(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染されたコンクリート廃棄物を破砕して、水硬性物質の存在する連続した粒度分布の粒状のコンクリート廃棄物にし、この粒状のコンクリート廃棄物を、粒度が５ｍｍを越えて４０ｍｍ以下の粒からなる粗粒分と、粒度が０.１５ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒からなる細粒分とに分別する第１の工程と、
上記細粒分の一部を加熱,粉砕して、ブレーン値１０００〜５０００ｃｍ２／ｇの未水和の水硬性物質の存在する微細粒分を製造する第２の工程と、
上記粒状のコンクリート廃棄物としての粗粒分と細粒分と微細粒分とを混合し撹拌して汚染処理容器に充填し、地下貯蔵庫に保存する第３の工程とを備えることを特徴とする汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法。
【請求項２】
請求項１に記載の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法において、
上記第３の工程は、
上記汚染処理容器に充填した粒状のコンクリート廃棄物を加振して、振動による締め固めを行うことを特徴とする汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法において、
上記第３の工程では、上記汚染コンクリート廃棄物の全重量に対して、５.０重量％以下の水を上記粒状のコンクリート廃棄物に加えることを特徴とする汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法において、
上記第３の工程は、
上記微細粒分に石膏粉末と高炉スラグ粉末を添加することを特徴とする汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、原子力発電所や、この原子力発電所の燃料再処理工場などの原子力関連施設や有害物質などの取り扱い施設などの解体に際して発生する汚染されたコンクリート廃棄物の処理処分方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコンクリート廃棄物の処理処分方法としては、図５に示すものがある。図５に示すように、原子力発電所１０１や再処理施設１０２を解体したときに、放射能で汚染された汚染廃棄物１０３が生じる。この汚染廃棄物１０３は、放射能で汚染された汚染コンクリート廃棄物１０５と、鉄骨などを含むその他の廃棄物１０４とを含んでいる。
【０００３】
上記汚染コンクリート廃棄物１０５は、人頭大程度に破砕されてから、生コンプラント１０７から供給された充填モルタル１０８と混合され、ドラム缶１１０に充填される。このドラム缶１１０は、コンクリートピット内に配置され、土中に埋設されて、最終貯蔵される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の処理処分方法では、コンクリートピットやドラム缶１１０の遮蔽物が損傷して、汚染物質が地下水に直接接触した場合、比較的短い期間に汚染物質が地下水に溶出して地中に流れ出すから、コンクリートピットやドラム缶を修理して汚染物質を再遮蔽処理するまでに汚染領域が拡大するという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、遮蔽物損傷時の汚染の拡大を抑制できる汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法は、汚染されたコンクリート廃棄物を破砕して、水硬性物質の存在する連続した粒度分布の粒状のコンクリート廃棄物にし、この粒状のコンクリート廃棄物を、粒度が５ｍｍを越えて４０ｍｍ以下の粒からなる粗粒分と、粒度が０.１５ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒からなる細粒分とに分別する第１の工程と、
上記細粒分の一部を加熱,粉砕して、ブレーン値１０００〜５０００ｃｍ２／ｇの未水和の水硬性物質の存在する微細粒分を製造する第２の工程と、
上記粒状のコンクリート廃棄物としての粗粒分と細粒分と微細粒分とを混合し撹拌して汚染処理容器に充填し、地下貯蔵庫に保存する第３の工程とを備えることを特徴としている。
【０００７】
この請求項１の発明によれば、長期保存の際に、上記粒状のコンクリート廃棄物が充填された汚染処理容器に、地下水などが侵入したときに、この地下水は上記水硬性物質と反応して上記粒状コンクリート廃棄物を固化させるのに利用される。したがって、地下水侵入による汚染物質の溶出を抑制できる。
【０００８】
また、上記粒状のコンクリート廃棄物は連続した粒度分布になっているから、比較的粒度が小さな微細粒分は固化材として用いることができ、比較的粒度が大きな粗粒分は粗骨材として用いることができ、粒度が中程度の細粒分は細骨材として用いることができる。また、粗粒分および細粒分の表面に残留する水硬性物質も固化材として用いることができる。したがって、従来例のように固化材を外部から供給するといったことや、骨材の充填率が低いといったこともなく、処理後の廃棄物量を大幅に低減できる。
【０００９】
また、連続した粒度分布の粒状のコンクリート廃棄物にするから、粗い粒子間に細かい粒子が入り込み、充填性が高くなるから、処理後の廃棄物量を大幅に低減できる。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法において、上記第３の工程では、上記汚染コンクリート廃棄物の全重量に対して、５.０重量％以下の水を上記粒状のコンクリート廃棄物に加えることを特徴としている。
【００１１】
この請求項３の発明によれば、コンクリート廃棄物に加える水量を上記粒状のコンクリート廃棄物を締め固めるのに必要な最小限度の量にし、かつ、余剰水が生じない程度の少量にした。
水と振動による締め固め効果が働いて、混合物が汚染処理容器内により密に充填されるので、廃棄物量を削減でき、また、粗粒分および細粒分は内部は乾燥状態にあり、表面の一部にも乾燥部が残る。したがって、混合物を貯蔵庫に保存した際に、この貯蔵庫に地下水が侵入した時、侵入した水は、上記乾燥部に徐々に吸水され、さらに、上記乾燥部に残留する未水和の水硬性物質の固化に消費されて、汚染物の溶出が遅れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１に、この発明の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法の実施の形態の処理工程を示す。この実施の形態は、原子力発電所を解体したときにできた放射能で汚染された汚染廃棄物を処理する方法である。
【００１４】
まず、この汚染廃棄物は、コンクリート廃棄物２と、その他の鉄骨などの廃棄物とに分別される。
【００１５】
次に、上記コンクリート廃棄物２をクラッシャー５で砕いてから、粒度が５ｍｍを越えて４０ｍｍ以下の粒からなる粗粒分７と、粒度が０.１５ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒からなる細粒分６とに分別する。そして、この細粒分６は、加熱粉砕機８に導入されて微細粒分１０になされる６Ａと、そのまま細粒分としてドラム缶１３に詰められる６Ｂとに分別される。
【００１６】
この実施形態では、上記コンクリート廃棄物２の全重量１００に対して、上記粗粒分７の重量％を５０％にし、上記細粒分になされる分６Ｂの重量％を３０％にし、上記微細粒分１０になされる６Ａの重量％を２０％とした。この粉砕後の粗粒分７と細粒分になされる６Ｂと微細粒分１０になされる６Ａとの混合物の粒度分布を、図２に実線で接続された折れ線Ｋ１で示す。この折れ線Ｋ１は、各粒径の粒の重量％を粒径が小さいものから粒径が大きいものに向かって順に加算していった値を示している。尚、図２において、２つの点線Ｋ２とＫ３とが挟む領域は、混合物の粒間隙間の最小化を図れ、締め固め密度を高くできるような粒度分布の範囲を示している。
【００１７】
次に、上記細粒分６のうちの微細粒分１０になされる分６Ａは、加熱粉砕機８によって加熱され、ブレーン値(粉末度)１０００〜５０００ｃｍ２／ｇに微粉砕される。
【００１８】
また一方、上記粒径が５ｍｍを越える粗粒分７は、粗骨材として小割りされて整形される。
【００１９】
次に、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分６Ａとをドラム缶１３に詰め込んで、混合撹拌しながら、または混合撹拌した後、加振し、振動による締め固めを行う。
【００２０】
尚、この実施形態では、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分６Ａとをドラム缶１３に詰め込んだ後に混合,撹拌したが、混合撹拌した後に、ドラム缶１３に詰め込んで、加振し、振動による締め固めを行ってもよい。この混合には、パグルミキサー,モルタルミキサー,パンミキサー等の通常のミキサーを用いればよい。
【００２１】
次に、上記ドラム缶１３は、コンクリートピット１５内に並べられてから、さらに、コンクリートが流し込まれて固められる。そして、そのコンクリートの上に土砂１７が盛られて、最終貯蔵状態になる。
【００２２】
ここで、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分１０との混合物の配合内容を、図３の配合例１−０および２−０に示す。この１−０および２−０欄に示すように、上記混合物は、固化材が上記微細粒分１０である。また、(粗粒分＋細粒分)に対する細粒分６Ｂの容量％(細骨材率)を配合例１−０では４０％にし、配合例２−０では３１％にした。
【００２３】
この実施形態によれば、長期保存の際に、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分１０との混合物が充填された汚染処理容器としてのドラム缶１３に、地下水などが侵入したときに、この地下水は微細粒分１０中の未水和の水硬性物質を水和硬化させて上記混合物を固化させるのに消費される。したがって、この消費分だけ地下水侵入による汚染物質の溶出を遅らせることができ、汚染物質の地下水への溶出を抑制できる。
【００２４】
また、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分１０とからなる粒状のコンクリート廃棄物は、図２の折れ線Ｋ１に示したように連続した粒度分布になっているから、粒度が小さな微細粒分１０は固化材として用いることができ、粒度が大きな粗粒分７は粗骨材として用いることができ、粒度が中程度の細粒分６Ｂは細骨材として用いることができる。したがって、従来例のように固化材を外部から供給するといったことや、骨材の充填率が低いといったこともなく、処理後の廃棄物量を大幅に低減できる。
【００２５】
また、連続した粒度分布の粒状のコンクリート廃棄物にするから、粗い粒子間に細かい粒子が入り込み、充填性が高くなるから、処理後の廃棄物量を大幅に低減できる。
【００２６】
また、この実施形態によれば、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分１０とからなる粒状コンクリート廃棄物の粒度分布を図２に示す点線Ｋ２,Ｋ３で挟まれた範囲に設定したから、粒間隙間の最小化を図って、粒状コンクリート廃棄物を上記ドラム缶１３内に最も密に充填できる。したがって、最終的な廃棄物量を削減できる。
【００２７】
また、第２の実施形態として、粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分６Ａとに、所定量の水を添加して混合撹拌し、その混合物をドラム缶１３に詰め込み、加振し、振動による締め固めを行うようにしてもよい。この場合には、水による締め固めの効果が作用し、より密に充填できる。
【００２８】
また、この実施形態は、コンクリート廃棄物２の微細粒分１０に加える水量を、上記粗粒分７と細粒分６Ｂと微細粒分１０とからなる粒状のコンクリート廃棄物を締め固めるのに必要な最小限度の量（具体的には、コンクリート廃棄物２の全重量に対して５.０重量％）にし、余剰水が生じない程度の少量にした。
【００２９】
この実施形態は、水と振動による締め固め効果が働いて混合物がドラム缶により密に充填されるので、廃棄物量を削減できる。また、粗粒分および細粒分は、内部は乾燥状態にあり、表面の一部にも乾燥部が残る。したがって、混合物を貯蔵庫に保存した際に、この貯蔵庫に地下水が侵入した時、侵入した水は、上記乾燥部に徐々に吸水され、さらに、上記乾燥部に残留する未水和の水硬性物質の固化に消費されて、汚染物の溶出が遅れる。
【００３０】
また、一般に放射性物質の多くはアルカリ性を呈するモルタルに吸着されるから、この実施形態によれば、廃棄物２からの放射性物質の溶出を押さえる効果が高い。
【００３１】
尚、上記実施形態では、図３の１−１欄に示すように、微細粒分１０を固化材としたが、図３の１−２欄に示すように、微細粒分１０に石膏粉末と高炉スラグ粉末を添加した再生セメントを固化材としてもよい。また、上記実施形態では、図２の折れ線Ｋ１で示す粒度分布を採用したが、図２の折れ線Ｋ４で示す粒度分布を採用してもよい。この場合には、配合内容は、図３の２−１欄または２−２欄に示した配合内容であり、１−１欄や１−２欄に示した配合例に比べて、細骨材率を９％削減し、水・再生セメント比を３.２％削減したものである。
【００３２】
〔実験例〕
ここで、上記配合例１-１,１-２,２-１,２-２のそれぞれについて、「流れにくさ」の指標であるコンシステンシー,圧縮強度(kgf/ｍ２),充填率を計測した結果を、図４に示す。なお、上記コンシステンシーは、修正ＶＣ値で表した。この修正ＶＣ値とは、振動台(振動数：３０００rpm，振幅：１mm)および上載重錘(２０ｋｇ)を用いて被験体としてのコンクリートを締め固め、型くずれするまでの時間である（土木学会，コンクリート標準示方書〔平成８年度版〕，ＲＣＤ用コンクリートのコンシステンシー試験方法（案）（ＪＳＣＥ−Ｆ５０７−１９９５）参照）。また、上記圧縮強度(kgf/ｍ２)は、サンプルのコンクリートを練り上げてから所定日数が経過したサンプルに圧縮力を加えたときの破壊圧力である。また、上記充填率は、練り上げたサンプルのコンクリートを所定容器に充填したときの容積を１００％としたときの、このサンプルに圧力を加えて気泡を分離，除去した後のサンプルの容積を百分率で表した値である。
【００３３】
図４を参照すれば分かるように、圧縮強度については、固化材を再生セメントとした例(配合例１−２,配合例２−２)が、固化材を微細粒分とした例(配合例１−１,配合例２−１)に比べて、およそ８倍の値(２８日目)を示し、格段に高い強度を示した。一方、「流れにくさ」の指標であるコンシステンシーを示す修正ＶＣ値については、微細粒分を固化材とした配合例１-１,２-１が、再生セメントを固化材とした配合例１-２,２-２の２倍,１.７倍の値を示した。
【００３４】
また、配合例１-１,１-２に比べて細骨材率(容積％)を９％だけ低下させた配合例２-１,２-２では、充填率が３％だけ低下し、圧縮強度(２８日目)が３０％乃至４０％だけ低下し、「流れにくさ」を示す修正ＶＣ値は、１０秒だけ向上した。
【００３５】
尚、上記実施形態では、汚染コンクリート廃棄物の全重量に対して、５．０重量％の水を添加したが、５．０重量％以下の水を添加してもよい。また、図３の配合例１ー０，２ー０に示すように、水を添加しなくてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、放射能で汚染されたコンクリート廃棄物２を処理する方法について説明したが、本発明の適用は、放射性コンクリート廃棄物２に限らず、化学薬品等の有害物質で汚染されたコンクリート廃棄物の処理にも適用できる。また、上記実施形態では、容器としてドラム缶１３を用いたが、容器はドラム缶１３に限らないことは勿論であり、ドラム缶とは別の形態の金属製容器であってもよく、樹脂製やガラス製の容器であってもよい。
【００３７】
また、汚染処理容器内での微細粒分の固化に際しては、リグニンスルホン酸類，ポリオール類およびオキシカルボン酸塩類などの減水剤やアルキルアリルスルホン酸塩類やスルホン化メラミン縮合物などの高性能減水剤を用いることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法は、汚染されたコンクリート廃棄物を破砕して、水硬性物質の存在する連続した粒度分布の粒状のコンクリート廃棄物にし、この粒状のコンクリート廃棄物を、粒度が５ｍｍを越えて４０ｍｍ以下の粒からなる粗粒分と、粒度が０.１５ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒からなる細粒分とに分別する第１の工程と、上記細粒分の一部を加熱,粉砕して、ブレーン値１０００〜５０００ｃｍ２／ｇの未水和の水硬性物質の存在する微細粒分を製造する第２の工程と、上記粒状のコンクリート廃棄物としての粗粒分と細粒分と微細粒分とを混合し撹拌して汚染処理容器に充填し、地下貯蔵庫に保存する第３の工程とを備える。
【００３９】
この請求項１の発明によれば、長期保存の際に、上記粒状のコンクリート廃棄物が充填された汚染処理容器に、地下水などが侵入したときに、この地下水は上記水硬性物質と反応して上記粒状コンクリート廃棄物を固化させるのに利用される。したがって、地下水侵入による汚染物質の溶出を抑制できる。
【００４０】
上記粒状のコンクリート廃棄物は連続した粒度分布になっているから、比較的粒度が小さな微細粒分は固化材として用いることができ、比較的粒度が大きな粗粒分は粗骨材として用いることができ、粒度が中程度の細粒分は細骨材として用いることができる。したがって、従来例のように固化材を外部から供給するといったことや、骨材の充填率が低いといったこともなく、処理後の廃棄物量を大幅に低減できる。
【００４１】
また、連続した粒度分布の粒状のコンクリート廃棄物にするから、粗い粒子間に細かい粒子が入り込み、充填性が高くなるから、処理後の廃棄物量を大幅に低減できる。
【００４２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法において、上記第３の工程では、上記汚染コンクリート廃棄物の全重量に対して、５.０重量％以下の水を上記粒状のコンクリート廃棄物に加える。
【００４３】
この請求項３の発明によれば、コンクリート廃棄物に加える水量を上記粒状のコンクリート廃棄物を締め固めるのに必要な最小限度の量にし、かつ、余剰水が生じない程度の少量にした。
水と振動による締め固め効果が働いて、混合物が汚染処理容器内により密に充填されるので、廃棄物量を削減でき、また、粗粒分および細粒分は内部は乾燥状態にあり、表面の一部にも乾燥部が残る。したがって、混合物を貯蔵庫に保存した際に、この貯蔵庫に地下水が侵入した時、侵入した水は、上記乾燥部に徐々に吸水され、さらに、上記乾燥部に残留する未水和の水硬性物質の固化に消費されて、汚染物の溶出が遅れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法の実施形態の処理工程を示す図である。
【図２】  上記実施形態で破砕したコンクリート廃棄物の粒度分布を示す特性図である。
【図３】  上記実施形態で破砕したコンクリート廃棄物の配合例を示す図表である。
【図４】  上記各配合例についての特性試験結果を示す図表である。
【図５】  従来の汚染コンクリート廃棄物の処理処分方法の処理工程を示す図である。
【符号の説明】
２…コンクリート廃棄物、５…クラッシャー、６…細粒分、
６Ａ…微細粒になされる分、６Ｂ…細粒分、７…粗粒分、
８…加熱粉砕機、１０…微細粒分、１３…ドラム缶、
１５…コンクリートピット。
【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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