JPH0481160B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特に、¹²⁵Iの測定に使用したカウンテ
イングチユーブのような放射性廃棄物を焼却処理
することができ、しかも、その際に発生する燃焼
排気中の¹²⁵Iの濃度を連続的に測定監視すること
のできる放射性廃棄物の焼却処理装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

最近、非密封放射性物質を含む液状の放射性同
位元素（以下、単にRIという）が研究や医療の
方面で盛んに使用されるようになり、特に³Hや
¹²⁵Iを用いた標識化合物が極めて多く使用されて
いることが良く知られている。

この傾向は医学における診療、研究の分野にお
いて特に著しく、その結果として発生する放射性
廃棄物は極めて大量に達しており、深刻な問題と
なつている。例えば、我国だけでも¹²⁵Iの測定に
使用したカウンテイングチユーブ（以下、単にチ
ユーブという）の量は年間数千万本にも達し、
又、³Hを液体シンチレーシヨンカウンターで測定
した後に発生する³Hや¹⁴Cを含有する放射性有機
シンチレータ廃液（以下、単に廃液という）は年
間数十トンに達しており、全世界的レベルでは、
その量は推測のできない程である。

上述した事情に鑑み、本発明の発明者は、前記
廃液に関し、特殊な前処理を施すことにより焼却
処理を可能とする技術の開発を終了し、すでに特
許を受けており（特公昭57−32798号参照）、当該
技術による廃液の焼却処理が国内の多くの事業所
で安全且つ能率的に実施される段階に至つてはい
るのであるが、他の放射性廃棄物、特に前記した
チユーブの焼却処理にあつては、問題点が残され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

まず、その一は、焼却処理の対象となる前記チ
ユーブがポリエチレン、ポリスチレン等の
11000Kcal／Kgに及ぶ高発熱量の樹脂により形成
されており、又、近時環境衛生の基準が厳しくな
つていることもあるので、当該チユーブの焼却処
理には、斯る高温に耐え且つ公害の発生のない装
置が必要であるが、これらの条件を満たす焼却処
理装置が提供されていなかつた点である。

又、第二の難点としては、¹²⁵Iを用いた前記チ
ユーブについては廃液の場合のように安全に取扱
うためのシステムが確立されていない点を挙げる
ことができる。

而して、その半減期が³Hの12.33年に比較して
60.2日と短く、理論上は約２年で放射能の強さが
１／１０００に減衰するためその後は焼却処理が可能と
考えられるにも拘らず、前記チユーブについての
処理技術が確立されていないのは、¹²⁵Iという放
射性同位元素が、その放出する放射線のエネルギ
がエレクトロキヤプチユアー（EC）で約35KeV
と低いため、通常のγ線やχ線を検出する検出器
や検出方法を利用することができず、従つて、処
理前に¹²⁵Iの減衰を確認する手段が存在しなかつ
た点に原因があると考えられる。

一方、¹²⁵Iはそれを取扱う作業者の段階におい
てすら放射線の安全確保が困難であり、主として
¹²⁵Iで汚染した手指等から経口摂取することによ
り、気がつかないうちに甲状腺蓄積を引き起して
いたことが内外において報告されているという点
では³Hよりもはるかに危険な核種であり、従つ
て、¹²⁵Iで汚染されたチユーブを安全に取扱うシ
ステムが完成されたとしても、処理すべきチユー
ブに付着している¹²⁵Iの濃度は様々で、中には極
めて高濃度のもの、例えば、ラジオイオジネーシ
ヨンに使用したチユーブも存在すると予測される
ところから、その処理に際しては常に、排出され
る¹²⁵Iの濃度を測定監視し、焼却処理前の誤つた
取扱いによる¹²⁵Iの放出を防止する必要があるの
であるが、従来は上述したように¹²⁵Iの検出器や
検出方法が確立されていなかつたので、排出され
る¹²⁵Iの測定監視ができなかつたという難点もあ
る。

本発明は、上記した諸難点を解消するために鋭
意研究をした結果、完成されたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明が採つた手段は、内外二重構
造とし、その間に冷却水を配して耐熱性を高める
と共に、内部に過剰の酸素を供給するための送気
系を具えた焼却炉から排出される燃焼排気を放出
する煙突を、サイクロン集塵器を介して前記焼却
炉の排気口に接続して成る放射性廃棄物の焼却炉
において、前記焼却炉を、その炉内に放射性有機
シンチレータ廃液及び液体燃料を噴霧供給して燃
焼させるように形成し、これら廃液及び燃料の燃
焼で前記炉の予熱並びに当該廃液の焼却処理をす
る一方、前記煙突に設けた採気孔から前記燃焼排
気の一部を採気すると共に、電子冷却器で冷却し
てベルト状の活性炭繊維フイルタに導き、該フイ
ルタにおける放射線を低レベルγ線用シンチレー
シヨンサーベイメータで検出測定することにより
前記燃焼排気中の放射性同位元素である¹²⁵Iの濃
度を測定する測定装置を前記煙突に取付けて成る
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

次に本発明の実施の一例を図に拠り説明する。

１は焼却炉で、該焼却炉１は、前述したように
焼却対象のチユーブがポリエチレン、ポリスチレ
ン等の11000Kcal／Kgに及ぶ高発熱量の樹脂であ
るので、これらの焼却処理のために、まず、1000
℃に及ぶ高温に耐えるように構成した。

即ち、焼却炉１の構造を内外の鋼板２，３によ
る二重構造とし、その間に冷却水Ｗを充満した水
冷ジヤケツト方式にすることにより、火炎のあた
る部分はすべて冷却水Ｗにより間接的に冷却され
るようにして熱エネルギーを外部に導いているの
である。尚、この温水を風呂、シヤワー等に使用
すれば熱エネルギーの有効利用を図ることが出来
る。又、黒煙による公害等の発生のないことも必
要で、ポリエチレンの完全燃焼は容易であるが、
一部のチユーブはポリスチレン等の難燃性の樹脂
により形成されているので、このようなチユーブ
をも完全焼却するため、高圧ターボフアン等の送
気装置４により炉内全体に均圧、均量の過剰空気
も微小径の多数のノズル５を介して供給し、炉内
温度の低下を防ぎつつ完全燃焼のための過剰酸素
を供給するようにした。

一方このノズル５は、これを高熱から保護する
ためにすべて前記二重構造内に配置して損傷され
ない構造としてあり、また、この構造とすること
により焼却炉１内に供給される空気が予熱される
ことになり、燃焼効率を一層向上する結果となつ
ている。

尚、６はばい塵等が煙突７部より排出されるの
を防止して、大気汚染防止法及び各都道府県公害
防止条例の規制するばい塵の規制値（0.4ｇ／Ｎ
m³）を下まわらすため、前記焼却炉１と煙突７間
に挿設された接線流入式のサイクロン集塵器であ
る。

更に、焼却炉１に付帯する構造としては、上記
したもの以外、安全対策としての冷却水の異常警
報表示装置や感震装置及び燃焼停止機構（いずれ
も図示せず）を設けても良い。

一方、８は前記煙突７の一部に穿設した採気孔
９から燃焼排気の一部を採気し、当該燃焼排気中
の¹²⁵Iの濃度を測定して、表示記録装置１０によ
りその数値を表示１１すると共に記録紙１２に記
録するための測定装置で、前述したように、従来
は¹²⁵Iの測定は極めて困難であつたのであるが、
本発明の発明者は独自に開発し、すでに特許出願
をした低レベルγ線用シンチレーシヨンサーベイ
メーターに関する技術を利用してこの問題点を解
決している。

即ち、このシンチレーシヨンサーベイメーター
は、そのシンチレーシヨン部Ｃを、例えば第２図
に示したような、ケーシングCsと該ケーシング
Csに順次収容された放射線入射部たる入射窓Ｉ、
NaI（T1）製のシンチレータＳ及びパイレツクス
製の光学窓Ｐから構成すると共に、入射窓Ｉには
放射線透過性に優れ、高エネルギーの放射線は勿
論低エネルギーの放射線をも吸収することなく透
過させる特性のベリリウムの150μｍの薄板を使
用することにより、低エネルギーの放射線につい
ての透過性をも確保し、且つ、シンチレータＳに
ついてもその形状等に検討を加え、比較的薄板と
することにより、側面から入射する放射線量を減
じる一方、前記入射窓Ｉを透過した放射線のうち
エネルギーの高いものは透過させてシンチレーシ
ヨン現象を抑制し、エネルギーの低いものは吸収
させてほぼ完全にシンチレーシヨン現象を起させ
るようにしてあり、¹²⁵Iに対する計数効率は約25
％と、従来のGMサーベイメーターに対し約250
倍の感度を有するものであるので、これを利用し
て燃焼排気中の¹²⁵Iを測定するのである。

更に、燃焼排気中の¹²⁵I濃度を直接測定するの
は前記低エネルギー用サーベイメータのシンチレ
ーシヨン部Ｃを流用したとしても、最大許容排気
中¹²⁵I濃度が極めて厳しく、排気中¹²⁵Iが流れた
状況での直接測定は不可能であるため、適宜の吸
着材で¹²⁵Iを捕集し該吸着材における¹²⁵Iを測定
することによつて燃焼排気中の¹²⁵I濃度を測定す
ることとした。従来からこのような用途に用いら
れていた活性炭フイルターはやしがら活性炭の様
な粉末を板状に固めたものであるため、活性炭末
が飛散して吸引ポンプの破損が発生し易く、ま
た、連続長時間測定を行なうためにはベルト状に
整形し、且つ順に移動させて使用するのが好まし
いが、この従来品は引伸しの強度がなく断裂する
ため、カートリツジ状として一定時間毎に交換す
るようにせざるを得なかつた。そこで本発明にお
いては、強度もあり粉末が飛散することもなく、
ベルト状にしても断裂しないため長時間の¹²⁵Iの
連続捕集に最適な活性炭繊維フイルター（以下、
ACFFという）を吸着材とすることとした。

第１図を用いて詳細に説明すれば、１３は通気
管、１４は吸引ポンプ、１５は一組のローラ１
６，１７間に巻付けられると共に通気管１３及び
吸引ポンプ１４の間に挿設されたACFF、１８は
一方のローラ１７を回転させるためのコントロー
ラ、１９は鉛製のシールド体２０内に配設された
前記シンチレーシヨン部Ｃを採用した検出器であ
り、吸引ポンプ１４により吸引されて採気孔９か
ら通気管１３内に流入した燃焼排気の一部は、
ACFF１５の対応部分に吸着されるのであるが、
一定時間が経過すると測定表示部１０の指命信号
によりコントローラ１８が一方のローラ１７を回
転させ、それまで燃焼排気にさらされていた
ACFFの部分が検出器１９下部に移動し、¹²⁵Iの量
が検出され表示測定部１０に出力されるのであ
る。

尚、採気孔９に於いても排気温度は300℃近く
となり、このまま吸引したのではACFF１５等に
損傷が生じるので、第１図に示したように通気管
１３の中途に電子冷却器２１を配設して吸引する
燃焼排気の温度を低下させるものとし、又、吸引
ポンプ１４は測定表示部１０により制御して
ACFF１５に於ける燃焼排気の面速度を調整し、
それが流速計２２により読み取ることができるよ
うにしてあり、以上１乃至２２により本発明装置
の一例を構成する。

〔作用〕

以上のように構成される本発明の一例の装置に
¹²⁵Iで汚染したチユーブＴを投入して着火する
と、該チユーブＴはまず液化し次いで気化して燃
焼し始めるのであるが、その際ノズル５からは過
剰の酸素が供給され、且つ、燃焼により発生する
熱エネルギーは冷却水Ｗにより吸収されるから、
焼却炉１が損傷することなくチユーブＴが完全燃
焼するようになつている。

又、燃焼排気はサイクロン集塵器６によりばい
塵等が取り除かれた後、煙突７から放出される
が、その一部が採気孔９から¹²⁵Iの測定装置８に
吸入されて、ACFFを用いた連続測定が行なわ
れ、その結果が表示記録装置１０により表示さ
れ、記録されるのである。

〔効果〕

従つて、本発明装置の一例によれば、高い熱エ
ネルギーを発生する前記チユーブを、焼却炉を損
傷することなく、又、ばい塵等を排出することな
く完全に焼却処理することができ、又、燃焼排気
中に含まれている¹²⁵Iを連続的に測定監視するこ
とができるのである。

而して、本発明装置の一例により焼却処理する
べき¹²⁵Iで汚染されたチユーブは、単に一定期間
（例えば約２年間）が経過したというだけで焼却
処理を開始するのではなく、前記低レベルγ線用
シンチレーシヨンサーベイメーターを用いて、実
際の線量が焼却処理に適合することを確認してか
らにすべきであることは勿論であるが、より安全
性を高めるためには次のように取扱う。

即ち、前記チユーブは、第３図に示すように、
ビニール袋Ｖに適宜数が入れられ、その２袋が50
に規定された円筒形ドラム缶Ｄに密封して貯蔵
されているので、該ドラム缶Ｄの内部でビニール
袋Ｖの内外に前記ACFF等適宜の吸着材を入れ、
該吸着材に標識化合物が放射線自己分解によつて
常時発生するヨードガスを捕集させ、該吸着材を
前記サーベイメーターで測定するこにより、底部
にあるものまで含めてドラム缶Ｄ内のチユーブの
すべてについて¹²⁵Iが減衰していることを実際に
確認すると共に、例えば、0.1μCiのPm−147（半
減期2.6234年）の密封線源をドラム缶Ｄの蓋上に
配設しその減衰割合をGM−サーベイメーター又
は低エネルギーγ線用サーベイメーターで測定す
ることにより一定期間が確実に経過していること
を確認するのである。

〔他の実施例〕

前記した本発明の一例のような焼却炉にあつて
は、焼却開始に先立つて炉内を予熱した方が良い
場合もあるが、この場合は都市ガスやプロパンガ
ス、灯油等を公知構成を付加して予熱に利用すれ
ば良い。

例えば、灯油を用いる場合は、予熱用タンク２
３に収容した灯油を電磁弁２４、流量計２５及び
フイルタ２６を介して電磁ポンプ２７に供給し、
該電磁ポンプ２７により灯油をその先端を焼却炉
１内に臨ませたノズル２８に圧送し該ノズル２８
先端から灯油を噴霧すると共に点火トランス２９
によりイグナイタ３０を作動させて前記噴霧され
た灯油に着火し、バーナーモータ３１を作動させ
乍ら予熱のための燃焼をさせるのである。

又、上述した廃液は有機溶媒を主たる成分とし
ているので、予熱用の燃料として使用できること
は勿論であるが、当該廃液は一般に成分不明で粘
度が高いものが多く、前記ノズル２８から噴霧す
るには適さないので、そのまま直接燃焼させるの
ではなく、特公昭57−32798号に開示されている
ような技術により前処理し、ノズル２８からの噴
霧に適合せしめるものとする。

而して、廃液を予熱用に利用できるということ
は、同時に、本発明装置にそのための構成を付加
すれば前記チユーブと廃液とを同時に焼却処理す
ることが可能であることを意味するものである
が、このようにした場合は焼却後のノズル２８内
に界面活性剤やナフタリン等の気化し難いものが
残留して該ノズル２８をつまらせるため、廃液を
前記タンク２３とは別に設けた廃液タンク３２に
収容し、まずタンク２３内の灯油を燃焼させて配
管内を洗浄すると共に焼却炉１内を予熱し、その
後に電磁弁２４，３３を切り換えて廃液タンク３
２内の廃液を焼却処理し、焼却終了時に再度電磁
弁２４，３３を切り換えて灯油を配管内に流通さ
せてノズル２８のつまる原因となる成分を残さず
焼却するのである。

尚、タンク２３内に灯油のみを収容して配管内
等を洗浄した場合は、前記界面活性剤等によりノ
ズルが焼結したりすることもあるので、灯油に例
えばｎ−ブタノール等の補助剤を加えても良く、
本発明の発明者により灯油：ｎ−ブタノール＝
１：１とした場合に最も良い結果が得られること
がわかつている。

〔作用〕

斯る構成を付加した本発明装置の別例による放
射性廃棄物の焼却処理の手順を示せば以下の通り
である (1) 使用ずみのチユーブ約10Kgを焼却炉１に入
れ、タンク２３に灯油、廃液タンク３２に廃液
を収容する。

(2) 焼却スイツチを押すとノズル５から空気が吹
出し焼却炉１内のガスを追出し着火時の爆発を
防ぐ（プレパージ）。

(3) 廃液の焼却に先立ちタンク２３から灯油とｎ
−ブタノールの混液を電磁ポンプ２７によつて
焼却炉１内に噴霧し点火トランス２９及びイグ
ナイタ３０によつて発火燃焼し予熱を行う。

(4) 数分経過し炉内の温度が上昇すると自動的に
電磁弁２４，３３が切換わり、タンク３２内の
廃液の焼却が始まる（廃液は１時間当り２の
焼却速度とする）。

(5) 廃液の焼却が進むと共に焼却炉１の下部のチ
ユーブＴが溶解液化、ガス化して燃焼が開始さ
れる。

(6) 焼却が終了すると自動的に電磁弁２４，３３
が切り換わり、廃液が灯油とｎ−ブタノールと
の混液に変わつてノズル２７、電磁ポンプ２
７、配管内の廃液などを洗浄すると共に、該洗
浄液が焼却される（洗浄焼却）。

(7) 洗浄焼却が終了すると自動的に電磁弁２４，
３３が閉ぢ電磁ポンプ２７が停止するが、ノズ
ル５からの空気の噴射は数分継続し、焼却炉１
内の残留ガスを排出する（アフターパージ）。

〔効果〕

従来は、廃液等の焼却を所謂専焼炉によつて実
施していたので、チユーブと廃液とを同時に焼却
処理する混焼方法を採用すれば、チユーブの焼却
時に廃液が同時に燃焼して、焼却温度の低下を防
ぎ完全燃焼を安定して持続させるのに有効であ
り、又、廃液の成分によつて廃液専焼炉では焼却
が困難な例があり、温度低下によつて不完全燃焼
する場合があるが、チユーブとの混焼によつて焼
却時の高温が安定して保たれ完全燃焼を維持で
き、更に、専焼炉を廃液用、チユーブ用と別々に
設置するよりも混焼炉に統一することによつて、
設置場所、経費、労力、安全管理上の利益が極め
て多い等の利点があるが、最大の効果は燃焼排気
中の³H、¹²⁵Iの濃度を低下させることができる点
にある。即ち、³Hを含む廃液を２／hrで焼却し
た場合の排気量は22m³／hrで、これの必要な空気
はバーナーモーターによつて供給される。一方
¹²⁵Iの付着等したチユーブ10Kgを１時間で焼却し
た場合は250.8m³／hrの排気量となる。従つて廃
液とチユーブを混焼した場合、その排気中の³H、
¹²⁵I濃度を最大許容排気中濃度と比較して許容度
（安全性）を試算すると、³Hの許容度は、 １×10^-3μCi／cm³×２×10³m³＝2μCi 2μCi÷（250.8m³＋22m³） ＝7.3×10^-9μCi／cm³ であり、これは³Hの最大許容排気中濃度２×
10^-7μCi／cm³に対し0.037にすぎないのであり、一
方¹²⁵Iの許容度は、 0.01μCi÷（250.8m³＋22m³） ＝3.7×10^-11μCi／cm³ であり、これは¹²⁵Iの最大許容排気中濃度３×
10^-10μCi／cm³に対し0.122にずぎず、従つて許容
度の合計は0.159にすぎないのである。このこと
は現在³H廃液を専焼炉で焼却する場合に³Hの許
容度は0.455に達する比較して、10倍の濃度の廃
液処理が可能なことを意味する。

本発明は以上のとおりであるから、放射性廃棄
物の焼却処理装置として極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す側面図、第２図
本発明に使用するシンチレーシヨンの一例を示す
一部切截側面図、第３図は焼却処理すべきチユー
ブの保存状態を示す一部切截断面図である。 １……焼却炉、４……送気装置、５……ノズ
ル、７……煙突、８……測定装置、１０……表示
記録部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内外二重構造とし、その間に冷却水を配して
   耐熱性を高めると共に、内部に過剰の酸素を供給
   するための送気系を具えた焼却炉から排出される
   燃焼排気を放出する煙突を、サイクロン集塵器を
   介して前記焼却炉の排気口に接続して成る放射性
   廃棄物の焼却炉において、前記焼却炉を、その炉
   内に放射性有機シンチレータ廃液及び液体燃料を
   噴霧供給して燃焼させるように形成し、これら廃
   液及び燃料の燃焼で前記炉の予熱並びに当該廃液
   の焼却処理をする一方、前記煙突に設けた採気孔
   から前記燃焼排気の一部を採気すると共に、電子
   冷却器で冷却してベルト状の活性炭繊維フイルタ
   に導き、該フイルタにおける放射線を低レベルγ
   線用シンチレーシヨンサーベイメータで検出測定
   することにより前記燃焼排気中の放射性同位元素
   である¹²⁵Iの濃度を測定する測定装置を前記煙突
   に取付けて成ることを特徴とする放射性廃棄物の
   焼却処理装置。 ２ 焼却炉で燃焼する放射性廃棄物は、¹²⁵Iの測
   定に使用した後一定期間が確実に経過しているこ
   とを確認したカウンテイングチユーブ、及び、助
   燃材としての³H等を含有する放射性有機シンチ
   レータ廃液である特許請求の範囲第１項に記載の
   放射性廃棄物の焼却処理装置。