(57)【要約】  本発明は、危険物質を処理するためのシステム及び方法に関する。本発明の１つの例示的な実施例により、化学兵器物質の危険性を軽減するシステムが提供される。このシステムは、爆発チャンバと、膨張チャンバと、化学兵器物質の爆発によるガスを処理するように構成された放出処理装置とを含んでいる。放出処理装置は、実質的に乾燥した残留廃棄物の流れ及び大気中への放出に適した処理済みガスを生成する。放出処理装置は、ガスと相互作用するアルカリ粉体を用いてガスを処理し、残留廃棄物の流れを生成してもよい。
2007525633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学兵器物質の危険性を軽減するシステムであって、
爆発チャンバと、
放出処理装置と、
前記爆発チャンバと前記放出処理装置とを流体連通させる膨張チャンバと、を含み、
前記放出処理装置は、化学兵器物質の爆発によるガスを処理し、実質的に乾燥した残留廃棄物の流れと大気中への放出に適した処理済みガスとを生じさせるように構成されるシステム。
【請求項２】
前記爆発チャンバは、内部チャンバと、この内部チャンバから密封することができる準備チャンバと、を含み、前記準備チャンバは、その中のガスを一掃するように構成された吸気口及び排気口を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記放出処理装置は、処理されるガスの中へアルカリ粉体を導入するように構成された導管を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記放出処理装置は、アルカリ固形物及び触媒コンバータを導入するように構成された固体反応器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記放出処理装置は、爆発によるガスをそのガスの中に液体を導入することなしに制御可能に冷却するための手段を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記放出処理装置は、反応性固形物導管と加熱ガス導管とを含み、
前記反応性固形物導管は、処理されるガスの中にアルカリ粉体を導入するように構成され、
前記加熱ガス導管は、アルカリ粉体と接触するガスを少なくとも約６００°Ｆの固体反応温度に加熱する加熱ガスを供給するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記加熱ガス導管は、前記アルカリ粉体と接触するガスを約１，２００°Ｆよりも低い固体反応温度に加熱する加熱ガスを供給するように構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記放出処理装置は、処理されるガスに加熱ガスを供給するための導管を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、モジュール構成をなし、各モジュールは、複合輸送容器としての輸送のために寸法決めされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムは、モジュール構成をなし、且つ、第１のモジュール、第２のモジュール、第３のモジュール及び第４のモジュールを含み、前記第１のモジュールは、前記爆発チャンバを含み、前記第２のモジュールは、前記膨張チャンバを含み、前記第３のモジュール及び前記第４モジュールは、前記放出処理装置のモジュール部分を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記爆発チャンバは、少なくとも２５重量パーセントの酸素を含む大気を収容し、
前記システムは、更に、爆発パッケージを前記爆発チャンバ内に有し、前記爆発パッケージは、化学兵器物質の容器とエネルギ物質の炸薬とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムは、更に、前記膨張チャンバと前記放出処理装置との間に配置されたパルスリミッタを有し、
前記パルスリミッタは、第１の圧力段階中の第１の寸法と第２の圧力段階中の、第１の寸法よりも大きい第２の寸法とを有する連通開口を有し、
第１の圧力段階の圧力は、第２の圧力段階の圧力よりも大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
更に、前記爆発チャンバの内面を少なくとも約１２０°Ｆの温度に加熱するための手段を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記内面を加熱するための手段は、前記膨張チャンバを加熱する加熱器を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
更に、前記爆発チャンバの内面を約１２０〜３００°Ｆの作動温度に加熱するための第１の加熱手段と、前記爆発チャンバを定期的に除染するためのより高い除染温度まで前記内面を加熱するための第２の加熱手段とを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の加熱手段は、前記膨張チャンバを加熱する加熱器を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
更に、前記爆発チャンバと作動的に関連する機械式装填装置を有し、この機械式装填装置は、化学兵器物質を前記爆発チャンバに供給するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
危険物質を処理するためのシステムであって、
爆発チャンバと、
ガス処理装置と、
前記爆発チャンバと前記ガス処理装置との間のガス流路と、
該ガス流路内に配置されたパルスリミッタと、を有し、
前記パルスリミッタは、前記ガス流路に沿ったガス流を制限し且つ寸法が変化する連通開口を有するシステム。
【請求項１９】
前記パルスリミッタは弁を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記パルスリミッタは、貫通したオリフィスを有する部材を含み、前記オリフィスは、前記パルスリミッタの下流の前記ガス流路内の圧力と相互に関連した寸法を有する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記パルスリミッタは、前記放出処理装置へのガスの流れを前記パルスリミッタの上流の前記ガス流路内の予想最高圧力での所定の最大値に制限する寸法のオリフィスを有する部材を有する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記パルスリミッタは、単一の爆発サイクル中、前記連通開口の寸法を変化させるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記パルスリミッタは、その上流の圧力が変化するとき、前記連通開口の寸法を変化させるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記パルスリミッタは、感知された圧力変化に応じて、前記連通開口の寸法を変化させるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
危険物質を処理する方法であって、
危険物質を含むパッケージを爆発チャンバ内で爆発させ、前記パッケージの爆発によりガスを発生させる工程と、
前記ガスを、その圧力パルスと相関した制限寸法の連通開口を有するパルスリミッタで制御された流量でガス処理装置に供給する工程と、
前記連通開口の寸法を変化させる工程と、を有する方法。
【請求項２６】
前記連通開口の寸法を、単一の爆発サイクル中に変化させる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
更に、前記パルスリミッタの上流側のガスの圧力を感知する工程を有し、
前記連通開口の寸法を、前記感知圧力に応じて変化させる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
更に、爆発によって発生するガスの最大予想圧力を決定する工程を有し、
前記最大予想圧力で前記パルスリミッタを通過するガスの流量を所定の最大値よりも小さい流量に制限するように、前記連通開口の制限寸法を決める、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記パッケージを爆発させることにより、危険物質内の危険化学物質の少なくとも約９８％を破壊する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記パッケージを爆発させることにより、危険物質内の危険化学物質の少なくとも約９９％を破壊する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
危険物質を処理する方法であって、
危険物質を含むパッケージを、内面を有する爆発チャンバ内で爆発させ、前記パッケージの爆発によりガスを発生させる工程を有し、前記内面の少なくとも一部分は、前記パッケージの爆発の前に少なくとも約１２０°Ｆの温度であり、
更に、前記ガスをガス処理装置に供給する工程を有する方法。
【請求項３２】
前記内面の一部分は、前記パッケージの爆発の前に少なくとも約１４０°Ｆの温度である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記パッケージは、第１のパッケージであり、前記危険物質は、第１の危険物質であり、
更に、前記ガスを前記ガス処理装置に供給した後に、第２の危険物質を含む第２のパッケージを前記爆発チャンバに装填し、前記第２のパッケージを爆発させる工程を有し、前記内面の一部分は、前記第１のパッケージの爆発と前記第２のパッケージの爆発の間、少なくとも約１４０°Ｆの温度に維持される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
更に、前記パッケージを前記爆発チャンバに装填する工程を有し、前記内面の一部分の温度は、前記パッケージが装填される時に少なくとも約１２０°Ｆである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
更に、前記パッケージを爆発させる前に前記爆発チャンバを加熱して、前記内面の一部分を少なくとも約１２０°Ｆの温度に加熱する工程を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
更に、前記パッケージを爆発させる前に加熱ガスを前記爆発チャンバに供給して、前記内面の一部分を少なくとも約１２０°Ｆの温度に加熱する工程を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
危険物質を処理するためのシステムであって、
エネルギ物質の繰り返しの爆発に耐えるように構成され且つ内面を有する爆発チャンバと、
前記爆発チャンバと流体連通したガス処理装置と、
爆発と爆発の間に前記爆発チャンバの内面の少なくとも一部分を加熱する加熱器と、を有するシステム。
【請求項３８】
前記加熱器は、前記爆発チャンバの内部と流体連通した加熱ガス源を有する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
更に、前記爆発チャンバと前記ガス処理装置との間のガス流路に沿って配置された膨張チャンバを有し、
前記加熱器は、前記膨張チャンバに連結され、前記内面の一部分を間接的に加熱する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
更に、前記爆発チャンバと作動的に関連し、前記爆発チャンバにエネルギ物質を供給するように構成された機械式装填装置を有する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
危険物質を処理する方法であって、
内面を有する爆発チャンバに、第１の危険物質を含む第１のパッケージを装填する工程と、
前記第１のパッケージを爆発させ、第１のガスを発生させる工程と、
前記第１のガスをガス処理装置に供給する段階と、
第２の危険物質を含む第２のパッケージを前記爆発チャンバに装填する工程と、
前記第２のパッケージを爆発させて第２のガスを発生させる工程と、
前記第２のガスを前記ガス処理装置に供給する工程と、
前記第１のパッケージの爆発と前記第２のパッケージの爆発との間、前記内面の少なくとも一部分を少なくとも約１２０°Ｆの温度に維持する工程と、を有する方法。
【請求項４２】
前記内面の一部分は、前記第１のパッケージの爆発と前記第２のパッケージの爆発との間、少なくとも約１４０°Ｆの温度に維持される、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記内面の一部分を少なくとも約１２０°Ｆの温度に維持する工程は、加熱手段からの熱を前記内面の一部分に加える工程を有する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記内面の一部分を少なくとも約１２０°Ｆの温度に維持する工程は、加熱ガスを前記爆発チャンバに供給する工程を有する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
危険物質を処理する方法であって、
危険物質を含むパッケージを爆発チャンバ内で爆発させ、前記パッケージの爆発によりガスを発生させる工程と、
前記ガスを膨張チャンバに供給する工程と、
前記ガスを前記膨張チャンバから反応領域に供給し、この反応領域内で前記ガスを反応物と接触させ、前記ガスの成分と相互作用させ、前記反応物と前記ガスの成分との相互作用により副生成物を生成する工程と、
前記副生成物を含む微粒子物質を前記ガスから除去する工程と、
前記微粒子物質を除去した後に前記ガスを触媒コンバータに供給する工程と、を有する方法。
【請求項４６】
危険物質を処理するためのシステムであって、
爆発チャンバと、
前記爆発チャンバ内の爆発によって発生したガスを受入れるために前記爆発チャンバと流体連通した膨張チャンバと、
前記ガスを前記膨張チャンバからの受入れるために前記膨張チャンバと流体連通したガス処理システムと、を有し、
前記ガス処理システムは、ガス導管及びこのガス導管と連通した反応物供給装置を有し、反応物供給装置からの反応物は、前記膨張チャンバからの前記ガスと相互作用して副生成物を形成し、
前記ガス処理システムは、更に、前記反応物供給装置の下流に配置され且つ前記ガスからの副生成物の少なくとも一部分を濾過するフィルタと、前記フィルタの下流に配置され且つ濾過されたガスを処理する触媒コンバータと、を有するシステム。
【請求項４７】
前記反応物供給装置内の反応物はアルカリ粉体を含む、請求項４６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年５月６日に出願された米国仮特許出願第６０／４６８，４３７号の優先権を主張するものであり、上記仮特許出願全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本特許出願の側面は、米国特許出願第Ｒｅ３６，９１２号、米国特許第５，８８４，５６９号、同第６，１７３，６６２号、同第６，３５４，１８１号、同第６，６４７，８５１号、及び同第６，７０５，２４２号、並びに係属中の米国特許出願第０９／６８３，４９２号及び第０９／６８３，４９４号（共に２００２年１月８日出願）、並びに２００３年１２月２３日出願の係属中の米国特許出願第１０／７４４，７０３号に関連する。これらの特許及び出願の各々の全内容を、本明細書に援用する。
【０００３】
本発明は、一般的には、潜在的危険物質、例えば軍事級兵器を取り扱うためのシステムに関する。本発明の側面は、化学軍事物質の危険性の軽減に関して特に有用である。
【背景技術】
【０００４】
危険物質の廃棄は深刻な環境問題を有している。いくつかの種類の危険物質に対しては、物質の危険性を軽減するための商業的に満足できる処理方法が開発されている。その他の危険物質は、依然として重大な問題を有している。そのような危険物質の１つに、爆発性化学軍需品及びバイナリー兵器等の化学軍事物質がある。一般的に、化学軍事物質は、輸送、長期保管、又は単純な廃棄、例えば埋め立てに対して安全ではないと考えられている。化学軍事物質の輸送に対する制約により、化学軍事物質を破壊するのに安全に用いることができる輸送可能なシステムが要請されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存の輸送可能な「爆発式破壊システム（ＥＤＳ）」が、米国ＤＯＥ契約番号ＤＥ−ＡＣ０４−９４ＡＬ８５０００の支援により開発された。ＥＤＳは、化学薬剤に接近する成形爆薬を用い、炸薬を破壊し、次いで、大量の水溶液を有するチャンバ内で残留物を処理する。２時間又はそれ以上の反応時間の後、チャンバを一定の角度で傾けることによって、生じた液体をチャンバ内の排水管を通じで回収する。ＥＤＳによって採用された湿式化学処理法は、毒性の高い開始物質に関連した取り扱い及び輸送の制限を軽減させるけれども、この方法は、モノエタノールアミン等の有毒な液体化学溶液又は水酸化ナトリウム等の腐食性の液体化学溶液の使用を必要とする。ＥＤＳ処理の生成物は、危険な液体廃棄物である。
【０００６】
いくつかの化学軍需品は、非常に高温の（例えば、１５００〜２０００°Ｆ（８１５．６〜１０９３．３℃）又はそれ以上）大型の回転炉などを長時間用いることによって廃棄されている。このようなシステムは大きく、基本的に固定された設備である。結果的に、化学軍事物質がどこに位置していてもその場所にかかる設備を建設しなければならないか、化学軍事物質をかかる設備まで輸送しなければならない。これらの選択肢は、いずれも望ましくない。更に、このような炉は、一般的に、化学軍需品を炉に導入する前にそれを非活性にすることを必要とする。炉は、時折ある不発軍需品による爆風に耐えるように設計されているかもしれないけれども、大量の不発軍需品処理によって繰り返される爆発の厳しさに耐えるように作られていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔Ａ．概要〕
本発明の様々な実施形態は、危険化学物質を処理し、選択的には実質的に無害化するためのシステム及び方法を提供する。「危険化学物質」という用語は、化学兵器物質並びに危険な産業用及び特殊化学物質を含む様々な物質を網羅する。化学兵器物質の例は、以下の化学物質、即ち、ホスゲン等の窒息剤、ルイサイト及びシアン化水素等のびらん剤及び血液剤、硫黄マスタードのようなびらん剤、Ｇ系統神経剤、例えば、タブン（ＧＡ）、サリン（ＧＢ）、ソマン（ＧＤ）、及びメチルホスホノフルオリド酸シクロヘキシル（ＧＦ）、及びＶ系統神経剤、例えば、Ｏ−エチル−Ｓ−ジイソプロピルアミノメチル・メチルホスホノチオレート（ＶＸ）を含む。危険な産業用及び特殊化学物質は、広範囲にわたる様々な任意の形態をとることができ、かかる形態は、非限定的な例として、産業用ホスゲンと、ジフェニルクロロアルシン（ＤＡ）、フェニルジクロロアルシン（ＰＤ）、及びエチルジクロロアルシン（ＥＤ）のようなヒ化物と、シアン化水素（ＡＣ）、塩化シアン（ＣＫ）、及びブロモベンジルシアニド（ＣＡ）のようなシアナートと、塩素（Ｃｌ2）、クロルピクリン／ホスゲン（ＰＧ）、クロルピクリン（ＰＳ）、ブロモアセトン（ＢＡ）、Ｏ−クロロベンジリデンマロノニトリル（ＣＳ）、クロロアセトフェノン（ＣＮ）、ベンゼン及び四塩化炭素中のクロロアセトフェノン（ＣＮＢ）、クロロホルム中のクロロアセトフェノン及びクロルピクリン（ＣＮＳ）、四塩化スズ／クロルピクリン（ＮＣ）、アダムサイト（ＤＭ）、及び３−キヌクリジニルベンジラート（ＢＺ）等の様々な他の化学物質を含む。いくつかの軍用及び警察用途では、空気と接触すると辺りを見えなくする煙を発生させる発煙化合物が用いられており、このような発煙化合物も、それらが無毒であるとはいえ、この関連では危険化学物質であると考えられる。「危険物質」及び「危険廃棄物」は、危険化学物質自体と、危険化学物質を含有するか又はそれによって汚染された物質の両方を含む。例えば、化学軍事薬剤を含有する古い兵器は、危険廃棄物と考えることができる。
【０００８】
この明細書で用いられている場合、危険物質の「無害化」とは、危険物質を環境汚染物質として低毒又は低活性なものにすることを意味する。本発明の実施形態における最適な無害化は、残留固形廃棄物の流れ及び実質的に不活性な放出ガスを生じさせることであり、実質的に不活性な放出ガスは、例えば、２００３年１月１日発効の「米国環境保護庁」規則の下で周辺大気中への放出が安全と考えられるガスである。固形廃棄物は、関連する環境規則に照らせば依然として危険物質に分類される場合があるが、それは、望ましくは、ａ）処理される開始危険物質よりも危険性が低く、ｂ）開始危険物質に比べて実質的に容積が減少し、及び／又はｃ）開始危険物質よりも長期保存又は廃棄に適するものである。
【０００９】
本発明の１つの実施形態は、化学兵器物質の危険性を軽減するためのシステムを提供する。このシステムは、爆発チャンバ、膨張チャンバ、及び放出処理装置を含む。放出処理装置は、化学兵器物質の爆発によるガスを処理するように構成され、実質的に乾燥した残留廃棄物の流れ及び大気中への排気に適した処理済みガスを生成する。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、危険物質を処理するためのシステムを提供する。このシステムは、爆発チャンバ、ガス処理装置、爆発チャンバとガス処理装置の間のガス流路、及びパルスリミッタを含む。パルスリミッタは、ガス流路に配置され、ガス流路に沿ったガス流量を制限する可変寸法の連通開口を有する。
【００１１】
本発明の別の実施形態による危険物質を処理する方法は、危険物質を含むパッケージを爆発チャンバ内で爆発させる工程を含む。パッケージの爆発により、ガスを発生させ、このガスを、制御された流量でガス処理装置に供給する。流量は、ガスの圧力パルスと相関した制限寸法を有する連通開口を有するパルスリミッタによって制御される。本方法はまた、連通開口の寸法を変化させる工程を含む。
【００１２】
変形実施形態における危険物質を処理する方法は、危険物質を含むパッケージを、内面を有する爆発チャンバ内で爆発させる工程を含む。パッケージの爆発により、ガスを発生させる。内面の少なくとも一部分は、パッケージの爆発の前に少なくとも約１２０°Ｆ（４８．９℃）、例えば、少なくとも約１４０°Ｆ（６０℃）の温度を有する。ガスは、ガス処理装置に供給される。
【００１３】
本発明の更に別の実施形態は、爆発チャンバ、ガス処理装置、及び加熱器を含む危険物質を処理するためのシステムを提供する。爆発チャンバは、エネルギ物質、例えば、適合する高エネルギ爆発物の繰り返しの爆発に耐えるように構成されている。爆発チャンバはまた内面を有する。ガス処理装置は、爆発チャンバと流体連通している。加熱器が、エネルギ物質の連続する爆発の間に爆発チャンバの内面の少なくとも一部分を加熱するように構成されている。
【００１４】
更に別の実施形態における危険物質を処理する方法は、内面を有する爆発チャンバ内に第１の危険物質を含む第１のパッケージを装填する工程、第１のパッケージを爆発させて第１のガスを発生させる工程、及び第１のガスをガス処理装置に供給する工程を有する。第２の危険物質を含む第２のパッケージを、爆発チャンバに装填し、それを爆発させ、第２のガスを発生させる。爆発チャンバを、第１のパッケージの爆発と第２のパッケージの爆発との間、少なくとも約１２０°Ｆ（４８．９℃）の温度に保つ。
【００１５】
１つの他の実施形態は、危険物質を処理する別の方法を提供する。この実施形態では、危険物質を含むパッケージを、爆発チャンバ内で爆発させる。パッケージの爆発により、ガスを発生させ、このガスを、膨張チャンバに供給する。ガスを、膨張チャンバから反応領域に供給する。ガスは、反応領域において、ガス成分と相互作用する反応物と接触する。反応物とガス成分の相互作用により、副生成物を生成する。副生成物を含む微粒子物質をガスから除去する。微粒子物質を除去した後、ガスを触媒コンバータに供給する。
【００１６】
本発明の更に別の実施形態は、爆発チャンバ、膨張チャンバ、及びガス処理システムを含む、危険物質を処理するためのシステムを提供する。膨張チャンバは、爆発チャンバと流体連通しており、爆発チャンバ内における爆発によって発生したガスを受入れる。ガス処理システムは、膨張チャンバと流体連通しており、膨張チャンバからのガスを受入れる。ガス処理システムは、ガス導管、反応物供給装置、フィルタ、及び触媒コンバータを含む。反応物供給装置は、ガス導管と連通しており、反応物供給装置からの反応物は、膨張チャンバからのガスと相互作用して副生成物を形成する。フィルタは、反応物供給装置の下流に置かれ、ガスから副生成物の少なくとも一部分を濾過するように構成されている。触媒コンバータは、フィルタの下流に置かれ、濾過済みガスを処理するように構成される。
【００１７】
理解を容易にするために、以下の説明を２つの強調分野に分解する。第１の部分は、本発明のいくつかの実施形態による危険化学物質無害化システムを説明する。第２の部分は、本発明の他の実施形態により危険化学物質を無害化する方法を概説する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔Ｂ．危険化学物質無害化システム〕
図１は、本発明の１つの実施形態による危険物質処理システムの概要を例示している。危険物質処理システム１０は、概略的に、爆発チャンバ２０、膨張チャンバ４０、及び放出処理サブシステム１５を含む。これら要素の各々については、後で詳細に説明する。しかし、一般的に、本発明のいくつかの実施形態は、危険物質が存在する現場においてシステムを設置し、次に作業完了時にシステムを解体して新たな作業サイトへ移動することを容易にするための輸送用に設計される。
【００１９】
一実施例においては、危険物質処理システム１０は、一連のモジュールを含み、モジュールの各々は、輸送用に設計されている。図１に示す特定の実施形態は、６つのモジュール１２ａ〜１２ｆを含んでいる。爆発チャンバ２０は、第１モジュール１２ａにあり、膨張チャンバ４０は、第２モジュール１２ｂにあり、更に、放出処理システム１５は、４つのモジュール１２ｃ〜１２ｆに細分される。他のモジュールに対する１つのモジュール１２内における構成要素の特定のグループ分けは、利用者の判断にまかされ、任意の数のモジュール１２が採用される。一例では、システム１０は、４つのモジュール１２、即ち、爆発チャンバに対して１つ、膨張チャンバに対して１つ、放出処理サブシステム１５の様々な要素に対して２つのモジュールを含んでいる。
【００２０】
これらのモジュール１２の各々は、従来型の輸送様式を使用する移動に合わせて寸法決めされるのがよい。例えば、モジュール１２の各々は、トレーラ、鉄道、船舶、航空による移動が可能な標準の複合輸送容器内に収まるように寸法決めされ且つ構成される。これは、世界中に配備されるシステムに対して特に有用である。他の実施形態では、モジュール１２はより大きく、例えば、米国内の標準的なトレーラの寸法のものである。
【００２１】
〔１．爆発チャンバ及び膨張チャンバ〕
図２に示すように、概略的には、爆発チャンバ２０は、爆発が起こる内部チャンバ２２と、内部チャンバ２２へのアクセスを容易にする準備チャンバ２４とを含んでいる。内部チャンバは、遮蔽層でライニングされた壁２５によって形成され、遮蔽層は、例えば、米国特許出願公開第２００３／０１２６９７６号及び第２００３／０１２９０２５号において説明されているような外装であり、これらの文献の各々の全体を本明細書に援用する。これは、過度の圧力を発生させることなしにパッケージ３０の爆発により発生した反応ガスを受入れるのに十分な大きさであるべき内部チャンバ容積を定めるものである。
【００２２】
準備チャンバ２４は、外部ドア２６ａと内部ドア２６ｂの間に形成されている。内部ドア２６ｂは、内部チャンバ２２と準備チャンバ２４の間にある開口部を実質的に密封することができ、外部ドア２６ａは、準備チャンバ２４と爆発チャンバ２０の外側の空間との間にある開口部を実質的に密封することができる。空気は、例えば、外部空気入口２８ａから準備チャンバ２４へ入り、内部空気入口２８ｂを通って内部チャンバ２２に進むことによって、準備チャンバ２４を通過する。ドア２６間の通気は、内部チャンバ２２から準備チャンバ２４へ意図せずに入る任意の毒素を効果的に除去するのに十分な流量であるのがよい。通気ガスは、内部チャンバ２２に流入し、そこからシステム１０の残りの部分を通って流れる。しかし、図１に示す実施形態では、通気ガスは、準備チャンバ２４から放出処理サブシステム１５に直接供給されている。
【００２３】
図２はまた、爆発のために内部チャンバ２２に配置されたパッケージ３０を概略的に示している。このパッケージ３０は、担体３２内に懸架された危険物質の容器３１及び成形ドナー炸薬３４を含んでいる。米国特許第６，６４７，８５１号（援用済み）において説明されているように、ドナー炸薬３４は、エネルギ物質、例えば、高エネルギ爆発物から作られ、壁２５における爆弾の破片の衝撃を制限するように構成されている。パッケージ３０の爆発は、ドナー炸薬３４に連結された起爆装置によって開始される。後で説明するように、爆発時に容器３１内の物質を完全に酸化させる酸化剤（圧縮酸素弾筒として概略的に図示）を含むことが有用である。いくつかの制限された状況においては、爆発中、より多くの熱を発生させてパッケージ内の危険物質の分解を助けるために、追加の燃料を追加することも有用であり、追加の燃料をプロパンタンクとして概略的にここに示すが、その代わりに、他の燃料を用いてもよい。
【００２４】
１つの選択的な実施形態では、水の容器（図示しない）が内部チャンバ２２に入れられるのがよい。これにより、米国特許出願第３６，９１２号（援用済み）に説明されているように、爆発によるエネルギの吸収を助けることができる。また、これにより、爆発後に作業者が爆発チャンバへ入ることができる温度まで、爆発チャンバを一層早く冷却するのを助ける。いくつか特に有用な実施形態では、図２に装填アーム２５として例示する、パッケージ３０を配置するための機械式装填装置が内部チャンバ２２内に用いられ、心配を軽減している。しかしながら、水の容器は、ホスゲン等のいくつかの危険化学物質を無害化することに有用である。それを望む場合、水を加えることが危険物質の無害化にかなり役立つ場合にのみ、水の容器が内部チャンバ２２に入れられる。
【００２５】
図２に示す機械式装填装置は、高架トラック２３に沿って移動する支持体２１に取り付けられた装填アーム２５を含んでいる。支持体２１は、手掴み可能なハンドル２７を含み、このハンドル２７は、利用者が支持体２１を掴んでトラック２３に沿って移動させることができるように位置決めされている。装填アーム２５は、後方位置（実線で示す）と前方位置（一部を破線で示す）との間を長さ方向に動くことができる。後方の位置では、装填アームは、爆発チャンバ２０の外側にある。前方の位置では、装填アーム２５は、準備チャンバ２４を通って内部チャンバ２２内に延び、担体３２を適所に移すことができる。
【００２６】
内部チャンバ２２内の反応ガスは、１以上の排気管３６を通って爆発チャンバ２０から流出する。複数の排気管３６を使用する場合には、これらの排気管３６は、共通の排気マニホルド３８と連通するのがよい。
【００２７】
図１に戻ると、排気マニホルド３８は、反応ガスを爆発チャンバ３０から膨張チャンバ４０に連通させる。膨張チャンバ４０は、爆発チャンバ２０から流出する高温高速ガスのサージを鈍化させる。膨張チャンバ４０は、予想される使用時の圧力に耐えるように構成される適切な大きさの任意の容器とすることができる。１つの有用な実施形態では、膨張チャンバ４０は、加熱器４２を含むのがよく、図１に概略が示されている。加熱器４２は、膨張チャンバ４０の外側に担持された１以上の電気抵抗加熱器からなっていてもよいし、他の代替物を代わりに使用してもよい。
【００２８】
膨張チャンバ４０と爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２との容積比は、任意の特定の用途の要求を満たすように変更されてもよい。しかし、一般的には、膨張チャンバ４０は爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２よりも大きくなる。１つの特定の実施形態では、膨張チャンバ４０の容積は、爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２の容積の少なくとも２倍、例えば約５倍である。
【００２９】
爆発チャンバ２０における物質の爆発は、短時間にかなり大量の反応ガスを発生させ、高圧のパルスを引き起こす。膨張チャンバ４０を加えたにも関わらず、かなり高い圧力パルスが膨張チャンバ４０から流路を伝って放出処理サブシステム１５に高速度で向うと考えられる。これは、次に、ガスを放出処理サブシステム１５を通して高速度で移動させるであろう。放出処理サブシステム１５のいくつかの要素は、流量の最適作動範囲を有している。この効果を、高速ガスの膨張チャンバ４０から放出処理サブシステム１５への流入を許すことにより低下させることがある。爆発チャンバ２０内における多量の又は反応性の高い装填物の爆発により発生する圧力パルスは、放出処理サブシステム１５の要素を破損させることすらある。
【００３０】
図１に示す実施形態では、パルスリミッタ４５が膨張チャンバ４０と放出処理サブシステム１５の間に配置される。パルスリミッタ４５は、放出処理サブシステム１５へ流入するガスの最大速度を制限するように構成されている。１つの有用な実施形態では、パルスリミッタは、時間と共に寸法を変えることができる連通開口を有している。
【００３１】
例えば、パルスリミッタ４５は、各々が異なる寸法の貫通オリフィスを有する一連の互換可能な鋼板等の板（図示しない）を含む。後で説明するように、爆発チャンバ２０に置かれた物質の組成及び容積が既知であれば、爆発によって発生するガスの容積を、相当な精度をもって予想することができる。適切な寸法のオリフィスを有する鋼板を、膨張チャンバ４０と放出処理サブシステム１５の間の流路に置くことにより、放出処理サブシステム１５に流入するガスの最大速度は、所定の最大速度又はそれ以下に留めることができる。１つの爆発に用いた鋼板のオリフィスが、それに続く爆発の予想圧力パルスに対して適切な寸法を有していなければ、パルスリミッタ４５の鋼板を、適切な寸法のオリフィスを有する他の鋼板と交換すればよい。
【００３２】
このような実施形態における任意の与えられた鋼板のオリフィスの寸法は静的であり、すなわち、連通開口の寸法は時間と共に変化しない。オリフィスは、爆発後に放出処理サブシステム１５に流入するガスの速度を制限する。しかしながら、オリフィスを通過するガスの速度は、膨張チャンバ４０内の圧力が降下すると共に減少する。その結果、低圧での流量は、実質的に放出処理サブシステム１５が適応している処理流量よりも低くなり、これによって各爆発からのガスの処理を完了するためのサイクル時間が長くなることがある。
【００３３】
変形の実施形態では、放出処理サブシステム１５に流入するガスの速度をより最適化するために、最初の圧力パルスが消失したとき、パルスリミッタ４５における連通開口の寸法を変えるのがよい。１つの特定の実施形態では、パルスリミッタ４５は、開放位置と流れ制限位置との間を移動することのできる制御弁（図示しない）を含んでいる。制御弁は、その開放位置において、通常の処理の間、すなわち、パルスリミッタ４５の直前での圧力が爆発で得られる一定の最大値を超えているとき以外の時間に適切な流量を生じさせる寸法を有している。爆発の直前において、制御弁は、その流れ制限位置に移動し、流れ制限位置における連通開口は、放出処理サブシステム１５に流入するガスの速度が放出処理サブシステム１５に対して適切であると考えられる所定の最大速度を超過しないように制限する寸法を有している。流れ制限位置における連通開口の寸法は、間もなく発生する爆発の結果として生まれる膨張チャンバ４０内の準静的ピーク圧力の予想値に基づいて判断されるのがよい。膨張チャンバ４０内の圧力が最初の圧力パルスから降下するにつれて、制御弁を開放位置に移動させるのがよい。これは、例えば、膨張チャンバ４０内の圧力をモニタし、圧力変化に従って制御弁の位置を最適化するコンピュータ（図示しない）の制御下において徐々に行うのがよい。
【００３４】
更に別の実施形態では、パルスリミッタ４５は、平行に配置された一対の制御弁（図示しない）を含み、一方の制御弁（ダンパ）は、パルスリミッタ４５の上流のピーク圧力に合わせてその寸法が定められ、他方の制御弁（通気弁）は、大気圧に近い望ましい流量に合わせてその寸法が定められる。ダンパは、爆発に続く最初の高圧の反応ガスの放出処理サブシステム１５への流量を制御するように構成された比較的小さな連通開口を有する。この最初の圧力パルスが許容値まで降下した後、ダンパは閉められ、通気弁が開けられる。通気弁は、比較的大きな最大連通開口を有し、低圧となった時点で反応ガスがより高速に放出処理サブシステム１５に流入することを可能にする。制御弁の的確な制御により、放出処理サブシステム１５に流入するガスの速度を比較的広範な上流圧力にわたって、放出処理サブシステム１５に対して最適な範囲内に保つことができる。これは、放出処理サブシステム１５の効果を高めると共に、所定の爆発からのガスの放出に必要なサイクル時間を短縮させる。
【００３５】
図３は、膨張チャンバ４０内のピーク圧力（準静的上流圧力）に対して、望ましいガス流量を可能にする比較的小さいオリフィスを有するダンパの（予め設定される）開口パーセント即ち開口率を表している。この構成を試したところ、膨張チャンバ４０内の準静的ピーク圧力が１０．２ｐｓｉｇであるとき、膨張チャンバ４０を安全に減圧させるのに、２分よりも短い時間しか必要とせず、比較的大きい通気弁を開けて望ましい通気流量を維持することが可能であることが判明した。
【００３６】
〔２．放出処理サブシステム〕
後に説明する通り、本発明の多くの実施形態による危険物質の爆発は、パッケージ３０内の単数又は複数の対象危険物質の９８％を超える量を破壊するという効力を有する。いつかの実施形態では、爆発だけで、９９％を超える、例えば、９９．５％以上の単数又は複数の対象危険物質を破壊するのに十分であることが見出された。一般的に、爆発によって発生する反応ガスは、様々な酸及びその他の環境汚染物質を含んでいる。例えば、化学兵器物質の爆発は、単数又は複数の開始危険化学物質の残留部分、一酸化炭素、酸性ガス（例えば、ＳＯX、ＨＦ，ＨＣｌ、及びＰ2Ｏ5の１つ又は２つ以上）、他の雑多な化合物ガス、及び蒸気（例えば、様々な硫化物、塩化物、フッ化物、窒化物、リン脂質、及び揮発性有機物質）、及び微粒子物質（すす、金属又は金属化合物、及び無機物）を含む排気ガスを発生させる可能性がある。放出処理サブシステム１５は、ガスが大気中に放出される前にガスを無害化し、及び／又はこれらの化合物の全て又はほぼ全てを排気ガスから除去することができる。
【００３７】
図１は、本発明の１つの特定的な実施形態による放出処理サブシステム１５の概略を例示している。例示している放出処理サブシステム１５のいくつかの構成要素は、単に任意的なものであり、処理対象の危険物質の範囲によって含まれていてもよいし、省かれていてもよいことを理解すべきである。
【００３８】
一般的に、放出処理サブシステム１５は、固体反応セグメント（図１におけるモジュール１２ｃに含まれる）、微粒子除去セグメント（モジュール１２ｄに含まれる）、及びガス浄化セグメント（モジュール１２ｅ及びｆに含まれる）を含む。固体反応セグメントは、反応性固形物供給装置５２と、反応領域５５と、この反応領域５５に反応性固形物を導入するための手段を含んでいる。反応性固形物供給装置における反応性固形物は、放出処理サブシステム１５に入って排気ガス成分を有効に除去することができれば、任意の単一物質又は物質の組合せとしてもよい。化学兵器物質の無害化に有用な１つの実施形態では、反応性固形物は、酸性ガスと反応することができ、爆発処理において発生する固体金属煙を吸収することができ、爆発処理によって発生する反応性蒸気を吸収することができ、これと反応することができるアルカリ粉体を含む。適合するアルカリ固形物は、以下に限定はしないが、石灰石粉末、炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、活性アルミナ（例えば、Ａｌ（ＯＨ）3）、及び海水塩を含む。高カルシウム水和石灰が有効であることが見出されている。時には、これらのアルカリ固形物の混合物を使用してもよい。高カルシウム水和石灰と活性アルミナとの組合せを用いて、例えば、ヒ化物を含む危険物質を処理することができる。
【００３９】
反応性固形物を、任意の適切な方法を用いて排気ガス中に導入するのがよい。例示した実施形態では、反応性固形物供給装置５２からの固体を、排気ガスの流れと連通している導管内の流れに乗せる送風機５４が用いられる。流れに乗ったこの反応性固形物は、反応領域５５内で排気ガスと混ざり合う。
【００４０】
反応領域５５における排気ガス及び反応性固形物の滞留時間及び温度は、許容範囲にある流量での有害ガス成分の除去を最適化するように選択される。１つの実施形態では、排気ガスは、比較的高い反応温度、望ましくは約３００°Ｆ（１４８．９℃）を超える温度で反応性固形物と接触する。反応速度及びイオウ化合物の除去速度を高めるために、反応領域５５内のガスは、約６００〜１，２００°Ｆ（３１５．６〜６７８．８℃）、例えば、約８００°Ｆ（４２６．７℃）の温度にするのがよい。この温度は、排気ガスに熱を加えることにより制御するのがよい。例示されているサブシステム１５では、追加する熱は、反応領域へ又はその上流へ加熱ガスを供給する高温ガス供給装置５０によって供給される。周囲空気を加熱するプロパン燃焼式加熱器は有効であることが見出されているが、他の高温ガス供給装置で置き替えてもよい。変形例として、例えば、電気抵抗加熱器によって反応領域５５の壁を加熱することによって、反応領域を外部から加熱してもよい。
【００４１】
反応領域５５における排気ガスの滞留時間は、それ程長く取る必要はない。１つの実施形態によれば、微粒子除去システムに入る前、反応性固形物が排気ガスと接触する反応器ループにより、約０．５秒の滞留時間が得られる。
【００４２】
ガスは、反応領域５５から微粒子除去システム６０に供給される。微粒子除去システムは、ＨＥＰＡフィルタ、遠心分離機、又は任意の適切な手段を含む。フィルタが用いられた場合、適合するフィルタ媒体は、セラミックフィルタ、硬質セラミックフィルタ媒体、燃結金属、金属布繊維、耐熱合成繊維、及び金属膜を含む。１つの特定の実施形態では、微粒子除去システムは、いくつかのキャンドルフィルタ（図示しない）を含む。従来技術で公知のように、このようなキャンドルフィルタは、端部が密封されて規定の寸法の通気孔を有する多孔性セラミック又は他の材料でできた管を含むのがよい。これにより、排気ガスはフィルタ内部を通るが、管の外側で微粒子物質を捕らえることができる。
【００４３】
作動中に、キャンドルフィルタの外面にフィルタケーキ層が堆積することがある。フィルタケーキを通過しなければならない排気ガスの通過により、反応性固形物と排気ガスとの間の反応に要する時間を増大させ、いくつかの実施形態では、この反応時間は、反応領域５５における滞留時間よりもかなり長く、例えば、微粒子除去システムにおける接触は３〜４秒であり、反応領域滞留時間約０．５秒と比べてかなり長い。フィルタケーキが、微粒子除去システム６０を通過する流れを望ましくない水準まで低下させる厚さまで堆積したら、圧縮乾燥ガスのような逆流ガスをキャンドルフィルタの中心部へ向けて供給することにより、フィルタケーキをフィルタから吹き飛ばすことができる。フィルタケーキは、安全な廃棄処分のために、危険廃棄物として微粒子除去システム６０の底へ簡単に落とすことができる。
【００４４】
微粒子除去システム６０から出た排気ガスは、触媒コンバータ７０に供給されるのがよい。残留する有機蒸気及び一酸化炭素を二酸化炭素と水とに変換するために、市場において入手可能な任意の適切な触媒コンバータを使用するのがよい。一例においては、触媒コンバータは、アルミナ支持体上の貴金属触媒から成る。触媒コンバータ７０は、危険物質の任意の種類の無害化には不必要であることがあり、放出処理サブシステムへの組込みは全く任意的なものである。
【００４５】
吸気口７５が、触媒コンバータ７０の下流に配置されるのがよい。１つの実施形態では、吸気口７５は、排気ガスを冷却するためにかなりの量の周囲空気（例えば、周囲空気対排気ガスの比が３：１）を供給するように制御可能なダンパを含む。処理用ファン９０は、周囲空気を放出処理サブシステム１５へ吸入する（排気ガス及び適正に連続した清浄用空気流を爆発チャンバ２０を通じて吸入するのと同様）のに十分強力なものとすることができる。変形例として、吸気口７５は、同じく空気をシステムに運ぶために独立した送風機を含んでいてもよい。本発明の一部の方法では、ホスゲン等の特定の危険化学物質の無害化及び／又は爆発チャンバ２０の冷却のために、パッケージ３０の爆発の前に爆発チャンバ２０に水の袋を追加するのがよい。排気ガス中に十分な量の水があると、冷たい周囲空気の導入は、ガスの相対湿度を軽減することもでき、下流の処理における凝結を制限する。
【００４６】
図１の放出処理サブシステム１５はまた、熱交換器８０を含む。熱交換器８０は、熱交換媒体として水を採用する閉ループ熱交換器であるのがよく、熱交換器８０から戻ってきた水は、冷却装置８５をによって冷却される。１つの実施形態では、ガスは、約４００°Ｆ（２０４℃）の温度で熱交換器８０へ入り、１１０°Ｆ（４３℃）の温度で出るのがよい。
【００４７】
熱交換器８０が用いられていれば熱交換器８０を通過した後、排気ガスを吸着媒体によって処理するのがよい。必要であれば、熱交換器の下流の入口ファン９０によって周囲空気を導入することにより、排気ガスを更に冷却して除湿する。図１に示されている特定の実施形態では、放出処理サブシステム１５は、吸着媒体を含む吸着タンク９２ａ、９２ｂを含んでいる。適当な媒体は、活性炭素、木炭、及びゼオライトを含む。いくつかの実施形態の試験においては、吸着媒体タンク９２へ入る排気ガスは、大気中への放出に適してぃたので、その場合、吸着媒体は、システムの冗長性として機能するに過ぎない。
【００４８】
〔Ｃ．危険物質を無害化する方法〕
本発明の他の実施形態は、危険物質を無害化する方法を提供する。理解を容易にするために、以下に概説する方法は、図１及び図２の危険化学物質無害化システム１０を参照して説明される。しかし、本方法は、図面又は上述の説明におけるいかなる特定のシステムにも限定されるべきものではなく、その代わりに、本発明の方法の実施を可能にするあらゆる装置を使用してもよい。
【００４９】
〔１．危険物質の無害化〕
危険物質を無害化するために、上述したようなパッケージ３０は、中身を詰めて爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２の中に置くのがよい。これを、作業者が内部チャンバ２２に物理的に入ることにより行ってもよいが、図２の実施形態は、パッケージ３０を置くために装填アーム２５を用いてもよい。
【００５０】
処理すべき危険物質の性質及び容積を知ることにより、パッケージ３０を効果的に酸化するために必要な酸素及び爆発において発生するガスの容積を推定することが可能となる。主に炭素、水素、イオウ、酸素、及びリンから成る危険化学物質に対しては、例えば、爆発による反応生成物は、以下のようになるはずである。
ＣxＨyＳzＯwＰv＋（ｘ＋０．２５ｙ＋ｚ＋１．２５ｖ−０．５ｗ）Ｏ2→ｘＣＯ2＋０．５ｙＨ2Ｏ＋ｚＳＯ2＋０．５ｖＰ2Ｏ5
【００５１】
ここで、Ｃは炭素、ｘは分子中の炭素原子の数、Ｈは水素、ｙは分子中の水素原子の数、Ｓはイオウ、ｚは分子中のイオウ原子の数、Ｏは酸素、ｗは分子中の酸素原子の数、Ｐはリン、ｖは分子中のリン原子の数である。
【００５２】
爆発チャンバ２０内の周囲空気を酸素源として用いるならば、内部チャンバ２２には、一定量の窒素も存在することになり、空気は、約２１％の酸素と約７９％の窒素とから成るので、窒素量は、必要となる酸素の約３．８倍である。別の実施形態では、爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２内の酸素含有量は、この２１％レベルを超えて、例えば少なくとも約２５％に増加される。補充酸素は、様々な方法で爆発チャンバ２０に補充することができる。１つの実施形態では、補充酸素は、図２において示唆されているように、内部チャンバ２２内に圧縮酸素弾筒を置くことにより補充される。これらの弾筒は、パッケージ３０のドナー炸薬３４と同時に爆発するように装備された線炸薬を有し、反応へ向けて急激に酸素を放出する。別の実施形態では、酸素は、内部チャンバ２２内の空気の少なくとも一部分を置換する遊離ガスとしてチャンバへ供給される。変形例として、液体酸素をチャンバ２２へ供給することができる。更に別の実施形態では、気体又は液体として酸素を供給する代わりに、酸化剤（例えば、過マンガン酸カリウム）をチャンバ２２に置くことができる。
【００５３】
爆発チャンバ２０における反応は、化学量論的な完結に至るまで進行しない場合があるが（例えば、炭素が二酸化物ではなく一酸化物を形成するなど）、上記化学式により、爆発で得られる爆発チャンバ内のガスのモル数を概算することができる。爆発内部チャンバ２２及び膨張チャンバ４０の既知の容積並びに予想ガス温度が与えられれば、爆発直後の膨張チャンバ４０内の圧力を概算することができる。この概算は、少なくともパルスリミッタ４５における連通開口の初期の寸法の設定に利用することができる。上述した１つの実施形態では、これは、所定の最大流量のガスを放出処理サブシステム１５へ流入させるように寸法決めされたオリフィスを有する鋼板などを選択することによって達成する。上述した別の実施形態では、弁を、適切な寸法の開口を形成するように設定する。最初の圧力パルスが減衰した後、パルスリミッタ４５を、連通開口の寸法が増大するように調整して、時間と共に適切なガス流を維持するのがよい。
【００５４】
前に示唆されたように、排気ガスは、次に、反応領域５５のアルカリ粉体のような反応性固形物により更に微粒子除去システム６０のフィルタケーキ中で処理される。排気ガス内の粒子（最初の排気ガスに存在するもの及び反応性固形物の追加に起因するものの両方）は、微粒子除去システム６０において除去され、適切な時に廃棄容器に送られる。微粒子除去システム６０にキャンドルフィルタのようなフィルタを用いた場合には、圧縮乾燥空気のようなガスの逆流パルスを増加した粒子の削減に利用することができる。この微粒子残留廃棄物は、実質的に乾燥したものとすることができ、選択した実施形態では、水分含有量が約２０重量パーセント以下、例えば、約１５重量パーセント又はそれ以下であるような廃棄物を生成する。
【００５５】
微粒子除去システム６０から出るガスは、除湿器６５における冷却及び除湿、触媒コンバータ７０における触媒処理、熱交換器８０による冷却、及びタンク９２にある吸着媒体内の通過を含む１以上の付加的な処理工程を受けてもよい。
【００５６】
ほとんどの従来型汚染物質爆発システムの運用指針は、爆発の合間に１００°Ｆ（３７．７℃）又はそれ以下の温度まで冷却するように求めている。これによって作業者は、安全に爆発が行われる筐体に入ることができ、爆発のための物質の新たな装填物を筐体内に置くことができる。しかし、筐体が１００°Ｆ（３７．７℃）に冷めるのを待つことにより、サイクル時間が長くなり、システムの処理能力が落ちる。
【００５７】
従来の見識とは対照的に、本発明の実施形態は、爆発チャンバの内部チャンバ２２の少なくとも内面を高い温度に維持する。この高い温度は、少なくとも約１２０°Ｆ（４８．９℃）、例えば、１４０°Ｆ（６０℃）又はそれ以上であることが望ましい。爆発チャンバ２０内でのこのような高温は、チャンバへ入る作業者の危険性を増すであろう。上述のように、本発明の１つの実施形態では、爆発チャンバにパッケージ３０を装填するために装填アーム２５が用いられる。これによって新たなパッケージ３０を装填する前の爆発チャンバ２０の冷却待ち時間が短縮され、一部の有用な実施形態では、冷却待ち時間が実質的に排除される。
【００５８】
１つの特定の実施例では、爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２は、例えば、高温ガス供給装置５０から内部チャンバ２２に加熱ガスを供給することにより、積極的に加熱される。除染（後に説明する）に使用される高温ガス供給装置と同じ要素を内部チャンバ２２へ加熱ガス又は他のガスを供給するために使用することができる。別の実施形態では、通常作動中に内部チャンバへ供給されるガスは、除染中に使用されるものとは異なる加熱器によって加熱される。除染中のガス流は、燃焼（例えば、プロパン燃焼式加熱器）によって加熱することができるが、これは、システム１０に望ましくない水分を導入する可能性がある。内部チャンバ２２へ供給されるガスの加熱に対する独立した電気式加熱器の使用は、余分な水分の導入を回避する。更に他の実施形態では、内部チャンバ２２の内面は、例えば、内部チャンバ２２の壁の内部に加圧空気を用いるか又は電気抵抗加熱器を用いて、加熱ガスを追加せずに加熱する。
【００５９】
爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２の積極的な加熱は、爆発筐体が冷却されるべきであるとする汚染物質爆発システムに関する従来の見識とは逆である。しかし、内部チャンバ２２の表面を少なくとも１２０°Ｆ（４８．９℃）又はそれ以上の温度に維持することにより、システム１０の効率及び有効性が改善されることが見出されている。高温作動は、チャンバの冷却時間を避けるだけでなく、爆発中の反応物の温度上昇を促進し、これによってパッケージ３０内の危険化学物質のより完全な酸化を増加させることになる。更に、高温において危険化学物質は蒸発し、及び／又は分解するであろう。内部チャンバ２２の表面温度の１２０°Ｆ（４８．９℃）又はそれ以上での維持は、それらの表面上に残るか又はそれに浸透したあらゆる残留危険化学物質の追い出し又は分解を助けることになる。
【００６０】
別の実施例においては、膨張チャンバ４０は、爆発チャンバ２０の内部チャンバ２２の加熱の代わりに又はそれに加えて加熱する。これは、チャンバ４０へ加熱空気を供給するか又は上述のように電気抵抗加熱器などによって達成することができる。また、上述の爆発チャンバ２０を加熱することによる利益の多くは、膨張チャンバ４０を加熱することによっても達成することができる。
【００６１】
〔２．システム除染〕
時々は危険物質処理システム１０を除染することが必要になる場合がある。例えば、システム１０は、他の場所へ輸送するために分解される前に、又はメンテナンス又は廃棄固体の除去のようなために、開けられる前に除染されるべきである。
【００６２】
閉じ込め式爆発に用いられる機器の化学除染又はスチーム洗浄は、現在の最先端技術である。しかし、このような除染には欠点がある。化学除染に通常用いられる液体は、僅かな危険化学物質を含む場合がある亀裂又は割れ目にうまく入り込むことができない。スチーム洗浄は、より有効に入り込むが、それでも有害残留物を残してしまう。更に、化学除染及びスチーム洗浄は、通常は、システムを洗浄するために手作業のオペレータを必要とし、有毒化学物質への露出の危険を伴うものである。
【００６３】
本発明の実施形態は、爆発チャンバ２０、膨張チャンバ４０、接続用ガス導管（例えば、排気用マニホルド３８）、及び放出処理サブシステム１５内の処理装置を含む危険物質処理システム１０の除染に加熱空気を用いる。システム１０は、残留危険化学物質を分解するのに十分な温度まで、かつ除染の目標水準を達成する時間に亘って加熱されるべきである。必要であれば、除染中に放出処理サブシステム１５内の選択された場所において排気ガスの成分をモニタすることができ、加熱は、処理対象のガスが十分清浄であると判断されるまで続けることができる。
【００６４】
米国政府の規則は、除染の様々な水準を定めている。これらの規則の最も厳しいものの１つは、「５−Ｘ除染」と呼ばれ、化学兵器物質に曝された表面を少なくとも１，０００°Ｆ（５３７．８℃）で少なくとも１５分間の期間に亘って加熱することにより、化学兵器物質に曝された物質が除染されることを要求している。しかし、システム１０の一部の構成要素は、そのような厳しい処理に十分に適していない場合がある。例えば、爆発チャンバ２０を反復する強力な爆発に耐え得るようにするための設計基準は、そのような除染に耐えることができる物質の使用を非現実的にする場合がある。５−Ｘ除染に確実に対処することができる放出処理サブシステム１５の構成要素を選択する方がより現実的であろう。１つの実施形態では、放出処理サブシステム１５が１，０００°Ｆ（５３７．８℃）で少なくとも１５分間加熱され、爆発チャンバ２０がより低温、例えば、約５００°Ｆ（２６０℃）以下で加熱されるというふうに、爆発チャンバ２０及び放出処理サブシステム１５は、除染中に別々に加熱される。必要とされる水準の除染を達成するためには、爆発チャンバを放出処理サブシステム１５が熱処理された時間よりも長い時間熱処理することが必要な場合がある。膨張チャンバ４０は、爆発チャンバ２０と並行して加熱することができ、又は、それも５−Ｘ除染によって処理することができる。
【００６５】
高温ガス供給装置５０は、システム１０の内面を望ましい温度になるまで加熱するような大きさとすることができる。１つの実施形態では、高温ガス供給装置５０は、周囲空気を加熱するように設計された２つの高温ガス発生器（図示しない）、例えば、プロパン燃焼式発生器を含む。これらの高温ガス発生器の一方は、放出処理サブシステム１５を１，０００°Ｆ（５３７．８℃）又はそれ以上に加熱するために用いることができ、他方は、爆発チャンバ２０及び膨張チャンバ４０の曝された表面をより低い温度、例えば、約３００〜４００°Ｆ（１４８．９〜２０４．４℃）に加熱するために用いることができる。これらの高温ガス発生器の各々は、約５００〜１，６００°Ｆ（２６０〜８７１．１℃）の温度において１００〜６００ｓｃｆｍの周囲空気流量を供給することが可能であると考えられる。
【００６６】
上述の詳細な実施形態及び実施例は、網羅的ではなく例示的であることを意図したものであり、様々な同等な修正が本発明の範囲内で可能であることを当業者は認識するであろう。例えば、段階は所定の順序で示されているが、代替的な実施形態では、異なる順序で段階を実行することができる。本明細書で説明した様々な実施形態は、更に別の実施形態をもたらすために組み合わせることができる。
【００６７】
一般的に、特許請求の範囲に使用されている用語は、以上の説明によってそのような用語が明示的に定義されていない限り、本発明を本明細書で開示した特定的な実施形態に制限するように解釈すべきではない。本発明人は、本発明の他の態様に対する付加的な特許請求の範囲を形成するために、本出願を提出した後に付加的な特許請求の範囲を追加する権利を保持するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の１つの実施形態による危険廃棄物処理システムの図式的概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態による爆発チャンバの概略断面図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態によるパルスリミッタの作動の態様をグラフで示す図である。
【図１】
2007525633.tif 000003
【図２】
2007525633.tif 000004
【図３】
2007525633.tif 000005