特許 6559080 放射性廃棄物の減容処理装置及び減容処理方法

(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】6559080

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】放射性廃棄物の減容処理装置及び減容処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/32 20060101AFI20190805BHJP

   G21F 9/02 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/32 C

   G21F9/32 G

   G21F9/32 Z

   G21F9/02 551A

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-24895(P2016-24895)

(22)【出願日】2016年2月12日

(65)【公開番号】特開2017-142210(P2017-142210A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2018年10月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神田 昌典

(72)【発明者】

【氏名】松▲崎▼ 晋

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開2005-249389（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2013-127456（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2015-72132（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１容器と、
第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器とを接続する配管と、を備えており、
前記第１容器は、
放射性廃棄物を熱分解する乾留部と、
前記乾留部を外部から加熱する外部加熱手段と、
前記乾留部の一端に設けられ、前記乾留部で発生する排ガスを排気する排気口と、
前記乾留部の一端に放射性廃棄物を供給する放射性廃棄物供給手段と、
前記乾留部の他端に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給手段と、を有しており、
前記乾留部では、放射性廃棄物は前記乾留部の前記一端から前記他端に向かって搬送され、
前記第２容器は、
流入口と、
前記流入口から流入する排ガスを濾過するフィルタ部と、を有しており、
前記配管の一端は、前記乾留部の一端に設けられた前記排気口に接続され、前記配管の他端は、前記第２容器の流入口に接続されている、放射性廃棄物の減容処理装置。

【請求項2】

前記放射性廃棄物供給手段は、前記乾留部の上端に放射性廃棄物を供給し、
前記過熱水蒸気供給手段は、前記乾留部の下端に過熱水蒸気を供給し、
前記排気口は、前記乾留部の上端に形成されており、
前記流入口は、第２容器の下端に形成されており、
前記第２容器は、前記流入口が前記第１容器の上方に位置するように配置されており、
前記第２容器は、前記フィルタ部から排出される残渣が、前記配管を経由して前記乾留部に供給可能に構成されている、請求項１に記載の放射性廃棄物の減容処理装置。

【請求項3】

前記配管は一直線状に延びており、
前記第２容器の前記流入口は、前記排気口の真上に位置しており、
前記第２容器は、フィルタ部の下方に、下方に向かうにつれて縮径する縮径部を有しており、
前記縮径部は、前記フィルタ部から排出される前記残渣の安息角以上に傾斜する傾斜面を有している、請求項２に記載の放射性廃棄物の減容処理装置。

【請求項4】

前記乾留部は、
金属製の反応容器と、
その反応容器内に充填されたセラミック製又は金属製の複数のボールと、
これら複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射性廃棄物の減容処理装置。

【請求項5】

請求項１の減容処理装置を用いて放射性廃棄物を減容処理する方法であり、
前記第１容器の前記乾留部の前記一端に放射性廃棄物を供給する放射性廃棄物供給工程と、
前記乾留部の前記他端に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給工程と、
前記乾留部の前記一端から前記他端まで搬送される放射性廃棄物を過熱水蒸気で熱分解する熱分解工程と、
前記熱分解工程で発生した排ガスを、前記配管を経由して前記第２容器に移送する移送工程と、
前記移送工程により前記第２容器に移送された排ガスを前記フィルタ部で濾過する濾過工程と、を有する、減容処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、放射性廃棄物の減容処理装置及び減容処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、放射性廃棄物の減容処理装置が開示されている。減容処理装置は、原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設において発生する放射性廃棄物（使用済みのイオン交換樹脂を含む）のうち、比較的高い放射能レベルを有する廃棄物を減容し安定化させるために用いられる。特許文献１の減容処理装置は、第１容器と、第２容器と、第１容器と第２容器とを接続する配管と、を備える。第１容器は、乾留部と、乾留部の一端に放射性廃棄物を供給する放射性廃棄物供給手段と、乾留部の他端に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給手段と、を有する。乾留部では、乾留部の一端から他端に向かって放射性廃棄物が搬送され、その放射性廃棄物が過熱水蒸気により熱分解される。乾留部で放射性廃棄物を熱分解することにより発生する排ガスは配管を経由して第２容器に供給され、第２容器に設けられたフィルタ部により濾過される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−０７２１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

減容処理装置で放射性廃棄物を熱分解することにより発生する残渣は、固化処理が行われ、最終的に廃棄される。最終的に廃棄される廃棄物を減らすためには、減容処理装置で発生する残渣を少なくする必要がある。本明細書では、乾留部における放射性廃棄物の熱分解をより促進し、残渣量を低減できる技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する放射性廃棄物の減容処理装置は、第１容器と、第２容器と、第１容器と第２容器とを接続する配管と、を備える。第１容器は、乾留部と、外部過熱手段と、排気口と、放射性廃棄物供給手段と、過熱水蒸気供給手段と、を有する。乾留部は、放射性廃棄物を熱分解する。外部過熱手段は、乾留部を外部から加熱する。排気口は、乾留部の一端に設けられ、乾留部で発生する排ガスを排気する。放射性廃棄物供給手段は、乾留部の一端に放射性廃棄物を供給する。過熱水蒸気供給手段は、乾留部の他端に過熱水蒸気を供給する。乾留部では、放射性廃棄物が乾留部の一端から他端に向かって搬送される。第２容器は、流入口と、当該流入口から流入する排ガスを濾過するフィルタ部と、を有する。配管の一端は、乾留部の一端に設けられた排気口に接続され、配管の他端は、第２容器の流入口に接続されている。

【0006】

この減容処理装置では、放射性廃棄物供給手段によって乾留部の一端に供給された放射性廃棄物は、乾留部の一端から他端まで搬送される。一方、過熱水蒸気供給手段によって乾留部の他端に供給された過熱水蒸気は、乾留部の一端に設けられた排気口に流れ込む。即ち、過熱水蒸気は、乾留部の他端から一端まで移動する。この構成によると、乾留部において、過熱水蒸気は、放射性廃棄物が供給される側とは反対側から供給され、かつ、過熱水蒸気が移動する方向は、放射性廃棄物が搬送される方向とは反対になる。このため、放射性廃棄物は過熱水蒸気と向流接触することとなり、放射性廃棄物が過熱水蒸気と反応する反応率が向上する。従って、放射性廃棄物の熱分解をより促進でき、結果として、熱分解によって生じる残渣量を低減することができる。

【0007】

また、本明細書は、上記の減容処理装置を用いた放射性廃棄物の減容処理方法を開示する。この減容処理方法は、放射性廃棄物供給工程と、過熱水蒸気供給工程と、熱分解工程と、移送工程と、濾過工程と、を有する。放射性廃棄物供給工程では、第１容器の乾留部の一端に放射性廃棄物を供給する。過熱水蒸気供給工程では、乾留部の他端に過熱水蒸気を供給する。熱分解工程では、乾留部の一端から他端まで搬送される放射性廃棄物を過熱水蒸気で熱分解する。移送工程では、熱分解工程で発生した排ガスを、配管を経由して第２容器に移送する。濾過工程では、移送工程により第２容器に移送された排ガスをフィルタ部で濾過する。この減容処理方法によると、上記の減容処理装置を好適に用いて、放射性廃棄物を減容処理することができる。

【0008】

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び、実施例にて詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１のボール型乾留炉の模式断面図。

【図2】実施例２のボール型乾留炉の模式断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【0011】

（特徴１） 本明細書が開示する放射性廃棄物の減容処理装置では、放射性廃棄物供給手段が、乾留部の上端に放射性廃棄物を供給してもよい。過熱水蒸気供給手段は、乾留部の下端に過熱水蒸気を供給してもよい。排気口は、乾留部の上端に形成されていてもよい。流入口は、第２容器の下端に形成されていてもよい。第２容器は、流入口が第１容器の上方に位置するように配置されていてもよい。第２容器は、フィルタ部から排出される残渣が、配管を経由して乾留部に供給可能に構成されていてもよい。

【0012】

乾留部で放射性廃棄物を熱分解すると、様々な質量の残渣が発生する。このうち、比較的に質量の小さい残渣（以下、軽残渣とも称する）は、排ガスと共に第２容器のフィルタ部に移送されることがある。フィルタ部に移送された軽残渣は、例えば逆洗処理等によって、フィルタ部の表面から剥離される。上記の構成によると、フィルタ部から剥離された軽残渣は、配管を経由して乾留部に再び供給され、乾留部において過熱水蒸気と再度接触することができる。このため、軽残渣中の可燃分をさらに熱分解することが可能となり、残渣量をさらに低減することができる。また、上記の構成によると、第２容器から排出される残渣は第１容器に供給されるため、残渣を減容処理装置の外部に排出するための排出口は、第１容器に形成するだけで足りる。別言すれば、２つの容器を有する減容処理装置において、排出口を各容器に形成する必要がなくなる。このため、排出口が複数の容器のそれぞれに形成されている構成と比較して、残渣の廃棄、回収処理を容易に行うことができる。

【0013】

（特徴２） 本明細書が開示する放射性廃棄物の減容処理装置では、配管が一直線状に延びていてもよい。第２容器の流入口は、排気口の真上に位置していてもよい。第２容器は、フィルタ部の下方に、下方に向かうにつれて縮径する縮径部を有していてもよい。縮径部は、フィルタ部から排出される残渣の安息角以上に傾斜する傾斜面を有していてもよい。この構成によると、フィルタ部から排出される残渣を乾留部に容易に落下させることができる。

【0014】

（特徴３） 本明細書が開示する放射性廃棄物の減容処理装置では、乾留部が、金属製の反応容器と、その反応容器内に充填されたセラミック製又は金属製の複数のボールと、これら複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有していてもよい。ボール型の乾留部を用いることで、投入された放射性廃棄物の熱分解を効率的に行うことができる。

【実施例1】

【0015】

図１を参照して実施例１のボール型乾留炉１０及びボール型乾留炉１０による減容処理方法について説明する。ボール型乾留炉１０は、原子力施設にて生じる放射能レベルが比較的に高い使用済みのイオン交換樹脂を減容処理する。ボール型乾留炉１０は、第１容器１２と、第１容器の横方向（ｘ方向）に並列して配置された第２容器１４と、第１容器１２と第２容器１４とを接続する配管１６を備える。なお、ボール型乾留炉１０は、「減容処理装置」の一例に相当する。

【0016】

第１容器１２は、金属製であり、円筒部分と、円筒部分の下端（−ｚ方向の端部）に接続される円錐台部分を有する。円錐台部分は、ｘｙ平面における断面の径が、下方に向かうにつれて縮径している。第１容器１２は、乾留部２０と、外部電気式のヒータ２８と、イオン交換樹脂供給ノズル３０と、排気口１７と、過熱水蒸気供給ノズル３２と、粉体貯留部３６と、を有する。乾留部２０は、第１容器１２における上方に配置されており、粉体貯留部３６は、第１容器１２における下方（即ち、乾留部２０の下方）に配置されている。

【0017】

乾留部２０は、密閉式の反応容器２１と、反応容器２１内に充填されたセラミック製の複数のボール２４と、ボール２４を撹拌する撹拌翼２６と、撹拌翼２６を回転させる回転軸２２を有する。反応容器２１は、金属製の円筒形状をしており、室内の圧力を−０．５〜−１０ｋＰａに維持する圧力制御機構（図示省略）を備える。

【0018】

ヒータ２８は、反応容器２１の外周面にｚ方向に略等間隔で配置されている。ヒータ２８により、反応容器２１内の温度を所望の温度（約４００〜７００℃）に制御することができる。反応容器２１のｚ方向の長さは、処理する放射性廃棄物の種類等に応じて適宜決定される。なお、撹拌翼２６と回転軸２２は「撹拌手段」の一例に相当する。なお、ヒータ２８は「外部加熱手段」の一例に相当する。

【0019】

反応容器２１の軸心部には回転軸２２が設けられている。回転軸２２は駆動モータ（図示省略）によって所定の速度（約０．１〜２．０ｒｐｍ、好ましくは０．５ｒｐｍ以上）で回転される。回転軸２２には、螺旋状の撹拌翼２６が取り付けられている。撹拌翼２６は、その外縁が反応容器２１の内周面近傍に位置し、その内縁が回転軸２２との間に空間を空けて位置している。

【0020】

反応容器２１内のボール２４には、直径が１０〜２５ｍｍの耐蝕性のあるセラミック製のボールが用いられる。しかしながら、ボール２４の材質はこれに限られず、高ニッケル系合金であるハステロイ又はインコネル製であってもよい。撹拌翼２６により撹拌されることで、ボール２４は反応容器２１内において下降と上昇を繰り返す。

【0021】

イオン交換樹脂供給ノズル３０は、乾留部２０の上端（詳細には、反応容器２１の上端）に設けられており、原子力施設で生じるイオン交換樹脂を反応容器２１内に供給する。反応容器２１内に供給されたイオン交換樹脂は、ボール２４の表面に付着して反応容器２１内を移動する。即ち、イオン交換樹脂は、反応容器２１の上端から下端に向かって搬送される。なお、イオン交換樹脂供給ノズル３０は「放射性廃棄物供給手段」の一例に相当する。

【0022】

排気口１７は、乾留部２０の上端（詳細には、反応容器２１の上端）に設けられている。反応容器２１では、イオン交換樹脂を熱分解することにより排ガスが発生する（後述）。排気口１７近傍の圧力は、反応容器２１内の圧力よりも低い。このため、反応容器２１で発生した排ガスは、排気口１７に向かって流れ、排気口１７から排気される。

【0023】

過熱水蒸気供給ノズル３２は、粉体貯留部３６に設けられている。粉体貯留部３６は、乾留部２０の下方に配置されており、反応容器２１と連通している（後述）。排気口１７近傍の圧力は、粉体貯留部３６内の圧力よりも低い。このため、過熱水蒸気供給ノズル３２から粉体貯留部３６に供給された過熱水蒸気は、乾留部２０の下端から反応容器２１に流入し、反応容器２１内を排気口１７に向かって上昇する。反応容器２１内では、過熱水蒸気がボール２４の表面に付着したイオン交換樹脂と接触する。これにより、イオン交換樹脂が過熱水蒸気と反応して熱分解し、残渣と排ガスが発生する。なお、過熱水蒸気供給ノズル３２は「過熱水蒸気供給手段」の一例に相当する。

【0024】

また、過熱水蒸気供給ノズル３２から粉体貯留部３６に供給される過熱水蒸気は、粉体貯留部３６に貯留される残渣（後述）中の可燃分を熱分解する役割も果たす。このため、過熱水蒸気供給ノズル３２から供給される過熱水蒸気の量は、イオン交換樹脂供給ノズル３０から供給されるイオン交換樹脂と、粉体貯留部３６に貯留される残渣中の可燃分との双方を熱分解するために理論上必要とされる過熱水蒸気の量と同等以上となるように制御される。これにより、反応容器２１において過熱水蒸気の供給不足に起因してイオン交換樹脂の熱分解が不完全となることを回避できると共に、粉体貯留部３６において残渣量をさらに低減できる。なお、過熱水蒸気が多めに供給され、その結果、イオン交換樹脂との反応に供しない過熱水蒸気（以下、未反応過熱水蒸気とも称する）が生じた場合は、その未反応過熱水蒸気は、排気口１７から排気される。

【0025】

粉体貯留部３６は、乾留部２０の下方に配置されている。具体的には、反応容器２１の下端には、反応容器２１内にボール２４を保持する保持板３４が配置されており、粉体貯留部３６は、この保持板３４の下方に配置されている。保持板３４は、ボール２４の通過を禁止する一方、残渣及び過熱水蒸気の通過を許容する。これにより、反応容器２１内に充填されたボール２４が粉体貯留部３６に落下することが防止される一方で、反応容器２１内で生じた残渣が粉体貯留部３６に移動できると共に、粉体貯留部３６に供給された過熱水蒸気が反応容器２１内に流入できる。

【0026】

イオン交換樹脂を熱分解することで発生する残渣は、主に酸化鉄により構成される粉体である。残渣の質量にはある程度のばらつきがある。以下では、残渣のうち、比較的に重い残渣を重残渣と称し、比較的に軽い残渣（即ち、重残渣以外の残渣）を軽残渣と称する。反応容器２１の下端からは、保持板３４を介して主に重残渣が粉体貯留部３６に排出され、貯留される（後述）。一方、軽残渣の一部は、排ガスと共に排気口１７から排出され、排気口１７に接続された配管１６を経由して第２容器１４に移送される（後述）。

【0027】

粉体貯留部３６の下部は円錐台形状をしており、その下端には開閉可能な開口部４２が形成されている。開口部４２は、ボール型乾留炉１０でイオン交換樹脂を減容処理する際は閉じられ、減容処理を行わないときに開かれる。開口部４２が開かれると、粉体貯留部３６から外部に残渣を排出することができる。円錐台部分の軸線を含む任意の断面において、円錐台部分の壁面がｘｙ平面となす角度は、重残渣の安息角以上となっている。このため、反応容器２１の下端から排出される重残渣は、円錐台部分の壁面を滑って粉体貯留部３６の下部に貯留される。もしくは、そのまま落下して粉体貯留部３６の下部に貯留される。

【0028】

粉体貯留部３６の外周面には、外部電気式ヒータ４０がｚ方向に略等間隔に設けられている。上述したように、過熱水蒸気供給ノズル３２から供給される過熱水蒸気は、粉体貯留部３６に貯留された重残渣中の可燃分を熱分解するためにも用いられる。粉体貯留部３６内の温度は、ヒータ４０によって、重残渣中の可燃分を熱分解可能な温度（約４００〜７００℃）に制御される。粉体貯留部３６においてさらに減容された重残渣は、開口部４２から排出され、固化設備（図示省略）に送られる。

【0029】

第２容器１４は、金属製であり、第１容器１２と略同一の形状を有する。即ち、円筒部分と、円筒部分の下端に接続されていると共に、下方に向かうにつれて縮径する円錐台部分とを有する。第２容器１４は、流入口１８と、排ガス出口４８と、フィルタ部４４と、粉体貯留部５０を有する。フィルタ部４４は、第２容器１４における上方に配置されており、粉体貯留部５０は、第２容器１４における下方（即ち、フィルタ部４４の下方）に配置されている。

【0030】

流入口１８は、粉体貯留部５０の壁面に設けられている。流入口１８からは、流入口１８に接続された配管１６（後述）を経由して、排気口１７から排出された排ガス及び軽残渣（及び、場合によっては未反応過熱水蒸気）が粉体貯留部５０に流入する。

【0031】

排ガス出口４８は、フィルタ部４４の上方の壁面に設置されている。排ガス出口４８は排ガス処理装置（図示省略）に接続されている。排ガス処理装置は排ガスブロワを備えている。このため、排ガス出口４８近傍の圧力は、排ガスブロワにより粉体貯留部５０内の圧力よりも低くなっている。従って、粉体貯留部５０に流入した排ガス及び軽残渣（及び、場合によっては未反応過熱水蒸気）は、第２容器１４内を排ガス出口４８に向かって上昇し、フィルタ部４４に移動する。排ガス中の軽残渣は、フィルタ部４４の表面に付着する。排ガス出口４８からは、フィルタ部４４で濾過された排ガス（後述）が排出され、排ガス処理装置に送られる。

【0032】

フィルタ部４４は、焼結金属フィルタ４６を有する。焼結金属フィルタ４６は、フィルタ部４４に移動した、軽残渣が混入した排ガスを濾過する。焼結金属フィルタ４６には、使用に伴い軽残渣が付着するため、定期的に逆洗処理が行われる。軽残渣は、凝集した状態で付着しているため、その質量は、粉体貯留部５０に移送された直後の軽残渣の質量よりも大きくなっている（以下、凝集した軽残渣を凝集軽残渣とも称する）。従って、逆洗処理により焼結金属フィルタ４６から剥離された凝集軽残渣のうち比較的に重いものは、第２容器１４内を排ガスが上昇する環境下であっても、自らの重みで下方に落下する。なお、本実施例では焼結金属フィルタを用いたが、これに限られず、例えばセラミックフィルタを用いてもよい。

【0033】

粉体貯留部５０は、その下方に円錐台部分５０ａを有している。円錐台部分５０ａの下端には、開閉可能な開口部５２が形成されている。開口部５２は、開口部４２と同様、ボール型乾留炉１０でイオン交換樹脂を減容処理する際は閉じられ、減容処理を行わないときに開かれる。開口部５２が開かれると、粉体貯留部５０から外部に残渣（凝集軽残渣等）を排出することができる。粉体貯留部３６と同様に、粉体貯留部５０の円錐台部分５０ａの軸線を含む任意の断面において、円錐台部分５０ａの壁面がｘｙ平面となす角度は、凝集軽残渣の安息角以上となっている。このため、逆洗処理によって焼結金属フィルタ４６から落下した凝集軽残渣は、円錐台部分５０ａの壁面を滑って粉体貯留部５０の下部に貯留される。もしくは、そのまま落下して粉体貯留部５０の下部に貯留される。粉体貯留部５０に貯留された凝集軽残渣は、開口部５２から排出され、固化設備に送られる。

【0034】

配管１６は、第１容器１２と第２容器１４を接続している。具体的には、配管１６の一端は、第１容器１２の排気口１７に接続されており、配管１６の他端は、流入口１８に接続されている。乾留部２０で生じた軽残渣は、排ガスと共に排気口１７から排出され、配管１６を経由して、流入口１８から粉体貯留部５０に流入する。

【0035】

次に、本実施例のボール型乾留炉１０によりイオン交換樹脂を減容処理する方法について説明する。以下では、イオン交換樹脂の減容処理のフローについて主に説明し、上述した内容と重複する内容については詳細な説明を省略する。

【0036】

（イオン交換樹脂供給工程、過熱水蒸気供給工程、熱分解工程）
まず、イオン交換樹脂供給ノズル３０から反応容器２１の上端にイオン交換樹脂を供給する（イオン交換樹脂供給工程）と共に、過熱水蒸気供給ノズル３２から粉体貯留部３６を介して反応容器２１の下端に過熱水蒸気を供給する（過熱水蒸気供給工程）。イオン交換樹脂及び過熱水蒸気の単位時間当たりの供給量は、制御装置（図示省略）によって制御される。反応容器２１内では、イオン交換樹脂がその上端から下端まで搬送される過程で過熱水蒸気によって熱分解され、減容される（熱分解工程）。イオン交換樹脂が熱分解されると、残渣と排ガスが発生する。

【0037】

（重残渣貯留工程、移送工程）
反応容器２１の下端からは、保持板３４を通って、比較的に重い残渣（重残渣）が自らの重みで落下して粉体貯留部３６に排出され、貯留される（重残渣貯留工程）。一方、比較的に軽い残渣（軽残渣）は、排ガスと共に排気口１７から排出され、配管１６を経由して、第２容器１４の流入口１８から粉体貯留部５０に移送される（移送工程）。

【0038】

（濾過工程、凝集軽残渣貯留工程）
粉体貯留部５０に移送された、軽残渣が混入した排ガスは、第２容器１４内を上昇し、フィルタ部４４において焼結金属フィルタ４６によって濾過される（濾過工程）。濾過された排ガスは排ガス出口４８から排ガス処理装置に送られる。濾過工程において排ガスから除去された軽残渣（凝集軽残渣）は、逆洗処理等を行うことで焼結金属フィルタ４６から落下して粉体貯留部５０に貯留される（凝集軽残渣貯留工程）。凝集軽残渣は、粉体貯留部５０の開口部５２から排出され固化設備に送られる。

【0039】

（重残渣熱分解工程）
上述した過熱水蒸気供給工程で粉体貯留部３６に供給される過熱水蒸気は、重残渣貯留工程で粉体貯留部３６に貯留される重残渣に含まれる可燃分を熱分解し、さらに減容する（重残渣熱分解工程）。熱分解後の重残渣は、粉体貯留部３６の開口部４２から排出され固化設備に送られる。

【0040】

実施例１のボール型乾留炉１０では、反応容器２１において、イオン交換樹脂が搬送される方向（即ち、下方向）と、過熱水蒸気が移動する方向（即ち、上方向）とが反対になり、イオン交換樹脂は過熱水蒸気と向流接触する。このため、イオン交換樹脂の搬送方向と過熱水蒸気の移動方向が同一である構成と比較して、イオン交換樹脂が過熱水蒸気と接触する接触率が向上し、結果として反応率が向上する。従って、イオン交換樹脂の熱分解をより促進でき、残渣量を低減することができる。

【0041】

また、イオン交換樹脂は、反応容器２１内で熱分解されて残渣（重残渣、軽残渣）及び排ガスとなる。重残渣は自らの重みで反応容器２１内を下方に落下するが、過熱水蒸気及び排ガスの流速を制御することにより、反応容器２１内における重残渣の滞留時間を長くすることができる。これにより、重残渣中の可燃分を過熱水蒸気によってさらに熱分解することが可能となり、反応容器２１内における減容率をさらに向上できる。なお、過熱水蒸気及び排ガスの流速は、排気口１７の断面積や排ガス処理装置の吸気圧等を制御することによって、制御することができる。

【0042】

一方、軽残渣の一部は、排ガスと共に反応容器２１内を排気口１７に向かって上昇して排気口１７から排出される。排ガス及び過熱水蒸気の流速を制御することにより、反応容器２１内における軽残渣の滞留時間を長くすることができる。これにより、軽残渣中の可燃分を過熱水蒸気によってさらに熱分解することが可能となり、反応容器２１内における減容率をさらに向上できる。この結果、第２容器１４に移送される軽残渣量を低減でき、フィルタ部４４における焼結金属フィルタ４６の差圧上昇率を低減できる。このため、フィルタ部４４を小型化できると共に、焼結金属フィルタ４６を長期に亘って使用することができる。

【実施例2】

【0043】

次に、図２を参照して実施例２について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。

【0044】

実施例２のボール型乾留炉１１０では、第２容器１４が第１容器１２の上方に配置されている。具体的には、第２容器１４の開口部５２が、第１容器１２の排気口１７の真上に位置している。実施例２の開口部５２は、常時（即ち、減容処理の最中であっても）開口している。配管１１６は、上下方向に一直線状に延びており、その一端が排気口１７に接続され、その他端が開口部５２に接続されている。即ち、本実施例では、開口部５２が流入口を兼ねている。なお、第２容器１４の粉体貯留部５０の円錐台部分５０ａは「縮径部」の一例に相当する。

【0045】

実施例２のボール型乾留炉１１０による減容処理方法では、凝集軽残渣貯留工程の代わりに、凝集軽残渣供給工程と、凝集軽残渣熱分解工程とが実施される。凝集軽残渣供給工程では、濾過工程において排ガスから除去された軽残渣（凝集軽残渣）が、逆洗処理等を行うことで焼結金属フィルタ４６から落下し、粉体貯留部５０の円錐台部分５０ａの壁面を滑り、配管１１６内を落下して、第１容器１２の反応容器２１内に供給される。凝集軽残渣熱分解工程では、凝集軽残渣供給工程により反応容器２１内に供給された凝集軽残渣中の可燃分が過熱水蒸気によりさらに熱分解されて減容される。

【0046】

この構成によっても、実施例１のボール型乾留炉１０と同様の作用効果を奏することができる。また、実施例２のボール型乾留炉１１０の構成によると、凝集軽残渣供給工程と、凝集軽残渣熱分解工程とが実施されるため、凝集軽残渣中の可燃分をさらに熱分解することが可能となり、残渣量をさらに低減することができる。

【0047】

さらに、実施例２のボール型乾留炉１１０では、配管１１６の他端は第２容器１４の下端に形成された開口部５２に接続されており、開口部５２は流入口として機能する。ボール型乾留炉１１０で減容処理された残渣は、第１容器１２の粉体貯留部３６に貯留され、最終的に第１容器１２の下端に形成された開口部４２のみから排出される。この構成によると、分離型のボール型乾留炉の場合であっても（即ち、２つの容器１２、１４を備える場合であっても）、残渣が排出される排出口を開口部４２の１箇所のみとすることができる。このため、排出口が容器毎に形成される構成と比較して、残渣の廃棄、回収処理を容易に行うことができる。

【0048】

なお、実施例２では、第２容器１４の開口部５２が、第１容器１２の排気口１７の真上に位置するように各容器１２、１４を配置したが、各容器１２、１４の配置の態様はこれに限られない。例えば、実施例２の開口部５２の位置を、排気口１７に対して水平方向にずらし、配管１１６が斜め方向に延びるように配置してもよい。この場合、配管１１６の軸線と鉛直線とを含む断面において、配管１１６の内壁面とｘｙ平面とがなす角度は、凝集軽残渣の安息角以上であることが好ましい。この構成によっても、残渣量をさらに低減できる。即ち、逆洗処理等によってフィルタ部４４から剥離される凝集軽残渣が、粉体貯留部５０から配管１１６を経由して反応容器２１に供給可能な構成であればよい。

【0049】

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本明細書が開示する放射性廃棄物の減容処理装置及び減容処理方法は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0050】

例えば、上記の実施例ではイオン交換樹脂が下方に向かって搬送されたが、搬送方向はこれに限られない。例えば、イオン交換樹脂は、水平方向における一端から他端に向かって搬送され、過熱水蒸気は、水平方向における他端から一端に向かって移動する構成であってもよい。

【0051】

また、上記の実施例ではボール型乾留炉を用いたが、乾留炉の種類はこれに限られず、例えば誘導加熱式乾留炉を用いてもよい。

【0052】

また、減容処理する放射性廃棄物はイオン交換樹脂に限られず、例えば原子力施設にて生じる放射性廃溶媒（例えば、燃料再処理工場の廃溶媒）を減容処理してもよい。

【0053】

また、乾留部２０に過熱水蒸気供給ノズルを設置して、粉体貯留部３６を介さずに、反応容器２１に直接的に過熱水蒸気を供給してもよい。

【0054】

また、過熱水蒸気供給ノズル３２から過熱水蒸気を多めに供給して、イオン交換樹脂との反応に供さない未反応過熱水蒸気が生じる構成を採用してもよい。この場合、未反応過熱水蒸気は排気口１７から配管１６を経由して第２容器１４に移送され、粉体貯留部５０において凝集軽残渣中の可燃分を熱分解するために用いられる。このため、残渣量をさらに低減できる。

【0055】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0056】

１０：ボール型乾留炉
１２：第１容器
１４：第２容器
１６：配管
１７：排気口
１８：流入口
２０：乾留部
２８：ヒータ
３０：イオン交換樹脂供給ノズル
３２：過熱水蒸気供給手段
４４：フィルタ部

【図1】

【図2】