特許 5767194 放射性物質の処理システム及び処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5767194

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】放射性物質の処理システム及び処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/32 20060101AFI20150730BHJP

   G21F 9/02 20060101ALI20150730BHJP

   C22B 26/10 20060101ALI20150730BHJP

   C22B 9/02 20060101ALI20150730BHJP

   C22B 7/02 20060101ALI20150730BHJP

   F23G 7/00 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/32 Z

   G21F9/02 521A

   C22B26/10

   C22B9/02

   C22B7/02 A

   C22B7/02 B

   F23G7/00 J

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2012-242248(P2012-242248)

(22)【出願日】2012年11月1日

(65)【公開番号】特開2014-92412(P2014-92412A)

(43)【公開日】2014年5月19日

【審査請求日】2014年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】596127565

【氏名又は名称】日本環境保全株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100076129

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 圭佑

(74)【代理人】

【識別番号】100080458

【弁理士】

【氏名又は名称】高矢 諭

(74)【代理人】

【識別番号】100089015

【弁理士】

【氏名又は名称】牧野 剛博

(72)【発明者】

【氏名】古渡 周作

(72)【発明者】

【氏名】和田 隆太郎

(72)【発明者】

【氏名】西尾 隆志

(72)【発明者】

【氏名】松田 雄市

(72)【発明者】

【氏名】岩田 俊雄

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０７−５００９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２９３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５７７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０２４２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１１１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７８１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６０７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６２８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 ”平成２３年度 除染技術実証試験事業 「放射性物質を含む汚染土壌等からの乾式セシウム除去技術の開発」について（お知らせ）”，インターネット，日本，独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構，２０１２年 ２月２２日，p.1-p.4，p.2，ＵＲＬ，http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/laboratory/narc/027564.html

【文献】 ”アタカ大機 溶融飛灰からの放射性セシウムの分離除去技術を開発”，インターネット，日本，ゴムタイムス社，２０１２年 ７月 ５日，p.1-p.4，p.2，ＵＲＬ，http://www.gomutimes.co.jp/?p=35010

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／３２

Ｇ２１Ｆ ９／３０

Ｇ２１Ｆ ９／２８

Ｇ２１Ｆ ９／０２

Ｆ２３Ｇ ７／００

Ｆ２３Ｊ １／００

Ｃ２２Ｂ ７／０２

Ｃ２２Ｂ ９／０２

Ｃ２２Ｂ ２６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ及び^９０Ｓｒの少なくとも１つの放射性核種を含む放射性物質が混在する処理対象物を１３００℃以上に加熱して溶融しつつ前記放射性物質をオフガス中に揮発除去するための溶融炉と、
前記溶融炉から排出されるオフガスを洗煙水で洗浄して前記オフガスに含まれる放射性物質を前記オフガスから前記洗煙水に分離するための洗煙ユニットと、
前記洗煙ユニットで洗煙されたオフガスに残存する溶融飛灰を回収するための集塵ユニットと、
前記集塵ユニットにおいて回収される溶融飛灰を再処理のために前記溶融炉に搬送するための溶融飛灰再処理用搬送ユニットと、
前記放射性物質を前記洗煙水から回収するための放射性物質回収ユニットと、を備えることを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項2】

請求項１において、
前記溶融炉はエマルジョンバーナー式の表面溶融炉であることを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記放射性物質回収ユニットにおいて処理された前記洗煙水が前記洗煙ユニットにおいて再利用されるように前記洗煙水が循環する構成であることを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記溶融炉と前記洗煙ユニットとの間に前記オフガスを冷却するための熱交換ユニットを更に備え、前記洗煙ユニットが前記熱交換ユニットに隣接して設置されていることを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記洗煙水の中のドロスを回収するためのドロス回収ユニットと、前記ドロス回収ユニットにおいて回収されるドロスを再処理のために前記溶融炉に搬送するためのドロス再処理用搬送ユニットと、を更に備えることを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記洗煙水のｐＨを調整するためのｐＨ調整ユニットを更に備えることを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかにおいて、
揮発促進剤を前記処理対象物に添加するための揮発促進剤添加ユニットを更に備え、前記揮発促進剤はＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＣａＣＯ_３、ＣａＩ_２、Ｂ_２Ｏ_３及びＮａ_２Ｂ_４Ｏ_７の少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする放射性物質の処理システム。

【請求項8】

^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ及び^９０Ｓｒの少なくとも１つの放射性核種を含む放射性物質が混在する処理対象物を溶融炉で１３００℃以上に加熱して溶融しつつ前記放射性物質をオフガス中に揮発除去するための溶融ステップと、
前記溶融炉から排出されるオフガスを洗煙水で洗浄して前記オフガスに含まれる放射性物質を前記オフガスから前記洗煙水に分離するための洗煙ステップと、
前記オフガスに残存する溶融飛灰を集塵ユニットにより回収するためのステップと、
前記回収された溶融飛灰を再処理のために前記溶融炉に搬送するためのステップと、
前記放射性物質を前記洗煙水から回収するための放射性物質回収ステップと、を備えることを特徴とする放射性物質の処理方法。

【請求項9】

請求項８において、
前記洗煙水の中のドロスを回収するためのドロス回収ステップと、前記ドロス回収ステップにおいて回収されるドロスを再処理のために前記溶融炉に搬送するためのドロス再処理用搬送ステップと、を更に備えることを特徴とする放射性物質の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼却灰等から放射性物質を分離して除去するための処理システム及び処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２０１１年３月１１日の東日本大震災により福島第一原子力発電所の事故が発生し、この事故によって^１３１Ｉ、^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒ等の放射性核種を含む放射性物質が原子力発電所から放出されて広範囲に拡散した。その後、拡散した放射性物質が特定の地域や設備に濃縮される現象が各地で確認され、この現象は「都市濃縮」等と称されて問題となっている。具体的には、拡散した放射性物質は雨水によって流されて河川や下水道の特定の箇所、或いは降雨の際に水たまりとなる窪地等に集まる傾向があり、このような箇所に放射性物質が濃縮される現象が確認されている。又、放射性物質を含むごみが焼却されることにより焼却灰に放射性物質が濃縮される現象が確認されている。尚、焼却灰には焼却炉の底等から回収される主灰と焼却排ガス中に浮遊する飛灰とがあり、放射性物質は主灰よりも飛灰に多く混在する傾向があることが知られている。このような放射性物質が濃縮された汚泥や土壌、焼却灰の処理方法としては貯蔵、或いは埋め立てが考えられるが、放射性物質が混在する汚泥や土壌、焼却灰の量は膨大であり貯蔵や埋め立てのための用地の確保が困難であるという問題がある。又、焼却灰は粉末状であるため中長期的に貯蔵や埋め立ての用地の周辺や地下に放射性物質が漏れ出すことが懸念される。尚、^１３１Ｉの半減期は約８日と短いため^１３１Ｉの影響は既に無視できるレベルと考えられるが、^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒの半減期はそれぞれ２．１年、３０．１年、２８．８年程度であり中長期的な影響が懸念される。

【0003】

ところで、ごみ焼却場の焼却灰には放射性物質の他にもＰＣＢやアスベスト、ダイオキシン等の汚染物質が混在していることがあり、このような汚染物質の処理方法として焼却灰を溶融・固化して減容しつつ無害化する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。より詳細には、焼却灰を例えば１０００℃以上の高温に加熱することにより、焼却灰は溶融されると共にＰＣＢやアスベスト、ダイオキシン等の汚染物質も分解、或いは溶融されて無害化される。溶融した焼却灰は溶融スラグと称され冷却水の中に投入されて固化し岩石質又はガラス質の小石状の塊となる。焼却灰は溶融スラグになることにより体積が約１／２に減少する。溶融スラグは無害であり土木資材として利用される。

【0004】

しかしながら^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒ等の放射性核種を含む放射性物質は加熱されても無害化されることはなく放射能を維持するという問題がある。例えば、溶融炉で焼却灰を加熱しても焼却灰の一部は溶融されずに溶融飛灰と称される微粒子となってオフガス中に浮遊することがある。この場合、放射性物質は溶融スラグ中よりも溶融飛灰中に多く検出される傾向があることが知られている。溶融飛灰はバグフィルター等の集塵装置によって回収され、又、元の焼却灰よりは減容されるものの、貯蔵や埋め立てのためには更なる減容が望ましい。

【0005】

これに対し、溶融飛灰を洗浄して放射性セシウムを水へ抽出し、水に移行した放射性セシウムをプルシアンブルーを用いて凝集沈殿させて分離・除去する手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。又、液体中の放射性物質類を除染用磁性複合粒子により捕獲し、これを磁力集積手段によって回収する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0006】

又、セシウムを含む放射性物質が混在する処理対象物を溶融炉ではなく回転式昇華装置によって加熱することにより放射性物質を揮発させ、揮発した放射性物質を含むオフガスを冷却して放射性物質を粒子状の固体に戻し、バグフィルターによって回収する手法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４００４１８１号公報

【特許文献2】特許第４９３２０５４号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】“溶融飛灰からの放射性セシウムの分離除去技術の開発について”、［online］、アタカ大機株式会社、［平成２４年１１月１日検索］、インターネット（http://www.atk-dk.co.jp/xml/docs/ATK_186.pdf）

【非特許文献2】“プレスリリース 平成２３年度、除染技術実証試験事業”、［online］、農研機構、［平成２４年１１月１日検索］、インターネット（http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/laboratory/narc/027564.html）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、溶融飛灰を水で洗浄する手法では水溶性の放射性物質は溶融飛灰から除去できても非水溶性の放射性物質は除去できないという問題がある。又、水溶性の放射性物質であっても溶融飛灰等の微細な粒子に吸着されてしまうと水に溶け出しにくくなることがあり、このような微細な粒子に吸着された放射性物質も除去できないという問題もある。又、溶融飛灰をバグフィルター等の集塵装置から回収して、改めて別途の装置にて洗浄するにはハンドリングが煩雑になり、加えてその被曝対策等が必要になるという問題もある。

【0010】

一方、回転式昇華装置によってセシウムを含む放射性物質を揮発させる手法によれば処理対象物から大部分の放射性物質を除去することはできるが、この手法でも放射性物質を処理対象物から完全に除去することは困難であり、処理対象物の放射性物質の濃度が著しく高い場合、加熱処理後の処理対象物に所定の基準を上回る濃度の放射性物質が残存する可能性がある。このような場合、放射性物質の濃度が処理前よりは低下していたとしても加熱処理後の処理対象物は貯蔵や埋め立てにより処分する必要がある。加熱処理後の処理対象物は粉末状であるため中長期的に貯蔵や埋め立ての用地の周辺や地下に放射性物質が漏れ出すことが懸念される。又、加熱処理後の処理対象物の放射性物質の濃度が高い場合、粉末状の処理対象物の飛散を防止するため運搬が制限される可能性もある。即ち、放射性物質の濃度が高い処理対象物は処理対象として適さないという問題がある。又、処理対象物によっては放射性物質だけでなく非放射性物質も少なからぬ量が放射性物質と共に揮発して放射性物質と共に回収される可能性がある。従って、処理対象物によっては充分な減容効果が得られない可能性がある。

【0011】

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、水に溶けにくい放射性物質が混在する処理対象物や放射性物質の濃度が高い処理対象物も処理できるハンドリングが容易な放射性物質の処理システム及び処理方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ及び^９０Ｓｒの少なくとも１つの放射性核種を含む放射性物質が混在する処理対象物を１３００℃以上に加熱して溶融しつつ放射性物質をオフガス中に揮発除去するための溶融炉と、溶融炉から排出されるオフガスを洗煙水で洗浄してオフガスに含まれる放射性物質をオフガスから洗煙水に分離するための洗煙ユニットと、洗煙ユニットで洗煙されたオフガスに混在する溶融飛灰を回収するための集塵ユニットと、集塵ユニットにおいて回収される溶融飛灰を再処理のために溶融炉に搬送するための溶融飛灰再処理用搬送ユニットと、放射性物質を洗煙水から回収するための放射性物質回収ユニットと、を備える放射性物質の処理システムにより上記課題を解決するものである。

【0013】

又、本発明は、^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ及び^９０Ｓｒの少なくとも１つの放射性核種を含む放射性物質が混在する処理対象物を溶融炉で１３００℃以上に加熱して溶融しつつ放射性物質をオフガス中に揮発除去するための溶融ステップと、溶融炉から排出されるオフガスを洗煙水で洗浄してオフガスに含まれる放射性物質をオフガスから洗煙水に分離するための洗煙ステップと、オフガスに残存する溶融飛灰を集塵ユニットにより回収するためのステップと、回収された溶融飛灰を再処理のために溶融炉に搬送するためのステップと、放射性物質を洗煙水から回収するための放射性物質回収ステップと、を備える放射性物質の処理方法により上記課題を解決するものである。

【0014】

本処理システム及び処理方法は、溶融飛灰等の処理対象物を洗浄して放射性物質を水に抽出するのではなく放射性物質をオフガス中に揮発除去するので、水溶性の放射性物質でも非水溶性の放射性物質でも処理対象物から分離して除去できる。又、溶融飛灰等の微細な粒子に吸着されて水に溶け出しにくくなった放射性物質も処理対象物から分離して除去できる。又、揮発した放射性物質を含むオフガスを洗煙水で洗浄することによりオフガスに含まれる放射性物質を冷却してオフガスから洗煙水に分離することができる。更に、放射性物質を吸着剤に吸着させたり、或いは放射性物質を凝集沈殿させることによって放射性物質を洗煙水から回収することができる。又、本処理システム及び処理方法では、溶融飛灰を洗浄する手法のように溶融飛灰をバグフィルター等の集塵装置から回収して改めて別途の装置にて洗浄するためのハンドリングや被曝対策等は必要ない。又、処理対象物の放射性物質の濃度が高く溶融スラグに所定の基準を上回る濃度の放射性物質が残存する場合でも、溶融スラグは岩石質又はガラス質の小石状の塊であるので放射性物質は溶融スラグの中に安定した状態で保持される。更に、小石状の塊である溶融スラグは表面積も小さい。従って、放射性物質を含む溶融スラグが貯蔵や埋め立てにより処分されても貯蔵や埋め立ての用地の周辺や地下に放射性物質が漏れ出すことがない。又、岩石質又はガラス質の小石状の溶融スラグであれば放射性物質を含んでいても運搬中の放射性物質の飛散の問題も生じない。又、処理対象物が溶融スラグとなることで減容効果も得られる。

【0015】

本処理システム及び処理方法で用いる溶融炉はエマルジョンバーナー式の表面溶融炉であるとよい。エマルジョンバーナー式の表面溶融炉は溶融飛灰を発生させないか、或いは溶融飛灰を発生させたとしても溶融飛灰の発生量は著しく少ない。従って、処理対象物に含まれる放射性物質を溶融飛灰に吸着された形態ではなく、気体としてオフガス中に効率良く揮発除去できる。又、処理対象物に放射性物質に加えてＰＣＢやダイオキシン、アスベスト等の非放射性の汚染物質も混在している場合でも、エマルジョンバーナー式の表面溶融炉であればこれらの非放射性の汚染物質の無害化にも好適である。

【0016】

本処理システムは放射性物質回収ユニットにおいて処理された洗煙水が洗煙ユニットにおいて再利用されるように洗煙水が循環する構成であるとよい。このように洗煙水が循環して洗煙ユニットにおいて繰り返し利用されることにより、全体としては洗煙水を外部に排出しない処理システムを実現できる。

【0017】

又、本処理システムは溶融炉と洗煙ユニットとの間にオフガスを冷却するための熱交換ユニットを更に備え、洗煙ユニットが熱交換ユニットに隣接して設置されているとよい。オフガスが熱交換ユニットにおいて冷却されるとオフガス中の放射性物質の一部は固化して熱交換ユニットと洗煙ユニットとの間の配管に付着し洗煙ユニットまで到達しない可能性があるが、洗煙ユニットが熱交換ユニットに隣接して設置されていればオフガス中の放射性物質を洗煙ユニットまで確実に送ることができる。

【0019】

溶融炉から溶融飛灰が発生する場合でも溶融飛灰を溶融炉に搬送して再処理することにより、全体としては放射性物質が混在する溶融飛灰を外部に排出しない処理システム（又は処理方法）を実現できる。

【0020】

又、本処理システム（又は処理方法）は、洗煙水の中のドロスを回収するためのドロス回収ユニット（又はドロス回収ステップ）と、ドロス回収ユニット（又はドロス回収ステップ）において回収されるドロスを再処理のために溶融炉に搬送するためのドロス再処理用搬送ユニット（又はドロス再処理用搬送ステップ）と、を更に備えるとよい。

【0021】

洗煙水の中に放射性物質を含むドロスが混在する場合でもドロスを溶融炉に搬送して再処理することにより、全体としては放射性物質を含むドロスを外部に排出しない処理システム（又は処理方法）を実現できる。

【0022】

又、本処理システムは洗煙水のｐＨを調整するためのｐＨ調整ユニットを更に備えるとよい。放射性物質を吸着する性質を有する吸着剤は、洗煙水が中性に近い場合に放射性物質を吸着する能力が高く、洗煙水が強い酸性やアルカリ性を示す場合には放射性物質を吸着する能力が低い傾向がある。例えば処理対象物がカリウム、ナトリウム、カルシウムを含んでいる場合、洗煙水が強いアルカリ性を示すことがある。このような場合でも、洗煙水のｐＨを（例えば７に近い値に）調整することにより、吸着剤は放射性物質を効率よく吸着することができる。

【0023】

又、本処理システム（又は処理方法）は、揮発促進剤を処理対象物に添加するための揮発促進剤添加ユニット（又は揮発促進剤添加ステップ）を更に備え、揮発促進剤はＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＣａＣＯ_３、ＣａＩ_２、Ｂ_２Ｏ_３及びＮａ_２Ｂ_４Ｏ_７の少なくとも１つの成分を含むとよい。ＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＣａＣＯ_３、ＣａＩ_２は^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質の揮発を促進する効果が高い。又、Ｂ_２Ｏ_３及びＮａ_２Ｂ_４Ｏ_７は処理対象物の融点を降下させる効果や溶融スラグの流動性を向上させる効果を有する。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、水に溶けにくい放射性物質が混在する処理対象物や放射性物質の濃度が高い処理対象物も処理できるハンドリングが容易な放射性物質の処理システム及び処理方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施形態に係る放射性物質の処理システムの概略構成を模式的に示す側面図

【図2】同処理システムによる放射性物質の処理方法の概要を示すフローチャート

【図3】本発明の第２実施形態に係る放射性物質回収ユニットの概略構成を模式的に示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る放射性物質の処理システム１０は、^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ及び^９０Ｓｒの少なくとも１つの放射性核種を含む放射性物質が混在する処理対象物１２を１３００℃以上に加熱して溶融しつつ放射性物質をオフガス中に揮発除去するための溶融炉１４と、溶融炉１４から排出されるオフガスを洗煙水１６で洗浄してオフガスに含まれる放射性物質をオフガスから洗煙水１６に分離するための洗煙ユニット１８と、放射性物質を洗煙水１６から回収するための放射性物質回収ユニット２０と、を備えている。

【0027】

放射性物質の処理システム１０は、洗煙ユニット１８で洗煙されたオフガスに残存する溶融飛灰を回収するための集塵ユニット２２と、集塵ユニット２２において回収される溶融飛灰を再処理のために溶融炉１４に搬送するための溶融飛灰再処理用搬送ユニット２４と、を更に備えている。

【0028】

又、放射性物質の処理システム１０は、洗煙水の中のドロスを回収するためのドロス回収ユニット２６と、ドロス回収ユニット２６において回収されるドロスを再処理のために溶融炉１４に搬送するためのドロス再処理用搬送ユニット２８と、を更に備えている。

【0029】

又、放射性物質の処理システム１０は、洗煙水のｐＨを調整するためのｐＨ調整ユニット３０を更に備えている。又、放射性物質の処理システム１０は、揮発促進剤を処理対象物１２に添加するための揮発促進剤添加ユニット３２を更に備えている。

【0030】

処理対象物１２は例えばごみ焼却場でごみを焼却して得られる主灰や飛灰等の焼却灰、（本第１実施形態の溶融炉１４とは別の）溶融炉から得られる溶融飛灰、下水処理で得られる汚泥や汚泥焼却灰、土壌等であり、本第１実施形態では処理対象物１２は例えばフレキシブルコンテナバッグ等の容器に収容されている。放射性物質は例えば^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒの塩化物、酸化物、水酸化物等の化合物である。放射性物質の具体的な例としてはＣｓ、ＣｓＣｌ、ＣｓＯＨ、Ｃｓ_２ＣＯ_３、ＣｓＩ、Ｓｒ、ＳｒＣｌ_２、Ｓｒ（ＯＨ）_２、ＳｒＯ、ＳｒＩ_２、ＳｒＣＯ_３等を挙げることができる。これら放射性物質の融点及び沸点を表１に示す。尚、表１中の「分解」は融点よりも高く１３００℃よりも低い温度で放射性物質が分解し他の化合物等に変化することを意味する。

【0031】

【表1】

【0032】

溶融炉１４はエマルジョンバーナー式の表面溶融炉であり、燃焼室の上部に設置された主バーナー３４が燃焼室の炉床部３６に向かって火炎を放射するようになっている。主バーナー３４にはサービスタンク３８からエマルジョン燃料が供給されるようになっている。サービスタンク３８は、燃料タンク４０から供給される重油、軽油、灯油、廃油、アルコール、ジメチルエーテル等の燃料と還元水発生装置４２から供給される還元水とを混合してエマルジョン燃料を生成するようになっている。還元水発生装置４２は上水を電気分解して還元水を生成するようになっている。尚、還元水発生装置４２を省略し、還元水に替えて上水と燃料とを混合してエマルジョン燃料を生成してもよい。上水としては水道水、井戸水、再処理水等を用いることができる。又、主バーナー３４の近傍には着火バーナー４４が設置されている。着火バーナー４４にはガスボンベ４６からプロパンガス等の気体燃料が供給されるようになっている。

【0033】

溶融炉１４の加熱温度は上記のように１３００℃以上であり、溶融炉１４の加熱温度は１３５０℃以上であることがより好ましい。加熱温度が１３００℃以上であれば^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒを含む放射性物質を処理対象物から揮発除去できると共にアスベストの内、青石綿を溶解させて無害化することもできる。尚、溶融炉１４の加熱温度が１２５０℃以上であれば総てのＳｒＣｌ_２を瞬時に揮発させることができる。又、加熱温度が１２７７℃以上であれば総てのＣｓＩを瞬時に揮発させることができる。又、加熱温度が１２９５℃以上であれば総てのＣｓＣｌを瞬時に揮発させることができる。又、加熱温度が１３８２℃以上であれば総てのＳｒ（金属）を瞬時に揮発させることができる。従って、溶融炉１４の加熱温度は１４００℃以上であることが更に好ましい。又、加熱温度が１４００℃以上であればアスベストの内、茶石綿を溶解させて無害化することもできる。又、加熱温度が１４５０℃以上であれば余裕をもってＰＣＢを分解することができる。又、加熱温度が１５００℃以上であればアスベストの内、白石綿を溶解させて無害化することができると共に、酸化鉄を含む金属鉄を溶解することもできる。又、加熱温度が１７７３℃以上であれば総てのＳｒＩ_２を瞬時に揮発させることができる。溶融炉１４の加熱温度の上限値は例えば１８００℃、或いは２０００℃である。溶融炉１４の炉壁等を構成するキャスタブルの破損の防止という点では加熱温度の上限値は１８００℃であることが好ましい。

【0034】

又、処理対象物がＣｓを含む土壌である場合、処理対象物を１０００〜１２００℃に加熱した状態に保持するとＣｓＡｌＳｉ_２Ｏ_６が生成されてＣｓが揮発しにくくなることが報告されている（例えば、ＪＡＥＡ−Ｒｅｓｅａｒｃｈ−２０１１−０２６「土壌の原位置加熱による放射性セシウムの除去可能性に検討」参照）。又、１０００℃程度の高温環境で試薬状のＣｓ_２ＣＯ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を混合して反応させるとＣｓＡｌＳｉ_２Ｏ_６が生成されることも報告されている。従って、処理対象物がＳｉＯ_２やＡｌを多く含む焼却灰や土壌である場合、溶融炉１４は１０００〜１２００℃を大きく上回る１４００〜１５００℃の加熱温度で焼却灰や土壌を溶融し、ＣｓＡｌＳｉ_２Ｏ_６の生成速度よりもＣｓを含む（ＣｓＡｌＳｉ_２Ｏ_６以外の）放射性物質の揮発速度が速くなるようにしてＣｓを含む放射性物質の揮発を促進する必要がある。

【0035】

炉床部３６は傾斜しており、処理対象物１２は炉床部３６の上部側の入り口からプッシャー４８に押されて燃焼室内に搬入されるようになっている。尚、燃焼室の入り口までは処理対象物１２はコンベア５０によって搬送されるようになっている。

【0036】

揮発促進剤添加ユニット３２は溶融炉１４の上流側に備えられており、溶融炉１４に投入される前の処理対象物１２に揮発促進剤を添加するように構成されている。揮発促進剤は、例えばＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３等の塩化物や、ＣａＣＯ_３、ＣａＩ_２、融点を降下させる効果や溶融スラグの流動性を向上させる効果のあるＢ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７等である。尚、揮発促進剤はこれらのいずれか１つの成分のみを含む構成でもよいし、２以上の成分を含む構成でもよい。又、揮発促進剤は粉末、タブレット、液体（水溶液）のいずれの形態でもよい。

【0037】

又、炉床部３６の下部側にはスラグ落下口が形成されており、炉床部３６の上で加熱されて溶融した処理対象物１２（溶融スラグ）はスラグ落下口を介してスラグコンベア５２へ落下するようになっている。スラグコンベア５２は配管５４Ａ及び５４Ｂを介して水砕水槽５６と連結されており、スラグコンベア５２と水砕水槽５６との間で水が循環するようになっている。溶融スラグはスラグコンベア５２において水で冷却されて固化してから外部に搬出されるようになっている。又、溶融炉１４の外壁部等は配管５８Ａ及び５８Ｂを介して冷却水槽６０と連結されており、これらの間で水が循環することにより溶融炉１４の外壁部等が冷却されるようになっている。

【0038】

洗煙ユニット１８は内部に羽根車状の部材（図示省略）を備えており、この羽根車状の部材が回転することにより溶融炉１４からオフガスを吸引するようになっている。又、洗煙ユニット１８は配管６２Ａ及び６２Ｂを介して洗煙水槽６４と連結されており、洗煙水１６が洗煙ユニット１８と洗煙水槽６４との間で循環するようになっている。洗煙ユニット１８はオフガスと洗煙水１６とを混合して撹拌するようになっている。洗煙水１６としては上述の上水を用いることができる。水砕水槽５６、冷却水槽６０及び洗煙水槽６４には上水が適宜補充されるようになっている。尚、洗煙ユニット１８はスクラバであってもよい。

【0039】

又、溶融炉１４と洗煙ユニット１８との間にはオフガスを冷却するための熱交換ユニット６６が備えられている。洗煙ユニット１８は熱交換ユニット６６に隣接して設置されている。熱交換ユニット６６と洗煙ユニット１８は例えば断熱フランジを介して直結されているとよい。又、熱交換ユニット６６と洗煙ユニット１８はベローズを介して連結されていてもよい。溶融炉１４から排出されるオフガスはこの熱交換ユニット６６において４００〜８００℃程度に減温されてから洗煙ユニット１８に供給されるようになっている。熱交換ユニット６６は空気によってオフガスを冷却するようになっており、オフガスの冷却に伴って加熱される空気は燃焼用空気として溶融炉１４の主バーナー３４に供給されるようになっている。尚、洗煙ユニット１８において洗煙されたオフガスの温度は常温程度に低下するため集塵ユニット２２において結露する可能性がある。熱交換ユニット６６においてオフガスの冷却に伴って加熱される空気は集塵ユニット２２における結露の防止のために集塵ユニット２２の入り口側にも供給されるようになっている。

【0040】

ｐＨ調整ユニット３０は、洗煙水槽６４に中和剤を投入することにより洗煙水１６のｐＨを例えば６．７〜７の範囲の７に近い値に調整するようになっている。中和剤としては洗煙水１６が酸性である場合は例えば水溶性苛性ソーダ等を用いることができる。又、洗煙水１６がアルカリ性である場合は例えば塩酸等を用いることができる。尚、洗煙ユニットが噴射や噴霧により洗煙水を供給して接触させて吸収・集塵するスクラバである場合には洗煙水中に予め中和剤を混入させることも可能である。

【0041】

洗煙ユニット１８において洗煙されたオフガスは、洗煙ユニット１８から水切りユニット６８、集塵ユニット２２、煙突７２を介して外部に排出されるようになっている。水切りユニット６８はオフガス中に混在する洗煙水１６を遠心分離によってオフガスから分離するようになっている。尚、配管６２Ｂは水切りユニット６８にも連結されており、水切りユニット６８においてオフガスから分離された洗煙水１６は配管６２Ｂを介して洗煙水槽６４に回収されるようになっている。

【0042】

集塵ユニット２２はバグフィルターである。集塵ユニット２２の入り口側においてオフガスは熱交換ユニット６６から供給される加熱された空気により１００℃以上に加熱されるようになっており、これにより集塵ユニット２２における結露が防止されるようになっている。又、集塵ユニット２２の入口側には粉体や液体（一例として消石灰又はその水溶液）が霧状に噴霧されるようになっている（図示省略）。オフガス中の微細な粉塵はこれらの粉体や液体に吸着されて集塵ユニット２２で捕獲されるようになっている。又、集塵ユニット２２の出口側には還元水発生装置４２によって生成された還元水、又は上水が霧状に噴霧されるようになっている。

【0043】

尚、例えば処理対象物１２に含まれる放射性物質の濃度が高い等の理由で集塵ユニット２２の集塵能力だけでは十分な集塵効果が得られない場合には、集塵ユニット２２と煙突７２との間にＨＥＰＡフィルターを更に設置してもよい。ＨＥＰＡフィルターは集塵ユニット２２を通過した微細な粉塵を濾紙による吸着効果を利用してオフガスから分離するように構成された装置である。

【0044】

溶融飛灰再処理用搬送ユニット２４はコンベアを有して構成されており、集塵ユニット２２において濾過される溶融飛灰等の粉塵をフレキシブルコンテナバッグ等の容器に収容した状態で直接溶融炉１４へ、或いはコンベア５０を介して間接的に溶融炉１４へ搬送するようになっている。

【0045】

放射性物質回収ユニット２０は、ポンプ７４と、一次フィルター７６と、２次フィルター７８と、セシウム吸着塔８０と、活性炭吸着塔８２と、を備えている。一次フィルター７６、２次フィルター７８、セシウム吸着塔８０及び活性炭吸着塔８２は２つずつ備えられており並列に配置されている。ポンプ７４は洗煙水槽６４から洗煙水１６を吸引し、吸引した洗煙水１６を一次フィルター７６及び２次フィルター７８を介してセシウム吸着塔８０及び活性炭吸着塔８２に供給するようになっている。セシウム吸着塔８０はセシウムを吸着する性質を有するフェロシアン化鉄（紺青、プルシアンブルーとも言う）、フェロシアン化コバルト等の吸着剤をタンク又は缶状の容器の中に収容した構造であり、洗煙水１６がセシウム吸着塔８０を通過すると洗煙水１６の中の^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質はセシウム吸着塔８０の中で吸着剤に吸着されて洗煙水１６から分離されるようになっている。尚、セシウム吸着塔８０においてフェロシアン化鉄やフェロシアン化コバルトが^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質を吸着することによりシアンが生成される。セシウム吸着塔８０は交換可能であり、例えば所定の時間が経過する毎に、或いは所定量の放射性物質を吸着する毎にセシウム吸着塔８０は交換されるようになっている。活性炭吸着塔８２はセシウム吸着塔８０の容器と同様の容器の中に吸着剤として活性炭を収容した構造であり、洗煙水１６が活性炭吸着塔８２を通過すると洗煙水１６に含まれるシアンやセシウム以外の放射性物質（セシウム吸着塔８０において吸着剤に吸着されなかった放射性物質）、非放射性の不純物が活性炭吸着塔８２の中で活性炭に吸着されて洗煙水１６から分離されるようになっている。活性炭吸着塔８２も交換可能であり、例えば所定の時間が経過する毎に、或いは所定量のシアンや放射性物質等を吸着する毎に活性炭吸着塔８２も交換されるようになっている。活性炭吸着塔７８を通過した洗煙水１６は再生水貯留水槽８４に貯留されるようになっている。活性炭吸着塔７８を通過した洗煙水１６は上水として洗煙水槽６４等に供給されて再利用されるようになっている。即ち、放射性物質の処理システム１０は、放射性物質回収ユニット２０において処理された洗煙水１６が洗煙ユニット１８において再利用されるように洗煙水１６が循環する構成である。

【0046】

ドロス回収ユニット２６は、洗煙水槽６４の底部のドロスを洗煙水槽６４の上部から真空ポンプ（図示省略）等で吸引して回収するようになっている。尚、洗煙水槽６４がドロスを凝集剤によって沈殿させて回収するシックナー構造になっていてもよい。又、重力沈降や遠心分離によりドロスを洗煙水１６から分離するシックナー構造になっていてもよい。即ち、洗煙水槽６４がドロス回収ユニットを構成していてもよい。回収されたドロスは天日、或いは加熱装置（図示省略）により乾燥されるようになっている。又、熱交換ユニット６６においてオフガスの冷却に伴って加熱される空気を利用してドロスが乾燥されるようになっていてもよい。ドロス再処理用搬送ユニット２８は溶融飛灰再処理用搬送ユニット２４と同様にコンベアを有して構成されており、ドロス回収ユニット２６において回収されるドロスをフレキシブルコンテナバッグ等の容器に収容した状態で直接溶融炉１４へ、或いはコンベア５０を介して間接的に溶融炉１４へ搬送するようになっている。

【0047】

次に、放射性物質の処理システム１０による放射性物質の処理方法について図２のフローチャートに沿って説明する。まず、揮発促進剤を処理対象物１２に添加する（Ｓ１０２：揮発促進剤添加ステップ）。具体的には、溶融炉１４に投入される前の処理対象物１２に揮発促進剤添加ユニット３２によって前述の揮発促進剤を処理対象物１２の量に対して所定の比率で添加する。

【0048】

次に、揮発促進剤が添加された処理対象物１２を溶融炉１４で１３００℃以上に加熱して溶融しつつ放射性物質をオフガス中に揮発除去する（Ｓ１０４：溶融ステップ）。これにより処理対象物１２に混在する^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓ、^９０Ｓｒを含む放射性物質の大部分が揮発してオフガス中に移行する。この際、ＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＣａＣＯ_３、ＣａＩ_２等の揮発促進剤によって^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質の揮発が促進される。又、Ｂ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７が添加される場合は融点を降下させる効果や溶融スラグの流動性を向上させる効果が得られる。溶融飛灰等の処理対象物を洗浄して放射性物質を水に抽出するのではなく放射性物質をオフガス中に揮発除去するので、水溶性の放射性物質でも非水溶性の放射性物質でも処理対象物１２から分離して除去できる。又、溶融飛灰等の微細な粒子に吸着されて水に溶け出しにくくなった放射性物質が存在する場合でもこのような放射性物質を処理対象物から分離して除去できる。又、溶融炉１４はエマルジョンバーナー式の表面溶融炉であるので溶融飛灰を発生させないか、或いは溶融飛灰を発生させたとしても溶融飛灰の発生量は著しく少ない。従って、処理対象物１２に含まれる放射性物質を溶融飛灰に吸着された形態ではなく、気体としてオフガス中に効率良く揮発除去できる。溶融炉１４で加熱されて溶融した処理対象物１２（溶融スラグ）はスラグ落下口を介してスラグコンベア５２へ落下する。放射性物質は揮発除去されているので溶融スラグには放射性物質が含まれていないか、放射性物質が含まれていたとしても微量である。又、処理対象物１２が溶融スラグとなることで減容効果も得られる。尚、溶融スラグの放射能の量が例えば３．０００Ｂｑ／ｋｇ以下であれば建設、土木資材（例えば、コンクリートの骨材、路盤材、堤防等の埋戻し材）として利用することが可能と考えられる。例えば、処理対象物が焼却灰の場合、溶融スラグを建設、土木資材として利用することで１／１００以下の減容効果が得られる。一方、加熱溶融される前の処理対象物１２に含まれる放射性物質の濃度が著しく高い場合、溶融スラグに所定の基準を上回る濃度の放射性物質が残存することがある。このような場合でも、溶融スラグは岩石質又はガラス質の小石状の塊であるので放射性物質は溶融スラグの中に安定した状態で保持され、更に、小石状の塊の溶融スラグは表面積が小さいので放射性物質を含む溶融スラグは貯蔵や埋め立てにより処分されても用地の周辺や地下に放射性物質が漏れ出すことがない。尚、溶融スラグの放射能の量が例えば１００．０００Ｂｑ／ｋｇ以下であれば一般廃棄物最終処分場に埋設することも可能と考えられる。又、岩石質又はガラス質の小石状の塊の溶融スラグであれば放射性物質を含んでいても運搬中の放射性物質の飛散の問題も生じない。

【0049】

次に、溶融炉１４から排出されるオフガスを洗煙水１６で洗浄してオフガスに含まれる放射性物質をオフガスから洗煙水１６の中に分離する（Ｓ１０６：洗煙ステップ）。具体的には、オフガスは洗煙ユニット１８に吸引されつつ溶融炉１４から排出されて熱交換ユニット６６において例えば４００〜８００℃程度に減温されてから洗煙ユニット１８に供給され、洗煙ユニット１８において洗煙水１６と混合されて撹拌される。オフガスが熱交換ユニット６６において冷却されるとオフガス中の放射性物質の一部が固化して熱交換ユニット６６と洗煙ユニット１８との間の配管に付着し洗煙ユニットまで到達しない可能性があるが、洗煙ユニット１８は熱交換ユニット６６に隣接して設置されているのでオフガス中の放射性物質は洗煙ユニット１８へ確実に送られる。揮発した放射性物質を含むオフガスが洗煙水１６と撹拌されることによりオフガスに含まれる放射性物質は洗煙水１６によって冷却されて固体化し、オフガスから洗煙水１６に分離される。尚、オフガス中に溶融飛灰や粉塵等の微粒子が混在する場合、そのような微粒子もオフガスから洗煙水１６に分離される。放射性物質が移行した洗煙水１６は洗煙ユニット１８から洗煙水槽６４に送られる。オフガスは洗煙ユニット１８において洗煙された後、水切りユニット６８、集塵ユニット２２、煙突７２を介して外部に排出される。尚、集塵ユニット２２の入口側では消石灰等の粉体、或いは消石灰が溶解した水等の液体が配管内のオフガスに霧状に噴霧される。又、集塵ユニット２２の出口側では還元水発生装置４２によって生成された還元水、又は上水が配管内のオフガスに霧状に噴霧される。水切りユニット６８によってオフガスから分離された洗煙水１６は洗煙水槽６４に回収される。洗煙水１６において洗煙されたオフガス中に溶融飛灰等の粉塵が残存している場合でも、そのような粉塵は、集塵ユニット２２の入口側で噴霧される粉体等に吸着され粉体等と共に集塵ユニット２２においてオフガスから除去される。又、集塵ユニット２２を通過するような微細な粉塵が混在している場合でも、集塵ユニット２２と煙突７２との間にＨＥＰＡフィルターが設置されていれば、そのような微細な粉塵はＨＥＰＡフィルターにおいてオフガスから除去される。

【0050】

次に、放射性物質を吸着する性質を有する吸着剤によって放射性物質を洗煙水１６から回収する（Ｓ１０８：放射性物質回収ステップ）。具体的には、洗煙水槽６４に貯留されている洗煙水１６は放射性物質回収ユニット２０のポンプ７４によって吸引され、一次フィルター７６及び２次フィルター７８を介してセシウム吸着塔８０に供給される。洗煙水１６に移行した^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質はセシウム吸着塔８０においてフェロシアン化鉄、フェロシアン化コバルト等の吸着剤に吸着されて洗煙水１６から分離される。尚、フェロシアン化鉄やフェロシアン化コバルトが^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質を吸着することによりシアンが生成される。セシウム吸着塔８０において^１３４Ｃｓや^１３７Ｃｓを含む放射性物質が分離、除去された洗煙水１６は次に活性炭吸着塔８２に供給される。洗煙水１６に含まれるシアンやセシウム以外の放射性物質、或いは非放射性の不純物は活性炭吸着塔７０において活性炭に吸着されて洗煙水１６から分離、除去される。このようにシアンや放射性汚染物質、非放射性の不純物が分離、除去された洗煙水１６は再生水貯留水槽８４に送られた後、上水として洗煙水槽６４等に供給されて再利用される。セシウム吸着塔８０は、所定の時間が経過する毎に、或いは所定量の放射性物質を吸着する毎に交換される。又、活性炭吸着塔８２も、所定の時間が経過する毎に、或いは所定量の放射性物質等を吸着する毎に交換される。

【0051】

尚、洗煙水１６はｐＨ調整ユニット３０によって適宜（例えば常時、或いは定期的に）ｐＨが（例えば６．７〜７の範囲の７に近い値に）調整される。このように洗煙水１６のｐＨを調整することによりセシウム吸着塔８０のフェロシアン化鉄、フェロシアン化コバルト等の吸着剤が放射性物質を吸着する能力が高められるので放射性物質を効率良く回収することができる。

【0052】

ところで上記のように洗煙ユニット１８で洗煙されたオフガスに溶融飛灰が残在している場合があり、このような場合、溶融飛灰は集塵ユニット２２においてオフガスから分離されて回収される（Ｓ２０２：溶融飛灰回収ステップ）。集塵ユニット２２において回収される溶融飛灰は再処理のために溶融飛灰再処理用搬送ユニット２４によって溶融炉１４に搬送される（Ｓ２０４：溶融飛灰再処理用搬送ステップ）。洗煙ユニット１８で洗煙されたオフガスに溶融飛灰が残在している場合でも、このように溶融飛灰を溶融炉１４に搬送して再処理することにより、全体としては放射性物質を含む溶融飛灰を外部に排出しない処理システム及び処理方法が実現される。

【0053】

又、放射性物質を含むドロスが洗煙水１６に混在する場合がある。この場合、ドロスはドロス回収ユニット２６によって洗煙水１６から回収される（Ｓ３０２：ドロス回収ステップ）。ドロス回収ユニット２６において回収されるドロスは再処理のためにドロス再処理用搬送ユニット２８によって溶融炉１４に搬送される（Ｓ３０４：ドロス再処理用搬送ステップ）。このようにドロスを溶融炉１４に搬送して再処理することにより、全体としては放射性物質を含むドロスを外部に排出しない処理システム及び処理方法が実現される。

【0054】

次に、本発明の第２実施形態について説明する。前記第１実施形態に係る放射性物質回収ユニット２０はセシウム吸着塔８０等を備え、放射性物質を吸着剤に吸着させて洗煙水１６から回収するように構成されているのに対し、本第２実施形態では図３に示されるように放射性物質回収ユニット９０が粒子状の放射性物質を凝集沈殿させることにより洗煙水１６から回収するように構成されている。他の構成は前記第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

【0055】

放射性物質回収ユニット９０は、第１シックナー９２と第２シックナー９４とを備え、これらが直列に連結された構成である。洗煙水槽６４の洗煙水１６はまず第１シックナー９２に送られるようになっている。

【0056】

第１シックナー９２には第１薬剤が投入されるようになっている。第１薬剤は例えば、Ｋ_４［Ｆｅ（ＣＮ）_６］（フェロシアン化合物）と凝集剤との混合物である。凝集剤は例えばポリアクリルアミド系を主体としたノニオンやアニオン系混合凝集剤である。第１シックナー９２で処理された洗煙水１６は第２シックナー９４に送られるようになっている。

【0057】

第２シックナー９４には第２薬剤が投入されるようになっている。第２薬剤は例えば、ＵＤＤ（高分散炭素材料）とＫ_４［Ｆｅ（ＣＮ）_６］（フェロシアン化合物）との混合物である。又、第２薬剤はＵＤＤ（高分散炭素材料）とＫ_４［Ｆｅ（ＣＮ）_６］（フェロシアン化合物）と上記の凝集剤との混合物でもよい。

【0058】

第２シックナー９４において処理された洗煙水１６は再生水貯留水槽８４に送られた後、上水として洗煙水槽６４等に供給されて再利用されるようになっている。又、第１シックナー９２及び第２シックナー９４において洗煙水１６から分離される、放射性物質を含む凝集沈殿物は脱水機（図示省略）によって脱水された後、加熱乾燥機（図示省略）によって乾燥されてから所定の容器に封入されて外部に搬出されるようになっている。

【0059】

^９０Ｓｒを含む放射性物質の濃度が高い場合、第１薬剤及び第２薬剤のいずれか一方又は両方と共にＨ_２ＰＯ_４等のリン化合物、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等を投与し、^９０Ｓｒを含む放射性物質を凝集沈殿させて洗煙水１６から分離するとよい。

【0060】

尚、前記第１及び第２実施形態において、溶融炉１４はエマルジョンバーナー式の表面溶融炉であるが、放射性物質が混在する処理対象物１２を加熱して溶融しつつ放射性物質をオフガス中に揮発除去できれば、他のタイプの溶融炉を用いてもよい。例えば、誘導加熱炉、抵抗加熱炉、アーク加熱炉等の電気式の溶融炉やプラズマ加熱炉、或いはバーナー式加熱炉を用いてもよい。

【0061】

又、前記第１実施形態において、放射性物質回収ユニット２０は、セシウムを吸着する性質を有する吸着剤を容器の中に収容した構造のセシウム吸着塔８０と活性炭を容器の中に収容した構造の活性炭吸着塔８２とを備える構成であるが、放射性物質を洗煙水１６から回収できれば放射性物質回収ユニットの構成は特に限定されない。例えば、それぞれ異なる種類の吸着剤を容器の中に収容した構造の３種類以上の吸着塔を備える構成の放射性物質回収ユニットを用いてもよい。又、２種類、或いは３種類以上の吸着剤を容器の中に収容した構造の１種類の吸着塔だけを備える構成の放射性物質回収ユニットを用いてもよい。

【0062】

又、前記第１実施形態において、セシウム吸着塔８０及び活性炭吸着塔８２は所定の時間が経過する毎に、或いは所定量の放射性物質等を吸着する毎に容器ごと交換されるようになっているが、容器の中の吸着剤だけを交換するようにしてもよい。

【0063】

又、前記第１実施形態において、セシウムの吸着剤としてフェロシアン化鉄やフェロシアン化コバルトが例示されているが、セシウムの吸着のための吸着剤として例えばゼオライト等の他の吸着剤を用いてもよい。

【0064】

又、前記第１実施形態に係る放射性物質回収ユニット２０はセシウム吸着塔８０等を備る構成であり、又、前記第２実施形態に係る放射性物質回収ユニット９０は放射性物質を凝集沈殿させることにより洗煙水１６から回収するように構成されているが、フェロシアン化鉄、フェロシアン化コバルト、ゼオライト等の吸着剤と磁性粉とを組み合わせた構造の磁性吸着剤を用い、放射性物質回収ユニットは、例えば洗煙水１６を貯留する水槽に磁性吸着剤を添加し、放射性物質を吸着した磁性吸着剤を磁力によって集めて洗煙水１６から分離、除去する構成としてもよい。

【0065】

又、前記第１及び第２実施形態において、放射性物質の処理システム１０は溶融飛灰再処理用搬送ユニット２４を備えているが、例えば集塵ユニット２２において回収される溶融飛灰の量が少ないような場合には、溶融飛灰は人手により、或いは半自動的な搬送装置によって溶融炉１４に搬送するようにしてもよい。

【0066】

又、前記第１及び第２実施形態において、放射性物質の処理システム１０はドロス回収ユニット２６及びドロス再処理用搬送ユニット２８を備えているが、例えばドロス回収ユニット２６において回収されるドロスの量が少ないような場合には、ドロスは人手により、或いは半自動的な搬送装置によって溶融炉１４に搬送するようにしてもよい。又、ドロスは人手により、或いは半自動的な回収装置によって回収されるようにしてもよい。又、例えば洗煙水槽６４の中の洗煙水１６を撹拌して洗煙水槽６４の底のドロスを洗煙水１６と共に放射性物質回収ユニット２０（９０）に送り、ドロス或いはその中に含まれる放射性物質を放射性物質回収ユニット２０（９０）において回収するようにしてもよい。

【0067】

又、前記第１及び第２実施形態において、揮発促進剤としてＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＣａＣＯ_３、ＣａＩ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７が例示されているが、放射性物質の揮発を促進する効果や融点を降下させる効果、或いは溶融スラグの流動性を向上させる効果を有するものであれば他の揮発促進剤を用いてもよい。

【0068】

又、前記第１及び第２実施形態において、放射性物質の処理システム１０は揮発促進剤添加ユニット３２を備えているが、例えば放射性物質の処理システム１０に搬入される前に処理対象物１２に予め揮発促進剤が添加される場合や、揮発促進剤を用いなくても充分に放射性物質をオフガス中に揮発除去できる場合には、放射性物質の処理システム１０は揮発促進剤添加ユニット３２を備えていない構成でもよい。

【0069】

又、前記第１及び第２実施形態において、処理対象物１２はフレキシブルコンテナバッグ等の容器に収容された状態で溶融炉１４に搬入されるようになっているが、溶融飛灰、汚泥焼却灰、土壌等の処理対象物の搬送が人手によらず自動的に行われる場合には容器に収容されることなく溶融炉１４に搬入されるようになっていてもよい。

【0070】

同様に、集塵ユニット２２において回収される溶融飛灰やドロスも、これらの溶融炉１４への搬送が人手によらず自動的に行われる場合には容器に収容されることなく溶融炉１４に搬入されるようになっていてもよい。一方、集塵ユニット２２において回収される溶融飛灰やドロスの搬送が人手により行われる場合には、容器に収容された状態で搬送される必要がある。

【0071】

［実験例１］
非放射性のＣｓを含む模擬灰を試験炉で加熱溶融してＣｓの除去効果を確認した。具体的には放射性セシウムを含まない関西地区の焼却飛灰（約２０ｇ）、及び溶融飛灰（約２０ｇ）にそれぞれ化学トレーサとして非放射性のＣｓＯＨを約１０００ｐｐｍ添加した２種類の試料を３つずつ用意した。又、同じ焼却飛灰（約２０ｇ）、及び溶融飛灰（約２０ｇ）に化学トレーサとして非放射性のＣｓＣｌを約１０００ｐｐｍ添加した２種類の試料を３つずつ用意した。同種類の３つの試料にはそれぞれ揮発促進剤としてＣａＣｌ_２、ＦｅＣｌ_２、ＣａＣＯ_３を添加し、合計１２種類の試料を用意した。これら１２種類の試料をそれぞれ市販の試験炉（石英管式の常圧加熱炉）で約１３５０℃の温度で約１時間加熱し、得られた１２種類の溶融スラグ中に残存するＣｓの量を分析することによりＣｓの除去効果を確認した。

【0072】

１２種類の試料のＣｓの除去率は９８．２〜９８．７％であった。即ち、いずれの試料においてもＣｓの除去率は９８％以上（ＤＦ（除染係数）＝５０以上）であった。尚、焼却飛灰の重量は２０〜４５％減少した。又、溶融飛灰の重量は約９０％減少した。これは焼却飛灰、及び溶融飛灰に含まれるＮａ、Ｃａ、Ｃｌ等の揮発性の成分が高温により揮発したためと推定される。又、この実験では化学トレーサとしてＣｓＯＨが添加された試料とＣｓＣｌが添加された試料との間にＣｓの除去率に差異は認められなかった。又、この実験では揮発促進剤としてＣａＣｌ_２が添加された試料とＦｅＣｌ_２が添加された試料とＣａＣＯ_３が添加された試料との間にＣｓの除去率に差異は認められなかった。一方、焼却飛灰の重量の減少率が最大（４５％）であった試料の揮発促進剤はＣａＣｌ_２だった。

【0073】

［実験例２］
非放射性のＣｓを含む模擬灰を実規模の溶融炉で加熱溶融してスラグ及び洗煙水へのＣｓの移行効果を確認した。具体的には放射性セシウムを含まない焼却灰（主灰：約５００ｋｇ）に化学トレーサとして非放射性のＣｓＯＨ（約５００ｇ）を添加した試料を用意した。又、この試料とは別にこの試料と同じ焼却灰（主灰：約５００ｋｇ）に非放射性のＣｓＣｌ（約５００ｇ）を揮発促進剤を兼ねる化学トレーサとして添加した試料を用意した。これら２つの試料をそれぞれエマルジョンバーナー式の表面溶融炉（日本環境保全（株）製、ＮＫ−５００）で約１５００℃の温度で正味約４時間（断続的に６〜７時間）加熱し、得られた２種類の溶融スラグ中に残存するＣｓの量及び洗煙水に移行したＣｓの量をＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）で分析した。分析結果を表２に示す。尚、表２の焼却灰のＣｓの濃度は（ｍｇ／ｋｇ）はＣｓＣｌやＣｓＯＨの質量ではなくＣｓの質量の（焼却灰の質量に対する）割合である。

【0074】

【表2】

【0075】

表２に示されるように、いずれの試料についても溶融スラグに残存するＣｓの量（濃度）は測定限界の１００ｍｇ／ｋｇよりも少なかった。即ち、焼却灰に含まれていたＣｓの９０％程度、又はそれ以上が揮発除去されたことが確認された。

【0076】

［実験例３］
放射性のＣｓを含む焼却灰を試験炉で加熱溶融してＣｓの除去効果を確認した。具体的には^１３４Ｃｓ及び^１３７Ｃｓを含む関東地区の焼却灰（主灰、飛灰、主灰＋飛灰）の５種類の試料Ｓ１〜Ｓ５を約１３５０℃の温度で約１時間加熱し、加熱前後の^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓの量を分析することにより^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃの除去効果を確認した。又、試料Ｓ１〜Ｓ５の加熱前後の質量を測定することにより重量の減少効果を確認した。尚、試料Ｓ１〜Ｓ３は同じ地区で採取された焼却灰である。又、試料Ｓ４〜Ｓ５は他の同じ地区で採取された焼却灰である。分析結果を表３に示す。

【0077】

【表3】

【0078】

Ｓ１はＣｓの揮発率が９０％に近い値であり、又、試料Ｓ２〜Ｓ３はＣｓの揮発率が９０％以上であり良好であった。これに対し試料Ｓ４ではＣｓの揮発率が７４％程度であった。これは試料Ｓ４が採取された地区は試料Ｓ１〜Ｓ３が採取された地区と異なり、試料Ｓ４の成分と試料Ｓ１〜Ｓ３の成分との違いが大きかったためと考えられる。一方、試料Ｓ４と同じ地区で採取された試料Ｓ５のＣｓの揮発率は９０％以上であった。これは試料Ｓ５には揮発促進剤ＣａＩ２が添加されたためと考えられる。

【0079】

［実験例４］
放射性のＣｓを含む焼却灰を実規模の溶融炉で加熱溶融してＣｓの除去効果を確認した。具体的には^１３４Ｃｓ及び^１３７Ｃｓを含む上記実験例３の試料Ｓ４と同じ関東地区の焼却灰（主灰）の試料Ｌ１を約１４００℃の温度で約３．５時間加熱し、加熱前後の^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃｓの量を分析することにより^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃの除去効果を確認した。又、試料Ｌ１の加熱前後の質量を測定することにより重量の減少効果を確認した。分析結果を表４に示す。又、上記実験例３の試料Ｓ４の分析結果を参考に併記する。尚、試料Ｌ１の総放射能（Ｂｑ）は放射能濃度（Ｂｑ／ｋｇ）を換算して得られた値である。又、上記実験例３の試料Ｓ１〜Ｓ５は予め乾燥処理を行ってから総放射能（Ｂｑ）や質量を測定し、その後で加熱溶融処理を行ったが、実験例４の試料Ｌ１については乾燥処理は行っていない。

【0080】

【表4】

【0081】

表４に示されるように実規模の溶融炉でも試験炉と同様の^１３４Ｃｓ、^１３７Ｃの除去効果が得られることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明は、例えば、焼却灰や汚泥、土壌から放射性物質を分離して除去するために利用できる。

【符号の説明】

【0083】

１０…放射性物質の処理システム
１２…処理対象物
１４…溶融炉
１６…洗煙水
１８…洗煙ユニット
２０、９０…放射性物質回収ユニット
２２…集塵ユニット
２４…溶融飛灰再処理用搬送ユニット
２６…ドロス回収ユニット
２８…ドロス再処理用搬送ユニット
３０…ｐＨ調整ユニット
３２…揮発促進剤添加ユニット
Ｓ１０２…揮発促進剤添加ステップ
Ｓ１０４…溶融ステップ
Ｓ１０６…洗煙ステップ
Ｓ１０８…放射性物質回収ステップ
Ｓ２０２…溶融飛灰回収ステップ
Ｓ２０４…溶融飛灰再処理用搬送ステップ
Ｓ３０２…ドロス回収ステップ
Ｓ３０４…ドロス再処理用搬送ステップ

【図1】

【図2】

【図3】