M306

福島第一原子力発電所事故対策により発生した廃棄物に関する課題について
東海大学工学部原子力工学科

浅沼徳子

化学工学会 第81年会 2016年3月15日
福島原発事故対策検討委員会～福島原発事故復興促進への化学工学の寄与～

講演概要
 廃棄物の発生
 汚染水の処理
 二次廃棄物～Cs･Sr吸着装置～

 二次廃棄物～多核種除去設備～
 二次廃棄物～廃スラッジ～

 瓦礫類

 伐採木
 技術開発の視点
 研究開発体制
 今後の取り組みについて～まとめ～廃棄物の発生発電所

今後・・・
解体瓦れき、燃料デブリ、等

原子炉の冷却

原子炉

汚染水

工事、作業環境の整備、タンク設置スペースの確保、等

処理
処理水

保管・管理

二次廃棄物

瓦礫類

伐採木

保護衣

焼却

汚染水の処理約626,000m3
29%
71%

Sr処理水

ALPS処理水

図 処理水の割合

事故当初に運用
除染装置（凝集沈殿）
廃スラッジ【二次廃棄物】
吸着塔、スラリー、フィルター、等

トリチウムを含む

東京電力ホームページより

二次廃棄物～Cs･Sr吸着装置～
セシウム吸着装置（KURION）
吸着材（ゼオライト等）を含む吸着塔
淡水洗浄後に水抜きボックスカルバートに収納し保管・管理（遮へい、漏えい対策）
高線量 例）0.5mSv/h/本（ボックスカルバート外側）

第二セシウム吸着装置（SARRY）
吸着材（ゼオライト、ケイチタン酸塩等）を含む吸着塔
淡水洗浄後に水抜きラックで保管・管理（遮へいが不要）
高線量 例）0.04~1.20mSv/h（吸着塔容器表面）
原子力規制庁「特定原子力施設放射性廃棄物規制検討会」（第1回）資料より
日本原子力学会「福島第一原子力発電所事故により発生する放射性廃棄物の処理・処分」特別専門委員会
H25年度報告書より

二次廃棄物～多核種除去設備(ALPS)～※増設多核種除去設備（増設ALPS）、高性能多核種除去設備（高性能ALPS）は一部異なる

トリチウムを含む処理水
400,000m3超

前処理設備
吸着塔（カラム式）
吸着塔（交換式）
・鉄共沈
樹脂系吸着材
活性炭（コロイド）
FeO(OH)･H2O、他（Ru, 負電荷コロイド）
チタン酸塩（Sr）
・炭酸塩共沈CaCO3, Mg(OH)2 フェロシアン化合物（Cs）
Ag添着活性炭（I）
SrCO3, 他
無機・有機系廃棄物
酸化チタン（Sb）
キレート樹脂（Co）

スラリー状

東京電力ホームページより

二次廃棄物～多核種除去設備(ALPS)～
高性能容器(HIC)

HIC上部に溜まり水が発生

High Integrity Container
上澄み水

1829mm

上澄み水
スラリー
初期
1524mm膨張推定されるメカニズム
1.放射線分解による気泡発生・滞留
2.スラリーの体積膨張
3.上澄み水を押し上げ※炭酸塩スラリーに顕著な現象

中長期的な対応策が必要
ボックスカルバートに収納し保管・管理 水分の除去、固化、保管管理方策などの検討
出典：原子力規制庁「特定原子力施設放射性廃棄物規制検討会」（第1回）資料

二次廃棄物～廃スラッジ～
事故当初に運用されていた除染装置（AREVA）から発生
汚染水中の放射性セシウムを凝集沈殿物として回収【主成分】
硫酸バリウム、フェロシアン化ニッケル、水酸化鉄、ポリマー

造粒固化体貯槽に保管中（約600m3）
現在の対応
・熱交換器を設置し冷却が可能（ただし未稼働）・配管を設置し空気噴射による撹拌（固着を防ぐ）
・HEPAフィルターの設置※新たに発生する見込みは無い【課題】
・安定化の措置 ・長期的には処分も念頭に対策

廃棄物の発生発電所

今後・・・
解体瓦れき、燃料デブリ、等

原子炉の冷却

原子炉

汚染水

工事、作業環境の整備、タンク設置スペースの確保、等

処理
処理水

二次廃棄物

瓦礫類

伐採木

約165,100m3 約84,200m3

保管・管理

保護衣
約60,400m3

焼却
数値は2015年10月末時点

瓦礫類
地震、津波、爆発により発生した瓦礫、汚染資機材、汚染土壌等
表面線量率に応じて保管可能な範囲で材質による分別・把握

固体廃棄物貯蔵庫（30mSv/h超）:約5,700m3
覆土式一時保管施設（30mSv/h以下）
仮設保管設備（覆土式保管の前段階） 約18,900m3
屋外容器収納（10mSv/h以下）
屋外シート養生（1mSv/h以下）:約30,800m3
屋外集積（0.1mSv/h以下）:約109,600m3

金属ガラ
コンクリートガラ
アスファルトガラ
土砂
可燃・難燃物※漏えい・飛散に対する措置（遮へい）が取られている
約165,100m3（2015年10月末）【対策】
・可燃物の焼却→焼却灰等の処理処分
・金属・コンクリート等は破砕等による減容・バックグラウンドレベルのものは再利用

今後も増え続ける
放射性核種
放射能（濃度）の分析

伐採木
整地等で伐採した木
枝葉・幹根（線量）による区分
幹根：約63,800m3 ←バックグラウンドレベル
枝葉：約20,400m3

飛散・漏えいの防止（遮へい）・火災防止の管理
一時保管槽または屋外集積での保管・管理

図 一時保管槽の概略

・保管量は今後増加する・経年による発火のリスク

焼却による減容
焼却灰等の二次廃棄物の処理処分

技術開発の視点
発電所
解体瓦れき、燃料デブリ、等

原子炉の冷却

原子炉

汚染水処理
処理水

二次廃棄物工事、作業環境の整備、タンク設置スペースの確保、等
瓦礫類

伐採木

保護衣

中長期的な視点による技術開発◎廃棄物量の増加→管理の観点での減容例）可燃物→焼却 ⇒焼却灰の固定化
含水物→脱水・乾燥 ⇒固定化
→処分の観点での安定化
既存の技術で対応できるか？
新たな技術開発の要素はあるか？

技術者・研究者の寄与

IRIDの取り組み状況※IRID（技術研究組合国際廃炉研究開発機構）
出典：IRID 平成27年度研究開発成果（進捗状況）「固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発」

１．研究開発成果の統合
・廃棄物ストリームの検討
廃棄物の発生、保管、処理処分までの一連の取り扱いの候補を提示
物質収支、放射能収支の試算
・情報管理ツールの開発

２．性状把握・分析計画の検討
・試料の採取・分析（汚染水、瓦礫、水処理二次廃棄物）、輸送容器の設計検討
・インベントリ評価（分析・解析）
・難測定核種分析の検討（126Sn、107Pd）

３．廃棄物の処理と長期保管方策の検討
・技術カタログの整理、廃棄物リストの作成→固化試験・スラリーの安定化(例)

４．廃棄物処分に関する検討今後の取り組みについて～まとめ～• 解決すべき課題は存在する⇒組織的な対応が取られている“国内外の英知（叡智）を結集する”

原子力業界
責任感・使命⇒特殊性• 直接関与しない研究グループ等に入り込む余地はないのか？
基礎研究の寄与が見えにくい・・・特に“学”の寄与はあるか？
→競争的資金「人材育成プログラム」・・・その効果は？
• 学協会連携→連携の在り方を模索。情報発信に限られるか？
組織的な取り組みのスピードの方が速い・・・影響力を発揮するには？
原子力業界が苦手とする分野での寄与は大きい

実際を把握できる人材の輩出

事故廃棄物の取り扱い→想定外が起こる、把握できない・管理できないものがある、物量が多い
原子力分野の特殊性→放射性物質・核燃料物質の取り扱い（線量管理、保障措置など）→分析の難しさ（純β核種など）→化学処理における分離対象の濃度の低さ（～10-10M）