズマＰによって酸化処理する減容処理装置１１０と、減容処理装置によって被処理樹脂を減容目標値まで減容処理するための処理停止ポイントを決定する処理停止ポイント演算部１８０とを備えている。減容処理装置１１０は、処理停止ポイントに達すると加熱処理および酸化処理のうちの少なくともいずれかの処理を停止する。

Description

樹脂減容処理システムおよび樹脂減容処理方法
　本発明は樹脂減容処理システムおよび樹脂減容処理方法に関する。さらに詳細には、本発明は、主として原子力発電設備などにおいて用いられた使用済のイオン交換樹脂を減容する減容処理システムおよび減容処理方法に関する。
　近年、原子力発電設備の運転中に生じる廃棄物や、廃炉に伴って生じる廃棄物を処理する処分技術の重要性が高まっている。例えば原子力発電設備において使用された使用済イオン交換樹脂（以下、「被処理樹脂」という）を管理し、貯蔵し、または管理処分するのに要するコストを低減するために、被処理樹脂の減容処理技術が開発されている。この被処理樹脂は、従来、例えば放射性核種を被処理樹脂から分離し、被処理樹脂を可燃性廃棄物とともに焼却するなどの手法によって減容処理が行われてきた。しかし、焼却が適さない被処理樹脂については、例えば原子力発電所敷地内に貯蔵され暫定的に保管されてきた。このような被処理樹脂を減容するための手法として、例えば特許文献１（特開２００１－１５３９９８号公報）には、酸素プラズマを利用する減容処理装置が開示されている。
　特許文献１に開示される減容処理装置では高い減容率が達成される。すなわち、特許文献１に記載される減容処理装置による処理では、熱により被処理樹脂を分解や炭化する処理と、分解によって生じたガスや炭化した被処理樹脂を酸素プラズマにより酸化または灰化する処理とを組み合わせることにより高い減容率で被処理樹脂が減容される。本出願の発明者が確認した数値例を挙げれば、特許文献１に開示される手法では、被処理樹脂から水分を滴下除去させた質量（水切り基準の質量）によって測定し、減容後の残渣となる固形物（以下「残渣固形物」という）の質量と対比させた場合、被処理樹脂を例えば１／２０程度にまで減容することが可能である。その結果、残渣固形物を例えばセメントによって混合して封じることによりモルタル(mortar)様の固化体を作製したとしても、砂等の細骨材を含むモルタルと同様に、固化体の強度は著しくは低下しない。このため、固化体に対して設けられる強度の基準、すなわち固化体基準強度条件の範囲内においてより多くの残渣固形物を充填することが可能となり、処分費用の軽減につながるという利点がある。しかも、特許文献１に開示される手法を採用すれば、放射性核種を残渣固形物に残存させたまま減容することが可能となる。
特開２００１－１５３９９８号公報
　ところが、実際の放射性廃棄物の処分法においては、特許文献１に記載されるほどの高い減容率が常に必要となるわけではない。例えば、セメントに少量の残渣固形物を混合したものを製造することにより、廃棄体の管理レベルを低下させて処分することも行なわれる。また、放射性物質を伴う被処理樹脂を減容した後の残渣固形物は、上述したようにセメントによって封じるような手法が常に採用されるわけでもない。例えば、樹脂を用いて封じることにより、残渣を固化して処分するような場合もある。これらの例においては、上述した１／２０程度までの高い減容率が必要になるわけではない。
　また、減容後の残渣固形物を保管する実際の取り扱いでは、国または地域によっては、保管される残渣固形物の単位体積あたりの放射能量（放射能濃度）によって区分されるクラス（以下、「保管クラス」という）が設定されており、保管クラスごとに管理レベルの基準、すなわち管理の厳重さの基準が定められていることにも留意すべきである。このような保管を前提とした減容処理には、目的とする保管クラスの区分に見合う程度の減容処理が行われることが望ましい。特に、被処理樹脂を過度に高い減容率で減容処理し残渣固形物の残留放射能による放射能濃度が高くなると、残渣固形物が高い放射能濃度の廃棄物に適用される保管クラスに該当してしまうことがある。そのような場合、より厳重な保管のための管理レベルの基準に則って残渣固形物を保管する義務が生じるため、保管のためのコストが増大することとなる。
　本発明は、これらの課題の少なくともいくつかを解決することを課題とし、保管コストまで考慮した場合に総コストが低減された減容処理を可能にすることにより、原子力発電設備の低コストでの運転に貢献するものである。
　本願の発明者は、上述した減容処理とその後の保管に要する総コストが、減容処理に放射能計を採用し、適切なタイミングによって減容処理を中止または停止することによって低減することが可能となることに着目した。すなわち、本発明のある態様においては、放射性物質を伴う被処理樹脂の放射能を測定するようになっており、該放射能の値を示す放射能データまたは放射能信号を出力する放射能計と、前記被処理樹脂を加熱処理し、該被処理樹脂それ自体と該被処理樹脂から放出されるガスとの少なくともいずれかまたは両方を酸素プラズマによって酸化処理することにより、前記被処理樹脂を減容処理する減容処理装置と、該減容処理装置によって前記被処理樹脂を減容目標値まで減容処理するための処理停止ポイントを、該減容目標値と前記放射能データまたは前記放射能信号とに基づいて決定する処理停止ポイント演算部とを備え、前記減容処理装置が、前記処理停止ポイントに達すると前記加熱処理および前記酸化処理のうちの少なくともいずれかの処理を停止する減容処理システムが提供される。
　ここで、上記総コストとは、ある単位処理量の被処理樹脂（バッチ）を減容処理後の残渣固形物に処理するまでの処理コストと、その残渣固形物の保管に要する保管コストとを合算したコストを指している。このうち、処理コストには、エネルギーコスト、マシンコスト、運搬コスト、などの処理に応じて生じる各種の一時的または過渡的なコストがすべて含まれている。処理コストは一般に、同一量の単位処理量の被処理樹脂から得られる残渣固形物を少なくするほど、つまり減容率（volume reduction ratio）を高めるほど増大する。また、保管コストには、保管の全期間にわたって生じる任意のコストのすべてが含まれている。保管コストは一般に、残渣固形物の単位体積あたりの放射能すなわち放射線濃度によって区分される保管クラスごとに定まる。保管コストは、同じ保管クラスでは被処理樹脂の減容率を高めるほど減少する。また、より高い放射能濃度の保管クラスでは、低い放射能濃度の保管クラスに比べて厳重な管理レベルでの保管を要することに応じて、保管コストが増大する。
　放射能計は、α線、β線、γ線といった任意の放射線を測定する任意の測定器を含む。その中には、例えばγ線のエネルギー別に測定することができるエネルギー分解能を有する放射能計を含むことができる。放射能計は、例えば保管クラスの区分に用いる線種またはエネルギーの放射能に対応する放射能データまたは放射能信号を出力する。なお、放射能は、通常、ベクレル（Ｂｑ）またはキュリー（Ｃｉ）を単位として測定されるが、放射能データまたは放射能信号には、放射能に換算可能な情報により表現される任意の態様のものを含んでいる。
　減容処理装置は、被処理樹脂を加熱処理し、被処理樹脂それ自体と被処理樹脂から放出されるガスとの少なくともいずれかまたは両方を酸素プラズマによって酸化処理するような処理を行うことが可能な任意の装置を指している。
　処理停止ポイント演算部は、例えば所定の処理を行うようにプログラムに従って処理動作を行うコンピューターとして実現される機能手段または処理手段である。
　減容目標値は、例えば、被処理樹脂がどの程度減容されたかを特定することができる任意の数値的な指標であり、処理の目標値として設定される。減容目標値は、例えば、減容率によってその値を指定してもよいし、減重率（weight reduction ratio）により指定することも可能である。
　処理停止ポイントは、処理を停止するタイミングを決定するために用いることができる任意の情報であり、例えば、何らかの物理量の値、処理段階を示す値、時間を示す値等によりタイミングを特定することが可能な任意の値を含んでいる。典型的な処理停止ポイントは、被処理樹脂の減重率、炭素含有ガス（二酸化炭素、一酸化炭素など）の濃度の積算値、処理のための時間によって決定される。ここで、処理停止ポイントは、上述した減容目標値と放射能データまたは放射能信号とに基づいて決定される。その演算を実行するのが、コンピューターに機能手段または処理手段として実現される処理停止ポイント演算部である。
　本発明は、減容処理方法としても実施することが可能である。すなわち、本発明のある態様においては、放射能計が、放射性物質を伴う被処理樹脂の放射能を測定して、該放射能の値を示す放射能データまたは放射能信号を出力するステップと、減容処理装置が、前記被処理樹脂を加熱処理し、該被処理樹脂それ自体と該被処理樹脂から放出されるガスとの少なくともいずれかまたは両方を酸素プラズマによって酸化処理することにより、前記被処理樹脂を減容処理するステップと、処理停止ポイント演算部が、前記減容処理装置によって前記被処理樹脂を減容目標値まで減容処理するための処理停止ポイントとする処理所要時間または処理停止時刻を、該減容目標値と前記放射能データまたは前記放射能信号とに基づいて決定するステップと、前記減容処理装置が、前記処理停止ポイントに達すると前記加熱処理および前記酸化処理のうちの少なくともいずれかの処理を停止するステップとを含む減容処理方法が提供される。
　本発明の上記いずれの態様においても、前記減容目標値が、前記被処理樹脂の残渣固形物を廃棄または保管するための保管クラスに従って決定されていると好ましい。
　本発明の上記いずれかの態様によれば、例えば保管コストの上昇を招かない程度に減容処理することが可能になって、総コストが低減された減容処理を実現することが可能となる。
本発明のある実施形態における減容処理システムの構成を示す概略断面図である。 本発明のある実施形態における減容処理システムの状態を示す指標（温度と二酸化炭素濃度）のグラフ（図２（ａ））と、樹脂の減容の様子を示す推定減重率のグラフ（図２（ｂ））である。 本発明のある実施形態において減重率に対して処理コストと保管コストが推移する様子を示す説明図である。 本発明のある実施形態において、減容目標値が与えられた場合の処理の進行の様子を示すグラフである。 本発明のある実施形態の減容処理システムによって実施される減容処理動作を説明するフローチャートである。 本発明のある実施形態の減容処理システムによって実施される減容処理動作を説明するフローチャートである。 本発明のある実施形態において、変形の前後での推定減重率と二酸化炭素ガスの濃度積算値との間の関係をグラフによって示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
＜第１実施形態＞
［１　システム構成］
　図１は、本発明の第１実施形態における減容処理システム１０００の構成を示す概略断面図である。減容処理システム１０００には、放射能計１０２と、減容処理装置１１０と、処理停止ポイント演算部１８０とが備えられている。
　これらのうち、放射能計１０２は、減容処理装置１１０に供給される前の被処理樹脂２０の放射能を測定するようになっている任意の放射能計である。典型的な放射能計１０２としては、エネルギー分解してγ線を測定する半導体検出器を挙げることができる。放射能計１０２は、処理対象の被処理樹脂２０の放射能の値を示す放射能データまたは放射能信号を出力する。放射能計１０２をγ線のエネルギー分解能を有する放射能計とした場合には、例えば放出されるγ線のエネルギーによって放射性核種を特定しながら、その特定された核種における放射能を測定することが可能となる。放射能計１０２の配置は、図１に示した位置に限られず、処理対象の被処理樹脂２０の放射能の値を取得可能な任意の位置に配置される。
　また、減容処理装置１１０は、被処理樹脂２０の供給されたもの（被処理樹脂２２）を載置するステージ１１２を真空容器１１４内に備えている。減容処理装置１１０の構成およびその動作については後に詳述する。
　被処理樹脂２０は、供給機構１２２によって供給側ゲートバルブＧ１を通ってステージ１１２に供給される。その供給動作を行うために、供給機構１２２は所定の容積に作製された定量マス１２４を備えている。被処理樹脂２０を供給するためには、まず、開かれた供給側ゲートバルブＧ１を通ってステージ１１２の上方空間の位置にまで定量マス１２４がアーム１２６によって届けられる。次に、その位置で定量マス１２４をアーム１２６の軸回りに回転させることにより、定量マス１２４内の被処理樹脂２０をステージ１１２の上面に落下させる。このような動作を可能にする定量マス駆動機構１２８がアーム１２６には接続されている。
　ステージ１１２は、円形皿の形状に作製されており、その上面に被処理樹脂２２を載置することができるようになっている金属製のトレイである。被処理樹脂２２が置かれるステージ１１２の平板部分の内部にはヒーター１１６が設けられており、そのヒーター１１６によってステージ１１２自体の温度が昇温可能となるようにされている。このステージ１１２は、真空容器１１４の気密を維持したまま、円形皿の中心を通り平板部分に垂直な軸の周りに回転動作が可能となるように構成されている。駆動機構１１８は、例えば数分間に１回から一分間に数回程度のゆっくりした回転動作をステージ１１２に行なわせることが可能である。また、ステージ１１２は、図示しない駆動機構によって、図１の紙面の上下方向の位置つまり高さを変更することができるように作製されている。ステージ１１２には、制御した電力をヒーター１１６に供給する加熱用電源１２０が接続されている。温度制御のため、ステージ１１２には、ステージ１１２自体の温度を測定する温度センサー（図示しない）が装備されている。この温度センサーからの温度測定信号に応じて、ヒーター１１６へ供給される電力が制御される。特に限定するものではないが、ステージ１１２の温度は、例えば４００℃、あるいは、７００℃といった減容処理に適する温度に制御することが可能である。
　減容処理装置１１０は、概して円筒形状に作製されている真空容器１１４を備えている。その真空容器１１４には、真空容器１１４の内部空間に対して酸素を供給するためのガス供給ライン１３０が接続されている。このガス供給ライン１３０からは、レギュレータバルブ１３４を通じて、酸素ボンベ１３２からの酸素が真空容器１１４の内部空間へと制御された流量によって供給される。また、真空容器１１４の頂部壁１１４Ｒの大気側の外面には、高周波コイル１４２が配置されている。
　この高周波コイル１４２は、例えば銅などの線状部材を渦巻き状に形成したよるコイルである。高周波コイル１４２は、渦巻き状の中心部と周縁部とに接続部を有している。この高周波コイル１４２は、真空容器１１４の頂部壁１１４Ｒの内側の空間すなわちステージ１１２の上方の空間Ｓにおいてプラズマを励起するために用いられる。このため、高周波コイル１４２には、そのプラズマと誘導結合するのに適した周波数の高周波電源１４４が接続されている。酸素を供給しながら励起されるため、このプラズマは主に酸素プラズマとなる。また、真空容器１１４の頂部壁１１４Ｒは、高周波コイル１４２による高周波電磁界を空間Ｓに生成するために絶縁体とされている。最も端的には、頂部壁１１４Ｒは溶融石英ガラスによって作製されている。なお、本実施形態において採用可能な高周波コイルの構成や配置は特段この高周波コイル１４２の配置に限定はされない。例えば、酸素プラズマの励起に適する任意の形状と配置の高周波コイルを用いることによって、本実施形態の減容処理を実施することが可能である。
　真空容器１１４には、内部を減圧状態に保つための排気ライン１５０も接続されている。この排気ライン１５０には、排気バルブ１５２と真空ポンプ１５４が接続されている。排気バルブ１５２の開度は圧力制御部１５８によって制御されており、その圧力制御部１５８は、真空容器１１４の内部空間の圧力を測定する圧力センサー１６０の信号に基づいて圧力制御を継続的に行なっている。圧力制御部１５８は、圧力センサー１６０からの信号に基づいて排気バルブ１５２を制御するＡＰＣ（Automatic Pressure Controller）として真空容器１１４の圧力を自動制御している。
　真空ポンプ１５４の出口側経路には、二酸化炭素センサー１５６が接続されている。二酸化炭素センサー１５６からは、真空容器１１４からの排気経路において測定された二酸化炭素ガスの濃度に応じた濃度データまたは濃度信号が出力される。なお、本実施形態では、二酸化炭素センサー１５６に代えて、炭素含有ガスの濃度を測定する目的を達成する任意の種類のガスセンサーを用いることができる。例えば、二酸化炭素センサーではなく一酸化炭素センサーを用いることによっても同一の目的が達成される。さらに、二酸化炭素センサー１５６等のガスセンサーは、真空ポンプ１５４の出口側経路ではなく、例えば、真空容器１１４の壁面や、排気ライン１５０のうちの真空ポンプ１５４までの経路に装備されていてもよい。
　被処理樹脂２０の供給されたもの（被処理樹脂２２）は、ステージ１１２に載置された状態で減容処理される。この減容処理は、ステージ１１２による加熱処理と、酸素プラズマＰによる酸化処理とによって行われる。すなわち、減容処理装置１１０は、被処理樹脂２２を加熱処理し、被処理樹脂２２それ自体と被処理樹脂２２から放出されるガスとの少なくともいずれかまたは両方を、酸素プラズマＰによって酸化処理する。この処理の詳細は後述する。
　減容処理されると、被処理樹脂２２からはステージ１１２に載置された状態の固形分（残渣固形物）が得られる。このため、処理終了後、残渣固形物は排出機構１６２によってステージ１１２から除去されて真空容器１１４の外部に排出される。この排出のために、真空容器１１４には、排出側ゲートバルブＧ２が取り付けられている。また、排出機構１６２には、回収ノズル１６６を備える吸引パイプ１６４が配置されている。吸引パイプ１６４は、排出側ゲートバルブＧ２が開いている状態で回収ノズル１６６の位置を、ステージ１１２上の残渣固形物の吸引に適する位置に駆動するための排出駆動機構１６８に接続されている。吸引パイプ１６４によって吸引された残渣固形物は、気流中から残渣固形物を回収するためのバグフィルターやサイクロン（いずれも図示しない）を通して飛散を防止しながら回収され、残渣固形物容器１７０に一時的に貯留される。この残渣固形物容器１７０には、最終的な残渣固形物に残留している放射能を測定するための追加の放射能計１７２が備えられている。残渣固形物容器１７０の残渣固形物は、その後に、例えばセメントや樹脂によって封じられて安全性が高められ、例えば最終処分地などの適当な設備に運搬されて半永久的に保管すなわち処分される。
　追加の放射能計１７２は、残渣固形物が実際に示す放射能を、残留放射線データまたは残留放射線信号として出力する。このため、追加の放射能計１７２の出力する残留放射線データまたは残留放射線信号は、残渣固形物の保管クラスを決定するために用いることが可能である。
　処理停止ポイント演算部１８０は、例えばコンピューター１８２にプログラムとして実装される機能手段である。処理停止ポイント演算部１８０の機能は、減容処理装置１１０によって被処理樹脂２０を減容目標値まで減容処理するための処理停止ポイントを決定する機能である。この処理停止ポイントの決定にあたっては、減容目標値と、放射能計１０２により得られた放射能データまたは放射能信号とに基づく演算が行なわれる。そして、決定された処理停止ポイントを処理停止ポイント格納部１８８に格納する。減容処理装置１１０は、処理停止ポイント演算部１８０が実装されているコンピューター１８２またはシーケンス制御部１８４によって制御される。この制御により、減容処理装置１１０は、処理停止ポイントに達すると加熱処理および酸化処理のうちの少なくともいずれかの処理を停止する。処理停止ポイント演算部１８０が実装されているコンピューター１８２は、例えば処理停止ポイント格納部１８８の処理停止ポイントの値に基づいて制御を実行する。あるいは、コンピューター１８２は、シーケンス制御部１８４に対して制御信号を送信して同様の制御をシーケンス制御部１８４に実行させる。
　ここで、処理停止ポイント演算部１８０が実装されているコンピューター１８２は、減容処理装置１１０、放射能計１０２、二酸化炭素センサー１５６、および追加の放射能計１７２からのデータまたは信号を受信する。また、コンピューター１８２は、例えば、直接またはシーケンス制御部１８４を通じて減容処理装置１１０の動作を制御する。なお、直接またはシーケンス制御部１８４を通じてコンピューター１８２からの制御を受ける減容処理装置１１０の要素には、ステージ駆動機構１１８、加熱用電源１２０、定量マス駆動機構１２８、レギュレータバルブ１３４、高周波電源１４４、圧力制御部１５８、排出駆動機構１６８、供給側ゲートバルブＧ１、そして排出側ゲートバルブＧ２が含まれている。圧力制御部１５８は、それ自体が圧力センサー１６０と排気バルブ１５２の制御によって真空容器１１４の内部の圧力を一定にするように動作していると同時に、シーケンス制御部１８４による制御を受け付けて、圧力の制御目標値である圧力司令値を変更する場合もある。
　処理停止ポイント演算部１８０は、二酸化炭素センサー１５６からの濃度データと濃度信号から換算された濃度値とのうちの少なくともいずれかを積算した積算値を算出する積算部１８６をさらに有している。この積算部１８６は、コンピューター１８２の演算機能を利用して実現される機能手段である。積算部１８６は、二酸化炭素センサー１５６からの二酸化炭素ガスの濃度に応じた濃度データまたは濃度信号を時間的に積算する演算を実行する。その積算値は、被処理樹脂２２から放出され二酸化炭素センサー１５６による測定される二酸化炭素ガス（炭素含有ガス）の総量を示す、処理の初期から各時点までの積算値である。処理停止ポイント演算部１８０は、その積算部１８６が出力する積算値を受け取って、その時点までに被処理樹脂２２からどの程度の炭素含有ガスが放出されたかの判定のために利用する。放出された二酸化炭素などの炭素含有ガスの積算値は、後述するように、被処理樹脂２０の減容処理の進行の程度を示す指標として利用される。
［２　減容処理システムの処理動作の概要］
　次に、減容処理システム１０００による処理について、さらに図面を参照して説明する。図２は、減容処理システム１０００の状態のための減容処理システムの状態を示す指標（温度と二酸化炭素濃度）のグラフ（図２（ａ））と、樹脂の減容の様子を示す推定減重率のグラフ（図２（ｂ））である。減容処理システム１０００の状態の指標として図２（ａ）に示した指標は、ステージ１１２の温度（曲線２０２）と、二酸化炭素センサー１５６から得られる二酸化炭素濃度の値（曲線２０４）である。また、図２（ｂ）に示したものは、樹脂の減容の様子を推定した推定減重率（曲線２１４）である。
　曲線２０２により示されるステージ１１２の温度は、ステージ１１２に備えられた温度センサー（図示しない）の示す温度指示値であり、縦軸に数値を目安として明示している。これに対し、二酸化炭素センサー１５６が出力する二酸化炭素濃度の値を示す曲線２０４は、時間的な振る舞いだけを示しており値の目盛は任意単位である。ただし、曲線２０４により示される二酸化炭素濃度の値は、線形にプロットされ横軸が濃度０となるように描かれている。図２の横軸は、被処理樹脂２２の最初のサブバッチ（第１サブバッチ）をステージ１１２に載置して供給側ゲートバルブＧ１を閉じた瞬間から計時を開始した時間つまり処理時間である。図２（ａ）に示された全処理は、概ね２４時間程度の時間を要している。なお、サブバッチとは、一連の減容処理において単位処理量となる被処理樹脂２０のバッチをさらに細分化した処理単位である。本実施形態の説明では、被処理樹脂２０の１バッチは、一部の処理について第１～第４のサブバッチにわけて処理され、残りの処理について、元の１バッチのまま処理される。
　なお、図２（ａ）に基づく説明は、本実施形態の減容処理システム１０００による処理に対する理解を助ける目的で、可能な限り高い減容処理を行う手法を説明するものである。これは、本実施形態において、処理停止ポイントを設定しないで減容処理を実行した場合、または、十分に処理が進行するように処理停止ポイントを設定することにより、可能な限り高い減容率が得られるように減容処理を実行した場合に相当する。本発明の実施形態には、処理停止ポイントを利用して適切な時点で処理を中止または停止する態様も含まれている。
　図２（ａ）に示すように、減容処理システム１０００による減容処理は、大別して、二つの処理フェーズ、すなわち第１フェーズ（第１処理）と第２フェーズ（第２処理）とに分かれている。第１フェーズでは、ステージ１１２が概ね４００℃程度に加熱されるのに対し、第２フェーズではステージ１１２が概ね７００℃程度に加熱される。なお、これらの温度は、曲線２０２に示したようにより細かい時間的な変動を示す。ここで、例えば減容処理システム１０００の処理対象物が原子力発電設備などによって利用されたイオン交換樹脂である場合、被処理樹脂２２は、イオン交換樹脂と、そのイオン交換樹脂が伴っている放射性物質と、残留している水分との混合物である。また、原子力発電設備において利用されるイオン交換樹脂は、イオンまたは腐食性生物（クラッド）の形態でそれ自体に吸着または保持することにより、放射性同位元素を含む放射性物質を伴っている。
　上記各フェーズにおける処理の概要を以下説明する。まず、第１フェーズでは、被処理樹脂２２を加熱することによって炭化処理が行われる。この処理は、被処理樹脂２２に対して最初に施される処理である。被処理樹脂２２は、ステージ１１２に載置され加熱が開始されると、４００℃程度の温度になるまでに、多量の水蒸気を放出するとともに、アニオン交換基等の低級分子の離脱・分解によって分解ガスを放出する。その後４００℃付近にまで十分に温度が上昇すると、樹脂基材の分解による高級成分の離脱・分解によって、被処理樹脂２２は分解ガスをさらに放出する。これらの分解ガスの放出は、一般の有機物が熱によって分解ガスを放出する現象に近いものである。その状態で高周波コイル１４２には、誘導結合によってプラズマＰを励起するための電力が投入されている。したがって、放出された分解ガスはステージ１１２上方の空間に励起されている酸素プラズマＰによって酸化される。これにより、分解ガス中の酸化を受けやすい成分、例えば炭素成分が酸化される。酸素プラズマＰによって分解ガスが酸化されて生じるガスすなわち処理ガスには、二酸化炭素や一酸化炭素が含まれている。この処理ガスは、排気ライン１５０を通じて排気されてゆく。この処理における分解は、処理の開始直後は激しく、ある程度の時間継続すると弱まり始める。これは、その温度によって分解される成分が消費されることに対応している。ステージ１１２には、被処理樹脂２２から分解ガス成分が放出された後の、炭化が進行したものが残されてゆく。この炭化した被処理樹脂２２は、第１フェーズでは十分に処理されたとしても、炭化された状態までしか進行しない。このため、被処理樹脂２２には、この時点で炭素成分が残存している。こうして、第１フェーズでは、ステージ１１２の加熱と、酸素プラズマＰによる酸化とを組み合わせることによって、被処理樹脂２２の分解処理と、炭化処理と、分解ガスの酸化処理とが実行される。
　第１フェーズにおける分解ガスの炭素成分は、酸化された処理ガス中の二酸化炭素または一酸化炭素のガスとして排気ライン１５０から排出され、二酸化炭素センサー１５６によってその濃度が測定される。第１フェーズの二酸化炭素濃度は、各サブバッチにおいて温度の上昇とともに上昇し、高い値がある時間維持された後、分解される成分の消費につれて低下してゆく。この二酸化炭素濃度の値は、被処理樹脂２２において酸化される単位時間あたりの炭素量を示す直接的な指標となる。そればかりか、この二酸化炭素濃度の値は、被処理樹脂２２において酸化される全成分に対する間接的な指標でもある。なお、被処理樹脂２２において酸化される全成分は、炭素成分以外に、窒素成分、硫黄成分、水素成分を含んでいる場合がある。
　第１フェーズでは、被処理樹脂２２が減容処理装置１１０の処理能力の範囲に小分けされたサブバッチを単位として被処理樹脂２２が処理される。図２（ａ）には、４つのサブバッチに分けて被処理樹脂２２が投入される場合の様子が示されている。第１フェーズでは、被処理樹脂２２の第１サブバッチに対する加熱による炭化および分解処理の進行する様子が二酸化炭素濃度の値を通じて監視される。そして二酸化炭素濃度の値から第１サブバッチの処理がある程度進んだと判断されると供給側ゲートバルブＧ１が開かれて次のサブバッチすなわち第２サブバッチの被処理樹脂２２が追加して投入される。このとき、ステージ１１２には第１サブバッチとして処理が進んだ残渣固形物が残存したままである。その状態のステージ１１２に第２サブバッチの被処理樹脂２２が供給される。したがって、被処理樹脂２２は、新たに投入された第２サブバッチと、処理途中の第１サブバッチの両方が処理される。以降、第３サブバッチ、第４サブバッチについても同様に処理される。なお、このように小分けされて被処理樹脂２２の第１フェーズが進められるのは、第２フェーズの処理に比べて第１フェーズでは被処理樹脂２２から多量の分解ガスが発生し、分解ガスを処理する能力が不足しかねないためである。
　次いで第２フェーズについて説明する。第１フェーズから第２フェーズへ移行する際、真空容器１１４は大気開放されることなく減圧されたままである。ただし、第１フェーズと第２フェーズの間で圧力すなわち真空度は変更される。第２フェーズの処理対象は、ステージ１１２に残されている被処理樹脂２２の第１～第４サブバッチとして第１フェーズの処理を経て炭化された半処理物である。ここでは、この半処理物も被処理樹脂２２と記す。第２フェーズでは、その状態でステージ１１２の温度が７００℃に昇温される。第１フェーズの処理によって炭化された被処理樹脂２２の温度が上昇すると、炭化していた被処理樹脂２２に対して酸素プラズマが作用して、酸化により炭素成分が除去されてゆく。すなわち、第２フェーズは、炭化していた被処理樹脂２２の炭素成分を、加熱処理と酸素プラズマとを組み合わせた灰化によって減少させる、というさらなる減容処理である。第２フェーズにおいても第１フェーズと同様に酸素プラズマＰが用いられる。このため、高周波コイル１４２には、誘導結合によってプラズマＰを励起するための電力が投入される。ただし、第１フェーズでは分解ガスを酸化することが酸素プラズマＰに期待される作用であったのに対し、第２フェーズでは、炭化した被処理樹脂２２を灰化する作用を期待して酸素プラズマＰが励起される。この期待する作用の相異のために、一般には、酸素プラズマＰを励起する条件は第１フェーズと第２フェーズとで別異のものとなる。最も典型的には、第２フェーズの酸素プラズマの励起条件では、第１フェーズよりも高い圧力が選択される。また、酸素の供給方向も、第２フェーズでは頂部壁１１４Ｒからステージ１１２に向かう気流が第１フェーズに比して多くなるように選択される。
　第２フェーズを通じて被処理樹脂２２が灰化されると、被処理樹脂２２に残存していた炭素成分等は、二酸化炭素または一酸化炭素のガスのような処理ガスとなって排気ライン１５０から排出される。第２フェーズの二酸化炭素濃度も、温度の上昇とともに上昇し、高い値がある時間維持された後、酸化される成分の消費に応じて低下してゆく。第２フェーズにおいても、第１フェーズと同様に、二酸化炭素センサー１５６から得られる二酸化炭素濃度の値は、被処理樹脂２２において酸化される単位時間あたりの炭素量を示す直接的な指標であり、被処理樹脂２２において酸化される全成分に対する間接的な指標でもある。
　図２（ａ）に示した処理においては、第２フェーズの処理は、二酸化炭素センサー１５６から得られる二酸化炭素濃度が０になるまで処理を継続している。すなわち、第２フェーズの条件で被処理樹脂２２から酸化によって除かれる成分が無くなるまで処理する過程を示しているのが図２（ａ）のグラフである。図２（ａ）のグラフの右端の時点では、被処理樹脂２２に最終的に残存している物質は、放射性核種を含む金属酸化物と、第２フェーズの条件では除くことができないわずかな炭素成分である。このため、第２フェーズの処理を完了すると、実質的にはそれ以上減容し得ない程度に減容処理された状態となっている残渣固形物がステージ１１２上に残される。
　このような処理の進行に伴ってどのように被処理樹脂２２が減容されてゆくかを推定減重率によって示したのが図２（ｂ）のグラフである。このグラフに示される曲線２１４は、減容の様子を示す各段階での二酸化炭素濃度の積算値から推定した推定値である。また、減容の程度を、容積ではなく、質量（重量）の減少の程度すなわち減重率によって推定している。この推定減重率を推定（estimate）するためには次のように計算する。あらかじめ、処理対象の被処理樹脂２０の処理単位となるバッチ（第１～第４サブバッチ）の全質量を測定しておく。その質量は水分を含む質量であるため、別途測定しておいた水分率を用いて水の質量を被処理樹脂２０の質量から減算して、乾燥質量を決定する。この未処理状態での被処理樹脂２０の乾燥質量のうち減容処理されるのは、炭素成分の質量以外に、存在すれば、窒素成分、硫黄成分、水素成分といった酸化される成分による質量である。したがって、各時点の減重率は、
　（１－各時点の残渣固形物の質量／乾燥質量）×１００％　式（１）
として求めることが可能となる。なお、ここでは説明を簡明にするために、乾燥質量を用いた定義のみをもって減重率を説明している。乾燥質量を用いる代わりに水分を含む質量を用いて定義するなど、別の定義によって減重率を定めることも可能である。
　ここまで説明した処理、特に図２（ａ）に示した処理では、真空容器１１４の内部処理が行なわれる。このため、実際に式（１）に従って残渣固形物の質量を測定することが可能となるのは、第２フェーズの処理が完了した後である。つまり、第２フェーズが完了して排出機構１６２によって吸引され、残渣固形物容器１７０に一時的に貯留された残渣固形物の質量を用いて初めて減重率が求められる。このため、式（１）において各時点の減重率を求めることは実質的には難しい。
　ところが、本願の発明者の検討によれば、炭素成分、窒素成分、硫黄成分、水素成分といった各種の成分が酸化によって除去されるにもかかわらず、炭素成分のみに注目して管理することによって、処理途中での減容率をある程度の精度によって推定することが可能である。結論としては、各時点での推定減重率は、
　ｋ×炭素含有ガス濃度の積算値／乾燥質量×１００％　式（２）
と表現することができる。ただし、炭素含有ガス濃度の積算値は、図１の二酸化炭素センサー１５６を用いる場合には、二酸化炭素センサー１５６の示した測定した二酸化炭素の値を時間とともに積算した積算値であり、ｋは比例係数である。このｋを決定するためには、図２（ａ）および（ｂ）に示したように、炭素含有ガスが生じなくなるまで減容処理を実行し、その最終の時点での式（１）の値と式（２）の値が等しくなるように決定すればよい。図２（ｂ）には、炭素含有ガスの濃度が０になるまで処理を進めて搬出した残滓固形物の質量から求めた減重率を到達点ＲＦとして示している。図２（ｂ）の曲線２１４は、炭素含有ガス濃度の積算値の最終的な値を到達点ＲＦに一致させてプロットしたものである。
［２－１　処理停止動作］
　ここまで可能な限り高い減容処理を行う手法について説明した。ところが実際の処理を行う場合には、保管クラスの区分を考慮に入れ適切なタイミングで処理を中止または停止するような動作が効率的である。
［２－２　保管クラスの区分が変わらない場合のコスト］
　図３は、減重率に対して処理コストと保管コストが推移する様子を示す説明図である。このうち図３（ａ）は、減重率に対して保管クラスが変わらない場合を示し、図３（ｂ）は、減重率に対して保管クラスが変わる場合を示している。図３（ａ）における直線３０２は、減容処理の処理コストを示しており、減重率を高めるのに応じて増加する直線として示されている。一方、直線３０４は、残渣固形物の保管に要する保管コストを示している。残渣固形物の保管コストは、保管のクラスが変わらない範囲では減重率が高くなるほど低下する。したがって、保管のクラスが変わらない場合には、直線３０２と直線３０４の和である直線３０６によって示されるように、総コストは減重率が高まるほど低下する。
［２－３　保管クラスの区分が変わる場合のコスト］
　ここで、減容処理を行って例えば炭素成分が減少して樹脂の減容が進むと、単位体積あたりの放射能の値、すなわち放射能濃度（activity concentration）が高まって、保管クラスが次の高い濃度の保管クラスになってしまうような場合がある。実際の処理のコストをみると、その高い濃度の保管クラスの廃棄物に課される規則に則った保管のためのコストは、低い濃度の保管クラスのそれと比較して、例えば１０倍などに跳ね上がる。これを分断された直線によって示すのが、図３（ｂ）に示す直線３１４Ａおよび３１４Ｂである。このような保管コストのジャンプが生じる場合、直線３０２の減容処理の処理コストとの和もやはり分断された直線３１６Ａおよび３１６Ｂのようになり、減重率に対する総コストにもジャンプが生じてしまう。この場合、減容処理は、総コストが不連続的にジャンプする減重率の値の前に中止または停止することが好ましい。すなわち、減容目標値としては、総コストに不連続なジャンプが生じる減重率ＲＪの値から、ある余裕Δだけ小さい値に設定する。これが図３（ｂ）の減容目標値ＲＴである。
［２－４　減容目標値に基づく処理停止ポイント］
　実際の保管クラスの区分は、放射能濃度によって決定される。このため、同じ減重率で減容処理されて得られた残渣固形物があったとしても、被処理樹脂２２の初期の放射能濃度の値が異なれば、別々の保管クラスに分類される可能性がある。つまり、図３（ｂ）の総コストに不連続なジャンプが生じる減重率ＲＪを決定するためには、保管クラス分けの境界値となる放射能濃度と、放射能計１０２によって測定される被処理樹脂２２の初期の放射能濃度との両方から、総コストに不連続なジャンプが生じる減重率の値を算定する必要がある。その算定された値を用いれば、コストに不連続なジャンプが生じる減重率ＲＪを決定した後、上記余裕Δの分だけ小さい減重率として減容目標値ＲＴを決定することが可能となる。
　一旦減容目標値ＲＴが決定されると、その減容目標値ＲＴを用いて処理停止ポイント演算部１８０（図１）が処理停止ポイントを決定する処理を実行する。そして減容処理装置１１０の処理の停止は、その処理停止ポイントに従って行われる。図４は、この減容目標値ＲＴが与えられた場合の処理の進行の様子を示すグラフである。図４（ａ）は、図２（ａ）に示したのと同様に減容処理において二酸化炭素濃度の時間変化を示すグラフである。二酸化炭素ガスの濃度の積算値は、処理の開始から各時点までの二酸化炭素ガスの濃度を積分した値である。その値は、上述した式（２）に従って推定減容率に換算される。換算された推定減容率を図４（ｂ）に示している。図４（ｂ）は、図２（ｂ）に示したのと同様に減容処理において推定減重率の時間変化を示すグラフである。ここで、減容目標値ＲＴは、縦軸上の値として図４（ｂ）に示されている。このため、処理停止ポイント演算部１８０は、積算部１８６による積算値を利用して式（２）の計算を各時点で行って処理の進行を監視していれば、処理停止ポイントを決定することができる。その決定の処理は、処理停止ポイントを定める測定値または物理量の種類に応じていくつかの態様によって行なわれる。
　まず、処理停止ポイントは、典型的には、被処理樹脂の減重率、二酸化炭素または一酸化炭素などの炭素含有ガスの積算値、処理所要時間または処理停止時刻として決定される。これらの典型例のうち、被処理樹脂の減重率により特定される場合の処理停止ポイントを、減重率処理停止ポイントＲＳＰとする。この減重率処理停止ポイントＲＳＰは、最も典型的には、図４（ｂ）に示すように、減容目標値ＲＴ（図３（ｂ））そのものが選択される。その場合、処理停止ポイント格納部１８８には、減重率処理停止ポイントＲＳＰの値がそのまま格納される。類似の例として、減容目標値ＲＴよりある余裕分だけ小さい値を減重率処理停止ポイントＲＳＰとしてもよい。
　別の典型例として処理停止ポイントは、炭素含有ガスの積算値により決定される場合がある。その処理停止ポイントを炭素処理停止ポイントＣＳＰとする（図示しない）。この炭素処理停止ポイントＣＳＰは、最も典型的には、減容目標値ＲＴ（図３（ｂ））を与える炭素含有ガスの積算値とされる。したがって、炭素処理停止ポイントＣＳＰは、式（２）を減容目標値ＲＴと等しいとした場合の炭素含有ガスの積算値として容易に算出される。処理停止ポイント演算部１８０がその演算を実行すると、処理停止ポイント格納部１８８には、炭素処理停止ポイントＣＳＰが格納される。なお、後述する変形例１には、炭素処理停止ポイントＣＳＰをより精度高く決定する手法について説明している。
　さらに別の典型例として処理停止ポイントは、処理所要時間または処理停止時刻として決定される場合がある。その処理停止ポイントを時間処理停止ポイントＴＳＰとする。この時間処理停止ポイントＴＳＰは、最も典型的には、図４（ｂ）に示すように、減容目標値ＲＴ（図３（ｂ））を与える処理時間とされる。減容目標値ＲＴから時間処理停止ポイントＴＳＰを決定するためには、曲線２１４（図２（ｂ））があらかじめ求まっている必要がある。このためには、事前に被処理樹脂２０と同種の樹脂サンプルを用いて処理を最終まで行なって到達点ＲＦを決定して図２（ｂ）の曲線２１４を得ておき、その曲線２１４を処理時間と減重率の間の検量線として任意の保存手段に格納しておく。その後、その保存された検量線を呼び出せば、減容目標値ＲＴを与える時間処理停止ポイントＴＳＰを決定することが可能である。処理停止ポイント演算部１８０がその演算を実行すると、処理停止ポイント格納部１８８には、時間処理停止ポイントＴＳＰが格納される。
　このように、処理停止ポイントは、いくつかの態様によって決定することが可能である。また、いずれの処理停止ポイントを採用するとしても、任意の余裕を設定して処理停止ポイントを決定することが可能である。いずれの処理停止ポイントも、減容目標値ＲＴと放射能データまたは放射能信号とに基づいて決定される。
　なお、処理停止ポイント演算部１８０によって決定される処理停止ポイント、すなわち、減重率処理停止ポイントＲＳＰ、炭素処理停止ポイントＣＳＰ、または時間処理停止ポイントＴＳＰは、好ましくは、第２フェーズ（第２処理）を処理している期間に位置するように設定される。これは、炭化処理を実施した第１フェーズ（第１処理）では未だ多量の炭素分が残存しているものの、第２フェーズの段階では十分な処理が進んでおり、その後の処分つまり半永久的な保管に支障を生じにくいためである。
　図４（ａ）の曲線４０４は、二酸化炭素センサー１５６から得られる二酸化炭素濃度の値であり、図４（ｂ）の曲線４１４は、樹脂の減容の様子推定した推定減重率である。図４に示すように、処理停止ポイントに到達して処理が停止されると、二酸化炭素の濃度はその時点から急速に減少し、推定減重率の増加もみられなくなる。つまり、程なく処理が停止する。比較のため、図４（ａ）には、処理停止ポイントを利用しない場合（図２（ａ））の曲線を鎖線によって明示している。ここで、処理の停止は、もっとも典型的には、ヒーター１１６による加熱処理が停止され、酸素プラズマＰによる酸化処理が停止される。酸化処理の停止は、また、ガス供給ライン１３０からの酸素の供給を停止し、高周波電源１４４による電力の供給を停止することによって行なわれる。ただし、本実施形態においては、減容処理の進行が停止する任意の停止処理を実行することができる。特に、第２フェーズの処理では、分解ガスの発生は少なく、被処理樹脂２２の灰化が主な処理となっているので、ヒーター１１６による加熱処理の停止か、酸素プラズマＰによる酸化の停止かいずれか一方を実行するのみで、減容処理を終息させることが可能である。
［３　減容処理システムの処理動作の具体例］
　次に、本実施形態の処理動作を、フローチャートを参照して具体的に説明する。図５および図６は、本実施形態の減容処理システム１０００によって実施される減容処理動作を説明するフローチャートである。必要に応じてこれまで参照した図面も参照する。
　減容処理を開始すると、まず、初期の放射能を測定する処理（Ｓ１０２）が実行される。このためには放射能計１０２が利用される。次に、処理停止ポイントが決定される（Ｓ１０４）。このためには、上述した処理停止ポイント演算部１８０の動作が行われる。すなわち、処理停止ポイントとして例えば減重率処理停止ポイントＲＳＰを用いる場合には、減容目標値ＲＴの値を処理停止ポイント格納部１８８にそのまま格納する。処理停止ポイントとして炭素処理停止ポイントＣＳＰを採用する場合には、典型的には、式（２）を減容目標値ＲＴと等しいとした場合の炭素含有ガスの積算値が算出され、その値が炭素処理停止ポイントＣＳＰとして処理停止ポイント格納部１８８に格納される。そして、処理停止ポイントとして時間処理停止ポイントＴＳＰを採用する場合には、事前に測定しておいた同種の樹脂に対する曲線２１４（図２（ｂ））から、典型的には減容目標値ＲＴを与える時間処理停止ポイントＴＳＰが求められて処理停止ポイント格納部１８８に格納される。以降の説明では、典型例として炭素処理停止ポイントＣＳＰを採用するものとして説明する。
　次いで、供給側ゲートバルブＧ１が開放されて初期に投入されるサブバッチ（第１サブバッチ）の被処理樹脂２２が供給されると、再び供給側ゲートバルブＧ１が閉止される。これは、定量マス１２４によって定容積の被処理樹脂２２を供給する処理であり、第１サブバッチとしてあらかじめ真空容器１１４のステージ１１２に被処理樹脂２２を載置する処理である。その後、真空容器１１４内が減圧される（Ｓ１０６）。例えば１０Ｔｏｒｒ（１．３３ｋＰａ）程度の圧力に到達すると、第１フェーズの処理として、ステージ１１２がヒーター１１６によって４００℃に昇温される（Ｓ１０８）。なお、真空ポンプ１５４は一定の排気動作を続けているが、圧力は圧力センサー１６０により圧力制御部１５８に入力されて排気バルブ１５２の開度を通じて自動制御される。
　続けて、二酸化炭素センサー１５６による二酸化炭素ガス濃度の計測が開始される（Ｓ１１０）。なお、ステージの昇温（Ｓ１０８）と二酸化炭素ガスの計測開始（Ｓ１１０）の順序は逆であっても構わない。その後プラズマが点弧される（Ｓ１１２）。このために、高周波電源１４４によって高周波コイル１４２に高周波電力の供給が開始される。この処理を行うと、二酸化炭素ガスの濃度は、図４（ａ）の左端に示したように変化しはじめる。そこで、この二酸化炭素ガスの濃度の測定値が最大値であるかどうかが監視される（Ｓ１１４）。例えば、二酸化炭素ガスの濃度の測定値が最大値から、その最大値の９０％程度に低下するまでは、最大値のままであると判断して監視が継続される（Ｓ１４４のＮの分岐）。そして、その最大値から低下したと判断されると（Ｓ１４４のＹの分岐）、次に、追加投入のための被処理樹脂２０があるかどうかが判定される（Ｓ１１６）。処理中のサブバッチが第１サブバッチであれば、次の第２サブバッチがあるかどうかが判定されるのである。追加投入されるサブバッチの被処理樹脂２０がある場合（Ｓ１１６、Ｙの分岐）、次のサブバッチの被処理樹脂２０を追加する処理が行われる（Ｓ１１８）。この追加処理は、再び供給側ゲートバルブＧ１を開放して、定量マス１２４によって定容積の被処理樹脂２０を供給する処理と、４００℃から少し低下していたステージ１１２の温度を再び４００℃に昇温させる処理である。追加のサブバッチの被処理樹脂２０がない場合、すなわち、例えばサブバッチが第１～第４サブバッチまで用意されていて処理中の被処理樹脂２０がその第４サブバッチのものである場合（Ｓ１１６、Ｎの分岐）、追加投入を行なわない。そのまま処理を継続すると、第１フェーズの処理が完了する。
　第１フェーズの処理が完了すると、ステージ１１２には、被処理樹脂２２の炭化したものが配置された状態になっている。第２フェーズの処理ではこれを灰化する処理が行われる。そのためには、まず、ステージの温度が７００℃に昇温される（図６、Ｓ１２０）。次に、プラズマ条件が、第１フェーズのものから第２フェーズの処理条件にあわせて変更される（Ｓ１２２）。このプラズマ条件の変更は、高周波電源１４４によるパワーの設定変更や、酸素ガスの流量や供給方向の変更、そして、圧力制御部１５８による真空容器１１４内部の圧力変更といった各種の条件の変更を含んでいる。この処理を行うと、炭素含有ガス濃度の積算値が上昇してゆく。その処理の進行中、コンピューター１８２によって、処理停止ポイントに到達しているかどうかが監視される（Ｓ１２４）。そのために、処理停止ポイント格納部１８８に格納されている処理停止ポイントが用いられる。例えば、炭素処理停止ポイントＣＳＰを採用している場合には、炭素含有ガスの積算値の値が処理停止ポイントに到達しているかどうかが監視されるのである。処理停止ポイントに到達していない間（Ｓ１２４、Ｎの分岐）は、その値の監視が継続される。処理停止ポイントに到達すると（Ｓ１２４、Ｙの分岐）、プラズマの停止処理（Ｓ１２６）、ステージ加熱の停止（Ｓ１２８）、および残渣固形物の排出（Ｓ１３０）の各処理が行われる。このためには、コンピューター１８２によって直接またはシーケンス制御部１８４によって、真空容器１１４の排気動作の停止、加熱用電源１２０の停止、排出機構１６２の駆動の各処理が指示される。最後に、処理後の残渣固形物の放射能が追加の放射能計１７２によって測定される。
＜第１実施形態：変形例１＞
　次に、本実施形態の処理停止ポイントの決定の精度を高めるための変形例について説明する。上述の式（２）では、比例係数ｋを用いる比例関係によって炭素含有ガス濃度の積算値を減容率に対応させていた。ここで比例関係を用いることは、暗黙にいくつかの仮定を含んでいたものといえる。まず、比例関係を用いることは、排気バルブ１５２および真空ポンプ１５４を通じた排気ライン１５０の排気速度が一定であると仮定していることとなる。本来は被処理樹脂２２の減容処理の経過中に二酸化炭素センサー１５６によって測定される炭素含有ガス濃度を単純に積算せず、炭素含有ガスの濃度に排気速度を乗じた単位時間あたりの炭素含有ガス濃度の発生量を算出する必要がある。この補正のためには、排気速度を推定したり流量計を用いたりする。供給される酸素ガスの流量の値を排気速度と関連づけることも可能である。
　もう一つの暗黙の仮定が式（２）の換算には含まれていた。それは、炭素以外の酸化される成分すなわち窒素成分、硫黄成分、水素成分の酸化による減容をすべて二酸化炭素などの炭素含有ガスによって代表させることができる、という仮定である。この仮定が成り立たない場合には、比例係数ｋを用いる比例関係では必ずしも十分な精度で処理停止ポイントが決定されるとは限らない。このため、より高い精度で処理停止ポイントを決定するためには、係数ｋを用いる式（２）を改良することが好ましい。
　本実施形態の変形例としては処理の精度を向上させるために、係数ｋを置き換えるように変形する。すなわち、係数ｋを、二酸化炭素の濃度積算値に対する関数とする。この点を図７に基づいて説明する。図７は、この変形の前後での推定減重率と二酸化炭素ガスの濃度積算値との間の関係をグラフによって示す説明図である。図２（ａ）に示したように、二酸化炭素ガスが放出されなくなるまで処理した場合の減重率は、二酸化炭素ガスの濃度積算値を乾燥質量で除算した値がそれ以上大きくならない値の点ＣＦに対応する減重率として縦軸の到達点ＲＦに相当する、として説明する。横軸は、供給される前の被処理樹脂２０の乾燥質量を用いることによって規格化し、（二酸化炭素ガスの濃度積算値／乾燥質量）である「規格化積算Ｃ量」を採用する。この場合、係数kが定数であるという比例関係を採用する式（２）の場合には、横軸の各値に対する推定減重率は、この点Ａと原点とを結ぶ直線８２として表現されていることに注目されたい。
　ところが、実際の図７に示される原点から点ＣＦまで範囲は、加熱温度などの処理条件が互いに大きく異なる第１フェーズの処理と第２フェーズの処理にわたるものである。本来の減重率の変化は、炭素成分、窒素成分、硫黄成分、水素成分といった各種の成分が第１フェーズと第２フェーズのどちらで放出されやすいか、といったより現実の減容処理の進み方に応じた状況を反映している。したがって、一般には、原点と点Ａとを通過するものの、曲線となっているといえる。このように曲線を想定することが、式（２）の係数ｋを、定数ではなく、炭素含有ガスの濃度積算値に対する関数とすることに対応する。具体的には、本発明者の検討によれば、被処理樹脂２２が例えばイオン交換樹脂である場合には、イオン交換樹脂の官能基に含まれる窒素成分、硫黄成分、および水酸基は、炭素成分に比べて第１フェーズにおいて多く放出される。逆に炭素成分は、第１フェーズに比べ第２フェーズにおいてより多く排出される。第１フェーズは炭化処理であるためである。そのような場合の実際の減重率の値と規格化積算Ｃ量の値と間の関係の一つの典型例を示すと、曲線８４のように上に凸の曲線となる。このような曲線は、実際には、被処理樹脂の種類すなわち樹脂の分類区分にも依存し、必ずしも常に上に凸の曲線になるとは限らない。そのため、被処理樹脂２２の樹脂の種類ごとに曲線８４に相当する曲線を決定しておけば、実際の減重率の値と規格化積算Ｃ量の値との間の対応関係を検量線として決定することが可能となる。なお、曲線８４は説明のために記載したものであり、実際の被処理樹脂から得られたものではない。
　ここで、図３（ｂ）を参照すれば、減容目標値ＲＴが減重率の値として決定されていたので、その値に対応する点を図７の縦軸にもプロットすることができる。その減容目標値ＲＴに対応する規格化積算Ｃ量の値を曲線８４を用いて求めれば、規格化積算Ｃ量の値として処理停止ポイントすなわち炭素処理停止ポイントＣＳＰをより高い精度で決定したこととなる。図７には、炭素処理停止ポイントＣＳＰとして、直線８２を用いる場合の炭素処理停止ポイントＣＳＰ－１と、曲線８４を用いる場合の炭素処理停止ポイントＣＳＰ－２を明示している。実施に炭素処理停止ポイントＣＳＰ－１とＣＳＰ－２との差が問題になるのは、余裕Δ（図３（ｂ））が十分に小さく設定されていて、減容目標値ＲＴが総コストに不連続なジャンプが生じる減重率ＲＪに近いような場合ではないかと発明者は予測している。炭素処理停止ポイントＣＳＰ－１よりも高い精度で決定されている炭素処理停止ポイントＣＳＰ－２を採用すれば、余裕Δを小さい値に選べるため、減容目標値ＲＴを総コストに不連続なジャンプが生じる減重率ＲＪにより近い値に設定することが可能になる。このため、処理停止ポイントを高精度に決定することにより、減容目標値ＲＴをコスト上有利な値に設定することが可能になる。
　なお、曲線８４は、樹脂の分類区分ごとの検量線として、検量線データ格納部１９０（図１）に格納されていると好ましい。イオン交換樹脂は、例えば、イオン交換樹脂に被処理樹脂に含まれるアニオンおよびカチオンの比率、それらの種類、イオン交換樹脂が使用された処理系統などの違いによって様々な種類に分類される。検量線データ格納部１９０には、少なくとも同一の曲線８４を用いることが可能な樹脂ごとの分類区分に合せた曲線８４が検量線として格納される。処理停止ポイント演算部１８０は、今次の被処理樹脂のための処理停止ポイントを決定するために、その検量線データ格納部１９０から今次の被処理樹脂が属する樹脂の分類区分の検量線データを検量線データ格納部１９０から呼び出す。そうすれば、被処理樹脂２２の樹脂が実際に示す減容処理の特性を反映した一層高い精度によって、処理停止ポイントを決定することが可能となる。
＜第１実施形態：変形例２＞
　最後に、高い精度で処理停止ポイントを決定するための別の変形例を変形例２として説明する。図１に示したように、被処理樹脂２０は定量マス１２４によって供給される。このため、被処理樹脂２０は、質量（重量）ではなく、容積によって一定量ずつ供給されている。ここで、ガス中の炭素の放出量を反映させた推定減重率（式（２）、図７）は、炭素含有ガス濃度の積算値と乾燥質量との比率として決定される。したがって、未処理の被処理樹脂２０のかさ密度（powder density）が与えられれば、処理停止ポイント演算部１８０は式（２）の値や図７の横軸の値を決定することが容易になる。特に乾燥質量を決定するためには、今次の被処理樹脂２０の水分率も利用することが好ましい。このため処理停止ポイント演算部１８０は、かさ密度データと水分率データとを受け付ける。このデータの受付は、何らかの装置からの通信によって行なわれてもよいし、また、減容処理システム１０００のオペレータによる入力を受け付けるものであってもよい。処理停止ポイント演算部１８０は、かさ密度と水分率とを反映させることにより、供給機構１２２によって供給される所定容積の今次の被処理樹脂に対する乾燥質量を決定することが容易に行えるため、積算値と乾燥質量との比率を処理停止ポイントの決定に反映させることが可能となる。
　以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および実施例は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、請求の範囲に含まれるものである。
　本発明よれば、保管コストまで考慮した場合に総コストが低減された減容処理が可能になることを通じて、イオン交換樹脂を用いる原子力発電設備の低コストでの運転に貢献する。
　１０００　減容処理システム
　２０　被処理樹脂
　２２　供給された被処理樹脂
　１０２　放射能計
　１１０　減容処理装置
　１１２　ステージ
　１１４　真空容器
　１１４Ｒ　頂部壁
　１１６　ヒーター
　１１８　ステージ駆動機構
　１２０　加熱用電源
　１２２　供給機構
　１２４　定量マス
　１２６　アーム
　１２８　定量マス駆動機構
　１３０　ガス供給ライン
　１３２　酸素ボンベ
　１３４　レギュレータバルブ
　１４２　高周波コイル
　１４４　高周波電源
　１５０　排気ライン
　１５２　排気バルブ
　１５４　真空ポンプ
　１５６　二酸化炭素センサー
　１５８　圧力制御部
　１６０　圧力センサー
　１６２　排出機構
　１６６　回収ノズル
　１６４　吸引パイプ
　１７０　残渣固形物容器
　１７２　追加の放射能計
　１８０　処理停止ポイント演算部
　１８２　コンピューター
　１８４　シーケンス制御部
　１８８　処理停止ポイント格納部
　１９０　検量線データ格納部
　２０２、２０４、２１４、４０４、４１４、８４　曲線
　３０２、３０４、８２　直線
　３１４、３１６　分断された直線
　ＣＳＰ　炭素処理停止ポイント
　Ｇ１　供給側ゲートバルブ
　Ｇ２　排出側ゲートバルブ
　Ｐ　プラズマ
　ＲＪ　ジャンプが生じる減重率
　ＲＴ　減容目標値
　ＲＦ　到達点
　ＲＳＰ　減重率処理停止ポイント
　ＴＳＰ　時間処理停止ポイント
　Δ　余裕

Claims (16)

  1. 　放射性物質を伴う被処理樹脂の放射能を測定するようになっており、該放射能の値を示す放射能データまたは放射能信号を出力する放射能計と、
    　前記被処理樹脂を加熱処理し、該被処理樹脂それ自体と該被処理樹脂から放出されるガスとの少なくともいずれかまたは両方を酸素プラズマによって酸化処理することにより、前記被処理樹脂を減容処理する減容処理装置と、
    　該減容処理装置によって前記被処理樹脂を減容目標値まで減容処理するための処理停止ポイントを、該減容目標値と前記放射能データまたは前記放射能信号とに基づいて決定する処理停止ポイント演算部と
    　を備え、
    　前記減容処理装置が、前記処理停止ポイントに達すると前記加熱処理および前記酸化処理のうちの少なくともいずれかの処理を停止する
    　減容処理システム。
  2. 　前記減容処理装置の真空容器と該真空容器からの排気経路とのうちの少なくともいずれかの炭素含有ガスの濃度を測定して濃度データまたは濃度信号を出力するガス濃度測定器
    　をさらに備え、
    　前記処理停止ポイント演算部が、前記濃度データまたは前記濃度信号の示す濃度の積算値を算出する積算部をさらに有するとともに、前記処理停止ポイントを決定する前記演算のために前記積算値を用いるものである
    　請求項１に記載の減容処理システム。
  3. 　前記ガス濃度測定器から出力される処理の完了までの前記炭素含有ガスの濃度に関する検量線データを樹脂の分類区分ごとに格納する検量線データ格納部
    　をさらに備え、
    　前記処理停止ポイント演算部が、今次の被処理樹脂のための前記処理停止ポイントを決定するために、前記今次の被処理樹脂が属する樹脂の分類区分の検量線データを該検量線データ格納部から呼び出すものである
    　請求項２に記載の減容処理システム。
  4. 　所定の容積を単位として前記被処理樹脂を供給する供給機構を前記減容処理装置が有し、
    　前記処理停止ポイント演算部が、
    　今次の被処理樹脂についてのかさ密度を示すかさ密度データと、該今次の被処理樹脂の水分率を示す水分率データとを受け付けて、
    　前記かさ密度と前記水分率とを反映させることにより、前記供給機構によって供給される前記所定容積の今次の被処理樹脂に対する乾燥質量を決定し、
    　前記積算値と前記乾燥質量との比率を、前記処理停止ポイントの決定に反映させる
    　ものである
    　請求項２に記載の減容処理システム。
  5. 　前記減容処理装置が、
    　前記被処理樹脂を第１温度に加熱して分解または炭化によって該被処理樹脂から放出されたガスを前記酸素プラズマによって酸化する第１処理と、
    　該第１処理を経た前記被処理樹脂を前記第１温度よりも高い温度である第２温度に加熱して前記被処理樹脂それ自体を前記酸素プラズマによって分解または酸化することによって前記被処理樹脂を灰化する第２処理と
    　を実施するものである
    　請求項１に記載の減容処理システム。
  6. 　前記処理停止ポイント演算部が、前記第２処理を処理している期間に位置するように前記処理停止ポイントを設定する
    　請求項５に記載の減容処理システム。
  7. 　前記減容処理装置により前記処理停止ポイントまで処理が施された前記被処理樹脂の残渣固形物の放射能を測定して残留放射線データまたは残留放射線信号を出力する追加の放射能計
    　をさらに備える
    　請求項１に記載の減容処理システム。
  8. 　前記減容目標値が、前記被処理樹脂の残渣固形物を廃棄または保管するための保管クラスに従って決定されている
    　請求項１に記載の減容処理システム。
  9. 　放射能計が、放射性物質を伴う被処理樹脂の放射能を測定して、該放射能の値を示す放射能データまたは放射能信号を出力するステップと、
    　減容処理装置が、前記被処理樹脂を加熱処理し、該被処理樹脂それ自体と該被処理樹脂から放出されるガスとの少なくともいずれかまたは両方を酸素プラズマによって酸化処理することにより、前記被処理樹脂を減容処理するステップと、
    　処理停止ポイント演算部が、前記減容処理装置によって前記被処理樹脂を減容目標値まで減容処理するための処理停止ポイントとする処理所要時間または処理停止時刻を、該減容目標値と前記放射能データまたは前記放射能信号とに基づいて決定するステップと、
    　前記減容処理装置が、前記処理停止ポイントに達すると前記加熱処理および前記酸化処理のうちの少なくともいずれかの処理を停止するステップと
    　を含む
    　減容処理方法。
  10. 　ガス濃度測定器が、前記減容処理装置の真空容器と該真空容器からの排気経路とのうちの少なくともいずれかの炭素含有ガスの濃度を測定して濃度データまたは濃度信号として出力するステップと、
    　前記処理停止ポイント演算部が、積算部により、前記濃度データまたは前記濃度信号の示す濃度の積算値を算出するステップと、
    　前記処理停止ポイント演算部が、前記積算値を、前記処理停止ポイントを決定する前記演算のために用いるステップと
    　をさらに含む
    　請求項９に記載の減容処理方法。
  11. 　検量線データ格納部が、前記ガス濃度測定器から出力される処理の完了までの前記炭素含有ガスの濃度に関する検量線データを樹脂の分類区分ごとに格納するステップと、
    　前記処理停止ポイント演算部が、今次の被処理樹脂のための前記処理停止ポイントを決定するために、前記今次の被処理樹脂が属する樹脂の分類区分の検量線データを該検量線データ格納部から呼び出すステップと
    　をさらに含む
    　請求項１０に記載の減容処理方法。
  12. 　前記減容処理装置の供給機構が、所定の容積を単位として前記被処理樹脂を供給するステップと、
    　前記処理停止ポイント演算部が、今次の被処理樹脂についてのかさ密度を示すかさ密度データと、該今次の被処理樹脂の水分率を示す水分率データとを受け付けるステップと、
    　前記処理停止ポイント演算部が、前記かさ密度と前記水分率とを反映させることにより、前記供給機構によって供給される前記所定容積の今次の被処理樹脂に対する乾燥質量を決定するステップと、
    　前記処理停止ポイント演算部が、前記積算値と前記乾燥質量との比率を、前記処理停止ポイントの決定に反映させるステップと
    　をさらに含む
    　請求項１０に記載の減容処理方法。
  13. 　前記減容処理するステップは、
    　前記減容処理装置が、前記被処理樹脂を第１温度に加熱して分解または炭化によって該被処理樹脂から放出されたガスを前記酸素プラズマによって酸化する第１処理ステップと、
    　前記減容処理装置が、該第１処理を経た前記被処理樹脂を前記第１温度よりも高い温度である第２温度に加熱して前記被処理樹脂それ自体を前記酸素プラズマによって分解または酸化することによって前記被処理樹脂を灰化する第２処理ステップと
    　を含むものである
    　請求項９に記載の減容処理方法。
  14. 　前記処理停止ポイント演算部が、前記第２処理を処理している期間に位置するように前記処理停止ポイントを設定するステップ
    　をさらに含む
    　請求項１３に記載の減容処理方法。
  15. 　追加の放射能計が、前記減容処理装置により前記処理停止ポイントまで処理が施された前記被処理樹脂の残渣固形物の放射能を測定して残留放射線データまたは残留放射線信号として出力するステップ
    　をさらに含む
    　請求項９に記載の減容処理方法。
  16. 　前記減容目標値が、前記被処理樹脂の残渣固形物を廃棄または保管するための放射能の区分に従って決定されている
    　請求項９に記載の減容処理方法。
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