特許 5769874 放射性物質汚染物の除染装置及び除染方法

(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】5769874

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】放射性物質汚染物の除染装置及び除染方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/28 20060101AFI20150806BHJP

   G21F 9/30 20060101ALI20150806BHJP

   G21F 9/08 20060101ALI20150806BHJP

   G21F 9/12 20060101ALI20150806BHJP

   B09B 3/00 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/28 521A

   G21F9/30 531M

   G21F9/08 511A

   G21F9/12 511A

   B09B3/00 304Z

   B09B3/00ZAB

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-507202(P2014-507202)

(86)(22)【出願日】2012年3月29日

(86)【国際出願番号】JP2012058461

(87)【国際公開番号】WO2013145237

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2014年5月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工メカトロシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】源田 稔

(72)【発明者】

【氏名】寺倉 誠一

【審査官】 村川 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０２９１８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 登録実用新案第３１７３７１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０６３３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０７４５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／００ − ９／３６

Ｂ０９Ｂ １／００ − ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質汚染物を供給する供給手段と、
供給された放射性物質汚染物を、加圧熱水と対向接触させて水熱分解処理し、放射性物質をヘミセルロースとリグニンと共に熱水側に移行させる水熱分解装置と、
該水熱分解装置から、熱水排出液の熱水可溶分として抜き出す熱水抜出部と、
放射性物質が除去されたセルロースを含む固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から熱水不溶分として抜き出す固形分抜出装置とを具備することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記供給手段の前段側に、放射性物質に汚染された放射性物質汚染物を粉砕する粉砕機を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記熱水可溶分を乾燥して減容化する乾燥装置を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項4】

請求項１又は２において、
前記熱水可溶分をメタン発酵するメタン発酵装置を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項5】

請求項１又は２において、
前記熱水可溶分中の放射性物質をイオン交換により除去するイオン交換手段を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記熱水不溶分を糖化する糖化装置を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記熱水不溶分を燃焼処理する燃焼手段を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置。

【請求項8】

セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質汚染物を供給し、加圧熱水と対向接触させて、放射性物質をヘミセルロースとリグニンと共に熱水側に移行させて熱水排出液の熱水可溶分として抜き出すと共に、放射性物質が除去されたセルロースを含む固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から熱水不溶分として抜き出すことを特徴とする放射性物質汚染物の除染方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば放射能等の汚染物質に汚染された汚染物から放射能を除染する放射性物質汚染物の除染装置及び除染方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

放射性物質により土壌、汚液、底泥等が汚染された場合、放射性物質の飛散量によっては生物、植物、環境などに深刻な悪影響を与える可能性が高い。そのため、土壌中に存在する放射性物質を除去して土壌等を浄化し、汚染土壌の回復を図るための更なる開発は、生物、植物、環境の将来の保全を図る上で重要な課題である。

【0003】

放射性物質に汚染された土壌の浄化を行う場合、土の入れ替えや水等により洗浄する方法があるが、こうした土の入れ替えや水等により洗浄する方法では、対象とする土の量が多く、広域に汚染された土壌の浄化には莫大な費用を要する。

【0004】

そこで、放射性物質や有害金属などの有害物質で汚染された土壌から有害物質のみを選択的に除去し、除去された有害物質が新たな汚染源とならない恒久的な土壌浄化法として、有害物質の蓄積能力の高い植物を利用するファイトレメディエーション（土壌修復）が提案されている。これは、特定の植物が有害物質を吸収し、大量に蓄積できることに着目し、このような植物を有害物質で汚染された土壌に植栽し、植物に有害物質を吸収し蓄積させる方法である。

【0005】

こうした有害物質の除去方法として、例えば、有害物質で汚染された土壌に有害物質の蓄積能力の高い植物を植栽し、この植物に土壌中に含まれる有害物質を吸収させた後、植物を植栽地より除去することにより、有害物質で汚染された土壌の浄化処理を行う有害物質等による汚染土壌の浄化方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−１１３８５８号公報

【特許文献2】特開２００４−２９０８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１、２のように、植物に有害物質を吸収させて処理する方法では、有害物質を含む廃棄物が大量に発生する。

【0008】

すなわち、例えば、放射性物質を吸収させた植物を収穫し、処理する際には、放射性物質を含む廃棄物（放射性廃棄物）が大量に発生する。また、放射性廃棄物を管理し保管するためには莫大な費用を要するため、放射性廃棄物が大量に発生すると放射性廃棄物の処理費用が更に増大してしまう。また、有害金属を吸収させた植物を収穫し、処理する際には、有害金属を含む固形物（廃棄物）が大量に発生するため、同様に、廃棄物の管理・保管費用が増大する。

【0009】

また、既に放射能に汚染された汚染物を処理する場合には、焼却処分して、減容化することの提案もあるが、焼却処理の際に、高温に晒されるので、気化した放射能物質が大気に拡散し、再度農地等へ飛散するおそれがある、という問題がある。また、この飛散を防止するための除去手段を設置する場合には、付帯設備がさらに必要となる。

【0010】

よって、既に放射能に汚染された汚染物質を、再飛散がなく、効率的に処理する方法の出現が切望されている。

【0011】

本発明は、前記問題に鑑み、例えば放射能等の汚染物質に汚染された汚染物から放射能を除染する放射性物質汚染物の除染装置及び除染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】

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質汚染物を供給する供給手段と、供給された放射性物質汚染物を、加圧熱水と対向接触させて水熱分解処理し、放射性物質をヘミセルロースとリグニンと共に熱水側に移行させる水熱分解装置と、該水熱分解装置から、熱水排出液の熱水可溶分として抜き出す熱水抜出部と、放射性物質が除去されたセルロースを含む固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から熱水不溶分として抜き出す固形分抜出装置とを具備することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0013】

第２の発明は、第１の発明において、前記供給手段の前段側に、放射性物質に汚染された放射性物質汚染物を粉砕する粉砕機を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0014】

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記熱水可溶分を乾燥して減容化する乾燥装置を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0015】

第４の発明は、第１又は２の発明において、前記熱水可溶分をメタン発酵するメタン発酵装置を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0016】

第５の発明は、第１又は２の発明において、前記熱水可溶分中の放射性物質をイオン交換により除去するイオン交換手段を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0017】

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記熱水不溶分を糖化する糖化装置を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0018】

第７の発明は、第１乃至５のいずれか一つにおいて、前記熱水不溶分を燃焼処理する燃焼手段を有することを特徴とする放射性物質汚染物の除染装置にある。

【0019】

第８の発明は、セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質汚染物を供給し、加圧熱水と対向接触させて、放射性物質をヘミセルロースとリグニンと共に熱水側に移行させて熱水排出液の熱水可溶分として抜き出すと共に、放射性物質が除去されたセルロースを含む固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から熱水不溶分として抜き出すことを特徴とする放射性物質汚染物の除染方法にある。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質に汚染された汚染物を、水熱分解処理装置で水熱分解処理し、熱水可溶分と熱水不溶分とに分離し、熱水可溶分側に放射性物質をリグニン等と共に移行させ、この熱水可溶分を保管することにより、除染するものである。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置の概略図である。

【図2】図２は、実施例に係る他の放射性物質汚染物の除染装置の概略図である。

【図3】図３は、実施例に係る他の放射性物質汚染物の除染装置の概略図である。

【図4】図４は、バイオマスの水熱分解装置の構成の一例を示す概念図である。

【図5】図５は、バイオマスの水熱分解装置の他の構成の一例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に添付図面を参照して、本発明に係る放射性物質汚染物の除染装置及び除染方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

【実施例】

【0023】

図１は、放射性物質を含む放射性物質汚染物から放射性物質を除去する放射性物質汚染物の除染装置の簡略図である。
図１に示すように、本実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置１０Ａは、セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質に汚染された放射性物質汚染物１１を粉砕する粉砕機１２と、該粉砕機１２で粉砕された放射性物質汚染物１１を供給し、加圧熱水１４と対向接触させて、放射性物質をヘミセルロースとリグニンと共に熱水側に移行させて熱水排出液の熱水可溶分１６として抜き出すと共に、放射性物質が除去されたセルロースを含む固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から熱水不溶分（固形分）１５として抜き出す水熱分解装置１３とを具備するものである。

【0024】

図１において、放射性物質に汚染された放射性物質汚染物１１は、所定の大きさに粉砕する粉砕機１２で粉砕された後、水熱分解装置１３に供給される。
水熱分解装置１３では、放射性物質汚染物１１を加圧熱水１４と対向接触させて、放射性物質を加圧熱水１４側に移行させて熱水排出液の熱水可溶分１６として抜き出すと共に、放射性物質が除去された固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から熱水不溶分（固形分）１５として抜き出すものである。

【0025】

本実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置１０Ａは、セルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む放射性物質に汚染された放射性物質汚染物１１を、水熱分解装置１３で水熱分解処理し、熱水可溶分と熱水不溶分１５とに分離し、熱水可溶分１６側に放射性物質をリグニン等と共に移行させ、この熱水可溶分１６を保管することにより、除染するものである。

【0026】

ここで、本明細書で「放射性物質汚染物」とは、放射性物質の汚染前に栽培されていたセルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む農作物であって、収穫された際には汚染されていなかったものが、その後放射性物質に晒されて放射能に汚染された汚染農作物となったもの、汚染前の耕作地の土壌に農作物を作付けし、その後土壌が放射性物質に汚染され、この汚染されたた土壌で生育され、生育の過程において放射性物質に汚染された汚染農作物をいう。
また、農作物に限定されず農作物以外のセルロースとヘミセルロースとリグニンとを含む全ての生育物も含まれる。

【0027】

一例として、農作物としては、いわゆるバイオマス原料を挙げることができ、バイオマス原料としては、特に限定されるものではなく、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう（ＪＩＳ Ｋ ３６００ １２５８参照）。バイオマスは、セルロース系バイオマス原料や炭水化物系原料などを含み、バイオマスとしては、特に、木質系の例えば広葉樹、草本系等のリグノセルロース資源や農業系廃棄物、食品廃棄物等を挙げることができる。また、セルロース系バイオマス原料としては、例えば稲藁、麦稈、コーンストーバー（トウモロコシの茎）、コーンコブ（トウモロコシの芯）、ＥＦＢ（アブラヤシの空果房）等を例示することができる。また、炭水化物系原料としては、例えばトウモロコシ、米、小麦、大麦、キャッサバなどの穀物類を挙げることができる。

【0028】

放射性物質汚染物１１は、粉砕機１２で、例えば５ｍｍ以下に粉砕され、粉砕物となる。粉砕された放射性物質汚染物１１は、水熱分解装置１３で水熱処理される。水熱分解装置１３は、粉砕された放射性物質汚染物１１を内部に投入される加圧熱水１４と対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１４中に放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、粉砕された放射性物質汚染物１１の固体中から放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなるものである。
こうして、粉砕された放射性物質汚染物１１は、水熱分解装置１３で水熱処理され、バイオマスの固形分である熱水不溶分（固形分）１５と、加圧熱水１４中に放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行した水熱抽出画分である熱水可溶分１６とになる。

【0029】

放射性物質汚染物１１は、少なくとも熱水不溶の固形分のセルロースと、熱水可溶分のリグニン、ヘミセルロースを含むバイオマス原料である。

【0030】

熱水可溶分１６は、放射性物質を含む液体分であるので、その後乾燥装置１７で乾燥して減容化処理し、その乾燥物１８は、例えばドラム缶等により厳重に保管される。
これに対し、熱水不溶分１５は、除染された固形分となり、この固形分１５にはセルロース成分が含まれているので、例えば公知の糖化処理手段及びアルコール発酵処理手段により処理を行い、例えばメタノール又はエタノール等の有価物に変換処理することができる。

【0031】

また、熱水不溶分（固形分）１５は、セルロール成分が主体であるので、糖化装置３０で糖液を得た後、この糖液を用いてアルコール発酵装置３１によりアルコール（例えばメタノールやエタノール等）３２を製造し、有価物として回収するようにしている。

【0032】

また、熱水不溶分（固形分）１５をバイオマスボイラ３３に供給し、ボイラ燃料に利用され、熱や電気として熱回収される。

【0033】

図２は、放射性物質を含む放射性物質汚染物から放射性物質を除去する水熱分解装置を備えた他の放射性物質汚染物の除染装置の簡略図である。
図１に示す実施例では、熱水可溶分１６を保管しているが、図２の本実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置１０Ｂでは、熱水可溶分１６をメタン発酵装置２１に供給してメタン２２を回収し、ボイラ燃料等に利用し、熱から電気へのエネルギーに変換している。

【0034】

また、発酵残渣２３は、乾燥装置２４で乾燥して減容化し、乾燥物２５として保管される。

【0035】

図３は、放射性物質を含む放射性物質汚染物から放射性物質を除去する水熱分解装置を備えた他の放射性物質汚染物の除染装置の簡略図である。
図１に示す実施例では、熱水可溶分１６を保管しているが、図３の本実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置１０Ｃでは、熱水可溶分１６中に含まれる放射性物質をイオン交換により除去するイオン交換樹脂（例えばゼオライト等）を有するイオン交換手段４１を設け、イオン交換樹脂により熱水可溶分１６を無害化処理している。
この無害化処理された熱水可溶分４３は、ヘミセルロースを含むので、例えば糖化装置によりＣ５糖へ糖化し、これをアルコール発酵等してアルコールを得るようにしてもよい。

【0036】

また、イオン交換手段４１で破過したイオン交換樹脂４２は、放射性物質を含むので、ドラム缶等により厳重に保管される。

【0037】

（水熱分解装置）
次に、バイオマスの水熱分解装置１３の構成の一例の概念図を図４に示す。
図４に示すように、水熱分解装置１３Ａは、バイオマス供給装置５１と、反応装置５２と、固形分抜出装置５３とを有するものである。バイオマス供給装置５１は、放射性物質汚染物１１を常圧下から加圧下に供給するものである。

【0038】

反応装置５２は、装置本体５４内に設けられるスクリュー手段５５と、装置本体５４の外周に設けられる温度ジャケット５６とを有する。反応装置５２内に供給された放射性物質汚染物１１を、いずれか一方（本実施例では下方側）から装置本体５４の内部にて、スクリュー手段５５により他方（上方）へ搬送すると共に、放射性物質汚染物１１の供給箇所とは異なる他方（上方）の側から加圧熱水１４、加圧窒素（Ｎ₂）５７を装置本体５４の内部に供給し、放射性物質汚染物１１と加圧熱水１４とを対向接触させつつ水熱分解するものである。これにより、放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分は加圧熱水１４中に移行し、放射性物質汚染物１１中から分離され、熱水可溶分１６として反応装置５２の下端から熱水抜出部５８により排出される。

【0039】

固形分抜出装置５３は、反応装置５２の他方から固形分である熱水不溶分（固形分）１５を抜出すものである。固形分抜出装置５３は、固形画分を冷却水(ＣＷ)で冷却して生じた脱水液５９を反応装置５２から排出される熱水可溶分１６に混合する。

【0040】

本実施例では、放射性物質汚染物１１を下端部側から供給しているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、これとは逆に上端部側から供給するようにしてもよく、この際には、加圧熱水１４は下端部側から供給する。

【0041】

常圧下から加圧下に供給する供給装置５１としては、例えばスクリューフィーダー、ピストンポンプ又はスラリーポンプ等の手段を挙げることができる。

【0042】

反応装置５２は、本実施例では、縦型の装置としているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、傾斜型の装置や、水平型の装置としてもよい。ここで、縦型や傾斜型とするのは、水熱分解反応において発生したガスや原料中に持ち込まれたガス等が上方から速やかに抜けることができ、好ましいからである。また、加圧熱水１４で分解生成物を抽出するので、抽出効率の点から上方から下方に向かって抽出物の濃度が高まることとなり、好ましいものとなる。

【0043】

本実施例では、放射性物質汚染物１１を水熱分解装置１３Ａに供給する前に、前処理装置として、粉砕機１２を用いて前処理するようにしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、放射性物質汚染物１１の粒径が十分小さい場合には粉砕機１２を設けなくてもよい。また、放射性物質汚染物１１が例えば籾殻等の場合には、水熱分解装置１３Ａに供給する前に粉砕機１２等で粉砕処理することなく、そのまま供給装置５１に供給してもよい。

【0044】

反応装置５２における、熱水不溶分を糖化する場合においては、反応温度は１８０℃以上２４０℃以下とするのが好ましい。さらに好ましくは２００℃以上２３０℃以下とするのがよい。これは、１８０℃未満の低温では、水熱分解速度が小さく、長い分解時間が必要となり、装置の大型化につながり、好ましくないからである。一方２４０℃を超える温度では、分解速度が過大となり、セルロース成分が固体から液体側への移行を増大すると共に、ヘミセルロース系糖類の過分解が促進され、好ましくないからである。また、ヘミセルロース成分は約１４０℃付近から、セルロースは約２３０℃付近から、リグニン成分は１４０℃付近から各々溶解するが、セルロースを固形分側に残し、且つ放射性物質を加圧熱水１４中に溶解すると共に、ヘミセルロース成分及びリグニン成分が十分な分解速度を持つ１８０℃以上２４０℃以下の範囲とするのがよい。

【0045】

一方、汚染物が単にバイオマスの表面に付着している場合は、上記の温度は６０〜１４０℃程度でもよい。なお、この場合、ヘミセルロース、リグニンの分解が十分に進行しないため、処理されたものは、糖化には、適さないが、バイオマスボイラ等の燃料として使用することが可能である。

【0046】

反応圧力は装置本体５４の内部が加圧熱水１４の状態となる、各温度の水の飽和蒸気圧より更に０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下の高い圧力とするのが好ましい。

【0047】

反応時間は、２０分以下とするのが好ましく、３分以上１０分以下とするのがより好ましい。これはあまり長く反応を行うと過分解物の割合が増大し、好ましくないからである。

【0048】

本実施例では、反応装置５２の装置本体５４内の加圧熱水１４と放射性物質汚染物１１との流動は、放射性物質汚染物１１と加圧熱水１４とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで接触・撹拌・流動するようにすることが好ましい。

【0049】

反応装置５２では、放射性物質汚染物１１の固形分は底部側から供給され、加圧熱水１４は頂部側から供給され、相互が対向して移動することにより、加圧熱水（熱水、分解物が溶解した液）１４は、固体である放射性物質汚染物１１とカウンターフローに固体粒子間に滲みながら移動することとなる。

【0050】

本実施例においては、反応装置５２の内部には気体部分が存在することとなるので、加圧窒素（Ｎ₂）５７を内部に供給するようにしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、反応装置５２の内部に加圧窒素（Ｎ₂）５７を供給しなくてもよい。

【0051】

反応装置５２内における放射性物質汚染物１１の昇温は、反応装置５２内で加圧熱水１４と接触させ、直接熱交換することにより可能である。なお、必要に応じて、外部から水蒸気等を用いて加温するようにしてもよい。

【0052】

水熱分解装置１３Ａにおいて、放射性物質汚染物１１と加圧熱水１４とを対向接触させることにより、加圧熱水１４に可溶化され易い成分から順次排出されると共に、放射性物質汚染物１１の投入部から熱水投入部まで温度勾配が生じるため、ヘミセルロース成分の過分解が抑制され、結果的に５炭糖成分を効率よく回収することができる。さらに、対向接触させることで、熱回収ができ、システム効率の観点から好ましいものとなる。

【0053】

よって、水熱分解装置１３Ａに供給された放射性物質汚染物１１は、水熱分解装置１３Ａから固形画分（主にセルロース)の熱水不溶分１５および熱水可溶分１６とが水熱処理物として排出される。
水熱分解装置１３Ａにおいて放射性物質汚染物１１を加圧熱水１４と向流（カウンターフロー）で対向接触させて水熱分解することにより、糖やアルコールの原料となるセルロースを含む固形画分の熱水不溶分１５と、放射性物質を含有する熱水可溶分１６とを一段処理で効率的に分離することができる。

【0054】

このように、本実施例にかかる水熱分解装置１３は、図４に示すような構成に限定されるものではない。
図５は、バイオマスの水熱分解装置の他の構成の一例を示す概念図である。図５に示すように、水熱分解装置１３Ｂは、バイオマス供給装置６１と、反応装置６２と、固形分抜出装置６３と、液体分抜出部６８とを有する。なお、Ｖ₁₁〜Ｖ₁₅は、差圧調整弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）を示す。

【0055】

バイオマス供給装置６１は、バイオマス原料（本実施例では、例えば放射性物質吸収植物のうちの麦わら等）の放射性物質汚染物１１を常圧下から加圧下に供給する装置である。バイオマス供給装置６１としては、例えば、ピストンポンプ又はスラリーポンプ等のポンプ手段を挙げることができる。

【0056】

反応装置６２は、装置本体６４内に設けられる固定撹拌手段６５と、装置本体６４の外周に設けられる温度ジャケット６６とを有する。装置本体６４内に供給された放射性物質汚染物１１を、上下のいずれかの端部側（本実施例では下端側）から垂直型装置本体（以下「装置本体」という）の内部を圧密状態で徐々に移動させると共に、放射性物質汚染物１１の供給とは異なる端部側（本実施例では上端側）から加圧熱水１４を装置本体６４内部に供給し、放射性物質汚染物１１と加圧熱水１４とを対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水１４中に放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、放射性物質汚染物１１中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる反応装置である。

【0057】

バイオマス抜出装置６３は、上述の通り、装置本体６４の加圧熱水１４の供給部側からバイオマス固形分である熱水不溶分（固形分）１５を抜出すものである。

【0058】

装置本体６４の内部には、放射性物質汚染物１１をいわゆるプラグフローの圧密状態で撹拌するための固定撹拌手段６５が設けられている。固定撹拌手段６５の周囲を放射性物質汚染物１１が回転することにより、内部に送り込まれる放射性物質汚染物１１を軸方向に移動する際に、その撹拌作用により放射性物質汚染物１１は撹拌される。固定撹拌手段６５を装置本体６４の内部に設けることにより、装置本体６４内で固体表面、固体中の加圧熱水１４の混合が進み、反応が促進される。

【0059】

水熱分解装置１３Ｂの反応装置６２の装置本体６４内の加圧熱水１４と放射性物質汚染物１１との流動は、放射性物質汚染物１１と加圧熱水１４との混合を効率よく行い、反応を促進する観点から、放射性物質汚染物１１と加圧熱水１４とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで撹拌・流動するようにすることが好ましい。

【0060】

水熱分解装置１３Ｂは、プラグフロー型による水熱分解であるので、構造が簡易であり、固体である放射性物質汚染物１１は、管中心軸と垂直に攪拌されながら、管中心軸と平行に移動することとなる。一方、加圧熱水１４（熱水、分解物が溶解した液）は、固体に対しカウンターフローにて固体粒子間に滲みながら移動する。

【0061】

また、プラグフローでは、加圧熱水１４の均一な流れを実現することができる。固体の放射性物質汚染物１１が加圧熱水１４により分解すると、分解物が熱水側に溶解する。分解部近傍は高粘度となり、未分解部近傍へ優先的に熱水が移動し、未分解部が続いて分解する。これにより、均一な熱水の流れが形成され、均一な分解が実現される。

【0062】

水熱分解装置１３Ｂは、装置本体６４内に固定撹拌手段６５を有しているため、水熱分解装置１３Ｂにおける装置本体６４内面の管壁の抵抗により、装置本体６４内において、放射性物質汚染物１１の入口側に比べ、放射性物質汚染物１１の出口側の固体密度が減少すると共に、放射性物質汚染物１１の分解により固形分である熱水不溶分（固形分）１５が減少する。このため、加圧熱水１４の占める割合が増加し、液滞留時間が増加することにより、液中の分解成分が過分解する。このため、水熱分解装置１３Ｂは、装置本体６４内に少なくとも固定撹拌手段６５を設けることで、加圧熱水１４の占める割合を抑制し、液滞留時間を減少することにより、液中の分解成分が過分解することを抑制することができる。

【0063】

よって、水熱分解装置１３Ｂに供給された放射性物質汚染物１１は、水熱分解装置１３Ｂから固形画分の熱水不溶分１５および水熱抽出画分の熱水可溶分１６が水熱処理物として排出される。

【0064】

＜放射性物質保管又は処理＞
熱水可溶分１６として抜き出した後、熱水可溶分１６をそのまま保管するか、イオン交換処理等により放射性物質を処理する。

【0065】

このように、本実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置によれば、放射性物質物１１を加圧熱水１４と向流（カウンターフロー）で対向接触させて水熱分解装置１３で水熱分解することにより、放射性物質汚染物１１に含まれていた放射性物質を一段処理で効率的に水熱抽出画分の熱水可溶分１６へ移行させることができる。これにより、糖やアルコールの原料となる固形画分の熱水不溶分１５と、放射性物質を含有する水熱抽出画分の熱水可溶分１６とを一段処理で効率的に分離することができる。

【0066】

したがって、本実施例に係る放射性物質汚染物の除染装置によれば、当初は放射能に汚染されていなかった作物等が、その後放射能に汚染されて放射性物質汚染物になった場合においても、放射性物質を水熱分解により熱水側へ移行させて、除染処理することができる。

【符号の説明】

【0067】

１０Ａ〜１０Ｃ 放射性物質汚染物の除染装置
１１ 放射性物質汚染物
１２ 粉砕機
１３ 水熱分解装置
１４ 加圧熱水
１５ 熱水不溶分（固形分）
１６ 熱水可溶分
１７ 乾燥装置
１８ 乾燥物
２１ メタン発酵装置
３０ 糖化装置
３１ アルコール発酵装置
３２ アルコール
３３ バイオマスボイラ
４１ イオン交換手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】