(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス系を閉塞させることなく安定的に放射性シリコンオイルを無機化し、溶融固化することを可能とする処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】分解槽１２において、まず、放射性シリコンオイルを微生物により分解する。次いで、放射性シリコンオイルを分解することで排出される残渣を溶融炉３０で溶融固化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性シリコンオイルを処理する方法であり、
前記放射性シリコンオイルを微生物により分解する分解工程と、
前記分解工程で排出される残渣を溶融固化する溶融固化工程と、を有する、放射性シリコンオイルの処理方法。
【請求項２】
前記微生物は、前記放射性シリコンオイルの炭素成分及び水素成分を分解し、
前記残渣には、ＳｉＯ２が含まれる、請求項１に記載の放射性シリコンオイルの処理方法。
【請求項３】
前記分解工程は、吸着材に前記シリコンオイルを吸着した状態で行われ、
前記吸着材は、前記微生物によって分解可能な材料で形成されている、請求項１又は２に記載のシリコンオイルの処理方法。
【請求項４】
前記分解工程と前記溶融固化工程の間に、前記分解工程で分解されたシリコンオイル及び前記吸着材の残渣を焼却する焼却工程をさらに有しており、
前記焼却工程は、前記分解工程において前記微生物が前記シリコンオイルを完全に分解した後で、かつ、前記微生物が前記吸着材を完全に分解する前に行われ、
前記溶融固化工程は、前記焼却工程で排出される残渣を溶融固化する、請求項３に記載のシリコンオイルの処理方法。
【請求項５】
放射性シリコンオイルを処理する装置であり、
前記放射性シリコンオイル及び微生物が供給される分解槽と、
前記分解槽から排出される前記シリコンオイルの残渣を溶融固化する溶融固化装置と、を有する、放射性シリコンオイルの処理装置。
【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、放射性シリコンオイルを処理するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等において発生する放射性物質を含有するシリコンオイルを処理する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術では、放射性シリコンオイルに油凝固剤を添加し、撹拌して油凝固物とし、油凝固物として保管管理する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、放射性シリコンオイルを油凝固物とするため、液体状態のまま保管する場合と比較して取り扱いが容易となる。しかしながら、油凝固物は可燃物であるため、可燃性危険物として可燃物保管エリアで保管しなければならない。本明細書は、放射性シリコンオイルを無機化し、適切に処理することができる技術を開示する。
【０００５】
なお、放射性シリコンオイルを無機化する処理としては、放射性シリコンオイルを焼却する処理が考えられる。しかしながら、放射性シリコンオイルを焼却すると、微細な酸化シリコン粒子（ＳｉＯ２粒子）が大量に発生し、焼却設備の排ガス処理系等を閉塞させるといった問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する放射性シリコンオイルを処理する方法は、放射性シリコンオイルを微生物により分解する分解工程と、分解工程で排出される残渣を溶融固化する溶融固化工程を有する。
【０００７】
上記の処理方法では、まず、放射性シリコンオイルを微生物によって分解する。このため、微細な酸化シリコン粒子（ＳｉＯ２粒子）を発生させることなく、放射性シリコンオイルを無機化することができる。そして、微生物によって分解した後の放射性シリコンオイルの残渣を溶融固化する。このため、上記の処理方法では、排ガス処理系の閉塞等の問題を生じることなく、放射性シリコンオイルを無機化し、溶融固化によって処分に適した形態とすることができる。
【０００８】
また、本明細書が開示する放射性シリコンオイルを処理する装置は、放射性シリコンオイル及び微生物が供給される分解槽と、分解槽から排出されるシリコンオイルの残渣を溶融固化する溶融固化装置を有する。この処理装置によると、本明細書に開示する処理方法を好適に実施することができる。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】本実施例に係る処理システムの全体構成図。
【図２】本実施例に係る分解槽の概略構成を説明するための図。
【図３】本実施例に係る高周波溶融装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（特徴１）  本明細書が開示する放射性シリコンオイルの処理方法では、微生物は放射性シリコンオイルの炭素成分及び水素成分を分解し、残渣にはＳｉＯ２が含まれていてもよい。このような構成によると、微生物によってシリコンオイルの可燃成分を分解することができ、溶融固化処理によって無機物を処分に適した形態とすることができる。
【００１３】
（特徴２）  本明細書が開示する放射性シリコンオイルの処理方法では、分解工程は、吸着材にシリコンオイルを吸着した状態で行われてもよい。この場合、吸着材は、微生物によって分解可能な材料で形成されていてもよい。このような構成によると、吸着材にシリコンオイルを吸着するため、シリコンオイルを微生物で分解する間、シリコンオイルを吸着材に保持することができる。また、吸着材も微生物によって分解可能であるため、吸着材の処理も容易に行うことができる。
【００１４】
（特徴３）  本明細書が開示する放射性シリコンオイルの処理方法では、分解工程と溶融固化工程の間に、分解工程で分解されたシリコンオイル及び吸着材の残渣を焼却する焼却工程をさらに有していてもよい。この場合、焼却工程は、分解工程において微生物がシリコンオイルを完全に分解した後で、かつ、微生物が吸着材を完全に分解する前に行われてもよい。そして、溶融固化工程は、焼却工程で排出される残渣を溶融固化してもよい。このような構成によると、シリコンオイルが微生物によって完全に分解された後に焼却処理を行うため、焼却する際に微細なシリカ粒子によって排ガス処理系が閉塞する等の問題を回避することができる。一方、吸着材が微生物によって完全に分解される前に焼却処理を行うため、分解工程を短時間化することができ、処理期間を短縮することができる。
【実施例】
【００１５】
以下、本実施例に係る放射性シリコンオイルの処理装置１０と、その処理装置１０を用いた放射性シリコンオイルの処理方法について説明する。図１に示すように処理装置１０は、放射性シリコンオイルを分解する分解槽１２と、分解槽１２から排出される残渣を溶融する溶融炉３０を備えている。
【００１６】
図２に示すように、分解槽１２は、放射性シリコンオイルと微生物を貯留するタンク１４を備えている。タンク１４には、シリコンオイル供給部１６と、微生物供給部１８と、水供給部２４と、空気供給部２６と、排気ガス処理部２８と、溶融炉３０が接続されている。
【００１７】
シリコンオイル供給部１６は、原子力発電所で発生した放射性シリコンオイルをタンク１４に供給する。シリコンオイル供給部１６は、例えば、放射性シリコンオイルを貯留する貯留槽（図示省略）と、貯留槽内の放射性シリコンオイルをタンク１４に供給する供給ポンプ（図示省略）によって構成することができる。この場合、供給ポンプが作動することで、貯留槽内の放射性シリコンオイルがタンク１４に供給される。タンク１４に供給される放射性シリコンオイルの供給量は、供給ポンプによって制御することができる。
【００１８】
微生物供給部１８は、微生物をタンク１４に供給する。微生物供給部１８は、例えば、微生物を含有する吸着材をタンク１４に供給する供給装置（例えば、スクリュウフィーダ）とすることができる。この場合、供給装置を制御することで、タンク１４に供給される吸着材の供給量が制御される。吸着材は、油分を吸着できる素材（例えば、天然植物系素材（例えば、木質系素材（おがくず等）、再生綿、堅果類等））によって構成されている。吸着材には、シリコンオイルを分解する微生物と、この微生物の栄養分となる栄養剤とが含まれている。シリコンオイルを分解する微生物は、放射性シリコンオイルの炭素成分（Ｃ成分）と水素成分（Ｈ成分）を分解し、二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）を生成する。微生物には、オイルに含まれる炭素成分と水素成分を分解可能なバクテリアを用いることができる。本実施例では、吸着材を天然植物系素材としており、微生物は吸着材自体を分解可能となっている。このため、後述するように微生物によって吸着材自体まで分解されるため、シリコンオイル分解後の残渣の処理を容易に行うことができる。なお、このような吸着材としては、例えば、加地貿易株式会社が製造・販売するエコットスポンジ（登録商標）を用いることができる。
【００１９】
水供給部２４は水をタンク１４に供給する。水供給部２４は、例えば、水を貯留する水貯留タンク（図示省略）と、水貯留タンク内の水をタンク１４に供給するためのポンプ（図示省略）によって構成することができる。ポンプには配水管２４ｂが接続され、配水管２４ｂには散水ノズル２４ａが設けられている。散水ノズル２４ａはタンク１４内に配置されている。このため、ポンプから吐出される水は、配水管２４ｂを通って散水ノズル２４ａよりタンク１４内に噴出する。これによって、タンク１４内に水が供給される。タンク１４内に供給される水量は、ポンプによって制御される。
【００２０】
空気供給部２６は、空気（酸素）をタンク１４内の微生物に供給する。空気供給部２６は、例えば、空気（酸素）を貯留する空気タンク（図示省略）と、空気タンク内の空気をタンク１４に供給するためのポンプ（図示省略）によって構成することができる。ポンプから供給される空気は、タンク１４内に供給される。タンク１４内に供給された空気（酸素）は、吸着材に含まれる微生物によって使用される。なお、タンク１４内に供給される空気量は、ポンプによって制御される。
【００２１】
排気ガス処理部２８は、タンク１４から排気されるガス（すなわち、微生物によってシリコンオイルを分解することで発生する二酸化炭素（ＣＯ２））等を処理する。排気ガス処理部２８は、例えば、排気ガス中に含まれる微小な固形物を除去するフィルタ（例えば、ＨＥＰＡフィルタ）とすることができる。排気ガス処理部２８で処理されることで、無害化されたガスが大気に排出される。
【００２２】
上述したようにタンク１４には、シリコンオイル供給部１６から放射性シリコンオイルが供給され、微生物供給部１８から微生物を含有する吸着材が供給される。このため、放射性シリコンオイルと吸着材との混合液は、タンク１４内に駐留される。混合液の水分量は、図示しない水分計によって計測される。水供給部２４は、水分計によって計測された水分量に応じてタンク１４内に水を供給し、混合液の水分量が微生物の活動に適した水分量に維持される。また、放射性シリコンオイルと吸着材との混合液の温度は、図示しない温度計で計測される。温度計で計測された温度に基づいてヒータ（図示省略）を制御することで、混合液の温度が微生物が活動し易い温度に維持される。これらによって、混合液中の微生物の働きが活性化される。
【００２３】
また、タンク１４内には、タンク１４内の混合液（放射性シリコンオイルと吸着材との混合液）を攪拌するための攪拌羽根２２ｂが配置される。攪拌羽根２２ｂは駆動軸２２ｂによってモータ２０と接続されている。モータ２０によって攪拌羽根２２ｂが回転することで、混合液が攪拌され、微生物に空気（酸素）が供給される。これによって、微生物による放射性シリコンオイルの分解が促進される。なお、タンク１４の底部には、微生物による分解後の残渣を排出するための排出口１４が設けられている。排出口１４から排出された残渣は、水分が除去され、次に説明する溶融炉３０に供給される。
【００２４】
次に、図３を参照して溶融炉３０について説明する。本実施例では、溶融炉３０として高周波溶融装置を用いている。図３に示すように、高周波溶融装置３０は、炉本体５８と、炉本体５８の上端に取付けられた蓋体６４と、炉本体５８の下方に配置された昇降装置４４を有している。炉本体５８は、炉体５４と、冷却ノズル４２と、炉体５４の外周面に沿って配置された誘導加熱コイル４０を備えている。炉体５４は、上端及び下端が開口した筒状に形成されており、その内部に収容空間５６が設けられている。収容空間５６には、溶融容器３８が収容可能となっている。炉体５４の上端部には投入口６０が設けられ、炉体５４の下端部には開口部５０が設けられている。投入口６０及び開口部５０は、収容空間５６と連通している。開口部５０は、溶融容器３８が通過可能な大きさに形成されている。投入口６０は、開口部５０より小さく形成されており、溶融容器３８が通過不能な大きさに形成されている。冷却ノズル４２は、炉体５４の下部に、炉本体５８の外壁及び炉体５４を貫通するように配置されている。炉本体５８の外壁と炉体５４の間は空洞になっている。誘導加熱コイル４０は、その空洞内で、図示しない保持アームによって保持されている。誘導加熱コイル４０は、炉体５４を介して溶融容器３８の側面を覆うように配置されている。誘導加熱コイル４０は、図示しない高周波電源（５０〜３０００Ｈｚ）に接続されている。
【００２５】
蓋体６４は、炉本体５８の上端に取付けられている。蓋体６４が炉本体５８に取付けられると、炉体５４の上端の投入口６０が閉じられる。蓋体６４には、投入機３２が設置されている。投入機３２は、炉体５４の投入口６０（即ち、収容空間５６）の上方に配置されている。投入機３２は、固体状の廃棄物を溶融容器３８内に投入する。なお、タンク１４から排出される残渣（放射性シリコンオイルを分解処理した後の残渣）は予め溶融容器３８内に投入しておくことができる。また、蓋体６４には、ノズル６２が設けられる。ノズル６２は、炉体５４の収容空間５６に連通している。ノズル６２は、液体状の廃棄物を溶融する際に用いられる。また、蓋体６４には、排出ガス出口３４が設けられる。排出ガス出口３４は、炉体５４の収容空間５６に連通している。排出ガス出口３４は、溶融処理中に発生するガスを排出する。排出ガス出口３４には、図示しない排ガス処理装置（例えば、ＨＥＰＡフィルタ）が接続されている。排出ガス出口３４から排出される排ガスは、排ガス処理装置で無害化され、大気に排出される。
【００２６】
昇降装置４４は、平面台４８と、平面台４８を昇降する昇降機構（図示省略）を備えている。平面台４８上に支台５２が載置され、支台５２上に溶融容器３８が載置される。平面台４８が昇降機構によって上端位置（図３の実線で示す位置）まで上昇すると、収容空間５６の下端が閉じられる。平面台４８が昇降機構によって下端位置（図３の二点鎖線で示す位置）まで下降すると、収容空間５６の下端が開かれる。
【００２７】
溶融容器３８は、有底の容器であり、カーボンを含有する導電性のセラミックでできている。誘導加熱コイル４０に高周波電源を印加すると、溶融容器３８内に渦電流が流れ、溶融容器３８を好適に加熱することができる。溶融容器３８の電気抵抗率や厚みなどを調節することで、溶融容器３８の温度を制御することができる。
【００２８】
次に、本実施例に係る処理装置１０によりシリコンオイルを処理する方法について説明する。本実施例では、まず、分解槽１２で放射性シリコンオイルを微生物によって分解し、微生物による分解処理後の残渣が溶融炉３０で溶融される。まず、分解槽１２で放射性シリコンオイルを微生物によって分解する処理について説明する。
【００２９】
まず、タンク１４に、シリコンオイル供給部１６より放射性シリコンオイルを供給し、また、微生物供給部１８より微生物を含有する吸着材を供給する。これによって、タンク１４内に放射性シリコンオイルと吸着材の混合液が貯留される。混合液中では、放射性シリコンオイルが吸着材によって吸着され、その状態で微生物による分解処理が行われる。微生物による分解処理が行われる際は、水供給部２４より水が供給されると共に、図示しないヒータによってタンク１４内の温度が適切な温度に保たれる。また、空気供給部２６からタンク１４内に空気（酸素）が供給される。供給された空気は、攪拌羽根２２ｂが混合液を攪拌することで、混合液中の微生物に供給される。これによって、微生物による放射性シリコンオイルの分解が促進される。
【００３０】
微生物が放射性シリコンオイルを分解すると、放射性シリコンオイルの炭素成分が二酸化炭素（ＣＯ２）となり、放射性シリコンオイルの水素成分が水（Ｈ２Ｏ）となる。これによって、放射性シリコンオイルが無機化され、酸化シリコン（ＳｉＯ２）が残渣として発生する。残渣に含まれる酸化シリコン（ＳｉＯ２）の粒径（数１０μｍ程度）は、放射性シリコンオイルを焼却処理したときに生じる酸化シリコン（ＳｉＯ２）の粒径（1μｍ以下が約６５％以上）よりも大きくなる。酸化シリコン（ＳｉＯ２）の粒径が大きくなる理由は、次の理由によるものと推察される。すなわち、放射性シリコンオイルを微生物によって分解すると、放射性シリコンオイル中のシロキサン分子（ＣＨ３−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ・・・）が揮発・拡散せず、含有する有機成分（即ち、炭素成分（Ｃ成分），水素成分（Ｈ成分））がゆっくりと分解される。このため、残渣中の酸化シリコン（ＳｉＯ２）の粒径が大きくなるものと推察される。
【００３１】
また、上述したように、吸着材は微生物によって分解可能であり、タンク１４内に投入された吸着材の有機成分も微生物によって分解される。このため、分解槽１２から排出される残渣には有機成分が含まれておらず、溶融処理において有機成分が燃焼する等の問題が生じることはない。なお、放射性シリコンオイル及び吸着材を微生物によって分解することで生じる排ガスは、排気ガス処理部２８で無害化され、大気に放出される。
【００３２】
分解槽１２で微生物によって分解されることで発生した残渣（主に酸化シリコン）は、タンク１４の排出口１４ａから排出される。分解槽１２から排出された残渣は、水分が除去され、溶融炉３０に搬送される。溶融炉３０に搬送された残渣は、溶融炉３０で溶融固化される。残渣を溶融固化するためには、まず、昇降装置４４を駆動して平面台４８を下端位置（図３の二点鎖線に示す位置）に位置決めする。次いで、平面台４８上に支台５２を載置し、その支台５２上に溶融容器３８を載置する。溶融容器３８には、予め分解槽１２から排出された残渣を装填しておく。次に、昇降装置４４を、平面台４８が炉体５８の下面に当接するまで上昇させる。これによって、支台５２上に配置された溶融容器３８は、炉体５４の収容空間５６に収容される。
【００３３】
次いで、誘導加熱コイル４０に高周波電源を印加する。これによって、溶融容器３８に渦電流が発生し、溶融容器３８が発熱する。溶融容器３８の温度が上昇すると、溶融容器３８の内部に装填された残渣（即ち、主に酸化シリコン（ＳｉＯ２））が溶融する。なお、溶融処理中に発生するガスは、排出ガス出口３４から排出され、排ガス処理装置において処理される。溶融処理が終了すると、溶融容器３８は高周波溶融装置３０から搬出される。次に、搬出された溶融容器３８は、冷却室４６に移動され、その内部の溶湯が冷却固化される。溶湯を冷却固化した溶融容器３８は、所定の貯蔵施設に廃棄される。本実施例では溶融容器３８ごと廃棄されるが、所定の容器に溶融容器３８ごと装填してから廃棄されてもよい。
【００３４】
ここで、溶融炉３０で溶融される残渣に含まれる酸化シリコン（ＳｉＯ２）は、比較的に大きな粒径をしている。このため、溶融炉３０から排気されるガス中に飛散することが抑制され、排気ガス処理装置の閉塞等の問題が生じることが抑制される。これによって、分解槽１２から排出される残渣の大部分を適切に溶融固化することができる。
【００３５】
本実施例の処理装置１０では、放射性シリコンオイルを微生物で分解することで、放射性シリコンオイルを分解した後の残渣に含まれる酸化シリコン（ＳｉＯ２）の粒径を比較的に大きくすることができる。このため、その後の溶融処理において、分解処理後の残渣を適切に溶融固化することができる。
【００３６】
以上、本明細書に開示する技術の一実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、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。
【００３７】
上述した実施例では、放射性シリコンオイルを吸着する吸着材を微生物によって完全に分解した後に溶融処理を行うようにしたが、本明細書の技術は、このような形態に限られない。例えば、放射性シリコンオイルの全て又は大部分が微生物で分解され、かつ、吸着材が微生物で完全に分解されていないタイミングで分解処理を終了してもよい。吸着材が微生物で完全に分解される前に分解処理を停止するため、分解処理に要する期間を大幅に短縮することができる。
【００３８】
なお、微生物によって吸着材が完全に分解する前に分解処理を停止すると、残渣には吸着材の有機成分（Ｃ成分，Ｈ成分）が含まれている。このため、分解処理によって排出される残渣を焼却した後に溶融することが好ましい。分解処理後の残渣を無機化してから溶融するため、溶融処理を適切に行うことができる。
【００３９】
ここで、分解処理によって排出される残渣を焼却しても、排ガス処理系の閉塞等の問題は生じない。すなわち、放射性シリコンオイルをそのまま焼却すると、微細な酸化シリコン（ＳｉＯ２）の粒子によって排ガス処理系の閉塞が生じるが、放射性シリコンオイルを微生物で分解した後に焼却処理を行っても排ガス処理系の閉塞の問題は生じない。排ガス処理系の閉塞が生じない理由は、次の理由によるものと推察される。すなわち、放射性シリコンオイルをそのまま高温（例えば、約８００℃）で焼却すると、シリコンオイルを形成しているシロキサン分子（ＣＨ３−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ・・・）が急激に揮発、拡散、酸化し、Ｃ成分及びＨ成分がＣＯ２及びＨ２Ｏになるとともに、酸化シリコン（ＳｉＯ２）の微粒子が形成される。このため、形成される酸化シリコン（ＳｉＯ２）の微粒子は粒径１０μｍ以下が約８０%以上（１μｍ以下が約６５%）となり、排ガス処理系（例えば、セラミックフィルタ等）を目詰まりさせる。一方、放射性シリコンオイルを微生物により分解すると、シリコンオイルを形成しているシロキサン分子は揮発・拡散せず、含有される有機分（Ｃ，Ｈ成分）がゆっくりと分解される。シロキサン分子の急激な揮発・拡散がないため、形成される酸化シリコン（ＳｉＯ２）は微粒子とはならず、粒径の大きい残渣（数十ミクロン以上の残渣）となる。このため、残渣（酸化シリコン（ＳｉＯ２））と吸着材を焼却しても、酸化シリコンが微粒子化することはなく、排ガス処理系の閉塞が抑制されるものと推定される。
【００４０】
また、放射性シリコンオイルを分解処理するための分解槽１２の構成等は、放射性シリコンオイルの分解に用いる微生物の性質に応じて適宜変更することができる。また、分解処理後の残渣を溶融する溶融炉の構成についても、高周波溶融炉以外の溶融炉を用いることができる。
【００４１】
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み合わ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み合わ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】
【００４２】
１０  処理装置
１２  分解槽
３０  溶融炉
【図１】
2014181931.tif 000003
【図２】
2014181931.tif 000004
【図３】
2014181931.tif 000005