報文Vol.6, No.1, pp.3 - 16, 2018 / 環境放射能除染学会誌

加熱化学処理法による焼却主灰からの放射性セシウム除去および除去メカニズムの推定藤原 大 1, 2*、 倉持 秀敏 1, 2、 竹田 尚弘3、 小倉 正裕 3、 大迫 政浩 1
1 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 ）2 横浜国立大学大学院

環境情報学府（〒 240-8501 神奈川県横浜市保土ケ谷区常盤台 79-7 ）3 株式会社神鋼環境ソリューション

技術開発センター（〒 651-2241 兵庫県神戸市西区室谷 1-1-4 ）Decontamination of Radioactive Cesium from Contaminated Incineration Bottom Ash by
a Thermal-chemical Treatment Method and Estimation of its Decontamination Mechanism
Hiroshi FUJIWARA1, 2*, Hidetoshi KURAMOCHI 1, 2, Naohiro TAKEDA3,Masahiro OGURA3, and Masahiro OSAKO 1
1National Institute for Environmental Studies, Center for Material Cycles and Waste Management Research(16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki 305-8506, Japan)
2Yokohama National University Graduate School of Environment and Information Sciences(79-7 Tokiwadai, Hodogaya-ku, Yokohama, Kanagawa 240-8501, Japan)
3
Kobelco Eco-Solutions CO., LTD. Technical Research Center(1-1-4 Murotani, Nishi-ku, Kobe, Hyogo 651-2241, Japan)

SummaryA thermal-chemical treatment method for soil decontamination was applied to remove insoluble-radioactive (r-Cs)
from contaminated bottom ash (BA) discharged from two actual incineration plants dealing with municipal solid waste.
By heating BA at 1000 to 1200 °C in the presence of sodium chloride (NaCl) and calcium carbonate (CaCO3), r-Cs was
successfully removed as follows; r-Cs removal ratios at 1100 ºC and at 1150 ºC were 90.0% and 95.7%, respectively. We
found difference in rate-determining step during the removal process of r-Cs between small size of BA (smaller than 2mm) and large size of BA (larger than 2 mm). Therefore, the latter had to be pulverized to fine particles with a diameterof 10 μm or less as a pretreatment for improving mass transfer. Furthermore, 98.6% of r-Cs was removed by heating up
to 1200 ºC as far as the small size of BA. From effect of the amount of the two additives on r-Cs removal ratio and also
difference in crystal structure before and after the treatment, we consider molten NaCl is predominantly responsible forvolatilization of r-Cs from BA as a mechanism of the present BA decontamination. During the treatment, in addition,
the major aluminosilicate minerals in BA disappeared, and then Ca-rich minerals such as larnite (Ca2SiO4) were newlygenerated. CaCO3 is considered to promote generation of the new minerals. Finally, we revealed that similar r-Cs
removal mechanism occurred during heating pollucite, which is assumed to be a model mineral containing r-Cs in BA,
in the presence of the two additives.
Key Words : Radioactive cesium, Municipal solid waste, Bottom ash, Thermal treatment,
Decontamination technology
和 文 要 約放射性セシウム(Cs)を難溶性の形態で含む都市ごみの焼却主灰について、加熱化学処理法により放射性 Cs の除去を検討した。
本法は、塩化ナトリウムと炭酸カルシウムを添加して 1000 ～ 1200ºC で加熱して放射性 Cs を除去する技術であり、加熱温度

1100ºC で 90.0 %、1150ºC で 95.7 % の放射性 Cs が主灰から除去された。 なお、主灰のうち粗粒分(2 mm ふるい上)と細粒分(2mm ふるい下)とでは、放射性 Cs の存在形態や放射性 Cs 除去の律速段階が異なることから、粗粒分については、前処理として 10μm 以下に粉砕する必要があった。さらに、細粒分のみでは 1200ºC の条件で 98.6 % の高い放射性 Cs 除去率となった。Cs 除去剤の混合比率の影響や結晶構造分析から、除去メカニズムとして、NaCl の溶融塩が主灰から放射性 Cs を揮発させることが主要因と考えられる。また同時に、主灰中の三次元網目状のアルミノケイ酸塩鉱物が消失し、Larnite(Ca2SiO4 )等の Ca をより多く含む鉱物が生成していることから、CaCO3 が結晶構造の変換を促す因子と推察された。さらに、主灰中の Cs の安定な形態の一つとされるPollucite からも両薬剤による同様な Cs 除去メカニズムが確認された。