特許 7214448 汚染コンクリート塊の除染処理方法及び除染処理装置

(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】

(24)【登録日】2023-01-20

(45)【発行日】2023-01-30

(54)【発明の名称】汚染コンクリート塊の除染処理方法及び除染処理装置

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20230123BHJP

   B07B 1/22 20060101ALI20230123BHJP

   B02C 21/00 20060101ALI20230123BHJP

【ＦＩ】

G21F9/30 531M

B07B1/22 Z

B02C21/00 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018218370

(22)【出願日】2018-11-21

(65)【公開番号】P2020085593

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-10-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】木下 哲一

【審査官】後藤 大思

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０９１８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０９５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－０５８２４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５８－０１１０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１１４５２６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／００－ ９／３６

Ｂ０２Ｃ ９／００－１１／０８

１９／００－２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表層部が汚染されたコンクリート塊の除染処理方法であって、
前記コンクリート塊を板状体で挟持するように圧縮破砕して所定の大きさ以下のコンクリート破片を生成する破砕工程と、
前記コンクリート破片の表層部を回転するローラにより摩砕して再生破片と微粉とを生成する摩砕工程と、
前記再生破片と前記微粉とが集積された篩により篩い分けし、前記再生破片と前記微粉とを分離する分離工程と、
を有することを特徴とする汚染コンクリート塊の除染処理方法。

【請求項2】

前記破砕工程は、略鉛直方向に固定された固定板と、前記固定板に対向して離間して配置され、回転軸回りに揺動する移動板との間で前記コンクリート塊を圧縮破砕する、
請求項１に記載の汚染コンクリート塊の除染処理方法。

【請求項3】

前記摩砕工程は、前記コンクリート破片が載置される回転面を有する回転台と、前記回転するローラとの間で前記コンクリート破片に一定の力を与え、前記コンクリート破片の表層部を摩砕する、
請求項１または２に記載の汚染コンクリート塊の除染処理方法。

【請求項4】

前記分離工程は、水平面に対して傾いた延在方向に沿う回転軸を中心として回転する円筒形の篩を用い、前記再生破片と前記微粉とを前記篩内に集積し、回転する前記篩から落下した前記微粉と、前記篩に残った再生破片とを個別に回収する、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の汚染コンクリート塊の除染処理方法。

【請求項5】

表層部が汚染されたコンクリート塊の除染処理を行う除染処理装置であって、
前記コンクリート塊を挟持するように圧縮破砕して所定の大きさ以下のコンクリート破片を生成する一対の板状体を有する破砕装置と、
前記コンクリート破片の表層部を摩砕して再生破片と微粉とを生成する回転自在なローラを有する摩砕装置と、
水平面に対して傾いた延在方向に沿う回転軸を中心として回転する円筒形の篩を備え、集積された前記再生破片と前記微粉とを篩い分けする分離装置と、
を備えることを特徴とする除染処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面が汚染された汚染コンクリート塊の除染処理方法及び除染処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所等の原子力発電所等の原子力関連施設において事故が発生した場合や廃炉作業の過程で、放射性物質により汚染されたがれき（主にコンクリート塊などのガラ）が多量に発生する。これらのがれきは、表面が放射性セシウムで汚染されている放射性廃棄物となるため、表層部を削ることで除染処理が行われる。

【0003】

除染処理後のがれきは、表層部が削られて発生した微粉などを高レベル廃棄物とし、残りの部分を低レベル放射性廃棄物として、放射性レベルに応じた管理をすることで、廃棄物の減容化が可能である。即ち、高レベル廃棄物については将来にわたって厳重に保管管理し、低レベル放射性廃棄物については線量に応じて保管や再生利用することで廃棄物を減容化するものである。

【0004】

放射性物質で汚染されたがれき等の表面除染方法について様々な手法が提案されている（例えば、特許文献１～５参照）。これらの手法によれば、個々に差はあるものの、いずれも、ガラ同士を摺り合わせるなどして、ガラの表層部に力をかけることで表層部を粉砕処理してガラの表層部をはつることができる。また、これらの手法は、ガラの表層部をはつりつつ、微粉を回収するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－２２７４９３号公報

【文献】特開２０１４－１０９５５９号公報

【文献】特開２０１４－１１５１５９号公報

【文献】特開２０１４－１０９５６０号公報

【文献】特開２０１２－２１３７５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した技術を大形のガラに適用して除染処理を行おうとすると、装置が大型化するという課題がある。また、大小様々なサイズが混ざったガラの除染処理に適用しようとすると、装置が大型化するだけでなく、表面をはつる工程で、表面に十分な力がかからず、はつりにムラができるという課題がある。また、はつりの過程で発生した高濃度の放射性セシウムを含む微粉が表面はつりをしているガラに再付着するという課題がある。

【0007】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、除染の処理対象となるがれきに様々な大きさの塊が含まれていても、装置を簡略化しつつも確実に除染処理を行うことができる汚染コンクリート塊の除染処理方法及び除染処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達するために、本発明は、表層部が放射性物質で汚染されたコンクリート塊の除染処理方法であって、前記コンクリート塊を板状体で挟持するように圧縮破砕して所定の大きさ以下のコンクリート破片を生成する破砕工程と、前記コンクリート破片の表層部を回転するローラにより摩砕して再生破片と微粉とを生成する摩砕工程と、前記再生破片と前記微粉とが集積された篩により篩い分けし、前記再生破片と前記微粉とを分離する分離工程と、を有することを特徴とする汚染コンクリート塊の除染処理方法である。

【0009】

本発明によれば、コンクリート塊を板状体で挟持するように圧縮破砕するため除染の処理対象となるコンクリート塊に様々な大きさの塊が含まれていても、粒径が揃ったコンクリート破片を生成することができる。また、本発明によれば、生成したコンクリート破片の表層部をローラで摩砕することにより、放射性物質で汚染された表層部を削り取って除染された再生破片を生成することができる。また、本発明によれば、生成した再生破片と微粉とを篩によってふるい分けし、放射性物質で汚染された微粉と再生破片とを分離して、放射性廃棄物の容量の低減とその後の処理を容易にすることができる。

【0010】

本発明は、更に前記破砕工程が略鉛直方向に固定された固定板と、前記固定板に対向して離間して配置され、回転軸回りに揺動する移動板との間で前記コンクリート塊を圧縮破砕するように構成されていてもよい。

【0011】

本発明によれば、固定板と移動板とによりコンクリート塊を挟持して圧縮破砕することで生成されるコンクリート破片の粒径を揃えることができる。

【0012】

本発明は、更に前記摩砕工程が、前記コンクリート破片が載置される回転面を有する回転台と、前記回転するローラとの間で前記コンクリート破片に一定の力を与え、前記コンクリート破片の表層部を摩砕するように構成されていてもよい。

【0013】

本発明によれば、放射性物質で汚染されたコンクリート破片の表層部を摩砕することで、放射性レベルを低減した生成物を生成することができる。

【0014】

本発明は、更に前記分離工程が水平面に対して傾いた延在方向に沿う回転軸を中心として回転する円筒形の篩を用い、前記再生破片と前記微粉とを前記篩内に集積し、回転する前記篩から落下した前記微粉と、前記篩に残った再生破片とを個別に回収するように構成されていてもよい。

【0015】

本発明によれば、放射性レベルが高い微粉と放射性レベルが低い再生破片とを篩によるふるい分けで分離して回収することができ、廃棄物の放射性レベルに合わせた処理を行うことができる。

【0016】

また、本発明は、表層部が放射性物質で汚染された汚染コンクリート塊の除染処理を行う除染処理装置であって、前記コンクリート塊を挟持するように圧縮破砕して所定の大きさ以下のコンクリート破片を生成する一対の板状体を有する破砕装置と、前記コンクリート破片の表層部を摩砕して再生破片と微粉とを生成する回転自在なローラを有する摩砕装置と、水平面に対して傾いた延在方向に沿う回転軸を中心として回転する円筒形の篩を備え、集積された前記再生破片と前記微粉とを篩い分けする分離装置と、を備えることを特徴とする除染処理装置である。

【0017】

破砕装置によりコンクリート塊の粒径を揃えたコンクリート破片を生成する、摩砕装置によりコンクリート破片の表層部を摩砕して再生破片と微粉とを生成し、分離装置で放射性レベルが低い再生破片と放射性レベルが高い微粉とを分離し、放射性レベルに応じた放射性廃棄物の管理を行うことができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、除染の処理対象となるがれきに様々な大きさの塊が含まれていても、装置を簡略化しつつも確実に除染処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る汚染コンクリート塊の除染処理装置の構成を示す図である。

【図2】汚染コンクリート塊の除染処理方法の各工程の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る汚染コンクリート塊の除染処理方法及び除染処理装置の実施形態について説明する。

【0021】

図１に示されるように、除染処理装置１は、コンクリート塊Ｍを破砕してコンクリート破片Ｃを生成する破砕装置１０と、コンクリート破片Ｃの表層部を摩砕して再生破片と微粉とを生成する摩砕装置２０と、再生破片と微粉とを分離する分離装置３０とを備える。

【0022】

破砕装置１０は、例えば、ジョークラッシャーである。破砕装置１０は、コンクリート塊Ｍを一対の板状体で挟持して圧縮方向の応力を与えることにより圧縮破砕して所定の大きさ以下のコンクリート破片Ｃを生成する。破砕装置１０は、略鉛直方向に固定された固定板１１を備える。固定板１１は、例えば、板状に形成されている。

【0023】

固定板１１は、コンクリート塊Ｍの破砕に耐えうる剛性が確保されている。固定板１１に対向して板状の移動板１２が配置されている。移動板１２は、固定板１１に対して下方に行くほど離間の距離が狭まるように配置されている。移動板１２の下部は、支点１３により回転自在に軸支されている。支点１３は、固定板１１と移動板１２の下部との間の距離を調整自在とするように位置が変更される。移動板１２の上部は、偏心軸１５により軸支されている。偏心軸１５は、フライホイール１６を回転自在に軸支するシャフト１４に連結されている。

【0024】

移動板１２の上部は、偏心軸１５により軸支されている。フライホイール１６が回転すると、シャフト１４に連結された偏心軸１５が偏心して回転し、移動板１２は、支点１３（回転軸）を中心に揺動する。固定板１１と移動板１２との間にコンクリート塊Ｍが入れられると、コンクリート塊Ｍは、固定板１１と移動板１２とに挟持される。移動板１２が揺動すると、コンクリート塊Ｍは、固定板１１と移動板１２とに挟持されて圧縮応力が加わって圧縮破砕される。

【0025】

圧縮破砕されて生成されたコンクリート破片Ｃは落下して再び固定板１１と移動板１２との間に挟持され、更に圧縮破砕される。このようにしてコンクリート破片Ｃは、固定板１１と移動板１２との間で圧縮破砕されることを繰り返しながら落下し、粒径が徐々に小さくなり、最終的には固定板１１の先端と移動板１２の先端との間の隙間Ｄから落下する。

【0026】

隙間Ｄは、支点１３により略所定距離となるように調整されている。所定距離は、支点１３の位置を調整することにより変更され、生成されるコンクリート破片Ｃの粒径が所定値（例えば、１０［ｃｍ］程度）以下となるように調整される。

【0027】

このような構成により、破砕装置１０は、大きさが異なるコンクリート塊Ｍから粒径が揃ったコンクリート破片Ｃを生成することができる。破砕装置１０から落下したコンクリート破片Ｃは、ベルトコンベアＢ等で次の工程が行われる摩砕装置２０に集積される。

【0028】

摩砕装置２０は、例えば、ローラミルである。摩砕装置２０は、コンクリート破片Ｃの表層部をローラにより摩砕して再生破片Ｒと微粉Ｐとを生成する。これにより、表面が放射性物質で汚染されたコンクリート破片Ｃの表層部をはつって再生破片Ｒを生成し、放射性レベルを低下させることができる。

【0029】

摩砕装置２０は、例えば、コンクリート破片Ｃが載置される回転面を有する回転台を備える。回転台は、例えば円板状のテーブル２１とテーブル２１の外周を取り巻くように形成された円筒状の側壁２２とを備える。側壁２２の上部には、テーブル２１から上方に所定距離離間したローラ２３が回転自在に設けられている。所定距離は、コンクリート破片Ｃの粒径程度の値（例えば、１０［ｃｍ］程度）に調整されている。

【0030】

コンクリート破片Ｃは、テーブル２１上に載置される。テーブル２１の回転に連動してローラ２３が回転する。摩砕装置２０は、回転するテーブル２１と回転するローラとの間でコンクリート破片Ｃに一定の力を与え、コンクリート破片Ｃの表層部を２［ｍｍ］程度削り取るように摩砕する。表層部が摩砕されたコンクリート破片Ｃからは、コンクリート破片Ｃの粒径より１～２［ｍｍ］程度小さい粒径の再生破片Ｒと、微粉Ｐとが生成される。微粉Ｐは、例えば粒径が２［ｍｍ］以下の粉体である。摩砕装置２０の処理が行われると、生成物には再生破片Ｒと微粉Ｐとが混在しているので、生成物は回収されて、ベルトコンベアＢ等により生成物を分離するための分離装置３０内に投入される。

【0031】

分離装置３０は、例えば、回転自在な円筒状の篩３１を備える。篩３１は、例えば、回転軸が水平面に対して傾けて設置されている。篩３１において、高い位置の開口が投入口３２であり、低い位置の開口が搬出口３３である。篩３１は、メッシュ構造を備え、メッシュが再生破片Ｒは通さずに微粉Ｐを通すように形成されている。即ち、分離装置３０は、再生破片Ｒと微粉Ｐとが集積された篩３１により篩い分けし、再生破片Ｒと微粉Ｐとを分離する装置である。分離装置３０は、摩砕装置２０から回収された再生破片Ｒと微粉Ｐとを篩３１の投入口３２に投入して篩３１内に集積する。

【0032】

篩３１を回転させると篩３１の内部において、集積された再生破片Ｒと微粉Ｐとが底部で転がる。この時、微粉Ｐは、篩３１の隙間を通過して下方に落下する。篩３１の回転を継続すると、篩３１の振動や、内部において転がる再生破片Ｒ同士が擦り合わされたり篩３１との摩擦により再生破片Ｒの表面が擦られたりして、再生破片Ｒの表面に付着している微粉Ｐが再生破片Ｒの表面から分離して篩３１の隙間を通って下方に落下する。微粉Ｐは、篩３１の下方で回収される。微粉Ｐが取り除かれた再生破片Ｒは、篩３１内に残る。

【0033】

篩３１は、傾けて設置されているので、再生破片Ｒは、篩３１の回転に従って投入口３２側から搬出口３３側に転がりながら移動する。更に篩３１の回転を継続すると、再生破片Ｒが搬出口３３から篩３１の外部に出て落下する。落下した再生破片Ｒは、篩３１の下方で回収される。篩３１の設置角度は、篩３１の回転数、再生破片Ｒの篩３１内の移動速度（滞留時間）等を考慮して調整されている。分離装置３０によれば、篩３１から落下した微粉Ｐと篩３１に残った再生破片Ｒとを個別に回収することができる。

【0034】

微粉Ｐには、コンクリート塊Ｍの表面に付着した放射性物質が含まれているので、高レベル放射性廃棄物として集積され、基準に従って厳重に管理される。再生破片Ｒは、摩砕装置２０により表層部が削り取られるため、放射性レベルが低下する。再生破片Ｒは、残留する放射性レベルに従って骨材等として再生利用される他、放射性廃棄物として集積され、基準に従って管理される。

【0035】

次に、本発明に係る汚染コンクリート塊の除染処理方法について説明する。図２は、汚染コンクリート塊の除染処理方法の各工程の流れを示すフローチャートである。

【0036】

先ず現場からコンクリート塊を集積する（ステップＳ１０）。次に、集積された大小の塊が混在するコンクリート塊Ｍを破砕装置１０に投入して圧縮破砕し、粒径が揃ったコンクリート破片Ｃを生成する（ステップＳ１１）。次に、生成されたコンクリート破片Ｃを摩砕装置２０に投入し、表層部を摩砕して再生破片Ｒと微粉Ｐとを生成する（ステップＳ１２）。次に、生成された再生破片Ｒと微粉Ｐとを分離装置３０に投入し、再生破片Ｒと微粉Ｐとをふるい分けして分離する（ステップＳ１３）。次に、再生破片Ｒと微粉Ｐとを個別に回収して放射性レベルに応じて個別に管理する（ステップＳ１４）。

【0037】

上述したように、汚染コンクリート塊の除染処理装置１によれば、大小様々なサイズが混ざったコンクリート塊等のがれきにそのまま適用することができる。除染処理装置１によれば、破砕工程において、大小様々なサイズのコンクリート塊があっても、最終的な除染済みの生成物のサイズはおおよそ一定に揃えることができる。そのため、除染処理装置１によれば、回収された生成物のその後の処理を容易にすることができる。また、除染処理装置１によれば、放射性レベルに応じて廃棄物を分離することができ、廃棄物の放射性レベルに合わせて処理をすることができる。従って、除染処理装置１によれば、放射性廃棄物を低減できる。

【0038】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の破砕装置、摩砕装置、分離装置は一例であり、同様の処理ができれば他の装置を用いてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１ 除染処理装置
１０ 破砕装置
１１ 固定板
１２ 移動板
１３ 支点
１４ シャフト
１５ 偏心軸
１６ フライホイール
２０ 摩砕装置
２１ テーブル
２２ 側壁
２３ ローラ
３０ 分離装置
３１ 篩
３２ 投入口
３３ 搬出口
Ｂ ベルトコンベア
Ｃ コンクリート破片
Ｄ 隙間
Ｍ コンクリート塊
Ｐ 微粉
Ｒ 再生破片

【図1】

【図2】