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技術実証事業成果発表会 発表資料
連続式⼟壌濃度測定分別装置を⽤いた⼟壌分別および分別しやすい⼟壌改質の実証（H28年度）

2021年1⽉29⽇
株式会社 安藤・間
本発表内容は、中間貯蔵・環境安全事業（株）が環境省より受託した平成28年度中間貯蔵施設の管理等に関する業務の成果の⼀部です。

１．技術実証の内容〇中間貯蔵施設では、⼤量の除去⼟壌等を所定の濃度（たとえば8,000Bq/kgなど）で分別する必要がある。
○放射性物質に汚染された⼟壌を連続的に測定・分別する装置を構築し、分別性能（測定精度および分別精度）や処理能⼒を明らかにし、⼟壌濃度測定分別技術を実証する。
○除去⼟壌の分別処理等を安定的に⾏うにあ
たっては、対象⼟壌を濃度測定分別装置で取扱いやすい性状に改質する必要がある。
○⼤量供給可能な⽯こう系改質材を⽤いた⼟壌改質試験により、最適な改質条件を明らかにし、実規模機械（70t/h以上）を⽤いた改質により、⼤量施⼯時の⼟壌改質の施⼯性を実証する。
→⼟壌改質から濃度分別までの⼀連の作業を連続処理する実規模施⼯システムとして実証する

荷下ろし
フレコン破袋振動式ふるい［100mm］【⼀次分別】

⼟質改良機【⼆次分別（改質機）】 改質材【⼆次分別（分別機）】

回転式ふるい［20mm］【濃度分別】

濃度測定分別装置（低濃度）

低濃度汚染⼟壌（⾼濃度）

⾼濃度汚染⼟壌技術実証で対象とした範囲

技術実証で前提とした施⼯フロー（平成28年度中間貯蔵施設の⼟壌貯蔵施設等⼯事︓受⼊・分別処理⼯事 要求⽔準書による）©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

1２．濃度測定分別技術の背景と技術目標
技術の背景〇これまで、既存の⼟壌濃度分別システムにより現場等での技術実証が⾏われている。
〇実利⽤に向けて以下の課題があると考えられる。
・測定対象⼟壌の重量をリアルタイムに測定する機能が必要（精度確保）
・適切な⼟質改質が必要（閉塞防⽌）・粘性⼟を対象とした濃度分別の可能性○当社の社内試験（2014年2⽉実施）でも上記と同様の課題を認識している。

技術⽬標
1）放射能汚染⼟壌の放射能濃度を誤差平均10％以下の精度で測定する。
2）実現場での適⽤を想定し、70t/h以上の処理能⼒を確保する。
3）測定・分別作業中の装置近傍の粉じん濃度が10mg/m3以下。

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2３．試験場所および試験土壌試験場所
・検出器特性確認試験︓⼤阪市⼤正区（⼯場内）、福島県浪江町（帰還困難区域内）
・⼟壌濃度測定分別試験︓福島県浪江町（帰還困難区域内）
濃度測定分別装置（濃度測定部）

⼟質改良機

回転式ふるい機

濃度測定分別装置（分別シュート部）

現地試験場所に設置したテント（L50m×W20m×H11ｍ）

試験⼟壌の調達

テント内の機器配置（濃度測定分別試験時）

・検出器特性確認試験︓摸擬汚染⼟壌（⾮汚染⼟壌＋密封点線源）、除去⼟壌・⼟壌濃度測定分別試験︓浪江町内の除去⼟壌（仮置き場保管⼟壌）©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

3４．濃度測定分別装置の特徴○実運⽤を⾒据えた耐環境性の⾼い検出器を採⽤・CsI検出器はNaI検出器に⽐較して、エネ・シンチレータ結晶 ＋ 光検出器
⇒CsIシンチレータ⇒フォトダイオード（MPPC） ルギー分解能は劣るが、潮解性がなく衝撃に強いため、現場での取り扱いが容易。
シンチレータ結晶の⽐較
・MPPCは光電⼦増倍管に⽐較して、ノイズ
項 ⽬
プラスチック NaI CsIが多いものの⼩型で衝撃に強く、低い電圧でγ線感度△◎○動作することから、検出器構造が簡素化でエネルギー分解能
×◎○
⽔分による潮解性◎×○
き、メンテナンス性に優れる。
耐衝撃性◎×○・CsI結晶とMPPCの組み合わせは、⾼い放光検出器の⽐較射線検出効率が得られる。
項 ⽬

光電⼦増倍管MPPC低ノイズ
耐衝撃性
サイズ
耐磁性

◎
××
△

○
◎◎
◎

振動や粉じんなどの厳しい環境での⻑期運⽤に対し、 CsI結晶とMPPCの組み合わせが最も適していると考えた。

○測定対象⼟壌の重量をリアルタイムに測定・ベルトスケールから得られる⼟壌重量情報を⽤いて濃度を算出。
・ベルトコン上の多少の⼟壌整形不良にも対応可能。
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4５．検出器特性確認試験（工場内試験）○⾮汚染⼟壌とセシウム137の密封点線源を⽤いて基礎試験を実施
・⼟壌厚特性・検出器距離特性

350

700
600

実測値
理論値

250

計数率[cps]

⾮汚染⼟壌

計数率[cps]

300
200
150
10050

計数率

500
400
300
200
100

00050

100

150

200

250050土壌厚さ[mm]

点線源⇒ ⼟壌によるγ線の減衰特性傾向は理論値と⼀致

100

150

200250土壌と検出器間の距離[mm]⇒ 距離による減衰は⼆乗則より⽴体⾓の影響が⼤きい

・搬送速度特性（速度︓10m/分）

600・コリメータ効果の確認

無し
40mm
90mm

計数率（cps）

500
400

半値幅

3002001000-800 -600 -400 -2000200 400 600 800

距離（mm）

⼯場内試験の状況⇒ 0.4秒間隔のデータ測定で検出可能⇒ 検出器のコリメータ効果を確認©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

5５．検出器特性確認試験（現場試験）○汚染⼟壌を⽤いて繰り返し測定の実施

測定⼟壌（繰り返し測定）

測定⼟壌（連続搬送測定）
現場試験の状況【繰り返し測定試験】〇6袋の⼟のうに詰めた汚染⼟壌（約100kg）を⼀定速度で搬送し、10回の繰り返し測定を⾏った。ベルトコンベア速度は21m/分。
【連続搬送測定試験】〇上記⼟壌をベルトコンベア上に展開・整形し、10回の繰り返し測定を⾏った。

〇測定装置で得られた放射能濃度はGe検出器での測定結果に対して誤差平均5.5％（繰り返し測定試験）、3.6％（連続搬送測定試験）であり、⽬標の誤差平均10％以下を満⾜した。
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6６．土壌濃度測定分別試験（使用機器）
⼟質改良機
項

⽬

仕様・諸元

型 式

SR-2000G（⽇⽴建機）

混合⽅式

⼆軸パドルミキサ

⼟壌ホッパ容量

1.8m3

改質材ホッパ容量

3.0m3

最⼤許容塊

150mm

回転式ふるい機(トロンメル)へ

回転式ふるい機（トロンメル）
項⽬

仕様・諸元

型 式

512RET（マクロスキー）

ふるい⽅式

回転式、ふるい⽬20mm

フィードホッパ容量

3.0m3

ふるい⼨法

Φ1,525×L3,700mm

濃度測定
分別装置へ

濃度測定分別装置
項⽬

仕様・諸元

処理能⼒

70t/h以上

濃度測定精度

誤差平均10％以下

⼟壌重量測定ベルトスケールによる濃度測定最⼩単位

約30kg（⼟壌重量）

濃度分別段数2段（⾼濃度/低濃度）

⾼濃度
低濃度に分別©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

7６．土壌濃度測定分別試験（機器配置）
すべての使⽤機器を仮設テント（ L50m×W20m×H11ｍ）内に配置して試験を実施し、外部環境への影響が最⼩限になるよう配慮した。

濃度測定分別装置

回転式ふるい機（トロンメル）

⼟壌濃度測定分別試験状況（動画 1分30秒）©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

8６．土壌濃度測定分別試験
測定精度確認試験結果○採取試料の装置測定記録とGe半導体検出器分析結果の⽐較から測定精度を評価した。
測定精度 誤差平均
⼟壌投⼊⼝＝ 8.1 ％
⼟壌分別

濃度測定
試料採取

N=31
誤差平均︓8.1％

試料の採取状況〇Ge半導体検出器と本装置での測定値がほぼ1︓1の相関関係にある。
誤差平均は8.1％であり、成果⽬標の10％を満⾜した。
〇25,000Bq/kg程度の範囲では誤差平均3.5％，10,000Bq/kgでは6.6％に対し、3,000Bq/kgでは誤差平均が15.6％であった。校正⽅法の最適化により、低濃度域でも精度向上を実現できる可能性がある。
〇コンベア速度を2倍の42m/分として、8,000Bq/kg付近の濃度を測定した試験での誤差平均は6.1％（N=12）であった。
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9６．土壌濃度測定分別試験
分別精度確認試験結果〇8,000Bq/kg付近、5,000Bq/kg付近、3,000Bq/kg付近の試料を調製し、分別シュートで分別した⼟壌が正しく分別されているかをGe半導体検出器の測定結果から確認した。
分別設定濃度

超過混⼊率

未満混⼊率

8,000 Bq/kg

0検体／2検体＝0％

0検体／4検体＝0％5,000 Bq/kg

1検体／2検体＝50％0検体／2検体＝0％3,000 Bq/kg

0検体／6検体＝0％

0検体／6検体＝0％

合 計 1検体／10検体＝10％0検体／12検体＝0％

超過混⼊率︓低濃度側に分別された検体中、Geが設定濃度以上の検体数／設定濃度より低濃度側に分別された検体数
未満混⼊率︓⾼濃度側に分別された検体中、Geが設定濃度以下の検体数／設定濃度より⾼濃度側に分別された検体数〇超過混⼊した割合は10検体中1検体、未満混⼊した割合は12検体中0検体であった。
〇超過混⼊を回避するためには、分別濃度設定値を安全側の低めに設定するなどの対応が必要。
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10６．土壌濃度測定分別試験
実規模連続運転試験結果〇30分間の連続運転を⾏い，処理能⼒を評価した（処理量35t以上）。
⼟壌種類

処理量

所要時間 稼働時間

処理能⼒

備考(ｔ)

(分)

（分）

(t/h)

宅地

39.7

33.5

31.076.8

畑

37.0

33.8

30.0

74.0

〃

⽔⽥

37.9

34.7

32.1

70.8

〃

トラブル停⽌なし

⼟壌濃度測定分別装置の処理能⼒70t/h以上を確認
放射能濃度表示値（Bq/kg）

7,000

200

処理量（t/h）

150

6,000
5,000

100

4,000
3,000

処理量 （t/h）

放射能濃度表示値 （Bq/kg）

8,000

50

2,000
1,000
0

000.0

05.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

時間(分）

実規模連続運転時の運転記録（宅地⼟壌試験の例）©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

11６．土壌濃度測定分別試験
粉じん濃度の測定結果
試験ケース
⼟壌種類
宅地
畑
⽔⽥

測定位置

粉じん濃度 放射性Cs濃度（Bq/m3）(mg/m3)

Cs-134

Cs-137

投⼊側

0.60

1未満

1未満

排出側

1.4

1未満

1未満

投⼊側

4.2

1未満

1未満

排出側

2.3

1未満

1未満

投⼊側

5.8

1未満

1未満

排出側

1.6

1未満

1未満

備考

検出下限値 1Bq/m3

粉じん測定（投⼊側）粉じん測定（排出側）〇作業中の粉じん濃度は0.60〜5.8mg/m3であり、ガイドラインに⽰される⾼濃度粉じん作業の基準値（10mg/m3）を下回ることを確認した。
〇空気中の放射性セシウム濃度はすべて1Bq/m3未満であり、空気中の濃度限度を下回ることを確認。
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12７．技術実証結果と課題■実証試験の結果
実証試験結果より、⼟壌濃度測定分別を実規模で確実に⾏うことができ、誤差平均8.1％で⼟壌の放射能濃度を連続的に測定できることを確認した。
① CsIシンチレータとMPPCの組み合わせを⽤いた濃度測定分別装置を構築し、ベルトス
ケールで⼟壌重量を測定して濃度算出することにより、誤差平均10％以下で⼟壌濃度を連続的に測定できることを実証した。
② 低濃度域では測定精度が低下することが判明した。校正⼿法の最適化、CsI検出器の増加、ベルトコンベアの最適化（低速化、幅広化）などの対応が必要と考えられた。
③ 分別精度は超過混⼊率10％、未満混⼊率0％であった。
④ ⼟壌改質から濃度測定分別までの⼀連の作業を連続的に⾏い、70t/h以上の処理能⼒を確認した。

■今後の課題① 濃度測定分別装置の測定データの蓄積（Ge検出器との⽐較）と校正⽅法の最適化。
② 濃度測定分別装置の⼟壌ホッパ容量の最適化と安定した⼟壌排出機構の検討。
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13８．実証技術の実用化状況■現場への展開
平成30年度除去⼟壌再⽣利⽤技術等実証事業（飯舘村⻑泥地区）を除去⼟壌等減容化・再⽣利⽤技術研究組合（VOREWS)が環境省より受託し、この事業の⼟壌放射能濃度連続分別に適⽤された。
期 間︓2019年5⽉〜11⽉
処理量︓1,400トン
分別濃度︓5,000Bq/kg

⼯事全景（環境省HPより）

⻑泥実証事業における濃度測定分別装置■現場展開での判明事項① Ge検出器に⽐較して16%程度⼩さく測定された → 装置校正を正確に⾏う必要がある② 処理速度は25.0〜45.7t/h → 改質、分別等の他の装置との待ち時間があった③ 改質をしていない⼟壌では投⼊ホッパ部で詰まりが発⽣ → ⼟壌改質により改善©2014 HAZAMA ANDO CORPORATION. All Rights Reserved.

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ご清聴ありがとうございました。

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