2012 Fiscal Year Annual Research Report
焼却・熱処理を用いた放射性核種分離・濃縮・処分技術の開発
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24246092
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
米田 稔 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40182852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福谷 哲 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (00332734)
池上 麻衣子 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (10625528)
松井 康人 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50533501)
高岡 昌輝 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80252485)
大下 和徹 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90346081)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 放射能 / 汚染 / 廃棄物 / 土壌 / 焼却 / 不溶化 / セシウム / 最終処分 |
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| Research Abstract |
本研究では放射性Csで汚染された廃棄物（以下、放射能汚染廃棄物）の焼却処分を促進することを目的として研究を進めており、これまでに以下の研究成果を得た。
１）放射能汚染廃棄物を広域で焼却処理する場合に、廃棄物組成の変動も考慮して焼却灰等を一般の管理型処分場で処分するための受入可能量や最終処分量などを求める廃棄物流動モデルを開発した。これは、放射能汚染廃棄物の広域処理を推進する場合の有効なツールとなると考えられる。また、針葉樹林中でのCs動態モデルもほぼ完成しつつある。
２）放射能汚染廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却灰と飛灰へのCs移行率およびそれぞれの灰から水へのCs溶出率などを求めた。その結果、特に飛灰からの溶出率が高く、Csの不溶化処理が必要と考えられた。Csの不溶化方法として本研究ではアルミノケイ酸塩を主成分とするジオポリマーを利用することで、簡便でコンクリート固化などよりも不溶化率を高く出来ることを示した。この方法は今後、焼却灰などの最終処分で有効に利用できる。
３）Csで汚染された土壌を数百度で熱処理すると、細粒分が造粒され、水と攪拌しても再び細粒分として懸濁・溶出しにくくなることがわかった。土壌の洗浄分級処理によって分離した細粒分は含水率も高く、最終処分が困難であるが、熱処理を行うことにより、脱水と、造粒によるCs固定化を同時に行うことができ、高濃度細粒土成分のより安全な最終処分が期待できる。
４）実際の焼却処分場の様々な場所において空間線量を測定するとともに、大気中微粒子を粒径毎に捕集して、単位操作毎の外部被曝量および内部被曝量を推定した。その結果、焼却処分の各単位操作に起因する外部曝露は大きくないこと、空気中微粒子濃度は、灰ピット周辺での作業時などに大きくなることを示した。来年度は単位操作毎での内部被曝量も明らかとなり、作業員らのより徹底した安全管理が可能となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では当初、以下の４つの研究目標を設定し、それぞれについて、以下の進展状況にある。
１）放射能で汚染された焼却・熱処理対象物質の発生量予測：この研究目的に対し、まず廃棄物処理システムのモデル化を行い、焼却処理対象物質の流動をシミュレーションすることを可能とした。また、別途、森林中でのCs動態モデルの開発も進んでおり、今後、これらのモデルの対象領域を拡大させていくことで、放射能汚染廃棄物の発生から焼却、最終処分にいたるまでの放射性Csなどの流動を表現するモデルを十分研究期間内に完成させることが可能である。
２）焼却・熱処理における現状把握とCsの分離・濃縮・処分条件の最適化：この研究目的に対しては、現状調査により焼却処分における放射性Csの焼却灰や飛灰への分配比や濃縮率をすでに明らかにしている。本研究では実用的な処分方法としてジオポリマーを用いたCs不溶化法を開発しており、焼却処分から最終処分まででCs揮散の少ない安全性の高い処分方法を研究期間内に確実に提案可能である。
３）放射能汚染土壌の浄化処理における放射能濃縮効率の最適化：この研究目的に対しては、実験結果より放射性Cs汚染土壌の熱処理により、放射性Csはむしろ大粒径粒子に集約されることが明らかとなった。本研究ではこの特性を汚染土壌の最終処分に活用する方法を開発中であり、汚染土壌の浄化処理推進のために十分な貢献ができると考えている。
４）労働者の被曝リスク評価と安全作業マニュアルの策定：この研究目的については、実際の２つの焼却処分場において、各単位操作毎の外部曝露量、内部曝露量の推定がほぼ完了しつつある。今後さらに調査対象の処分場を増やす予定であるが、すでに調査・解析のためのノウハウは確立されており、研究期間内に十分目標を達成することが可能である。
以上の研究状況から、本研究は「概ね、順調に進展している。」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究目標、現在までの達成度を考慮し今後、各目標に関し、以下のように研究を進める。
１）放射能で汚染された焼却・熱処理対象物質の発生量予測：現在、開発中である針葉樹林帯でのCs動態モデルの解析領域を市街地や河川にまで拡張し、今後の放射能汚染下水汚泥などの発生量を予測するモデルを完成させる。これに廃棄物流動モデルを組み合わせることで、今後必要となる焼却施設容量や処分場の容量などを推定するモデルを完成する。
２）焼却・熱処理における現状把握とCsの分離・濃縮・処分条件の最適化：焼却処分における現状把握については、さらに情報収集を続け、さらに実験データも加えることで、焼却条件と焼却灰や飛灰への分配比、濃縮率などの関係を明確にする。また、ジオポリマーなどを使用したCsの不溶化法なども、様々な焼却残渣などに適用することで、その有効性を確立し、焼却から最終処分までの最も効率的な処理方法を提案する。
３）放射能汚染土壌の浄化処理における放射能濃縮効率の最適化：この研究目的に対しては、比較的有機分の多い汚染土壌の数百度程度の熱処理によって、微細粒子中Csの造粒化が可能となることが明らかとなっていることから、バイオマスと混焼した場合の効果なども明らかにするとともに、洗浄分級したCsを濃縮した微細土壌粒子の固定化技術を確立し、最終処分までを見通した洗浄分級処理法を確立する。
４）労働者の被曝リスク評価と安全作業マニュアルの策定：この研究目的については、さらに調査サイトを増やしてデータ収集に努め、各単位操作に伴う被曝量の標準値を提案するとともに、作業員被曝量の簡便な計算モデルを完成する。また、比較的被曝量の多い単位操作に関して、そのもっとも大きな寄与を減らす方策を提案し、作業者の被曝量を減らすための作業環境の改善方法を明らかにする。
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Research Products
(4 results)
