ユーザー別ナビ |
  • 一般の方
  • 研究関係者の方
  • 環境問題に関心のある方

放射性物質汚染管理システムの開発(平成 29年度)
Development of Management System for Radioactively Contaminated Off-Site Waste

予算区分
AS 災害環境研究
研究課題コード
1620AS002
開始/終了年度
2016~2020年
キーワード(日本語)
放射性物質汚染廃棄物,管理システム,減容化,フロー・ストック,測定モニタリング,最終処分,中間貯蔵,長期管理
キーワード(英語)
Radioactively Contaminated Off-Site Waste ,Management System,Volume Reduction,Flow-Stock,Measurement and Monitoring,Final Disposal,Interim Storage,Long‐term Management

研究概要

国の喫緊の最重要課題である中間貯蔵と県外最終処分に向けた減容化技術等の研究開発に取り組むとともに、指定廃棄物等の処理処分に係る技術的課題解決のための研究開発を進める。
具体的には以下の3つの課題に取り組む。
(1) 放射性物質を含む廃棄物等の減容化技術(熱的減容化技術とセメント技術適用)の開発・高度化。
(2) 資源循環・廃棄物処理過程におけるフロー・ストックの適正化技術と管理手法の確立(フロー・ストックのリスク評価と管理システム開発、測定モニタリング管理手法開発)。
(3) 低汚染廃棄物等の最終処分及び除去土壌等の中間貯蔵プロセスの適正化と長期管理手法の開発・提案。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:行政支援調査・研究

全体計画

(1)については、対策地域内の仮設中間処理や中間貯蔵における焼成や溶融等の熱的減容化プロセス等における放射性セシウムの挙動 を解明し、中間貯蔵で必要となる熱的減容化技術と県外最終処分に向けての高濃縮物の廃棄体作成等に関する技術開発に取り組むとともに、汚染廃棄物を取り扱う中間処理施設等の適正な維持管理及び解体手法を提示する。具体的には、2年後までに仮設中間処理施設等における被焼却物の性状に基づく放射性セシウムの挙動の類型化を行い、除染廃棄物等熱処理施設内の放射性セシウムの蓄積挙動を解明する。5年後までに、焼却シミュレータ、減容化技術及び廃棄体製造技術の開発と実証を行うとともに、同施設の安全な維持管理と解体法を確立する。
 これらを通じて、中間貯蔵施設の適正かつ円滑な運営に資する知見を提供する。
(2)については、放射性物質による汚染地域で発生する廃棄物・副産物の処理処分や再生利用で流通するフロー・ストックの定量化とデータベース化、及びリスクに応じた保管、処理、処分の方法、再生利用の用途を合理的に選択する手法を構築する。また、事故由来放射性物質の測定モニタリング手法の開発と検証及び福島第一原発近傍の廃棄物管理で必要となる放射性セシウム以外のα線、β線核種の評価方法を構築する。具体的には、2年後までにガイドライン等にある放射性セシウム測定方法を検証するとともに、放射性ストロンチウム測定法の開発と汚染状況や廃棄物処理過程での挙動を明らかにする。3年後までに、放射性セシウムのフロー・ストックモデル等を用いて廃棄物・副産物の発生地域と種類毎に安全な再生利用用途を示すとともに、大容量試料の簡易測定法を開発する。5年後を目処に、その他の核種の測定方法を開発する。
 これらを通じて、汚染廃棄物の適正な管理と再生利用に資する知見を提供する。
(3)については、汚染廃棄物が埋め立てられた最終処分場の長期管理、除染で発生する除去土壌等の仮置場での保管や搬出、中間貯蔵の方法や貯蔵後の長期管理等に関する技術を開発・提案する。また、除去土壌等の有効利用を目的とした品質評価や管理方法、汚染廃棄物の貯蔵や処分に用いられるコンクリートの耐久性維持管理について検討するとともに、埋立地浸出水中の放射性セシウムを極低濃度域で連続的にモニタリングするシステムを開発する。具体的には、2年を目処に汚染廃棄物が埋め立てられた最終処分場に用いる難透水性覆土の要件を把握し、固型化物からの溶出特性を明らかにして長期挙動を評価する数値モデルを作成するとともに、除去土壌を用いたカラム溶出試験とライシメーター試験を行い、汚濁物質等の溶出挙動等との比較を通じて実規模貯蔵施設における挙動予測を行う。また、浸出水において極低濃度の放射性セシウムを連続的にモニタリングする。3年後を目処に、数値シミュレーション等との比較・解析により、安全・安心な埋立地管理に資するアラートシステムを完成させるとともに、除染で発生した可燃物保管時の発熱機構を明らかにする。5年後を目処に、固型化物以外の廃棄物からの溶出特性と溶出した放射性セシウム等の土壌吸着特性を明らかにし、一連の結果をもとに汚染廃棄物を埋め立てた処分場の長期的管理要件をとりまとめるとともに、コンクリートの耐久性実証実験を行い、コンクリート維持管理資料を作成する。
 これらを通じて、特定一般廃棄物、特定産業廃棄物の最終処分場、指定廃棄物の最終処分場ならびに中間貯蔵施設の適正かつ円滑な設置と運営に資する知見を提供する。

今年度の研究概要

(1)放射性物質を含む廃棄物等の減容化技術の開発・高度化
1)昨年度に引き続き除染廃棄物等熱処理施設(仮設炉にて100%除染廃棄物焼却)の調査を行い、被処理物の組成等などの性状に基づく放射性Csの挙動を類型化するとともに、焼却残渣に対する鉱物学的解析法を確立し、熱処理における放射性Csのミクロ的な挙動を明らかにする。また、前年度に開発した焼却シミュレータを改良するとともに、他の熱処理施設における各元素の挙動を予測する方法も開発する。また、新規焼却技術の開発や焼却残渣の長期溶出性の把握も進める。灰溶融の研究では、別の施設の焼却残渣を原料として溶融条件の最適化を検討するとともに、得られた溶融スラグに対して放射性Cs等の長期溶出性を評価する。ガス化溶融についても、溶融スラグの長期溶出試験を行い、溶融条件が与える影響を明らかにし、溶出防止の観点から適切な運転条件を提示する。さらに、ガス化溶融の溶融飛灰に対して飛灰洗浄技術等を適用し、高度減容化(吸着剤による高度濃縮、洗浄残渣の再溶融の可能性等)を検討する。これまで得られたデータを整理して、焼却施設内の放射性セシウムの耐火物への浸透・蓄積メカニズムとモデル化を検討する。さらに、溶融炉における汚染・浸透実態を明らかにするとともに、管理・解体に役立つ炉内の汚染実態把握法を提示する。
2)各種素材からのCs除去性能の確認と各種要因の影響度の把握、除染物のセメントとしての性能検証、焼成過程における相変化とCsの熱的挙動解析、焼成法減容化による副産物からのフェロシアン化物によるCs抽出の効率化、ジオポリマーによるCsの最終廃棄体化技術開発、フェロシアン化物による特異的吸着とジオポリマーによる不溶化機構の理論解析を行う。

(2)資源循環・廃棄物処理過程におけるフロー・ストックの適正化技術と管理手法の確立
1)福島県内外の経時的な廃棄物・副産物のフロー・ストックを示すとともに、被ばく線量評価により適正な処分・再利用方法を提示する。
2)環境省ガイドライン等に記載の放射能濃度測定方法について、クロスチェックにより分析精度管理上のデータ取得を含めて水試料測定のバリデーションを実施する。放射性Sr等の比較的長寿命のα線、β線核種について、引き続き廃棄物関連試料を対象とした測定方法の開発を行う。福島第一原発付近の土壌について、コア試料の放射性セシウム濃度の測定や、高濃度粒子の探索を行う。

(3)低汚染廃棄物等の最終処分及び除去土壌等の中間貯蔵プロセスの適正化と長期管理手法
1)高塩類、高アルカリとなりやすい処分場環境下での放射性セシウム等の溶出特性や吸着特性を明らかにするための室内試験(バッチ、カラム試験)を行う。セメント固型化による廃棄物の溶出抑制効果について室内試験を通した検討を行う。難透水性覆土の実証試験サイト(美浦)での検討を継続するとともに、材料物性を把握するための室内土槽実験を行う。さらに、長期的な管理方策を検討するため数値シュミレーションを用いた予測計算モデル開発を継続し、室内試験より得られたパラメーターのモデル化を行う。
2)除染廃棄物として草木類の発火危険性について熱分析を行う。また、発熱や蓄熱パラメーターを室内試験より求め、熱シミュレーションに資する材料物性を明らかにする。嫌気性ならびに好気性条件下でのカラム溶出試験を行い、模擬除去土壌等からの汚濁成分等の溶出特性を明らかにする。同時に、室内ライシメーター試験により、スケールアップした模擬試験も実施し、有機物含有量の違いが汚濁成分の溶出特性に及ぼす影響を明らかにする。
3)セメント固型化、コンクリート製処分施設、コンクリートバリアの観点から、最新情報をまとめ、情報発信の準備をJCI研究委員会委員長として推進するとともに、アルカリシリカ反応の環境を考慮した長期予測(九大共研)と膨張機構の基礎研究、焼成法による減容化浄化物セメントの性能評価結果から、実工事応用に必要な評価内容の整備と適用性に関する情報発信、コンクリート中の物質移動推定を目的とした実汚染コンクリートのCs浸透解析を行う。
4)モニタリング装置を福島支部に移して実証を進め、低濃度で存在する放射性セシウムについて安定的に測定できるよう改良を行う。具体的には、モニタリング装置内に重点する吸着剤の種類や量、対象とする検水の特性、周辺環境の放射線量率等をパラメーターとして検出・定量性能を評価する。

外部との連携

神鋼環境ソリューション、クボタ、新日鉄住金エンジニアリング、三菱総研、太平洋セメント、日立造船、福島県

課題代表者

山田 正人

  • 福島支部
    汚染廃棄物管理研究室
  • 室長
  • 京都大学博士(工学)
  • 工学,生物工学,化学工学
portrait

担当者