(57)【要約】【課題】低レベル放射性廃棄物の処理で発生したスラグを用いて、環境負荷を低減させるとともに、酸性ガスを固定化するガス処理システム、及びガス処理方法を提供する。【解決手段】低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに、酸性ガスを含むガスを接触させるスラグ処理部を備える、ガス処理システム。酸性ガスを含むガスを、低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに接触させるスラグ処理工程を含む、ガス処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに、酸性ガスを含むガスを接触させるスラグ処理部を備える、ガス処理システム。
【請求項２】
前記徐冷スラグが、ＣａＯ、及びＳｉＯ２を含む、請求項１に記載のガス処理システム。
【請求項３】
前記徐冷スラグの平均粒子径が、１０〜１０００μｍである、請求項１又は２に記載のガス処理システム。
【請求項４】
前記ガスを、アルカリ剤に接触させるアルカリ処理部を備える、請求項１〜３の何れか一項に記載のガス処理システム。
【請求項５】
酸性ガスを含むガスを、低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに接触させるスラグ処理工程を含む、ガス処理方法。
【請求項６】
前記ガスを、アルカリ剤に接触させるアルカリ処理工程を含む、請求項５に記載のガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス処理システム、及びガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低レベル放射性廃棄物は、放射性セシウムを含む。塩素ガス存在下に低レベル放射性廃棄物を溶融させることにより、放射性セシウムを除去することができる（塩化揮発法）。しかしながら、塩化揮発法により低レベル放射性廃棄物を処理すると、産業副産物としてのスラグと、酸性ガスを含む排ガスとが生成する。酸性ガスは、酸性雨やダイオキシン生成などの環境汚染の原因となるため、これらの大気中への放出は厳しく規制されている。
【０００３】
産業副産物の低減や有効利用は、環境問題という観点からも検討されている。特に、低レベル放射性廃棄物は、原子炉施設の稼働や、放射能に汚染された地域の除染作業等により発生し続けている。低レベル放射性廃棄物の処理により生じるスラグの有効利用は、社会的に大きな課題である。
特許文献１には、電気炉スラグを用いて酸性ガスを処理する排ガス処理方法が提案されている。特許文献１によれば、酸性ガスを固定化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、低レベル放射性廃棄物の処理で発生したスラグの利用については考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低レベル放射性廃棄物の処理で発生したスラグを用いて、環境負荷を低減させるとともに、酸性ガスを固定化するガス処理システム、及びガス処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］  低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに、酸性ガスを含むガスを接触させるスラグ処理部を備える、ガス処理システム。
［２］  前記徐冷スラグが、ＣａＯ、及びＳｉＯ２を含む、［１］に記載のガス処理システム。
［３］  前記徐冷スラグの平均粒子径が、１０〜１０００μｍである、［１］又は［２］に記載のガス処理システム。
［４］  前記ガスを、アルカリ剤に接触させるアルカリ処理部を備える、［１］〜［３］の何れか一項に記載のガス処理システム。
［５］  酸性ガスを含むガスを、低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに接触させるスラグ処理工程を含む、ガス処理方法。
［６］  前記ガスを、アルカリ剤に接触させるアルカリ処理工程を含む、［５］に記載のガス処理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低レベル放射性廃棄物の処理で発生したスラグを用いて、環境負荷を低減させるとともに、酸性ガスを固定化するガス処理システム、及びガス処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のガス処理システムの一実施形態を表す概略図である。
【図２】本発明のスラグ処理部の一例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
≪ガス処理システム≫
本発明のガス処理システムは、低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに、酸性ガスを含むガスを接触させるスラグ処理部を備える。
本明細書において酸性ガスとは、水に溶解した際に酸性を示すガスである。例えば、塩素ガス、塩化水素ガス、亜硫酸ガス、次亜硫酸ガス等のことである。
本発明において、低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグ（以下、単に徐冷スラグともいう）とは、低レベル放射性廃棄物を溶融させた後、水で急冷せずに徐冷したものである。
本発明において、低レベル放射性廃棄物とは、原子炉施設から発生する廃棄物や、原子力発電事故により放射能に汚染された基材・土壌などが該当する。
本発明のガス処理システムについて、一実施形態を例にして説明する。
【００１１】
図１に示すように、本発明の一実施形態におけるガス処理システム１００は、スラグ処理部１０の上流に、ガスをアルカリ剤に接触させるアルカリ処理部１１を備える。
【００１２】
アルカリ処理部で用いられるアルカリ剤としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｎ（ＣＨ３）４ＯＨ、Ｎ（Ｃ２Ｈ５）４ＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２、Ｅｕ（ＯＨ）２、ＴｌＯＨ、ＨＮ＝Ｃ（ＮＨ２）２、［Ａｇ（ＮＨ３）２］ＯＨ、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］（ＯＨ）２、Ｓ（ＣＨ３）３ＯＨ、Ｉ（Ｃ６Ｈ５）２ＯＨ等が挙げられる。なかでも、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２が好ましい。
【００１３】
アルカリ処理部としては、湿式アルカリ処理部、及び乾式アルカリ処理部が挙げられる。
湿式アルカリ処理部は、処理槽の上方からアルカリ剤の水溶液を連続的に散布し、処理槽の下部から導入したガスをアルカリ剤の水溶液と接触させて、排気を上部から排出するものである。
湿式アルカリ処理部において、アルカリ剤水溶液中のアルカリ剤の濃度は、１０〜３０質量％が好ましく、２０〜３０質量％がより好ましい。
乾式アルカリ処理部は、アルカリ剤の粉体をガスと反応させ、反応生成物を乾燥状態においてバグフィルタで捕集するものである。
アルカリ処理部が乾式アルカリ処理部である場合、アルカリ処理部の下流であって、スラグ処理部の上流に、反応生成物を捕集するためのバグフィルタを備えることが好ましい。バグフィルタの素材としては、コットン、ナイロン、金属繊維、及びガラス繊維等が挙げられる。
【００１４】
スラグ処理部は、連続式であってもよく、バッチ式であってもよい。また、流動床であってもよく、固定床であってもよい。なかでも固定床が好ましい。固定床としては、徐冷スラグを有するフィルタであってもよく、徐冷スラグを充填したカラムであってもよい。
例えば、図２のスラグ処理部１０ａは、徐冷スラグ１、カラム２、フィルタ３を備える。図２のスラグ処理部１０ａにおいて、徐冷スラグ１はカラム２に充填され、フィルタ３で両端を固定されている。
【００１５】
徐冷スラグは、ＣａＯ、ＳｉＯ２、及びＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。
ＣａＯの含有量は、徐冷スラグの総質量に対し、２０〜５０質量％が好ましく、３５〜５０質量％がより好ましい。
ＣａＯの含有量が上記下限値以上、且つ、上記上限値以下であると、酸性ガスを吸収しやすくなる。
ＳｉＯ２の含有量は、徐冷スラグの総質量に対し、１３〜５０質量％が好ましく、２８〜５０質量％がより好ましい。
ＳｉＯ２の含有量が上記下限値以上、且つ、上記上限値以下であると、酸性ガスを吸収しやすくなる。
【００１６】
ＣａＯ／ＳｉＯ２で表される質量比（以下、ＣａＯ／ＳｉＯ２比ともいう）は、１〜１．５が好ましく、１〜１．２５がより好ましい。
ＣａＯ／ＳｉＯ２比が上記範囲内であると、酸性ガスを吸収しやすくなる。
【００１７】
徐冷スラグの平均粒子径は、１０〜１０００μｍが好ましく、１００〜１０００μｍがより好ましい。
徐冷スラグの平均粒子径が上記範囲内であると、カラムが目詰まりすることなくガスを流すことができる。
ここで徐冷スラグの「粒子径」は、徐冷スラグ粒子を光学顕微鏡によって観察し、その二次元形状に対する最大内接円の直径である。例えば、徐冷スラグ粒子の二次元形状が、円に近似することが妥当な形状である場合（他の形状よりも円に近い場合）はその円の直径が粒子径であり、楕円に近似することが妥当な場合はその楕円の短径が粒子径であり、正方形に近似することが妥当な場合はその正方形の辺の長さが粒子径であり、長方形に近似することが妥当な場合はその長方形の短辺の長さが粒子径である。また「平均粒子径」は、無作為に選択された複数の粒子の粒子径を光学顕微鏡で観察して計測し、その平均値を計算することによって求められる。測定する粒子の数は特に限定されないが、例えば２０個以上が好ましい。
【００１８】
徐冷スラグの比表面積は、５００〜７５０ｃｍ２／ｇが好ましく、５００〜６００ｃｍ２／ｇがより好ましい。
徐冷スラグの比表面積が上記範囲内であると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
なお、徐冷スラグ比表面積には、光学顕微鏡で観察した平均粒子径と後述する密度を用いる。粒子を球形と仮定すると、「比表面積＝３÷密度÷平均粒子半径」より計算できる。
【００１９】
徐冷スラグの密度は、２〜３ｇ／ｃｍ３が好ましく、２．５〜３ｇ／ｃｍ３がより好ましい。
徐冷スラグの密度が上記範囲内であると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
なお、徐冷スラグの密度は、一定重量の試料を水を入れたメスシリンダーに入れ、水かさの増分と試料重量より測定できる。
【００２０】
徐冷スラグの放射能濃度は、１０〜０．１Ｂｑ／ｇが好ましく、１〜０．１Ｂｑ／ｇがより好ましい。
徐冷スラグの放射能濃度が上記範囲内であると、被ばく量を少なくすることができる。
なお、放射能濃度は、ゲルマニウム半導体検出器を用いて測定できる。
【００２１】
徐冷スラグの製造方法としては、例えば、低レベル放射性廃棄物を塩素存在下に溶融させ、続いて徐冷する方法が挙げられる。
低レベル放射性廃棄物の放射能濃度は、１Ｂｑ／ｇ以上が好ましく、１０Ｂｑ／ｇ以上がより好ましい。また、低レベル放射性廃棄物の放射能濃度は、１００万Ｂｑ／ｇ以下が好ましく、１０万Ｂｑ／ｇ以下がより好ましい。
低レベル放射性廃棄物の放射能濃度が上記範囲内であると、放射性セシウムを除去しやすい。
低レベル放射性廃棄物を溶融させる際の温度は、１１００〜１５００℃が好ましく、１３００〜１５００℃がより好ましい。
溶融させる時間は、１０〜３０分が好ましく、２０〜３０分がより好ましい。
徐冷の方法は、溶融後の低レベル放射性廃棄物を、空気存在下に静置する方法等が挙げられる。
徐冷する時間は、６０〜１２０分が好ましく、９０〜１２０分がより好ましい。
【００２２】
カラム２は、プラスチック製、ガラス製のものが用いられる。カラム２の形状は徐冷スラグ１を充填できるものであれば特に限定されず、Ｉ字型の筒状であってもよく、Ｕ字型の筒状であってもよい。
【００２３】
フィルタ３は、徐冷スラグ１を充填させたカラム２の両端に位置している。フィルタは、徐冷スラグ１をカラム２内に固定するとともに、ガス中に含まれる粉塵を除去したり、徐冷スラグが大気中に飛散するのを防ぐことができる。
フィルタ３の素材は、ガラス製不織布等が挙げられる。
フィルタ３の厚みは、１〜５ｍｍが好ましく、２．５〜５ｍｍがより好ましい。
なお、フィルタの厚みは、シックネスゲージで測定できる。
【００２４】
本発明のガス処理システムにおいて、処理対象のガスとしては、ごみ焼却により発生したガス、又は低レベル放射性廃棄物を溶融させた際に発生したガス等の排ガスを例示できる。
【００２５】
以上、ガス処理システムの一実施形態を例にして説明したが、本発明はこれに限定されず、アルカリ処理部はなくてもよい。
アルカリ処理部はスラグ処理部の下流であってもよい。
アルカリ処理部、その下流にスラグ処理部、さらにその下流に第二のアルカリ処理部を備えていてもよい。
アルカリ処理部の上流に、ガス中に含まれる粉塵を除去するバグフィルタを備えていてもよい。
バグフィルタを備えることにより、ガス中の粉塵を除去できるため、粉塵によるアルカリ処理部の劣化を防止することができる。
バグフィルタの素材としては、コットン、ナイロン、金属繊維、及びガラス繊維等が挙げられる。
【００２６】
≪ガス処理方法≫
本発明のガス処理方法は、酸性ガスを含むガスを、低レベル放射性廃棄物由来の徐冷スラグに接触させるスラグ処理工程を含む。
本発明のガス処理方法について、一実施形態を例にして説明する。
【００２７】
本発明のガス処理方法の一実施形態では、図１に示されるガス処理システム１００を使用する。
まず、ガスをアルカリ処理部１１に導入して、ガスをアルカリ剤に接触させる（アルカリ処理工程）。アルカリ剤に接触させたガスを、スラグ処理部１０に導入して、徐冷スラグに接触させる（スラグ処理工程）。
【００２８】
アルカリ処理工程におけるガスの供給速度は、０．２５〜１ｍ／ｓが好ましく、０．２５〜０．５ｍ／ｓがより好ましい。
ガスの供給速度が上記範囲内であると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００２９】
アルカリ処理工程におけるガスの温度は、２０〜８０℃が好ましく、２０〜５０℃がより好ましい。
ガスの温度が上記範囲内であると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００３０】
アルカリ処理工程において、ガスの総体積に対する酸性ガスの割合は、０〜２体積％が好ましく、０〜１体積％がより好ましい。
酸性ガスの割合を上記範囲内とすると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００３１】
スラグ処理工程において、ガスの供給速度は、０．２５〜１ｍ／ｓが好ましく、０．２５〜０．５ｍ／ｓがより好ましい。
ガスの供給速度が上記範囲内であると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００３２】
スラグ処理工程におけるガスの温度は、２０〜８０℃が好ましく、２０〜５０℃がより好ましい。
ガスの温度が上記範囲内であると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００３３】
スラグ処理工程における、ガスの総体積に対する酸性ガスの割合は、０〜２体積％が好ましく、０〜１体積％が好ましい。
酸性ガスの割合を上記範囲内とすると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００３４】
スラグ処理工程における、［ガスの体積］／［徐冷スラグの体積］で表される体積比は、１０００〜５０００が好ましく、１０００〜２５００がより好ましい。
体積比を上記範囲内とすると、酸性ガスを吸着しやすくなる。
【００３５】
本発明のガス処理方法により処理された後の排気は、酸性ガスの含有量が０〜１０ｐｐｍであることが好ましく、０〜１ｐｐｍであることがより好ましい。
なお、酸性ガスの含有量は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０６に基づいて測定できる。
【００３６】
本発明のガス処理方法において、処理対象のガスとしては、ごみ焼却により発生したガス、又は低レベル放射性廃棄物を溶融させた際に発生したガス等の排ガスを例示できる。
【００３７】
以上、ガス処理方法の一実施形態を例にして説明したが、本発明はこれに限定されず、アルカリ処理工程はなくてもよい。
アルカリ処理工程はスラグ処理工程の後であってもよい。
アルカリ処理工程、続いてスラグ処理工程を行い、さらに第二のアルカリ処理工程を行ってもよい。
アルカリ処理部の前に、バグフィルタでガス中に含まれる粉塵を除去する粉塵除去工程を行ってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・徐冷スラグ
２・・・カラム
３・・・フィルタ
１０ａ・・・スラグ処理部
１０・・・スラグ処理部
１１・・・アルカリ処理部
１００・・・ガス処理システム
【図１】
2019100822.tif 000002
【図２】
2019100822.tif 000003