Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
図（2）−6: MgO−SiO_{2} 擬2元系状態図 2−上に示した、各複酸化物組成

本状態図に依れば、クリソタイルから生じた$\mathrm{Mg_{6}Si_{4}O_{14}}$は融点が1800℃程度で非常に高いが、1558℃以上においては、一部融液が存在する事になる。一方、アモーサイトから生じる$\mathrm{Mg_{7}Si_{8}O_{23}}$の融点は1600℃程度であり、$\mathrm{Mg_{6}Si_{4}O_{14}}$より融点が遥かに低い事になる。しかしながらこれも1548℃以上において融液が生成し始まる事になる。どちらも室温に於ける平衡組成としては2相共存領域であり、それぞれ(フォルステライト(Fo) + クリノエンステライト(Pen))および(クリノエンステライト(Pen) + h-トリジマイト)であることになる。ただしこのようなアスベスト由来の複酸化物を室温における平衡相まで分解させる事は、非現実的な長時間を必要とするであろうと考えられる。

## 4 ）アスベスト含有スレート模擬物質に関して

まず800℃以上の母相としては、CaOを考えれば良いため、以降に記述する誘電率測定やシミュレーションについては、CaOを模擬物質として考慮して検討を行う事とした。

次に、アスベストの模擬物質であるが、当初MgOとSiO_{2}粉末からクリソタイル由来のMg_{6}Si_{4}O_{14}を高温で反応させて合成し、室温にクエンチして単相を得る事を試みたが、現存の電気炉を用いると1700℃が限界であり、両者の反応を十分に進行させる事ができなかった。このため、融点が低く合成がより容易でありそうなアモーサイト由来の複酸化物Mg_{7}Si_{8}O_{23}にターゲットを絞ろうとした。この場合、溶融させる事は可能であったが、後述するように誘電率測定のための試料加工において現状では困難が生じ、作製を断念した。

そこで粉末物質として市販されているタルク（talc 滑石： $ Mg_{3}Si_{4}O_{11} $ ）という物質に注目した。タ
ルクの組成も共に図２－６内に示している。タルクは組成としてアモーサイトよりも $ SiO_{2} $ が過剰であるが、アスベスト類似物質として知られている。しかしながら粉末形状はアスベストのような先鋭形状を有す訳ではなく、無害物質である。粉末にして黒板用のチョーク、玩具、工事現場等でマーキング用、ベビーパウダーなど化粧品類、医薬品や上質紙の混ぜ物等に利用されている。このように実験室において使用する場合に於いても十分安全な物質であると考えられている。このような理由からタルクをアスベストの模擬物質として検討を行うとした。

## （5） 誘電率測定

本研究においては、アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波加熱挙動を解析する目的で、母相模擬物質CaOとアスベスト模擬物質であるタルクの誘電率を室温から900℃までの温度範囲において測定する事を試みた。どちらも粉末試料である。

本研究においては、同軸導波管法による室温での誘電率測定、および空洞共振摂動法を用いて高温の誘電率測定を行った。前者においては、標準試料などを使用し誘電率の絶対値を評価したが、後述するように高温での測定値の絶対値導出においては、種々のパラメータを導入する必要が有り、測定値の絶対値の信頼性に乏しいと考えられる。そこで本研究においては室温で得られた誘電率の絶対値を基本として、温度変化による誘電率の相対的な変化を後者の方法で推定した。次にそれぞれの測定方法について説明する。

## 誘電率測定法

## 1 ）同軸導波管法

マイクロ波周波数領域における複素誘電率の測定を行った。図（2）－7に示すように、誘電率測定にはネットワークアナライザを用いた同軸導波管法を採用した。測定では、マイクロ波周波数領域の電磁場を回路（円筒型導波管）に組み込まれた媒質（試料）に入力し、電磁波の反射および透過に応じて得られるSパラメータに基づいて誘電率の算出が行われる。解析はNicolson-Ross法という方法のプログラムが、解析用のコンピュータにインストールされている。これに依れば、透磁率も同時に測定する事ができるが、今回は対象物質が非磁性物質であるため、その値が十分真空の透磁率μ₀に近いか調べ、測定の妥当性をチェックする事ができる。

また測定原理上、試料が大きな導電性を有する場合には、入射した電磁波の大部分が反射してしまい、Sパラメータを得ることができないため正確な誘電率が得られないとされている。本研究で測定対象としたCaOやタルク粉末においては、そのような事は無かった。

測定では、粉末試料を同軸型のサンプルホルダに充填し、図（2）-7に示すようにネットワークアナライザへ接続した。測定方法の詳細を以下に示す。

＜测定条件＞

使用機器：ネットワークアナライザ（E5062A / Agilent Technologies, Inc.）

周波数域：1～3 GHz（0.01 GHz間隔で測定値を記録）

測定試料：CaO、タルク粉末

試料形状：内径3 mm、外径7 mm、厚さ3 mmの同心円筒形金属治具に充填

测定温度：室温
図（2）−7：同軸導波管法による誘電率測定

## 2 ）空洞共振摄動法

非導電性物質においては誘電損率の値がマイクロ波を吸収する度合を決定する。いくつかの酸化物の誘電率の温度依存性は確認されているが、高温での誘電率を測定したデータは未だに少ない。ある種の酸化物のマイクロ波加熱を行った場合には500℃以上から急速な温度上昇が観測されており、この急激な昇温過程を解明するためには室温から高温までの広い温度域における複素誘電率の举動を把握する必要性がある。マイクロ波領域における誘電率の測定方法には、同軸プローブ路法、導波管法、自由空間法等が有る。本研究では高温における誘電率測定にあたってノイズの影響を受けにくい空洞共振摂動法を用いて計測を行った。本手法は、単一の周波数の誘電特性を求めるために適した手法であり共振条件の相対的な変化で測定を行うためノイズの影響を受けにくく、精度の高い測定が行えるという利点がある。

ネットワークアナライザに接続されたキャビティー内部には特定の周波数で共振する定在波が存在する。このキャビティー内に微小な誘電体や磁性体を挿入すると共振周波数や半値幅がわずかに変化する。この共振周波数や半値幅の変化量を測定し、材料の複素誘電率や複素透磁率を算出する方法が共振器法である。Perturbation(摂動)とは試料の挿入前後で電磁場が等しいと仮定する考え方である。

本手法では試料の体積を $ \Delta V $ とし、試料挿入前の $ (f_{0}, Q_{0}) $ を測定したのち試料挿入後の $ (f_{\mathrm{L}}, Q_{\mathrm{L}}) $ を得ることで複素誘電率、複素透磁率を以下に示す式を用いて求める。

$$ \varepsilon_{_{r}}^{^{\prime}}=1-\frac{1}{\alpha_{\varepsilon}}\frac{f_{_{L}}-f_{_{0}}}{f_{_{L}}}\frac{V_{_{0}}}{\Delta V}\ ,\ \varepsilon_{_{_{r}}}^{}=\frac{1}{2\alpha_{\varepsilon}}(\frac{1}{Q_{_{L}}}-\frac{1}{Q_{_{0}}})\frac{V_{_{0}}}{\Delta V} $$

ここで

$ f_{0} $ ：非插入時の共振周波数 [Hz]、 $ f_{L} $ ：挿入時の共振周波数 [Hz]、 $ Q_{0} $ ：非插入時のQ値 [-]

$ Q_{L} $ ：挿入時のQ値 $ \left[-\right] $ 、 $ V_{0} $ ：共振器の体積 $ \left[m^{3}\right] $ 、 $ \Delta V $ ：試料の体積 $ \left[m^{3}\right] $
$ \alpha_{\varepsilon} $ ：共振モード、試料形状で決まる定数 [-]

これらの式において $ \alpha_{\varepsilon} $ は理論的に決定される定数であり各種形状によって値が求められている。本実験では矩形型キャビティ一を用いたため $ \alpha_{\varepsilon}=2 $ として代入した。ここで本手法における Q 値とは次式で定義される共振器の特性を表すものである。

$$ Q=2\pi f\frac{ 蓄えられるエネルギーの時間平均値 }{ 单位時間当たりに失うエネルギー } $$

また Q 值は次式のように近似することができる。

$$ Q=\frac{f_{0}}{\Delta f}\quad(2-4) $$

もしくは

$$ Q=\frac{f_{0}}{\Delta f}\cdot\frac{1}{1-10^{-\frac{\pi L_{0}}{20}}} $$

とすることができる。 $ f_{0} $ は共振周波数 $$ Hz $$ 、 $ \Delta f $ は3dB 帯域幅もしくは半帯域幅 $$ Hz $$ 、 $ IL_{0} $ は挿入損失 $$ dB $$ である。一般にQ値は式(2-4)で求めるが、挿入損失 $ IL_{0} $ が40dB よりも小さい場合は、外部Qの影響が1%以上となるので、補正項を含む(2-5)を用いたほうが精度よく求めることができる。本実験では誘電率の測定を行うため電場最大の位置に試料を挿入した。

実験装置の概略図（2）－８を示す。キャビティー上部には電気炉が設置され、温度の測定には熱電対を用いた。プランジャー付きキャビティーはネットワークアナライザに接続されており、出力されたデータをパソコン上で解析した。上部の電気炉内で加熱を行い一定温度に保持した後、素早く下部のキャビティーに挿入し、各温度での誘電率を測定した。測定方法の詳細を次項に示す。
図（2）－８：空洞共振摂動法による高温誘電率測定装置

## <测定方法>

使用機器：ネットワークアナライザ (MS2026A VNA MASTER/ Anritsu)

TE103矩形型キャビティー、SiC発熱体電気炉

測定周波数：2.13 GHz（ブランクの共鳴周波数を2.13 GHzに設定）

測定試料：CaO、タルク粉末

試料形状：内径9.31mm、外径11.61mm、厚さ1.15mmの石英ガラス製の試料ホルダー

雰囲気：大気

測定条件：上部の電気炉で加熱を行いつつ各温度で誘電率を測定、室温から900℃まで

## （6） 電磁場解析と電場集中効果

本研究においては、前節における誘電率測定結果を用いて、アスベスト含有スレート瓦片に対するマイクロ波照射により生じるファイバー近傍の電磁場分布に関する計算機シミュレーションを行った。本研究においては電磁場解析のために、市販数値解析ソフトウェアである COMSOL Multiphysics（COMSOL, Inc.）RFモジュールver.4.3(b)を用いた。ソフトウェアにおいては、Maxwell方程式を有限要素法により解いている。

## 1 ）電磁場解析モデル

解析領域の概要を図（2）－9に示す。直方体形状のCaOの中に2本のタルクファイバーが存在し、このファイバーの交差位置における電場の集中等を検討する目的から1本が直立してるのに対し、他方が傾いている配置を考慮した。
CaOの上側には空気が存在している。直方体底面は300μm x 300μmの正方形形状であり、ファイバーの直径50μm、長さ500μmとした。電磁波は入射波として100Wの平面波を上方向から入射している(波動関数で表示)。CaO領域の側壁の境界条件としては、x方向に電気壁、y方向に磁気壁を設定した。また出口は(ソフトウェア上では)散乱境界を設定し、電磁波は底面を突き抜けて行く事に相当する。

図（2）-9：電磁場解析領域

(7) アスベスト含有スレート球の加熱シミュレーション

ここに至るまの議論から、マイクロ波は主にCaO母相により吸収され、加熱に至るという可能性が指摘された。そこでアスベスト含有スレート瓦の素片がマイクロ波照射を受けた場合に生じる温度上昇に関し、簡単なシミュレーションを行った。モデルの概要と解析結果について紹介する。

マイクロ波加熱シミュレーションモデル

本モデルにおいては、タルクよりも誘電損失の大きなCaO相において加熱が生じやすいと考えられるため、非加熱物はCaO単一相からなる直径2cmの球であると仮定する。電磁場および伝熱の解析領域は図（2）-10に示す。10×10×40cmの領域である。
図（2）−10：電磁場/伝熱解析における解析領域

この伝熱解析においては、以下に示すような基礎式を利用している((7)の解析も同様である)。

$$ \mathsf{\rho}C_{_{p}}\frac{\partial T}{\partial t}=\lambda\nabla^{2}T+Q\quad,\quad Q=\frac{I}{2}\boldsymbol{\varepsilon}^{}(T)\boldsymbol{\omega}\Big|E\Big|^{2} $$

これは電磁場解析で得られた電場Eが、上の右式の中に導入され、これに誘電損率の温度依存性 $ \varepsilon^{\prime\prime} $ $ _{r}(T) $ を考慮した上で、単位体積、単位時間あたりの発熱量Qが計算される。これが左式の右辺第2項（発熱項）としてCaO固体中の熱伝導方程式に導入される。これを解く事により温度場T(r)（rは位置ベクトル）が計算され、これに依り誘電損率への影響が生じるという連成モデルである。この解析を行うにあたり使用した熱物性値と境界条件に関して次に示す。

## 物性值

\uprho: 密度 $$ 3.3\times10^{3}kg/m^{3} $$ , C_{p}: 定压比熱 $$ 0.96J/kg/K $$ ，T: 温度 $$ K $$ ，\lambda: 熱伝導度 $$ 13J/m/s/K $$ ，\varepsilon_{r}: 誘電損率 $$ F/m $$ ，\omega (=2\pi\phi): マイクロ波周波数f $$ 2.45GHz $$ ，E: マイクロ波電場 $$ V/m $$ ここに示す熱物性値(\rho, C_{p}, \lambda)は、CaOの室温における値である。これらも温度依存性を有するが、本モデルではこれらが一定であるとして解析を行った。誘電損率\varepsilon_{r}(T)に関しては、次節における誘電率測定結果の値を用いた。

## 境界条件

熱伝導方程式を解くための境界条件として、以下の式を検討した。球表面から空気相への熱の逃げは、対流(右辺第一項)と放射(右辺第2項)により生じると仮定し、それによる熱流束qを境界条件として与えた。 $ T_{0} $ は周囲温度(室温300K)である。
$$ q=h^{convecion}(T-T_{_{0}})+h^{radiation}(T^{4}-T_{_{0}}^{4})\qquad(2-7) $$

h $ ^{convection} $ としては、火炎における対流伝熱係数として可能な値20 $ [Wm^{-2}K^{-1}] $ を用いた。またh $ ^{radiation} $ = f·σ·ε（f：輻射係数(0.05~0.3)、σ：ステファンボルツマン係数(5.7x10^{-8}[Jm^{-2}s^{-1}K^{-4}])、ε：輻射率(0.1)）であり、上に表記した値を用いた。空気相の熱境界条件としては直方体の各面において、無限要素ドメインを用い、無限遠方で断熱とした。

## 4 ．結果及び考察

## （1） 誘電率測定結果

まず室温において(同軸/導波管法により)得られた比誘電率の値( $ \varepsilon_{r}^{'} $ ， $ \varepsilon_{r}^{''} $ )をまとめて表(2)-2示す。

表(2)−2：室温におけるCaO，タルクの比誘電率( $ \varepsilon_{r} $ )および比誘電損率( $ \varepsilon_{r} $ )

εr′	εr″
タルク	3	0.02
CaO	3.31	0.04

この結果から分かるように、室温において両者の値は同程度であることが分かる。しかしながら特に誘電率の値は、低く見積もられている。その理由として、粉体試料である事が挙げられる。粉末粒子間に存在する空気(空隙)の割合が概算で25%程度は存在すると考えられるためこのような低下が生じている。

次に、測定されたタルクの誘電率の温度依存性を図（2）－11示す。比誘電率および比誘電損率は共に温度依存性が小さい事が分かった。

図（２）－１１：タルク比の誘電率（ε'）および比誘電損率（ε"）の温度依存性
CaOの誘電率の温度依存性に関する測定値を図（2）－11に示す。図（2）－12には、比誘電率（ε_{r}^{'}})および比誘電損率（ε_{r}^{''}})の他に、tanδ=ε_{r}^{''}/ε_{r}^{'}の値もプロットしている。タルクと同様に比誘電率の温度変化は比較的小さいが、比誘電損率においては、500℃付近から増加傾向に有り、本測定装置の測定限界である900℃以上において更なる増加が生じる事が予想される。

この傾向は一般に誘電損失として重要であるtanδの温度依存性からも読み取る事が可能である。CaOは重金属酸化物ではないが、マイクロ波照射により「3．（2）：高温に於ける金属酸化物の誘電損失の非線形的な変化」において述べたような現象が生じる事が予想される。

図（２）－１２：CaOの比誘電率（ε'）および比誘電損率（ε"）の温度依存性

## （２）電磁界解析計算結果の概要

本解析においては、マイクロ波による誘電加熱(後述)を検討するために、電場分布の結果を主に検討する事にする。図（2）－13には、900℃における誘電率の測定値を用いた電場分布解析結果を示す。z方向すなわち解析領域の上部から下部にかけてに電場は弱くなっている。これは母相におけるロス(誘電損失)に依るものと考えられる。しかしながら全体として電場の変化は小さいと考えて良い。これは領域が500μm(0.5mm)程度であるためと考えられる。
図（2）－13：電場分布解析結果(CaO:3.31-0.3i, Talc:3.6-0.02i(900℃)での計算)

ここで、次に示す2点(a)(b)について検討を行う必要が有る。

a）ファイバーと母相内の電場の強さ比較について

既に述べたように、本解析対象であるファイバーと母相に於いては、誘電率が温度と共に変化し、その大小関係にも影響している。図（2）-13の結果からファイバー表面の電場を見ても、誘電率の実部 $ (\varepsilon_{r}^{\prime}) $ の変化による影響が大きい事が分かる。また誘電率が大きい程、その中の電場は小さくなると考えられる。

CaO:2.6-0.2i,Talc:4.5-0i

CaO:2.6-0.2i, $ T_{alc} $ :0.5-2i

図（2）−14：誘電率の実部、虚部の違いによる電場の大きさ比較
その原因に関しては、図（2）－14に示すように誘電体境界においては、電束密度の条件

$$ \begin{aligned}\mathbf{n}\cdot\mathbf{D}_{1}&=\mathbf{n}\cdot\mathbf{D}_{2}\quad&\left(\varepsilon_{1}\mathbf{n}\cdot\mathbf{E}_{1}\right.&=\left.\varepsilon_{2}\mathbf{n}\cdot\mathbf{E}_{2}\right.,\quad\mathrm{D}_{\mathrm{n}1}=\mathrm{D}_{\mathrm{n}2})\\ &\left(\mathbf{n}\mathrm{~x~}\mathbf{E}_{1}\right.&=\mathbf{n}\mathrm{~x~}\mathbf{E}_{2}\mathrm{~},\quad\mathrm{E}_{\mathrm{t}1}=\mathrm{E}_{\mathrm{t}2}\end{aligned} $$

より、誘電率(実部)の小さい相の電場は高くなり、加熱には都合が良いと考えられる。

CaOとタルクの場合、なかなかその判断が難しいのであるが、図（2）-9,10に依れば高温(900℃)において、誘電率( $ \varepsilon_{r} $ ’)が小さく成るのはCaOであるため、CaO内の電場が高く成ると考えられる。またCaOの方が、高温で誘電損率( $ \varepsilon_{r} $ ”)も大きく成る事から、マイクロ波加熱はCaOにおいて生じやすくなる事が予想される。

図（2）－15：誘電体境界に於ける電場、電束密度の関係

b）ファイバーにおける電場の集中について（ファイバー交差、先端の影響について）

ファイバーが交差するところで、電場の集中が生じる事が判明したが、その傾向に関して図（2）-16,17に示す。この中で図（2）-16,17にも示すように、特に電場集中はファイバー間隙およびファイバー周囲のCaO相において生じる可能性がある事が分かった。しかしながら本解析による電場の集中効果は、残念ながらそれほど大きいものではない。それは両相の誘電率が近い値であるためであると考えられるが、このような電場の不均一性がファイバー周囲のCaO母相中に生じる事と、CaOの誘電損率の温度依存性が大きい事から、ファイバー周囲のCaO相中にはミクロホットスポットが生じる可能性が指摘された。

図（2）−16：ファイバー交差部の電場分布（例1）
例2 CaO:3.6-0.3i, Talc:2.9-0.02i

図2－17：ファイバー交差部電場分布(例2)

次にファイバーの先端に於ける先鋭化が電場集中に影響する可能性があり、それに関し調べた。しかしながら図（2）－１８に示すように、その度合いは２倍程度にもならなかった。

図（2）－18：ファイバー先端の先鋭化に依る電場集中の影響

最後に、電場集中の概要が分かってもその拡大の度合いに関しては、メッシュ依存性が有る。例えば亀裂先端に於ける応力拡大を見る場合のように、メッシュが細かい程電場の値が大きく成る可能性がある。そこで電場分布与えるメッシュ数依存性に関して調べた。図2－19から分かるようにその影響は小さい事が分かった。
図（2）−19：集中電場のメッシュ数依存性

## （３）マイクロ波加熱による伝熱解析

（２）において検討したファイバー近傍の電場解析結果に対し、マイクロ波印加による加熱の解析を行った。この場合ソフトウェアのRFモジュール自体が、電磁場解析と伝熱解析が連成されたものであり、ユーザーは境界条件を指定できる。解析領域の境界面には無限要素ドメインを設定し、無限遠方での温度を室温とした。この条件で図（２）－１２の条件に対応する温度分布の解析結果は、図（２）－２０のようになった。

図（２）－２０：ファイバー近傍の温度分布シミュレーション結果

上図より、電場の高い上面から下方に向けて、順に温度が低下している。壁面からの熱の逃げによりファイバーを含む正方形の中心部で温度が高い。これはCaOの誘電損失による発熱と電場低下に依るものであると考えられる。しかしながらこのシミュレーション結果だけからは、電場集中の可能性が指摘されるファイバー間隙において十分な温度上昇が生じることを観察する事はできなかった。すなわち電場集中による局所的な異常加熱より、母相CaOによる均一な誘電損失による加熱が支配的である事になる。これは構成相の熱拡散係数等の物性値や境界条件にも依る結果
であるが、詳しいモデルに関しては次節2-7に述べる。

## （4） 解析結果と考察

2.45GHzで6kWのマイクロ波を上面から平面波条件で入力し、初期温度を800℃として昇温挙動を解析した結果を図（2）-22に示す。

(a)短時間の昇温挙動

(b)☑0分間照射における昇温挙動☑

図（２）－２２：伝熱解析によるCaO球の昇温挙動解析結果

本結果に依れば、マイクロ波照射により10分間の間で、1000℃程度に昇温される事が予想される。しかしながらこのモデル解析に関しては、非常に大雑把な仮定を用いて、解析結果を得ている事に注意が必要である。少なくとも次に示す3パラメータに関しては実測が難しく、精密な数値計算には至らなかったと言わざるを得ない。

1) マイクロ波入射電力は実証試験においては、キルン炉内に18~19kWの導入を行っているが、個々のスレート瓦片にキルン炉内でどの程度の強度で入射するかについては、炉内に於ける電磁場のマクロ的な精密解析が必要であると共に、測定値が有れば良いのであるが、これを得る事は困難であろう。

2）火炎が存在する場合における燃焼雰囲気の伝熱係数については予想が非常に難しく、 $ h^{convection} $ の値は、単なるフィッティグパラメータであるとしか言えない。

3）CaOの輻射率( $ \varepsilon $ )の値として、CaOは白色であるため0.1と仮定したが、この値も温度依存性があり、輻射係数と共にその境界条件に関しては不明確性が否定できない。

これらの任意性に比較すると、熱物性値 $ (\rho,\ C_{p},\ \lambda) $ の温度依存性に関して考慮していない事自体は重要性が少ないとかんじられるのであるが、今後の解析研究においては、少しずつ現実に近い精密な解析が可能となるように努力する必要があると考えられる。

## （5） 総括

本研究においては、アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波加熱による無害化について基礎的な研究を行った。現試料の分析(業者に依頼)から、試料中にはアスベスト相として主にクリソタ
イル、そしてアモーサイトも存在する事が分かった。一方母相としては、 $ CaCO_{3} $ が主であり、 $ Ca(OH)_{2} $ も存在している事が分かった。アスベスト相はOHを含んでいるが、これらは無害化処理温度800℃以上では分解しMg-Si-O系の複酸化物に変化しているであろうと考えられる。同様に母相であるCaCO₃も分解し、CaOに変化していると考えられる。

実験室内で行うマイクロ波加熱に関する基礎的研究では、アスベスト含有スレート瓦片の模擬物質として、CaO母相中に存在するタルクという物質の加熱挙動について調べた。CaO、タルク粉末の複素誘電率を室温と900℃以下の高温で測定し、マイクロ波加熱挙動を検討した。この結果、両者の誘電率は室温においては同様の値であるが、温度の上昇に伴いCaOの誘電損率の増加が著しいという傾向が有る事が分かった。これは重金属酸化物においては良く観察される現象では有るが、CaOにおいてもこのような傾向が有る事が判明した。

次に、電磁場/伝熱の連成解析が可能なソフトウェアを用いて数値解析を行ったが、それに依ると両相においては誘電率の実部が同様の値であるため、両相の境界において電場集中はあまり生じる事は無く、それによる局所加熱に関してもシミュレーションでは観察する事ができなかった。この点を考慮すると当初検討していたシナリオとは食い違う結果であった事になる。上に述べたようにCaOの誘電損率が高温で上昇するため、アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波加熱は主に母相であるCaO相の加熱が関係している事が予想される。また母相の誘電損率を上昇させて、マイクロ波エネルギーを有効に吸収させるには高温での予備加熱が重要である事が指摘された。このため、本プロジェクトに於いて、前段燃焼炉を設置する事は大変意義が有る事が結論づけられた。表1に示したように、今年度の分析結果より、900℃以上の処理温度においては、十分な無害化が達成できた事は、前段燃焼炉による予備加熱によって、CaO誘電損率を上昇させる事ができた事と関係していると考えられる。

今回のマイクロ波加熱の対象とするスレート瓦片ではマイクロ波の浸透距離は試料寸法に比較し十分大きいため、試料全体にマイクロ波が吸収される。すなわち体積加熱であると考えられる。発熱量は体積(半径の3乗)に比例するのに対し、片からの熱の逃げは表面積(半径の2乗)に比例するため、片の寸法が大きい程、マイクロ波加熱による昇温効果が高いと考えられる。このために表2に示すように、スレート瓦粉砕片が粗粒である程無害化の効果が向上したと解釈する事ができる。今回CaOの誘電率測定は900℃までしか行わなかったが、これ以上の温度において誘電損率がそれ以上に上昇することが予想される。現段階の解析によると、母相との境界に於ける電場集中の度合いはそれ程著しくはないが、ファイバーと母相の境界に於いてCaO相中にミクロ的なホットスポットを形成し、アスベストの無害化(鈍化形状への変化)に対し、何らかの影響が有りうると言う可能性は否定できない。これは今度の更なる研究が期待されるところである。本研究においてはアスベスト含有スレート瓦片のマイクロ波加熱は、専ら母相であるCaO相の加熱に依るものであるという仮定の上で、電磁場/伝熱連成解析を試みた。この中では、大雑把な仮定ではあるが、現実として可能である物性値や境界条件等を考慮する事により、本実証試験における試料の昇温挙動について解析を行ったところ、10分以内で1000℃程度に至る事ができると言う解析結果を得る事ができた。

しかしながら上述のように、この解析に於いては、試料片にロータリーキルン内において照射されるマイクロ波入射電力の見積もり、試料片からの熱の逃げを記述するために必要な火炎存在下における伝熱係数の見積もり等、現実的に予想や実験が非常に困難である要素が含まれている。
また物質の物性定数の温度依存性は誘電率のみを考慮したに過ぎないため、今後精密な解析を行うためには、これらの事象に関し一つずつ検討を重ねて行く必要があろう。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

研究提案じにおいて、マイクロ波加熱設備によるスレート瓦中のアスベスト無害化処理は新しい現象を示している。アスベストを含むスレート瓦は、その無害化に1500℃もの高温での処理を必要とするが、本設備では950℃での凡その無害化が観測されている。これは、学術的に未知とされているMicrowave Effect $ ^{1-3)} $ と呼ばれる現象に類似しており、物性論的にも科学的発展性が予想された。実際に、アスベスト含有スレート瓦をマイクロ波で加熱するとCaOの誘電損率が高温で上昇する。アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波加熱は主に母相であるCaO相の加熱が関係していることが予想され、計算実験において観測された。そのため、マイクロ波エネルギーを有効に吸収させるには高温での予備加熱が重要である事が指摘され、これは本プロジェクトに於いて、「前段燃焼炉を設置する事は大変意義が有る」という実験結果を裏付けることとなる。

本プロジェクトにおける当班及びシステム処理班により実証された工学的に重要な成果は、その理論的裏づけがあってその工学応用の信頼性が向上する。当研究により得られたアスベスト無害化メカニズムの学術的解を用いれば、プロジェクトにより得られたアスベスト完全無害化をさらに高効率化、高速化することが可能となる。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

「新仕分け」，（2013/11/16）分資料2/3にける行政刷新会議ワーキンググループにおいて本プロジェクトの成果が参照された。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

本プロジェクトでは、東日本大震災により電気・水等の基礎的な環境が破壊された地域において、アスベストを含有した有害物質を迅速に無害化し得る処理設備を建造し（80kg/hour）、この建造は凡そ10日で完了後、そのまま4ヶ月間の現地実証試験運用に耐えられることが示された。これまでアスベスト含有物質は、回収・輸送・処理の手続きを経て行われるが、これらの工程はそれぞれ複雑な行政手続き及び認可を必要とする。本設備を用いることで、これらの手続きを解消し、我が国の有事に際して迅速に復興に動くことが可能となる。この成果が我が国の環境政策へ寄与しえる可能性があることは、本研究がメディア等の高い注目度からも明らかであると考える（メディア等の発表参照）。

当研究ではこの工学的に重要な成果の学術的な裏づけをするものであり、これにより得られたアスベスト無害化メカニズムの学術的解を用いれば、プロジェクトにより得られたアスベスト完全無害化をさらに高効率化、高速化することが可能となる。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。
## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

特に記載すべき事項はない。

## <査読付論文に準ずる成果発表>

1）篠原真毅、佐藤元泰、堀越智、吉川昇、樫村京一郎、木嶋敬昌：マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理研究の現状，先進素材開発解析システムシンポジウム（講演）2012/11/13

2) N. Shinohara, N. Yoshikawa, S. Horikoshi, T. Mitani, T. Kishima, K. Kashimura and M. Sato: Applications of Microwave Powers for the Rubble Processing to the Great East Japan Earthquake – Test System for Rendering Asbestos Harmless in the Crashed Slate, proceeding of 2th GCMEA (2012)

## （2） 口頭発表（学会等）

1）篠原真毅、樫村京一郎、佐藤元泰、吉川昇、堀越智、米田沙織、木嶋敬昌：アスポットのマイクス大阪及び高温集塵による無害化処理技術、粉体工学会秋期研究発表会，2013/10/8（インデックス大阪）

2）樫村京一郎，篠原真毅，吉川昇，堀越智，佐藤元泰：震災瓦礫に含まれる有害物質の高速無害化システム実証試験，鉄鋼協会秋季講演大会，金沢大，2013/9/19

3）佐藤元泰，樫村京一郎，篠原真毅，東北大吉川昇，堀越智：マイクロ波による東日本震災瓦礫中の有害物質迅速処理ーアスベスト飛散とダイオキシン発生防止ー，JSEM実験学会，秋田大，2013/8/30

4）樫村京一郎：東日本大震災より生じた震災廃棄物の有機的処理に関する予告フォーラム，鉄鋼協会春季講演大会，電通大，2013/3/29

5）篠原真毅、佐藤元泰、堀越智、吉川昇、樫村京一郎、木嶋敬昌：マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理研究の現状，先進素材開発解析システム(ADAM)シンポジウム（講演）2012/11/13

## （3） 出願特許

「特に記載すべき事項はない。」

（４）シンポジウム、セミナー等の開催（主催のもの）

1）「マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理装置の見学会」（2013/3/35）16名

2）「マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理装置の研究開発」（2012/6/26）8名

「被災地瓦礫処理場見学・勉強会」（同日）7名

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1）週刊環境循環新聞：「震災廃棄物をマイクロ波処理」（平成25年 3月11日）

2）日本テレビ：「震災から2年、がれき処理の現状（ズームイン！！サタデー）」，（平成25年3
## 月1日)

3）日刊工業新聞：「震災がれき処理にマイクロ波が一役一非飛散性アスベストの無害化コスト半減」（平成25年2月14日掲載

*朝日新聞デジタル：同研究にて同日掲載

4）NHK サイエンスゼロ：「電子レンジで鉄が作れる！？未知のマイクロ波効果を活用せよ」（平成25年1月23日放送）

5）FNS 仙台：「がれきのアスベストを無害化 研究進む」，ニュース（平成25年12月20日）

## (6) その他

「特に記載すべき事項はない。」

### 8 \. 引用文献

1) R. Roy, D. Agrawal et al.: Nature, 399 (1999) 668

2) K. Kashimura et al.: Journal of Applied Physics, Vol.112, 3 (2012) 034905 - 1 - 5

3) J. Fukushima et al.: Materials Chemistry and Physics, Vol. 131 (2011) 178–183
# （３）生態毒性物質および環境汚染物質の評価・解析

上智大学 物質生命理工学

堀越智

平成24～25年度累計予算額：5,616千円（うち、平成25年度予算額：866千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨]

クリソライト（代表的なアスベストの一種）はマイクロ波で加熱すると1050℃で無害化出来る。この現象を利用し、マイクロ波-燃焼ハイブリッド加熱炉による、東日本大震災で生じたアスベスト含有瓦礫の無害化・再資源化処理の試作機を開発した。熱源として利用する木材としては、同じく震災で生じた津波堆積物を用いた。現地には再利用不可能な木質系廃棄物が大量に存在するため、これを燃料としてセメントを600℃まで予熱した。この予熱炉をマイクロ波炉の前段にカスケードを接続し、一連の工程で、セメントが1050℃以上に加熱され、アスベストが無害化すると共に、マイクロ波の電磁界および高温のセメントとの接触によって、ダイオキシンが分解される。この分解方法は日本スピンドルによって開発され、完成された技術である。さらに、排ガスに高性能集塵機・2次燃焼器を接続し、有害成分を大気中に排出しない二重の安全対策を施すものである。

マイクロ波加熱炉を用いることで、この瓦礫中のアスベスト含有セメント無害化処理、再利用不可能な高濃度塩分含有木質系廃材の無害燃焼による迅速減容処理を提案する。本サブテーマでは、アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波無害化に対するダイオキシン類の生成確認を行った。本装置では、復興瓦礫の中でも木材の燃焼処理も併用している。そのため、ここからのダイオキシン類の生成も予想され、飛灰中のアスベストリスクも評価せねばならない。本テーマでは、これら有機系有害物質の評価を行い、同装置の安全性を実証した。また、アスベスト-マイクロ波相互作用を明らかにするために、同組織のマイクロ波変性を実験的・理論的なアプローチにより明らかにした。

[キーワード]

アスベスト、有機系有害物質、現地装置無害化リスク評価、
### 1. はじめに

東日本大震災における津波によって倒壊し流された瓦礫には、法令で規定された有害物質が、混入していることは各種の調査で判明している。アスベスト粉塵による健康被害は遅発性であり、吸引後、10年以上経過して、発症することが多い。阪神淡路大震災から13年後、倒壊した建物の解体作業に従事した労働者が、2008年にアスベスト（石綿）が原因の中皮腫を発症し、労災認定を受けている。さらに2012年には、救援に従事したボランティアから、中皮腫を発症された方が出てきている。長期の復興体制に移行している現時点では、作業者が大量のアスベスト粉塵を吸引する危険は無いと考えられるが、大量の瓦礫は地盤の埋め立て嵩上げに使用される。その中にアスベスト含有のスレート等が混入していると、後世まで汚染土壌の不安を残すことになる。埋め立てに先立ち、アスベスト含有スレートを選別し、無害か処理を施すことは、必要不可欠である。このアスベスト無害化には、高温加熱して組織構造を変える必要があるが、アスベストを含むスレート瓦は断熱性、耐熱性が高く熱伝導率が小さいため、外部からの加熱では、塊を均一に加熱処理するには長い時間が必要であった。そのため、従来法では震災起因のコンクリート材（想定値：200万トン）に含まれる有害物質無害化は困難であり、これを埋め立てし、封じ込める事をもってその処理としている。これは非飛散性アスベスト処理手法としては、現状では、最も現実的で効率的な手続きではあるが、可能であれば、これらを無害化した後、埋め立て用資材に用いることが望まれる。

本プロジェクトでは、アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波無害化に対するダイオキシン類の生成確認を提案している。本装置では、復興瓦礫の中でも木材の燃焼処理も併用しているが、そのため、ここからのダイオキシン類の生成も予想され、飛灰中のアスベストリスクも評価せねばならない。本テーマでは、これら有機系有害物質の評価を行い、本装置のリスク評価を行った。また、アスベスト-マイクロ波相互作用を明らかにするために、同組織のマイクロ波変性を実験的・理論的なアプローチにより明らかにした。

## 2 ．研究開発目的

本テーマは大別すると以下の3点を担当している。

1) 現地実証試験における有害物質のリスク評価と実証試験へのフィードバック

2) 現地実証試験における有機系有害物質の解析

3) アスベスト無害化のメカニズム解明へ向けた実験的アプローチ

「1．現地実証試験における有害物質のリスク評価と実証試験へのフィードバック」についてはサブテーマ1において既に報告されたので、本報告書では「2．現地実証試験における有機系有害物質の解析」、「アスベスト無害化のメカニズム解明へ向けた実験的アプローチ」について述べる。マイクロ波プロセッシングにおいては、単純に発熱による効果の他に熱的現象では説明できない「非熱的効果」が存在すると言われ、これに関する検討が長年行われてきた。本研究に於いても、このような効果を期待したのであるが、過去の研究においては、その原因や機構に関しては現在も十分に解明されているとは言い難い。本テーマでは環境化学、フォトケミストリーの観点からこの'非熱的効果'を本実験系において探索し、この学術的メカニズムを明らかにすることである。
### 3. 研究開発方法

本担当では、アスベスト含有スレート瓦のマイクロ波無害化に対するダイオキシン類の生成確認を行った。本装置では、復興瓦礫の中でも木材の燃焼処理も併用しているため、ここからのアスベストの生成も予想された。ダイオキシン類のサンプルは図(3)-1に示す装置内の各位置で固体サンプルを採取し、(株)環境ソルテックおよび(株)日吉に分析を依頼した。サンプル0では、未処理の木材瓦礫をサンプルとした。サンプル1では燃焼後に発生した飛灰をサンプルとした。サンプル2では木材燃焼およびアスベストの無害化により発生した高温ガスおよび飛灰をろ過するための高温フィルターに付着した粉末をサンプルとした。サンプルは11月および12月に行った実験終了後、装置が完全に冷却されたことを確認して採取した。また、12月のサンプリングではフィルターの交換等は行わず、実験期間の蓄積した灰の測定を行った。

図(3)-1 ダイオキシン類の測定に対するサンプリングポイント

## (1) 含有有機物の成分確認実験

ガスクロマトグラフ質量分析 (島津製GCMS—QP2010SE) を用いて、図(3)-2 に示したサンプルポイントにおける含有有機物の成分確認実験を行った。サンプルの抽出溶媒として1-プロパノールまたはトルエンを使用した。

図(3)-2 無害化によって発生した有機物の分析を行ったサンプリングポイント

## (2) アスベスト無害化における無害化メカニズムの解明

東日本大震災で発生した津波により、発生した瓦礫中に含まれているスレート瓦を試料として用いた(図(3)-3)。スレート瓦の厚さが0.5cmで繊維状の物質が表面に露出していることが目視か
らも確認できた。またこのサンプルは東日本大震災で発生した瓦礫であるため、建材用に使われているスレート瓦とは異なり、泥や海水中の無機塩を大量に含んでいると考えられる。スレート瓦のサイズは数cm程度のプロックでそのサイズは一定ではないが、実験には極力大きさを揃えたスレート瓦を使用した。スレート瓦はセメントとアスベストの合成物であり、の主成分はCaO、SiO_{2}、Al_{2}O_{3}、Fe_{2}O_{3}、MgOである。

図(3)-3 試料で用いたアスベスト含有スレート瓦

マイクロ波照射装置はモードスターラーを備えたマルチモード型キャビティーを用い、試料の温度測定は、ハステロイ製の熱電対(チノー製)およびサーモグラフィー(日本アビオニクス製)を用いて測定した(図(3)-4)。熱電対は、スレート瓦に2 mmの穴をあけて、熱電対の先端を導入設置した。予備試験で、マイクロ波が放射を止めても、試料の温度変化がほとんど起きないことから、マイクロ波による熱電対の誤作動が進行していないことを確認している。一方、試料はアルミナ(Al_{2}O_{3})断熱材内部に設置し、側面に開けた穴から内部の試料の表面温度をサーモグラフィーで観測した。スレート瓦の平均サイズは0.5×3.0×3.0cmを用いた。初期実験において、熱電対とサーモグラフィーの間の温度の差は、5℃未満であり、これらに差がないことが示された。比較実験として電気炉(いすづVTDSモデル)を使用した加熱実験も行った。

各分析として、アスベスト含有スレート瓦の温度特性の評価は熱重量測定(TG)および示差熱分析(DTA)をRigaku Thermo TG8120を使用した。マイクロ波無害化によるクリソタイル結晶のピークの変化をRigakuのX線回折計(RINT-2000)で分析した。スレート瓦の形状変化は、日立SU8000走査電子顕微鏡法(SEM)を使用して観察した。SEM測定には、無害化後のスレート瓦を砕いて内部の状態を評価した。アスベストの残存評価としてJIS A 1481で指定されている位相差顕微鏡は(株)島津製作所テクノリサーチに分析を依頼した。
図(3)-4 スレート瓦のマイクロ波無害化装置のイメージ図

## 4 ．結果及び考察

## (1) 燃焼灰の分析

分析結果からサンプル0およびサンプル1付近のダイオキシン類の生成は認められなかった。一方、サンプル2付近の最も高濃度に蓄積していると思われるダイオキシン測定より、ダイオキシン類(毒性等量)がガスから0.70 ng-TEQ m⁻³N、灰から0.15 ng-TEQ g⁻¹検出された(図(3)-5)。

試料名項目	2次燃焼炉出口排ガス	計量方法
タイオキシン類(療性等量)	ng-TEQ/m³	0.70	JIS K 0311(2008)

試料項目	サイクロン灰	キルン炉堆積物	計量方法
ダイオキシン類(毒性等量)	ng-TEQ/g	0.15	0.000000066	JIS K 0311(2008)

図(3)-5 サンプル2より採取したガスおよび灰の中のダイオキシン量((株)環境ソルテックによる分析)
環境省のホームページより、廃棄物焼却炉として2トン/時間未満の場合、排ガスでは2 ng-TEQ m^{-3}Nで灰からは3 ng-TEQ g^{-1}に定められている(図(3)-6)。したがって、本装置の運転により、発生するダイオキシン類は基準値を下回った。

① 排出ガスの基準値（規制対象となる廃棄物焼却炉に係る廃ガス）（法第8条第2項第1号，法施行規則第1条別表第1）
焼却能力	新設施設の排出基準平成12年1月15日～	既設施設の排出基準	+1/2（n g）=10億分の1/2
~平成14年11月30日	平成14年12月1日～	=標準状態のガス量※新設施設：H12.1.15以降に新設された施設※既存施設：H12.1.15時点で既に設置されている施設
4 t／時間以上	0.1+1/2/2/2/

図(3)-6 新設廃棄物焼却炉におけるダイオキシン類の発生規制値(環境省：ダイオキシン類対策特別措置法に基づく規制（B）より抜粋）

その後、アスベスト含有スレート瓦や木材瓦礫の無害化および燃焼処理実験を繰り返した後、12月および1月にサンプル2の位置の灰中に含まれるダイオキシン類の測定を行った。12月の測定結果からは、業者を(株)日吉に変え分析を依頼した。サンプル2付近の最も高濃度に蓄積していると思われるサンプルより、灰の中のダイオキシン類(毒性等量)は0.78 ng-TEQ m^{-3}Nであり、この実験からも基準値を下回る値しか観測されなかった(図(3)-7)。
項目	実測濃度
ng/g	試料における定量下限値
ng/g	試料における検出下限値
ng/g	測定量
(毒性等量)
ng-TEQ/g
Total ダイオキシン類
(PCDDs + PCDFs + コアアナーPCBs)	2.4	0.0030	0.0015	0.78

図(3)-7 サンプル2より採取したガスおよび灰の中のダイオキシン量((株) 日吉による分析)

本実験結果より、本装置でのアスベスト含有スレート瓦や木材瓦礫の処理によってダイオキシン類の発生量は基準値以下であることが示された。

## (2) 実証試験ガス分析

サンプリングポイント0、1、3の分析結果から、2-propenoic acid tridecyl ester(図（3）-8)、13-octadecenamide(図（3）-9)、benzyl alcohol(図（3）-10)、tetralin(図（3）-11)、

4-methyl-biphenyl(図（3）-12)が主な有機物として検出された(構造検索は島津製作所製のNISTライブラリーを用いた)。長鎖アルキル化合物は、木材廃棄物の燃焼によって生成したと考えられる。一方、本装置では、木材瓦礫の処理を行う際に、灯油を助燃材として投入していることから、方向感化合物が生成したと考えられる。しかし、いずれの化合物についても、生成量はごく微量であり、毒性は低くいことから、人体に対しては無害であると考えられる。また、ハロゲン化物の検出はGC-MS測定からは観測されなかった。

図（3）-8 GC-MS分析とライブラリー検索による2-propenoic acid tridecyl esterの同定
ヒト	類似度	登錄	化合物名	分子量	分子式	ライブ名
1	90	✓	13-Docosenamide, (2)-$ $ Erucylamide	337	C22H43NO	NIST11sLib
2	88	「	13-Docosenamide, (Z)-$ $ Erucylamide	337	C22H43NO	NIST11sLib
3	87	「	9-Octadecenamide, (Z)-$ $ Adogen 79	281	C18H35NO	NIST11sLib
4	87	「	9-Octadecenamide, (Z)-$ $ Adogen 73	281	C18H35NO	NIST11sLib
5	85	「	9-Octadecenamide, (Z)-$ $ Adogen 73	281	C18H35NO	NIST11sLib
6	85	「	9-Octadecenamide, $$ Armid ow $$ Armos	281	C18H35NO	NIST11sLib
7	83	「	cis-11-Eicosenamide, $((112)-11-Icosena	309	C20H39NO	NIST11lib
8	83	「	13-Docosenamide, (Z)-$ $ Erucylamide	337	C22H43NO	NIST11lib
9	81	「	9-Octadecenamide, (Z)-$ $ Adogen 79	281	C18H35NO	NIST11lib
10	80	「	trans-11-Icosenamide, $((11E)-11-Icosen	309	C20H39NO	NIST11lib
11	80	「	Nonadecanamide	297	C19H39NO	NIST11lib
12	79	「	Ris(cis-13-docosenamidin)methane, $((13	686	C45H8N2O	NIST11lib

図（3）-9 GC-MS分析とライブラリー検索による13-octadecenamideの同定

図（3）-10 GC-MS分析とライブラリー検索によるBenzyl alcoholの同定

図（3）-11 GC-MS分析とライブラリー検索によるTetralinの同定
図（3）-12 GC-MS分析とライブラリー検索による4-methyl-biphenylの同定

## (3) アスベスト無害化における無害化メカニズムの解明

TGおよびDTA分析の結果を図（3）-13に示す。市区亭は空気中で1 K min $ ^{-1} $ の昇温速度で行った。DTA曲線において、334℃の吸熱ピークが観測され、これはスレート瓦に含まれる有機物の分解ピークである。また、633℃付近に観測されているブロードな吸熱ピークはOHグループの分解に起因している。823℃に観測されるピークはアスベスト（クリソタイル）のピークと考えられる。したがって、スレート瓦に含まれるクリソタイルは、加熱温度800～850℃付近で変化すると予想できる。一方、TG曲線から、600～800℃で急激な減少が観察された。これは式1に示すようにアスベストの還脱OHが進んだためと考えられる。

図（3）-13 廃棄物スレート瓦のTGおよびDTA曲線(空気中ので1 K min $ ^{-1} $ の昇温)

$$ 2\mathrm{Mg_{3}Si_{2}O_{5}(OH)_{4}}\quad\rightarrow\quad3\mathrm{Mg_{2}SiO_{4}}\quad+\quad\mathrm{SiO_{2}}\quad+\quad4\mathrm{H_{2}O} $$

スレート瓦に含まれるアスベストの無害化実験について述べる。DTAの結果からスレート瓦に含まれるアスベストは800℃以上で変化するため、無害化実験は800℃から50℃刻みで温度に対して検討した。また、電気炉においても同じ温度条件で行った。マイクロ波法では800℃の条件を達成するために1325Wの連続照射を行った。一方、900℃に達成させるため1486Wのマイクロ波入射電力を使用した。さらにマイクロ波出力を増加させ、より高い温度を達成させた。たとえば、図（3）
-14には900℃条件に対するマイクロ波法および電気炉法における温度変化を示す。マイクロ波法による昇温速度は平均で87℃ min $ ^{-1} $ であった。一方、電気炉ではるつぼに入れたスレート瓦を35℃ min $ ^{-1} $ の昇温速度で加熱を行った。電気炉では目的温度に到達してから5分間温度を保持した後自然冷却を行った。昇温速度の点からはマイクロ波法が電気炉法に比べて2.5倍高い値を示しているが、800℃以上の保持時間は電気炉法のほうが明らかに有利である。したがって、電気炉法に比べマイクロ波法は加熱時間が非常に不利な条件で、アスベストの無害化評価を比較検討した。

図（3）-14 マイクロ波法および電気炉法によるアスベスト含有スレート瓦無害化実験(900℃)における昇温変化

無害化前のスレート瓦のSEM像を図3-15aに示す。35倍の拡大では繊維状の構造がバインダーによって硬化されている状態が観察できる(図（3）-15a-i)。一方、5000倍のSEM像から、繊維状の構造表面にアスベストの針状構造が多数観測される(図（3）-15a-ii)。マイクロ波法を用いたアスベストの処理による構造変化を図3-15bに示す。加熱温度が800℃の条件で処理したスレート瓦から、大量に存在していたアスベスト針状構造は確認されなかった(図（3）-15b-i)。同様に、900℃で処理した場合ではスレート瓦が溶融固化したSEM像が観測された(図（3）-15b-ii)。一方、電気法によるスレート瓦の加熱では、800℃の加熱において十分に針状アスベストの溶解無害化が進まず、多数存在していることがSEM像から観察できた(図（3）-15c-i)。この状況は900℃による加熱でも同様であり、マイクロ波法と同じ温度条件でもアスベストの無害化を完全に行うことができないことが分かった(図（3）-15-ii)。電気炉法で1000℃に加熱温度を向上させると、マイクロ波同様にスレート瓦の溶解固化が進行し、全体にアスベストの存在が観察されなかった(図（3）-15c-iii)。したがって、マイクロ波法では900℃の加熱でアスベストの無害化が進み、電気炉法では1000℃の処理が必要であることが分かった。
NS567 5.0kV 8.0mm x35 LM(UL)

NS567 2.0kV 7.9mm x5.00k SE(U)
0621-003 5.0kV x4.50k SE(U)

NS567 1.0kV 8.1mm x5.00k SE(UL)
0821-003 3.0kV x3.50k SE(UL)