除去物・災害廃棄物の減容処理

パイロットスケール熱分解処理装置及び飯舘村における実証試験の様子

除染に伴い発生する植物や土壌などの廃棄物を安全に減容処理するための焼却処理装置の開発及び試験を農林水産省からの受託事業として行いました。農業・食品産業技術総合研究機構（農研機構）と共同で研究を行い、農研機構は、装置の製作、焼却対象試料の作成・調達及び移行挙動評価を担当し、原子力機構は、装置の設計、焼却試験、試料の分析、移行挙動評価及び解体試験を担当しました。

処理で問題となっているCsは、600℃程度の比較的低い温度で、揮発すると推測されましたので、熱分解方式の装置を選定しました。この方式は、廃棄物を燃やす一般的な焼却炉と比べて、低い温度での処理が可能であり、排ガス量も少ないという利点がある一方、若干減容率が小さくなるという欠点があります。今回は、穏やかな条件で加熱することで、できるだけ放射性物質を飛散させないという点と、排気系を小さくでき、移動が可能なものにできる点に着目しました。熱分解炉は、産業廃棄物処理にも利用されている回転する円形の筒内で焼却するタイプ（ロータリーキルン）で、その処理能力は1時間当たり2kgのものを設計しました。処理装置を上図に示します。

製作した処理装置を用いて、関西地区で栽培され、非放射性Csを含ませた麦わらを400℃、600℃、800℃と温度を変化させて焼却処理試験を行いました。その後、飯舘村クリアセンター敷地内に移設し、放射性Csを含むヒマワリの処理試験を600℃で行いました。炭と灰を採取し、各々の重量を測定し、含まれるCs量を測定することで、焼却処理によるCsの移行挙動を調査しました。

結果を下図に示します。処理温度の上昇とともに、炭の発生量が減少しています。炭中のCs残存率についても処理温度の上昇によって減少する傾向を示しましたが、600℃以上でもCsが30~70%程度炭に残存しました。灰中でのCs の回収率は、麦わらの800℃の試験では約3.0%程度で、その他は0.5%以下でした。

加えて、汚染のある土壌そのものについても加熱により、Csの除去ができないかを探るため、飯舘村の水田土壌を用いて800℃で処理しました。最も除去できた場合でも全体の86%は残存しており、800℃までの加熱では、土壌を除染することは困難であることがわかりました。

処理温度と回収された炭の発生率及び炭中のCs残存率