特許 6632064 放射性セシウムの除去方法及び除去装置

(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】6632064

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月15日

(54)【発明の名称】放射性セシウムの除去方法及び除去装置

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/32 20060101AFI20200106BHJP

   G21F 9/28 20060101ALI20200106BHJP

   B07B 7/08 20060101ALI20200106BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/32 H

   G21F9/28 Z

   G21F9/32 Z

   G21F9/32 C

   B07B7/08

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-62955(P2016-62955)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-181029(P2017-181029A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2018年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】田中 宜久

(72)【発明者】

【氏名】本間 健一

【審査官】 関口 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１９７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０６０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８４８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２８５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３６８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２４７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０４８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１５１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ４９／００−５１／１０

Ｂ０７Ｂ１／００−１５／００

Ｇ２１Ｆ９／００−９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性セシウムで汚染された廃棄物と、酸化カルシウム源又は／及び酸化マグネシウム源と、塩素源とを調合し、
調合物を加熱して前記廃棄物中の放射性セシウムを揮発させ、
前記調合物の加熱により生じたガスを冷却し、
冷却後のガスに含まれるダストを粗粉と微粉とに分級し、
分級後の粗粉の放射性セシウム濃度を測定し、
測定された放射性セシウム濃度に応じて、
前記粗粉をそのまま前記調合物と共に加熱するか、
前記粗粉を水洗して固液分離した後に前記調合物と共に加熱するか、
前記粗粉にカルシウム源を添加して造粒した後に前記調合物と共に加熱するか、
前記粗粉にカルシウム源を添加した後に前記調合物とは別に加熱するか、
前記粗粉を廃棄処理するかを決定することを特徴とする放射性セシウムの除去方法。

【請求項2】

前記粗粉の放射性セシウム濃度が前記廃棄物の放射性セシウム濃度の２０倍以下である場合に、該粗粉をそのまま前記調合物と共に加熱することを特徴とする請求項１に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項3】

放射性セシウムで汚染された廃棄物と、酸化カルシウム源又は／及び酸化マグネシウム源と、塩素源とを調合する調合装置と、
該調合装置からの調合物を加熱する加熱炉と、
該加熱炉の排ガスを冷却する冷却塔と、
該冷却塔の排ガスに含まれるダストを粗粉と微粉とに分級する分級機と、
該分級機で分級された粗粉の放射性セシウム濃度を測定する測定装置と、
前記粗粉を直接前記加熱炉へ戻す第１搬送ルートと、
前記粗粉を系外へ排出する第２搬送ルートと、
前記粗粉を水洗して固液分離した後に前記加熱炉へ戻す第３搬送ルートと、
前記粗粉にカルシウム源を添加して造粒した後に前記加熱炉へ戻す第４搬送ルートと、
前記粗粉にカルシウム源を添加した後に前記調合物とは別に焼成するために前記加熱炉へ戻す第５搬送ルートと、
前記測定装置によって測定された放射性セシウム濃度に応じて、前記粗粉の搬送ルートを前記第１搬送ルート乃至第５搬送ルートのいずれかへ切り替える切替装置とを備えることを特徴とする放射性セシウムの除去装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性セシウムを含有する廃棄物から放射性セシウムを除去する方法及び装置に関し、特に、放射性セシウムを含有する廃棄物を減容化すると共に、加熱生成物の放射性セシウム濃度を低減する方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

土壌に取り込まれた放射性セシウムを除去するため、例えば、特許文献１には、放射性セシウムで汚染された土壌をロータリーキルンで加熱し、キルン排ガスを冷却して放射性セシウムを含む微粉を生じさせ、キルン排ガス中の粗粉を回収してロータリーキルンに返送し、キルン排ガスから微粉を捕集する技術が記載されている。この技術により、放射性セシウムが微粉として高濃度に濃縮されて減容化が図られ、中間貯蔵又は最終処分の負担を軽減することができ、放射性セシウム濃度が低減された加熱生成物を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１９７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記放射性セシウムの除去技術では、キルン排ガスを冷却した後に粗粉を回収するため、この粗粉には固化した塩化物が付着し、処理前の放射性セシウムで汚染された土壌よりも高濃度の放射性セシウムが含まれることになる。そして、この粗粉をロータリーキルンに返送すると、放射性セシウムが循環濃縮し、加熱生成物の放射性セシウム濃度が増加するおそれがある。

【0005】

また、上記粗粉にはアルカリも高濃度で含まれているため、粗粉をロータリーキルンに返送すると、キルン内原料の融点が下がり、焼成温度が低下傾向となると共に、放射性セシウムの揮発率が低下し、加熱生成物の放射性セシウム濃度が増加することになる。

【0006】

上記問題を回避するため、粗粉をロータリーキルンに返送せずに微粉と共に回収すると、加熱生成物の放射性セシウム濃度を低減することはできるものの、キルン排ガスからの回収物（微粉及び粗粉）の放射性セシウム濃度が低下し、放射性セシウム含有廃棄物の減容化の意図に反する。

【0007】

そこで、本発明は、上記解決課題に鑑みてなされたものであって、放射性セシウムを含有する廃棄物の減容化の際に生じた加熱生成物の放射性セシウム濃度を低いレベルに維持しながら、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明は、放射性セシウムの除去方法であって、放射性セシウムで汚染された廃棄物と、酸化カルシウム源又は／及び酸化マグネシウム源と、塩素源とを調合し、調合物を加熱して前記廃棄物中の放射性セシウムを揮発させ、前記調合物の加熱により生じたガスを冷却し、冷却後のガスに含まれるダストを粗粉と微粉とに分級し、分級後の粗粉の放射性セシウム濃度を測定し、測定された放射性セシウム濃度に応じて、前記粗粉をそのまま前記調合物と共に加熱するか、前記粗粉を水洗して固液分離した後に前記調合物と共に加熱するか、前記粗粉にカルシウム源を添加して造粒した後に前記調合物と共に加熱するか、前記粗粉にカルシウム源を添加した後に前記調合物とは別に加熱するか、前記粗粉を廃棄処理するかを決定することを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、冷却後のガスを分級して得られた粗粉の放射性セシウム濃度に応じて粗粉の処理方法を決定するため、放射性セシウム濃度の循環濃縮を防止し、加熱生成物の放射性セシウム濃度を低いレベルに維持しながら、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ることができる。ここで、廃棄処理とは、中間貯蔵や最終処分を行うことをいう。
また、粗粉の放射性セシウム濃度に応じた適切な処理を行うことで、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ると共に、放射性セシウム濃度の低い加熱生成物が安定して得られる。

【0011】

前記粗粉を再度加熱するにあたり、前記粗粉の放射性セシウム濃度が前記廃棄物の放射性セシウム濃度の２０倍以下である場合に、該粗粉をそのまま前記調合物と共に加熱することができる。これによって、得られる加熱生成物の放射性セシウム濃度を低く抑えることができる。

【0012】

さらに、本発明は、放射性セシウムの除去装置であって、放射性セシウムで汚染された廃棄物と、酸化カルシウム源又は／及び酸化マグネシウム源と、塩素源とを調合する調合装置と、該調合装置からの調合物を加熱する加熱炉と、該加熱炉の排ガスを冷却する冷却塔と、該冷却塔の排ガスに含まれるダストを粗粉と微粉とに分級する分級機と、該分級機で分級された粗粉の放射性セシウム濃度を測定する測定装置と、前記粗粉を前記加熱炉へ戻す第１搬送ルートと、前記粗粉を系外へ排出する第２搬送ルートと、前記粗粉を水洗して固液分離した後に前記加熱炉へ戻す第３搬送ルートと、前記粗粉にカルシウム源を添加して造粒した後に前記加熱炉へ戻す第４搬送ルートと、前記粗粉にカルシウム源を添加した後に前記調合物とは別に焼成するために前記加熱炉へ戻す第５搬送ルートと、前記測定装置によって測定された放射性セシウム濃度に応じて、前記粗粉の搬送ルートを前記第１搬送ルート乃至第５搬送ルートのいずれかへ切り替える切替装置とを備えることを特徴とする。

【0013】

本発明によれば、分級機で分級された粗粉のうち、粗粉の放射性セシウム濃度に応じて粗粉の処理方法を決定するため、放射性セシウム濃度の循環濃縮を防止し、加熱生成物の放射性セシウム濃度を低いレベルに維持しながら、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ることができる。
また、粗粉の放射性セシウム濃度に応じた適切な処理を行うことで、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ると共に、放射性セシウム濃度の低い加熱生成物が安定して得られる。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明によれば、放射性セシウムを含有する廃棄物の減容化の際に生じた加熱生成物の放射性セシウム濃度を低いレベルに維持しながら、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の一実施の形態を示す概略図である。

【図2】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の動作を説明するための概略図である。

【図3】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の動作を説明するための概略図である。

【図4】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の動作を説明するための概略図である。

【図5】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の動作を説明するための概略図である。

【図6】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の動作を説明するための概略図である。

【図7】本発明に係る放射性セシウムの除去装置の動作を説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において、放射性セシウムとは、セシウムの放射性同位体であるセシウム１３４及びセシウム１３７である。

【0017】

図１は、本発明に係る放射性セシウムの除去装置の一実施の形態を示し、この放射性セシウム除去装置１は、調合装置２と、焼成装置７と、排ガス処理装置１０とで構成される。

【0018】

調合装置２は、放射性セシウムで汚染された土壌や焼却灰等の廃棄物Ｗを貯留する貯槽３と、反応促進剤としての酸化カルシウム源（以下「ＣａＯ源」という。）を貯留する貯槽４と、反応促進剤としての塩素源（以下「Ｃｌ源」という。）を貯留する貯槽５と、貯槽３〜５に貯留される廃棄物Ｗ、ＣａＯ源及びＣｌ源を引き出して調合する定量供給機（不図示）と、調合物Ｍを貯留する貯槽６とを備える。

【0019】

上記ＣａＯ源として石灰石粉、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰、石灰石、ドロマイト、高炉スラグ等を含むものを用いることができる。また、Ｃｌ源は、放射性セシウムの塩化揮発を促進し、かつ揮発回収物を減容化するために用いられ、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩素を有する廃プラスチック等があるが、このうちＣａＣｌ₂は、効果的に放射性セシウムを除去できるので好ましい。

【0020】

焼成装置７は、ロータリーキルン（加熱炉）８と、クリンカクーラ９とで構成され、ロータリーキルン８は、調合装置２からの調合物Ｍが供給される投入口８ａや、微粉炭等の化石燃料を噴出するバーナ８ｂ等を備え、調合物Ｍ等を焼成して焼成物（加熱生成物）を得る。

【0021】

排ガス処理装置１０は、焼成装置７の後段に配置され、ロータリーキルン８から排出された排ガスＧ１を冷却する冷却塔１１と、冷却塔１１の後段に配置されたサイクロン１２と、サイクロン１２で回収された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度を測定する測定装置１３と、粗粉Ｃの搬送ルート１５（１５Ａ−１５Ｇ）と、測定装置１３の測定結果に基づいて粗粉Ｃの搬送ルート１５を切り替える切替装置１４と、第１集塵機１６と、第２集塵機１７と、両集塵機１６、１７によって濃縮セシウム塩等のダストが除去された排ガスＧ５を脱硝する脱硝装置１８と、脱硝装置１８の排ガスＧ６を系外へ排気する煙突１９とで構成される。

【0022】

冷却塔１１は、ロータリーキルン８の排ガスＧ１を冷却し、廃棄物Ｗから揮発した放射性セシウム等を固体状として回収するために備えられる。排ガスＧ１の冷却は、冷却塔１１の下端部に設置された散水装置１１ａから水を噴霧することにより行う。尚、この散水装置１１ａは、揮発した塩化セシウムを固体状として排ガスＧ１に含まれるダストに付着させて回収し得る程度の機能を備えていればよい。水による冷却ではなく、冷却塔内に冷却空気を導入することによって冷却してもよく、水と冷却空気を併用してもよい。

【0023】

分級機としてのサイクロン１２は、高濃度の放射性セシウムを含む微粉を第１集塵機１６で捕集し、カルシウムやシリカ成分を主体とする粗粉Ｃを回収するために設けられる。

【0024】

測定装置１３は、例えば、ゲルマニウム半導体検出器やＮａＩシンチレーション検出器であって、ホッパー内の表面線量率から試料の放射能濃度を算出したり、ホッパーを囲うように設置された放射能濃度測定器にて粗粉Ｃ放射能濃度を測定する。外部から測定する場合は、表面線量率と試料の放射能濃度との関係（係数）を事前に確認しておく必要がある。あるいは対象試料を専用容器に充填又は規定の形状にした後にコンベアに乗せて流し、あるいはコンベア上で所定の形状に揃えた後に流し、コンベアを囲うように設置された（ＮａＩ検出器等で構成された）放射能濃度測定装置に通すことでて試料の放射能濃度を連続的に測定する。これらのうち、粗粉の外部への漏えいを防止する観点からホッパー方式が望ましい。粗粉は、冷却されているので、直接表面を測定したり、ホッパーに充填された粗粉内に検出器を配置して測定することができる。

【0025】

搬送ルート１５として、粗粉Ｃをロータリーキルン８へ戻す第１〜第５搬送ルート１５Ａ〜１５Ｅと、粗粉Ｃを放射性セシウム除去装置１の系外へ排出する第６搬送ルート１５Ｆ及び第７搬送ルート１５Ｇの７つの搬送ルート１５Ａ〜１５Ｇが存在する。詳細は後述するが、第１〜第５搬送ルート１５Ａ〜１５Ｅは、粗粉Ｃをロータリーキルン８に直接又は間接的に戻すものや、処理装置を経て最終的にロータリーキルン８に戻すものである。

【0026】

第６搬送ルート１５Ｆ及び第７搬送ルート１５Ｇは、粗粉Ｃを放射性セシウム除去装置１の系外へ排出するためのものであり、詳細は後述するが、第６搬送ルート１５Ｆは、粗粉Ｃを直接系外へ排出し、第７搬送ルート１５Ｇは、粗粉Ｃを直接系外へ排出しないが、ロータリーキルン８を経ないで系外へ排出するルートである。

【0027】

第１集塵機１６は、サイクロン１２の排ガスＧ３から、上述のようにして濃縮されたセシウム塩等を含むダストＤ１を集塵するために備えられ、バグフィルタ等が用いられる。

【0028】

第２集塵機１７は、セシウム塩等を除去した後の排ガスＧ４に含まれる酸性ガス等を除去するために設けられ、カルシウム成分を含んでいる中和剤Ｎを中和剤添加装置（不図示）から添加し、酸性ガス等を吸着したダストＤ２を回収する。この第２集塵機１７にもバグフィルタ等が用いられる。

【0029】

脱硝装置１８は、第２集塵機１７の排ガスＧ５にアンモニアガス（ＮＨ₃）を注入してＮＯｘを窒素に還元して無害化するために設けられる。

【0030】

次に、上記構成を有する放射性セシウムの除去装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

【0031】

調合装置２において、放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗと、反応促進剤としてのＣａＯ源及びＣｌ源を貯槽３〜５から引き出して調合して調合物Ｍを得る。調合物Ｍは、焼成した場合にＣ₃Ｓ（エーライト）が生成しない土工資材や、Ｃ₃Ｓを含むセメントクリンカの組成とする。

【0032】

土工資材を製造する場合には、調合物Ｍ中のＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＭｇＯの関係が（ＣａＯ＋１．３９×ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂＝１．０〜２．７を満たすように、廃棄物ＷとＣａＯ源をその種類や配合割合を定めた上で調合することが好ましい。式中、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂は、各々カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。上記式ＣａＯ、ＭｇＯ、及びＳｉＯ₂の各々の質量によって算出される上記式の右辺の値（質量比）は、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９〜２．４である。尚、上記関係式において、ＣａＯの１モルの質量は、ＭｇＯの１．３９モルの質量に相当することから、ＭｇＯの質量に１．３９を乗じている。

【0033】

上記質量比が１．０未満であると、焼成温度が高温になるにつれて液相が生じ易くなり、放射性セシウムの揮発量が減少するおそれがある。上記質量比が２．７を超えると、放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗ及び調合物Ｍ中のカリウム及びナトリウムの揮発量の総和が増加し、粗粉Ｃ中のアルカリ成分が増加したり、排ガスＧ２を冷却して得られるダストの量が増加するおそれがある。

【0034】

一方、セメントクリンカを製造する場合には、調合物Ｍ中のＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＭｇＯの関係が（ＣａＯ＋１．３９×ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂＝２．７〜３．７を満たすように、廃棄物ＷとＣａＯ源をその種類や配合割合を定めた上で調合することが好ましい。

【0035】

上記質量比が２．７以上であると、調合物Ｍが溶融し難くなるため、放射性セシウムをより多く揮発させることができる。一方、上記質量比が３.７を超えると、セメントクリンカに含まれるフリーライム（遊離石灰）が増加するためセメントの品質が低下するおそれがある。これらをより確実に防止するため、上記質量比が２．８〜３．５を満たすことが好ましい。さらに、調合物Ｍのケイ酸率（Ｓ．Ｍ．）を１．３〜３．０、鉄率（Ｉ．Ｍ．）を１．３〜２．８に調整することで、所望のセメントクリンカを製造することができる。

【0036】

また、上記Ｃｌ源の量は、土工資材及びセメントクリンカのいずれを製造する場合にも、廃棄物Ｗに含まれる放射性セシウムに対して当量以上となるように調合することが好ましい。Ｃｌ源の量の上限は、塩素と、セシウム及びカリウムとのモル比Ｃｌ／（Ｃｓ＋Ｋ）が好ましくは１．５以下、より好ましくは１．０以下になる量である。このモル比が１．０以下であると、カリウムやナトリウムの揮発量を抑制しながら放射性セシウムが揮発するため、放射性セシウム含有廃棄物の減容化を図ることができる。

【0037】

尚、土工資材を製造する場合には、土工資材（焼成物Ｂ）の酸化カルシウム濃度が５０質量％以上となるように、上記調合及び下記焼成を行うことが好ましい。これにより、硫黄分が土工資材中に保持されたり、後述する第１集塵機１６において硫黄化合物として、排ガスＧ３のダストＤ１として集塵されるため、硫黄分の循環を抑制でき、排ガス処理の負荷の増大やコーチングの増加を低減することができる。

【0038】

貯槽６から調合物Ｍを投入口８ａを介してロータリーキルン８に投入し、１２００℃以上１５５０℃以下で焼成して焼成物Ｂを得る。ここで、ロータリーキルン８内の酸素分圧を３％以上、好ましくは５％以上とする。これにより、ロータリーキルン８内での硫黄化合物の分解が抑制され、硫黄分の循環が抑制されるので、中和剤使用量の増加及びロータリーキルン８や冷却塔１１へのコーチング付着量の増加を抑制することができる。

【0039】

一方、調合物Ｍの廃棄物Ｗに含まれていた放射性セシウムは、ロータリーキルン８内でＣｌ源から生じた塩素と反応して塩化セシウムとなって揮発し、排ガスＧ１に含まれた状態でサイクロン１２へ導入される。

【0040】

排ガスＧ１は、冷却塔１１において、散水装置１１ａから噴霧された水によって急激に冷却され、排ガスＧ１に含まれていた塩化セシウムが固体状のセシウム塩となる。そして、ほとんどのセシウム塩は微粉のままダストＤ１として回収されるが、一部は粗粉ダストに付着する。

【0041】

冷却塔１１の排ガスＧ２に含まれるダストをサイクロン１２で分級し、分級して得られた粗粉Ｃを測定装置１３へ供給し、測定装置１３において粗粉Ｃの放射性セシウム濃度を測定する。

【0042】

ここで、測定装置１３によって測定された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度が比較的低い場合には、切替装置１４によって第１〜第５搬送ルート１５Ａ〜１５Ｅのいずれかに切り替え、粗粉Ｃをロータリーキルン８へ戻し、この濃度が比較的高い場合には、切替装置１４によって第６搬送ルート１５Ｆ又は第７搬送ルート１５Ｇのいずれかに切り替え、粗粉Ｃを放射性セシウム除去装置１の系外へ排出する。

【0043】

上記粗粉Ｃをロータリーキルン８へ戻すか系外へ排出するかを決定する放射性セシウム濃度は、土工資材のみを製造の場合は、対応可能な濃度である２０万Ｂｑ／ｋｇ以下とする。骨材及びセメント、あるいはセメントのみを製造の場合は、セメント組成で対応可能な濃度である１００万Ｂｑ／ｋｇ以下とする。セメントの数値が高いのは、セメントのほうがＣａ量が多い分高温でも溶融し難く、焼成によるセシウムの揮発率が高くなるためである。したがって、２０万Ｂｑ／ｋｇを超え１００万Ｂｑ／ｋｇ以下の粗粉Ｃはセメントクリンカの組成として加熱する対応をとり、１００万Ｂｑ／ｋｇを超える粗粉Ｃは系外へ排出することとなる。

【0044】

次に、切替装置１４による搬送ルートの切替について詳細に説明する。

【0045】

測定装置１３によって測定された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度が廃棄物Ｗの２０倍以下、好ましくは１０倍以下である場合には、図２に示すように、切替装置１４によって搬送ルートを第１搬送ルート１５Ａに切り替え、粗粉Ｃを直接ロータリーキルン８へ戻す。粗粉の量は、質量比で投入原料の通常２％、短期間に最大でも５％であるので、２０倍以下であれば、焼成物の放射性Ｃｓに大きく影響することはない。それ以上になると、焼成物の放射性Ｃｓ濃度が１００Ｂｑ／ｋｇ以上となる頻度が高くなる。

【0046】

また、図３に示すように、粗粉Ｃを直接ロータリーキルン８へ戻さずに、切替装置１４によって搬送ルートを第２搬送ルート１５Ｂに切り替えて廃棄物Ｗの貯槽３へ戻して貯槽４、５に貯留されるＣａＯ源や、Ｃｌ源との調合を行うこともできる。

【0047】

一方、測定装置１３によって測定された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度が廃棄物Ｗの４０倍以下、好ましくは２０倍以下である場合には、図４に示すように、切替装置１４によって搬送ルートを第３搬送ルート１５Ｃに切り替え、水洗装置２１によって粗粉Ｃを水洗し、固液分離機２２によって水洗装置２１からのスラリーＳを脱水し、得られた脱水ケーキＤＣをロータリーキルン８へ戻す。これにより、粗粉Ｃに含まれる放射性セシウムやアルカリの一部が除去され、焼成物Ｂの放射性セシウム濃度の増加を防止することができる。尚、脱水ケーキＤＣを貯槽６に戻してもよく、この際には貯槽６に乾燥手段を設ける必要がある。

【0048】

上記固液分離機２２として、フィルタープレスを用いると脱水ケーキＤＣが塊状となり、これを破砕するだけで造粒物を得ることができるので好ましい。別途、パグミル、皿型ペレタイザー、ドラム型造粒機、押出成型機等の造粒機を使用してもよい。造粒物の粒度は、粒径１０〜１００ｍｍが好ましい。造粒によって比表面積を減少させて造粒物の溶融を防止し、造粒物に含まれる放射性セシウムの揮発を促進させる。また、ロータリーキルン８内の発塵も少なくなるので、発生する放射性セシウム含有廃棄物の量も少なくなる。ここで、粒径が１００ｍｍより大きいと造粒機が過大となって装置及び運転コストが増加し、一方、粒径が１０ｍｍを下回ると比表面積が大きくなって造粒による効果が薄れるため好ましくない。

【0049】

尚、上記固液分離機２２における固液分離を厳密に行う必要はなく、例えば、遠心分離や沈降分離のように、脱水ケーキＤＣにろ液Ｆの一部が多少混入していてスラリー状となっていてもよい。逆にろ液Ｆに粗粉が多少混入していてもよい。

【0050】

一方、固液分離機２２からのろ液Ｆは、散水装置１１ａを介して冷却塔１１で噴霧することで、ろ液Ｆの水分を蒸発させ、固体状の放射性セシウムを後述する第１集塵機１６でダストＤ１として回収する。

【0051】

尚、このろ液Ｆを、サイクロン１２の排ガスＧ３に添加してもよい。冷却塔１１にろ液Ｆを供給すると、ろ液Ｆに含まれる放射性セシウムがサイクロン１２の粗粉Ｃ側に付着して循環するおそれがあるが、排ガスＧ３に添加することで、放射性セシウムの循環を確実に防止することができる。この場合、冷却塔１１で必ずしも放射性セシウムが固体となる温度まで冷却する必要はなく、第１集塵機１６で放射性セシウムが固体となる温度まで冷却すればよい。その結果、粗粉Ｃ１の放射線セシウム濃度は低くなり、ダストＤ１に放射性セシウムをより多く濃縮することができる。

【0052】

さらに、測定装置１３によって測定された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度が廃棄物Ｗの１００倍以下、好ましくは５０倍以下である場合には、図５に示すように、切替装置１４によって搬送ルートを第４搬送ルート１５Ｄに切り替え、粗粉ＣにＣａＯ源を添加した後造粒機２３によって粗粉Ｃを造粒し、得られた造粒物ＧＲをロータリーキルン８へ戻すことができる。この造粒により、比表面積を減少させて造粒物ＧＲの溶融を防止し、造粒物ＧＲに含まれる放射性セシウムの揮発を促進させることができる。

【0053】

また、ＣａＯ源の添加量は、焼成した場合にＣ₃Ｓ（エーライト）が生成する組成とする。Ｃ₃Ｓを含むセメントクリンカとすることで、市販されているポルトランドセメントと同等品質のセメントを製造することができる。ここで、造粒物ＧＲ中のＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＭｇＯの関係が、（ＣａＯ＋１．３９×ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂＝２．７〜３．７、より好ましくは２．８〜３．５を満たすようにＣａＯ源を添加することが好ましい。

【0054】

上記ＣａＯ、ＭｇＯ、及びＳｉＯ₂の各々の質量によって算出される上記式の右辺の値（質量比）が２．７以上であると、造粒物ＧＲが溶融し難くなるため、放射性セシウムがより多く揮発する。一方、上記質量比が３.７を超えると、得られるセメントクリンカＣＬに含まれるフリーライム（遊離石灰）が増加するため得られるセメントの品質が低下するおそれがある。電気炉試験では、上記式の値が２．９６の場合、Ｃｓ除去率は９９．９９５％であるが、２．０の場合９９．９５５％である。また、造粒物ＧＲのケイ酸率（Ｓ．Ｍ．）を１．３〜３．０、鉄率（Ｉ．Ｍ．）を１．３〜２．８に調整することで、所望のセメントクリンカＣＬを製造する。

【0055】

また、放射性セシウムの塩化揮発を促進し、かつ揮発回収物を減容化する目的でＣｌ源として、さらに、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）を添加してもよい。Ｃｌ源の量の上限は、塩素と、セシウム及びカリウムとのモル比（Ｃｌ／（Ｃｓ＋Ｋ））が好ましくは１．０以下、より好ましくは０．５以下になる量である。該モル比が１．０以下であると、カリウムやナトリウム等の揮発量を抑制しながら放射性セシウムが多く揮発するため、放射性物質含有廃棄物の減容化を図ることができる。

【0056】

上記造粒機２３としては、例えばパグミル、皿型ペレタイザー、ドラム型造粒機、押出成型機等が挙げられる。造粒物ＧＲの粒度は、粒径１０〜１００ｍｍが好ましい。ここで、粒径が１００ｍｍより大きいと造粒機２３が過大となって装置及び運転コストが増加し、一方、粒径が１０ｍｍを下回ると比表面積が大きくなって造粒による効果が薄れるため好ましくない。尚、Ｃａ源添加後の粗粉Ｃ１を図４に示した水洗及び固液分離後に造粒してもよい。

【0057】

また、測定装置１３によって測定された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度が廃棄物Ｗの２００倍以下、好ましくは１００倍以下である場合には、図６に示すように、切替装置１４によって搬送ルートを第５搬送ルート１５Ｅに切り替え、粗粉ＣにＣａＯ源を添加して一時的に貯槽２４に貯留し、貯槽２４からの粗粉Ｃ１をロータリーキルン８へ戻して調合物Ｍとは別に焼成する。

【0058】

調合物Ｍとは別に粗粉Ｃ１を焼成するために、粗粉Ｃ１を保管しておいて、粗粉Ｃ１と調合物Ｍの焼成日をずらしたり、焼成タイミングをずらす。粗粉Ｃ１を単独で焼成するので、調合原料Ｍの焼成（放射性セシウムの揮発）に影響を及ぼすことはない。単独で焼成するので、焼成時間や焼成量を調整することで粗粉Ｃ１の放射線濃度が高くても放射性Cセシウム濃度の低い焼成物Ｂを得ることができる。尚、ＣａＯ源の添加方法、組成調整方法は、図５の造粒機２３を設置した場合と同様であり、さらに水洗工程や造粒工程を加えるとより安定的に放射性セシウム濃度の低いセメントを得ることができる。

【0059】

一方、測定装置１３によって測定された粗粉Ｃの放射性セシウム濃度が廃棄物Ｗの２００倍を超える場合には、図７に示すように、切替装置１４によって搬送ルートを第６搬送ルート１５Ｆに切り替え、第１集塵機１６のダストＤ１に合流させて放射性セシウム除去装置１の系外へ直接排出することができる。また、粗粉Ｃを放射性セシウム除去装置１の系外へ直接排出せず、切替装置１４によって搬送ルートを第７搬送ルート１５Ｇに切り替え、サイクロン１２の排ガスＧ３に合流させてもよい。

【0060】

以上で切替装置１４による搬送ルート（１５Ａ〜１５Ｇ）の切替についての説明を終了し、次にサイクロン１２の後段の処理について説明する。

【0061】

図１のサイクロン１２の排ガスＧ３に含まれるダストを第１集塵機１６でダストＤ１として回収する。回収したダストＤ１は、必要に応じて圧縮、水洗、吸着等により、さらに減容化処置をした後、コンクリート製の容器等に密閉して保管することができ、放射性セシウムを含む廃棄物を外部に漏洩させることなく減容化し、保管することができる。また、最終処分として地中に埋めて処理することもできる。

【0062】

濃縮セシウム塩を回収した後の排ガスＧ４は、酸性ガス等の有害ガスが含まれているため、排ガスＧ４に中和剤Ｎを中和剤添加装置から添加した後、第２集塵機１７によって、排ガスＧ４から酸性ガス等を吸着したダストＤ２を回収する。ここで、中和剤Ｎとして、消石灰、生石灰、ドロマイト、軽焼ドロマイト及び水酸化ドロマイトからなる群から選択される一以上を含むものを用いることができる。

【0063】

第２集塵機１７で集塵したダストＤ２は、消石灰、石膏、塩化カルシウムが主成分であるので、ＣａＯ源やＣｌ源として調合装置２に戻して廃棄物Ｗに添加して再利用する。

【0064】

第２集塵機１７の排ガスＧ５にＮＯｘが含まれている場合は、脱硝装置１８で除去する。清浄化した排ガスＧ６は、煙突１９を介して系外に排気する。

【0065】

以上のように、本実施の形態によれば、放射性セシウムが濃縮したダストＤ１を得て放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗの減容化を図る際に、ロータリーキルン８の排ガスを分級して得られた粗粉Ｃの放射性セシウム濃度を測定し、測定結果に応じて粗粉Ｃをロータリーキルン８に戻したり廃棄処理するため、放射性セシウムの循環濃縮を防止して焼成物Ｂの放射性セシウム濃度を低いレベルに維持することができる。

【0066】

尚、放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗとして、放射性セシウムで汚染された土壌、焼却灰を例示したが、これらの他に、伐採木、ごみ由来の溶融スラグ、下水汚泥、下水汚泥乾粉、浄水汚泥、建設汚泥、下水スラグ、貝殻、草木、がれき等の廃棄物であって放射性セシウムを含むものすべてを対象とすることができ、これらの群に含まれる１種を単独で、又は２種以上を組み合わせることができる。さらに、放射性セシウムをほとんど含まない部分（土壌の場合には、砂や石）を予め取り除いて得られる、放射性セシウムが濃縮された中間処理物も、本発明における放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗに含まれる。

【0067】

尚、上記実施の形態では、貯槽４からＣａＯ源を供給したが、ＣａＯ源に代えて又はＣａＯ源と共に酸化マグネシウム源（ＭｇＯ源）を供給することもできる。ＭｇＯ源には、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）、ドロマイト、蛇紋岩、フェロニッケル合金スラグ等を含むものを用いることができる。

【0068】

また、調合物Ｍを加熱するにあたって、ロータリーキルン８及びクリンカクーラ９を備えた焼成装置７を用いたが、他の加熱炉等を用いることもできる。

【0069】

さらに、得られた土工資材は、必要に応じて解砕や粉砕を行い、セメント混合材、骨材（コンクリート用骨材、アスファルト用骨材）、埋め戻し材、盛り土材、路盤材等として利用することができる。一方、得られたセメントクリンカは、石膏と、必要に応じて配合される他の材料を混合して粉砕することなどによって、セメントを得ることができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 放射性セシウム除去装置
２ 調合装置
３〜６ 貯槽
７ 焼成装置
８ ロータリーキルン
８ａ 投入口
８ｂ バーナ
９ クリンカクーラ
１０ 排ガス処理装置
１１ 冷却塔
１１ａ 散水装置
１２ サイクロン
１３ 測定装置
１４ 切替装置
１５（１５Ａ〜１５Ｇ） 搬送ルート
１６ 第１集塵機
１７ 第２集塵機
１８ 脱硝装置
１９ 煙突
２１ 水洗装置
２２ 固液分離機
２３ 造粒機
２４ 貯槽
Ｂ 焼成物
Ｃ、Ｃ１ 粗粉
Ｄ１、Ｄ２ ダスト
ＤＣ 脱水ケーキ
Ｆ ろ液
Ｇ１〜Ｇ６ 排ガス
ＧＲ 造粒物
Ｍ 調合物
Ｎ 中和剤
Ｓ スラリー
Ｗ （放射性セシウムで汚染された）廃棄物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】