(57)【要約】【課題】  有機廃棄物や土壌に含まれるセシウム１３７を迅速に無害化しながら、処理費用も大幅に低減できる放射性有機廃棄物の減容化無害化装置を提供すること。【解決手段】  有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９と、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部１８を有する低温熱分解装置を備え、有機性廃棄物が放射性物質を含み、火床保持部１８はゼオライト鉱石が所定の厚さで置かれており、熱分解室１９の排出ガスを循環して熱分解室１９に供給するガス循環系統８０を備える。【選択図】  図１
2014122865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室と、前記有機性廃棄物を前記低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部を有する低温熱分解装置であって、
前記有機性廃棄物が放射性物質を含み、
前記火床保持部はゼオライト鉱石が所定の厚さで置かれており、
前記熱分解室の排出ガスを循環して前記熱分解室に供給するガス循環系統を備える放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項２】
前記熱分解室は、熱分解された前記有機性廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口を有し、
前記ガス循環系統は、前記熱分解ガスを水分で洗浄した洗浄済みガスを帰還すると共に、
前記熱分解室は、前記洗浄済みガスを前記熱分解室に吸気するためのガス供給口を有することを特徴とする請求項１に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項３】
前記低温熱分解温度は、前記熱分解室内で熱分解する有機性廃棄物温度として大略２００℃〜３００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項４】
さらに、磁場を生成する磁気生成手段と、
前記磁気生成手段で生成された磁気を前記火床保持部に導くための、前記低温熱分解温度で強磁性を有する材料よりなる高透磁率部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項５】
さらに、
前記熱分解室に、前記火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材を供給する手段と、
前記熱分解室に、少なくとも前記熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材を供給する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項６】
前記熱分解室に投入する前記種火保持材を一時貯えるストックヤードと、
前記熱分解室と前記ストックヤードとの間に設けられたストックヤード仕切板と、
を備えると共に、前記ストックヤードに貯蔵された前記種火保持材は前記熱分解室に収容された前記熱分解温度保持材の表面に対して少量毎に落下する構造とすることを特徴とする請求項６に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項７】
前記放射性物質はセシウム１３４とセシウム１３７の少なくとも何れか一方を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の使用方法であって、
前記熱分解室に、前記火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材を供給するステップと、
前記熱分解室に、少なくとも前記熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材を供給するステップと、
前記熱分解室で前記種火保持材によって、前記熱分解温度保持材の熱分解を安定的に維持するステップと、
前記熱分解温度保持材の熱分解安定化ステップの後に、低温熱分解の対象となる放射性物質を含む有機性廃棄物を前記熱分解室に供給するステップと、
前記有機性廃棄物が減容化されると共に、当該有機性廃棄物に含まれる放射性物質量が低下するまで、前記熱分解温度を保持するステップと、
を備える放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の事故等により、広範囲の地域の森林や有機性廃棄物が放射性セシウム等の放射性物質に汚染された場合に用いて好適な、大量の土壌や瓦礫等に対する減容処理や無害化処理を行う装置及びその使用方法に関する。
また、本発明は、原子力発電所の操業に付随して発生する低レベル放射性汚染物の減容処理や無害化処理を行うのに用いて好適な放射性有機廃棄物の減容化無害化装置及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の事故等により広範囲に放射性物質に汚染された場合、大量の土壌や瓦礫等の処理が必要になる。放射性汚染物質にはいろいろな種類があるが、例えば、セシウム１３７とストロンチウム９０は現在、チェルノブイリ原子力発電所事故の周囲の地域で発生している放射能の発生源の大部分を占めている。セシウム１３７は、半減期が３０年と長く、体内に入ると血液の流れに乗って腸や肝臓にベータ線とガンマ線を放射し、カリウムと置き換わって筋肉に蓄積したのち、腎臓を経て体外に排出される。セシウム１３７は、体内に取り込まれてから体外に排出されるまでの１００日から２００日にわたってベータ線とガンマ線を放射し体内被曝の原因となる。そこで、汚染土壌から放射性セシウムを効率的に除染することは強く求められている。
【０００３】
しかし、汚染された土壌等は大量であるため、体積、重量を減らすことが重要である。現在は、原子炉水蒸気爆発から２年近く経過している。そこで、放射性物質のうちヨウ素１３１は半減期が８日程度と短いため、大部分はベータ崩壊して、安定化元素であるキセノン１３１に変化している。他方で、セシウム１３７は、ベータ崩壊して、安定化元素であるバリウム１３７に変化する。しかし、現在の物理学の分野では、放射性物質の半減期は一般人が生活するような環境では不変と考えられており、半減期を劇的に短くするような触媒作用をする物質は存在しないと考えられている。また、セシウムは土壌と強く結合することが知られており、これを安価な費用で効果的に分離することは現状では困難である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、セシウムの抽出方法が提案されている。しかし、特許文献１は、経済的に重要なセシウム源の鉱物であるポルサイト（Ｃｓ（ＡｌＳｉ２Ｏ６））からルビジウムを分離する技術に関するものである。現在におけるセシウムの世界鉱山からの採掘量は年間５から１０トンであり、可採年数は数千年にもなるため、わざわざ放射能汚染された土壌からセシウムを分離しても、鉱業として商業的な成功は見込めない。
他方、放射能汚染された土壌の改善も、特許文献２、３で提案されている。しかし、特許文献２、３の処理対象とする放射性物質はプルトニウムやウランのような重金属を対象としており、セシウムのようなアルカリ金属を対象とするものではない。
また、本発明者の提案にかかる特許文献４には、有機廃棄物の低温熱分解装置が提案されているが、セシウムに関しては何らの記載がない。そこで、セシウムを含有する有機廃棄物を低温熱分解しても、有機廃棄物の減容化されるだけであり、セシウムについては残さ物として灰分に残るか、あるいは揮発して液状廃棄物に移動するはずである。
【０００５】
そこで、非特許文献１では、セシウムを含む土壌の原位置加熱による分離方法が検討されている。しかし、セシウムを土壌から分離する場合に、下記（ａ）、（ｂ）の性質があるため、顕著な効果は得られなかった。
（ａ）水に溶けたセシウムは，土壌中で１価の陽イオンとして振る舞い，負に帯電している土壌粒子表面の粘土層である薄い層状構造の間に取り込まれて，きわめて強く「固定」され，他の陽イオンによって簡単に置き換えることができない。
（ｂ）セシウムを吸着した土壌をセシウムの沸点である６８５℃や、セシウムの化合物の融点や沸点を考慮した１３００℃程度に加熱しても，セシウムの顕著な揮発挙動は見られない。
他方、非特許文献２では、除染対象物が土壌、手法が熱処理で、高性能反応促進剤を特徴とする除染実証技術が開示されている。福島原子力発電所付近の除染対象地域での実証試験の結果によると、当該除染実証技術の除染率は９９．９％と湿式分級と比較して格段に高いが、処理費用も２０万円／トンと１０倍以上の費用がかかる問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−５１３４号公報
【特許文献２】特開平６−５１０９６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０５９０３号公報
【特許文献４】特許第３８７２０８３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本原子力研究開発機構  ＪＡＥＡ−Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ２０１１−０２６
【非特許文献２】福島第一原子力発電所事故に係る避難区域等における除染実証業務報告書  日本原子力研究開発機構  平成２４年６月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、有機廃棄物や土壌に含まれるセシウム１３７を迅速に無害化しながら、処理費用も大幅に低減できる放射性有機廃棄物の減容化無害化装置及びその使用方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、原子力発電所の操業に付随して発生する低レベル放射性汚染物を処理するのに好適な放射性有機廃棄物の減容化無害化装置及びその使用方法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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置は、例えば図１に示すように、有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９と、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部１８を有する低温熱分解装置を備え、有機性廃棄物が放射性物質を含み、火床保持部１８はゼオライト鉱石が所定の厚さで置かれており、熱分解室１９の排出ガスを循環して熱分解室１９に供給するガス循環系統８０を備える。
【００１０】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置によれば、低温熱分解装置１０において、熱分解室１９にて有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される。火床保持部１８は、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する。火床保持部１８はゼオライト鉱石が所定の厚さで置かれている。この所定の厚さは、有機性廃棄物を低温熱分解温度を保持するのに適した厚さがよく、例えば１ｍｍ〜２０ｃｍの厚さが良い。ゼオライト鉱石の厚さが１ｍｍより薄いと、火床保持部１８での伝熱により装置外部に熱が漏れて、有機性廃棄物を低温熱分解温度に保持するのが難しくなり、有機廃棄物の減容化の効率が低下する。ゼオライト鉱石の厚さが２０ｃｍより厚いと、有機廃棄物と比較してゼオライト鉱石の量が多くなり、有機廃棄物の減容化の効率が低下する。
ガス循環系統８０は、熱分解室１９の内部を低温熱分解温度で維持するために、熱分解室１９の排出ガスを循環して熱分解室１９に供給する。排出ガスを循環することで、低酸素状態のガスが熱分解室１９に供給され、有機廃棄物の酸化速度が適切に制御されて、有機廃棄物の発熱量と熱分解室１９の外部への放熱がバランスして、低温熱分解温度の維持が容易になる。
そして、このゼオライト鉱石と低温熱分解温度の相乗作用で、有機性廃棄物に含まれる放射性物質、例えばセシウム１３７、の崩壊が自然の半減期と比較して千倍から一万倍の速度に促進されると考えられる。
【００１１】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、好ましくは、熱分解室１９は、熱分解された前記有機性廃棄物の熱分解ガスを排出する熱分解ガス出口２６を有し、ガス循環系統８０は熱分解ガスを水分で洗浄した洗浄済みガスを帰還すると共に、さらに熱分解室１９は、洗浄済みガスを前記熱分解室に吸気するためのガス供給口２５を有するとよい。
このように構成すると、熱分解ガスは水分で洗浄済みなので、有機性廃棄物の熱分解に付随する水分・炭化水素油・ばいじん等が除去されて、有機性廃棄物の熱分解に適する酸素含有率の少ない洗浄済みガスが供給される。そこで、有機性廃棄物に含まれる放射性物質は減容化無害化装置内を循環し、外部空間に漏洩することがない。
【００１２】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、好ましくは、低温熱分解温度は、熱分解室１９内で熱分解する有機性廃棄物温度として大略２００℃〜３００℃の範囲内であるとよい。熱分解室１９内で熱分解する有機性廃棄物温度として大略２００℃以下だと、放熱により冷却されやすくなり、熱分解反応が緩慢となりやすく、熱分解反応が停止して、熱分解反応の安定した継続が困難となる。熱分解室１９内で熱分解する有機性廃棄物温度として大略３００℃以上だと、熱分解反応が急激に促進されやすく、低温熱分解温度が上昇して、熱分解反応の安定した継続が困難となる。
【００１３】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、好ましくは、さらに、磁場を生成する磁気生成手段８５と、磁気生成手段８５で生成された磁気を火床保持部１８に導くための、前記低温熱分解温度で強磁性を有する材料よりなる高透磁率部材２４を有するとよい。好ましくは、高透磁率部材２４は火床保持部１８の下部に設けられたガス通気部の壁材を兼ねるとよい。
このように構成すると、高透磁率部材２４により、磁気生成手段８５で生成された磁気が火床保持部１８に導かれるため、火床保持部１８を含む熱分解室１９に形成される磁場が強くなり、有機性廃棄物に含まれる放射性物質の崩壊に有益と思われる。また、高透磁率部材２４が火床保持部１８の下部に設けられたガス通気部の壁材を兼ねると、熱分解室１９内に循環するガスが磁気生成手段８５の磁気作用を受けて、ガス流速が高まる効果がある。
【００１４】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、好ましくは、さらに、熱分解室１９に火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材９２を供給する手段（９１、９４）と、熱分解室１９に少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材９９を供給する手段（９８、９４）とを備えるとよい。
熱分解温度保持材９２は、低温熱分解減容化装置の稼働開始時に必要な火床を形成するのに用いる有機性乾燥多孔質材である。種火保持材９９は、少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態であり、熱分解温度保持材が充填された熱分解室１９に投入されて、低温熱分解減容化装置の稼働開始時に必要な火床を形成する種火となる。
【００１５】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、好ましくは、熱分解室１９に投入する種火保持材を一時貯えるストックヤード１４と、熱分解室１９とストックヤード１４との間に設けられたストックヤード仕切板１７とを備えると共に、ストックヤード１４に貯蔵された種火保持材は熱分解室１９に収容された熱分解温度保持材の表面に対して少量毎に落下する構造とするとよい。このように構成すると、ストックヤード１４は種火保持材を一時貯えるため、熱分解温度保持材が熱分解室１９に収容されている場合に、種火保持材を熱分解温度保持材の表面に対して少量毎に落下することで、種火保持材を均一な厚さで熱分解温度保持材の表面に堆積させるのが容易になる。
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、好ましくは、放射性物質はセシウム１３４とセシウム１３７の少なくとも何れか一方を含むとよい。
【００１６】
上記課題を解決する本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の使用方法は、例えば図４に示すように、有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解される熱分解室１９と、有機性廃棄物を低温熱分解温度で熱分解するための火床を保持する火床保持部１８を有する低温熱分解装置の使用方法であって、熱分解室１９に、火床を形成するための有機性乾燥多孔質材からなる熱分解温度保持材９２を供給するステップ(Ｓ１０４、Ｓ１０６)と、熱分解室１９に、少なくとも熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態の種火保持材９９を供給するステップ(Ｓ１１０、Ｓ１１４)と、熱分解室１９で種火保持材９９によって、熱分解温度保持材９２の熱分解を安定的に維持するステップ(Ｓ１１８)と、熱分解温度保持材９２の熱分解安定化ステップの後に、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物を熱分解室１９に供給するステップ(Ｓ１２０、Ｓ１２４)と、前記有機性廃棄物が減容化されると共に、当該有機性廃棄物に含まれる放射性物質量が低下するまで、前記熱分解温度を保持するステップ(Ｓ１１９)とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置によれば、火床保持部はゼオライト鉱石が所定の厚さで置かれており、熱分解室の排出ガスを循環して熱分解室に供給するガス循環系統を備えるので、熱分解室が低温熱分解温度で安定化すると共に、ゼオライト鉱石と低温熱分解温度が作用する環境にあるため、有機性廃棄物に含まれる放射性物質の崩壊が促進され、セシウム１３７のような放射性物質が無害化されると考えられ、安全な状態となり、人の居住環境での低放射線化が促進される。
また、本発明の放射性物質の処理方法は、放射性有機廃棄物の減容化無害化装置及びその使用方法をさらに一般化したもので、磁場やゼオライト鉱石の存在下でセシウム１３７のような放射性物質を無害化処理する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の全体構成を説明する構成図である。
【図２】本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の操業開始時を説明する図である。
【図３】本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の操業開始時を説明する図である。
【図４】本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の使用方法を説明する流れ図である。
【図５】熱分解装置稼働時の周辺空間γ線量率の分布状態を説明する図である。
【図６】熱分解装置の不稼働状態での磁場分布状態を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面によって本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の全体構成を説明する構成図である。図において、放射性有機廃棄物の減容化無害化装置１は、低温熱分解装置１０、ガス洗浄装置２、並びに両者を接続する管路としての給水系統７０、ガス循環系統８０を備えている。低温熱分解装置１０側には、気液分離器３０を設置している。また、ガス洗浄装置２側には水分噴霧塔５０ａ、５０ｂと貯液タンク６０が設けてある。また、クレーン９４が設けてあり、有機性乾燥多孔質材９２と種火保持材９９を低温熱分解装置１０に投入する。
【００２０】
低温熱分解装置１０は、有機性廃棄物が投入される投入口１１、耐熱性材料よりなる側壁１２、地面に設置する為の基部１３を有する円筒状又は箱状の容器で、有機性廃棄物の単位時間処理能力に応じた容積を有している。投入口１１は、低温熱分解装置１０の蓋部分に設けることによって、ストックヤード１４に有機性廃棄物を投入する作業を容易にするものである。ストックヤード１４は、投入口１１側に設けられた第１層開閉蓋１５と、熱分解室１９側に設けられた第２層開閉蓋１６を有している。第１層開閉蓋１５と第２層開閉蓋１６は、水平方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に開閉動作を行うものである。第２層開閉蓋１６を閉じた状態では、第２層開閉蓋１６がストックヤード仕切板１７として作用する。
【００２１】
ストックヤード仕切板１７は、低温熱分解装置１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側にストックヤード１４が形成され、下側には熱分解室１９が形成されている。熱分解室１９の定常運転時の内部温度は最高で２００℃〜３００℃程度であるが、有機性廃棄物に着火して焼却炉のような状態で燃焼する場合にも損壊しないように、投入口１１、側壁１２、ストックヤード仕切板１７には耐熱性鋼板等の耐熱性材料を用いると良い。
【００２２】
火床保持部１８は、低温熱分解装置１０内部に水平状態で収容された仕切板で、上側に保熱性材料２０と、熱分解中の炉内有機性廃棄物２１を保持し、下側には洗浄済みガスが通風するガス通風部２４が形成されている。火床保持部１８は、保熱性材料２０と炉内有機性廃棄物２１がガス通風部２４に落下しないように保持する程度の網状体、又は一定形状の開口部が多数形成されている。火床保持部１８には、鉄等の強磁性材料であって、キュリー温度が低温熱分解温度（２００℃〜３００℃）より高い構造材料を用いるのが良い。火床保持部１８やガス供給口２５、ガス通風部２４を形成する管路に強磁性材料を用いることにより、永久磁石ユニット８５の発生する磁場は熱分解室１９の全体に作用する。
保熱性材料２０は、低温熱分解温度（２００℃〜３００℃）程度に温度が維持されるもので、ゼオライト鉱石のような一定の粒子形状を有するものである。ゼオライト鉱石は、例えば比表面積が大きな粉末のものを用いるとよい。
【００２３】
熱分解室１９の壁面材料、火床保持部１８の仕切板や格子部材、ガス通風部２４の管材料には、鉄等の強磁性構造材料を用いるとよい。熱分解室１９の定常運転時の内部温度は最高で２００℃〜３００℃程度であるため、構造用鋼板のようなニッケル鋼やコバルト鋼と比較して、耐熱性に劣る鉄製材料でも差支えないが、ニッケル鋼板やコバルト鋼板のような耐熱構造材料を使用してもよい。鉄のキュリー温度は７７０℃、ニッケルのキュリー温度は３５４℃、コバルトのキュリー温度は１１１５℃である。熱分解室１９の定常運転時は低温熱分解温度であり、ガス通風部２４の管材料内部は永久磁石ユニット７５、８５の磁場の影響を受けて、例えば０．０５テスラから０．３テスラ程度の磁束密度を有するものと考えられる。なお、ガス通風部２４の管材料外部は、磁気抵抗が大きいため、磁束密度は環境磁場程度に低下している。
【００２４】
磁束密度の分布は、熱分解室１９の壁面材料、火床保持部１８の仕切板や格子部材、ガス通風部２４の管材料の磁気抵抗により影響を受ける。そこで、熱分解室１９の磁束密度の分布を調べるには、磁気回路の理論を用いると良い。ここで、磁気回路の基礎計算式は、電気回路に関するオームの法則と大略同様の関係にある。即ち、磁気回路の全磁束をファイ、起磁力をＦ、磁気抵抗をＲとすると、この三者の間には、次の関係が成立している。
［全磁束ファイ］＝［起磁力Ｆ］／［磁気抵抗Ｒ］      （１）
そして、磁気抵抗Ｒは、磁路の長さをＬ、磁路の断面積をＡ、磁路の透磁率をミューとしたとき、次の関係が成立している。
［磁気抵抗Ｒ］＝［磁路長Ｌ］／{［磁路断面積Ａ］ｘ［透磁率ミュー］}  （２）
即ち、磁路長が短く、磁路断面積および透磁率が大きいほど磁気抵抗Ｒが小さくなる。比透磁率ミューは、真空の透磁率を基準としたもので、常温での比透磁率ミューは、コバルトで２５０、ニッケルで６００、鉄の場合は鋼の種類に応じて相違するが、例えば２０００−７０００の間である。
【００２５】
熱分解室１９は、保熱性材料２０、炉内有機性廃棄物２１並びにストックヤード１４から供給される有機性廃棄物が低温熱分解温度で熱分解する空間で、火床保持部１８とストックヤード仕切板１７の中間に形成される。熱分解室１９に対する酸素の供給は、ガス供給口２５から供給される洗浄済みガスに限定される為、有機性廃棄物の完全な酸化反応に必要とされる酸素量に比較して、極端な酸素欠乏状態にある。そこで、有機性廃棄物は一酸化炭素や炭素鎖が一部分解された低級炭化水素化合物に熱分解されて、熱分解ガス出口２６より有機性廃棄物の熱分解ガスとして排出される。
【００２６】
残さ堆積層２２は、火床保持部１８の下側に形成されるもので、残さ堆積層２２と火床保持部１８との間に位置するガス通風部２４を洗浄済みガスが通風する。残さ堆積層２２には、熱分解室１９で熱分解された炉内有機性廃棄物２１の残さや、熱分解に伴って微粒子化した保熱性材料２０が堆積する。この残さの成分を熱分析したところ、有機性廃棄物が木材や一般家庭ごみの場合には、石膏が主成分であることが判明した。
【００２７】
残さ排出口２３は、残さ堆積層２２に堆積した炉内有機性廃棄物２１の残さと熱分解に伴って微粒子化した保熱性材料２０を取出す開口部である。ガス供給口２５は、洗浄ガス循環管路８４から供給される洗浄済みガスが供給されるものである。熱分解ガス出口２６は、ストックヤード仕切板１７近傍の熱分解室１９に位置する側壁１２に設けられたもので、有機性廃棄物の熱分解ガスを気液分離器３０に供給する。
【００２８】
気液分離器３０は、熱分解ガス出口２６から排出される熱分解ガスを気液分離する筒状の施設で、熱分解ガスの気流が直接当るコーン状の衝止板３１を有している。衝止板３１にて熱分解ガスが比重に応じてガス成分と液体・微粒子成分とに分離される。分離ガス排出口３２は、気液分離器３０の頂部に設けられたもので、熱分解ガスから液体や微粒子成分が除去された分離ガスを水分噴霧塔５０ａに送る。気液分離器底部３３には、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分が溜まる。分離液体排出口３４は、気液分離器３０の底に設けられたもので、熱分解ガスから比重で分離された液体や微粒子成分を貯液タンク６０に送る分離液管路４０と接続されている。なお、液体は、凝縮した炭化水素油や水分の混合物と考えられ、ばいじんなどの微粒子成分を含んだ状態となっている。
【００２９】
水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、気液分離器３０で分離された分離ガスに、ガス処理水を噴霧するもので、ここでは大略同一形状の水分噴霧塔が２系列直列に設けられているものを図示している。なお、水分噴霧塔は３系列以上直列に設けることによって、分離ガスの洗浄を確実に行う構成としてもよく、また分離ガスの多寡に応じた処理能力の為に並列に増設しても良い。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂは、塔内でガス処理水が噴霧される関係で、内部温度が蒸気温度である１００℃乃至それより低い温度である。そこで、構造材料として塩化ビニール樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、又はジシクロペンタジエン樹脂等の耐腐蝕性プラスチック材料を用いることが出来る。耐腐蝕性プラスチック材料を用いると、分離ガスに塩化水素や亜硫酸ガスのような腐蝕性ガスが含まれていても、腐食することがなく耐久性が高くなる。
【００３０】
まず、上流の水分噴霧塔５０ａにおいて、分離ガス導入路５１ａは、一端が分離ガス排出口３２と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、気液分離器３０から供給される分離ガスを水分噴霧塔５０ａ内部に導く。ガス処理水噴霧塔５２ａは、一端がガス処理水供給管路７３と接続され、他端が塔内上部５３ａ側に開口したもので、ガス処理水を分離ガスに噴霧する噴霧口を有する。ガス処理水噴霧塔５２ａの噴霧口は、塔内上部５３ａと塔内下部５５ａにて霧状にガス処理水を噴霧して、分離ガスとの気液交換を効率的に行い、分離ガスに含まれる水溶性成分をガス処理水中に溶し込む。塔外排出管５４ａは、一端が塔内下部５５ａと接続され、他端が下流の分離ガス導入路５１ｂと接続されている。ガス処理水との気液交換の完了した分離ガスは、塔外排出管５４ａ経由で下流の分離ガス導入路５１ｂに送られる。分離ガスとの気液交換が完了したガス処理水は、ガス処理水排出路５６ａを経由して、ガス処理水管路４１を経て、貯液タンク６０に貯えられる。
【００３１】
下流の水分噴霧塔５０ｂにおいて、ガス処理水噴霧塔５２ｂ、塔内上部５３ｂ、塔内下部５５ｂ、ガス処理水排出路５６ｂは、其々ガス処理水噴霧塔５２ａ、塔内上部５３ａ、塔内下部５５ａ、ガス処理水排出路５６ａと同様の構造と機能を有している。分離ガス導入路５１ｂは、一端が塔外排出管５４ａと接続され、他端が塔内上部５３ａで開口したもので、上流の水分噴霧塔５０ａから送られる分離ガスを水分噴霧塔５０ｂ内部に導く。塔外排出管５４ｂは、一端が塔内下部５５ｂと接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２と接続されている。
【００３２】
貯液タンク６０は、気液分離器３０で分離された分離液体と、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水とを貯えるものである。貯液タンク６０に対する分離液体とガス処理水の輸送は、分離液管路４０とガス処理水管路４１を用いている。即ち、分離液管路４０は、分離液体排出口３４と接続されて、気液分離器３０で分離された分離液体を輸送するもので、ガス処理水管路４１と接続されている。分離液管路４０は、さらにガス洗浄装置２の筐体内部で、ガス処理水排出路５６ａ、５６ｂと接続されており、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂで噴霧されたガス処理水を輸送する。ガス処理水管路４１は、分離液管路４０と貯液タンク６０とを接続する縦管である。分離液管路４０は、満水状態で用いられることは稀で、通常は分離液体やガス処理水の上部には分離ガスが通過する構造となっている。
【００３３】
貯液タンク６０では、比重の重い水分を主成分とする重比重液体層６１と、各種炭化水素油を主成分とする軽比重液体層６２に分離する。貯液タンク６０の上部は蓋部６４で覆われており、軽比重液体層６２と蓋部６４との間にガス滞留室６３が形成されている。ガス滞留室６３は、ガス処理水管路４１から重比重液体層６１をへて送りこまれた洗浄済みガスが滞留していると共に、洗浄ガス循環縦管８１の他端が接続されている。炭化水素油排出管６５は、軽比重液体層６２の比重の軽い炭化水素油について廃油タンク６６に送るものである。貯液タンク６０に貯蔵された分離液体とガス処理水の混合液体は、水分と炭化水素油を含む為、炭化水素油については廃油タンク６６に分離して貯える。
【００３４】
貯液タンク６０には、気泡生成装置（６７、６８）が設けられており、分離液体とガス処理水の混合液体に対して気泡を吹込むバブリング処理を行うことで、比重による分離を促進している。即ち、気泡生成装置は、空気を吹込むブロワーポンプ６７と、貯液タンク６０の底部に噴出し口を有するバブリング管６８を有している。ブロワーポンプ６７により吸込まれた空気は、バブリング管６８によって噴出し口より噴出して、分離液体とガス処理水の混合液体に対して比重による分離を促進している。
【００３５】
液体循環部としての給水系統７０は、貯液タンク６０に貯えられた重比重液体層６１の水分をガス処理水として水分噴霧塔５０ａ、５０ｂに供給するもので、ラインポンプ７１、ガス処理水供給管路７２、７３を有している。液体循環部のうち、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂからの回収管路は、分離液管路４０とガス処理水管路４１となっている。ラインポンプ７１は、貯液タンク６０に貯えられた液体のうち、比重の重い水分をガス処理水として利用できるように、貯液タンク６０の底に比較的近い位置に液体吸込み口７４を有している。液体吸込み口７４では、貯液タンク６０に沈殿しているばいじんや固形分が吸込まれないように、適宜のフィルターが設置してある。
【００３６】
洗浄ガス循環系統８０は、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガス（未反応ガス）を、低温熱分解装置１０に帰還するもので、洗浄ガス循環縦管８１、８２、洗浄ガス循環横管８３、洗浄ガス循環管路８４とを備える。洗浄ガス循環横管８３は、最下流段に位置する水分噴霧塔５０ｂの近傍に設けられた洗浄ガス循環縦管８２と、低温熱分解装置１０の近傍に設けられた洗浄ガス循環管路８４との間を連結する管路で、概ね水平方向に位置している。洗浄ガス循環横管８３は、低温熱分解装置１０とガス洗浄装置筐体２の設置状態に応じて適宜に配置できる。洗浄ガス循環縦管８１は、一端がガス滞留室６３と接続され、他端が洗浄ガス循環縦管８２の端部と接続されている。塔外排出管５４ｂは、洗浄ガス循環縦管８１、８２の接続部に接続されている。
【００３７】
フィルター８６は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガス（未反応ガス）に含まれるばいじんを除去して、洗浄ガス循環系統８０がばいじんで閉塞する事態を防止する。ブロワー８７は、洗浄ガス循環横管８３に装着される送風機で、洗浄ガス循環系統８０から洗浄ガス循環管路８４のガス供給口２５近傍に、洗浄済みガス（未反応ガス）が流れ込むのに必要な気流を生成する。ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に装着されるもので、洗浄ガス循環系統８０を流れる洗浄済みガス（未反応ガス）に含まれる水分を除去して、洗浄ガス循環系統８０内で水分が凝縮することを防止する。なお、フィルター８６、ブロワー８７、ミストトラップ８８は、洗浄ガス循環横管８３に代えて、洗浄ガス循環縦管８２に装着しても良い。
【００３８】
永久磁石ユニット８５は、通気通路に設置されるもので、通気通路として洗浄ガス循環管路８４のガス供給口２５近傍が用いられる。永久磁石ユニット８５は、通気通路を挟んで略対向するように配設された少なくとも一対の永久磁石を有する。永久磁石ユニット８５が装着されていると、ガス供給口２５からの洗浄済みガス吸入量が２０〜５０％程度増大することが経験的に知られている。永久磁石ユニット７５は、ガス処理水供給管路７２に装着されるもので、装着によりガス処理水供給管路７２の管路抵抗が減少して、水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにおける液体循環が効率的に行える。
【００３９】
永久磁石ユニット７５、８５の磁場の強さは、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジウム磁石等の永久磁石として通常用いられる値であり、例えば０．１テスラ〜数テスラの範囲である。永久磁石ユニット７５、８５の着磁方向は、Ｎ極又はＳ極の一方が通気通路や給水管路７２を挟んで対向するようにするのが良いが、通気通路や給水管路７２の流れ方向に沿ってＮ極とＳ極が着磁されていてもよい。なお、永久磁石ユニット７５、８５と共に、磁力を高めるために電磁石や超電導磁石を併用してもよい。
【００４０】
有機性乾燥多孔質材収容体９１は、熱分解温度保持材としての有機性乾燥多孔質材９２を収容するもので、例えば布袋や床板が開閉自在な運搬用の箱体が用いられる。有機性乾燥多孔質材９２には、大鋸屑やもみ殻、蕎麦殻、麦殻などの穀物殻を用いると良い。吊り紐９３は有機性乾燥多孔質材収容体９１を低温熱分解減容化装置の近傍から投入口１１に運搬するのに用いる。
【００４１】
クレーンレール９４は、動力をもって荷をつり上げ、荷を水平に運搬することを目的とする機械装置の水平材で、移動範囲を定める。トロリ９５は、クレーンレール９４に沿って走行する。クレーンロープ９６は、先端に設けたフック９７により吊り紐９３を吊って、有機性乾燥多孔質材収容体９１を目的場所に移動するのに用いる。クレーンは、巻上げ（図中矢印Ｖ方向）、横行、走行（図中矢印Ｈ方向）の３動作が可能である。なお、クレーンはクレーン車のように自走式でもよく、天井クレーンのように建屋に固定して設置してもよい。
【００４２】
種火保持材収容体９８は、種火保持材９９を収容するもので、例えば耐熱性の高い金網製袋や床板が開閉自在な運搬用の金属製箱体が用いられる。種火保持材９９は、種火状態の木炭、成形木炭、オガ炭、竹炭、活性炭、マングローブ炭、ヤシガラ炭の少なくとも一種類を用いるとよい。種火保持材９９は、例えば木炭の場合には、火熾しをして木炭を着火させて用いる。木炭の着火には、バーナーを使う方法、着火処理をした木炭を使う方法、チャコールスターターを使う方法等がある。木炭を着火することで、種火保持材９９は、低温熱分解減容化装置の熱分解温度以上の温度を有する自律熱分解状態となり、熱分解温度保持材が充填された熱分解室１９に投入されて、低温熱分解減容化装置の稼働開始時に必要な火床を形成する種火となる。
【００４３】
このように構成された放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の動作を説明する。図２と図３は、本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置の操業開始時を説明する図で、各々が有機性乾燥多孔質材を投入した状態と、種火保持材を投入した状態を示している。
ここでは、図４の流れ図に基づいて、本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置において、起動時と安定時の操業過程を説明する。まず、低温熱分解装置１０のストックヤード１４に、熱分解温度保持材としての有機性乾燥多孔質材を投入する（Ｓ１００）。起動時なので、熱分解室１９からは熱分解ガスの発生はなく、第１層開閉蓋１５は開放状態で差し支えない。また、保熱性材料２０は火床保持部１８に敷き詰められているが、起動時なので常温であり、低温熱分解温度には到達していない。次に、ストックヤード仕切板１７を開くと（Ｓ１０２）、有機性乾燥多孔質材９２が熱分解室１９に落下する（Ｓ１０４）。そこで、図２に示すように、熱分解室１９には、有機性乾燥多孔質材９２が充分に蓄えられる（Ｓ１０６）と共に、ストックヤード１４側の表面が平坦であるように有機性乾燥多孔質材９２を動かす。この場合、有機性乾燥多孔質材９２が熱分解ガス出口２６を塞がない程度の高さにする。
【００４４】
次に、種火保持材を投入する準備のため、ストックヤード仕切板１７を閉鎖する（Ｓ１０８）。そして、低温熱分解装置１０のストックヤード１４に、種火保持材９９を投入する（Ｓ１１０）。次に、ストックヤード仕切板１７を開くと（Ｓ１１２）、種火保持材９９が熱分解室１９に落下して有機性乾燥多孔質材９２を覆う状態となる（Ｓ１１４）。ここで、種火保持材９９が投入口１１の近くに集まるのを防止して、図３に示すように、種火保持材９９が均一な厚さで有機性乾燥多孔質材９２を覆う状態となるように、種火保持材９９の落下状態を少量ずつ小分けして調整する。
【００４５】
次に、ストックヤード仕切板１７を閉鎖して（Ｓ１１６）、種火保持材９９と有機性乾燥多孔質材９２から発生する熱分解ガスが周囲に漏れないようにする。熱分解室１９では、種火保持材９９によって有機性乾燥多孔質材９２の熱分解を安定的に維持する（Ｓ１１８）。すると、有機性乾燥多孔質材９２全体が熱分解状態となり、火床が形成されて、保熱性材料２０の全体が低温熱分解温度に到達する。この保熱性材料２０の全体が低温熱分解温度に到達した状態を所定期間、例えば２日から１か月間の間維持すると、有機性廃棄物が減容化されると共に、当該有機性廃棄物に含まれる放射性物質量が低下する(Ｓ１１９)。
【００４６】
また、火床が形成されて、保熱性材料２０の全体が低温熱分解温度に到達すると共に、有機性乾燥多孔質材９２は、低温熱分解して徐々に減容されて、熱分解室１９に有機性廃棄物を投入するための空隙が形成される。この段階で、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物をストックヤード１４に供給する（Ｓ１２０）。そして、有機性廃棄物を暖めると共に、適正な水分率、例えば５％〜２５％となるように調整して、ストックヤード仕切板１７を開放する（Ｓ１２２）。適正な水分率は有機性廃棄物のカロリーによって変動するが、水分率の下限値は低温熱分解温度から過度に高温側になるのを防止するように定める。水分率の上限値は、水分を蒸発させるのにエネルギーが消費されても、低温熱分解温度を維持できるように定める。
すると、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物が、ストックヤード１４から熱分解室１９に落下する（Ｓ１２４）。落下した有機性廃棄物は、火床の上で均一な厚さとなるように拡散させるとよい。そして、ストックヤード仕切板１７を閉鎖して（Ｓ１２６）、有機性廃棄物から発生する熱分解ガスが周囲に漏れないようにする。
【００４７】
熱分解室１９内の有機性廃棄物は、低温熱分解減容化の進行に従って次第に少なくなり、例えば３日から２１日程度経過すると、大部分が残さとなり、一般的な焼却の指標とされる十分の１程度に対して、百分の１から千分の１程度と大幅に減容化される。そこで、低温熱分解の対象となる有機性廃棄物があるか判断し（Ｓ１２８）、ＹｅｓであればＳ１２０に戻り、有機性廃棄物をストックヤード１４に供給する。Ｎｏであれば低温熱分解減容化処理は終了する。この場合、火床が消えなければ、稼働の再開はＳ１２０から行えるが、火床が消えればＳ１００に戻って最初から行う。
【００４８】
なお、一般廃棄物、産業廃棄物は、木材、紙、プラスチック、ゴムなどの炭素化合物を含んでいる為、洗浄済みガスに僅かに含まれる酸素による酸化に伴って、酸化エネルギーを発生する。また、洗浄済みガスは永久磁石ユニット８５によって生成する磁場を通過する際に、磁気作用によって活性化されると考えられている。この磁気活性化処理により、低温熱分解装置における一般廃棄物、産業廃棄物の熱分解が促進され、例えば熱分解速度として数十％程度促進される。放射性セシウムの崩壊に関しても、自然の半減期と比較して千倍から一万倍の速度で崩壊している可能性がある。
本発明に係る放射性有機廃棄物の減容化無害化装置は、気体に関しては密閉系であり、液体に関しても密閉系であるため、放射性セシウムが何らかの原因で消滅しているとの測定結果が得られている。本発明者らは、一般的な物理学の常識から放射性セシウムの半減期を早めるものは、ゼオライト鉱石と低温熱分解温度の共同による触媒的作用によると考えており、また永久磁石ユニット８５の磁場が間接的に作用している可能性も否定できない。
【００４９】
低温熱分解装置１０では、原材料を燃焼として比較して各段に低温度の２００℃〜３００℃で熱分解させるもので、併せて熱分解生成物と洗浄済みガスとを反応させて、一酸化炭素を含む熱分解ガスと水蒸気を生成する。この生成された熱分解ガスと水蒸気は、ガス洗浄装置筐体２としての水分噴霧塔５０に送られ、シャワーリング処理（ガス処理水を分離ガスに噴霧すること）が行われる。そして、比重分離装置としての貯液タンク６０において、水分噴霧塔５０で噴霧されたガス処理水が貯えられる。比重分離装置では、ガス処理水をバブリング処理する。貯液タンク６０で生成する分離ガスは、低温熱分解装置１０に帰還されるが、その際に永久磁石ユニット８５による磁化処理を受ける。水分噴霧塔５０ａ、５０ｂにてガス処理水の噴霧された洗浄済みガスは、低温熱分解装置１０で熱分解されなかった未反応成分を含む未反応ガスを含んでおり、洗浄ガス循環系統８０により低温熱分解装置１０に帰還される。
【００５０】
貯液タンク６０で比重分離された液体は、油分と水分に分離する。水分に関しては、ガス処理水として水分噴霧塔５０に帰還されるが、配管の途中で永久磁石ユニット７５により磁化処理される。ガス処理水に対する磁化処理も、液体循環部を構成する配管中の流体抵抗を減少させると考えられている。貯液タンク６０の水分は、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が高く、廃水処理が必要である。廃水処理では、例えば活性汚泥を用いる。この分離した活性汚泥は、有機性廃棄物としてストックヤード１４に投入して、熱分解処理できると共に、放射性セシウムについても崩壊が促進される。
【実施例】
【００５１】
続いて、本発明者らが福島県双葉郡広野町の北下迫地内にある広野町災害廃棄物仮置き場の分別エリア内で、本発明の装置で試験を行った結果を説明する。試験の期間は、次の通りである。ここで、試験の期間とは、本発明の装置で極低レベルの放射性セシウムを含有する有機性廃棄物を処理した期間をいう。
試験１の期間：平成２４年３月１８日〜４月４日
試験２の期間：平成２４年５月６日〜５月２１日
試験３の期間：平成２４年７月９日〜８月３日
【００５２】
【表１】
2014122865.tif 000003
また、本発明の装置には、表１に示すように、ストックヤード１４の廃棄物供給容量が小容量の０．７５ｍ３と設備と、中容量の１０ｍ３の設備の二種類がある。小容量設備は、回収槽としての廃油タンク６６の容量が１００リットル、循環水槽としての貯液タンク６０の容量が１００リットル、ゼオライト鉱石は３００ｋｇを用いている。中容量設備は、回収槽の容量が２００リットル、循環水槽の容量が２００リットル、ゼオライト鉱石は３０００ｋｇを用いている。小容量設備は、試験１の期間と試験２の期間について使用し、中容量設備は、試験３の期間について使用した。
【００５３】
【表２】
2014122865.tif 000004
【表３】
2014122865.tif 000005
有機性廃棄物をストックヤード１４に投入した重量は、試験１で１３３．６ｋｇ、試験２で１２９．８ｋｇ、試験３で３５３０ｋｇであり、稼働日数は其々１８日、１５日、２５日間である（表２参照）。また、試験の最終日に計量した残さ重量に関しては、試験１で０．０１ｋｇ、試験２で０．６ｋｇ、試験３で６ｋｇであり、減容化率として千分の１乃至千分の５程度が得られている（表３参照）。
【００５４】
【表４】
2014122865.tif 000006
【表５】
2014122865.tif 000007
【００５５】
ところで、有機性廃棄物に含まれる極低レベルの放射性セシウムは、分解油、循環水、循環ガスと移行すると共に、ゼオライト鉱石に吸着され、残りは残さ物に含有されるはずである。そして、試験完了後のゼオライト鉱石の表面での空間γ線量率は、０．５４９μＳＶ／ｈと試験を実施した場所のバックグランド濃度程度になっている。なお、空間γ線量率の測定は、堀場製作所製の環境放射線モニタ（ＰＡ−１０００、固体シンチレータＣｓＩ（ＴＩ）検出器）を用いている。
試験１では、残さと循環水の放射性物質の濃度を測定している。残差の濃度は、２９３０Ｂｑ／ｋｇとなっているが、残さ量が約０．０１ｋｇであることから、残さでは放射性物質の濃縮は起こっていないと考えられる（表４参照）。また、循環水は不検出となっているが、検出限界は１０Ｂｑ／ｋｇである（表５参照）。なお、表５で分解油、炉内ガス等について『−』で表示された欄については、未計測であることを示している。
【００５６】
【表６】
2014122865.tif 000008
そこで、放射性物質の全体の物質バランスを検討すると、例えば試験１で投入された全量は約５３万Ｂｑであるのに対して、残さに含まれるのは２９Ｂｑである（表６参照）。従って、分解油、循環水、炉内ガス、ゼオライト鉱石に移行した量と、何らかの原因で減衰した量が５３万Ｂｑとなる。残さ基準での放射性物質の減少量は９９．９９％となる。
【表７】
2014122865.tif 000009
表７は、投入廃棄物の量と放射能量の関係を示したものである。試験１で投入された廃棄物全量は１３３．６ｋｇであり、投入放射能の全量は約５３万Ｂｑであるから、平均濃度は約４０００Ｂｑ／ｋｇとなる。試験２、３についても平均濃度は約４０００Ｂｑ／ｋｇと約１万Ｂｑ／ｋｇである。
【００５７】
【表８】
2014122865.tif 000010
放射性セシウムの半減期が３０年のままであれば、投入廃棄物の熱分解に伴って放射性セシウムが濃縮され、低温熱分解装置１０内の放射性セシウムの全量は実質的に不変と考えられる。そこで、熱分解装置稼働時の周辺空間γ線量率を測定した。図５は、熱分解装置稼働時の周辺空間γ線量率の分布状態を説明する図である。表８で示すように、分解油タンクとしての廃油タンク６６と、循環水タンクとしての貯液タンク６０の周辺が、低温熱分解装置の近傍地点よりも低い値となっている。また、周辺空間γ線量率は熱分解装置から離れるほど高くなっている。
【００５８】
【表９】
2014122865.tif 000011
広野町災害廃棄物仮置き場は、災害廃棄物の分別作業を行っている場所で、平成２４年１月〜３月の平均空間γ線量率は表９のようになっている。仮置き場に集積されている災害廃棄物には放射性物質が含まれており、その放射能濃度には高低があるが、一時的に放射性物質が集積されているストックヤード周辺が仮置き場内の平均値よりも高くなっている。しかし、熱分解装置稼働時の周辺空間γ線量率は、熱分解装置の近傍が仮置き場内の平均空間γ線量率よりも低くなっており、熱分解装置の稼働には放射能濃度を低める作用があることが実測された。
特別管理が必要な廃棄物を含めて、一般的な産業廃棄物を適正処理するには、減容化を行うことで最終処分量を少なくすることが適切である。減容化処理としては、焼却処理が一般的である。しかし、廃棄物に放射性物質が含まれる場合には、焼却の過程で放射性物質の消滅は起きず、燃え殻や煤塵に放射性物質が濃縮されて含まれる。そこで、放射性廃棄物の減容処理によって算出される中間処理廃棄物の処理が難しくなっている。
【００５９】
【表１０】
2014122865.tif 000012
次に、熱分解装置で算出された残さの性状を説明する。表１０に示すように、残さは、ケイ素、マグネシウム、カリウム、鉄、アルミニウムの五成分で４１重量％を含んでいる。この測定ではカルシウムを測定していないが、ゼオライト鉱石の成分であるため、相当量含まれていると考えられる。炭素分や熱杓減量の測定はないが、残さには炭素分はあまり含まれていないと考えられる。減容化の過程で、有機性廃棄物の炭素分は、分解されて分解油となると考えられる。
【表１１】
2014122865.tif 000013
残さからの溶出試験結果は、表１１に示されている。塩化物イオンが０．５２％と多く溶出している。有害物質とされる重金属などに関しては、カドミウム以外検出されていない。
【００６０】
【表１２】
2014122865.tif 000014
有機性廃棄物が熱分解された後、ガス状となり、熱分解室１９から気液分離器３０に送られる。その後、分解液体は気液分離器３０で油分を含む状態で回収される。また、分解ガスは水分噴霧塔５０へて貯液タンク６０とで回収され、油分を含む液体状態で回収される。
そこで、貯液タンク６０や給水系統７０に含まれる循環水の性状を測定した。循環水の性状測定結果は、表１２に示すようになっている。水分は９７．８％であり、水分を除く成分としては、炭素が６８．２％となっている。油分は０．４９％が循環水に含まれており、熱灼減量が９５．７％となっている。
【００６１】
【表１３】
2014122865.tif 000015
表１３は循環水の溶解成分の測定結果である。循環水の溶解成分には、シアン化合物やフッ素化合物、鉛や極少量のカドミウムが含まれているが、その他に重金属類は検出されなかった。放射性セシウムは崩壊によりバリウムになるが、両者共に検出下限値以下であった。
【００６２】
【表１４】
2014122865.tif 000016
有機性廃棄物が熱分解された後に生成する液状物質（炭化油）については、試験３で測定しており、表１４に示す結果が得られた。ここで、分解油は貯液タンク６０の軽比重液体層６２のもので、ｎ−ヘキサン抽出物質は１．３ｇ／ｌとなっている。回収油分は廃油タンク６６に蓄えられた廃油分で、ｎ−ヘキサン抽出物質は１６ｇ／ｌとなっている。循環水は貯液タンク６０の重比重液体層６１のもので、ｎ−ヘキサン抽出物質は４ｍｇ／ｌとなっている。洗浄水は分離液管路４０とガス処理水管路４１のもので、ｎ−ヘキサン抽出物質は２．２ｇ／ｌとなっている。
【００６３】
本発明の低温熱分解装置では、有機性廃棄物に含まれる放射性セシウムが、社会通念上の半減期と比較して３桁乃至４桁短い時間で崩壊していると考えられる。
そこで、陶磁器容器やスチール容器に有機性廃棄物を収容して、蓋をして本発明の低温熱分解装置内で処理して、放射性セシウムの濃度を測定した。試験の期間は、ステンレス鋼製容器については８日間、陶磁器容器については１４日間である。熱分解温度は２００℃〜３００℃であるため、土壌成分のうち水分や腐植成分に関しては、水分の蒸発や炭化物性揮発成分の揮発が想定される。これらの水分や揮発成分に関しては、陶磁器容器やスチール容器での蓋の隙間や通気孔から熱分解装置内に移動したと思われる。土壌成分のうち放射性セシウムは土壌の粘土成分に吸着した状態にあるため、揮発したとは考えにくい。
【００６４】
表１５に、陶磁器容器やスチール容器に有機性廃棄物を収容して、蓋をして本発明の低温熱分解装置内で処理した場合の、放射性セシウムの測定値を示す。土壌は網目１００μｍ程度のふるいで篩分けして、粒子の細かいものを用いた。試験前の篩分けした土壌は、セシウム１３４が６８０Ｂｑ／ｋｇで、セシウム１３７が１０４０Ｂｑ／ｋｇであった。陶磁器容器では、処理後は放射性セシウムが大略半減しており、セシウム１３４が３２９Ｂｑ／ｋｇで、セシウム１３７が４８５Ｂｑ／ｋｇであった。ステンレス鋼製容器でも、処理後は放射性セシウムが大略半減しており、セシウム１３４が３３６Ｂｑ／ｋｇで、セシウム１３７が４８５Ｂｑ／ｋｇであった。
【表１５】
2014122865.tif 000017
【００６５】
【表１６】
2014122865.tif 000018
表１６には、表１５の試料における土壌の熱灼減量を示している。熱灼減量は一般廃棄物を焼却処理した後に生じる焼却灰に含まれる可燃性分の含有割合とされている。なお、熱灼減量は一般廃棄物処理事業に対する指導に伴う留意事項について（昭和５２年１１月４日環整９５号）に準拠するもので、電気炉内で６００℃±２５℃で三時間強熱した後、デシケータ内で放冷後、試料を精秤した数値である。熱灼減量は土壌に含まれる有機成分と考えられるが、試験前の土壌では６．１％であるのに対して、陶磁器容器とスチール容器については、試験後はそれぞれ０．８％と０．９％と減少している。従って、土壌に含まれる有機成分は殆どが熱分解されたと見做せる。
【００６６】
以上の試験１〜３について、社会通念に従い放射性セシウムの半減期は不変とすると、単純な熱分解処理では残さや循環水で放射性セシウムの濃縮が起きるはずである。しかし、何れの試験結果においても、放射性セシウムの濃縮は観測されず、却って放射性セシウムは減少している。そこで、放射性セシウムの崩壊によって生ずるバリウムの量を測定すれば、さらに解析が進むことになるが、当該バリウムの量は極めて少量である。また、国立医薬品食品衛生研究所の報告よると、バリウムは環境中の表層水中に１５ｍｇ／ｌ以上溶存されているとされ、環境中に既存のバリウムに、放射性セシウムの崩壊によって生ずるバリウムが付加されたとしても、検出誤差以下となる可能性が高い。
そこで、本発明の低温熱分解装置で、放射性セシウムの大幅な減少が生じた真実の理由については、磁場単体の影響があるか検証するための比較実験を行った。
【００６７】
［比較例］
比較実験では、熱分解炉の不稼働状態での土壌放射能の変化を調べて、熱分解炉の有する磁場のみによって有機性廃棄物に含まれる放射性セシウムの崩壊が促進されるかの検証を行った。
実験場所は、試験１〜３と同様に、広野町仮置場内である。実験期間は、平成２４年１１月２０日〜平成２４年１１月２８日の８日間である。実験装置は、本発明の低温熱分解装置の一部をなす熱分解室１９とガス供給口２５とブロワー８７を含むガス循環系統８０である。熱分解室１９は空状態で使用し、保熱性材料２０を用いず、低温熱分解温度ではなく、常温に保持された。
実験方法は、放射能をもつ土壌（セシウムの和約１６００Ｂｑ／ｋｇ）を、表１５に示す陶器製容器と同等の土鍋及びステンレス容器と同等のスチール鍋に投入し、各々付属の蓋をして、空状態の熱分解室１９に略密閉状態で保管した。そして、永久磁石ユニット８５で磁気処理された空気を、ガス供給口２５から処熱分解室１９に送り込み、８日間その状態を保持し、それぞれの土壌を１．４ｋｇ程度採取し、放射能の測定をした。放射能測定機は、ＡＴＯＭＴＥＸ社製ＡＴ１３２０Ａ／Ｃである。
また運転中に、熱処理室の中、周辺（高さ１ｍ付近、室内壁側については室内床付近）及び、永久磁石ユニット８５近傍の磁場を測定した。
【００６８】
図６は、熱分解装置の不稼働状態での磁場分布状態を説明する図である。
磁場測定機は、カネテック(株)社製のテスラメータＴＭ−７０１で、磁場測定機の測定レンジが２００ｍＴまでの場合、分解能が０．１ｍＴであり、測定レンジが２００ｍＴから３Ｔまでの場合、分解能が１ｍＴである。福島県田村郡小野町における環境磁場をこの測定機で測定したところ約０．３ｍＴであった。日本での環境磁場は約０．０５ｍＴであるが、校正に依存する許容範囲と考えた。
永久磁石ユニット８５の近傍では、１３９〜１４６ｍＴ程度の磁場測定値が得られた。他方、熱分解室１９の内部では０．３２ｍＴであり、熱分解室１９の外部周囲では、壁面から１ｍ離れた位置で約０．３ｍＴであり、環境磁場に近い値であった。
【００６９】
放射能実験結果は、表１７に示すとおりである。比較実験の前後で土壌放射能はほぼ変わらない数値が得られ、放射能の低減は見られなかった。
以上の比較実験の結果より、熱処理室内が環境磁場程度の環境で、熱処理せずに磁気処理された空気を送り込むだけでは放射能低減に至らないことが判明した。
【表１７】
2014122865.tif 000019
【００７０】
そこで、本発明の低温熱分解装置で、放射性セシウムの大幅な減少が生じた理由の説明としては、ゼオライト鉱石と低温熱分解温度による触媒的な作用によって、放射性セシウムの崩壊速度が劇的に増した結果と考えられる。また、永久磁石ユニットで磁気処理された循環ガスや、熱分解室の壁材料が低温熱分解温度でも強磁性を有することで、磁場による付加的な影響により、放射性セシウムの大幅な減少が助成されている可能性もある。
【００７１】
なお、上記の本発明の実施の形態においては、具体的な実施例を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明事項の範囲内で設計された態様も含むものである。例えば、永久磁石ユニットは、永久磁石のみでは起磁力に限りがあり、サマリウムコバルト磁石、ネオジウム磁石等でも０．５テスラ程度であるが、電磁石や超電導磁石を用いて１０テスラ、２０テスラ、５０テスラと高磁場を実現できる。また、熱分解室１９の壁面材料や火床保持部１８の仕切板や格子部材には、鉄等の強磁性構造材料を用いる場合を示しているが、低温熱分解温度で強磁性を保持する部材であれば、コバルト鋼やニッケル鋼のような部材を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置及びその使用方法は、原子炉災害等により広範囲の地域の森林や有機性廃棄物が放射性セシウム等の放射性物質に汚染された場合に、大量の土壌や瓦礫等に対する減容処理や無害化処理を行うのに好適である。
また、本発明の放射性有機廃棄物の減容化無害化装置及びその使用方法は、原子力発電所の操業に付随して発生する低レベル放射性汚染物の減容処理や無害化処理を行うのに好適であり、従来のような自然環境から隔離された隧道などに保管する場合でも、放射性汚染物が減容化されて、処理コストが大幅に低減される。
【符号の説明】
【００７３】
１  放射性有機廃棄物の減容化無害化装置
２  ガス洗浄装置
１０  熱分解容器（低温熱分解装置）
１１  投入口
１８  火床保持部
１９  熱分解室
２０  保熱性材料（ゼオライト鉱石）
２３  残さ排出口
２４  ガス通風部（高透磁率部材）
２５  ガス供給口
２６  熱分解ガス出口
３０  気液分離器
５０ａ、５０ｂ  水分噴霧塔
６０  貯液タンク
６６  廃油タンク
７０  給水系統
７５、８５  永久磁石ユニット（磁気生成手段）
８０  洗浄ガス循環系統
９２  熱分解温度保持材
９９  種火保持材
【図１】
2014122865.tif 000020
【図２】
2014122865.tif 000021
【図３】
2014122865.tif 000022
【図４】
2014122865.tif 000023
【図５】
2014122865.tif 000024
【図６】
2014122865.tif 000025