DEN-CHU-KEN

TOPICS2015

3 MARCH

19

VOL.

Central Research Institute of Electric Power Industry

微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術
1. 電気事業における微量PCB汚染の現状と課題
2. PCBバイオセンサーによる濃度測定技術
3. 微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術－加熱強制循環洗浄、
課電自然循環洗浄－
4. PCB洗浄処理の実現に向けた今後の課題と展望

1
微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術

1.電気事業における微量PCB汚染の環境科学研究所

ポリ塩化ビフェニル（PCB）は変圧器な副研究参事

どの 絶 縁 油に広く使 用されましたが 、そ大村

直也の 毒性が社会問題化し、1974年に製造や輸入等が禁止となりました。国は2001
年に「PCB特措法」を施行し、PCB廃棄物

PCB関連年表（中表）を処理する体制の整備を開始しました。電 力 会 社は、1 9 9 7 年 の 廃 棄 物 処
理法施行令改正により認定された化学分
解による処 理を採 用し、2 0 0 0 年から処理を着実に進めてきました（上表）。
一方で、2002年にPCBを使用していな
いはずの電気機器から微量のPCBが検出され、非意図的な混入による微量PCB汚染が新たに報告されました。これらは「微量PCB汚染廃電気機器等」として区分され

年

事項

1954年
（昭和29年） 国内製造開始
1968年（昭和43年） カネミ油症事件の発生。PCBの毒性が社会問題化
1972年（昭和47年） 行政指導により製造中止、保管の義務化
1974年（昭和49年）

化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律（化審法）
によりPCB製造・輸入・使用の原則禁止

1976年（昭和51年） 廃棄物処理法施行令改正（焼却処理認定）
1997年（平成9年）

廃棄物処理法施行令改正（化学処理認定）

2000年（平成12年） 電力会社でのPCB自家処理開始
ポリ塩化ビフェニルの処理を2028年までに完了することを定めた
2001年（平成13年） ストックホルム条約が外交会議において採択「PCB廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法（PCB特措法）」施行
2002年（平成14年）

2004年（平成16年）

日本がストックホルム条約を批准（PCBを含む12種類のPOPsの全廃・削減）
PCBの非意図的な混入による汚染が判明
日本環境安全事業株式会社（現：中間貯蔵・環境安全事業株式会社）
によるPCB廃棄物処理事業開始

2010年（平成22年） 微量PCBを処理する無害化処理認定制度開始
2012年（平成24年） PCB特措法の一部改正（処理期限を2027年3月に延長）（下表）、主な処理の対象は、PCBを含む

PCB廃棄物の種類
区分

廃油（汚染油）やPCB汚染物（変圧器など）

廃PCB等となります。
この新たな微量PCB汚染問題の解決

内容

廃油等）

PCB廃棄物

PCBが塗布され、染み込み、付着し、又は封入されPCB汚染物には、多種多様な膨大な数の電気機器にPCB処理物

迅速かつ安価なPCB測定技術と、特定さ
区分

1

定義

汚染の現状と課題について紹介します。

陶磁器くず等（トランス、
コンデンサ等の電気機器、廃PCB等又はPCB汚染物を処分するために処理したもので、環境省令で定める基準に適合しないもの

PCB廃棄物の区分
高濃度PCB廃棄物

必要となります。
本章では、電気事業における微量PCB

た紙くず、木くず、繊維くず、廃プラスチック類、金属くず、蛍光灯の安定器、感圧複写紙、
ウエス等）

ついて、汚染範囲を特定するための簡便、れた汚染機器を経済的に処理する技術が廃PCB及びPCBを含む廃油（熱媒体、電気絶縁油等の廃PCB及びPCBを含む

PCBを意図的に絶縁油として使用したもので、
トランスでPCB濃度50～60%、
コンデンサで100%のもの

低濃度PCB廃棄物
低濃度PCB含有廃棄物

微量PCB汚染廃電気機器等

PCB濃度5,000mg/kg
以下の廃棄物

非意図的にPCBが混入（微量PCB汚染廃電気した廃棄物機器等を除く）現状と課題
微量PCB汚染とは、2001年の「PCB特措法」施PCBを処理する無害化処理認定制度を開始した。

行後に判明した非意図的な汚染で、そのPCB濃度

その結果、2014年11月末までに、民間で18の焼却処

はmg/kgの単位である[1]。一方、「PCB特措法」施行

理にかかるPCB無害化処理認定施設が設置された。

前にPCBの使用や混入が認識されていた汚染では、

しかし、焼 却 処 理 施 設 の 対 象 は 主 に汚 染 油でPCB濃度は数十万mg/kgの単位である場合もある。

あり、変圧器などの汚染機器を処理する能力は限

特に、PCB濃度が高い場合には、取扱いや処理などられているのが現状である。このため、微量のPCBに健康や環境へのリスクが伴うことから、国が出資に汚染された電気機器の容器や中身部材などをする中間貯蔵・環境安全事業株式会社（JESCO）

安全かつ経済的に処理する技術が必要となってにより全国5ヶ所の事業所で化学処理が進められいる。特に、電 気 事 業にお いては、焼 却 処 理 施 設ている。

への運搬が困難な大型機器を多数保有するため、

電 気 事 業にお いては、
「P C B 特 措 法」施 行 前に機器の設置場所で処理を行える方法が必要となる。

PCB汚染が認識されていたもののうち、特に絶縁

我が国はPCBについて、2028年までの適正な油の再 生 過 程で混 入したと推 定される汚 染 物に処理を定めたストックホルム条約に加盟しており、ついて、現在も着実に化学処理を進めている。一方、処理目標の遵守には、濃度測定と処理技術の開発

微 量 P C B 汚 染 にお いては、国 の 調 べでは 汚 染 がと実用が喫緊の課題となっている。

疑われる電気機器は、変圧器やコンデンサなどを

第2章以降では、微量PCB汚染問題の解決に必要合わせて約160万台に及ぶと推定されているが、な P C B 濃 度 測 定 技 術 や、処 理 技 術 の 一 つである

汚染状況を完全に把握できていないのが現状で

大型機器の洗浄技術について、当研究所におけるある。その原 因の一つとして、P C Bの濃 度 測 定 が研究の状況と、今後の課題を紹介する。

高価で時間を要するため、全国に散在する莫大な数の機器の測定が困難であることが挙げられる。
このため、汚染物の特定には、迅速で安価な測定＜参考文献＞[1] 環境省 低濃度PCB汚染物対策検討委員会 原因究明ワーキンググループ、
低濃度PCB汚染物に関する原因究明調査報告書、平成17年5月

法 が 必 要となっている。また、微 量のP C Bを検 出するため、測定法には高い測定感度も同時に求められる。
さらに、微量PCB汚染問題の解決には、濃度測定によって特 定した汚 染 物の処 理も円 滑に行 われる必要がある。化学処理は、高い濃度のPCBまで処理できる確実な方法であるが、処理費用が高価となることが 予 想される。一 方、微 量 P C B 汚 染
物の処 理には、膨 大な物 量 や 汚 染 濃 度を考 慮して、安全かつ経済的な方法の活用が重要となる。
環境省は、2006年から微量PCB汚染油の焼却処理実証試験を行い、2010年に環境大臣による微量2

2
微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術

2.PCBバイオセンサーによる濃度測P C B は 、ベ ン ゼ ン が 2 つ つ な がった
ビフェニルに塩素が付加されたポリ塩化

環境科学研究所
上席研究員
佐々木

和裕

ビフェニル化合物の総称であり、塩素の数や位置の違いにより209種類の異性体が
存 在します（ 上 図 ）。汚 染 油 の P C B 濃 度
は、それらの合計濃度として示さなければならないため、その測定は大変困難です。
さらに、PCBは油と似た物性を持つため、測定を妨害する油成分との分離が難しい
点も測定が困難な要因です。

PCBの化学構造

現在、日本における廃油のPCB汚染基
準は0 . 5 m g / k gと定 められて い ます 。
この微量なPCBを測定する方法には、上述の課題克服に加えて、微量PCB汚染が疑われる変圧器等が多数存在することから、迅速性と経済性も求められます。このため、
環 境 省 は 簡 易・迅 速 に P C B 濃 度 を 測 定できる最 新 の 方 法を広く一 般に公 募し、実証試験による厳正な評価を行った上で、
2 0 1 0 年 1 月に「 絶 縁 油 中 の P C Bに関する簡 易 測 定 法マニュアル（ 第 1 版 ）」を公表しました。
本 章 で は 、そ の マ ニュア ル の 第 2 版（2010年6月）に迅速判定法の一つとして公表された当研究所開発のPCBバイオセンサー（下図）を中心に紹介します。

3

当研究所が開発したPCBバイオセンサー

定技術
2.1 PCBバイオセンサーとは[1]-[5]。PCBの濃度測定では、水に溶けている抗体とPCBを反応させるため、油とPCBを分離する特殊
PCBバイオセンサーとは、生物の抗原抗体反応を利用してPCBの濃度を測定する方法である。具な粒 子を開 発し、P C Bを油 から取り出 せるようになった。

体 的 には、P C B（ 抗 原 ）と抗 体 の 反 応 度 合 い から
P C Bを検 出する（図 2 - 1）。一 般に抗 体は、ある特定の化 合 物に反 応する性 質を持つように遺 伝 子から設計されており、PCBバイオセンサーに使われている抗 体 は、化 学 構 造 が 似 通った油 成 分と
PCBを区別して反応することができる。このため、
油 成 分とP C Bを区 別しにくい 機 械 的 な 検 出 器 に比べて、PCBを検出しやすいという利点がある。
ＰＣＢが少ない
マウスからクローン化
した抗体生産増殖細胞

ＰＣＢ反応部位

ＰＣＢが多い同じ遺伝子から反応性が同じ抗体が生産される。

ＰＣＢ
ＰＣＢ抗体 （量が変わる）（量が一定）
ＰＣＢの量によって反応の度合いが異なる

図2-1

PCBの抗原抗体反応

一方、PCBには多数の形があり、油の中には混合物として存在するため、抗体には多種類のPCBにできるだ け均 一に反 応することも求められる。
油とPCBを区別しながら、形の違うPCB同士は区別
しない、相反する反応性を両立するPCB抗体はこれまで開発されていなかった。

図2-2

PCBバイオセンサーの測定のしくみ分離したPCBは水に溶けるため、抗体と混合できる。抗体はあらかじめ赤色のナノサイズの金コロ

当研究所は、抗体の分子設計や特性評価・選別

イド粒 子で着 色しておく。この着 色の仕 方にも当に関して独自の基盤技術を擁し、作成した数万種研究所のノウハウが活かされている。次に抗体と類のPCB抗体の中から、相反する反応性を持つ特P C B が 反 応した混 合 液を、中 空 状 の 測 定 セル 内

殊な一種類の抗体の取得に成功したに通液する。

[1]、[2]。

測定セルにはPCBと抗体の反応を可視化する膜

2.2 PCBバイオセンサーの測定のしくみ

状の支持体が組み込まれている。この膜は、PCBと反 応してい な い 抗 体を 吸 着 する能 力 があるが 、上述の抗体の他、PCBバイオセンサーには当研究

PCBと反応した抗体は吸着しない。このため、油に所が開発した様々な技術が使われている（図2-2）

PCBが含まれていなかった場合は、抗体はPCBとは4

反応していないため膜も赤色になる。また、油に比から、測 定できる試 料 数 は、1日で1 0 0 試 料 程 度

較的多くPCBが含まれており、全ての抗体がPCBとが見込める。

反応した場合は、膜は白色となる。一方、油にPCB

現 在、P C Bバイオセンサーは、広く一 般に提 供が少ししか含まれていなかった場合は、抗体の一され 、P C B 汚 染 判 定 の 迅 速 化と費 用 の 低 減 に役部がPCBと反応し、その他の抗体はPCBと反応して立てられている。

いないため、測定セルは赤と白の中間色になる。
PCBバイオセンサーでは、この膜の赤さ度合いを
抗 体 反 応 の 度 合 いとしてP C B 濃 度を 測 定 する。

2.4 現場測定

この測定セルへの通液から膜の色の変化を測定する方 法も当 研 究 所 独 特 の 測 定 技 術で、測 定 の簡略化と高感度化の鍵となっている。

PCBバイオセンサーは、操作が簡便であることから、変 圧 器の 設 置 場 所での P C B 測 定 への 応 用が 期 待される。実 際、P C Bバイオセンサーによる測定を行える分析車を製作した（図2-3）。この分

2.3 迅速測定による安価な汚染判定

析 車 は 、小 型 遠 心 濃 縮 機 や 小 型ドラフトチャン
バー（排気装置）、温調機器を装備しており、外部

PCBバイオセンサーは、迅速かつ安価なPCB検電源なしに実験室と同等の精度での測定を可能

出を可能にしたことから、環境管理の測定法に新たな道を提供した。これまで環境測定の分野では、ある規制物質の濃度を求める定量法が提供され、これをもとに基準の超過を判定することが一般的だった。一方、公表された環境省の測定法マニュ
アルでは、PCBバイオセンサーは絶縁油中のPCB
濃 度 が 基 準 値 以 下であることを判 定する迅 速 判
定法の一つとして記載されている [ 6 ] 。この迅速判定法のマニュアルへの導入は、PCB汚染が広範囲

精度向上のための小型専用ドラフトチャンバーに及 ぶ 特 性を踏まえ、迅 速 な 汚 染 の 判 定 に役 立てるためと考えられる。つまり、PCBの迅速判定の目的は、膨 大な数の変 圧 器 等の機 器 からP C B 汚染の可能性のある（あるいは汚染されていない）
機器を迅速かつ安価に選別することとなる[5]、[7]、[8]。
これまでの分 析 機 器を使ったP C B 濃 度の測 定

測定迅速化のための遠心濃縮機には数日の時間を要していたが、PCBバイオセン
サーでは 数 時 間 程 度での 測 定 が 可 能となった。
また、複数試料の同時並行測定が容易であること

5

図2-3

分析車の外観と車内の分析設備（写真：株式会社セレス提供）とした。移動が困難なPCB汚染大型変圧器につい

機器分析において簡易なPCB濃度換算法を考案て、設置場所で加熱強制循環洗浄（第3章参照）をしたことである（図 2 - 5）[ 9 ] 。これらの特 徴により、行う場 合では、この分 析 車の活 用 が 期 待される。

精度良く、比較的短時間で低廉に定量できるよう洗浄油のPCB濃度を測定し、その濃度推移から洗になった。本定量法は分析会社で実用され 、油中

浄 にお けるP C B 除 去 の 程 度を調 べることに役 立のPCB濃度の決定に利用されている。
ゲル浸透前処理あることから、今後洗浄技術が実用化された場合大きさの異なる
溶質分子に、本分析車の現場工程管理への活用が期待されている。

分子が小さいほど
ゲルの奥まで浸透↓
溶出に時間を要す

2.5 PCB濃度を精度良く測定する定量法

ゲル浸透カラム

てられる。測 定 時 間は、実 用 的な約 4 時 間 程 度で

分子サイズが大きい
順に溶出する

環境省の測定法マニュアルには、PCBバイオセ
GC／ECD測定

ンサーなどのPCB非汚染を判定する迅速判定法

GC：ガスクロマトグラフ
ECD：電子捕獲型検出器のほ か に、絶 縁 油 の P C B 濃 度を決 定 する簡 易 定
量法が複数記載されている [6] 。この簡易定量法では、絶縁油中のPCB濃度を決定し、基準の超過の有無を判定する（図2-4）。
定量分析法（1）精密定量法
絶縁油試料

又は0.5mg/kg超（2）簡易定量法（共存物質による妨害がある場合は精密定量法）

PCB
廃棄物

PCB廃棄物処理施設（焼却処理等）0.5mg/kg
以下＜参考文献＞[2]Glass, T. R. et al., Anal. Chem., 2006, 78(20), p.7240

迅速判定法

不検出

PCB廃棄物に該当しない

環境省「絶縁油中の微量PCBに関する簡易測定法マニュアル（第3版）」をもとに作成

図2-4

ゲル浸透分離を応用したPCB簡易定量法[1]Glass, T. R. et al., Analytica Chimica Acta 2004, 517, p.161

検出（検出下限0.3mg/kg）

図2-5

廃電気機器等に封入された絶縁油中の微量PCB測定法活用の考え方

当 研 究 所 が 開 発した簡 易 定 量 法も、環 境 省 の[3]大村直也 他、分析化学、2006, 55(1), p.1[4]大村直也 他、分析化学、2006, 55(5), p.341
̶PCBバイオセンサー[5]大村直也 他、生体機能を利用したセンシング（その７）の開発とスクリーニングとしての活用̶、電力中央研究所報告V08053、
2008[6]環境省、絶縁油中の微量PCBに関する簡易測定法マニュアル（第３版）、
平成23年5月

測定法マニュアルに掲載され 、広く一般に提供さ[7]大村直也 他、分析化学、2006, 55(7), p.519

れている。開発した簡易定量法の特徴は、油から[8]Terakado, S. et al., Analytical sciences 2012, 28(8), p.737のPCBの分離に分子の大きさの違いを利用するゲ[9]大村直也 他、多層シリカゲルカラムクロマトグラフィーと電子捕獲型検出器
付きキャピラリカラムガスクロマトグラフィーによる絶縁油中PCBの迅速な機器分析、電力中央研究所報告V10017、2010

ル浸透分離を用いること、続くガスクロマトグラフ

63
微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術

3.微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術
微量PCB汚染油については、環境省の実証試験や制度整備により2014年11月までに民間の18の焼却処理施設が設置されました。そのうち、汚染機器の焼却が可能な施設は8カ所で、その処理対象は小型の変圧器などに限られているのが現状

環境科学研究所
副研究参事
大村 直也

電力技術研究所
上席研究員
足立 和郎

環境科学研究所
上席研究員
佐々木 和裕です。電気事業者は、焼却処理施設への運搬が困難な大型機器を多数保有するため、機器の設置場所で処理を行えることを必要としています。また、PCB廃棄物には該当しませんが、微量汚染が判明している、
使用中の大型機器についても、使用を継続しながらPCBの処理を行えることが望
まれています。
一方で、2012年には「ポリ塩化ビフェニ
ル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法施行令の一部を改正する政令」

加熱強制循環洗浄試験に用いた洗浄装置

が閣議決定され、事業者はPCB廃棄物の処分を2027年3月までに行うことになりました。処理期限の遵守には、微量汚染大型機器の安全で低廉な処理技術の開発が必須であり、同 時に関 連する法 令 等 の 整備も必要となっています。
本 章では、当 研 究 所が開 発した2つの大型機器の洗浄技術について紹介します。
課電自然循環洗浄試験に用いた課電装置

7

－加熱強制循環洗浄、課電自然循環洗浄－
3.1 洗浄技術の概要❶加熱強制循環洗浄の手順とPCB除去
加熱強制循環洗浄は、主に使用を終えた微量PCB

油（PCBを含まない絶縁油）に入れ替え、機器内の残汚染変圧器が対象となる。最初に汚染変圧器から存するPCBを洗浄油に洗い出すことで、機器からPCBに汚染された油を抜き出し、洗浄油としてPCBをPCBを除去する技術である。つまり、洗浄により微量含まない油を充填する。
この後、洗浄装置により油をPCB汚染変圧器に含まれるPCBを経済的かつ安全

加熱しながら、装置と変圧器の間で油を循環させて、に取り除くことで、汚染機器を無害化する。この洗浄

変圧器内で油の流れを発生させる。
この油の流れに技術は、加熱強制循環洗浄と課電自然循環洗浄の2より、変圧器の内壁や中身部材に付着したり、浸み込

種類に分類される（図3-1）。

んでいたPCBを洗い出す。

洗浄油中のPCB濃度（mg/kg）

洗浄技術は、微量PCB汚染変圧器の汚染油を洗浄

加熱洗浄期間（時）or課電洗浄期間（日）
洗浄油中のPCB濃度の推移

図3-1

温度（℃）

温度（℃）

洗浄油温度

加熱洗浄期間（時）洗浄油温度の推移

洗浄油温度

T

外気温度

課電洗浄期間（日）
洗浄油温度と外気温の推移

洗浄技術の概要（加熱強制循環洗浄、課電自然循環洗浄）

8

PCBの洗い出しは、PCB濃度によるが、洗浄の進行

提供され、両洗浄技術は2012年に、微量PCB汚染に伴う洗浄油のPCB濃度の濃度上昇として捉えら変圧器からPCBを除去し、変圧器を無害化処理するれる。洗 い 出しが 終 わったら、洗 浄 油を抜き出す技術として環境省から評価を受けた。

ことで変圧器からPCBを除去する。
❷課電自然循環洗浄の手順とPCB除去

3.3 微量PCB汚染変圧器の現地洗浄

課電自然循環洗浄は、使用している微量PCB汚染
変圧器が対象となる。従って、電力系統に接続された

実際に両洗浄技術を実用化するにあたっては、ままの汚染変圧器への課電を一旦停止し、PCBに検討してきた技術が油量の多い大型変圧器へ適用汚染された油を抜き出す。
この後、洗浄油としてPCBできること、変圧器が設置あるいは使用されているを含まない油を充填し、課電を再開する。

現場での処理が可能であることの実証が必要とな課電により変圧器の中身部材が発熱し、洗浄油はる。そこで、両洗浄技術について、電力会社と共同で加温され、外部環境との温度差が生じる。
この温度差

微量PCB汚染変圧器を保管あるいは使用しているにより、変圧器内で洗浄油の流れが発生し、変圧器現地で処理を行う実証試験に取り組んだ。

の内壁や中身部材に付着したり、浸み込んでいた
PCBを洗浄油に洗い出す。機器の使用が終了した段階で洗浄油を抜き出すことでPCBが除去される。

3.2 PCB除去に影響を及ぼす因子
両洗浄技術においてPCB除去の度合いに影響する主な因子は、洗浄期間に加えて、循環流速や油温が挙げられる。そこで、洗浄技術の開発段階では、油が少量の変圧器を用いて、実験室内で厳密に影 響 因 子を変 化させた洗 浄 試 験を行ってきた（7ページ図参照）。これらの試験の結果、両洗浄技
術とも、洗浄期間に加えて、循環流速や油温がある
一定の条件を満たせば、微量PCB汚染変圧器から洗浄油へのPCBの洗い出しが促進され、変圧器の移動式加熱強制循環洗浄装置

容器や中身部材から国が定めたPCB無害化処理
基準 ＊ を満足するまでPCBが除去されることが分＊廃PCB等及びPCB汚染物を処分するために処理したものについて特別かった。
これらの洗浄に関わる基本的情報は環境省に

9

図3-2

左写真はＡユニットの外観、右写真はＢユニットの操作盤

管理産業廃棄物として扱う必要があるかを判断するための基準（廃油の場
合は0.5mg/kg以下。その他、廃プラスチック類、金属くず、陶磁器くず等、対象によって基準は異なる。）

試験に先立ち、加熱強制循環洗浄試験に用いる

PCB濃度が上昇し、洗浄40時間後にPCB濃度が移動式加熱強制循環洗浄装置をメーカー2社と共変化しなくなった。このことから、一定期間の加熱

同で設計・試作した（図3-2）。試作装置は、Aユニット

強 制 循 環 洗 浄 により、変 圧 器 内 部 から洗 浄 油 にとB ユ ニットから構 成される。加 熱 強 制 循 環 洗 浄

PCBが移行することが実証された。

では、変圧器から汚染油を抜いた後、本装置を接続
90加温した洗浄油を変圧器との間で循環させながら80洗浄を行う。

70

Aユニットは洗浄を行う変圧器とフレキシブル
配 管 により循 環 経 路を設 置 可 能 な 仕 様となっており、主に洗浄油の加熱と循環を行う機能を有している。また、洗浄油の熱膨張による容積の増大

洗浄油温度（℃）

して洗浄油を変圧器と装置に満たし、装置により日中にON、夜間はOFFにした場合の変化

60
50
40
30
20

を調整する膨張槽も備えている。野外の気温に拘

1日目

10

わらず、一定の時間で所定の油温まで昇温させる

0

るP C Bを除 去 する処 理を行う環 境 に配 慮した機能を備えている。この機能により、PCBを大気環境
また、試作装置は運搬を前提とした設計となっ

0.5
0.4

P 0.3
C
B
0.2

mg 0.1

設置場所に搬入・設置して、加熱強制循環洗浄のkg

用され 、試 験 時 に取 得した知 見 は 実 用 機 の 設 計）

PCB汚染大型変圧器の全ての洗浄実証試験で使／ており、油 量 が 2 万リットル 程 度の大 型 変 圧 器の
全 工 程 を 現 場 で 実 施 できる。この 試 作 装 置 は 、

5日目

濃度（

に放出することなく処理を行うことができる。

4日目

洗浄油中

操作の制御と記録に加えて、装置の排気に含まれ3日目

加熱洗浄日数（日）ため、強力な油ヒーターが装備されている。一方、B ユ ニットは、Ａ ユ ニットにお ける加 熱 や 循 環 の

2日目

0

0

10

20

30

40

加熱洗浄時間（h）

図3-3

加熱強制循環洗浄中の洗浄油の温度とPCB濃度の経過に役立てられている。
加熱強制循環洗浄の実証は、全国で数台の微量 P C B 汚 染 大 型 変 圧 器 につ いて実 施した。洗 浄
対象の変圧器の油量は、9千から1万5千リットル
程度で、PCB濃度は1～6mg/kg程度である。洗浄装置を変圧器の保管場所に輸送・設置し、加熱強制循環洗浄を行った際の実例を図3-3に示す。洗浄油を加温・循環する洗浄開始から、洗浄油の10

実 証 試 験では、大 型 変 圧 器を構 成 するコンサ
装置（LTC）、浄油機などが本体に付属したまま洗浄する場合と、本体とその他の付属品に分けて部品毎に洗浄する場合など、変圧器の保管状態や洗40

洗浄油温度（℃）

ベータ、ラジエータ、ブッシング、負荷時タップ切換浄を行う現場の状況に合わせて洗浄できることが30
20：日平均油温10：日平均外気温

確かめられた（図3-4）。

0

0

2

4

6

課電洗浄期間（ケ月）

P
C
B

0.2

濃度（

洗浄油中

0.3

0.1

／

mg
）

kg

0

図3-4

加熱強制循環洗浄に用いた大型変圧器の部品構成＊コンサベータ：温度変化により膨張した絶縁油量を吸収するタンク

0

2

4

6

課電洗浄期間（ケ月）

図3-5

課電自然循環洗浄中の洗浄油の温度とPCB濃度の経過

一方、課電自然循環洗浄の実証は、全国で数台の微量PCB汚染大型変圧器について実施した。洗浄対象の変圧器の油量は、1万から2万5千リットル
程度で、PCB濃度は1～5mg/kg程度である。いず

3.4 洗浄後の変圧器容器及び部材のPCB無害化処理基準による判定とPCB除去率

れの変圧器も、使用場所で電力系統に接続して商微量PCB汚染大型変圧器の加熱強制循環洗浄用運転を行うことで課電自然循環洗浄を行ってい及び課電自然循環洗浄の実証試験では、全ての変る。洗浄を行った際の実例を図3-5に示す。課電開

圧器で洗浄直後に容器や中身について、国の定め始から、洗浄油のPCB濃度が上昇し、洗浄60日間るP C B 無 害 化 処 理 基 準に照らした判 定を実 施し後にPCB濃度が変化しなくなった。また、洗浄の全た。その結果として、中身のコイルを構成する絶縁期間にわたって、外気温の変化に関わらず油温が紙などの紙類、銅線類や木に加えて、鉄心を構成

課電により高い温度に維持されていることが確かするケイ素鋼板の中身部材は、PCB無害化処理基められた。このことから、温度差により変圧器内部

準を満足するまでPCBが除去されていることが確に洗浄油の流れが常に発生し、一定期間の洗浄に認された。また、変 圧 器 の 容 器、付 属 品 のコンサより、変圧器内部から洗浄油にPCBが移行したこと

ベータ、ラジエータ、ブッシング（外側）の表面も同が実証された。

様に基準を満足するまでPCBが除去されているこ11

とが確認された。加えて、加熱強制循環洗浄においあるいは設置（使用）場所において、汚染油の抜油、ては、負荷時タップ切換装置と浄油機の表面も、基洗浄油の注油、洗浄装置による一定期間の加熱強準を満足するまでPCBが除去されていることが確

制循環洗浄あるいは商用運転による一定期間の認されている。

課電自然循環洗浄により、周辺環境に影響を及ぼまた、洗浄時の作業環境や大気環境のPCB及びすことなく、変圧器を構成する容器や中身部材にダイオキシン濃度を実測したところ、全ての試験について、PCB無害化処理における汚染基準未満とおいて国の定める基準を十分に満足することが確なるまでPCBの除去が可能であることが実証されかめられた。

た。実証結果から2013年度に両洗浄技術は、設置（使用）場所において微量PCB汚染大型変圧器か3.5 PCB処理技術としての評価

らPCBを除去し、変圧器を無害化処理する技術として環境省から技術的評価を受けた。

このように、微量PCB汚染大型変圧器の保管

次世代PCBバイオセンサー
PCBバイオセンサーのさらなる高速化と低廉化を目指し、最新の微細加工技術を導入した次世代
PCBバイオセンサーの試作に取り組んだ [1] 。微細加工は、微小な電気回路を必要とする半導体作成に用いられ、近年著しく発展した技術である。この
微細加工技術を用いることにより、PCBの油からの分離や濃度測定を集積し、高速化を図るのが狙いとなる。まず、微細管と微細抽出基盤によりPCBを油と分離する。分離したPCBを微細流路により抗体と混合し、同じ微細流路内でPCBと抗体の反応度合いを光の透過割合によって測定し、PCB濃度を求める（図）。

抗体が結合する
抗原を固定化した担体ビーズを充填

次世代PCBバイオセンサーでは、現行のPCBバイ
オセンサーの測定時間を3分の1程度、使用試薬量を10分の１程度まで改善できる見通しを得ている。
この次世代PCBバイオセンサーについては、実用への検討が可能な原理実証まで終了している。

図

次世代バイオセンサーの測定のしくみ＜参考文献＞（その３）－マイクロ流体[1] 青田新 他、次世代PCBバイオセンサーの開発
デバイスを用いた絶縁油中PCB分析－、電力中央研究所報告
V12005、2012

12

4
微量PCB汚染大型変圧器の洗浄技術

4.PCB洗浄処理の実現に向けた今後
簡易かつ安価にPCB濃度を測定する技
術は、PCBバイオセンサーなどの開発と、環境科学研究所
副研究参事
大村

直也

環境省の「絶縁油中のPCBに関する簡易測定法マニュアル」の整備により実用され、今後も汚染変圧器の特定や、洗浄処理を行う際 の 測 定 時 間 や 費 用 の 削 減に貢 献することが期待されます。
加熱強制循環洗浄と課電自然循環洗浄の両技術は、PCB無害化処理技術として
技 術 的な評 価を環 境 省から受けました。
今後は、経済的な微量PCB汚染変圧器の処理技術として実用する段階となり、法令上 の P C B の 処 理 期 限が2 0 2 7 年 3月に迫っていることから、その実施が期待されています。
当 研 究 所 は 、洗 浄 処 理 技 術 の 実 用 を通じてわが国におけるPCBの廃絶に貢献していくため、技術面から様々な取り組みを行っています。
本章では、洗浄処理の実現に向けた技

加熱強制循環洗浄課電自然循環洗浄（処理施設・設置場所）（設置場所）

基本的な洗浄技術の確立
基本技術の実証試験（中小型機器）
技術的評価（環境省）
設置場所での実証試験（大型機器）
技術的評価（環境省）
微量PCB汚染廃電気機器等の処理に関するガイドライン－洗浄処理編－（環境省）

制度整備が待たれる

低濃度ポリ塩化ビフェニル廃棄物の無害化処理に係る大臣認定制度
廃棄物処理法に基づく無害化処理認定施設として環境大臣に申請（電力会社）

術課題への取り組み状況と、今後の展望について紹介します。

認定後に処理が可能
洗浄の実現に向けた取り組み

13

の課題と展望4.1 簡便な無害化処理判定

理基準を満たしていることの確認を行うことが必要となる。

現在の焼却処理では施設での集中処理が可能

これにより、使用済の微量PCB汚染変圧器を加熱なため、変圧器の容器や中身部材について、集約

強 制 循 環 洗 浄する場 合は、簡 便な無 害 化 処 理 判

的に国の定めるP C B 無 害 化 処 理 基 準に照らした定の実現が近づ いている。一方、課電自然循環洗

判 定 が 行 われ 、無 害 化 処 理の成 否 が 確 認されて浄 につ いても、洗 浄 後 の 洗 浄 油 の P C B 濃 度を推いる。一方、洗浄処理では現地で微量PCB汚染変定できると考えられるが、まずは実績を積み上げ

圧器を個別に処理するため、処理の都度、中身部ながら、本手法を検証していくことが重要となる。

材を採 取し無 害 化 処 理 の 成 否を確 認 するには、多大な時間と費用が必要となる。また、使用中の微量PCB汚染変圧器を課電自然循環洗浄する場

4.2 洗浄実現への取り組み状況と展望

合には、洗浄後も使用を継続することも想定されるため、処理の判定のために部材を採取すること

加 熱 強 制 循 環 洗 浄は、環 境 省による技 術 的 評は不可能である。このため、洗浄後の変圧器の容価と洗浄ガイドラインの公表により簡便な無害化

器 や 中 身 部 材 が、国の定めるP C B 無 害 化 処 理 基

処 理 判 定 法 が 示され 、実 現 に向 けた準 備 が 整っ

準を満足することを示す簡便な判定手段が必要

た [1] 。このため、電力会社では、安全かつ確実に処となっている。

理を進めるため、環境大臣認定制度の活用などにそこで当研究所では、洗浄油のPCB濃度を指標

より、実 用に向 けて準 備を進めている。当 研 究 所に、洗 浄 後の変 圧 器の容 器 や 中 身 部 材 が P C B 無は、数々の試験から得た知見を活かして、洗浄の害化処理基準を満足することを判定する、簡易な基本的な技術情報に加え、洗浄装置の設計、生活

無 害 化 処 理 判 定 につ いて検 討を進めてきた。具

環境調査における予測手法など様々な技術情報

体的には、様々な変圧器を対象に、洗浄前の汚染の提供を行っている。電気事業においては、至近

油のP C B 濃 度、変 圧 器 重 量、変 圧 器 油 量 から、洗に加 熱 強 制 循 環 洗 浄 が 実 現 すると展 望される。

浄後の洗浄油のPCB濃度を推定する手法を開発

一方、課電自然循環洗浄は、処理を行う制度が整した。そして、洗浄後の洗浄油のPCB濃度が所定

い 次 第 、実 績を 踏まえな がらの 実 現 が 待たれるの水準となった時、変圧器の容器や中身部材が、（13ページ図参照）。

PCB無害化処理基準を満足することを実証した。

＜参考文献＞

2 0 1 4 年 には、環 境 省 から公 表された「微 量 P C B
汚 染 廃 電 気 機 器 等 の 処 理 に関 するガイドライン[1] 環境省、洗浄ガイドライン微量ＰＣＢ汚染廃電気機器等の処理に関するガイドライン－洗浄処理編－、平成25年12月－ 洗 浄 処 理 編 －」[ 1 ] により、この簡 便な無 害 化 処
理 判 定 が 示されている。ただし、この簡 易な判 定を行うには、洗 浄 後 の 変 圧 器 の 容 器 や 中 身 部 材が、国の定めるPCB無害化処理基準を満足することを処理実績から十分に示した上で、定期的に処

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DEN - CHU-KEN

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