(57)【要約】      （修正有）【課題】難分解性廃棄物の無機化減容処理において減重率を向上することができる減容処理装置を提供する。【解決手段】難分解性廃棄物を減容処理する装置３は、処理炉１１と、処理炉１１の内部に配置される第１の触媒と、処理炉１１に難分解性廃棄物を供給する難分解性廃棄物供給部と、を有している。処理炉１１は、当該処理炉内に供給された前記難分解性廃棄物が第１の触媒と接触しながら熱分解されるように構成されている。【選択図】図２
0003207355.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
難分解性廃棄物を減容処理する装置であって、
処理炉と、
前記処理炉の内部に配置される第１の触媒と、
前記処理炉に難分解性廃棄物を供給する難分解性廃棄物供給部と、を有しており、
前記処理炉は、当該処理炉内に供給された前記難分解性廃棄物が前記第１の触媒と接触しながら熱分解されるように構成されていることを特徴とする、減容処理装置。
【請求項２】
前記処理炉は、炉本体と、前記炉本体内に配置された複数のボールと、前記複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有しており、
前記複数のボールの少なくとも一部は、その表面の少なくとも一部に前記第１の触媒が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の減容処理装置。
【請求項３】
前記処理炉は、炉本体と、前記炉本体内に収容された流動床と、前記流動床を攪拌する攪拌手段と、を有しており、
前記流動床は、その表面の少なくとも一部に前記第１の触媒が配置された流動用媒体を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の減容処理装置。
【請求項４】
前記処理炉は、炉本体と、前記炉本体内に配置されたストーカと、を有しており、
前記ストーカの表面の少なくとも一部には、前記第１の触媒がコーティングされていることを特徴とする、請求項１に記載の減容処理装置。
【請求項５】
前記第１の触媒は、貴金属又は金属酸化物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の減容処理装置。
【請求項６】
前記難分解性廃棄物が、イオン交換樹脂、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴムの少なくとも１つを含んでいる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の減容処理方法。
【請求項７】
前記処理炉で前記難分解性廃棄物を熱分解することで発生する排ガスが流れる排ガス流路と、
前記排ガス流路内に配置される第２の触媒と、をさらに有しており、
前記排ガス流路を流れる排ガスが、前記第２の触媒と接触しながらさらに熱分解されるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の減容処理装置。
【請求項８】
前記処理炉に前記難分解性廃棄物を熱分解するために用いられるガスを供給するガス供給部をさらに備えており、
前記ガス供給部は、過熱水蒸気、窒素、空気又は酸素を供給することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の減容処理装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、難分解性廃棄物を減容処理する技術に関する。特に、原子力発電所で使用されるイオン交換樹脂の減容処理に好適に用いることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
難分解性廃棄物としては、例えば、原子力発電所で使用されるイオン交換樹脂が知られている。すなわち、原子力発電所では、機器の腐食防止のため、系統水の浄化や系統に注入する水の浄化に大量のイオン交換樹脂が使用されている。これらのイオン交換樹脂は性能が経年劣化するため、所定期間使用した後、廃棄物となる。従来、原子力発電所で発生する使用済のイオン交換樹脂は、放射能レベルにより分別され、それぞれ貯蔵タンクに水とともに貯留されていた。イオン交換樹脂は自然状態では安定で難分解性であるという特性を有するが、有機物質であるため長期的には変質する可能性がある。したがって、使用済のイオン交換樹脂を廃棄物として処分する際には、無機化し安定化することが必要となる。
【０００３】
原子力発電所で発生する使用済のイオン交換樹脂の処理方法として、焼却処理、熱分解処理、酸化分解処理など様々な無機化減容技術が開発されている。現在、一部の原子力発電所では、放射能レベルが低いものについて、８００℃以上の高温焼却処理が行われている。一方、放射能レベルが比較的高いものについては、高温焼却処理時に使用される処理炉を構成する耐火物の処理問題や、高温焼却に伴うＣｓの飛散の問題などがあり、高温焼却処理の採用は困難であり、そのまま水とともに貯蔵タンクに貯留されているのが現状である。これらの問題を解決するために、乾留装置を用いて使用済イオン交換樹脂を無機化減容処理する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１７１４００号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
難分解性廃棄物を無機化減容処理することで発生する残渣は、安定化する必要が生じる。残渣を安定化するためには溶融固化することが好ましいが、その溶融固化設備の容量を、合理的に、より小さくするには、溶融固化される残渣の量を少なくすることが必要となる。また、残渣を一次貯蔵したり、残渣を溶融固化設備へ搬送する上でも、残渣の量を少なくすることが好ましい。そのためには、無機化減容処理による減重率を向上する必要がある。本明細書は、難分解性廃棄物の無機化減容処理において減重率を向上することができる技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示する減容処理装置は、難分解性廃棄物を減容処理する。この装置は、処理炉と、処理炉の内部に配置される第１の触媒と、処理炉に難分解性廃棄物を供給する難分解性廃棄物供給部と、を有している。処理炉は、当該処理炉内に供給された難分解性廃棄物が第１の触媒と接触しながら熱分解されるように構成されている。
【０００７】
本願発明者が検討したところ、触媒を用いて難分解性廃棄物を処理することで、難分解性廃棄物の熱分解速度が高まるだけではなく、難分解性廃棄物の減重率を向上できることが判明した。上記の減容処理装置では、処理炉の内部に第１の触媒が配置され、難分解性廃棄物が第１の触媒と接触しながら熱分解されるように構成されている。このため、難分解性廃棄物を無機化しながら、その減重率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る減容処理装置の全体構成を模式的に示す図。
【図２】実施例１に係る減容処理炉の構成を示す斜視図。
【図３】処理炉の他の構成を模式的に示す図。
【図４】処理炉の他の構成を模式的に示す図。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。
【００１０】
（特徴１）本明細書に開示する減容処理装置では、処理炉は、炉本体と、炉本体内に配置された複数のボールと、複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有していてもよい。そして、複数のボールの少なくとも一部は、その表面の少なくとも一部に第１の触媒が配置されていてもよい。このような構成によると、炉本体内に供給された難分解性廃棄物は、撹拌手段によって撹拌されるボールの表面（すなわち、第１の触媒）に接触しながら熱分解される。このため、難分解性廃棄物と第１の触媒とが効率的に接触し、難分解性廃棄物の熱分解を促進することができる。
【００１１】
なお、第１の触媒は、複数のボールの少なくとも一部に配置されていればよく、全てのボールに配置されている必要はない。すなわち、第１の触媒が配置されていないボールを有していてもよい。また、第１の触媒が配置されたボールにおいても、その表面の全てに第１の触媒が配置されている必要はなく、その表面の一部に配置されていればよい。このため、ボールの表面の全体に第１の触媒がコーティングされていてもよいし、その表面の一部に第１の触媒がコーティングされていてもよい。さらには、ボール自体を第１の触媒で形成することで、ボールの表面に第１の触媒が配置されるようにしてもよい。
【００１２】
（特徴２）本明細書に開示する減容処理装置では、処理炉は、炉本体と、炉本体内に収容された流動床と、流動床を攪拌する攪拌手段と、を有していてもよい。そして、流動床は、その表面の少なくとも一部に第１の触媒が配置された流動用媒体を含んでいてもよい。このような構成によっても、難分解性廃棄物と第１の触媒とが効率的に接触し、難分解性廃棄物の熱分解を促進することができる。
【００１３】
なお、特徴２の態様においては、特徴１のボールの例と同様に、流動用媒体の表面の全体又は一部に第１の触媒をコーティングしてもよいし、流動用媒体自体を第１の触媒で形成してもよい。また、流動用媒体の全てに第１の触媒を配置する必要はないため、第１の触媒が配置されていない流動用媒体と、第１の媒体で形成された流動用媒体（すなわち、触媒の顆粒等）を混合して用いてもよい。
【００１４】
（特徴３）本明細書に開示する減容処理装置では、処理炉は、炉本体と、炉本体内に配置されたストーカ（すなわち、火格子）と、を有していてもよい。そして、ストーカの表面の少なくとも一部には、第１の触媒がコーティングされていてもよい。このような構成によっても、難分解性廃棄物と第１の触媒とが効率的に接触し、難分解性廃棄物の熱分解を促進することができる。
【００１５】
（特徴４）本明細書に開示する減容処理装置では、第１の触媒は、貴金属又は金属酸化物からなる触媒としてもよい。
【００１６】
（特徴５）本明細書に開示する減容処理装置では、難分解性廃棄物が、イオン交換樹脂、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴムの少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００１７】
（特徴６）本明細書に開示する減容処理装置では、処理炉で難分解性廃棄物を熱分解することで発生する排ガスが流れる排ガス流路と、排ガス流路内に配置される第２の触媒と、をさらに有していてもよい。そして、排ガス流路を流れる排ガスが、第２の触媒と接触しながらさらに熱分解されるように構成されていてもよい。このような構成によると、難分解性廃棄物を熱分解することで発生する排ガス中の可燃分を効率的に分解することができる。なお、減容処理装置は、処理炉に難分解性廃棄物を熱分解するために用いられるガスを供給するガス供給部をさらに備えていてもよい。このガス供給部は、過熱水蒸気、窒素、空気又は酸素を供給してもよい。
【実施例１】
【００１８】
以下、実施例１に係る減容処理装置について説明する。本実施例の減容処理装置は、原子力発電所で発生する使用済のイオン交換樹脂を減容処理する。図１に示すように、減容処理装置は、樹脂受入タンク１と、過熱水蒸気供給装置４と、ボール型乾留炉３（処理炉の一例）と、排ガス処理装置５と、制御装置２を備えている。
【００１９】
樹脂受入タンク１は、原子力発電所で発生した使用済のイオン交換樹脂を５〜１５％スラリー（樹脂５〜１５％、水分８５〜９５％）として貯留する。樹脂受入タンク１の樹脂供給口には供給ポンプ６が接続されている。供給ポンプ６が作動すると、樹脂受入タンク１内のスラリーが供給路を通ってボール型乾留炉３に供給されるようになっている。本実施例では、難分解性廃棄物供給部の一例として樹脂受入タンク１と供給ポンプ６を用いたが、イオン交換樹脂をボール型乾留炉３へ供給する機構については種々の構成を採ることができ、上述したスラリー状として供給する方法に限られない。例えば、イオン交換樹脂を水切りや脱水して固体状とし、更に乾燥して粉体状とし、固体状または粉体状のイオン交換樹脂をスクリュウーフィーダ等を使用してボール型乾留炉３に供給してもよい。
【００２０】
過熱水蒸気供給装置４は、水タンク７と、供給ポンプ８と、蒸気発生器９と、蒸気過熱器１０を備えている。水タンク７の供給口には供給ポンプ８が接続されている。供給ポンプ８が作動すると、水タンク７内の水が蒸気発生器９に供給される。蒸気発生器９は、水タンク７から供給される水を水蒸気とする。蒸気発生器９には蒸気過熱器１０が接続されており、蒸気発生器９で発生した水蒸気は蒸気過熱器１０に供給される。蒸気過熱器１０は、蒸気発生器９から供給される水蒸気を過熱して過熱水蒸気とする。蒸気過熱器１０で生成された過熱水蒸気は、ボール型乾留炉３に供給される。なお、本実施例では、ボール型乾留炉３に過熱水蒸気を供給してイオン交換樹脂を処理したが、ボール型乾留炉３には窒素を供給するようにしてもよい。
【００２１】
ボール型乾留炉３は、樹脂受入タンク１内に貯留される高水分率のイオン交換樹脂のスラリーと、過熱水蒸気供給装置４から供給される過熱水蒸気とを接触させ、イオン交換樹脂を熱分解する。熱分解により生じたガスは排ガス処理装置５に送られ、また、イオン交換樹脂の熱分解後の残渣は固化設備に送られる。ボール型乾留炉３の詳細な構成については、後で詳述する。
【００２２】
排ガス処理装置５は、ボール型乾留炉３から供給される排気ガスを処理し、無害化して大気に排気する。排ガス処理装置５は、ボール型乾留炉３から供給される排気ガス中の可燃分を燃焼させる二次燃焼器と、二次燃焼器から排気される排気ガス中の微粒子を除去する複数のＨＥＰＡフィルタを有している。ＨＥＰＡフィルタを通過した後のガスを大気に排出することで、排ガス中に含まれる微粒子が大気中に拡散することを防止することができる。
【００２３】
制御装置２は、減容処理装置を構成する各装置を制御する制御装置である。制御装置２は、例えば、ボール型乾留炉３に供給されるイオン交換樹脂の供給量（時間当たりの供給量）と、ボール型乾留炉３に供給される過熱水蒸気の供給量（時間当たりの供給量）と、ボール型乾留炉３内の雰囲気温度を制御する。すなわち、制御装置２は、供給ポンプ６を制御することでイオン交換樹脂の供給量を制御し、過熱水蒸気供給装置４を制御することで過熱水蒸気の供給量を制御し、ボール型乾留炉３のヒータ出力を制御することで雰囲気温度を制御する。制御装置２の動作については、後で詳述する。
【００２４】
次に、図２を参照してボール型乾留炉３の詳細な構成について説明する。図２に示すように、ボール型乾留炉３は、ボール充填部である金属製の密閉式反応容器１１（炉本体の一例）と、反応容器１１の内部を容器外から加熱する外部電気式ヒータ１４（図１に図示、加熱手段の一例）と、反応容器１１の内部に充填されたセラミック製または金属製のボール１２と、ボール１２を機械的に撹拌できる撹拌翼１３（撹拌手段の一例）と、反応容器１１の上部からボール１２上へイオン交換樹脂を供給するイオン交換樹脂供給ノズル１６と、反応容器１１の上部からボール１２上へ過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ノズル１５から構成されている。
【００２５】
なお、過熱水蒸気供給ノズル１５から過熱水蒸気を供給するか否かは任意であり、イオン交換樹脂供給ノズル１６から供給されるイオン交換樹脂の水分率に応じて適宜決定することができる。例えば、イオン交換樹脂の水分率が高い場合は、過熱水蒸気供給ノズル１５からの過熱水蒸気の供給を停止してもよく、一方、イオン交換樹脂の水分率が低い場合は、過熱水蒸気供給ノズル１５から過熱水蒸気を供給してもよい。
【００２６】
密閉式反応容器１１は、径が例えば４００ｍｍで長さが５００ｍｍである金属製の円筒体により構成され、反応容器１１内の圧力を−０．５〜−１０ｋＰａに維持する圧力制御機構と、反応容器１１の内部を所望の温度に制御するための外部電気式ヒータ１４を備えている。なお、反応容器１１の長さは、５００ｍｍに限られず、処理するイオン交換樹脂の種類等に応じて適宜決定することができる。なお、高水分率のイオン交換樹脂のスラリーを反応容器１１内に直接投入する場合、イオン交換樹脂の温度が上昇し難いため、反応容器１１の長さを５００ｍｍ以上とすることが好ましい。反応容器１１の長さを５００ｍｍ以上とすることで、反応時間を充分に長くすることができ、投入されたイオン交換樹脂を好適に熱分解することができる。
【００２７】
反応容器１１の軸心部には、反応容器１１の上部に設置された駆動モータによって低速（約０．１〜２．０ｒｐｍ、好ましくは０．５ｒｐｍ以上）で回転される回転軸が設けられている。この回転軸の周部には、外縁が反応容器１１の内周面に近接位置されるように、また内縁が回転軸との間に空間を形成するようにして螺旋翼である撹拌翼１３が取り付けられている。
【００２８】
反応容器１１内のボール１２は、耐蝕性のあるセラミックボールあるいは、高ニッケル系合金であるハステロイ又はインコネル製であって、１０〜２５ｍｍの粒径を有している。ボール１２は、撹拌翼１３により撹拌されながら反応容器１１内の周縁部を上昇し、これに伴って形成される空間部に、反応容器１１内の上部に位置しているボールが順次下降していく。
【００２９】
ここで、ボール１２の表面全体には、触媒がコーティングされている。この触媒には、樹脂等の有機物を熱分解する際に用いられる触媒であればよく、熱分解触媒、酸化触媒、光触媒など種々の触媒を用いることができる。また、触媒の材質についても、公知の種々の材質のものを用いることができ、白金等の貴金属のみならず金属酸化物の触媒を用いることができる。例えば、酸化チタンからなる触媒、Ｆｅ−Ｔｉ系酸化物からなる触媒、Ｃｏ／ＭｇＯからなる触媒、さらには、ＣｅＯ２，Ｃｏ３Ｏ４，ＣｕＯ等からなる触媒を用いることができる。ボール１２の表面に触媒をコーティングする方法には、公知の方法（例えば、含浸法等）を用いることができる。含浸法を用いた場合、例えば、触媒成分である元素の金属塩水溶液に担体であるボールを浸漬して金属塩を含浸させた後、蒸発乾固したものを焼成、金属種によっては還元を行い、触媒金属粒子をボール上に担持してもよい。
【００３０】
なお、本実施例では、ボール１２の表面の全体に触媒をコーティングしたが、このような形態に限られない。例えば、ボール１２の表面の一部を触媒でコーティングしてもよいし、ボール１２自体を触媒（例えば、触媒機能を有する金属酸化物）で形成するようにしてもよい。また、ボール１２の全てに触媒をコーティングする必要はなく、ボール１２の一部に触媒をコーティングするようにしてもよい。また、ボール１２とは別に粒状の触媒（例えば、球状の触媒）を添加し、ボール１２と共に球状の触媒が撹拌されるような形態であってもよい。
【００３１】
なお、イオン交換樹脂と触媒との良好に接触させるためには、ボール１２の撹拌速度を大きくした方がよいが、ボール１２の撹拌速度を大きくし過ぎると、ボール１２の表面にコーティングした触媒が摩耗するという問題が生じる。このため、ボール１２の摩耗を考慮して、ボール１２の撹拌速度を決定することが好ましい。
【００３２】
反応容器１１の下端には、ボール１２を反応容器１１内に保持するための保持板２３が配置されている（図１に図示）。保持板２３は、ボール１２及び触媒の通過を禁止する一方、ガス及びイオン交換樹脂の残渣の通過を許容する。これにより、反応容器１１内に充填されたボール１２及び触媒が粉体貯留部１９に落下することが防止される一方、反応容器１１内で熱分解されなかった残渣及び熱分解により発生したガスが粉体貯留部１９に移動することができる。
【００３３】
なお、保持板２３の下面の略中央には温度センサ２２（図１に図示）が配置されている。温度センサ２２は、反応容器１１の下端（すなわち、乾留部の下端）の温度を検出する。温度センサ２２は、制御装置２に接続されている。温度センサ２２で検出された温度は制御装置２に入力される。
【００３４】
反応容器１１の下方には粉体貯留部１９が設けられている。粉体貯留部１９は、反応容器１１から排出されるガスから固体（イオン交換樹脂の残渣等の粉体）を分離し、分離した粉体を貯留する。粉体貯留部１９の下端には、過熱水蒸気供給ノズル２１が設けられている。過熱水蒸気供給ノズル２１には、過熱水蒸気供給装置４から過熱水蒸気が供給される。過熱水蒸気供給ノズル２１から粉体貯留部１９内に供給される過熱水蒸気は、イオン交換樹脂の残渣に含まれる可燃分を分解するために用いられる。また、粉体貯留部１９内に供給された過熱水蒸気の一部は、反応容器１１内に流れ、反応容器１１内でイオン交換樹脂と接触してイオン交換樹脂の熱分解に用いられる。過熱水蒸気供給ノズル２１から供給される過熱水蒸気の温度は、４００〜７００℃、好ましくは５００〜６５０℃に調整される。過熱水蒸気の温度を４００℃以上、好ましくは５００℃以上とすることで、イオン交換樹脂の熱分解を促進することができる。また、過熱水蒸気の温度を７００℃、好ましくは６５０℃以下とすることで、ボール型乾留炉３の外郭を構成する金属製ハウジングの耐久性を向上することができる。なお、本実施例では、ボール１２の表面に触媒をコーティングすることで、イオン交換樹脂の熱分解を触媒の存在下で行っている。これによって、イオン交換樹脂の反応温度を低く抑えることができ、ボール型乾留炉３の外郭を構成する金属製ハウジングの耐久性をより向上することができる。また、イオン交換樹脂の熱分解を触媒の存在下で行うことで、イオン交換樹脂の熱分解を効率的に行うことができるため、反応容器１１に供給する過熱水蒸気の量を少なくすることができる。
【００３５】
また、粉体貯留部１９の壁面には、外部電気式ヒータ２０（図１に図示、加熱手段の一例）が設けられている。ヒータ２０によって、粉体貯留部１９内の雰囲気温度がイオン交換樹脂の残渣が熱分解可能な温度に制御される。
【００３６】
粉体貯留部１９の上面には、焼結金属フィルタ１７が配置されている。粉体貯留部１９内のガスは、焼結金属フィルタ１７によって濾過される。焼結金属フィルタ１７によって濾過された排ガスが排ガス出口１８より排ガス処理装置５に送られる。
【００３７】
次に、本実施例に係る減容処理装置によりイオン交換樹脂を減容処理する方法について説明する。まず、制御装置２は供給ポンプ６を駆動してイオン交換樹脂のスラリーをボール型乾留炉３の反応容器１１に供給すると共に、過熱水蒸気供給装置４を駆動して過熱水蒸気をボール型乾留炉３の粉体貯留部１９に供給する。
【００３８】
反応容器１１に供給されたイオン交換樹脂のスラリーは、イオン交換樹脂供給ノズル１６から反応容器１１内に供給される。反応容器１１内に供給されたイオン交換樹脂は、初期には５〜１５％スラリーの含水状態であり、基本的にはボール１２の表面に付着して、炉内を移動する。このため、イオン交換樹脂の反応容器１１内での滞留時間はボールの下降時間と同じとなる。ボールの下降時間は、撹拌翼の寸法、回転数、ボールの寸法、充填層高さで自由に調節可能であるが、ボールの下降時間（すなわち、イオン交換樹脂の反応容器１１内での滞留時間）は減重率向上には長い程好ましい。具体的には、ボールの径を小さくする、回転軸の回転数を小さくする、ボールが充填される充填層の長さを長くする方法を採用することができる。なお、既に説明したように、ボール１２の表面には触媒がコーティングされている。ボール１２の表面に付着したスラリー状のイオン交換樹脂は、ボール１２の表面において触媒と接触することになる。このため、イオン交換樹脂の熱分解が促進され、イオン交換樹脂の熱分解処理に要する時間を短時間化することができる。その結果、ボール１２の下降時間を従来技術と比較して短くすることができ、反応容器１１を小型化することも可能となる。
【００３９】
粉体貯留部１９内に供給される過熱水蒸気は、過熱水蒸気供給ノズル２１から粉体貯留部１９内に供給される。粉体貯留部１９内に供給された水蒸気の一部は、反応容器１１内に進入し、ボール１２の表面に付着したイオン交換樹脂へ供給される。粉体貯留部１９内に供給される過熱水蒸気の温度は、４００〜７００℃とされる一方、反応容器１１内に供給されるイオン交換樹脂は室温とされる。このため、反応容器１１の上層部は、反応容器１１の下層部の温度より低く、反応容器１１の下端の位置が最も温度が高くなる。したがって、反応容器１１内に投入されたイオン交換樹脂は、上層部から下層部に移動するにつれて徐々に温度が上昇する。
【００４０】
したがって、反応容器１１内に投入されたイオン交換樹脂は、イオン交換樹脂に含まれる水分が蒸発する第１段階（１００℃付近）と、イオン交換基の分離が生じる第２段階（２００〜３００℃）と、脱水素反応による基体の炭化が生じる第３段階（３００〜６００℃）を経ることとなる。ここで、イオン交換基の分離が生じる第２段階（２００〜３００℃）を、イオン交換樹脂が付着したボール１２が通過する際に、ボール１２が撹拌されるため、イオン交換樹脂と過熱水蒸気が触媒の存在下で効率よく接触する。これにより、イオン交換樹脂（より詳細には、陽イオン交換樹脂）のスルホニル架橋が抑制され、イオン交換樹脂の減重率向上が可能となる。
【００４１】
また、本実施例では、制御装置２が、温度センサ２２で検出される温度に基づいて、反応容器１１に供給されるイオン交換樹脂のスラリーの量と、粉体貯留部１９に供給される過熱水蒸気の量と、各種ヒータ１４，２０の出力を制御する。これによって、反応容器１１内の温度をイオン交換樹脂の分解に必要な充分な温度に維持することができ、反応容器１１内でイオン交換樹脂を充分に減容化することができる。
【００４２】
反応容器１１内での分解によって発生した残渣（主に酸化鉄）は、粉体貯留部１９に排出される。反応容器１１内に残渣が堆積し難くなるため、反応容器１１内の残渣処理に伴う各種問題も効果的に回避することができる。また、本実施例では、粉体貯留部１９の下部に過熱水蒸気を供給し、また、ヒータ２０により粉体貯留部１９を加熱している。これによって、粉体貯留部１６の温度が、ポリスチレンの分解温度以上の４６０℃以上、好ましくは５００℃以上に管理される。したがって、粉体貯留部１９に排出された残渣内の未分解分が分解され、更に、イオン交換樹脂の減重率を向上することができる。
【００４３】
反応容器１１内での分解によって発生した分解ガス（CO、CxHy）及び、硫酸ガス、亜硫酸ガスなどは、焼結金属フィルタ１７を経て排ガス出口１８から排出され、排ガス処理装置５で処理される。このため、原子力発電所で発生する使用済のイオン交換樹脂を、放射能による環境汚染の危険を伴わず安全に減容処理することができる。なお、焼結金属フィルタ１７をセラミックフィルタとすることも可能である。
【００４４】
本実施例の減容処理装置では、反応容器１１内に充填されるボール１２の表面に触媒をコーティングし、イオン交換樹脂を触媒に接触させながら分解処理を行う。このため、イオン交換樹脂の熱分解が促進され、イオン交換樹脂の減重率を向上することができる。
【００４５】
以上、本明細書に開示する技術の一実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４６】
上述した実施例では、ボール型乾留炉３に過熱水蒸気または窒素を供給して酸素の無い状態でイオン交換樹脂を熱分解したが、イオン交換樹脂を熱分解するために空気または酸素を供給するようにしてもよい。この場合、酸素（空気中の酸素を含む）が触媒によって活性化され、８００℃以上の高温焼却処理に至ることなく、イオン交換樹脂を熱分解（または、活性酸素による酸化分解）できる。このため、高温焼却処理時に使用される処理炉を構成する耐火物を使用する必要はなく、またボール型乾留炉３の外郭を構成する金属製ハウジングの耐久性を向上することができる。
【００４７】
上述した実施例では、ボール型の乾留炉を用いてイオン交換樹脂を処理したが、処理炉の形式は種々のものを用いることができる。例えば、図３に示すような流動床型の処理炉３０を用いて、イオン交換樹脂等を処理することができる。図３に示す処理炉３０は、炉本体３２と、炉本体３２内にイオン交換樹脂等の難分解性廃棄物を供給する供給装置３６を備えている。炉本体３０内には流動床３４が設けられる。流動床３４の下部からは気体３８ａ（例えば、窒素等の不活性ガス、空気または酸素）が供給され、流動床３４が撹拌されるようになっている。なお、流動床３４は、けい砂等の流動用媒体によって形成されており、流動用媒体の表面には触媒がコーティングされている。なお、流動用媒体の表面に触媒をコーティングするのとは異なり、流動用媒体自体を触媒で形成してもよく、また、流動用媒体に触媒を混合する形態で用いてもよい。炉本体３２内で難分解性廃棄物が熱分解することによって生じる排ガス３８ｂは、炉本体３０の上部から排出される。処理炉３０においても、難分解性廃棄物が触媒と接触しながら熱分解されるため、上述した実施例１と同様に、難分解性廃棄物の減重率を向上すると共に、処理時間の短縮等を図ることができる。
【００４８】
また、図４に示すようなストーカ型の処理炉４０を用いることもできる。処理炉４０も、炉本体４２と、炉本体４２内に難分解性廃棄物を供給する供給装置４４を備えている。炉本体４２内には、ストーカ（火格子）４２が設けられている。ストーカ４２の下方からは気体３８ａ（例えば、窒素等の不活性ガス、空気または酸素）が供給されるようになっている。難分解性廃棄物を熱分解することによって生じる排ガス４８ｂは、炉本体４２の上部から排出される。ここで、ストーカ４２の表面には触媒がコーティングされている。このため、供給装置４４から供給された難分解性廃棄物は、ストーカ４２の駆動に伴って炉内を移動すると共に、ストーカ４２の表面にコーティングされた触媒と接触しながら熱分解されることになる。このため、上述した実施例１と同様に、難分解性廃棄物の減重率の向上等を図ることができる。
【００４９】
また、上述した実施例では、処理炉３，３０，４０内に触媒を配置し、触媒と接触させながら難分解性廃棄物を熱分解したが、さらに難分解性廃棄物を熱分解することにより生じた熱分解ガスを分解するために触媒を使用してもよい。例えば、図１に示す減容処理装置において、二次燃焼器内に触媒を配置し、熱分解ガスをさらに分解するようにしてもよい。なお、二次燃焼器内に配置する触媒には、上述した実施例で用いた触媒と同一のものを用いることができる。
【００５０】
また、上述した実施例では、イオン交換樹脂を処理する例について説明したが、本明細書に開示の技術は、その他の難分解性廃棄物（例えば、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴム等）の減容化処理に用いることができる。
【００５１】
また、上述した実施例では、反応容器１１と粉体貯留部１９を外部から加熱する手段として外部電気式ヒータ１４、２０を用いたが、それに限られず、誘導加熱や、外部を二重構造にして、その間にできた空間に蒸気を供給して加熱することもできる。
【００５２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５３】
１  樹脂受入タンク
２  制御装置
３  ボール型乾留炉
４  過熱水蒸気供給装置
５  排ガス処理手段
６  供給ポンプ
７  水タンク
８  供給ポンプ
９  蒸気発生器
１０  蒸気過熱器
１１  密閉式反応容器
１２  ボール
１３  撹拌翼
１４  外部電気式ヒータ
１５  過熱水蒸気供給ノズル
１６  イオン交換樹脂供給ノズル
１７  焼結金属フィルタ
１８  排ガス出口
１９  粉体貯留部
２０  外部電気式ヒータ
２１  過熱水蒸気ノズル
２２  温度センサ
２３  保持板
【図３】
0003207355.tif 000003
【図４】
0003207355.tif 000004
【図１】
0003207355.tif 000005
【図２】
0003207355.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月23日(2016.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
難分解性廃棄物を減容処理する装置であって、
処理炉と、
前記処理炉の内部に配置される第１の触媒と、
前記処理炉に難分解性廃棄物を供給する難分解性廃棄物供給部と、を有しており、
前記処理炉は、当該処理炉内に供給された前記難分解性廃棄物が前記第１の触媒と接触しながら熱分解されるように構成されていることを特徴とする、減容処理装置。
【請求項２】
前記処理炉は、炉本体と、前記炉本体内に配置された複数のボールと、前記複数のボールを攪拌する攪拌手段と、を有しており、
前記複数のボールの少なくとも一部は、その表面の少なくとも一部に前記第１の触媒が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の減容処理装置。
【請求項３】
前記処理炉は、炉本体と、前記炉本体内に収容された流動床と、前記流動床を攪拌する攪拌手段と、を有しており、
前記流動床は、その表面の少なくとも一部に前記第１の触媒が配置された流動用媒体を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の減容処理装置。
【請求項４】
前記処理炉は、炉本体と、前記炉本体内に配置されたストーカと、を有しており、
前記ストーカの表面の少なくとも一部には、前記第１の触媒がコーティングされていることを特徴とする、請求項１に記載の減容処理装置。
【請求項５】
前記第１の触媒は、貴金属又は金属酸化物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の減容処理装置。
【請求項６】
前記難分解性廃棄物が、イオン交換樹脂、活性炭、スラッジ、廃油・含水廃油、洗濯廃液・ドレン及びその濃縮廃液、有機廃液、ゴムの少なくとも１つを含んでいる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の減容処理装置。
【請求項７】
前記処理炉で前記難分解性廃棄物を熱分解することで発生する排ガスが流れる排ガス流路と、
前記排ガス流路内に配置される第２の触媒と、をさらに有しており、
前記排ガス流路を流れる排ガスが、前記第２の触媒と接触しながらさらに熱分解されるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の減容処理装置。
【請求項８】
前記処理炉に前記難分解性廃棄物を熱分解するために用いられるガスを供給するガス供給部をさらに備えており、
前記ガス供給部は、過熱水蒸気、窒素、空気又は酸素を供給することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の減容処理装置。