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分 類２

東芝のオフサイト除染の取組み－⾶灰処理による減容化－
2014年3月6日
株式会社 東芝
原子力化学システム設計部© 2014 Toshiba Corporation

背景
福島県を中心に、広い地域が放射性セシウム（以下、Ｃｓ）を主体とした放射性物質により汚染された。
20mSv/年※（2.3μSv/h）※居住制限区域の設定基準
避難指示区域概念図•

公共目的の立入りは可能

•

宿泊は不可

•

営農・営林不可（注）（注：農地の保全管理、地域の営農再開に向けた公的機関の関与の下で行う作付実証は可）【福島県の航空モニタリング測定結果】※出典：原⼦⼒規制委員会 放射線モニタリング情報（2013年8⽉28⽇）

原⼦⼒発電所の技術を福島県の環境改善へ展開© 2014 Toshiba Corporation

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東芝版オフサイト除染作業モデル策定
143
2 排ガスモニタリング

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廃棄物処理の⼀連の流れを考慮© 2014 Toshiba Corporation

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オフサイト技術開発と福島復興活動(1/2)
 地域復興計画への協力
社内関連部門（スマートコミュニティ等）と連携した活動
地域の汚染調査、放射線管理で協力

 ガンマカメラ（①）
 楢葉町より可視化調査委託受注
町への帰還に向けた住居撮影実施中
 装置を購入された自治体への運用支援
 森林、果樹園等の汚染調査へも適用展開

 排気塔ガスモニタ装置他（②）

ガンマカメラ画像

 焼却施設に向けた提案活動推進

 土壌・灰のスクリーニング装置（③）
 仮置き場（汚染土壌）や焼却施設（汚染灰）での作業を想定
 環境省公募によるスクリーニング実証試験実施
 中間貯蔵施設の受入測定にも適用展開© 2014 Toshiba Corporation

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オフサイト技術開発と福島復興活動(2/2)
 減容技術（SARRY-AquaTM / SARRY-SoilTM）
 2011年末にモバイル基を試作
 SARRY-AquaTM （④） ：汚染水処理
 SARRY-SoilTM （⑤） ：土壌処理 必要な時期に備え、技術をラインナップ
 汚染水：ＳＡＲＲＹの実績を設計へ反映
 土壌 ：JAEA公募、社内実証試験
 農地土壌：農水省公募による実証試験
 汚泥灰：国交省公募による実証試験
 飛灰 ：20t/day連続処理装置の基本設計

SARRY-AquaTM

SARRY-SoilTM

上記技術の中から、本日はSARRY-SoilTMの概要と飛灰処理技術を御紹介© 2014 Toshiba Corporation

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農地汚染⼟壌処理の背景
 農地における問題点
汚染濃度が5,000Bq/kgを超える農地では営農活動が制限
 営農再開のために、農地⼟壌を5,000Bq/kg未満へ低減必要
 汚染⼟壌除去に伴う放射性廃棄物（除去⼟壌）の低減必要

シュウ酸を⽤いた化学的処理⼿法の開発を実施中※（※：農林⽔産省委託研究：「⾼濃度汚染地域における農地⼟壌除染技術体系の確⽴」）

 開発課題 汚染⼟壌からのＣｓ除去による減容化© 2014 Toshiba Corporation

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SARRY-SoilTMシステムの概要
処理土壌取出し
(ゴール）

シュウ酸
シュウ酸
供給装置
供給装置

汚染土壌設置(スタート)

プロセス①⼟壌からのＣｓ溶離プロセス

【凡例】

：土壌
：放射性Ｃｓ：シュウ酸水溶液：Cs含むシュウ酸水溶液
：洗浄水

溶離槽

（２基）

③シュウ酸⽔
シュウ酸分解洗浄プロセス
プロセス

シュウ酸
シュウ酸
サージタンク水溶液

紫外線照射装置

セシウム②Ｃｓ回収
吸着プロセス
プロセス

フィルタ

セシウム
吸着塔

固液分離
（ろ布）

ドレン
受けタンク

分解ループ
分解ループ
洗浄水
サージタンク
サージタンク

本処理により土壌が約２割溶解し、8割が処理後土壌となる© 2014 Toshiba Corporation

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7汚染土壌の化学的処理メカニズム＜処理条件＞
・薬品 ：シュウ酸

・濃度 ：0.5mol/L

・温度 ：95℃

アルミニウム八面体層

ホットスターラ
処理土壌

ケイ素四面体層Cs

汚染⼟壌拡⼤図

Fe2(C2O4)3
等

シュウ酸により⼟壌中⾦属を溶解⇒層間を広げてＣｓを溶離

ラボ試験状況

汚染⼟壌からのＣｓ溶離メカニズム

ラボ試験により化学的処理によるＣｓ除去効果を確認© 2014 Toshiba Corporation

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飛灰処理の背景
 Ｃｓに代表される放射性物質が環境へ放出
 生活圏の廃棄物にもＣｓが含有

2013年12月31日▽
120,000

発生量（福島県内）

主灰

汚染廃棄物

焼却処理

焼却灰（ton）

100,000（フレコン又はコンクリートボックス）

飛灰保管

発生量（福島県外）
発生量（全域）80,00060,00040,00020,000
0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.53.0

震災後経過年数（年）

焼却灰(指定廃棄物)発生量の推移
 汚染廃棄物中のＣｓの約７割は飛灰に移る⇒ 放射能濃度が高い廃棄物になる 飛灰中のＣｓは水に溶け出しやすい⇒ 安定な保管が必要

 発生量の増加が顕著⇒ 大部分を飛灰が占める
 保管場所の確保が課題⇒ 減容化の検討が必要

汚染飛灰の減容化・安定保管が課題© 2014 Toshiba Corporation

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飛灰処理フロー及び開発目的
現状
フレコン入り飛灰フレコンのまま保管
飛灰

飛灰受入

Ｃｓ
水

① 飛灰洗浄水を用いて飛灰からＣｓを溶かし出す② ろ過（固液分離）
ろ過装置により処理飛灰とＣｓを含むろ液を分離処理済み飛灰

【開発目的】
処理飛灰を埋設可能※埋設の目安：8,000 Bq/kg未満

開発範囲【開発目的】
廃棄物発生量の減容化
遮へい設計、密閉容器による廃棄物の安定保管

ろ液③ セシウム回収
吸着材を用いたＣｓの回収吸着塔として保管Ｃｓを除去したろ液を環境放出 or 濃縮・乾燥© 2014 Toshiba Corporation

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10飛灰処理システム概要
補給⽔（ﾘｻｲｸﾙ）

START

ろ過装置（フィルタープレス） 1

汚染⾶灰M

洗浄槽

放射能濃度 高放射能濃度 低液相の放射能濃度

供給
タンク

⽔Ｃｓの移行率2

吸着塔の必要数
吸着材の性能

飛灰溶解液

1

飛灰溶解液

ろ液

3

処理⾶灰M

M

貯留槽

ろ液受槽

液相からのＣｓ回収
小規模試験による検証

フィルタ

3

吸着塔 2

使⽤済吸着塔© 2014 Toshiba Corporation

廃液
タンク

環境放出or濃縮・乾燥
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汚染飛灰から液相（水）へのＣｓ移行率

移行率／%

100100【試験条件】
9095
 処理液 ：水80
 温度 ：常温70 液固比 ：4,20 mL/g
9060
 時間 ：10分
50 攪拌 ：有り
8540308020
液相の放射性セシウム量
移行率 [%]＝×100 10（固相＋液相の放射性セシウム量）
0420

液固比／mLg-1

 焼却飛灰の液相へのＣｓ移行率 ：85～88％
 溶融飛灰の液相へのＣｓ移行率： 81～95％⇒処理システムの移行率は飛灰性状を考慮し設定

洗浄により飛灰中のセシウムの80％以上を除去可能© 2014 Toshiba Corporation

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12吸着材の性能評価
評価対象吸着材：モルデナイト、ケイチタン酸塩
10000

0.10.01

廃棄物量小

100

100.001

0.0001

Ｃｓ濃縮度高1000

減容効果大
Ｃｓ濃縮度

放射性廃棄物減容比

13.E+01

3.E+02

モルデナイト小9.E+03

12.E+04

3.E+01

モルデナイトケイチタン酸塩

分配係数※／mLg-1

3.E+02

大小9.E+03

2.E+04ケイチタン酸塩

分配係数※／mLg-1

大※液固比4の場合

分配係数：吸着材単位重量あたりのＣｓ吸着量の指標⇒分配係数が高いほど、少量の吸着材でＣｓを回収可能

 吸着材の種類と処理条件により、吸着材の分配係数は異なる

吸着材選定により、吸着塔発生数・吸着材のＣｓ濃度が制御可能© 2014 Toshiba Corporation

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13液相からのＣｓ回収（ベンチスケール試験）
 処理水
 温度
 液固比
 時間
 攪拌：水：常温：4 mL/g：10分：有り

飛灰Ｃｓ
水

放射能濃度
2,000 Bq/L

汚染焼却⾶灰（2kg）

ろ過装置

放射能濃度
10,000 Bq/kg
飛灰洗浄槽

処理
⾶灰80％

検出限界値以下
吸着塔

吸着材20％

放射能濃度

環境放出or
濃縮・乾燥

 液相のＣｓは吸着塔で回収可能

吸着塔通水により液相の放射能濃度を検出限界以下に低減可能© 2014 Toshiba Corporation

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処理システム適用の効果(例)【評価条件】
処理量
放射能濃度液固比：20 t/d、10,000 t：20,000 Bq/kg：4 mL/gＣｓ移行率飛灰溶解率吸着材：80％：20％：ケイチタン酸塩

1000

1000

100

100

放射能濃度比

重量比

101
0.1

1/10000.01

8,000Bq/kg

10.1
0.01

0.001
0.0001

750倍

10

汚染飛灰

処理前

使用済
吸着剤

処理飛灰

処理後

濃縮・乾燥物

0.001

汚染飛灰

使用済
吸着剤

処理飛灰

処理前

濃縮・乾燥物処理後

 汚染飛灰中のCsを少量の吸着材で回収可能⇒廃棄物発生量 約1/1000 （放射能濃度は約750倍※）※一部のＣｓは灰に残留するため高性能吸着材を使用することにより保管が必要な汚染廃棄物量を約1/1000に減容© 2014 Toshiba Corporation

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減容によるメリット（例：保管エリアの低減）【飛灰１万トンをそのまま保管する場合】
コンクリート飛灰ボックス

1.4 ｍ
111 ｍ

1.7 ｍ

【飛灰処理を行う場合】
吸着塔の保管エリア
吸着塔種 ：高性能吸着材
吸着塔数 ：61体
設置例 ：6本×6本×2段
面積： 23m2

4.2 ｍ

1.7 ｍ

Φ0.8 ｍ4.8 ｍ

約6 ｔ/個（ｔ=15cm）

1/530

4.8 ｍ

1.4 ｍ

飛灰ボックスの保管エリア
ボックス数 ：12,500個
設置例 ：65個×65個×3段
面積：12,300 m2
・・・
111 ｍ

（フレコンで保管の場合；65 m×65 m＝4,225 m2）

1/180

2.8 ｍ

吸着塔＋鉄遮へい容器での保管

飛灰処理により、保管エリアを最大 1/530 に低減可能© 2014 Toshiba CorporationCDD-2014-000173
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吸着塔の安全な取扱（遮へい設計）
天井【評価条件】
吸着塔内の放射能濃度：2×107 Bq/kg⇒汚染飛灰中Ｃｓの1,000倍濃縮を仮定
散乱線、直達線からの影響を考慮

ガンマ線
（散乱線）

吸着塔

ガンマ線
（直達線）

設置台

【吸着塔廻りの作業例】

線量率／μSvh-1

1000

鉄遮へい容器鉄遮へい容器10cm厚以上（約3.5 ｔ/個（t=10cm))

100
100μSv/h以下

10
直達線
散乱線
合計

1100μSv/h＜

参考：放射性廃棄物運搬時の規制

吸着塔

0.15

車両表面から1 m離れた地点での線量当量率⇒最大100 μSv/h

1015
鉄遮へい厚／cm

20
2×107 Bq/kg

 鉄10 cm以上の遮へい設置⇒表面の線量率：100 μSv/h以下

吸着塔の遮へい設計により、遮へい体表面線量率：100μSv/h以下に制御可能© 2014 Toshiba Corporation

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飛灰処理の有無による保管、輸送物量の比較
飛灰10,000トン

無（飛灰のまま）有（飛灰処理）除染

除染の有無
飛灰遮へい必要？

吸着材
コンクリート遮へい
10～25cm

保管数
12,500体
保管面積※：12,300m2
コンクリート飛灰ボックスによる輸送（2体/回）

輸送
6,250回鉄遮へい
遮へい検討 10cm厚以上

保管数の低減（～1/200）
輸送数の低減（～1/100)
保管エリアの低減（～1/530）

飛灰ボックス
での保管保管数
61体
保管面積※：23m2

輸送61回

A型
輸送容器（１体/回）

鉄遮へい容器での保管＊保管面積：飛灰は隙間無く３段積み、吸着塔は２段積み© 2014 Toshiba Corporation

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まとめ
【汚染飛灰処理技術のまとめ】① 飛灰処理により、保管が必要な廃棄物量を1/1000まで減容可能
 仮保管エリア，中間貯蔵エリアの最小化
 廃棄物の輸送回数の低減可能② 吸着塔遮へい設計の最適化により、放射性廃棄物の安定・安心な管理・保管が可能
 放射性廃棄物取扱い時の安全性向上
 放射性廃棄物のセシウム封込性向上③ 放射能濃度が低い二次廃棄物の取扱
 処理済飛灰⇒ 放射能濃度を確認し、一般廃棄物として処分

 廃液 ⇒ 濃縮・乾燥し、回収水をリサイクルするシステムを検討
 濃縮・乾燥時の濃縮物（塩） ⇒ 1,000 Bq/kg未満とすることで一般廃棄物化

東芝は技術開発により、被災地復興へ貢献致します。
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