(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質の大部分の効果的な廃棄を承諾するのに適した廃棄物処理のための方法及び装置を得ること。【解決手段】廃棄物を処理するための方法が提供され、廃棄物２が放射性廃棄物であり、方法は、処理前廃棄物２ａが熱分解反応器３内に配置される第１のステップと、処理前廃棄物が熱分解によって処理済み廃棄物４へと熱的に分解される第２のステップとを備え、処理済み廃棄物が固相４０と気相４１とを備え、また、方法は、固相が既知の放射性廃棄物貯蔵手順にしたがって貯蔵される第３のステップと、気相が外部環境へと放出される第４のステップとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物（２）を処理するための方法（１）であって、前記廃棄物（２）が放射性廃棄物である方法において、
−処理前廃棄物（２ａ）が熱分解反応器（３）内に配置される第１のステップ（１ａ）と、
−前記処理前廃棄物（２ａ）が熱分解によって処理済み廃棄物（４）へと熱的に分解される第２のステップ（１ｂ）と、
を備え、
−前記処理済み廃棄物（４）が固相（４０）と気相（４１）とを備え、
−前記固相（４０）が放射性廃棄物の既知の貯蔵手順にしたがって貯蔵される第３のステップ（１ｃ）と、
−前記気相（４１）が外部環境へと放出される第４のステップ（１ｄ）と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２のステップ（１ｂ）では、前記熱分解反応器（３）がサイクロンチャンバ（３０）内で前記固相（４０）と前記気相（４１）とを分離し、前記固相（４０）は、導入される前記処理前廃棄物（２ａ）の重量の１０％〜１５％の量で炭素質固体を備え、前記気相（４１）は、水素分子、一酸化炭素、メタン、エタンガス、プロパンガス、エチレンガス、ブタンの間の選択した１つによって構成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３のステップ（１ｃ）では、前記固相（４０）が重力によって前記サイクロンチャンバ（３０）から排出されて抽出チャンバ（３１）内に導入され、前記抽出チャンバ（３１）は、抽出前に前記固相（４０）を冷却して圧縮するのに適している請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第４のステップ（１ｄ）では、前記気相（４１）が前記サイクロンチャンバ（３０）の上端から出てきてエジェクタ（７）内へ導入され、前記エジェクタ（７）は、ベンチュリタイプのものであり、水噴流によって前記気相（４１）を冷却するのに適している請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第４のステップ（１ｄ）では、前記気相（４１）が前記エジェクタ（７）から出てきてスクラバーチャンバ（８）内に流れ込み、前記スクラバーチャンバ（８）は、前記固相（４０）状態で浮遊される残留物を全体的に除去するように向流中で前記気相（４１）を洗浄するのに適している請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第４のステップ（１ｄ）では、前記気相（４１）が前記スクラバーチャンバ（８）から出てきて熱交換器（９）内へ流れ込み、前記熱交換器（９）は、前記気相（４１）を０℃未満の温度まで冷却して前記気相（４１）を任意の凝縮水分から分離するのに適している請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第４のステップ（１ｄ）では、前記気相（４１）が前記熱交換器（９）から出てきて貯蔵装置（９０）と中和装置（９１）との間の選択した一方へ流れ込み、前記貯蔵装置（９０）は前記気相（４１）を圧縮して貯蔵するのに適しており、前記中和装置（９１）は前記気相（４１）を酸化するのに適している請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のステップ（１ａ）では、前記処理前廃棄物（２）がホッパ（５）内に配置され、前記ホッパ（５）は、前記処理前廃棄物（２ａ）の重量を検出するのに適した計量手段（５０）を備える請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のステップ（１ａ）において、前記処理前廃棄物（２ａ）は、前記ホッパ（５）を前記熱分解反応器（３）に機能的に接続する供給装置（６）によって前記ホッパ（５）から前記熱分解反応器（３）内へ供給され、前記供給装置（６）は、前記処理前廃棄物（２ａ）を前記熱分解反応器（３）に可変の頻度で供給するのに適する液圧ピストン（６０）を備えるとともに、前記熱分解反応器（３）への入力で酸素の量を減少させるのに適するフィルタリングデバイスを備える請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実行するのに適したプラント（１０）であって、ホッパ（５）、熱分解反応器（３）、供給装置（６）、サイクロンチャンバ（３０）、抽出チャンバ（３１）、及び、エジェクタ（７）を備えるプラント（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載されるタイプの廃棄物処理のための方法及び装置に関する。
【０００２】
特に、本発明は、廃棄されるべき廃棄物の分子を熱的に分解するのに適した方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
周知のように、多くの分野での放射能及びその特性の使用は、放射性物質の生成をもたらし、これらの放射性物質は、それらをもはや使用できないときには、放射性廃棄物となる。
【０００４】
放射性廃棄物は、放射能を放出するため、人や環境に対するどのようなリスクをも回避するべく適切に廃棄されなければならない。
【０００５】
放射性核種の濃縮及び放射性核種の放射性崩壊時間にしたがって、異なる管理手順を受ける幾つかのクラスの放射性廃棄物が存在する。
【０００６】
ＩＡＥＡ（国際原子力機関）にしたがって、５つのタイプの放射性廃棄物、すなわち、寿命が短い放射性廃棄物、非常に低レベルの放射性廃棄物、低レベルの放射性廃棄物、中間レベルの放射性廃棄物、高レベルの放射性廃棄物が存在する。
【０００７】
最初のクラスは、例えば、医療分野から、研究部門から、及び、消耗可能な材料及び機器からの廃棄物を含み、一方、より高いレベルのクラスは、原子力エネルギー生成プラントで使用される衣類品及び機器部品を含む。
【０００８】
放射性廃棄物は、一般に、放射性廃棄物を安全に管理できるとともに環境及び人から隔離した状態に維持できる一時的な又は恒久的な貯蔵設備に貯蔵される。
【０００９】
したがって、現在の最新技術において、廃棄は、本質的に、放射性崩壊が生じるのに要する期間にわたって前記廃棄物を保持するようになっている専用の場所で廃棄物を貯蔵するというものである。
【００１０】
前述の従来技術は、幾つかの重大な欠点を有する。
【００１１】
特に、放射性物質は隔離容器内に貯蔵され、隔離容器は、その後、それらが多大な空間を占める特定の場所に保持される。
【００１２】
放射性廃棄物は、実際には廃棄されず、代わりに崩壊設備で一時的に貯蔵され、それにより、部屋が占められ、時として、貯蔵飽和状態をもたらす。
【００１３】
また、そのような廃棄物が廃棄されないという事実は、例えば貯蔵設備が不適切又は機能不良である場合に環境汚染のリスクが持続するという不都合をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この状況において、本発明の技術目的は、前述の不都合の少なくとも一部を実質的に克服できる廃棄物処理のための方法及び装置を開発することである。
【００１５】
前記技術目的の範囲内で、本発明の１つの重要な目的は、放射性物質の大部分の効果的な廃棄を承諾するのに適した廃棄物処理のための方法及び装置を得ることである。
【００１６】
本発明の他の重要な目的は、放射性廃棄物によって占められる空間の大きさ及び時間を制限できるようにする廃棄物処理のための方法及び装置を提供することである。
【００１７】
したがって、本発明の更なる目的は、そのような廃棄物の的確な貯蔵に関連するリスク、及び、そのような廃棄物が貯蔵される設備のメンテナンスに関連するコストを減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
技術目的及び特定の目的は、添付の請求項１に記載されるような廃棄物処理のための方法及び装置によって達成される。好ましい実施形態の例が従属請求項に記載される。
【００１９】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に関連する本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明確に分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る装置の線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この文書において、測定値、値、形状、及び、幾何学的データ（垂直度及び平行度など）は、「約」などの用語又は「ほぼ」又は「実質的に」などの他の同様の用語と共に使用される場合には、生産に起因する測定誤差又は不正確な測定及び／又は製造誤差を何ら伴うことなく、とりわけ、それらの用語が関連付けられる値、測定値、形状、又は、幾何学的データからの僅かな逸脱を何ら伴うことなく考慮されるべきである。例えば、そのような用語は、値と関連付けられる際には、好ましくは、前記値の１０％以下の差を示す。
【００２２】
また、「第１」、「第２」、「上」、「下」、「主」、「副」などの用語は、必ずしも順序、優先度、又は、それぞれの位置を示さず、異なる構成要素間を明確に区別するためだけに使用される場合がある。別段に示唆されなければ、この文書で与えられる測定値及びデータは、国際標準大気ＩＣＡＯ（ＩＳＯ ２５３３）を使用して考慮されるべきである。図を参照すると、参照番号１は、本発明に係る廃棄物処理方法を全体的に示す。
【００２３】
特に、廃棄物処理方法１は、放射性タイプの廃棄物２に適用されることが好ましい。また、そのような廃棄物は、例えば有機性廃棄物であり、例えば医療分野から、研究部門から、及び、消耗可能な材料及び機器から、又は、原子力エネルギー生成プラントで使用される衣類品及び機器部品からの廃棄物を含んでもよい。
【００２４】
したがって、方法１は、第１のステップ１ａ、第２のステップ１ｂ、第３のステップ１ｃ、及び、第４のステップ１ｄを備える。
【００２５】
第１のステップ１ａでは、廃棄物２がプラント１０内に配置されることが好ましい。
【００２６】
詳細には、このステップでは、廃棄物２が処理前廃棄物２ａである。
【００２７】
処理前廃棄物２ａは、方法１に未だ晒されてしまっていない廃棄物２であり、したがって、収集時にはその状態で本質的に廃棄物２である。
【００２８】
プラント１０は、方法１を実施するのに適した一連のデバイスから成ることが好ましい。
【００２９】
例えば、プラント１０はホッパ５を備える。
【００３０】
ホッパ５は、既知のタイプのものであることが好ましく、したがって、本質的には、材料、特定の例では処理前廃棄物２ａを排出するように調整され得る可変断面を有する開口が設けられた傾斜壁を伴う容器である。
【００３１】
また、前記ホッパ５により表わされる容積は、プラント１０内で同時に処理され得る廃棄物２の量に比例することが好ましい。
【００３２】
更に、ホッパ５は計量手段５０を備える。前記計量手段５０は、ホッパ５内へ導入される、したがってプラント１０内に導入される処理前廃棄物２ａの重量を測定するのに適していることが好ましい。したがって、前記計量手段５０は、供給装置６の少なくとも一部と連通している。
【００３３】
供給装置６は、ホッパ５の開口から延びて熱分解反応器３に通じるダクトを備える。
【００３４】
そのため、ホッパ５及び熱分解反応器３は、好ましくは、供給装置６によって機能的に接続される。供給装置６は、液圧ピストン６０及び分離デバイス６１を更に備えることが好ましい。
【００３５】
液圧ピストン６０は、処理前廃棄物２ａを熱分解反応器３に可変の頻度で供給するのに適していることが好ましい。また、液圧ピストンは、例えば、ホッパ５及び供給装置６に設けられる供給手段を動作させるのにも適している。
【００３６】
したがって、液圧ピストン６０は、例えばスライダを動作させるのに適した又は開口を開閉するのに適したアクチュエータである。
【００３７】
好ましくは、３つの液圧ピストン６０が存在し、特に、１つのピストンは、計量手段５０に接続されるとともに、ホッパ５の開口を開放する又は閉鎖するのに適しており、第２のピストンは、処理前廃棄物２ａを熱分解反応器３へ向けてダクト内に押し込むのに適したリニアスライダに接続され、第３のピストンは、制御された態様で熱分解反応器３内で求められる材料の量にしたがって開放又は閉鎖されるのに適した熱分解反応器３付近の開口に接続される。
【００３８】
分離デバイス６１は、それよりむしろ、熱分解反応器３への入力で酸素の量を減少させるのに適しており、したがって、窒素バリアから成ることが好ましい。
【００３９】
装置１０の内側の環境内、特に熱分解反応器３付近及び熱分解反応器３内の化学的に還元的な状態を維持するために酸素の存在を可能な限り減らすことが重要である。
【００４０】
したがって、好ましくは、第１のステップ１ａでは、処理前廃棄物２ａが熱分解反応器３内へ実質的に導入される。
【００４１】
第２のステップ１ｂでは、処理前廃棄物２ａが熱分解によって処理済み廃棄物４へと熱的に分解される。
【００４２】
この第２のステップ１ｂは、好ましくは熱分解反応器３内で行なわれ、したがって、本質的に装置１０の核心的部分である。
【００４３】
熱分解反応器３は、例えば加熱時に適切な作動温度に達することができるようにする電気加熱素子が内側に設けられるステンレス鋼チャンバを備える水平回転反応器であることが好ましい。
【００４４】
反応器３は、流入する廃棄物２の混合を促進させるべく好ましくは螺旋形状を成すとともに一方向又は反対方向の回転を許容するチャンバの内面を更に備える。
【００４５】
螺旋形状と組み合わされて両方向で回転できることにより、反応器３は、廃棄物２が反応器を通じて推し進む速度、したがって廃棄物が反応器内に留まる時間を調整できる。
【００４６】
特に、第２のステップ１ｂは、処理前廃棄物２ａを構成する材料中の分子結合を破壊して新たな結合をつくることにより新たな分子を形成するプロセスを含むことが好ましい。
【００４７】
結合を破壊するプロセスは、反応器３のチャンバの内側に熱を供給することによって行なわれ、したがって、熱分解反応器３は、６００℃〜７００℃の範囲の作動温度を有することが好ましい。
【００４８】
このようにして、廃棄物２は、廃棄物２のタイプに応じて好ましくは９０〜１２０分の時間にわたって反応器３内に保持される。
【００４９】
更に、チャンバ内で起こる化学反応は、例えば添加物又は触媒の使用を必要とせず、また、前述したように、酸素のレベルを制御下で維持して還元反応環境を保つことが重要である。
【００５０】
前記化学反応は、前述したように、処理済み廃棄物４の形成をもたらす。
【００５１】
したがって、処理済み廃棄物４は固相４０と気相４１とに分離される。
【００５２】
液相は、熱分解反応器３のチャンバ内の作動状態に起因して実質的に存在せず、場合により、処理前廃棄物２ａ中に存在する凝縮水分のみから成る。
【００５３】
固相４０は、好ましくは、処理前廃棄物２ａの放射能を依然として有する粉末又は不活性物質の形態を成す炭化残渣を備え、一方、気相４１は、平衡状態の電荷を伴うとともに放射能がない合成ガスから実質的に成る。
【００５４】
特に、固相４０は、好ましくは、熱分解反応器３内へ供給される処理前廃棄物２ａの重量の２０％以下に相当し、より適切には、固相４０は、処理前廃棄物２ａの重量の１０％〜１５％である。
【００５５】
体積に関して、固相４０は、処理前廃棄物２ａの体積の５％〜１０％であることが好ましい。
【００５６】
気相４１中に含まれる重量又は体積の残りの部分は、例えば水素分子（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタンガス（ＣＨ４）、エタンガス（Ｃ２Ｈ６）、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）、エチレンガス（Ｃ２Ｈ４）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）などの１つ以上のガスで構成されていてもよい。
【００５７】
また、気相４１の発熱量は、７８００〜８５００Ｋｃａｌ／Ｋｇの間で変化可能であることが好ましい。
【００５８】
第２のステップ１ｂにおいて、熱分解反応器３はまた、サイクロンチャンバ３０内で固相４０を気相４１から分離する。
【００５９】
したがって、サイクロンチャンバ３０は、好ましくは反応器内に含まれて、分子分解チャンバに隣接する。
【００６０】
サイクロンチャンバ３０は、遠心力によってガスから塵埃を分離するための遠心ダストセパレータ又はサイクロンに特有の従来の構造を有する。
【００６１】
特に、チャンバ３０内で分離される固相４０が重力によって排出されるのに対し、低密度の気相４１はサイクロンチャンバ３０の上端から出てくる。
【００６２】
二次的な制御デバイス又は安全デバイスが熱分解反応器３内に設置されてもよい。
【００６３】
例えば、このデバイスは、特にプラントが停止される又は緊急事態にある状況では、分子分解反応を阻止するための閉回路空冷デバイスを備えてもよい。
【００６４】
前記システムは、反応器チャンバ３を３０分未満で１００℃を下回る温度まで冷却するのに適していることが好ましい。
【００６５】
また、例えば、計量手段５０により検出される反応器３内に供給される処理前廃棄物２ａの重量の大きさを比較することによってプラント１０が物質の重さを量ることができるようにする、気相４１の質量を測定するためのシステムなど、他の制御デバイスが存在してもよい。
【００６６】
チャンバ内の気相４１及び入力における処理前廃棄物２ａの量を制御することによって、例えば、熱分解反応器３の回転などのプラント１０の作動パラメータ、反応器３の温度、及び、反応器３内へ導入される廃棄物２ａの量を調整して、プラントの良好な効率レベルを確保する、すなわち、依然として放射能を有する固相４０の低いパーセンテージを確保することができる。
【００６７】
固相及び気相（４０，４１）が分離されてしまった時点で、方法１は第３のステップ１ｃを備えることが好ましく、この第３のステップでは、従来の放射性廃棄物貯蔵手順にしたがって固相４０が貯蔵される。
【００６８】
詳細には、第３のステップ１ｃにおいて、固相４０は、重力によってサイクロンチャンバ３０から排出されて、抽出チャンバ３１内へ導入される。
【００６９】
したがって、抽出チャンバ３１も例えばサイクロンチャンバ３０に隣接して熱分解反応器３内に備えられることが好ましい。
【００７０】
また、サイクロンチャンバ３０と抽出チャンバ３１との間には、固相４０のみが抽出チャンバ３１を通過できるようにするためのバルブデバイスが存在することが好ましい。
【００７１】
したがって、抽出チャンバ３１は、抽出前に固相４０を冷却して圧縮するのに適していることが好ましい。
【００７２】
抽出チャンバは、例えば、不活性材料を冷却するための閉じられた水回路を伴うチャンバと、固相４０の体積を更に減少させるための圧縮システム、例えば加圧システムとを備える。
【００７３】
したがって、抽出チャンバ３１は、放射性物質のための従来の貯蔵システムに通じる排出出口へ向けて処理済みの固相４０を搬送するためのスクリュー手段を備えてもよい。
【００７４】
第４のステップ１ｄでは、気相４１が外部環境へと放出されることが好ましい。
【００７５】
気相４１は、外部に達する前に、例えば、ガスを洗浄して気相４１中の任意の残留水分を凝縮により排除するのに適した複数のステップを受ける。
【００７６】
詳細には、第４のステップ１ｄにおいて、気相４１は、サイクロンチャンバ３０の上端から出てきてエジェクタ７内へ導入されることが好ましい
【００７７】
エジェクタ７は、例えば、収束−発散タイプ又はベンチュリタイプのものであり、水噴流によって気相４１を冷却するのに適している。
【００７８】
したがって、エジェクタ７は、内部で気相４１が約３０−４０℃の温度まで急速に冷却されると同時に洗浄される即時冷却システム又は急冷システムであることが好ましい。
【００７９】
加えて、第４のステップ１ｄにおいて、気相４１は、エジェクタ７から出てきて、スクラバーチャンバ８に流れ込む。
【００８０】
スクラバーチャンバ８は、固相４０状態で浮遊される残留物を全体的に除去するように向流中で気相４１を洗浄するのに適していることが好ましい。したがって、スクラバーチャンバ８は、向流洗浄のための従来のスクラバーチャンバであることが好ましい。
【００８１】
前述した機能に加えて、スクラバーチャンバ８は、酸性又は塩基性の固体残留物を中和するのにも適していることが好ましい。
【００８２】
したがって、プラント１０は、スクラバーチャンバ８の貯蔵タンクに接続されるとともにこのように除去された残留物の体積を減少させることができる蒸発凝縮器へ凝縮物及び固体残留物を移送するのに適した抽出システムを備えてもよい。
【００８３】
更に、第４のステップ１ｄにおいて、気相４１は、スクラバーチャンバ８から出た後、熱交換器９へ流れ込むことが好ましい。
【００８４】
熱交換器９は、気相４１を０℃未満の温度まで冷却して気相４１を任意の凝縮水分から分離するのに適している。
【００８５】
特に、依然として存在して凝縮させられる任意の水分は、例えばサイクロンシステムによって排除される。
【００８６】
最後に、第４のステップ１ｄにおいて、気相４１は、熱交換器９から出てきて、貯蔵装置９０と中和装置９１との間の選択した一方へ流れ込む。
【００８７】
好ましくは、気相４１は、ブロワにより、外部へ向けて、すなわち、貯蔵装置９０又は中和装置９１ヘ向けて流れる。
【００８８】
貯蔵装置９０は、詳細には、気相４１を圧縮して貯蔵するのに適していることが好ましく、一方、中和装置９１は、気相４１を酸化するのに適している。
【００８９】
好ましくは、気相４１は、それが中和装置９１を通過する場合には、その後に貯蔵装置９０へ送られる。
【００９０】
前記プロセスの終わりに、気相４１は、外部へと、すなわち、大気中へ安全に排出されることが好ましい。
【００９１】
本発明に係る廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置は、幾つかの重要な利点を達成する。
【００９２】
方法及び装置は、放射性物質の良好な部分を効率的に処理できるようにする。放射性物質は、実際には、初期物質に対して重量が１０％〜１５％で且つ体積が５〜１０％である固相にまで減少される。
【００９３】
この減少に続き、他の利点は、特定の設備で貯蔵されるべき放射性物質があまりスペースをとらず、放射性崩壊が生じるのにあまり時間を要さないという事実にある。
【００９４】
最後に、放射性廃棄物貯蔵システムの使用が減じられるため、そのようなシステムをメンテナンスするコスト及びそのような設備のメンテナンスに関連する任意のリスクが好適に更に減少される。
【００９５】
特許請求の範囲に規定される発明概念の範囲から逸脱することなく、本明細者中に記載される発明に対して修正及び変形が成されてもよい。
【００９６】
例えば、スクラバーチャンバ８が急冷のためにエジェクタ７を動作させるのに必要な水を供給できるようにするべく、熱交換器をスクラバーチャンバ８の収集タンクとエジェクタ７との間に接続することができる。
【００９７】
更に、液圧プラントは、液体が適切な温度で熱交換器を流通できるようにするべく冷凍機への接続部を備えることができる。
【００９８】
全ての細部が同等の要素と置き換えられてもよく、また、本発明の範囲は、全ての他の材料、形状、及び、寸法を含む。
【図１】
2018119960.tif 000003
【外国語明細書】
2018119960000001.pdf