(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリキルンの金属シェルの内面と同一曲率の曲面を有する金属板と、
該金属板の前記曲面に貼り付けられる検査用煉瓦と、
前記金属板を、前記ロータリキルンの金属シェルに設けられた開口に、前記金属シェルの外側から取り外し可能に取り付ける取付部とを備えることを特徴とする煉瓦検査用構造体。
【請求項２】
前記金属板には、前記金属シェルの円周方向に３つ以上の検査用煉瓦が互いに当接するように連続して貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の煉瓦検査用構造体。
【請求項３】
中空円筒状の金属シェルと、該金属シェルに内張りされる煉瓦とを備えるロータリーキルンにおいて、
前記金属シェルには開口が設けられ、
該開口に、請求項１又は２に記載の煉瓦検査用構造体が装着されていることを特徴とするロータリーキルン。
【請求項４】
前記開口は、前記金属シェルの軸方向に複数存在し、
前記開口の各々に、前記煉瓦検査用構造体が装着されていることを特徴とする請求項３に記載のロータリーキルン。
【請求項５】
前記開口は、前記金属シェルの円周方向に複数存在し、
前記開口の各々に、前記煉瓦検査用構造体が装着されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のロータリーキルン。
【請求項６】
請求項３、４又は５に記載のロータリーキルンにおいて、放射性物質を含む原料を加熱した後に、前記煉瓦検査用構造体を取り外すことで、該煉瓦検査用構造体の金属板に貼り付けられた検査用煉瓦を回収することを特徴とする放射性物質に汚染されたロータリーキルン用耐火煉瓦の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウム等の放射性物質を含有する廃棄物を加熱し、廃棄物から放射性セシウム等を除去するロータリーキルンにおいて、内張煉瓦への放射性物質の浸透度を検査する際に用いられる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌に取り込まれた放射性セシウムを除去するため、例えば、特許文献１には、放射性セシウムで汚染された土壌をロータリーキルンで加熱し、キルン排ガスを冷却して放射性セシウムを含む微粉を生じさせ、キルン排ガス中の粗粉を回収してロータリーキルンに返送し、キルン排ガスから微粉を捕集する技術が記載されている。この技術により、放射性セシウムが高濃度に濃縮されて減容化が図られ、中間貯蔵又は最終処分の負担を軽減することができると共に、放射性セシウム濃度が低減された焼成物を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロータリーキルンには、マグネシア−クロム質、マグネシア−スピネル質、マグネシア−ドロマイト質等の焼成耐火煉瓦が内張りされている。特許文献１等の技術を実施するロータリーキルンにおいて、これらの耐火煉瓦への放射性物質の浸透度を検査するには、ロータリーキルンの内部に作業者が入り、この耐火煉瓦を取り外す必要があるが、ロータリーキルンの内部には放射性物質を含む原料等が残留しているなど、その作業環境は極めて悪い。そのため、被曝の危険性を回避しながら耐火煉瓦を安全に回収する方法が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、放射性セシウム等の放射性物質を含有する廃棄物を加熱し、廃棄物から放射性セシウム等を除去するロータリーキルンにおいて、内張煉瓦への放射性物質の浸透度を検査するにあたり、煉瓦をより安全に回収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、煉瓦検査用構造体であって、ロータリキルンの金属シェルの内面と同一曲率の曲面を有する金属板と、該金属板の前記曲面に貼り付けられる検査用煉瓦と、前記金属板を、前記ロータリキルンの金属シェルに設けられた開口に、前記金属シェルの外側から取り外し可能に取り付ける取付部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る煉瓦検査用構造体を用いれば、ロータリキルンの内部に作業者が入らずに、金属板に貼り付けられた検査用煉瓦を回収することができる。
【０００８】
上記煉瓦検査用構造体において、前記金属板に、前記金属シェルの円周方向に３つ以上の検査用煉瓦を互いに当接するように連続して貼り付けることができる。これにより、煉瓦検査用構造体を回収した後に、両端を除く煉瓦を壊さずに回収することができ、煉瓦全体への放射性物質の浸透度等を検査することができる。また、この検査対象の煉瓦の環境条件を内張煉瓦と等しくすることができる。
【０００９】
また、本発明は、中空円筒状の金属シェルと、該金属シェルに内張りされる煉瓦とを備えるロータリーキルンにおいて、前記金属シェルには開口が設けられ、該開口に上記煉瓦検査用構造体が装着されていることを特徴とする。本発明によれば、ロータリーキルンの内部に作業者が入らずに、金属板に貼り付けられた検査用煉瓦を回収することができる。
【００１０】
上記ロータリーキルンにおいて、前記開口を前記金属シェルの軸方向に複数設け、前記開口の各々に、前記煉瓦検査用構造体を装着することができる。これにより、ロータリーキルンの軸方向に異なる複数の領域毎に放射性物質の浸透度等を検査することができる。
【００１１】
前記開口を前記金属シェルの円周方向に複数設け、前記開口の各々に、前記煉瓦検査用構造体を取り付けることができる。円周方向に複数取り付けられた煉瓦検査用構造体を取り外すタイミングをずらすことで、時系列的に検査用煉瓦への放射性物質の浸透度等を検査することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、放射性物質に汚染されたロータリーキルン用耐火煉瓦の回収方法であって、放射性物質を含む原料を加熱した後に、前記煉瓦検査用構造体を取り外すことで、該煉瓦検査用構造体の金属板に貼り付けられた検査用煉瓦を回収することを特徴とする。本発明によれば、金属シェルの内部に作業者が入らずに、金属板に貼り付けられた検査用煉瓦を回収することができるため、作業者の被爆の危険性を低減しながら、金属シェルの内張煉瓦への放射性物質の浸透度を検査することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、放射性セシウム等の放射性物質を含有する廃棄物を加熱し、廃棄物から放射性セシウム等を除去するロータリーキルンにおいて、内張煉瓦への放射性物質の浸透度に関する検査を行うにあたり、検査用煉瓦をより安全に回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るロータリーキルンを備えた放射性セシウムの除去装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る煉瓦検査用構造体が取り付けられたロータリーキルンの全体図を示し、（ａ）は一部断面正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る煉瓦検査用構造体等を示し、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るロータリーキルン（以下「キルン」という）１を備えた放射性セシウムの除去装置の一例を示し、この放射性セシウム除去装置２１は、原料調合装置２２と、焼成装置２７と、排ガス処理装置２９とで構成される。
【００１７】
原料調合装置２２は、放射性セシウムで汚染された土壌や焼却灰等の廃棄物Ｗを貯留する貯槽２３と、反応促進剤として、石灰石等の酸化カルシウム源（以下「ＣａＯ源」という。）を貯留する貯槽２４と、反応促進剤として、塩化カルシウム等の塩素源（以下「Ｃｌ源」という。）を貯留する貯槽２５と、貯槽２３〜２５に貯留される廃棄物Ｗ、ＣａＯ源及びＣｌ源を引き出して調合する定量供給機（不図示）と、調合原料Ｍを貯留する貯槽２６とを備える。
【００１８】
焼成装置２７は、キルン（加熱炉）１と、クーラ２８とで構成され、キルン１は、原料調合装置２２からの調合原料Ｍが供給される投入口１ａや、微粉炭等の化石燃料を噴出して調合原料Ｍ等を焼成するためのバーナ１ｂを備える。
【００１９】
排ガス処理装置２９は、焼成装置２７の後段に配置され、キルン１から排出された排ガスＧを冷却する冷却塔３０と、冷却塔３０の後段に配置されたサイクロン３１と、第１集塵機３５と、第２集塵機３６と、両集塵機３５、３６によって濃縮セシウム塩等のダストが除去された排ガスＧ４を脱硝する脱硝装置３７と、脱硝装置３７の排ガスＧ５を系外へ排気する煙突３８とで構成される。
【００２０】
上記構成を有する放射性セシウムの原料調合装置２２において、放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗと、反応促進剤としてのＣａＯ源及びＣｌ源を貯槽２３〜２５から引き出して調合して調合原料Ｍを得た後、投入口１ａを介してキルン１に投入し、１２００℃以上１５５０℃以下で焼成して焼成物Ｂを得る。この焼成物Ｂは、セメント混合材や土工資材として有効利用することができる。
【００２１】
一方、調合原料Ｍの廃棄物Ｗに含まれていた放射性セシウムは、キルン１内でＣｌ源から生じた塩素と反応して塩化セシウムとなって揮発し、排ガスＧに含まれた状態で冷却塔３０へ導入される。
【００２２】
排ガスＧは、冷却塔３０において、散水装置３０ａから噴霧された水によって急激に冷却され、排ガスＧに含まれていた塩化セシウムが固体状のセシウム塩となってダストの微粉に付着する。
【００２３】
冷却塔３０の排ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｃは、放射性セシウム濃度が低いため、サイクロン３１で分級してロータリーキルン１に戻す。
【００２４】
一方、セシウム塩を含有するサイクロン３１からの排ガスＧ２は、第１集塵機３５に導入され、固体状の濃縮セシウム塩を含むダストＤ１が回収される。回収したダストＤ１は、必要に応じて圧縮、水洗、吸着等によりさらに減容化処置をした後、コンクリート製の容器等に密閉して保管することができ、放射性セシウムを含む廃棄物を外部に漏洩させることなく減容化し、保管することができる。
【００２５】
濃縮セシウム塩を回収した後の排ガスＧ３は、酸性ガス等の有害ガスが含まれているため、排ガスＧ３に消石灰等の中和剤Ｎを中和剤添加装置から添加した後、第２集塵機３６によって、排ガスＧ３から酸性ガス等を吸着したダストＤ２を回収する。
【００２６】
第２集塵機３６で集塵したダストＤ２は、消石灰、石膏、塩化カルシウムが主成分であるので、ＣａＯ源やＣｌ源として原料調合装置２２に戻して廃棄物Ｗに添加して再利用する。一方、第２集塵機３６の排ガスＧ４にＮＯｘが含まれている場合は、脱硝装置３７で除去する。清浄化した排ガスＧ５は、煙突３８を介して系外に排気する。
【００２７】
以上のように、上記放射性セシウムの除去装置１によれば、排ガスＧ２から集塵することで放射性セシウムが濃縮したダストＤ１を得て放射性セシウムで汚染された廃棄物Ｗの減容化を図ることができる。
【００２８】
その一方で、上述のように、キルン１の内張煉瓦に放射性物質が浸透、蓄積し、その浸透度を検査するために煉瓦を回収する必要がある。以下、放射性物質で汚染された煉瓦を回収する技術について説明する。
【００２９】
図２は、本発明に係る煉瓦検査用構造体が取り付けられたキルンの一実施の形態を示し、このキルン１は、中空円筒状で金属製のシェル２と、このシェル２の内面に貼り付けられた煉瓦３と、シェル２に開設された開口４と、この開口４に収容される煉瓦検査用構造体５等で構成される。
【００３０】
シェル２は、鋼板からなり、一例として内径φ１．３ｍ、全長１５ｍであるものとする。また、煉瓦３は、マグネシア−クロム質、マグネシア−スピネル質、マグネシア−ドロマイト質等の焼成耐火煉瓦である。
【００３１】
開口４は、面取りが施された正方形状に形成され、詳細は後述するが、開口４の周囲には煉瓦３を貼り付けないようにする。この煉瓦３を貼り付けない範囲は、例えば開口４の周囲において煉瓦３の２個分とする。
【００３２】
また、この開口４はシェル２の軸方向にわたって４箇所に設けられる。その位置は、例えばキルン１の原料出口端（図２の左端）から各々４．５ｍ、７．５ｍ、１０．５ｍ、１３．５ｍの位置、キルン１のシェル２内径をＤとすると、各々３．５Ｄ、５．８Ｄ、８．１Ｄ、１０．４Ｄの位置とすることができ、これらの位置は、焼成帯、着脱帯、着脱帯、仮焼帯の各領域に含まれる。
【００３３】
ロータリーキルンは一般に、原料出口端から冷却帯、焼成帯、着脱帯、仮焼帯に大別され、これらの領域は、原料出口端から０〜１Ｄ、１〜５Ｄ、５〜１０Ｄ、１０Ｄ＜の範囲となっており、これらの領域によって温度や焼成物の脱着状況が異なるため、塩化物の浸透度合いも異なってくる。そのため、各領域で煉瓦を回収できるように開口を設けるのが望ましい。但し、冷却帯はその領域が短く、開口の設置が物理的に困難となる場合が多いため、これを省略しても構わない。
【００３４】
また、この開口４は、シェル２の円周方向に９０°間隔で４個設け、上記軸方向と合わせて計１６個設けられる。この開口４を設ける円周方向の角度の間隔や、上記開口４の位置は、一例であってこれに限定されない。
【００３５】
煉瓦検査用構造体５は、上記開口４と同数用意され、図３に示すように、シェル２の内面と同一曲率の曲面を有する金属板５ａと、この金属板５ａの曲面、すなわちシェル２の内面に相当する面に貼り付けられ、シェル２の内面に貼り付けられた煉瓦３と同一材料で、かつ同一寸法の検査用煉瓦５ｂ（５ｂ１〜５ｂ３）と、金属板５ａの縁部に設けられ、ボルト用の貫通孔５ｄが穿設されるフランジ部５ｃと、フランジ部５ｃから突出し、ワイヤーを掛けるリング状部を備える２つのアイプレート５ｅと、フランジ部５ｃと検査用煉瓦５ｂとの間に充填されるキャスタブル５ｆとを有する。フランジ部５ｃとアイプレート５ｅで金属板５ａを開口４にシェル２の外側から取り外し可能に取り付ける取付部を構成している。金属板５ａはシェル２と同様に鋼板で製造することが好ましい。
【００３６】
検査用煉瓦５ｂ１〜５ｂ３は、シェル２の円周方向に互いに当接するように連続して金属板５ａに貼り付けられている。これにより、後述するように検査対象となる検査用煉瓦のシェル２内での環境条件を、シェル２の内張煉瓦３と等しくすることができる。
【００３７】
さらにキルン１は、煉瓦検査用構造体５をシェル２に取り付けるための取付部材６を備え、この取付部材６は、シェル２の開口４と略々同形状の開口を有し、シェル２と略々同一の曲率を有する金属板６ａと、金属板６ａの開口部側に固定され、ボルト用のねじ孔６ｃが穿設されるフランジ部６ｂとを備える。
【００３８】
次に、上記構成を有する煉瓦検査用構造体５をシェル２に取り付ける方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、シェル２の開口４に取付部材６のフランジ部６ｂを挿入する。フランジ部６ｂと、内張煉瓦３との間には、上述のように煉瓦３の２個分の隙間が設けられており、この隙間にキャスタブル７を施工することでシェル２に取付部材６が固定される。この隙間を設けておかないと、煉瓦３を部分的に切断することになり、耐火性を確保できなくなったり、部分的に切断された煉瓦３が落下するおそれがあるため、好ましくない。
【００４０】
取付部材６の固定後、フランジ部６ｂの上面及び内面に、断熱性を有するセラミックファイバー８を貼着し、セラミックファイバー８の上面及び内面に当接するように煉瓦検査用構造体５のフランジ部５ｃを取り付け、煉瓦検査用構造体５と取付部材６をボルト９及びナット１０で緊結する。
【００４１】
ここで、取付部材６と煉瓦検査用構造体５の間に充填されるセラミックファイバー８の厚みを１０ｍｍ程度とすることで、フランジ部５ｃとフランジ部６ｂの焼き付きを防止し、煉瓦検査用構造体５を取付部材６から容易に取り外すことができる。尚、図３（ａ）に示すように、隣接する２つのボルト９の頭を針金１１で結束することでボルト９の緩みを防止することができる（図３（ａ）ではボルト９は２本のみ図示したが、すべてのボルト９について実施する）。
【００４２】
次に、本発明に係る放射性物質に汚染されたキルン用耐火煉瓦の回収方法について説明する。
【００４３】
煉瓦検査用構造体５を取り外す場合には、煉瓦検査用構造体５と取付部材６を緊結するボルト９及びナット１０を取り外した後、アイプレート５ｅにワイヤーを通し、そのワイヤーをクレーン等で引っ張ることで煉瓦検査用構造体５をキルン１から抜き取る。
【００４４】
次に、検査用煉瓦５ｂの回収は、まず端に位置する２つの検査用煉瓦５ｂ１、５ｂ３をハンマーで砕いて煉瓦検査用構造体５から除去した後、これら取り除かれた検査用煉瓦５ｂ１、５ｂ３の間に残った検査用煉瓦５ｂ２を回収する。これは、端に位置する２つの検査用煉瓦５ｂ１、５ｂ３の各々の全体を完全に取り外すことが困難であることと、キャスタブル５ｆでなく検査用煉瓦５ｂ１、５ｂ３に囲繞された検査用煉瓦５ｂ２を検査対象とすることで、キャスタブル５ｆに囲まれていないシェル３内に配される通常の煉瓦３と環境条件を等しくするためである。
【００４５】
煉瓦検査用構造体５を取り外した後は、検査用煉瓦５ｂの代わりにキャスタブルが施工された煉瓦検査用構造体５と同一形状の構造体（不図示）を固定することで、シェル２の開口４の耐火性、断熱性を確保する。
【００４６】
上記煉瓦検査用構造体５を取り外すタイミングとしては、例えば、図２において軸方向に４箇所、かつ各箇所で円周方向に４体設置される煉瓦検査用構造体５のうち、各箇所毎に円周方向に一つずつ運転期間から３ヶ月後、同半年後、同１年後、同２年後の計４回に分けて取り外して検査用煉瓦５ｂ２を分析することで、キルン１の軸方向に異なる複数の領域毎かつ時系列的に検査用煉瓦５ｂ、すなわち煉瓦３への放射性物質の浸透度を検査することができる。
【００４７】
以上のように、上記実施の形態では、作業者がシェル２内に入らずに、シェル２の外側から煉瓦検査用構造体５を取り外すことができるため、煉瓦３への放射性物質の浸透度を検査するにあたり、作業者の被爆の危険性を低減することができる。
【００４８】
尚、上記実施の形態では、煉瓦検査用構造体５及び取付部材６をボルト９及びナット１０で緊結する場合について説明したが、煉瓦検査用構造体５を外側から取り外し可能で、シェル２の耐火性、断熱性を満足させることができれば、様々な取付構造に変更可能である。
【００４９】
また、煉瓦検査用構造体５の金属板５ａに貼り付ける検査用煉瓦５ｂの数も３つに限定されず、少なくとも一つ貼り付ければ検査が可能であり、３つ以上設けることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１  ロータリーキルン
１ａ  投入口
１ｂ  バーナ
２  シェル
３  煉瓦
４  開口
５  煉瓦検査用構造体
５ａ  金属板
５ｂ（５ｂ１〜５ｂ３）  煉瓦
５ｃ  フランジ部
５ｄ  貫通孔
５ｅ  アイプレート
５ｆ  キャスタブル
６  取付部材
６ａ  金属板
６ｂ  フランジ部
６ｃ  ねじ孔
７  キャスタブル
８  セラミックファイバー
９  ボルト
１０  ナット
１１  針金
２１  放射性セシウム除去装置
２２  原料調合装置
２３〜２６  貯槽
２７  焼成装置
２８  クーラ
２９  排ガス処理装置
３０  冷却塔
３０ａ  散水装置
３１  サイクロン
３５  第１集塵機
３６  第２集塵機
３７  脱硝装置
３８  煙突
Ｂ  焼成物
Ｃ  粗粉
Ｄ１、Ｄ２  ダスト
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ５  排ガス
Ｍ  調合原料
Ｎ  中和剤
Ｗ  （放射性セシウムで汚染された）廃棄物
【図１】
0006572155.tif 000002
【図２】
0006572155.tif 000003
【図３】
0006572155.tif 000004