JP2014044148A - 放射性セシウム汚染土の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性セシウムで汚染された土から粘土鉱物を含む微小粒子を分離してペレット等の塊として固めた場合に、当該塊から放射性セシウムが放出されるのを抑制する。
【解決手段】放射性セシウムで汚染された土から粘土鉱物を含む微小粒子を分離する。分離された微小粒子を固めてペレット等の塊にする。塊を素焼きする。素焼きされた塊に釉薬を塗布する。釉薬が塗布された塊を本焼きする。本焼きされた塊の放射線量を測定し、塊をその放射線量に応じて分別して保管容器に収容する。本焼きされた塊に個体識別情報を付けて塊ごとにトレーサビリティー管理することができる。粘土鉱物を含む微小粒子を分離して残された小石および砂を含む粒状物は、乾燥させてから埋設保管等の最終処分を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は放射性セシウムで汚染された土を減容化する処理方法に関し、放射性セシウムで汚染された土から粘土鉱物を含む微小粒子を分離してペレット等の塊（かたまり）として固めて処理する場合に、当該塊から放射性セシウムが放出されるのを抑制したものである。

原子力発電所の事故で飛散した放射性セシウムにより汚染された土壌の除染対策として表層土の除去が行われているが、その保管場所の確保が問題となっている。その対策として放射性セシウムで汚染された土を減容化する処理方法が下記非特許文献１で提案されている。非特許文献１では、放射性セシウムで汚染された土に含まれている放射性セシウムが、土の中の粘土鉱物（特に2:1型層状ケイ酸塩）に吸着して固定され、一旦粘土鉱物に固定された放射性セシウムは水、酸、アルカリに溶けない性質があること、およびそのような粘土鉱物は土の中の粒径が３０μｍ以下の粒子に多く含まれていること等が報告されている。そこで非特許文献１に記載の処理方法では、放射性セシウムで汚染された土を水洗浄で分級して粘土鉱物が含まれている微小粒子を分離するようにしている。微小粒子が分離された残りの大きい粒子には放射性セシウムはあまり残存していないので、例えば元の場所に埋め戻したり、高汚染土地などの表層カバー材等として再利用することができる。分離した微小粒子は放射性廃棄物として保管する必要があるが、元の土の容量に比べて小容量なので、放射性廃棄物として保管すべき土を減容化することができる。

「水洗浄による放射性セシウム汚染土壌の除染方法について」平成２３年９月６日、第３４回原子力委員会定例会議、資料第１号、東北大学大学院工学研究科 石井慶造、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.aec.go.jp/jicst/NC/iinkai/teirei/siryo2011/siryo34/siryo1.pdf＞

非特許文献１では分離された微小粒子をさらに乾燥させてペレット化することを提案している。しかし微小粒子を乾燥させたペレットは、脆く容易に砕けて放射性セシウムを含んだ粉塵を撒き散らしたり、放射性セシウムがペレットから浸み出したり昇華して外部に飛散する恐れがあった。

この発明は上記従来技術における問題点を解決して、放射性セシウムで汚染された土から粘土鉱物を含む微小粒子を分離してペレット等の塊として固めて処理する場合に、当該塊から放射性セシウムが放出されるのを抑制した放射性セシウム汚染土の処理方法を提供しようとするものである。

この発明のセシウム汚染土の処理方法は、放射性セシウムで汚染された土から粘土鉱物を含む微小粒子を分離する第１の工程と、前記分離された微小粒子を固めて塊にする第２の工程と、前記塊を素焼きする第３の工程と、前記素焼きされた塊に釉薬を塗布する第４の工程と、前記釉薬が塗布された塊を本焼きする第５の工程とを具えるものである。

この発明によれば、放射性セシウムで汚染された土から、放射性セシウムを吸着固定している粘土鉱物を含む微小粒子を分離することにより、放射性セシウムを濃縮回収することができ、これにより放射性廃棄物として保管すべき汚染土を減容化して、当該汚染土の貯蔵場所の減少を図ることができる。また分離した微小粒子を固めてペレット等の塊にして焼き固めて焼結体すなわちセラミックにすることにより、固めただけでは脆い塊が硬化されて砕けにくくなるので、放射性セシウムを含んだ粉塵が発生して撒き散らされるのを防止することができる。また素焼きだけでなく釉薬を塗布して本焼きするので、素焼きだけの場合に比べて放射性セシウムが塊から浸み出したり昇華して外部に飛散するのを防止して、放射性セシウムをより確実に塊内に封じ込めることができる。

この発明の処理方法は、前記本焼きされた塊から放射される放射線量を測定する第６の工程と、前記放射線量が測定された塊をその放射線量に応じて分別して保管容器に収容する第７の工程とをさらに具えることができる。これによれば塊を放射線量ごとに分別して保管することができる。線量別に保管することにより、放射性セシウムの放射能の減衰による管理処理を保管容器ごとに行うことができる。

この発明の処理方法は、前記第７の工程が、前記塊を個別に収容する収容空間を有するパレットを使用して該パレットの各収容空間に各塊を収容する工程と、それぞれ前記塊を収容した複数枚の前記パレットを前記保管容器内に積み重ねて収容する工程とを具え、もって前記各塊を前記保管容器内に相互に接触することなく収容するものとすることができる。これによればパレットを使用して塊を保管することにより、保管の効率化を図ることができ、また塊を収容した保管容器の運搬時等に塊どうしが接触して破損するのを防止することができる。

この発明の処理方法は、前記本焼きされた塊に個体識別情報を付ける第８の工程をさらに具えることができる。これによれば、塊ごとのトレーサビリティー管理が可能となる。個体識別情報としては例えば各塊の元となった土の採取地、採取日、個体番号等が挙げられる。個体識別情報を付ける方法としては例えば各塊に個体識別情報を数字、記号、バーコード等で直接印字する方法、あるいはこれらを印字したシールを各塊に貼り付ける方法、または個体識別情報を記憶したＩＣチップを貼り付ける方法等が挙げられる。

この発明の処理方法は、前記放射性セシウムで汚染された土から前記粘土鉱物を含む微小粒子を分離して残された小石および砂を含む粒状物を乾燥させる第９の工程をさらに具えることができる。これによれば、放射性セシウムを含んだ残存水分が、埋設保管、埋め戻し等の最終処分後に、汚染水として浸み出したり漏れ出したりして二次汚染を発生させるのを防止することができる。また乾燥により残存水分の容積および重量が減少するので、フレコンバッグ等に詰めて運搬、保管等をするのが容易となる。また乾燥することにより、水分による放射線の遮蔽効果の影響を受けずに真の放射線量を計測することができる。

この発明の処理方法は、前記第１の工程が、前記放射性セシウムで汚染された土を水で洗浄して前記粘土鉱物を含む微小粒子を含む懸濁液を抽出する工程と、前記懸濁液から前記粘土鉱物を含む微小粒子を分離する工程とを具え、前記粘土鉱物を含む微小粒子の分離により残された水を放射性セシウムで汚染されたほかの土の洗浄に再利用することができる。これによれば、粘土鉱物を含む微小粒子の分離により残された水に放射性元素が残存していても、汚染水が外部に漏洩するのを防止することができる。また洗浄水を再利用するので、新たに補給する水量を少なくすることができる。

この発明の処理方法は、前記処理で発生するガスおよび排気を、セシウム吸着装置で浄化した後に大気に放出する第１０の工程をさらに具えることができる。これによれば、塊の焼成時に水酸化セシウムの昇華が生じても、あるいは乾燥時の排気中の水分に水酸化セシウムが溶融していても、水酸化セシウムはセシウム吸着装置で浄化されるので、水酸化セシウムが大気に放出されるのが防止される。

この発明の処理方法は、前記釉薬として、楽焼きに使用可能な釉薬を使用することができる。これによれば本焼きを比較的低い温度で行うことができるので、塊の焼成時に水酸化セシウムの昇華を抑制することができる。またこの発明の処理方法は、前記素焼きおよび本焼きを、楽焼きの温度で行うものとすることができる。これによれば素焼きおよび本焼きを比較的低い温度で行うので、塊の焼成時に水酸化セシウムの昇華を抑制することができる。

この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法の実施の形態を示すフローダイアグラムである。 図１の処理方法による放射性セシウム汚染土の減容化の実験結果を示す図表である。 この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法を大規模に実施するための実施の形態を示すフローダイアグラムで、図３〜図７で構成される全処理工程の一部の工程を示す図である。 この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法を大規模に実施するための実施の形態を示すフローダイアグラムで、図３〜図７で構成される全処理工程の他の一部の工程を示す図である。 この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法を大規模に実施するための実施の形態を示すフローダイアグラムで、図３〜図７で構成される全処理工程の他の一部の工程を示す図である。 この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法を大規模に実施するための実施の形態を示すフローダイアグラムで、図３〜図７で構成される全処理工程の他の一部の工程を示す図である。 この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法を大規模に実施するための実施の形態を示すフローダイアグラムで、図３〜図７で構成される全処理工程の他の一部の工程を示す図である。 図４の真空乾燥・成形機６８の構成例を示す模式図で、（ａ）は断面図，（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。

＜＜実施の形態１＞＞
この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法の実施の形態を図１を参照して説明する。図１において二重枠で示したブロックは作業員による作業を示し、一重枠で示したブロックは自動化による作業を示す。放射線セシウムで汚染された地域で掻き集められた表層土や下水溝泥等の汚染土（Ｓ１）は、手作業による粗分離（Ｓ２）で大型ゴミおよび大型石が分離される（Ｓ３）。分離された大型ゴミおよび大型石は高圧水で洗浄され（Ｓ４）、付着している小石、砂、土等が洗い落とされる。洗浄された大型ゴミおよび大型石は、放射線量を計測して、放射線量が十分に低下していれば、廃棄することができる。放射線量が十分に低下していなければ再洗浄をして放射線量を低下させるなどの処理を行う。

高圧洗浄（Ｓ４）で洗い落とされた小石、砂、土等は洗浄水とともに水槽に回収され、水槽中で沈降分離（沈殿分離）される（Ｓ５）。沈降分離された小石、砂、土等は水槽内から取り出される（Ｓ６）。水槽で分離された上水（Ｓ７）は洗浄分級（Ｓ８）に再利用される。

粗分離（Ｓ２）で大型ゴミや石から分離された小石、砂、土等、および沈降分離（Ｓ５）で分離された小石、砂、土等（Ｓ６）は、例えばふるいを用いた洗浄分級（Ｓ８）で粒径が５３μｍ以上の小石および砂（Ｓ９）と、粒径が５３μｍ以下の粘土鉱物を含む微小粒子が水中に分散した懸濁液（粘土水）（Ｓ１０）とに分離される。分離された小石および砂は水切りおよび通風乾燥される（Ｓ１１）。通風乾燥で排出される排気はセシウム吸着装置でセシウムが吸着除去されて（Ｓ１２）、大気に放出される（Ｓ１３）。乾燥された小石および砂はフレコンバッグ（Flexible container bag）に収納され（Ｓ１４）、放射線量を確認して（Ｓ１５）、放射線量が十分に低下していれば、フレコンバッグを元の場所（あるいは指定場所）に運搬し、フレコンバッグに入れたまま公園、校庭などに埋設保管したり、フレコンバッグから小石および砂を排出して埋め戻したり、高汚染土地などの表層カバー材等として再利用することにより最終処分を行う（Ｓ１６）。万一放射線量が十分低下していない場合は、所定の放射性廃棄物保管場所に運搬して保管する。

一方、分離された粘土水（Ｓ１０）は水槽内で凝集剤が加えられて粘土鉱物を含む微小粒子が凝集されて沈降する（Ｓ１７）。このとき分離された上水（Ｓ１８）は洗浄分級（Ｓ８）に再利用される。凝集されて沈降した微小粒子の沈殿物（粘土）は水槽内から取り出され（Ｓ１９）、脱水装置で脱水される（Ｓ２０）。これにより放射性セシウムが粘土に付着した状態で濃縮回収される。このとき分離された上水（Ｓ２１）は洗浄分級（Ｓ８）に再利用される。

脱水装置による脱水（Ｓ２０）で得られた含水粘土（Ｓ２２）は真空脱水および乾燥されて、押出成形が可能な程度の水分を残して水分が蒸発される（Ｓ２３）。このとき分離された上水（Ｓ２４）は洗浄分級（Ｓ８）に再利用される。また蒸発された蒸気は排気されて（Ｓ２５）、セシウム吸着装置でセシウムが吸着除去されて（Ｓ１２）、大気に放出される（Ｓ１３）。

脱水乾燥された粘土はプレスされてペレットに成形される（Ｓ２６）。成形されたペレットは乾燥後に素焼き焼成され（Ｓ２７）、冷却後さらに全面に釉薬が塗布されて（Ｓ２８）、本焼き焼成されて（Ｓ２９）、陶器化（セラミック化）される。素焼きおよび本焼きの際に発生するガス（Ｓ３０，Ｓ３１）はセシウム吸着装置でセシウムが吸着除去されて（Ｓ１２）、大気に放出される（Ｓ１３）。

本焼きされたペレット（焼結ペレット）は冷却され（Ｓ３２）、放射線量が測定され、放射線量に応じて分別される（Ｓ３３）。分別された焼結ペレットは放射線量別に専用の収納トレイ（パレット）に収納される（Ｓ３４）。さらに収納トレイは放射線量別に保管容器に密閉収納され（Ｓ３５）、指定箇所に運搬されて放射性廃棄物として保管される（Ｓ３６）。

＜＜実験例＞＞
発明者らは図１の処理方法による放射性セシウム汚染土の減容化の実験を行った。この実験について説明する。

《実験で使用した土サンプル、機器》
・実験に使用した土サンプル：福島県郡山市安積町で採取した庭土（乾燥前重量３４６ｇ、乾燥前容積３００立方ｃｍ、表面線量率１．５７μＳｖ／ｈ）
・図１の洗浄分級（Ｓ８）で使用した分級器具：ＪＩＳ Ｚ８８０１−１に適合する、目開き寸法が５００μｍ，７５μｍ，５３μｍの金属製網ふるい
・表面線量率測定に使用した測定器：ＮａＩシンチレーションサーベイメータ

《実験手順》
（１）上記３個のふるいを目開き寸法が小さいものを下に目開き寸法が大きいものを上に順に重ねて配置し、水で攪拌した土サンプルを、重ねたふるいの上から注ぎ込んで洗浄分級（図１の工程Ｓ８）を行う。
（２）各ふるいに残った小石および砂を乾燥し、重量と表面線量率をそれぞれ測定する。
（３）全ふるいを通過した懸濁液（粘土水）に凝集剤を加えて粘土を沈降させ（同工程Ｓ１７）、沈殿した粘土を取り出し（同工程Ｓ１９）、脱水を兼ねてプレス成形してペレットに加工する（同工程Ｓ２６）。
（４）ペレットを乾燥して、重量および寸法と表面線量率を測定する。
（５）ペレットを素焼きする（室温から徐々に温度を上げて最高温度摂氏７００度を１０分間維持しその後徐々に温度を下げる）（同工程Ｓ２７）。
（６）ペレットの温度が十分に下がったら、重量および寸法と表面線量率を測定する。
（７）ペレットの全面に釉薬を塗布する（釉薬として摂氏８００度で焼成可能な市販の楽焼き用釉薬を使用）（同工程Ｓ２８）。
（８）釉薬を乾燥して、本焼きする（室温から徐々に温度を上げて最高温度摂氏８００度を１０分間維持しその後徐々に温度を下げる）（同工程Ｓ２９）。
（９）ペレット（焼結ペレット）の温度が十分に下がったら、重量および寸法と表面線量率を測定する。

《実験結果》
実験結果を図２に示す。なお表面線量率測定時のバックグラウンド線量率は０．１１μＳｖ／ｈであった。

《考察》
図２の実験結果によれば、次のことが言える。
・各ふるいに残った小石および砂の放射線量は十分に低下している。これに対しプレス後の粘土の放射線量は高いままである。したがって土サンプルに含まれていた放射性セシウムはその多くが粘土（ペレット）中に取り込まれた状態で抽出されている。
・素焼きおよび本焼きによっても放射性セシウムはその多くが焼結ペレット内に留まっている。
・土サンプルの最初の容積が３００立方ｃｍであるのに対して、本焼き後の焼結ペレットの容積は３３．５立方ｃｍであり、約１／９の容積に減容されている。各ふるいに残った小石および砂の放射線量は十分に低下しており埋設保管、元の場所等に埋め戻し等の最終処分を行えるので、放射性廃棄物として保管すべき量を大幅に減らすことができる。

＜＜実施の形態２＞＞
この発明の放射性セシウム汚染土の処理方法を大規模に実施するための実施の形態を図３〜図７に示す。この実施の形態による一連の処理工程を説明する。

放射線セシウムで汚染された地域で掻き集められた表層土や下水溝泥等の汚染土はフレコンバッグ１０に入れて処理場に集められる（Ｓ１０１）。処理場では、フレコンバッグ１０から汚染土１２を排出して、ふるい付きの粗分離原料ホッパー１４にかけ、大型ゴミおよび大型石１８をふるい１６で分離する（Ｓ１０２）。分離された大型ゴミおよび大型石１８はふるい付きの洗浄ブース２０に投入されて、回収水槽３６（図６）から供給されて高圧洗浄機２２から噴射される高圧水２４で洗浄され、大型ゴミおよび大型石１８の表面に付着している小石、砂、土等が洗い落とされる（Ｓ１０３）。洗浄ブース２０内の空気は吸引されて排気セシウム吸着塔５２（図７）へ供給される。洗浄された大型ゴミおよび大型石１８’は放射線量を計測して、放射線量が十分低下していればそのまま廃棄することができる。放射線量が十分に低下していなければ再洗浄をして放射線量を低下させるなどの処理を行う。高圧洗浄で洗い落とされた小石、砂、土等は、ふるい２６を通って洗浄水とともに下のホッパー２８に集められる。ホッパー２８に集められた小石、砂、土等を含む水はホッパー２８の下部から排出され、移送ポンプ３０（サンドポンプ）で原料洗浄槽３２に移送される（Ｓ１０４）。一方、粗分離原料ホッパー１４のふるい１６を通った小石、砂、土等はその下のホッパー３４に集められ、回収水槽３６（図６）から供給される水と混合される。この混合水はホッパー３４の下部から払出スクリュー３８で排出されて原料洗浄槽３２に移送される（Ｓ１０５）。

原料洗浄槽３２はホッパー２８，３４から移送された小石、砂、土等に回収水槽３６（図６）から供給される水を加えて攪拌機４０で攪拌する（Ｓ１０６）。小石、砂、土等を攪拌した混合水は原料洗浄槽３２の下部から排出され、移送ポンプ４２（サンドポンプ）で一部（例えば原料洗浄槽３２からの排出量の２割）が湿式分級機４４に移送され（Ｓ１０７）、残りが循環ポンプ４６（サンドポンプ）で原料洗浄槽３２に戻される（Ｓ１０８）。この循環により混合水中の砂どうしが擦れ合うことにより、砂の表面に付着した土等を十分に払い落とすことができる。

湿式分級機４４は移送された混合水に回収水槽３６（図６）から供給される水を加えてさらに混合し、混合水を小石および砂等の粒径が大きい粒状物と、粘土鉱物を含む微小粒子が水中に分散した懸濁液（粘土水）とに分級する（Ｓ１０９）。湿式分級機４４には沈降分級、機械的分級、水力分級、遠心分級など各種方式のものを採用することができる。粘土水は凝集剤混合槽６０に供給される。小石および砂等の粒状物は洗浄トロンメル４８に供給される。洗浄トロンメル４８は傾斜配置された回転網ドラムを内蔵し、小石および砂等の粒状物を当該回転網ドラムに投入して回転しながら回収水槽３６（図６）から供給される水で洗浄する（Ｓ１１０）。洗浄された小石および砂等の粒状物はロータリードライヤー５０に供給される。ロータリードライヤー５０は回転ドラムを内蔵し、小石および砂等の粒状物を当該回転ドラムに投入して回転しながら該回転ドラム内に熱風を供給して当該小石および砂等の粒状物を乾燥させる（Ｓ１１１）。この乾燥により、放射性セシウムを含んだ残存水分が、埋設保管、埋め戻し等の最終処分後に、汚染水として浸み出したり漏れ出したりして二次汚染を発生させるのを防止することができる。ロータリードライヤー５０からの排気（使用済みの熱風）は排気セシウム吸着塔５２（図７）へ供給される。ロータリードライヤー５０から排出される乾燥された小石および砂等の粒状物は、放射線量を測定して、放射線量が十分に低下していれば、フレコンバッグ５１に詰め込まれて（Ｓ１１２）、運搬用トラック５４で元の場所（あるいは指定場所）に運搬し、フレコンバッグに入れたまま公園、校庭などに埋設保管したり、フレコンバッグから小石および砂を排出して埋め戻したり、高汚染土地などの表層カバー材等として再利用して最終処分を行う（Ｓ１１３）。万一放射線量が十分低下していない場合は、所定の放射性廃棄物保管場所に運搬して保管する。

洗浄トロンメル４８での洗浄により小石および砂等の粒状物から洗い落とされた粘土鉱物を含む微小粒子は洗浄水とともに洗浄トロンメル４８の回転網ドラムの網目を通って沈殿分離槽５６に流れ落ちる。沈殿分離槽５６は洗浄トロンメル４８から落ちる水を溜めて、粘土鉱物を含む微小粒子を沈殿分離する（Ｓ１１４）。汚泥引抜ポンプ５８は沈殿分離槽５６内の底部から汚泥水を引き抜いて凝集剤混合槽６０に供給する。上水ポンプ６２は沈殿分離槽５６内の上部から上澄み液を採取して別の沈殿分離槽６４に供給する。沈殿分離槽６４は供給される上澄み液に含まれている、より微小な粒子を沈殿分離槽５６に比べて十分に時間をかけて沈殿分離するものである。沈殿分離槽６４内の底部に汚泥が適当量沈殿したら、当該汚泥を凝集剤混合槽６０に移送する。沈殿分離槽６４内の上澄み液は回収水槽３６（図６）に戻されて再利用される。

凝集剤混合槽６０は湿式分級機４４および沈殿分離槽５６，６４から供給される粘土水および汚泥水に凝集剤を混合して攪拌し、粘土水および汚泥水に含まれる粘土鉱物を含む微小粒子を凝集して粒径を大きくし、粘土鉱物を含む微小粒子を分離しやすくする（Ｓ１１５）。凝集剤混合槽６０の底部から排出される粘土水は図４の自動遠心分離器６６に供給される。自動遠心分離器６６は内蔵する回転筒に供給される粘土水を濾布で濾過して脱水し、粘土鉱物を含む微小粒子を分離する（Ｓ１１６）。分離された粘土鉱物を含む微小粒子（脱水粘土）２１はナイフで掻き取られて真空乾燥・成形機６８に投入される。

真空乾燥・成形機６８は脱水粘土２１を脱気し、押出成形し、カットして、ペレット７６に加工する（Ｓ１１７）。真空乾燥・成形機６８の構成例を図８（ａ）に模式断面図で示す。真空乾燥・成形機６８はいわゆる真空押出成形機で構成されている。脱水粘土２１は原料投入口２３投入されて上段押出機２５に供給される。上段押出機２５は減速機付きモータ２７で駆動される押し出しスクリュー２９を備え、脱水粘土２１を押し出しスクリュー２９の軸方向前方に搬送する。搬送された脱水粘土２１は上段押出機２５の端部に配置された多孔板（抵抗用蜂の巣板）３１の各穴から押し出されて、小塊２１ａにばらされる。多孔板３１の出口は脱気槽３３の真空室３５の上部に連通し、小塊２１ａは真空室３５に投入される。真空室３５は真空ポンプ（図示せず）で真空引きされて減圧されている。真空ポンプで吸引された真空室３５からの排気は排気セシウム吸着塔５２（図７）へ供給される。脱気槽３３は真空室３５をケーシング３７で包囲した二重構造を有し、真空室３５とケーシング３７との間の空間３９にスチームまたは温水が流される。真空室３５に投入された小塊２１ａは真空室３５の下部に堆積し、スチームまたは温水の熱で加熱されながら、減速機付きモータ４３で駆動される攪拌パドル４５で攪拌されて、小塊２１ａ内に含まれていた空気が脱気される。なお攪拌パドル４５は必ずしも必要なものではなく、無くてもよい。脱気された粘土（脱気粘土）２１ｂは真空室３５の下部に連通する下段押出機４７に供給される。下段押出機４７は減速機付きモータ４９で駆動される押し出しスクリュー５３を備え、脱気粘土２１ｂを押し出しスクリュー５３の軸方向前方に搬送する。搬送された脱気粘土２１ｂは下段押出機４７の端部に配置された切り出しダイス（単孔板）５５の丸穴５５ａから押し出されて連続した円柱状に成形される。切り出しダイス５５の丸穴５５ａの出口には旋回カッター５７が配置されている。旋回カッター５７はモータ５９で所定時間間隔ごとに間欠的に、半回転ずつ回転駆動されて、円柱状に成形された脱気粘土２１ｂを所定寸法ずつカットして、所定の直径および厚さを有する円形のペレット７６に加工する。

真空乾燥・成形機６８から排出される脱気粘土２１ｂのペレット７６は整列ロボット７８により１個ずつ拾い上げられて、ペレットトレイ８０上に整列される（Ｓ１１８）。ペレット７６を整列したペレットトレイ８０は図５の素焼き焼成炉８２に投入され、徐々に温度を上げて所定温度で所定時間（例えば摂氏７００度で１０分間）素焼きされる（Ｓ１１９）。素焼き焼成炉８２から出る排気は排気セシウム吸着塔５２（図７）へ供給される。素焼きを終了したペレット７６’は冷却後にベルトコンベアー８４に載せて搬送され、釉薬塗布装置８６の下を通過する際に、釉薬塗布装置８６から噴射されている釉薬（例えば楽焼き用釉薬）がペレット７６’の上面および側面に塗布され、さらに乾燥ヒーターブース８８を通過する間に釉薬が手で持っても付かない程度に乾燥される（Ｓ１２０）。その後ペレット７６’は表裏を反転して再度ベルトコンベアー８４に載せて搬送され、釉薬塗布装置８６の下を通過する際に、釉薬塗布装置８６から噴射されている釉薬がペレット７６’の上面（前回の塗布の際の下面）および側面に塗布され、さらに乾燥ヒーターブース８８を通過する間に釉薬が手で持っても付かない程度に乾燥される。これによりペレット７６’の全面に釉薬が塗布された状態となる。

釉薬が全面に塗布されたペレット７６’を再度ペレットトレイ８０上に整列する。ペレット７６’を整列したペレットトレイ８０は本焼き焼成炉９０に投入され、徐々に温度を上げて所定温度で所定時間（例えば摂氏７００度で１０分間）本焼きされる（Ｓ１２１）。本焼き焼成炉９０から出る排気は排気セシウム吸着塔５２（図７）へ供給される。なお本焼き焼成炉９０は素焼き焼成炉８２と兼用することができる。

本焼きが終了して陶器化されたペレット（焼結ペレット）７６”は整列ロボット９２で１個ずつペレットトレイ８０から拾い上げられて、ベルトコンベアー９４に載せて搬送される。ベルトコンベアー９４で搬送される焼結ペレット７６”は途中で個体識別印字装置９６を通過する間に個体識別情報が上面等に印字される（Ｓ１２２）。個体識別情報としては、例えば、各焼結ペレット７６”の元となった土の採取地、採取日、個体番号等が挙げられる。個体識別情報が印字された焼結ペレット７６”は引き続きベルトコンベアー９４で搬送されて、自動線量測定振り分け機９８を通過する間に焼結ペレット７６”ごとの放射線量が測定される（Ｓ１２３）。自動線量測定振り分け機９８は放射線量の測定と並行してその焼結ペレット７６”の個体識別情報を読み取り、測定した放射線量を個体識別情報と組み合わせて整列ロボット１００に送信する。整列ロボット１００は自動線量測定振り分け機９８から排出される焼結ペレット７６”の識別情報を読み取り、その焼結ペレット７６”について測定された放射線量に応じて線量別ドラム缶１０２（例えば高線量、中線量、低線量の３種類）に分別して格納する（Ｓ１２４）。線量別に保管することにより、放射性セシウムの放射能の減衰による管理処理を保管容器（線量別ドラム缶１０２）ごとに行うことができる。

線量別ドラム缶１０２には、樹脂、金属等で作られたパレット状のドラムセパレータ１０４が収容されており、焼結ペレット７６”はドラムセパレータ１０４内の個別の収容空間に１枚ずつ整列して配列される。１枚のドラムセパレータ１０４の全収容空間に焼結ペレット７６”が１個ずつ収容されてドラムセパレータ１０４が一杯になると、その上に空のドラムセパレータ１０４が収納されてさらに焼結ペレット７６”の格納が行われる。上のドラムセパレータ１０４は下のドラムセパレータ１０４の上に支持され、その間の空間に焼結ペレット７６”が収容される。各焼結ペレット７６”をドラムセパレータ１０４の個別の収納空間に収容して保管することにより保管の効率化が図れ、また焼結ペレット７６”どうしは接触しないので焼結ペレット７６”の破損が防止される。焼結ペレット７６”で一杯になった線量別ドラム缶１０２は密封されて、放射性廃棄物運搬車１０６に載せられて、所定の放射性廃棄物保管場所に運搬されて保管される（Ｓ１２５）。

図６に示す回収水槽３６は沈殿分離槽６４（図３）内の上澄み液を回収して貯留し、貯留水を回収水供給ポンプ１０８を経て粗分離原料ホッパー１４、高圧洗浄機２２、原料洗浄槽３２、湿式分級機４４、洗浄トロンメル４８（いずれも図３）へ供給する。このようにして処理水は処理系統内で循環して再利用され、処理系統外には排出されない。ただし処理系統内で蒸発する分は処理水が減少するので、回収水槽３６の水位を監視して、減少した分の水を回収水槽３６に補充する。また循環水の放射線量を常時監視して、放射線量が所定値よりも高くなった場合は循環水をセシウム吸着装置で浄化してから、再利用または外部放流する。

図７に示す排気セシウム吸着塔５２内にはゼオライト、プルシアンブルー等のセシウム吸着剤が充填されている。排風機１１１は処理系統から排出される排気（具体的には図３の洗浄ブース２０およびロータリードライヤー５０、図４の真空乾燥・成形機６８、図５の素焼き焼成炉８２および乾燥ヒーターブース８８および本焼き焼成炉９０等から排出されるガス、蒸気等）の全部または大部分を回収して排気セシウム吸着塔５２に通すことで、この排気中に含まれるセシウムをセシウム吸着剤に吸着させて除去して排気を浄化する。浄化された排気は排気口１１３から大気に放出される。また図３〜図７に示す処理設備全体を密閉された屋内に配置し、屋内の空気をセシウム除去フィルターで濾過して大気に放出し、屋外の新鮮な空気を屋内に導入して全体換気を行うことにより、屋内環境の保全を図る。

１０，５１…フレコンバッグ、１２…放射線セシウムで汚染された土、１４…粗分離原料ホッパー、１８…大型ゴミおよび大型石、２０…洗浄ブース、３２…原料洗浄槽、３６…回収水槽、４４…湿式分級機、４８…洗浄トロンメル、５０…ロータリードライヤー、５２…排気セシウム吸着塔（セシウム吸着装置）、５６…沈殿分離槽、６０…凝集剤混合槽、６４…沈殿分離槽、６６…自動遠心分離器、６８…真空乾燥・成形機、７６…ペレット（塊）、７６’…素焼きされたペレット（塊）、７６”…本焼きされたペレット（塊）（焼結ペレット）、８２…素焼き焼成炉、８６…釉薬塗布装置、９０…本焼き焼成炉、９６…個体識別印字装置、９８…自動線量測定振り分け機、１０２…線量別ドラム缶（保管容器）、１０４…ドラムセパレータ（パレット）

Claims (9)

1. 放射性セシウムで汚染された土から粘土鉱物を含む微小粒子を分離する第１の工程と、
   前記分離された微小粒子を固めて塊にする第２の工程と、
   前記塊を素焼きする第３の工程と、
   前記素焼きされた塊に釉薬を塗布する第４の工程と、
   前記釉薬が塗布された塊を本焼きする第５の工程と
   を具えるセシウム汚染土の処理方法。
2. 前記本焼きされた塊から放射される放射線量を測定する第６の工程と、
   前記放射線量が測定された塊をその放射線量に応じて分別して保管容器に収容する第７の工程と
   をさらに具える請求項１に記載のセシウム汚染土の処理方法。
3. 前記第７の工程が、
   前記塊を個別に収容する収容空間を有するパレットを使用して該パレットの各収容空間に各塊を収容する工程と、
   それぞれ前記塊を収容した複数枚の前記パレットを前記保管容器内に積み重ねて収容する工程とを具え、
   もって前記各塊を前記保管容器内に相互に接触することなく収容する請求項２に記載のセシウム汚染土の処理方法。
4. 前記本焼きされた塊に個体識別情報を付ける第８の工程をさらに具える請求項１から３のいずれか１つに記載のセシウム汚染土の処理方法。
5. 前記放射性セシウムで汚染された土から前記粘土鉱物を含む微小粒子を分離して残された小石および砂を含む粒状物を乾燥させる第９の工程をさらに具える請求項１から４のいずれか１つに記載のセシウム汚染土の処理方法。
6. 前記第１の工程が、前記放射性セシウムで汚染された土を水で洗浄して前記粘土鉱物を含む微小粒子を含む懸濁液を抽出する工程と、前記懸濁液から前記粘土鉱物を含む微小粒子を分離する工程とを具え、
   前記粘土鉱物を含む微小粒子の分離により残された水を放射性セシウムで汚染されたほかの土の洗浄に再利用する請求項１から５のいずれか１つに記載のセシウム汚染土の処理方法。
7. 前記処理で発生するガスおよび排気を、セシウム吸着装置で浄化した後に大気に放出する第１０の工程をさらに具える請求項１から６のいずれか１つに記載のセシウム汚染土の処理方法。
8. 前記釉薬が楽焼きに使用可能な釉薬である請求項１から７のいずれか１つに記載のセシウム汚染土の処理方法。
9. 前記素焼きおよび本焼きが、楽焼きの温度で行われる請求項１から８のいずれか１つに記載のセシウム汚染土の処理方法。

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