(57)【要約】【課題】多量の薬剤を用いずに、簡易にコンクリートを減容することのできるコンクリートの処理装置及び処理方法の提供。【解決手段】内部に溶融塩２を収容し、コンクリート１を溶融塩２に浸漬させて、溶融塩２にコンクリート１を溶融させる溶融塩浸漬槽１２と、溶融塩２に不溶の残渣３を洗浄液５によって洗浄除去する洗浄装置１３と、内部にコンクリート１を収容する収容容器１６と、収容容器１６を溶融塩浸漬槽１２と洗浄装置１３に順に搬送する搬送装置１１とを備えるコンクリートの処理装置及びコンクリートの処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に溶融塩を収容し、コンクリートを前記溶融塩に浸漬させて、前記溶融塩に前記コンクリートを溶融させる溶融塩浸漬槽と、
前記溶融塩に不溶の残渣を洗浄液によって洗浄する洗浄装置と、
内部に前記コンクリートを収容する収容容器と、
前記収容容器を前記溶融塩浸漬槽と前記洗浄装置に順に搬送する搬送装置と
を備えることを特徴とするコンクリートの処理装置。
【請求項２】
前記コンクリートは放射性物質を含有する請求項１に記載のコンクリートの処理方法。
【請求項３】
前記洗浄装置の前段に、前記溶融塩浸漬槽から取り出した前記残渣に付着した塩を除去する塩除去装置を有する請求項１又は２に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項４】
前記塩除去装置は、遠心力、重力又は風力によって、前記残渣に付着した塩を除去する請求項３に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項５】
前記洗浄装置は、洗浄液に前記残渣を浸漬する装置、前記残渣に前記洗浄液をかけ流す装置又は前記残渣に前記洗浄液を噴霧する装置である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項６】
前記洗浄装置から取り出した残渣に付着した洗浄液を除去する洗浄液除去装置を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項７】
前記洗浄液除去装置は、遠心力、重力、風力又は衝撃の印加によって残渣に付着した洗浄液を除去する請求項６に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項８】
さらに、前記残渣に付着した洗浄液を乾燥させる乾燥装置を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項９】
前記乾燥装置において、前記溶融塩浸漬槽から発生する熱により前記洗浄液を乾燥させる請求項８に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項１０】
さらに、前記洗浄装置から取り出した残渣を回収する残渣回収装置を有する請求項１乃至９のいずれか１項に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項１１】
前記残渣回収装置は、前記収容容器を傾けて前記収容容器内に残留する残渣を前記収容容器から排出させて回収する請求項１０に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項１２】
前記残渣に衝撃を印加して前記残渣を回収する装置又は前記残渣に空気を吹き付けて前記残渣を回収する装置をさらに備える請求項１０又は１１に記載のコンクリートの処理装置。
【請求項１３】
コンクリートを溶融塩に浸漬して前記溶融塩に前記コンクリートを溶解させる溶融塩浸漬工程と、
前記溶融塩に不溶の残渣を洗浄液によって洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程で洗浄後の残渣を回収する残渣回収工程と
を有し、前記溶融塩浸漬工程、前記洗浄工程及び前記回収工程を連続的に行うことを特徴とするコンクリートの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、コンクリートの処理方法と処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の廃止措置時には多種多様な廃棄物が発生する。なかでも、原子力発電所の構造躯体として使用されている鉄筋コンクリートの廃棄物量が非常に多くなるため、全量を埋設処分するためには巨大なトレンチ処分場が必要となる。鉄筋コンクリートが放射性物質で汚染されている場合や放射化されている場合には、コンクリートピット中に廃棄物を埋設処分することが必要になり、廃棄物の処理費用がさらに増大する。そのため、放射性廃棄物として廃棄及び管理されるコンクリートの物量を低減させるための技術が開発されている。
【０００３】
放射性物質で汚染された鉄筋コンクリートや放射化された鉄筋コンクリートの処理方法として、原子炉容器の外周に設けられる生体遮蔽壁などの高濃度放射化コンクリートにジェット水を吹き付けて、セメントなどを切断・剥離しスラリー化する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、放射化したコンクリートを破砕して粗骨材とモルタル部分に分離し、それぞれの放射性核種濃度を測定し、測定結果に応じて処分区分を決定する方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、放射化コンクリートを粉砕後、硝酸を用いて放射性物質、セメント成分などを溶解させた後、ｐＨ調整、溶媒抽出などの手法を用い、放射性物質を除去する方法もある（例えば、特許文献３参照。）。放射化コンクリートを、塩素又は塩素化合物の存在下で加熱して溶融減容化するとともに、放射化コンクリートに含まれる放射性核種の塩化物を気化させ冷却して捕集する方法もある（例えば、特許文献４参照。）。
【０００５】
しかしながら、これら従来の方法では、処理時間が増大したり、多量の薬剤を使用するために処理費用が増大したりする。そのため、放射性廃棄物として廃棄及び管理されるコンクリートの物量を効率よく減容することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５５７１３９号公報
【特許文献２】特許第４４６７０２６号公報
【特許文献３】特許第５７５７２０４号公報
【特許文献４】特開２０１６−１６１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、多量の薬剤を用いずに、簡易にコンクリートを減容することのできるコンクリートの処理装置及び処理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】
【０００８】
本発明のコンクリートの処理装置の一態様は、内部に溶融塩を収容し、コンクリートを前記溶融塩に浸漬させて、前記溶融塩に前記コンクリートを溶解させる溶融塩浸漬槽と、前記溶融塩に不溶の残渣を洗浄液によって洗浄する洗浄装置と、内部に前記コンクリートを収容する収容容器と、前記収容容器を前記溶融塩浸漬槽と前記洗浄装置に順に搬送する搬送装置とを備える。
【０００９】
本発明のコンクリートの処理方法の一態様は、コンクリートを溶融塩に浸漬して前記溶融塩に前記コンクリートを溶解させる溶融塩浸漬工程と、前記溶融塩に不溶の残渣を洗浄液によって洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程で洗浄後の残渣を回収する残渣回収工程とを有し、前記溶融塩浸漬工程、前記洗浄工程及び前記回収工程を連続的に行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多量の薬剤を用いずに、簡易にコンクリートを減容することのできるコンクリートの処理装置及び処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るコンクリートの処理装置を概略的に表す側面図である。
【図２】第２の実施形態に係るコンクリートの処理装置を概略的に表す側面図である。
【図３】塩除去装置の一態様である昇降工程を概略的に表す側面図である。
【図４】塩除去装置の一態様である移動工程を概略的に表す平面図である。
【図５】実施形態に係るコンクリートの処理方法を概略的に表すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、第１の実施形態に係るコンクリートの処理装置１０は、例えば、汚染・放射化した鉄筋コンクリートの廃棄物（コンクリート１）を処理する。コンクリートの処理装置１０は、内部に溶融した塩（溶融塩２）を収容する溶融塩浸漬槽１２と、溶融塩２に不溶の残渣３を洗浄液５によって洗浄する洗浄装置１３と、コンクリート１を収容する収容容器１６と、収容容器１６を溶融塩浸漬槽１２と洗浄装置１３に順次搬送する搬送装置１１とを備えている。また、コンクリートの処理装置１０は、収容容器１６内に残留した洗浄後の残渣３を回収する残渣回収装置１４を備えている。
【００１３】
搬送装置１１は、内部にコンクリート１を収容した収容容器１６を、例えば水平方向及び鉛直方向に適宜移動させて、収容容器１６を溶融塩浸漬槽１２と洗浄装置１３に順次移動させる。搬送装置１１は、例えば、溶融塩浸漬槽１２及び洗浄装置１３の上方に配設されたリフト及びコンベヤからなる。
【００１４】
コンクリートの処理装置１０におけるコンクリート１の処理は次のように行われる。まず、搬送装置１１が内部にコンクリート１を収容した収容容器１６を水平方向に移動させて、溶融塩浸漬槽１２の上部に配置させる。
【００１５】
収容容器１６は、耐熱性、耐食性の高い材料、例えばステンレス等で構成されたかご状の容器である。収容容器１６はコンクリート１又は残渣３の出し入れが可能なように例えば上部に開口を有している。また、収容容器１６は、溶融塩２に浸漬されることで、内部のコンクリート１と溶融塩２を接触させることができるように、例えば、壁面に網目構造を有している。
【００１６】
収容容器１６を溶融塩浸漬槽１２の上部から下方に移動させることで、コンクリート１を収容した収容容器１６が溶融塩浸漬槽１２内に投入される。これにより、コンクリート１を収容した収容容器１６が溶融塩２に浸漬されて、溶融塩２が収容容器１６の壁面を通過し、収容容器１６内で、溶融塩２とコンクリート１が接触する。
【００１７】
溶融塩浸漬槽１２内に収容される溶融塩２は、高温の無機化合物（塩）からなる液体であり、金属塩の溶解が可能、高温のため反応速度が速い、耐放射線性が高い、浄化することで溶融塩の再利用が可能、などの特徴を有する。溶融塩２としては例えば、金属ハロゲン化物、金属水酸化物、金属硫酸塩、金属炭酸塩などを用いることができる。溶融塩２として、具体的には、炭酸リチウム−炭酸ナトリウム−炭酸カリウム三元共晶塩を用いることが好ましい。溶融塩２は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。溶融塩浸漬槽１２内の溶融塩２の温度は、その融点以上であり、３００〜１０００℃程度が好ましい。なお、溶融塩浸漬槽１２は、耐熱性、耐食性の高い材料、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼や、インコネル６００（登録商標）等のニッケル基合金などを用いて構成される。
【００１８】
溶融塩浸漬槽１２内で溶融塩２とコンクリート１が接触されると、コンクリート１中の、酸化カルシウム（ＣａＯ）を多く含むセメント成分が優先的に溶融塩２中に溶解される。また、セメント成分に付着し、又はセメント成分に含有された放射性物質は、セメント成分の溶解に伴い、溶融塩２中に溶解する。放射性物質としては、Ｃｓ、Ｅｕ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｆｅ等が挙げられる。
【００１９】
セメント成分に比べて溶融塩２に溶解しにくい骨材、鉄筋は残渣３として残る。コンクリート１が溶解して残渣３を生成した後に、搬送装置１１が収容容器１６を上方に移動させることで、残渣３を溶融塩浸漬槽１２から引き上げることができる。
【００２０】
これにより、コンクリート１の浸漬された溶融塩２から、放射性物質をほとんど含まない残渣３を取り出して回収することができる。溶融塩浸漬槽１２中には、残渣３の除かれた溶融塩２が残る。そのため、溶融塩２中には、放射性物質とセメント成分が溶解されているため、放射性物質を溶融塩２中に分離することができる。
【００２１】
次いで、搬送装置１１が内部に残渣３を収容した収容容器１６を移動させて、洗浄装置１３に搬送する。溶融塩２から回収された残渣３や収容容器１６に溶融塩２が付着している場合、残渣３の表面や収容容器に、溶融塩２が冷却されて生じた塩６が付着する。塩６には放射性物質が含まれることがあるため、洗浄装置１３において、残渣３や収容容器１６に付着した塩６を洗浄液５によって洗浄除去する。洗浄装置１３は、例えば洗浄槽内に収容した洗浄液５に残渣３を浸漬する装置、残渣３に洗浄液５をシャワー状にかけ流す装置又は残渣３にミスト化した洗浄液５を噴霧する装置を用いることができる。洗浄装置１３としては上記した装置の１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
洗浄装置１３が洗浄槽内に収容した洗浄液５に残渣３を浸漬する装置である場合、搬送装置１１が、残渣３を収容した収容容器１６を水平方向に移動して、洗浄装置１３の上方に移動させ、この状態で、収容容器１６を下方に移動させることで、収容容器１６を洗浄槽内に投入する。洗浄槽内では、収容容器１６の壁面を洗浄液５が通過して、洗浄液５と残渣３が接触する。これにより、残渣３に付着した塩６が洗浄液５によって洗浄されて、収容容器１６内に洗浄後の残渣３が残留する。その後に、搬送装置１１が収容容器１６を上方に移動させることで、洗浄後の残渣３を洗浄槽から引き上げることができる。
【００２３】
洗浄液５は純水、希酸水溶液、希塩基水溶液等である。例えば、残渣３を純水で洗浄する場合、残渣３に付着した塩６を、洗浄用の純水に溶解させて除去し、塩６の除去された残渣３を得ることができる。
【００２４】
洗浄液５は純水以外にも、上記したように希酸水溶液や希塩基水溶液を使用することができる。希酸水溶液に含まれる酸は、例えば、硝酸や塩酸等である。希塩基水溶液に含まれる塩基は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア等である。洗浄液５の濃度は、希酸水溶液や希塩基水溶液の場合、酸又は塩基の濃度が０．０００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．１ｍｏｌ／Ｌであればよい。また、洗浄液５の液性は、例えば、希酸水溶液の場合ｐＨ２以上であり、希塩基水溶液の場合ｐＨ１０〜１３程度である。
【００２５】
洗浄装置１３において、残渣３に付着した塩６が洗浄液５中に溶解する。洗浄後の洗浄液５を加熱して水分を除去することで洗浄液５中に溶解した塩６を回収することができる。回収された塩６は、再度溶融塩浸漬槽１２内に収容することで、溶融塩２として用いることができる。この際の洗浄液５の加熱にはヒーターを用いてもよいし、溶融塩浸漬槽１２において溶融塩２から発生する熱を用いてもよい。
【００２６】
さらに、搬送装置１１は、収容容器１６を、例えば水平方向に移動させて、残渣回収用の回収容器１５の上方に位置させる。ここで、残渣回収装置１４によって収容容器１６を傾ける、あるいは逆さにする等、その角度を変えることで、収容容器１６内の残渣３を収容容器１６から回収容器１５内に排出し、回収することができる。
【００２７】
本実施形態のコンクリートの処理装置１０によれば、搬送装置１１によってコンクリート１を溶融塩浸漬槽１１と洗浄装置１３に自動で搬送するため、溶融塩２へのコンクリート１の浸漬と、洗浄液５による残渣３の洗浄を自動で行うことができる。これにより、コンクリート１を自動で処理して、骨材、鉄筋等を容易に除くことができる。そのため、コンクリート１に放射性物質が含まれている場合には、上記で説明したコンクリートの処理を、溶融塩２中にコンクリートが溶解できなくなるまで行うことで、放射性物質を廃溶融塩中に濃縮することができる。そのため、放射性廃棄物として廃棄され管理される物量を減らすことができ、放射性廃棄物の処理費用を低減させることができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態のコンクリートの処理装置について説明する。図２は、本実施形態のコンクリートの処理装置２０を概略的に示す図である。コンクリートの処理装置２０は、第１の実施形態のコンクリートの処理装置１０とは、塩除去装置、洗浄液除去装置２２及び乾燥装置２３をさらに備える点で異なるが、これ以外の構成は、第１の実施形態のコンクリートの処理装置１０と同様である。そのため、図２において、図１と対応する部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２９】
塩除去装置は、塩６の生成を抑制するために、残渣３を洗浄装置１３内に搬入するに先立ち、残渣３や収容容器１６に付着した塩６を除去する。塩除去装置は、例えば、塩６を遠心力によって除去する装置、塩６を重力によって除去する装置、塩６に空気を吹き付けて（風力によって）除去する装置等である。これらの装置は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
塩６を遠心力によって除去する装置は、例えば、収容容器１６を回転させるモーター等の動力である。当該モーター等により、収容容器１６を回転させて、残渣３及びこれに付着した塩６に遠心力を与えて、残渣３から塩６を除去することができる。残渣３に付着した塩６を重力によって除去する装置としては、例えば、図３に示すように、残渣３を溶融塩浸漬槽１２から洗浄装置１３に移動させる工程を上下に蛇行させた構成（昇降工程２１ａ）である。収容容器１６を昇降工程２１ａの経路上で移動させ、この間に重力によって塩６を除去することができる。また、昇降工程２１ａにおいて収容容器１６を上方から下方に移動させる際に、収容容器１６に衝撃を与えて、残渣３に付着した塩６を除去してもよい。
【００３１】
図４は、塩除去装置の一例である移動工程２１ｃを概略的に表す平面図である。残渣３に付着した塩６を重力によって除去する装置は、例えば、図４に示すように、残渣３を収容した収容容器１６を、溶融塩浸漬槽１２から洗浄装置１３に移動させる工程を平面方向に蛇行させた、移動工程２１ｃの構成でもよい。これにより収容容器１６の移動距離を長くすることで、残渣３の移動時間を長くし、この間に重力によって塩６を除去することができる。なお、図４において矢印は収容容器１６の進行方向を示す。
【００３２】
塩６を空気によって除去する装置では、冷風発生装置（エアジェットクーラー）２１ｂなどの送風機を用い、残渣３に空気を吹き付けて残渣３に付着した塩６を除去することができる。
【００３３】
洗浄液除去装置２２は、残渣３を回収するに先立ち、洗浄液５で洗浄後の残渣３に付着した洗浄液５を除去する。洗浄液除去装置２２は、例えば、洗浄液５を遠心力によって除去する装置、洗浄液５を重力によって除去する装置、空気を吹き付けて（風力によって）洗浄液５を除去する装置等である。各装置の構成は、塩除去装置で説明したのと同様である。また、洗浄液除去装置２２は、残渣３を収容した収容容器１６に衝撃を与え、その振動によって洗浄液５を振り落とす装置であってもよい。
【００３４】
乾燥装置２３は、洗浄液除去装置２２の後段に配置される。乾燥装置２３は、残渣３を回収するに先立ち、収容容器１６や残渣３に付着した洗浄液５を乾燥させて除去する。これにより、洗浄液５の拡散を防ぐことができる。乾燥装置２３としては、ヒーターを用いてもよいし、熱交換器等を配置して溶融塩浸漬槽１２で発生する熱を使用してもよい。
【００３５】
上記コンクリートの処理装置において、放射化したコンクリートを処理する場合には、放射性物質が空気中に飛散する可能性がある。そのため、装置を密閉空間内に配置して、さらに、空気洗浄機を配置することが好ましい。これにより、飛散した放射性核種を空気清浄機によって捕集することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、残渣回収装置１４にさらに、残渣回収補助装置２４として、収容容器１６に衝撃を加える装置や収容容器１６に空気を吹き付ける装置を配置して、収容容器１６を傾けるか逆さにする際に、収容容器１６に衝撃を加えるか、収容容器１６に空気を吹き付けてもよい。これにより、収容容器１６内の残渣３を収容容器１６から迅速に回収容器１５内に排出し、回収することができる。
【００３７】
図５は、上記コンクリートの処理装置２０を用いたコンクリートの処理方法を概略的に示すフロー図である。本実施形態のコンクリートの処理方法は、コンクリート１を溶融塩浸漬槽１２内の溶融塩２に浸漬して溶融塩２にコンクリート１を溶解させる溶融塩浸漬工程Ｓ１０と、不溶の残渣３や収容容器１６に付着した、溶融塩２が冷却されて生じた塩６を塩除去装置によって除去する塩除去工程Ｓ２０と、残渣３に付着した塩６を洗浄装置１３内で洗浄液５によって洗浄する洗浄工程Ｓ３０とを有している。さらに、本実施形態のコンクリートの処理方法は、洗浄液５で洗浄後の残渣３に付着した洗浄液５を洗浄液除去装置２２によって除去する洗浄液除去工程Ｓ４０と、洗浄後の残渣３や収容容器１６に付着した洗浄液５を乾燥装置２３によって乾燥させる乾燥工程Ｓ５０と、洗浄後の残渣３を残渣回収装置１４によって回収する残渣回収工程Ｓ６０とを備えている。溶融塩浸漬工程Ｓ１０から残渣回収工程Ｓ６０の各工程における装置の動作は上記で説明したとおりである。
【００３８】
本実施形態のコンクリートの処理方法は、溶融塩浸漬工程Ｓ１０から残渣回収工程Ｓ６０を連続的に行う。また、本実施形態のコンクリートの処理方法において、溶融塩除去工程Ｓ２０、洗浄液除去工程Ｓ４０、乾燥工程Ｓ５０、残渣回収工程Ｓ６０は必須ではなく、必要に応じて行われる。
さらに、残渣回収工程Ｓ６０の後に空になった収容容器１６に再びコンクリート１を入れることによって、コンクリートの処理を連続的に行うことができる。
【００３９】
上記本実施形態のコンクリートの処理装置２０及び処理方法によれば、搬送装置１１によってコンクリート１の処理を自動で行うことができる。これにより、コンクリート１から骨材、鉄筋等を容易に除くことができる。そのため、コンクリート１に放射性物質が含まれている場合には、上記で説明したコンクリートの処理を、溶融塩２中にコンクリートが溶解できなくなるまで行うことで、放放射性物質を廃溶融塩中に濃縮することができる。そのため、放射性廃棄物として廃棄され管理される物量を減らすことができ、放射性廃棄物の処理費用を低減させることができる。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１…コンクリート、２…溶融塩、３…残渣、５…洗浄液、６…塩、１０，２０…コンクリートの処理装置、１１…搬送装置、１２…溶融塩浸漬槽、１３…洗浄装置、１４…残渣回収装置、１５…回収容器、１６…収容容器、２１ａ…昇降工程、２１ｃ…移動工程、２２…洗浄液除去装置、２３…乾燥装置、２４…残渣回収補助装置、Ｓ１０…溶融塩浸漬工程、Ｓ２０…塩除去工程、Ｓ２０…塩除去工程、Ｓ３０…洗浄工程、Ｓ４０…洗浄液除去工程、Ｓ５０…乾燥工程、Ｓ６０…残渣回収工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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