(57)【要約】【課題】  放射性廃棄物を処分するため、混合している金属類を非金属から分離し、かつこれら金属類についても種類ごとに分類して排出する自動的な選別システムを供給する。【解決手段】  放射性廃棄物を供給する搬送機（振動コンベヤ６）と、供給される放射性廃棄物の姿勢を揃える転向機３７と、交流磁界を発生する渦電流選別機７，８，９と、複数の回収容器２２−２６を備え、搬送機により上流から搬送される放射性廃棄物を転向機により目的の姿勢にそろえて渦電流選別機に供給し、渦電流選別機で交流磁界に対する反発力に従い回収容器に分別収集することを特徴とする。【選択図】  図１
2004163415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物を形状および材質によって分別する放射性廃棄物の選別システムであって、該放射性廃棄物を搬送する搬送機と供給される該放射性廃棄物の姿勢を揃える転向機と交流磁界を発生する渦電流選別機と複数の回収用排出口を備え、該搬送機により上流から搬送される前記放射性廃棄物を前記転向機により目的の姿勢に揃えて前記渦電流選別機に供給し、該渦電流選別機で交流磁界に対する反発力に従い分別したものを前記回収用排出口に配分することを特徴とする放射性廃棄物の選別システム。
【請求項２】
さらに磁気選別機と磁性体回収用排出口を備え、該磁気選別機により前記放射性廃棄物から磁性体部材を分別して該磁性体回収用排出口に配分し、その他の部材を前記転向機に供給することを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項３】
さらに篩選別機を備え、前記放射性廃棄物を粒度により分別して割り当てられた前記回収用排出口に配分することを特徴とする請求項１または２記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項４】
さらに風力選別機を備え、風速に従って面積当たりの重量が小さいものを分別して割り当てられた前記回収用排出口に配分することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項５】
前記転向機が回転ベルトとシュータからなり、該回転ベルトが前記搬送機の下流端から間隙を挟んだ位置に配され搬送方向に対して垂直横方向に回転するものであり、前記シュートが該間隙の下方に配されるものであり、長手方向が搬送方向に水平な姿勢で上流から搬送される前記放射性物質の一端が前記間隙を跨いで前記回転ベルトに接触すると、該一端を該回転ベルトと共に搬送方向に垂直横方向に駆動し該放射性廃棄物の姿勢を該回転ベルトに沿うように矯正して、長手方向が搬送方向に対して垂直になるよう姿勢を揃えて該間隙から前記シュートに落下させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項６】
磁気選別機と、渦電流選別機と、該渦電流選別機で渦電流を発生することにより選別される放射性廃棄物をさらに大きさに基づいて選別する第１の篩選別機と、渦電流を発生しない放射性廃棄物をさらに大きさに基づいて選別する第２の篩選別機と、該第２の篩選別機で選別される粒度が大きい粒子をかける風力選別機と、分離された成分をそれぞれ配分する複数の回収用排出口を備えて構成された選別システムであって、金属が混入した前記放射性廃棄物を前記磁気選別機にかけて鉄成分を第１の該回収用排出口に受け、残りを前記転向機により姿勢を整えたうえで前記渦電流選別機にかけ、反発する成分をさらに前記第１の篩選別機により所定の大きさで分離して小型の非鉄金属成分と大型の非鉄金属成分に分離してそれぞれ第２と第３の該回収用排出口に受け、残りを前記第２の篩餞別機にかけて細粒非金属成分を篩い分けて第４の該回収用排出口に受け、残りの大きな成分をさらに前記風力選別機にかけて薄膜状成分と粗粒非金属成分に分離してそれぞれ第５と第６の該回収用排出口に受けることにより、前記放射性廃棄物を鉄成分、大型の非鉄金属成分、小型の非鉄金属成分、細粒状非金属成分、薄膜状成分、粗粒非金属成分に分離して排出することを特徴とする放射性廃棄物の選別システム。
【請求項７】
前記渦電流選別機の入口側に回転ベルトとシュートからなる転向器が設けられていて、該回転ベルトが前記搬送機の下流端から間隙を挟んだ位置に配され搬送方向に対して垂直横方向に回転するものであり、前記シュートが該間隙の下方に配されるものであり、長手方向が搬送方向に水平な姿勢で上流から搬送される前記放射性物質の一端が前記間隙を跨いで前記回転ベルトに接触すると、該一端を該回転ベルトと共に搬送方向に垂直横方向に駆動し該放射性廃棄物の姿勢を該回転ベルトに沿うように矯正して、長手方向が搬送方向に対して垂直になるよう姿勢を揃えて該間隙から前記シュートに落下させることを特徴とする請求項６記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項８】
さらに、分別された廃棄物を搬送するコンベヤベルトを備えるコンベヤ装置を設け、該コンベヤベルトの上に放射線検出器と排除アームを備えて、該コンベヤ装置に選別後の前記放射性廃棄物を搬送させる間に前記放射線検出器で高放射能物質を検出すると、該検出した高放射能物質が前記排除アームの位置に来たときに該排除アームを駆動して該コンベヤベルトから前記高放射能物質を含む部分を該コンベヤベルトから落として排除することを特徴とする請求項６または７記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項９】
さらに、分別された前記非金属成分を搬送するコンベヤベルトを備えるコンベヤ装置を設け、該コンベヤベルトの上に金属探知器と排除アームを備えて、該コンベヤ装置に選別後の該非金属成分を搬送させる間に前記金属探知器で金属を探知すると、該探知した金属が前記排除アームの位置に来たときに該排除アームを駆動して該コンベヤベルトから前記金属を含む部分を該コンベヤベルトから落として排除することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の放射性廃棄物の選別システム。
【請求項１０】
前記大型の非鉄金属成分がパイプ状ジルコニウム合金であり、前記小型の非鉄金属成分がリベット状マグネシウム合金であり、前記非金属成分が黒鉛であり、前記薄膜状成分がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の放射性廃棄物の選別システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄、オーステナイト系ステンレス鋼、非鉄金属、黒鉛などが混在した放射性廃棄物を材質毎に分離して回収する放射性廃棄物の選別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス冷却炉やそのための研究施設では中性子減速材として大量の黒鉛が使われている。ガス冷却炉等の運転で発生する黒鉛廃棄物は破砕等の処理を行い施設内に貯蔵されてきた。また、原子炉の解体が始まると、たとえば原子燃料要素などから金属や黒鉛が混在した放射性廃棄物が大量に発生する。
黒鉛の廃棄物は放射能を帯びており、モルタル等で固形化して埋設処分する必要がある。原子燃料要素を解体したときに発生する黒鉛廃棄物には、放射能濃度の異なるオーステナイト系ステンレス鋼、ジルコニウム合金、マグネシウム合金などの金属部品が混入して、高い放射能を示す場合がある。
【０００３】
廃棄物の放射能により埋設深さやコンクリートピットの要否など処分基準が異なり、処分にかかる費用が大きく異なる。廃棄物は、それが示す最も高い放射能を基準として処分方法が決められ、異物質が混合した廃棄物の放射能は各物質の放射能と構成比により決まる。したがって、異物質が混入した黒鉛廃棄物は、黒鉛自体の放射能は低くても、オーステナイト系ステンレス鋼など高放射能金属が極微量でも含まれるとより厳しい基準が適用され、処分費用が大きくなる。
【０００４】
従来、放射性金属が混入した黒鉛廃棄物は、選別処理をせずに埋設処分したり、施設内に貯蔵して仮保管してきた。しかし、放射性金属が混入した黒鉛廃棄物は、黒鉛と金属を選別して処分することが望ましく、また、金属の種類によって放射能が決まるため、金属もそれぞれ分別して処分することが廃棄物処理費用を低減するために好ましいことは明らかである。
そこで、放射性金属が混入した黒鉛廃棄物について、黒鉛と金属を分離し、黒鉛を焼却して減容した焼却灰と金属をそれぞれ別々にモルタル等で固形化して埋設処分することが可能になる選別システムの開発が望まれる。
【０００５】
しかし、現状では、黒鉛廃棄物について混入した物質を弁別するシステムは実現していない。
一般産業廃棄物であるビン缶類の選別回収においては、図７に示すような、風力選別で残渣、磁力選別で磁性物、目視選別で異物、そしてアルミ選別でアルミニウムを分離して、再商品化できる成分を抽出して梱包し分別基準適合物として供給する方法がある。ただし、この方法は分別精度を上げるため人手による選別をするため、放射性廃棄物の選別に適用するときには、厳重な遮蔽や防護装置を導入しさらに遠隔操作による選別作業を行う必要があって、設備が大掛かりで高価になり、また大量の処理を行うことができない。
【０００６】
また、一般産業廃棄物の非鉄金属選別処理において、図８に示すように、磁選機で鉄を、渦電流選別機でアルミニウムなどの非鉄金属を分離弁別し、残渣を除去する方法が利用されている。
しかし、この方法を放射性廃棄物に適用しようとすると、アルミニウムなどの非鉄金属を選別する渦電流選別機では箔状金属を弁別することができず、また材質の異なる金属を弁別することができないので、選別された物質の中に放射能水準が異なる物質が混在して効率の悪い処理にならざるを得ない。
【０００７】
なお、黒鉛は選別処理過程で粉砕すると、粉塵化するので集塵機の負荷が大きくなるだけでなく、より厳重な静電気対策と防爆対策が必要となり、コスト高になる。また、黒鉛が細粒化したり粉塵化すると焼却処分や埋設処理するための固形化が困難になる。
なお、ガス冷却炉やそのための研究施設で発生する黒鉛廃棄物に含まれる金属部品の形状は、機能部品であることから部品ごとに一定しているので、形状の違いを利用して互いに分離することが考えられる。しかし粉砕過程があると金属廃棄物が細片化したり変形するため、形状に基づく選別が困難になる。
【０００８】
また、特許文献１には、放射性廃棄物を二軸剪断破砕装置と高速回転式破砕機で破砕し、乾燥機で乾燥して、磁力選別機と回転式粒度選別機と比重差選別機とアルミ選別機を組み合わせた廃棄物選別装置で各成分に分離する選別システムが開示されている。この開示装置では、磁力選別機で磁性を有する鉄系金属と非鉄系金属や紙や布などを分離し、回転式粒度選別機、端的に言えばふるいを用いて非鉄金属などを細かい粉体成分と粗い粉体成分とさらに大きな可燃物難燃物に分け、細粉を風力併用振動式比重差選別機で不燃物に含まれる可燃物難燃物を分け出し、粗粉成分を永久磁石式ドラム回転式アルミ選別機で非鉄系金属廃棄物に含まれる可燃物難燃物を除去し、それぞれを分離した状態でドラム缶等に充填する。
【０００９】
特許文献１に開示の装置では、放射性廃棄物を初めの段階で粉砕しているため、選別システム内に扱いの難しい微粉成分が充満して、分離性能を損ねる可能性がある。たとえば、磁力選別機において磁気ドラムから磁性体以外の成分を剥離させるため風力を使うので、風に随伴する微粉体を処理する装置の大型化が問題となる。また、粒度選別機で分離された微粒成分を全て比重差選別機に投入するため、ここでも循環気流から微粉体を除去するためのサイクロンなど、設備の大型化が問題になる。
また、非鉄系金属の成分ごとの分離が十分でないため、放射化強度に従った分類は難しい。
【特許文献１】特開平１１−１４７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ガス冷却炉やそのための研究施設で発生するような非金属と金属が混合した放射性廃棄物を処分するため、混合している金属類を非金属から分離し、かつこれら金属類についても種類ごとに分類して貯留する自動的な選別システムを供給することである。さらに、残留した高放射能物質を除去する選別システムを供給することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の放射性廃棄物選別システムは、放射性廃棄物を搬送する搬送機と、供給される放射性廃棄物の姿勢を揃える転向機と、交流磁界を発生する渦電流選別機と、複数の回収容器を備え、搬送機により上流から搬送される放射性廃棄物を転向機により目的の姿勢にそろえて渦電流選別機に供給し、渦電流選別機で交流磁界に対する反発力に従い回収容器に分別収集することを特徴とする。
【００１２】
さらに、磁気選別機を備え、分別前もしくは分別後の放射性廃棄物を磁力によって分別してもよい。また、篩選別機を備え、放射性廃棄物の分別のいずれかの段階で放射性廃棄物の粒度により分別してもよい。なお、風力選別機を備え、分別のいずれかの段階で風に対する搬送性の差により分別することもできる。
【００１３】
本発明の放射性廃棄物選別システムには、例えば、回転ベルトと落下シュートからなる転向機を備える。回転ベルトは、搬送機の下流端から間隙を挟んだ位置に配され搬送方向に対して垂直横方向に回転する。落下シュートは、間隙の下方に配される。棒状の放射性廃棄物が、搬送方向に平行な姿勢で上流から搬送されるてくると、一端が間隙を跨いで回転ベルトに接触して回転ベルトと共に搬送方向に垂直横方向に移動し、放射性廃棄物の姿勢を回転ベルトに沿うように矯正して、長手方向が搬送方向に対して垂直になるよう姿勢を揃えて間隙から落下シュートに落下させる。なお、転向機は別の形式のものであってもよいことは言うまでもない。
【００１４】
また、本発明の放射性廃棄物選別システムの別の態様として、鉄成分、大型の非鉄金属成分、小型の非鉄金属成分、薄膜状成分、細粒状、粗粒状の非金属成分からなる放射性廃棄物を分別することができるシステムがある。
このシステムは、磁気選別機と、転向機と、渦電流選別機と、渦電流選別機で選別される渦電流を帯びる放射性廃棄物をさらに大きさに基づいて選別する第１の篩選別機と、渦電流を帯びない放射性廃棄物をさらに大きさに基づいて選別する第２の篩選別機と、第２の篩選別機で選別される粒度が大きい粒子をかける風力選別機と、分離された成分をそれぞれ配分する複数の回収用排出口を備えて構成される。回収用排出口には、それぞれ回収容器を配置して、分類後の放射性廃棄物を貯留することができる。
【００１５】
本システムでは、金属が混入した放射性廃棄物を磁気選別機にかけて鉄成分を第１の回収用排出口の回収容器に受け、残りを転向機により姿勢を整えたうえで渦電流選別機にかけ、反発する成分をさらに第１の篩選別機により所定の大きさで分離して小型の非鉄金属成分と大型の非鉄金属成分に分離してそれぞれ第２と第３の回収用排出口の回収容器に受け、残りを第２の篩餞別機にかけて細粒状非金属成分を篩い分けて第４の回収用排出口の回収容器に受け、残りの大きな成分をさらに風力選別機にかけて薄膜状成分と粗粒状非金属成分に分離してそれぞれ第５と第６の回収用排出口の回収容器に受けることにより、放射性廃棄物を鉄成分、大型の非鉄金属成分、小型の非鉄金属成分、細粒非金属成分、薄膜状成分、粗粒状非金属成分に分離して貯留することができる。
【００１６】
なお、分別された廃棄物を搬送するコンベヤベルトを備えるコンベヤ装置を設け、コンベヤベルトの上に放射線検出器と排除アームを備えて、コンベヤ装置に選別後の放射性廃棄物を搬送させる間に放射線検出器で高放射能物質を検出すると、検出した高放射能物質が排除アームの位置に来たときに排除アームを駆動してコンベヤベルトから高放射能物質を含む部分をコンベヤベルトから落として排除する機構を備えても良い。高放射能物質が金属である場合は、放射線検出器の代わりに金属探知機を備えても良い。
【００１７】
本発明の放射性廃棄物の選別システムは、例えば、大型の非鉄金属成分がパイプ状ジルコニウム合金であり、小型の非鉄金属成分がリベット状マグネシウム合金であり、非金属成分が黒鉛であり、薄膜状成分がオーステナイト系ステンレス鋼である場合にも便利に用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
ガス冷却炉やそのための研究施設で発生するような放射性廃棄物は、放射性の低い黒鉛などの非金属部材に、鉄、リベット状マグネシウム合金、パイプ状ジルコニウム合金、薄膜状オーステナイト系ステンレス鋼などの高放射性の金属部材が少量ずつ含まれている。そこで、本発明の放射性廃棄物選別システムは渦電流選別機を備えて、放射性廃棄物中の部材を過電流に対する反発力の差により材質毎に分別する。
【００１９】
渦電流選別機は、交流磁場内にある良導体の内部に渦電流が誘導されると交流磁場と作用して反発力を発生し、良導体が磁場の外に飛び去る現象を利用したものである。理論的には、良導体粒子が発生する反発力は、粒子体積と電気伝導率と磁場の変化速度に比例し、さらに磁界の磁束密度の２乗に比例する。
反発力の差を用いると異種の非鉄金属を選別することも可能なはずであるが、工業的な選別においては、さらに渦電流発生装置の構造、対象物の形状、姿勢、供給方法などが選別性能に影響を与えるため、実際には絶縁物であるＰＥＴボトルからアルミ缶を選別する場合などに限られていた。
【００２０】
発明者らは、放射性廃棄物に含まれる金属物質がほぼ一定の形状を保持することに注目して、形状ファクタを加味した実機モデル実験を繰り返して検討した結果、実際の放射性廃棄物の選別に渦電流選別機が一定の範囲で有効であることを確認した。
【００２１】
すなわち、放射性廃棄物に含まれるアルミニウム合金、マグネシウム合金、ジルコニウム合金などの非鉄金属は、粒状物あるいは塊状物として含有される場合は、渦電流による反発力は黒鉛粒の１５倍以上になり、容易に黒鉛等の非金属と選別できることが判明した。
しかし、棒状物等は交流磁界に供給される姿勢により反発力が大きく異なるため、正確な分別は困難であった。そこで、転向機により渦電流選別機に供給される姿勢をほぼ一定に揃えることにより、同一部材の反発力のばらつきを減少させ、部材を効率的に分別することができるようになった。
【００２２】
これにより、対象物の反発力について閾値を設定する機能を有する振り分け板の調整が適切であれば、例えばリベット状のマグネシウム合金とパイプ状のジルコニウム合金をほぼ１００％の確率で分離することができる。
一方、薄板状ないしは箔状の金属は、体積が不足するため、非金属と同程度の反発力しか持たず、非金属と同じ所に弁別される。
【００２３】
このように、渦電流選別機を用いることにより、薄板や箔など体積が非常に小さい金属および非金属と、パイプやリベットなど体積のあるマグネシウム合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金などの非鉄金属の類を精度よく選別することができる。
【００２４】
さらに、磁気選別機を備えたものでは、処理開始時に含まれる鉄などの磁性体を分離してから渦電流選別機にかけるので、渦電流選別機の渦電流発生用回転マグネットに磁性体が付着し渦電流で発熱して繊維強化プラスチックなどでできたマグネットカバーなどを破損するような事故を防ぐことができる。
【００２５】
また、篩選別機を備えたものでは、例えば渦電流選別機で分別した非鉄金属や、渦電流選別機を通過した非金属と体積の小さい金属を、さらに粒度の差によって分別することができる。必要に応じて渦電流選別機にかける前に粒度による予備選別を行ってもよい。
風力選別機を備えたものは、薄板状や箔状の金属を非金属から分別する場合などに便利に用いることができる。
【００２６】
１例として、粗粒状および細粒状の黒鉛に、鉄、リベット状マグネシウム合金、パイプ状ジルコニウム合金、薄膜状オーステナイト系ステンレス鋼などの高放射性の金属部材が少量ずつ含まれた放射性廃棄物を材質毎に分別する場合、磁気選別機、渦電流選別機、篩選別機、風力選別機を順に備えた放射性廃棄物の選別システムを用いるとよい。
【００２７】
放射性廃棄物を、まず磁気選別機にかけて鉄成分を第１の回収容器に受け、残りを渦電流選別機にかけて反発する成分をさらに第１のふるいにより所定の大きさで分離してリベット状マグネシウム合金とパイプ状ジルコニウム合金に分離してそれぞれ第２と第３の回収容器に受け、残りを第２のふるいにかけて細粒状黒鉛を篩い分けて第４の回収容器に受け、残りの大きな成分をさらに風力選別機にかけて薄膜状オーステナイト系ステンレス鋼と粗粒状黒鉛に分離してそれぞれ第５と第６の回収容器に受けることにより、放射性廃棄物を成分別に分離して貯留することができる。
【００２８】
なお、渦電流選別機の振り分け板の調整が適切であれば、リベット状のマグネシウム合金とパイプ状のジルコニウム合金をほぼ確実に分離することができるが、例えばふるいに掛けることで簡単に選別できる場合など、他の方法でより容易に選別できる場合は、交流磁界に対して反発するものと反発しないものを分別するだけでよい。もちろん渦電流選別機によってリベット状マグネシウム合金とパイプ状ジルコニウム合金を分離してそれぞれ第２と第３の回収容器に分別貯留することもできる。
【００２９】
また、この場合渦電流選別機で反発力を受けずに自然落下で分離する成分には、黒鉛粒と薄板形状のオーステナイト系ステンレス鋼製フォイルがある。
黒鉛の微細な粒子成分をふるいで分離した後で、風力選別機を使ってフォイルを分離すると、ほぼ１００％の確率で弁別することができる。微細な黒鉛粒子は風力選別機で風に飛ばされてフォイル側に混入したり飛散して扱いが難しくなるが、本分離システムでは風力選別機にかける前にふるいによって微細粒子成分を分離するので、その困難がない。
【００３０】
こうして、非金属を金属と分離して取り出すことができるので、本来比較的放射化が弱い非金属自身の特性に従って、大量に発生する非金属成分を簡単な方法を用いて経済的に廃棄処分することができる。
さらに、金属を成分ごとに分離して回収するので、金属ごとに異なる放射能に従って決められたレベルの廃棄処理を行うことができる。したがって、高度な処分方法を適用しなければならない成分の量が小さくなり、総合的に経済的な廃棄処分を行うことができる。
【００３１】
また、本発明の選別システムは、さらに、選別された非金属廃棄物を搬送するコンベヤベルトを備えるコンベヤ装置を設け、そのコンベヤベルトの上に放射線検出器と排除アームを備えて、コンベヤ装置によって選別後の非金属を搬送させる間に放射線検出器で高放射能物質を検出すると、検出した高放射能物質が排除アームの位置に来たときに排除アームを駆動してコンベヤベルトから高放射能物質を含む部分をコンベヤベルトから落として排除するようにしてもよい。
放射線検出器を設けたものでは、上記選別シーケンスでも十分に分離できない高放射能成分がある場合にも、実際に放射線強度を測定することにより高放射能異物を検出して排除するので、廃棄物処分はさらに安全確実なものとなる。
なお、放射線検出器に代えて金属探知器を用いて、黒鉛などに混じった金属を検知して排除するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、実施例を用いて本発明の放射性廃棄物の選別システムを詳細に説明する。
図１は本実施例の選別システムのブロック図、図２はその構成機器の配置を概念的に示す斜視図、図３は転向機を概念的に示す側面図、図４は転向機を概念的に示す平面図、図５は本実施例の選別システムの放射線検出部の原理を示す概念図、図６は図５の装置の斜視図である。
【００３３】
廃棄物貯蔵設備あるいはガス冷却炉やそのための研究施設の解体場所から搬入した放射性廃棄物は供給ホッパ１に投入され、振動フィーダ２により放射性廃棄物を平らにならしながら供給量を加減して磁力選別機３に供給される。
磁力選別機３は、非磁性体のベルトコンベヤ４の下流軸がプーリーマグネット５になっている。ベルトコンベヤ４の上流に供給された放射性廃棄物のうち、黒鉛や非鉄金属などの非磁性体はベルトコンベヤ４の下端からそのまま落下するが、廃棄物に含まれる鉄などの磁性体はプーリーマグネット５に吸引されてベルトコンベヤ４と一緒に回転する。
【００３４】
ベルトコンベヤ４に貼り付いた放射性廃棄物が磁石領域を通り過ぎると磁力が無くなるので吸着した磁性体が剥離して落下する。磁性体回収容器２１が直下に設置されているときは、落下した磁性体は落下シュート３１を通ってそのまま、また、磁性体回収容器が離れたところに設置されているときは、ベルトコンベヤなどで運ばれて、磁性体回収容器に収容される。
【００３５】
一方、黒鉛や非鉄金属などの非磁性体は、振動コンベヤ６の上に落ちて、転向機３７により向きを整えられ、一定量ずつ渦電流選別機７の供給シュート３２に供給される。
渦電流選別機７は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）など非磁性体で製作したマグネットカバー８の中で、外周部分に多数の磁石が磁極を交互に交番するように取り付けられた回転マグネット９が高速回転することにより、交流磁界が形成されるようになっている。
供給シュート３２は回転マグネット９の有効磁界幅より幅が狭くなっていて、放射性廃棄物が確実に交流磁界内に落ちるようになっている。
【００３６】
導電性物質が交流磁界内に入ると渦電流が生起して反発力が生じて跳ね飛ばされる。磁場の外に跳ね飛ばされた非鉄金属は、振り分け板１０の上端を越えて振り分け板１０の面に沿って滑り、金属選別用ふるい１１に落下する。一方、反発力が不足する黒鉛などの物質は振り分け板１０の上端に届かず、そのまま自由落下して非金属選別用ふるい１２に供給される。
【００３７】
このように、渦電流選別機７は、振り分け板１０の上を越えるか越えきれないかによって分類することにより、反発力の強弱に基づいた選別をすることができる。渦電流は物質の電気抵抗が小さいほど大きく、反発力は渦電流に比例するので、渦電流選別機では磁石強度や回転マグネットの回転速度など選別条件の設定と振り分け板１０の端点位置と高さを精密に設定することにより、対象物質の種類まで分別することができる。
【００３８】
しかし、本実施例の使用態様においては、金属など導電体と黒鉛その他の非導電体を選別することができればよいので、適当に設定した振り分け板１０を越える物質と越えない物質を区別することで、十分に目的を達成することができる。
ただし、前述のように、薄膜や箔の形状になった金属は渦電流選別機７で選別できないので、後に風力選別機で選別する。
【００３９】
振り分け板１０の位置と高さは、選別仕分けの境界とする物質を決める。金属の反発力は、回転磁石等の状態によっても変動するため、実際の構成において実績に基づいて調整ができるようにしておくことが好ましい。
なお、廃棄物は放射性であるため直接扱うことができないので、振り分け板１０はボールネジ等のアクチュエータを用いて遠隔調整ができる構造とする。
【００４０】
廃棄物が固まった状態で渦電流選別機７に供給されると黒鉛なども金属と一緒に跳ね飛ばされるため選別性能が低下するので、振動コンベヤ６で十分に分散させてから供給する。振動コンベヤ６の供給量は、選別機の処理能力に見合うように決められる。
【００４１】
なお、パイプ状の非鉄金属を渦電流選別機７に供給する場合、交流磁界を通過する際の部品の姿勢によって磁界の影響が大きく変化する。例えば、棒体が回転マグネット９の回転軸に平行に近い姿勢で磁界内に入ると磁界の影響が増して反発力が大きくなり、逆に垂直に近い姿勢で入ると反発力が小さくなる。したがって、パイプ状の非鉄金属を確実に区別できるように、振動コンベヤ６の下流に転向機３７を設置し、長い棒状の廃棄物部品が流れてきた際も一定の姿勢で渦電流選別機７に供給されるようにする。
【００４２】
図３、図４に転向機３７の機構図を示す。
振動コンベヤ６の下端から所定距離はなれた所に振動コンベヤ６の進行方向に対して右向きに動く突起付きベルト６１が設置されている。振動コンベヤ６により搬送された粗粒状やリベット状等の小型の廃棄物および長手方向が進行方向に対して垂直の姿勢で運ばれる棒状の廃棄物は突起付きベルト６１に触れることなく溝６２から供給シュート３２へ落下し、そのまま渦電流選別装置７に供給される。
【００４３】
しかし、進行方向に平行に運ばれる棒状の廃棄物６３は、振動コンベヤ６に押し出され先端が溝６２を跨いで突起付きベルト６１に接する。突起付きベルト６１は振動コンベヤ６の進行方向に対して右向きに駆動されているので、棒状の廃棄物６３の先端が突起に引っ掛かり、突起と共に右方に移動されて振動コンベヤ６に垂直に姿勢を変えていく。棒状の廃棄物６３の姿勢が一定以上垂直になると、棒状の廃棄物６３が振動コンベヤ６から押し出されて溝６２に落下し、供給シュート３２に案内されてそのままの姿勢で渦電流選別装置７に供給される。
【００４４】
なお、本実施例では棒体が進行方向に対して垂直に渦電流選別機７に供給され、磁界から最大の反発力を受けるようにしたが、転向機３７によりパイプ状の廃棄物を渦電流選別機７に供給する姿勢は、他の廃棄物の反発力を考慮し、効率よく分離できるよう適宜調整すると良い。
【００４５】
例えば、反発力を小さくするために棒体を進行方向に対して水平に渦電流選別機７に供給する場合は、振動コンベヤ６の進行方向と供給シュート３２の進行方向が直角になるように転向機３７を配置すればよい。この場合、突起付きベルト６１により振動コンベヤ６の進行方向に垂直に姿勢を変えられた棒状の廃棄物６３は、その姿勢のまま溝６２中を落下し、振動コンベヤ６に対して垂直に配された供給シュート３２に案内されて長手方向に渦電流選別機７に供給される。
なお、転向機３７は、上記突起付き回転ベルト方式に代えて、鋸歯状波振動プレートを垂直に設置して、突き当たった棒状廃棄物の姿勢を一定方向に揃えるようにするものであってもよい。また、これらに限らず、各種の横動機構を利用することができることは言うまでもない。
【００４６】
ところで、渦電流選別機７に磁性体が供給されると、磁性体は回転マグネット９に吸引されてマグネットカバー８に付着したまま離れなくなり、誘導加熱によって発熱する。マグネットカバー８はＦＲＰなどで形成されるので、熱で破損する可能性がある。
しかし、本実施例の選別システムでは、渦電流選別機７に供給する前に磁力選別機３により磁性体を除去するので、マグネットカバー８が破損する危険が小さい。
【００４７】
金属選別用ふるい１１は、パイプ状のジルコニウム合金製部材などの大型非鉄金属を通さないで、マグネシウム合金製のリベット状部材などの小型非鉄金属を通すようなたとえば３０ｍｍ程度の大きさのふるい目を持ち、僅かに傾斜させて振動させ、振り分け板１０の上を滑り落ちてふるい面で受け止めた金属廃棄物を大きさに従って篩い分けする。
ふるい上に残った物を大型金属回収容器２２に回収し、ふるい目を通過した物を小型金属回収容器２３に回収する。放射性廃棄物中の金属廃棄物は材質と部品形状が密接に結びついているため、大型金属回収容器２２には例えばジルコニウム合金が回収され、小型金属回収容器２３には例えばマグネシウム合金が回収される。
【００４８】
なお、金属の大きさに従って複数選別するときは、複数段のふるいを使用すればよい。たとえば３個に分類したいときは、ふるいを２段使って選別することができる。
また、同じ大きさに選別された異なる金属をさらに選別する必要があるときは、材質による電気伝導度の違いを利用して再度に渦電流選別機にかければ選別が可能である。
【００４９】
非金属選別用ふるい１２は、たとえば１０ｍｍなど適当な大きさの網目を持った帯状コンベヤで、渦電流選別機７から自由落下する黒鉛細粒や黒鉛粉塵等の微小非金属を篩い落として下方に設置した細粒非金属回収容器２４に回収する。なお、渦電流選別機７で与えられた反発力が不足して振り分け板１０の上端に届かなかった物質は、振り分け板１０の裏に設けたスカート３３に案内されて非金属選別用ふるい１２の上に落下して篩い分けられる。
【００５０】
黒鉛選別用ふるい１２のコンベヤ上には、網目より大きな黒鉛粒等の非金属と、渦電流選別機７で弁別できなかった箔状のオーステナイト系ステンレス鋼製フォイル等の薄膜状成分が残る。
非金属選別用ふるい１２は、これらの物質を風力選別機１３の分離箱３４に搬入する。分離箱３４の底に繋いだダクトから循環ブロワ１４で生成された風を供給し、コンベヤの下から風を吹き上げることにより、網の上に載っている物質のうちフォイルなど軽いものを持ち上げて風に乗せ、ダクトを通って滞流箱３５まで搬送する。
風力選別機１３は放射性物質を扱うので、風をできるだけ閉鎖空間で扱うことが好ましい。このため、空気流はフィルタ３６を通りダクトに導かれて循環ブロワ１４に帰り、加圧されて再び分離箱３４に吹き込まれる。また、コンベヤが貫通する開口には実効的な開口面積ができるだけ小さくなるようにカーテンなどが設けられている。
【００５１】
なお、風力選別機１３に供給される廃棄物は、先に非金属選別用ふるい１２で黒鉛細粒や黒鉛粉塵等の微小非金属を除去してあるため、風力選別機１３では風にあおられるような細かい成分は存在しないので粉塵に悩まされることが無く、薄板状ないしは箔状のオーステナイト系ステンレス鋼などに非金属粒が混入することが無く精度よく選別回収される。
風力選別機の選別風速は、回収したい箔状物質を同伴できる風速でなければならないが、１５ｍ／秒程度の風速で確実に選別することができる。なお、選別する箔状物質が１種類であるときは、構造が単純でコンパクトな縦型方式の風力選別を選択することができる。しかし、複数の物質をそれぞれ選別するときは、縦型方式の風力選別機を複数段設けるか、横型方式の風力選別を採用することが好ましい。
【００５２】
滞流箱３５では、搬送されてきたフォイルなどが下に据えられた箔回収容器２６に回収される。
また、コンベヤの上に残る大粒黒鉛などの物質は、分離箱３４を通り過ごしコンベヤの端から落とされて粗粒非金属回収容器２５に回収される。
【００５３】
なお、非金属選別用ふるい１２はコンベヤに代えて、傾斜させたふるい網を用いて振動により篩い分けすると共に上に載った物を一方に移動させるように構成したものであってもよい。
また、風力選別機はコンベヤや振動ふるいの端部に設けられて、落下する廃棄物に風を当てて、吹き上がる箔状物質を分離するような機構のものであってもよい。
【００５４】
本実施例の放射性廃棄物選別システムにより、対象物質の物性と形状を利用して、黒鉛粗粒、黒鉛細粒等の非金属、薄板あるいは箔の形状をして体積が非常に小さいオーステナイト系ステンレス鋼等の薄膜状成分、パイプ形状のジルコニウム合金部材等の大型非鉄金属、リベット状のマグネシウム合金部材やアルミニウム合金部材等の小型非鉄金属を、材質ごとに精度よく選別することができる。
これら廃棄物は、原子力施設などで使用されている間に、材料ごとにそれぞれの位置や物質の放射化能力の差に基づき放射能に差があるので、選別した材料ごとに適切な処分方法を選択する。
【００５５】
なお、対象とする放射性廃棄物に含まれる成分の種類が少ない場合は、いくつかの選別機を選択して選別システムを組むことができる。例えば、放射性廃棄物が鉄、１種類の非鉄金属、非金属の３種の成分で組成されているときは、磁力選別機と渦電流選別機を用いることで、磁力選別機により鉄を分離し、残りを渦電流選別機で非鉄金属と非金属に分別してそれぞれの成分毎に貯留することができる。
同様にリベット状のマグネシウム合金部材、粗粒状黒鉛、細粒状黒鉛、箔状オーステナイト系ステンレス鋼からなる放射性廃棄物を選別する場合は、渦電流選別機、篩選別機、風力選別機を用いる等、選別機を適宜選択して用いればよい。
【００５６】
しかし、本実施例の選別システムによっても、選別されたそれぞれの材料に微量の不純物が混入することを避けることができない。
このような不純物が、オーステナイト系ステンレス鋼などの高線量物であるときは取り扱い基準も変わり、次の工程で行う構内輸送や固形化処理などの障害となる。
廃棄物の種類ごとの放射能はあらかじめ分かるので、高放射能成分が混入する懸念がある回収容器は知れている。このような懸念がある回収容器の内容物について追加選別を行って選別精度を確保することが好ましい。
追加選別は、上記選別システムに再度かけることによって行うことができる。また、回収容器に回収する前に同様の工程を通して選別処理することもできる。しかし、より直接的には、選別した成分の放射線強度を測定して、異常値を示す部分を除去するようにしてもよい。
【００５７】
図５と図６はそれぞれ、こうした目的に使用することができる放射線検出除去部の原理図と斜視図である。
測定対象物４５を少しずつ送るコンベヤ４４の上方に放射線検出器４１を備え、放射線検出器４１の下流にプッシャー４３を備える。放射線検出器４１はコリメータ４２の中央に据えて、検出器視野をある程度の大きさに調整して、検出視野外の放射線を遮断し正確に放射性物質を検出できるようにする。
検出視野は、１個あるいは少数の対象物４５が入る程度に狭くして排除する部分を少なくすると、コストの高い高水準の廃棄処分をしなければならない量を抑制することになり好ましい。ただし、検出視野が余り小さいと検出時間がかかり過ぎるので、適当な調和点があることは言うまでもない。
【００５８】
放射線強度に基づいた選別を行うときは、選別対象を供給ホッパ４６に仕込み、ホッパの下に設けた定量フィーダ４７で適量ずつコンベヤ４４の上に供給する。選別対象が粉体であるときは、放射線測定を適当に行うため、コンベヤ上で対象物５４が適当な幅と厚さになるように伸ばしながら載せていく。
コンベヤ４４は対象物５４を図５に示した放射線検出器４１が仕込まれている測定装置４８に送り込む。測定の結果、異常な放射線強度を示す場合は、高放射能部分がプッシャー４３の位置に達する時刻を見計らって、駆動シリンダ４９を駆動してプッシャー４３を働かせ、高放射能物質をコンベヤの外に押し出す。
【００５９】
プッシャー４３に対応する位置に、排出シュート５０と高放射能物質容器５２が設けられていて、プッシャー４３で排除された物質は高放射能物質容器５２の中に転落する。
コンベヤ４４の端部には保護シュート５１と検査済み品回収容器５３が配設されていて、高放射能物質を検出しなかった部分は、そのままコンベヤ４４の端部まで搬送されて、保護シュート５１から検査済み品回収容器５３の中に落下して溜まる。
【００６０】
このようにして高放射能部分を除去した残りの部分は、低放射能物質しか含まれないので低度の基準に従った廃棄処分をすればよい。
一方、高放射能物質容器５２に収納した物質については高度の処分をする必要があるが、実際に高い放射能を呈する部分を測定により限定して選別したものであるから、必要最小限に限られた量について処分するので無駄がない。
【００６１】
なお、コンベヤの上にある高放射能物質をプッシャーにより排除するようにしているが、コンベヤの排出口に切り替え板を設けて、検出信号に基づいてこの切り替え板を作動させて選別するようにしてもよい。
また、上記方法ではベルトコンベヤで搬送しながら放射能検出と高放射能物質の排除をするが、たとえばバケットコンベヤを用いて搬送し放射線検出信号に従ってバケットを転覆させて内容物を排除するようにしてもよい。
【００６２】
なお、上記方法では放射線検出器を使用したが、最も高い放射能を有する物質が鉄とオーステナイト系ステンレス鋼等の特定の金属成分に限られる場合は、放射線検出器に代えて磁界の変化に感応して鉄やオーステナイト系ステンレス鋼等を検出する金属探知器を利用してもよい。金属探知器を用いる場合は、図６に示した放射線検出除去部の測定装置４８に、放射線検出器の代わりにより安価な金属探知器を組み込んで使用すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明した通り、本発明の放射性廃棄物の選別システムにより、鉄、オーステナイト系ステンレス鋼、非鉄金属などの放射性金属が混入した放射性廃棄物を、さらに粉砕したり遠隔操作による手動選別をすることなく、磁力選別機、渦電流選別機、ふるい、風力選別機を用いて精度よく選別して、黒鉛等の非金属と、非金属成分が混入しない金属とを、それぞれ材質ごとに回収して、それぞれに適当な水準の廃棄物処理をすることにより、廃棄物全体に対して適正なコストで廃棄処分をすることができる。
また、さらに選別あるいは分類回収した廃棄物からさらに高放射能物質を検出して除去することにより、構内輸送や固形化処理に障害とならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の放射性廃棄物選別システムの１実施例の構成を説明するブロック図である。
【図２】本実施例の構成機器の配置を概念的に示す斜視図である。
【図３】本実施例の転向機を概念的に示す側面図である。
【図４】本実施例の転向機を概念的に示す平面図である。
【図５】本実施例の選別システムの放射線検出除去部の原理を示す概念図である。
【図６】図５の装置の例を示す斜視図である。
【図７】従来の廃棄物選別システムの例を示すブロック図である。
【図８】従来の廃棄物選別システムの別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  供給ホッパ
２  振動フィーダ
３  磁力選別機
４  ベルトコンベヤ
５  プーリーマグネット
６  振動コンベヤ
７  渦電流選別機
８  マグネットカバー
９  回転マグネット
１０  振り分け板
１１  金属選別用ふるい
１２  非金属選別用ふるい
１３  風力選別機
１４  循環ブロワ
２１  磁性体回収容器
２２  大型金属回収容器
２３  小型金属回収容器
２４  細粒非金属回収容器
２５  粗粒非金属回収容器
２６  箔回収容器
３１  落下シュート
３２  供給シュート
３３  スカート
３４  分離箱
３５  滞流箱
３６  フィルタ
３７  転向機
４１  放射線検出器
４２  コリメータ
４３  プッシャー
４４  コンベヤ
４５  測定対象物
４６  供給ホッパ
４７  定量フィーダ
４８  測定装置
４９  駆動シリンダ
５０  排出シュート
５１  保護シュート
５２  高放射能物質容器
５３  検査済み品回収容器
５４  対象物
６１  突起付きベルト
６２  溝
６３  棒状の廃棄物
【図１】
2004163415.tif 000003
【図２】
2004163415.tif 000004
【図３】
2004163415.tif 000005
【図４】
2004163415.tif 000006
【図５】
2004163415.tif 000007
【図６】
2004163415.tif 000008
【図７】
2004163415.tif 000009
【図８】
2004163415.tif 000010