JP6283203B2

JP6283203B2 - 放射性廃棄物から放射能を低減した造粒再生砕石の製造方法

Info

Publication number: JP6283203B2
Application number: JP2013232616A
Authority: JP
Inventors: 恵一笹川; 和則勅使河原; 佐藤　隆士; 隆士佐藤; 弘菅井
Original assignee: KEIWA KOGYO CO., LTD.
Current assignee: KEIWA KOGYO CO., LTD.
Priority date: 2013-11-09
Filing date: 2013-11-09
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2033-11-09
Also published as: JP2015094608A

Description

本発明は、放射性廃棄物から放射能を低減した造粒再生砕石の製造方法に関する。

従来から、放射性廃棄物はその放射能（Bq／Kg）の強さにより、保管あるいは処分といった処理が行われている。しかし、放射性廃棄物の再利用は、放射能を少なくとも所定値（例えば3000Bq／kg）以下にする必要があることから、十分には行われていない現状にある。

一方、2011年の震災に伴う原子力発電所の事故によって外部の環境中に放出された放射性セシウムが廃棄物又は土壌中に大量に含まれているという問題が起きている。その結果、セシウムを含む放射性廃棄物の処理（除染）すべき量は増えているにも拘わらず、その再利用を含めた処理は遅れている状況にある。

公開特許公報2013-104824号公報は、放射性セシウムで汚染された廃棄物を含む原料を、実績率が６０％以上になるように造粒して造粒物を得る造粒工程と、その造粒物を９００℃以上に加熱して廃棄物中の放射性セシウムを揮発させる加熱工程とを含む放射性セシウムの除去方法を開示する。

しかし、この公報記載の方法は、造粒物を９００℃以上に加熱して廃棄物中の放射性セシウムを揮発させる加熱工程を必要とするために、大型の加熱炉が必要であり、かつその消費電力が大きいことから、大量の放射性廃棄物を迅速かつ比較的安価で処理するには必ずしも適切な方法ではない。

特開2013-104824号公報

本発明は、放射性廃棄物から放射能を低減した造粒再生砕石の製造方法であって、大量の放射性廃棄物を迅速かつ比較的安価で処理することが可能となる方法を提供することを目的とする。

本発明は、放射性廃棄物から放射能を低減した造粒再生砕石物を製造する方法を提供する。その方法は、放射性廃棄物を破砕して破砕材を得る工程と、破砕材に、１０〜１５重量％のセメントと、水とを混合して混合物を得る工程と、その混合物を造粒処理して５ｍｍ以上の粒径を有する造粒物を生成する工程と、７０〜９０重量％のリサイクル・コンクリート（ＲＣ）４０に、１０〜３０重量％の造粒物を混合させて造粒再生砕石物を得る工程とを含み、造粒再生砕石物は、造粒物による自己遮蔽効果、及び造粒物と前記ＲＣ−４０との混合による遮蔽効果により放射能を低減させたことを特徴とする。

本発明の一態様では、放射性廃棄物は、セシウム１３４（^１３４Ｃｓ）とセシウム１３７（^１３７Ｃｓ）を含む。

本発明の一態様では、造粒再生砕石物の放射能は、再利用可能な３０００Ｂｑ／ｋｇ以下に低減される。

本発明の一実施形態の造粒再生砕石物を製造する方法の工程を示す図である。本発明の製造方法で得られた造粒物の放射能低減効果を示す図である。本発明の製造方法で得られた造粒再生砕石物の放射能低減効果を示す図である。本発明の製造方法で得られた造粒再生砕石物をアスファルト舗装用の路盤材として利用する場合の模式図である。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態の造粒再生砕石物を製造する方法の工程を示す図である。図１の製造工程は、例えば、建設廃棄物の再資源化を行う中間処理施設（例えば、出願人所有の「ゼロエミプラント」等）の設備を用いて実施することができる。

図１の工程Ｓ１において、回収された放射性廃棄物を破砕機（粉砕機）により破砕して破砕材を得る。破砕材は、利用される用途に応じて所定の大きさになるように破砕される。所定の大きさは、例えば、１０ｍｍ以下の大きさである。なお、破砕工程Ｓ１において、別の施設等で予め破砕された放射性廃棄物の破砕材を回収して、所定の大きさに破砕し直して調整する、あるいはその回収された放射性廃棄物の破砕材の大きさの確認等の検査を行った上でそのまま利用するようにしてもよい。

工程Ｓ２の混合工程において、工程Ｓ１で得られた放射性廃棄物の破砕材に、１０〜１５重量％のセメントと、水とを混合して混合物を生成する。セメントは、例えば高炉セメントＢ種が該当する。なお、この混合工程は、次の工程Ｓ３の造粒工程の一部として行うこともできる。

工程Ｓ３において、混合工程Ｓ２で得られた混合物が、造粒機において造粒され造粒物が生成される。造粒物の粒度は、造粒機の攪拌羽根の回転速度や回転時間等に応じて変化し、回転時間（すなわち造粒時間）を長くすることにより粒度の大きな造粒物の割合を増やすことができる。本工程により、５ｍｍ以上の粒径を有する造粒物を生成することが望ましい。

工程Ｓ４において、混合工程Ｓ３で得られた造粒を養生する。養生は造粒物の強度を改善する上で重要であり、また、造粒物の放射能を低減する意味でも重要である。なお、養生期間は本発明の製法において必須の要件ではなく、造粒物および造粒再生砕石物の用途等に応じて任意に取捨選択することができる。

工程Ｓ５において、混合工程Ｓ３後の造粒物、あるいは工程Ｓ４の養生後の造粒物をリサイクル・コンクリート（ＲＣ）４０に混合して造粒再生砕石物を生成する。その際、７０〜９０重量％のＲＣ４０に、１０〜３０重量％の造粒物を混合させて造粒再生砕石物を生成することが望ましい。

工程Ｓ６において、造粒再生砕石物の品質管理を行う。品質管理は、造粒再生砕石物の放射能が用途に合った仕様（所定の基準値以下）を満たしているかを検査／確認する。

図２と図３を用いて、本発明の製造方法により得られた造粒物および造粒再生砕石物の放射能低減効果について説明する。図２は造粒物のデータであり、図３は造粒再生砕石物のデータである。

図２において、最初に３つの原料（図１の工程２で得られた混合物）を準備した。原料１は、セメントを１５％添加したもので、セシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能の測定値が１０８５０Ｂｑ／ｋｇと高いものである。原料２は、セメントを１５％添加したもので、セシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能の測定値が５６３０ｑ／ｋｇと原料１の半分程度のものである。原料３は、セメントを１０％添加したもので、セシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能の測定値が１２５２０Ｂｑ／ｋｇと高いものである。

原料１〜３を用いて図１の工程３で得られた造粒物（造粒製品）１〜３を作成した。さらに、その造粒製品１〜３を１４日間養生した。造粒物（造粒製品）１〜３についてセシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能を測定し、原料１〜３のセシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能と比較した結果、図２の実測低減率の欄に示されるように、放射能が造粒後において約３５〜３９％低減され、養生後において約３９〜４２％低減されていることが分かった。なお、この場合、セメントの混合による希釈効果が含まれている。

セメントの混合による希釈効果を除くために、セメントの添加量（１０％、１５％）から推定した原料１〜３についてのセシウム（^１３４Ｃｓと^３７Ｃｓ）の放射能を算出し、図２の「セメント添加量からの推定値」として見積もった。その推定される放射能と造粒後／養生後の放射能とを比較した結果、造粒後において約２８〜３０％の放射能低減効果があり、養生後において約３０〜３３％の放射能低減効果があることが分かった。

これらのデータから、本発明の方法により得られた造粒物において、元の放射性廃棄物のセシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能を造粒効果のみによって約２８〜３０％低減することができ、さらに、養生による効果およびセメントによる希釈効果を含めると、元の放射能を約３５〜４２％低減することができることが明らかになった。

図３は、工程３で得られた造粒物（造粒製品）４の放射能と、工程５で得られた造粒再生砕石物の放射能とを比較して、造粒再生砕石物における放射能低減効果を測定した結果である。図３のデータから明らかなように、ＲＣ４０に対して造粒製品４を１０〜３０重量％で変化させた場合、造粒物（造粒製品）４の放射能を約１８％〜３６％低減させることができることが分かった。なお、図２の場合と同様に、ＲＣ４０の混合割合から推定した造粒製品４のセシウム（^１３４Ｃｓと^１３７Ｃｓ）の放射能を推定値として算出し、その推定される放射能と造粒再生砕石物の放射能とを比較した。

図２及び図３の結果から、本発明の方法により得られた造粒再生砕石物において、元の放射性廃棄物のセシウム（^１３４Ｃｓと^３７Ｃｓ）の放射能を造粒及びＲＣ４０との混合の相乗的な効果により、約５０〜６０％程度低減させることができることが明らかになった。したがって、本発明の製造方法によれば、所定の制約下で再利用可能な３０００Ｂｑ／ｋｇ以下まで放射能を低減させた造粒再生砕石物を得ることが可能である。

図２及び図３の放射能低減効果は、以下の理由により得られていると考えられる。すなわち、図２の造粒後の放射能低減効果は、造粒物による放射線（γ線等）の自己遮蔽効果が原因であり、造粒再生砕石物の放射能低減効果は、ＲＣ４０との混合による放射線（γ線等）の遮蔽効果が原因であると考えられる。また、造粒においては、上述したようにセメントによる希釈効果があり、ＲＣ４０との混合において、ＲＣ４０によるいわば希釈効果もあると考えられる。

ここで、自己遮蔽効果は以下のように説明できる。すなわち、造粒により一次粒子を５ｍｍ以上の造粒物とした場合、造粒物内では一次粒子が固着しており、高密度の塊状物質となる。この高密度の塊状物質となることで、γ線の自己吸収率が改善し、その効果で外部から測定した際の見かけ上の放射能濃度（外部に放出する放射線量）が低下した数値となると考えられる。同様に造粒物とＲＣ４０を混合した場合、造粒物と比較して高密度のＲＣ４０が造粒物を取り囲む効果が顕在化し、見かけ上の放射能濃度（外部に放出する放射線量）が低減すると考えられる。

図４は、本発明の製造方法で得られた造粒再生砕石物をアスファルト舗装用の路盤材として利用する場合の模式図である。アスファルト舗装用の路盤材は、アスファルト舗装における、アスファルトを含む表層／基層１０の下に配置される路盤材２０を意味し、特に路盤材の下層路盤の材料を意味する。図４に示されるように、造粒再生砕石物は、路盤材２０として、ＲＣ４０（２２）の間を埋めるように混合された造粒物２４を含んでいる。造粒物２４は、図３のデータで例示したように、例えば、７０〜９０重量％のＲＣ４０（２２）に対して１０〜３０重量％の割合で混合されている。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。

１０アスファルトを含む表層／基層
２０路盤材（下層路盤材）
２２ＲＣ４０
２４造粒物

Claims

放射性廃棄物から放射能を低減した造粒再生砕石物を製造する方法であって、
放射性廃棄物を破砕して破砕材を得る工程と、
前記破砕材に、１０〜１５重量％のセメントと、水とを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を造粒処理して５ｍｍ以上の粒径を有する造粒物を生成する工程と、
７０〜９０重量％のリサイクル・コンクリート（ＲＣ）４０に、１０〜３０重量％の前記造粒物を混合させて造粒再生砕石物を得る工程と、を含み、
前記造粒再生砕石物は、前記造粒物による自己遮蔽効果、及び前記造粒物と前記ＲＣ４０との混合による遮蔽効果により放射能を低減させたことを特徴とする、方法。
前記放射性廃棄物は、セシウム１３４（^１３４Ｃｓ）とセシウム１３７（^１３７Ｃｓ）を含む、請求項１の方法。
前記造粒再生砕石物の放射能は、再利用可能な３０００Ｂｑ／ｋｇ以下に低減される、請求項２の方法。