報文Vol.3, No.2, pp.49 - 64, 2015 / 環境放射能除染学会誌

溶融技術による土壌等からのセシウム熱分離に関するプラント実証試験評価
釜田 陽介1*、阿部 清一 2、川本 克也 3、由井 和子 2、倉持 秀敏 2、大迫 政浩 2

1

株式会社クボタ 水・環境総合研究所（〒 661-8567 兵庫県尼崎市浜 1-1-1）

2

国立研究開発法人 国立環境研究所 資源循環・廃棄物研究センター（〒 305-8506 茨城県つくば市小野川 16-2）

3

岡山大学大学院 環境生命科学研究科（〒 700-8530 岡山市北区津島中 3-1-1）

Plant Demonstration Test on the Thermal Separation of Cesiumby Melting Technique from Soil
Yosuke KAMATA1*, Seiichi ABE2, Katsuya KAWAMOTO3, Kazuko YUI2,Hidetoshi KURAMOCHI2, and Masahiro OSAKO2
1Water & Environment R & D, KUBOTA Corporation (1-1-1 Hama, Amagasaki, Hyogo, 661-8567 Japan)
Center for Material Cycles and Waste Management Research, National Institute for Environmental Studies(16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki, 305-8506 Japan)
3
Graduate School of Environmental and Life Science, Okayama University(3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama, 700-8530 Japan)
2

Summary
By the accident of Fukushima Daiichi nuclear power plant in March 2011, the east of Japan was widelycontaminated by radioactive cesium (Cs). Since the accident, a variety of volume reduction technology for radioactively
contaminated waste has been developed. Melting technique is considered to be one of useful high-temperature
treatments carried at 1300-1400ºC. Using the technique, Cs can be separated in high efficiency from different solids
degreasing their volume significantly. In our previous laboratory test, a high Cs volatilization ratio had been obtainedfor various solid wastes employed. Therefore, in this study, we conducted a demonstration test using a melting test plant(3 t/day) and investigated the Cs separation performance for soil, biomass incineration ash, and sewage sludge
incineration ash. As a result, regardless of the kind of solid sample, Cs volatilization ratio increased by the addition ofCaCl2. Hence, CaCl2 was considered to have a promoting effect on the Cs volatilization even in the plant scale test. The
Cs volatilization ratio in the presence of combustible vegetation was higher than that without the combustibles. Thisshows the coexistence-effect of combustibles on the Cs volatilization. Increasing the amount of additive reagent andvegetation achieved 99.9% of the Cs volatilization ratio. Furthermore, using the two series of Bag Filer (BF) units, Cs
was concentrated into the first (No.1) BF ash, and the amount of the Cs-concentrated ash was reduced by 1/3 to 1/4
compared with the case of using one BF equipment. The No.1 BF ash was primarily composed of alkali metal chloride,and Cs in the No.1 BF ash was highly water-soluble. This indicates that the secondary treatment of Cs by wet process(water elution - solid-liquid separation - Cs adsorption) is possible. The second (No.2) BF ash was composed ofneutralized products of acid components (HCl and SOx ) in flue gas as follows; CaClOH, CaCl2・4H2O, CaCO3 andCa(OH)2. Therefore, the No.2 BF ash is considered to be reusable as the melting addition reagent.
Key Words: Cesium, Soil, Melting, Thermal separation, Chlorination volatilization
和 文 要 約

1300 ～ 1400 ℃での高温熱処理により、各種固形物からCs を塩化揮発等により高度に分離濃縮、減容化できる溶融技術について、プラント試験レベルでの Cs 分離実証を目的とし、溶融テストプラントを用いて土壌、バイオマス焼却灰、下水汚泥焼却灰等、様々な固形物を処理対象とした試験を行った。その結果、処理対象に関わらず CaCl2 の添加により Cs 揮散率は増加し、プラント実証レベルでも CaCl2 は Cs の塩化揮発促進効果を有することが実証された。また草木類を含む条件の方が Cs 揮散率は高く、可燃物の共存による揮散促進効果も確認された。添加薬剤と草木類の量を増加させることにより、最大 99.9 %の Cs 揮散率が得られた。
また、二段 BF の適用によりCs は No.1 BF 灰に濃縮され、一段 BF の場合に対して 1 /3 ～ 1 /4 に減量した。No.1 BF 灰は、アルカリ金属塩化物が主体であり、水溶性が高かったため、湿式処理（水溶解－固液分離－ Cs 吸着）によるCs の二次濃縮、保管が可能であると考えられた。No.2 BF 灰は、純粋な酸性ガス中和物であり、CaClOH、CaCl2 ･4H2O、CaCO3、Ca（OH ）2 で構成されたため、溶融薬剤として循環再利用が可能であると考えられた。