Title
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溶融技術による除染廃棄物の減容化に関する基礎研究
Basic research on the volume reduction of decontamination
wastes by the melt technology
釜田 陽介(クボタ), 阿部 清一(国立環境研究所), 倉持 秀敏(国立環境研究所), 大迫 政浩(国立環境研究所)

Author(s)Kamata, Y.(Kubota Corp.); Abe, S.(National Institute forEnvironmental Studies); Kuramochi, H.(National Institute forEnvironmental Studies); Osako, M.(National Institute forEnvironmental Studies)
第 5 回環境放射能除染研究発表会要旨集, p.10

Citation

5th Workshop of Remediation of Radioactive Contamination inEnvironment

Subject
Text Versionセッション 3：減容技術 1
PublisherURL

http://f-archive.jaea.go.jp/dspace/handle/faa/109427

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Japan Atomic Energy Agency

S3-1

溶融技術による除染廃棄物の減容化に関する基礎研究㈱クボタ 釜田陽介、(国研)国立環境研究所 資源循環･廃棄物研究センター 阿部清一、倉持秀敏、大迫政浩

1. はじめに溶融技術は、固形物に塩化物や可燃物を共存させて溶融炉（1300～1400℃）で溶かすことにより、Cs を塩素化して揮散させ、排ガスダストである溶融飛灰として分離し、減容化できる高温熱処理技術である。著者らは、Cs の分離について様々な固形物を対象として基礎試験、プラント実証試験を行ってきた 1)、2)。本報では、可燃系除染廃棄物の焼却施設で発生した焼却灰（以下、主灰）、飛灰を対象とし、放射性 Cs の揮散特性に関する基礎試験を行った。
表12. 試験方法
表 1 に試料の組成を示す。福島県内のストーカ式焼却施設で、可燃系の除染廃棄物を処理した期間に排出された主灰、飛灰を用いた。飛灰の方が塩

名称

CaO

Al2O3FeO

NaK

Cs

Zn

Pb％

％％

％

％％

mg/kg

mg/kg

mg/kg

主灰
飛灰

72.7
35.2

3.7
25.7

16.1
13.2

4.1
2.7

1.6
1.2

2.7
1.5

0.8
2.7

74
330

1345ClS

未燃C

134

二成分塩基度

光学的
塩基度％％％

Bq/kg

Bq/kg

Bq/kg

-0.2
4.5

13,00017,00062,00078,00075,00095,0000.050.73

基度の高い組成であった。光学的塩基度は、Duffy ら 3)により提案された多名称元系酸化物の塩基性を表現できる塩基度である。表 2 に試験条件を示す。

主灰
飛灰<0.01 0.020.70 0.85

主灰、飛灰、混合灰（主灰と飛灰を排出重量比 5.6：1 で混合したもの）、

表2可燃混合灰（混合灰とおがくずを重量比 7：3 で混合したもの）の 4 種

1（Cl 添加）、CaCl2 20％＋Ca(OH)2 20％添加（Cl 添加＋塩基度増加）の 3

3467

温度に調整した電気管状炉に挿入し、30 分間加熱した。加熱前後の重量810113. 結果

12

図 1（A）に、1400℃における各薬剤添加条

薬剤未添加

件での放射性 Cs 揮散率を示す。薬剤未添加条100件では、Cl を含有する飛灰についてのみ 80％80

飛灰 おがくず CaCl2 Ca(OH)2100080060001000800601008060705642

CaCl2 20％添加

000000000302418020200202002020020200020002000200020

CaCl2 20％＋Ca(OH)2 20％添加

100Cs揮散率 （％）

80211160402090
主灰

飛灰

混合灰

121586を示した。CaCl2 の添加により Cl2 が発生して塩69810914360

可燃混合灰

主灰

飛灰（A）1400℃

混合灰

可燃混合灰（B）800℃
図1

放射性 Cs の揮散率化揮発が促進され、更に Ca(OH)2 の添加でスラグの塩基度が高まりスラグの Cs 捕捉力がによらず光学的塩基度が高いスラグほど揮散率が高い値となっている。また、混合灰と可燃混合灰の結果を比較すると、可燃混合灰の方が揮散率は高かった。可燃物であるおがくずを添加したことにより酸素分圧が低下し、Cs の平衡形態が酸化物から塩化物へ相廃棄物の焼却残さに含まれる放射性 Cs についても、溶融分離が可能であることが分かっ

99.799.8969492.692908888.5860.51)、2)と同様であり、可燃系除染99.998

Cs揮散率 （％）の光学的塩基度と放射性 Cs 揮散率との関係を示す。Cl 添加濃度が一定であれば、灰種99.6100弱まったためと考えられる。図 2 に、主灰、飛灰、混合灰の Cl 添加条件におけるスラグ対的に移動したためと考えられる。以上の結果は、既報-0.5200.625

938840加条件での Cs 揮散率は 99.6～99.9％と高い値

Cs混合重量比率（％）

薬剤未添加

CaCl2 20％添加
CaCl2 20％＋Ca(OH)2 20％添加
99.90
99.7 99.8
95 99.91

99.6

6020

揮散率が増加し、CaCl2 20％＋Ca(OH)2 20％添

可燃
混合灰134+137

Cs

主灰CaCl2 20％添加
CaCl2 20％＋Ca(OH) 2 20％添加
薬剤未添加
CaCl2 20％添加
CaCl2 20％＋Ca(OH) 2 20％添加

82

Cs揮散率 （％）

を添加した条件では、全ての灰種において Cs

混合灰9及び放射性 Cs 濃度から、Cs 揮散率を算出した。

程度の揮散が見られた。CaCl2、Ca(OH)2 の薬剤

飛灰5137

試験条件

薬剤未添加
CaCl2 20％添加
CaCl2 20％＋Ca(OH) 2 20％添加
薬剤未添加
CaCl2 20％添加
CaCl2 20％＋Ca(OH) 2 20％添加
薬剤未添加

主灰2

薬剤添加条件で試験を行った。試料を舟形の磁性ボートに充填し、所定Cs

条件

No.

類を試験対象とした。それぞれについて、薬剤未添加、CaCl2 20％添加

試料の組成

SiO2

図20.550.60.65
光学的塩基度 （‐）

0.7

スラグの光学的塩基度と放射性 Cs 揮散率との関係た。800℃においては、図 1（B）に示す通り、どの薬剤添加条件においても揮散率は 20％未満で低く、CaCl2、Ca(OH)2 の添加による揮散促進効果は見られなかった。
［参考文献］

1) 釜田他：環境放射能除染学会誌 Vol.2、No.1、pp.3-11（2014）2) 釜田他：環境放射能除染学会誌、Vol.3、No.2、pp.49-64（2015）3) J. A. Duffy, M. D. Ingram: Nephelauxetic effect and Pauling electronegativity. J. Chem. Soc. Chem. Comm., 635 (1973)- 10 -0.75