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論文

電子ビームによるごみ燃焼排煙中ダイオキシン類の分解

小嶋 拓治

原子核研究, 48(5), p.53 - 61, 2003/12

ごみ焼却場から排出される温度200$$^{circ}$$Cの燃焼排煙を対象に、設置等に法的な規制を受けない自己遮へい型の小型電子ビーム発生装置(300 keV,遮蔽体込みの大きさ3$$times$$3$$times$$3m$$^{3}$$)を用いて排煙中のダイオキシン類分解/無害化技術の開発を行った。電子ビーム照射前後の濃度の比から求めたダイオキシン類の分解率として、吸収線量15kGy以上で初期濃度を一ケタ低減するという所期の目的である90%以上が得られた。また、ダイオキシン類の分解挙動とともに、照射により内分泌撹乱作用も低減できることを明らかにした。なお、本内容は、7月にKEKで開かれた「第2回小型加速器研究会-小型加速器の利用推進に関する研究会-」において発表したものである。

論文

放射線を利用した環境浄化技術

小嶋 拓治

放射線, 29(2), p.77 - 85, 2003/04

微細フィルタや活性炭による除去,高温下の触媒を用いた分解などの従来技術では困難である、排煙や廃水に極微量含まれる環境汚染物質の浄化には、放射線を利用した環境保全技術が有用である。ここでは、石炭燃焼火力発電所排煙からのNO$$_x$$やSO$$_2$$の除去(脱硝脱硫),焼却炉からの排出ガス中のダイオキシンの分解,換気ガス中の有害揮発性有機化合物,農業廃棄物の再利用などへの放射線の応用の例を紹介する。

論文

Decomposition of gas-phase diphenylether at 473 K by electron beam generated plasma

Kim, H.*; 箱田 照幸; 小嶋 拓治

Journal of Physics D; Applied Physics, 36(5), p.473 - 481, 2003/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:70.23(Physics, Applied)

電子ビーム照射によるごみ燃焼排ガス中のダイオキシンの分解機構を明らかにする研究の一環として、ダイオキシンのモデル物質としてビフェニルエーテル(DPE)を数ppmv含む473Kの高温ガスに電子ビーム照射を行い、線量に対するDPEの分解率や分解生成物の濃度変化から、その分解機構を調べた。その結果、DPEの分解初期には、含水ガス中であってもOHラジカルは関与せず、主にO原子が寄与することがわかった。また分解したDPEは、90%の収率でハイドロキノン,二酸化炭素及び一酸化炭素となることがわかった。

報告書

Proceedings of the FNCA Workshop on Application of Electron Accelerator; January 28 - February 1, 2002, JAERI, Takasaki, Japan

吉井 文男; 久米 民和

JAERI-Conf 2002-013, 187 Pages, 2003/02

JAERI-Conf-2002-013.pdf:10.65MB

アジア原子力フォーラム(FNCA)電子加速器利用ワークショップが、文部科学省の主催,日本原子力研究所及び日本原子力産業会議の協賛により、2001年1月28日(月)~2月1日(金)に高崎で開催された。本ワークショップには、中国,インドネシア,韓国,マレーシア,フィリピン,タイ,ベトナムから各一名、日本からは電子加速器利用の専門家など36名が参加した。本ワークショップでは、放射線利用特に電子加速器の利用に関する各国の現状報告及び各種電子加速器の形式や特性の紹介が行われた。特に、天然ゴムラテックス,天然高分子溶液,高分子フィルムの加工,香辛料や種子の殺菌,排煙の脱硫・脱硝やダイオキシンの分解処理など、液体,固体,気体への利用に関する研究開発の現状が報告された。各国からのニーズ提案に基づき、プロジェクト実施計画の討議を行い、対象を液体及び固体(フィルム,粉粉体)とすることが合意された。本論文集は、これからの各発表者からの投稿原稿を収録したものである。

論文

電子ビームを利用したごみ燃焼排煙中のダイオキシン分解・無害化技術の開発

小嶋 拓治

水, 44(15), p.59 - 63, 2002/12

平成12年11月から平成14年2月まで、高浜クリーンセンターの敷地内に、電子ビーム発生器を組み込んだ分解試験装置を設置して、除塵後の実燃焼排煙中のダイオキシンの分解試験を行った。これにより得られた以下の結果を、ダイオキシン及び電子ビームについての一般的な解説とともに述べる。(1) 排煙試料の採取及びダイオキシンの抽出・精製・ガスクロ質量分析手順を改良し、日本工業規格(JIS)と同等の精度でかつ従来法の約半分の時間でダイオキシンの定量を可能にした。(2)ダイオキシンの分解率(照射前に対する照射後のダイオキシン濃度の比)として、吸収線量3kGyで約50%,0kGyで約80%、及び14 kGy以上では所期の目標である90%以上を得た。(3)今回の試験規模を約6倍することにより40,000m$$^{3}$$/hの実規模へのスケールアップが可能とみなされた。(4)照射後の排煙の安全性の観点から、生成したエアロゾルの分析を行い、ダイオキシンから生じる有害有機物は含まれないことを確認できた。(5)照射前後の排煙について、環境ホルモン様の毒性をELISA法により調べた結果、毒性を50%以上低減できた。(6)ダイオキシンの分解初期では、構造を維持したままの塩素の解離よりもエーテル結合の切断やベンゼン環の開環が主として起こっていると考えられる。

論文

「電子ビームを用いた排煙中ダイオキシンの分解法」の開発

小嶋 拓治

産業と電気, (602), p.13 - 18, 2002/11

ごみ焼却炉などから出る排煙中のダイオキシンを電子ビーム照射により90%以上分解する技術を開発した。これは、排煙の主成分である空気に電子ビームにより生成するラジカルを利用して、これによりダイオキシンやその合成・再合成につながる有機物を分解し無害化する技術である。電子ビーム法に関する基礎的な解説とともに、高浜クリーンセンターにおいて行った技術開発の結果を紹介する。

論文

排煙/排ガス中の揮発性有機化合物及びダイオキシンの除去・無害化技術

小嶋 拓治

JETI, 50(13), p.17 - 21, 2002/10

電子ビームを利用して原研で行った、大気中の揮発性有機化合物の分解除去研究及びダイオキシン分解技術開発の成果を紹介するとともに、放射線以外の除去/分解技術との比較,電子ビームの説明、及び電子ビームによる分解機構などについて解説した。ここで紹介した原研の成果は、以下である。(1)塩化エチレンなどエチレン系化合物では、数kGyで指数関数的に分解し濃度減少することがわかった。また、最初の分解で生じた塩素ラジカルを引金とする連鎖が起こり、CO及びCO$$_{2}$$といった無機物にまで完全に分解出来ることを明らかにした。さらにアルカリ溶液処理と組み合わせることにより、低線量でも効率よく完全無害化できた。(2)芳香族化合物については、エチレン系とは異なり、いずれも吸収線量に対して直線的な濃度減少を示し、分解率はやや低く、粒子状物質(エアロゾル)を生じることを明らかにした。(3)実排煙に300keVの低エネルギー電子ビームを照射して行ったごみ燃焼排煙中ダイオキシンの分解試験の結果、14kGy以上で90%以上の分解率が達成できた。また、分解生成物の安全性も確認した。

論文

排煙処理

須永 博美

電気学会技術報告, (895), p.61 - 62, 2002/09

パルスパワーによる放電や定常ビーム電子線を用いて石炭や石油等の燃焼排煙の脱硫,脱硝処理を行う技術に関する調査報告である。パルスパワーを用いる研究は1980年代後半から進められ、これはパルスストリーマ放電,無声放電,コロナ放電等により発生するプラズマを用いて処理を行う方法である。この放電源にパルスパワーが適用される。最近の研究では印加電圧40kV,放電電流170A,半値幅80nsという極短パルスで、発電所の石炭燃焼実ガス処理を試みた例があり、ここではエネルギー効率を向上させることにより低コスト化を目指している。一方、この排煙処理に定常ビームの電子線を利用する研究は1970年代前半から開始され、現在は実用規模試験を実施する段階になっている。この電子線法についてのこれまでの研究経過,反応メカニズム,さらに揮発性有機物やダイオキシンの処理に取り組んでいる最近の研究動向等についても述べる。

論文

電子ビームを利用したごみ燃焼排煙中のダイオキシン分解・無害化技術の開発

小嶋 拓治

放射線と産業, (95), p.64 - 68, 2002/09

原研では、平成12年11月から平成14年2月まで、高崎市ほか4町村衛生施設組合の高浜クリーンセンターにおいて、200$$^{circ}C$$の実排煙を対象に、電子ビームによる排煙中ダイオキシンの分解技術の開発を行った。この結果、以下が得られた。(1)ダイオキシンの分解率(照射前に対する照射後のダイオキシン濃度の比)として、線量3kGyで約50%,10kGyで約80%、及び14kGy以上では所期の目標である90%上が得られた。(2)今回の試験規模を約6倍することにより4,000m$$^{3}$$/hの実規模へのスケールアップが可能とみなされ、実用化に向けた有意な基礎データが得られた。(3)電子ビーム照射前後における排煙について、環境ホルモン様の毒性をELISA法により調べた結果、毒性を50%以上低減できた。(4)ジフェニルエーテル(DPE)や塩化DPEなど、ベンゼン環やエーテル結合を持つ模擬有機物質を用いた、200$$^{circ}C$$における反応生成物の解析により、反応機構として、ダイオキシンの分解初期では、構造を維持したままの塩素の解離よりもエーテル結合の切断やベンゼン環の開環が主として起こっていることが推定された。

論文

電子ビームを用いたごみ燃焼排煙中のダイオキシン分解技術の開発

小嶋 拓治

放射線化学, 2002(73), p.43 - 46, 2002/05

原研では、平成12年11月から平成14年2月まで、高崎市ほか町村共同衛生組合高浜クリーンセンターにおいて、200$$^{circ}C$$の実燃焼排煙を用いて、電子ビームによるダイオキシンの分解の技術開発を行った。この結果、次の成果が得られた。(1) ダイオキシン類の抽出・精製・ガスクロ質量分析について日本工業規格(JIS)手順を最適化し、同等の精度でかつ約半分の時間でガス中のダイオキシン類の定量を可能にした。(2) ダイオキシン類の分解率(照射前後の濃度比)として、吸収線量3kGyで約50%,10kGyで約80%,及び15kGy以上では所期の目標である90%以上が得られた。(3)ダイオキシン類の種類別に分解挙動を調べた結果から、塩素の脱離よりもベンゼン環の開環やエーテル結合の切断が主として起こっていると考えられる。

論文

排煙・排ガスの環境対策; 電子ビームによる有害汚染物分解・除去

小嶋 拓治

エネルギーレビュー, 22(4), p.27 - 29, 2002/04

日本原子力研究所では、火力発電所からの排煙に含まれる硫黄酸化物及び窒素酸化物,工場の換気ガス中の有害揮発性有機物,ごみ焼却施設からの排煙中に含まれるダイオキシンなどの極微量の汚染物質を電子ビームの特長を活かして分解・除去する技術の開発を行っている。火力発電所から出る排煙の処理技術については、すでに実用化が進み、国内のみならず外国においてもその技術が活用されつつある。揮発性有機化合物については、分解挙動や粒状物質の生成などの現象を明らかにしており、実用化を目指した開発が進められている。ごみ燃焼排煙中のダイオキシンの分解に関しては、実ガスを用いた試験の結果、目的であった90%以上の分解率を達成した。このように、特に環境への拡散が防止しにくい排ガス中の汚染汚染物質に対する電子ビーム処理技術は、地上からの有害物質の削減に寄与するものとして、さらなる技術開発が期待される。

論文

第10回Air Pollution 2001国際会議とイタリア

廣田 耕一

放射線と産業, (92), p.76 - 79, 2001/12

「第10回空気汚染に関する国際会議(Air Pollution 2001)」がイタリアマルケ州アンコナにおいて行われた。本稿では、各国における空気汚染の現状や対策などの紹介とともに、日本原子力研究所で行った電子ビームによる揮発性有機化合物処理に関する研究の概要を記した。電子ビーム照射した芳香族及び脂肪族化合物の分解生成物や反応に関与する活性種についての解析結果と現在行っているダイオキシン類分解試験で得られた成果について発表した。

論文

赤外レーザーによるダイオキシン類の分解に関する研究

山内 俊彦

環境科学会誌, 14(6), p.567 - 575, 2001/12

ダイオキシンの赤外レーザーによる分解には、熱分解及び多光子解離がある。熱分解及び多光子解離では、入射波長の選択、つまり吸収係数の大きい波長にレーザーを合わせることが重要である。低パワー赤外レーザー光による分解では、ダイオキシンの直接吸収による熱分解が重要な役割を果たし、そのほかに大気中の水分子によるレーザー吸収と、それに伴う分解アシストのモデルを考案した。

論文

電子ビームによるごみ燃焼排煙中ダイオキシンの分解

廣田 耕一

Isotope News, (566), p.9 - 11, 2001/07

原研高崎では、電子ビーム照射によりごみ燃焼排煙中のダイオキシン類の濃度を1/10程度に低減する技術を開発するため、2000年10月より高浜クリーンセンターにおいて試験を行っている。本稿では、主に電子ビームによるダイオキシン分解試験装置の概要について紹介した。本試験は2002年3月まで実施し、実用性を評価した後、技術移転を行う予定である

論文

ごみ燃焼排煙中ダイオキシンの電子ビーム分解試験開始

橋本 昭司

放射線と産業, (89), p.47 - 49, 2001/01

原研高崎研究所は平成12年10月からごみ燃焼排煙中に含まれるダイオキシンの電子ビームによる分解試験を開始した。パイロット規模の試験装置は群馬県榛名町にある高浜クリーンセンター敷地内に設置された。本稿ではこの試験の背景,計画の概要,期待される成果について述べる。

論文

CO$$_{2}$$レーザー照射によるPCBの分解試験

山内 俊彦; 亀井 康孝*; 伊藤 伸一*; 古川 行夫*; 峰原 英介

環境科学会誌, 14(1), p.73 - 76, 2001/01

FELレーザーを照射する前実験として、同じ発振波長域(赤外)にあるCO$$_{2}$$レーザーをPCBに照射し、分解試験を行った。ここでは、約100種類の異性体を含むPCB試料にレーザーを照射した。レーザー出力5W及びパルス幅80$$mu$$sのレーザーを照射したところ分解し、質量分析型ガスクロマトグラフィ(GC/MS)の測定から、照射によるPCBの分解効率は80%以上であった。

論文

Electron beam treatment of VOCs in air

廣田 耕一; 箱田 照幸; 橋本 昭司

Air Pollution 9 (Advances in Air Pollution Vol.10) 2001, p.439 - 446, 2001/00

脂肪族(四塩化炭素,酢酸ブチル,クロロエテン)及び芳香族系(ベンゼン,キシレン,クロロベンゼン)揮発性有機化合物に電子ビーム照射し、その分解挙動について調べた。その結果、芳香族系の場合照射分解率の大きさはOHラジカルとの速度定数の大小関係と一致したことから、芳香族系の化合物はOHラジカルとの反応により分解することがわかった。また、照射による主なガス状生成物はカルボン酸であるほか、粒子状の物質を生成することがわかった。これに対して脂肪族化合物は、例えば四塩化炭素はe及びO$$^{2-}$$、酢酸ブチルはOH、クロロエテンはCl$$^{-}$$による連鎖反応など化学構造により分解に関与する活性種が異なることを明らかにした。照射では粒子状物質はほとんど生成せず、CO、CO$$_{2}$$やホスゲンなどのガス状物質が観察された。

論文

電子ビームガス処理技術

橋本 昭司; 新井 英彦

電気学会技術報告, (810), p.46 - 50, 2000/10

本報告書は、電子ビーム照射による(1)燃焼排煙中のSO$$_{x}$$及びNO$$_{x}$$除去、(2)都市ごみ燃焼排煙の処理及び(3)揮発性有機物を含む排ガス処理技術の研究開発の現状及び今後の展望についてまとめた。即ち、(1)に関しては、現在中国で実用試験が進められており、また中部電力において本技術を採用したプラントが建設中である。(2)に関しては、松戸市焼却施設で実用試験が実施された。(3)に関しては、トリクロロエチレンなどを除去する研究が原研及び世界各地で進められている。今後、本技術はダイオキシンをはじめとする環境ホルモンの分解処理への発展が期待される。

論文

赤外レーザー照射によるダイオキシンの分解実験

山内 俊彦; 峰原 英介; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 静間 俊行; 亀井 康孝*; et al.

環境科学会誌, 13(3), p.383 - 390, 2000/09

8塩化ダイオキシンであるOCDD及びOCDFの混合20ngにCO$$_{2}$$レーザー及び自由電子レーザーを照射し、ダイオキシンの分解実験を行った。入射波長22$$mu$$mと25$$mu$$mでは照射による変化は見られなかったが、CO$$_{2}$$レーザーの照射では危険なダイオキシンはなくなり、分解に成功した。8塩化ダイオキシン試料は、4-7塩化ダイオキシン類似外に分解したことがわかった。

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