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論文

高放射能汚染土壌の界面化学的分散制御; 高速せん断流解砕洗浄による再生土化

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*

化学工学論文集, 39(6), p.545 - 552, 2013/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.82(Engineering, Chemical)

最高570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の福島県下の代表的な校庭土,原野土並びに県道脇土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による土壌洗浄実験を行い、土壌特性と洗浄・濃縮・減容化効果について下記結論を得た。(1)3種類の原土壌に対して60分間程度の解砕洗浄を行うことにより60-95%の洗浄率が期待できる。(2)解砕洗浄後の再生土(8,000Bq/kg以下)の回収率は3種類原土壌において60-82wt.%であり、特に、原野土において500Bq/kg$$times$$33wt.%の低線量化での回収を達成した。(3)濃縮度の固形化による減容化(最高260,000Bq/kg)において60-85wt.%を達成した。(4)本解砕洗浄技術により汚染土壌に含まれる全FP量の90%以上のものが濃縮ケークとして回収可能である。(5)高放射能汚染土壌の主要FP捕獲鉱物相は校庭土においては金雲母等の層状ケイ酸塩類鉱物であり、原野土や県道脇土においてはモルデナイトである。

論文

高温加熱処理による高濃縮汚染残土の高減容化に関する研究

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*

日本機械学会論文集,A, 79(806), p.1504 - 1516, 2013/10

福島県下で18,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による洗浄フィールド試験を実施し際に発生した高濃度汚染残土中の$$^{137}$$Cs等FPを、その主要捕獲鉱物であるモルデナイト鉱物相の高温場における構造不安定性を利用して再回収する技術に関する検討を行い、下記結論を得た。(1)代表的な東北産の天然モルデナイト鉱物のCs-型での高温構造不安定性は1173K以上で顕著である。(2)高濃度汚染残土の1173K$$times$$1時間までの高温加熱試験によりこの鉱物相からの$$^{137}$$Csの乖離を観測した。その際のFP乖離量は、高温加熱初期において顕著であり、1時間加熱後において初期値の約65%程度が乖離したものと評価された。(3)高濃度汚染残土の高温処理により発生するCsガスの高温再回収は、電気集塵式高温FPフィルターと後段でのコールドトラップにより発生ガスのほぼ100%の回収が可能である。

論文

界面化学的分散制御高せん断解砕による放射能汚染土壌洗浄; 福島県における汚染土壌洗浄処理フィールド試験,4

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*

日本機械学会2013年度年次大会講演論文集(DVD-ROM), 5 Pages, 2013/09

最高570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土壌の校庭土,原野土並びに側道脇土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による土壌洗浄実験を行い、土壌特性に関する洗浄・濃縮・減容化効果について結論を得た。(1)3種類の原土壌に対して60分間程度の解砕洗浄を行うことにより60-95%の洗浄率が期待できる。(2)解砕洗浄後の再生土(8,000Bq/kg以下)の回収率は3種類原土壌において60-82wt.%であり、特に、原野土において500Bq/kg$$times$$33wt.%の低線量化での回収を達成した。(3)濃縮度の固形化による減容化(最高260,000Bq/kg)において60-85wt.%を達成した。(4)本解砕洗浄技術により汚染土壌に含まれる全FP量の90%以上のものが濃縮ケークとして回収可能である。(5)高放射能汚染土壌の主要FP捕獲鉱物相は校庭土においては金雲母等の層状ケイ酸塩類鉱物であり、原野土や県道脇土においてはモルデナイトである。

論文

イオンコーティング技術による高放射線汚染土洗浄用装置の汚染防止効果

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*

化学工学論文集, 39(4), p.405 - 410, 2013/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.82(Engineering, Chemical)

福島県下での570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による洗浄フィールド試験を実施し、おもに洗浄解砕装置の汚染防止の観点から構成機器表面にAl$$_{2}$$O$$_{3}$$コーティングをほどこすことによる汚染防止並びに基盤損耗防止効果に関する検討を行い下記結論を得た。(1)固形物濃度50%の洗浄液中での3時間解砕洗浄後において膜厚5$$mu$$mのコーティングクーポン表面のFP汚染は認められなかった。その際、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$コーティング成膜は解砕洗浄時の微細鉱物相粒子との衝突により膜厚が均一に損耗することがわかった。一方、SUSクーポンにおいてはおもに塑性変形を伴うくさび効果からFP表面取り込みによる汚染が認められた。この汚染源の除去は湿布圧掃程度の除染作業では困難である。(2)洗浄解砕装置において最も過酷なステータ翼部位に取り付けたコーティングクーポンでの洗浄解砕作業中における表面損耗速度は0.14$$mu$$m/hrと評価された。一方、SUS304クーポンでは解砕洗浄運転初期においてコーティングクーポンの場合の7倍程度の損耗速度を示し、その後の長時間洗浄において顕著な肉厚変化は生じなかった。

論文

界面化学的分散制御の高せん断解砕洗浄による放射能汚染土壌洗浄; 福島県における汚染土壌洗浄処理フィールド試験,1

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*

日本機械学会論文集,B, 79(802), p.1106 - 1121, 2013/06

福島県双葉郡浪江町小学校津島校庭の高レベル汚染土壌の洗浄再生技術を確立するため、界面制御による高せん断解砕洗浄実験を実施し、その洗浄効果並びに減容濃縮化効果の検証を行うとともに汚染土壌の洗浄・減容化の実用処理プラント構築のための要素技術としてそれぞれ分散・分離・洗浄・濃縮システムを設計するためのプロセス工学データを取得した。(1)高トルク型プランジャー装置を用いた洗砕洗浄を実施した結果、粒径0.5mm以上の原土において顕著な洗浄効果が認められ、さらにビーズ投入による洗浄率の向上が認められた。(2)洗浄時間と洗浄率との関係において粗大土壌粒子表面に固着している親和性の強い汚染粒子と微細粒子の洗浄乖離に起因した二つの洗浄プロセスがあることが明らかとなった。(3)0.5mm以下の原土における解砕洗浄では。粒子の微細均整化が進むとともに0.5$$sim$$10$$mu$$mの微細粒径群において主要なFP汚染源の集積化が認められこれらFP汚染源の選択的除去は分級技術を応用することで可能である。

口頭

放射能汚染土壌の洗浄再生に関する研究

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*

no journal, , 

高レベル汚染土壌の洗浄再生・減容化技術を確立するため、福島県双葉郡内の津島小学校校庭汚染土壌を用いた界面制御による高せん断解砕洗浄実験を実施し、その洗浄効果並びに減容濃縮化効果の検証を行うとともに汚染土壌の洗浄・減容化の実用処理プラント構築のための要素技術としてそれぞれ分散・分離・洗浄・濃縮システムを設計するためのプロセス工学データを取得した。下記にその成果をまとめて示す。(1)10,000Bq/kg級の対象汚染土壌の界面制御による凝集粒子の分散化は、pH=10.1以上のアルカリ環境下の等塩基点近傍で生じる。(2)高トルク型ブランジャー装置を用いた洗砕洗浄を実施した結果、粒径0.5mm以上の原土において顕著な洗浄効果が認められ、さらにビーズ投入による洗浄率の向上が認められた。(3)解砕洗浄時における汚染土壌粒子径の変化に依存して、洗浄速度のそれぞれ異なる二つの洗浄プロセスが存在する。(4)0.5mm以下の原土における解砕洗浄では、粒子の微細均整化が進むとともに0.5$$sim$$10$$mu$$mの微細粒径群において主要なFP汚染源の集積化が認められこれらFP汚染源の選択的除去は分級技術を応用することで可能である。

口頭

界面制御解砕による放射能汚染土壌鉱物の洗浄・再生・濃縮

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*

no journal, , 

福島県下において570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土壌の解砕洗浄フィールド試験を実施し、膜厚5$$mu$$mのAl$$_{2}$$O$$_{3}$$コーティングを施した解砕洗浄装置構成材料表面(SUS304)の放射能汚染防止特性並びにスラリーエロージョン損傷特性を評価し、下記結論を得た。(1)固形物濃度50%の高粘性洗浄液中において最大3時間の解砕洗浄後の コーティングクーポンでは、表面に付着した土壌粒子並びに放射性物質の湿布圧掃による完全払拭が可能である。これに対して、コーティングしないSUSクーポンでは、湿布圧掃や超音波洗浄では除去できない強固な表面付着による微粒土壌粒子や放射性物質の残存が認められた。(2)解砕洗浄によるスラリーエロージョン損耗量はSUSクーポンの場合、解砕洗浄開始1時間以内で0.94$$mu$$m/hrの高い値を示したが、それ以降顕著な損耗は認められなかった。これに対してコーティングクーポンでは、全洗浄時間においてSUSクーポンの約1/7(0.14$$mu$$m/hr)の低損耗速度を示した。

口頭

Reclamation of irradiation contaminated soil by supercritical fluid washing technique

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*

no journal, , 

福島県における汚染土壌の洗浄・減容化のため実用化開発を進めている水洗浄法による性能実証フィールド試験を界面化学的分散制御/高せん断流解先洗浄実機スケールダウンプラントにより実施し、工学的データベースを構築するとともに、本データをもとに界面化学的分散制御/高せん断流解先洗浄実機プラント及び超臨界CO$$_{2}$$洗浄法を適用した場合の性能検討を行った結果、下記結果が得られた。水洗浄の場合、37000Bq/kgの汚染土壌の洗浄を行い全体の85%を再生土化できた。(2)洗浄後の洗浄度の汚染濃度で500Bq/kgを達成した。(3)天然モルデナイトが主要な汚染源鉱物である。

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