廃棄物と放射能問題のこれまでとこれから

国立環境研究所公開シンポジウム2012

廃棄物と放射能問題のこれまでとこれから～研究所での取組を中心に～

（独）国立環境研究所（独）国立環境研究所

資源循環・廃棄物研究センター

大迫政浩大迫政浩

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発表内容１．災害廃棄物問題のこれまでとこれから

宮古市宮古市

２．放射能汚染廃棄物問題のこれまでとこれから放 汚染廃棄物問

除染に伴う除去土壌・除染に伴う除去土壌・千葉県内の焼却千葉県内の焼却福島市内の福島市内の地震地震廃棄物の仮置場廃棄物の仮置場飛灰一時保管飛灰一時保管がれきがれき仮置場調査仮置場調査

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災害廃棄物の問題

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災害廃棄物に関する様々な問題

腐敗性廃棄物

2011年３月 ４月 ５月 ６月 ７月 ８月 ９月 10月 11月 以降

釜石

産学官連携による試行事業

飛散粉塵調査

有害性・危険廃棄物

仙台

石巻

津波堆積物調査

廃棄物の種類・発生量

仮置き場の確保

福島第一原発

相馬福島

放射能汚染廃棄物調査

火災予防モニタリング

仮置き場の確保

混合廃棄物の効率的分別

大洗

福島第 原発

海水被り木屑燃焼試験

津波堆積物の適切な処理

国立環境研究所

鹿嶋柏

漂着ごみ調査

集積所搬出物進捗管理調査

海水被り木屑の焼却処理

仮置き場 火災予防

主な震災対応活動の場所

放射能濃度の高い焼却灰調査

仮置き場の火災予防

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震災対応ネットワークによる技術的課題への情報提供活動の情報提供活動

【自治体担当者や専門家向けに作成した情報提供ファイルの例】

・水産廃棄物の処理方法について（第二報）（3月27日発出）・塩分を含んだ廃棄物の処理方法について（第三報） （3月30日発出）・仮置場の設置と留意事項（第一報）（4月1日発出）・津波がもたらしたヘドロへの対応について（第一報）（4月1日発出）・PCB含有廃棄物について（第一報：改訂版）（4月1日発出）・災害廃棄物の重量容積変換について（第一報）（4月1日発出）

水 処理方法に （第 報）（4月5 発出）・下水の処理方法について（第一報）（4月5日発出）・津波堆積物への対応について（第二報）（4月6日発出）・災害廃棄物の野焼きについて（第一報）（4月12日発出）

仮置場の可燃性廃棄物の火災予防（第 報）（5月18日発出）・仮置場の可燃性廃棄物の火災予防（第一報）（5月18日発出）・津波被災地域において浄化槽を撤去する際の汚泥の処理方法について（第一報）（５月３０日発出）

廃石膏ボ ドの取り扱いについて（６月２４日発出）

htt // i j / hi i/i d ht l

・廃石膏ボードの取り扱いについて（６月２４日発出）・災害廃棄物の発生原単位について（第一報）（６月２８日発出）・仮置場の可燃性廃棄物の火災予防（第二報）（９月１９日発出）

http://www.nies.go.jp/shinsai/index.html上記のレポートは、研究所のHPからダウンロード可能です。

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災害廃棄物に関する様々な問題

腐敗性廃棄物

2011年３月 ４月 ５月 ６月 ７月 ８月 ９月 10月 11月 以降

釜石

産学官連携による試行事業

飛散粉塵調査

有害性・危険廃棄物

仙台

石巻

津波堆積物調査

廃棄物の種類・発生量

仮置き場の確保

福島第一原発

相馬福島

放射能汚染廃棄物調査

火災予防モニタリング

仮置き場の確保

混合廃棄物の効率的分別

大洗

福島第 原発

海水被り木屑燃焼試験

津波堆積物の適切な処理津波堆積物の適切な処理

国立環境研究所

鹿嶋柏

漂着ごみ調査

集積所搬出物進捗管理調査

海水被り木屑の焼却処理

仮置き場 火災予防仮置き場 火災予防

海水被り木屑の焼却処理

主な震災対応活動の場所

放射能濃度の高い焼却灰調査

仮置き場の火災予防仮置き場の火災予防

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津波堆積物の適切な性状把握と処理津波堆積物の例と現地調査の様子

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堆積物の調査（ゾーニングと化学分析）

( )

土地利用によるゾーン区分例（仙台市）

11 12

堆積物の採取箇所

(a)工業地区

住宅地＋農地

11 12

1415

(b)(c)(d)

工業地区隣接住宅地

＋農地

89

1013分析項目重金属類

(c)

(d) 隣接住宅地

農地

1 2

5 67 重金属類

有機汚染物質（ダイオキシン類、

(c)

(d)

住宅地＋農地

農地

1 2

3 4

PCB、農薬等）油分、塩分ほか

(d)

浸水地域の土地利用や立地施設の情報

採取した堆積物の化学性状調査

効率的に堆積物の性状を把握する取り組みをしており、土木資材化、無害化など性状に応じた適切な利用・処理方法を検討。 8/39

津波堆積物処理指針における適正処理方法選択の考え方

施設情報によるゾーニング○施設近傍はエリアⅢ（汚染可能性が高

）い）として分類○施設周辺はエリアⅡ（汚染可能性がある）として分類○上記以外のエリアは原則としてエリア○上記以外のエリアは原則としてエリアⅠ（非汚染）として分類。

エリアⅠ エリアⅡ エリアⅢ

目視 臭気確認 化学分析

エリアⅠ エリアⅡ エリアⅢ

目視・臭気確認

現地ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞ

化学分析

適正処理方法の選択（埋立・熱処理・再生利用等）

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仮置き場における火災の発生

周辺環境（大気・周辺環境（大気水・土壌等）の汚染

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火災発生のメカニズム

05/17 05/27 06/06 06/16 06/26 07/06 07/16 07/26

120140

120140

m）

20406080

100120

20406080100120

降雨

量（m

m

46

48

46

48

（℃

）

020

020降

図図 温度モニタリングの様子温度モニタリングの様子40

42

44

40

42

44

廃棄

物温

度

深さ１ｍ深さ２ｍ

05/17 05/27 06/06 06/16 06/26 07/06 07/16 07/2638

40

38

40廃

図 温度モニタリングの結果図 温度 タリング 結果

生物発酵による発熱（60℃程度まで）⇒蓄熱飽和脂肪酸 酸化発熱 蓄熱発火⇒不飽和脂肪酸の酸化発熱⇒蓄熱発火

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火災予防対策

１）積み上げ高さ5 メートル以下（腐敗性廃棄物は２メートル以下）、一山当たりの設置面積を200m2 以下。山と山との離間距離は2ｍ 以上

２）ガスボンベ、ライター、灯油缶、バイク等の燃料を含む危険物や、電化製品、バッテリー、電池等の火花を散らす廃棄物の混在を避ける。化製品、バッテリ 、電池等の火花を散らす廃棄物の混在を避ける。

３）数週間に一度は仮置場堆積物を切り返し、長期放置しない。

４）目視観察（空気の揺らぎや水蒸気）

５）温度モニタリング 可能ならばCOモニタリング５）温度モニタリング、可能ならばCOモニタリング煙が確認された場合には、消防に連絡

６）繰り返し降雨の後は堆積廃棄物内の温度が上昇６）繰り返し降雨の後は堆積廃棄物内の温度が上昇

７）堆積廃棄物の深層温度は、気温よりも1～2 か月遅れで上昇。少なくとも10 月下旬頃までは注意が必要

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災害廃棄物のこれからの課題

腐敗性・有害性廃棄物管理 仮置き場確保と管理方策

これまでの対処内容

腐敗性・有害性廃棄物管理

種類別発生量予測と処理計画策定

仮置き場確保と管理方策

混合廃棄物の選別方法 海水被り瓦礫の焼却処理

津波堆積物適正処理方策仮置き場火災発生防止

これからの主要な課題

バランスのとれた広域処理復興資材としての利活用

分別解体、アスベスト含有部分別

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放射能汚染廃棄物問題のこれまでとこれから

放射性物質を含む廃棄物等の問題の構造14/39

焼却処理における放射性物質の挙動

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焼却処理における研究課題

燃焼過程でCsはどうなる？燃焼過程でCsはどうなる？

バグフィルターでのCsの除去性能は？

バグフィルターでのCsの除去性能は？能は？能は？

出典：全国都市清掃会議 2006 ごみ処理施設整備の計画・設計要領

耐火物等への蓄積は？耐火物等への蓄積は？出典：全国都市清掃会議，2006. ごみ処理施設整備の計画・設計要領

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焼却すると廃棄物中の放射性セシウムはどうなるか？どうなるか？

廃棄物の中の放射性セシウムは、850℃以上の高温の炎の中で揮850℃以上の高温の炎の中で揮発したり、小さな液滴となって排ガスと一緒に流れていくもの排ガスと 緒に流れていくものと、燃え残りの灰に残るものに分かれます。

排ガス中に含まれる廃棄物中の

放射性セシウム 平均的には7割移行

出典：三菱重工環境・化学エンジニアリング㈱HPより

揮発・液化

排ガス中に含まれる

燃え残り（主灰）に残存

放射性セシウム 平均的には7割移行

3割移行燃え残り（主灰）に残存 3割移行

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排ガス中の揮発した放射性セシウムはどうなるか？

排ガスは冷やされて、気体状あるいは液状のセシウムは、主に塩化セシウムと考えられる化合物として凝縮して固体状態になり 他の物質と 緒に粒子化して ばいじんになりますになり、他の物質と一緒に粒子化して、ばいじんになります。

ばいじん（飛灰）の粒子（平均は数十 ）

気体状の塩化セシウム等

凝縮

（平均は数十μｍ）ウム等

バグフィルター付近の温度は200℃以下になります

排ガス中の塩化セシウム（CsCl）は、沸点（液体から揮発する温度） 1300℃融点（固体から液体になる温度） 646℃

200℃以下になります

融点（固体から液体になる温度） 646℃

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バグフィルター

放射性Cs

飛灰

Cs

排ガス入口

１本のバグフィルター口 フィルタ

バグフィルターの構造

出典：全国都市清掃会議，2006. ごみ処理施設

整備の計画・設計要領

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ばいじんに吸着した放射性セシウムはどうなるか？どうなるか？

薬剤によるプレコーティング層ばいじん

○セシウムが吸着しているばいじんは バグ

ろ布

コ ティング層ばいじんの堆積層

ばいじん粒子

いるばいじんは、バグフィルターで高い効率で除去、捕集されます。

○きめ細かなろ布上に形成された薬剤やばい形成された薬剤やばいじん自身による層により、サブミクロン（１μ

排ガス 処理ガス

り、サブミクロン（１μｍ以下）の粒子を濾（こ）しとって除去し

バグフ ルタ による除去の仕組みます。 バグフィルターによる除去の仕組み

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排ガスからの試料サンプリング方法

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焼却施設の煙突出口における監視基準～濃度限度は排出口基準ではなく、周辺環境における基準～濃度限度は排出口基準ではなく、周辺環境における基準

気象条件等によるがJAEAのシナリオ

周辺の大気中の濃度限度拡散後

評価では10万倍程度の希釈を仮定

気 濃（３月間平均）煙突出口

で監視134Csの濃度（Bq/m3）／20（Bq/m3）濃度（ q ） （ q ）＋137Csの濃度（Bq/m3）／30（Bq/m3）≦１

煙突出口で既に濃度限度を満たすように監視監視

※濃度限度：同一人が０歳児から70歳になるまでの間、当該濃度の放射性物質を含む排気 排水を摂取したとしても 被ばく線量が一般公衆の許容値（年間１を含む排気、排水を摂取したとしても、被ばく線量が 般公衆の許容値（年間１mSv）以下となる濃度として設定されたものである（放射線審議会基本部会「外部被ばく及び内部被ばくの評価法にかかる技術的指針」（平成11年４月））月））

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飛灰濃度が8,000Bq/kg超の施設における排ガス処理設備でのCs除去率排ガス処理設備でのCs除去率

Cs134 Cs137 Cs134 Cs137 Cs134 Cs137

除去率（％） 集塵装置

調査実施者

調査時期

施設対象プロセス

入口濃度（Bq/m3）出口濃度

（Bq/m3）

Cs134 Cs137 Cs134 Cs137 Cs134 Cs137

78 96 <0.008 <0.006 99.99< 99.99< 10月

98 126 0.008 <0.007 99.99 99.99< 12月

33 42 0 2 0 2 99 39 99 52 10月

BF 環境省焼却福島県

あらかわCC

須賀川地方 33 42 0.2 0.2 99.39 99.52 10月

43 57 0.2 0.2 99.53 99.65 12月

Ａ市清掃工場 焼却 58 70 <0.054 <0.053 99.91< 99.92< BF 国環研 10月

焼却 58 76 <0.1 <0.1 99.83< 99.87<

EP

月

環境省

国環研市清掃 場

焼却須賀川地方

保健環境組合

焼却 58 76 <0.1 <0.1 99.83< 99.87<

溶融 677 844 <0.1 <0.1 99.99< 99.99<

焼却 15 20 <0.012 <0.013 99.92< 99.94< ２月

焼却 64 85 <0.018 <0.017 99.97< 99.98< ３月C市清掃工場 国環研BF

BF 12月国環研B市清掃工場

溶融 39 51 <0.01 <0.011 99.97< 99.98< ２月

溶融 98 133 <0.013 <0.013 99.99< 99.99< ３月

溶融 335 404 <0.4 <0.3 99.88< 99.93< ９月

溶融

C市清掃工場 国環研BF

D市清掃工場 BF A社

*BF：バグフィルター、EP：電気集塵機**濃度はろ紙部のみ 環境省調査は出口濃度は煙突出口 国環研調査はBF出口（但し

溶融24h採取

220 330 <0.05 <0.07 99.98< 99.98< ３月D市清掃工場 BF A社

濃度はろ紙部のみ、環境省調査は出口濃度は煙突出口、国環研調査はBF出口（但し、煙突出口ガスは検出下限未満）

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埋立処分における放射性物質の挙動

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埋立処分における研究課題

ｶﾞｽ抜き管降雨

埋立処分における研究課題

隔離層 最終覆土

ｶ ｽ抜き管降雨浸透遮断

T t !!Cs廃棄物 溶出抑制

土壌吸着

Target !!

中間覆土Cs除去

土壌層

堰堤

浸出水集排水管

原水槽水処理 既存廃棄物土壌層

堰堤

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焼却灰等の溶出性（溶出試験）

JIS K 0058-1－ 有姿－ 200 rpmプロペラ撹拌

6時間溶出－ 6時間溶出－ 液固比10－ 0 45umフィルタ濾過－ 0.45umフィルタ濾過

試料（一廃焼却施設より採取）かくはん装置

試料（ ）－ 主灰－ 飛灰

飛灰固化物タンク

－ 飛灰固化物

溶出濃度・含有量測定

タンク

溶媒

試料溶出濃度 含有量測定－ Ge検出器

試料

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焼却灰試料の概要主灰 飛灰(固化前)

溶出試験後 溶出試験後溶出試験後 溶出試験後

✔ 調査対象 = 4施設

✔ 200 4 000 B /k

✔ 調査対象 = 5施設

✔ 2 000 35 000 B /k✔ 200-4,000 Bq/kg ✔ 2,000-35,000 Bq/kg

飛灰固化造粒物 飛灰固化成型体溶出試験後 溶出試験後

✔ 調査対象 = 4施設 ✔ 調査対象 = 1施設

27

✔ 重金属固定剤 2-15%添加

✔ 一部ではセメントも併用

✔ セメント 5%添加

✔ 20tf 圧縮成型27/39

各試料の放射性セシウムの溶出率

主灰 安定セシウムで1 6 放射性セシウムで5 6主灰

飛灰

安定セシウムで1.6％、放射性セシウムで5.6％

飛灰

飛灰固化造粒物

62 5%

79.8%

飛灰固化成型体 11.9%62.5%

0 20 40 60 80 100

主灰4飛灰1混合物 27.1%

0 20 40 60 80 100

放射性セシウムの溶出率 (%)

✔ 溶出率は、主灰 << 飛灰固化物 < 飛灰28/39

焼却灰主体埋立地からの浸出液を想定した土壌等の吸着性の評価した土壌等の吸着性の評価

溶媒溶媒－ pH12飛灰溶出液 (2,100 mS/m, 760 Bq/L)－ 塩酸調整 pH7飛灰溶出液 (1,920 mS/m, 780 Bq/L)

土壌と吸着材－ 珪砂5号 － ベントナイト－ 珪砂5号－ 茨城真砂土－ 埼玉土壌

－ ベントナイト－ 顆粒ゼオライト－ 粉末ゼオライト埼 壌

条件液固比 8 2 000

粉末

－ 液固比 8-2,000－ 吸着時間 1日－ 120 rpm 水平振とう

土試料0.1-25g

120 rpm 水平振とう溶媒 200 mL

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珪砂5号 茨城真砂土 粉末ゼオライト

吸着性評価の対象試料土壌等

珪砂5号CEC = 0.7 cmol/kg

茨城真砂土CEC = 4.1 cmol/kg

粉末ゼオライトCEC = 130 cmol/kg

✔石英を主成とする標準砂

✔0 4-0 6 mmの均一粒径

✔花崗岩などが風化した土

✔細粒分(<75um) = 7%

✔天然のゼオライト

✔0 2 mm以下の粒径✔0.4 0.6 mmの均 粒径 ✔細粒分(<75um) = 7% ✔0.2 mm以下の粒径

埼玉土壌CEC = 6.3 cmol/kg

ベントナイトCEC = 66 cmol/kg

顆粒ゼオライトCEC = 140 cmol/kg

✔実覆土に用いられた土 ✔ﾜｲｵﾐﾝｸﾞ産N ﾞﾝﾄﾅｲﾄ ✔天然のゼオライト✔実覆土に用いられた土

✔細粒分(<75um) = 20%

✔ﾜｲｵﾐﾝｸﾞ産Naﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ

✔難透水性材料として利用

✔天然のゼオライト

✔1.4-4.0 mmの粒径

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平衡濃度と吸着量の関係

80,0007

珪砂5号

埼玉土壌茨城真砂土

ウム

13

7B

q/kg)

60,000

埼玉土壌ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ粉末ｾﾞｵﾗｲﾄ顆粒ｾﾞｵﾗｲﾄ

性セシウ

着量

(B

40,000

顆粒 ｵﾗ

放射性

の吸着

20,000

0 400 600

放射性セシウム137の平衡濃度 (Bq/L)

放

2000

放射性セシウム137の平衡濃度 (Bq/L)

純水系に対して飛灰溶出液では、１～２桁程度、分配係数が低くなる可能性が高い数が低くなる可能性が高い

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埋立処分場の浸出水の監視～濃度限度は排出口基準ではなく、周辺環境における基準～

希釈後

排水口で監視

排水口で既に濃度限度を 希釈後排水口で既に濃度限度を下回るように監視

周辺の公共の水域の水中の濃度限度（３月間平均）

134Csの濃度（Bq/L）／60（Bq/L）＋137Csの濃度（Bq/L）／90（Bq/L）≦１

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埋立層内放射性Cs挙動シミュレーション

450

涵養量：10→50 mm/yr

溶出性の程度

上面への難透水層の設置

360

L）

溶出濃度 1 Bq/L溶出濃度 10 Bq/L

溶出性の程度

270度（Bq/L 溶出濃度 50 Bq/L

溶出濃度 150 Bq/L溶出濃度 500 Bq/L

180

浸出水濃

度

90

137Cs浸

0

90

0 100 200 300 400 5000

経過年数（yr）33/39

埋立処分に対応する技術構成の考え方

接触を避 溶 さ

埋立処分に対応する技術構成の考え方

１．水との接触を避け、溶け出さないようにする

クリ ト固化 容器封 遮水性

浸出水高度処理

吸着層の設置コンクリート固化、容器封入、遮水性を有する隔離層設置、地下水上部に埋立、滞留水の排水

吸着層 設置

地下水・保有水上部埋立

遮水・隔離層

2．吸着して自然減衰するまで流出を遅らせる

遮水・隔離層

容器

固化土壌吸着層（中間覆土層）設置

3．浸出水処理によって除去する

固化

ゼオライト等の凝集沈殿槽への添加、吸着塔の設置など 流出防止のための

フェイルセーフ・システムフェイルセーフ・システム

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1E+ 0多くの自治体において、降下した放射性Csのうち焼却ごみに移行する割合は１年で0.01～1%程度であり、

1E-1

たり

）

1%

下水道移行を考慮してもほとんどが環境中に残存10%

1E-3

1E-2

率（

年間

あ 1%

0.1%

1E-4

への

Cs移

行

0.01%

1E-6

1E-5

焼却

ごみ

へ

7月全 (n= 221 ) 10月 (n= 80 ) 1月 (n= 70 )

累乗 (7月) 累乗 (10月) 累乗 (1月)

0.001%

1E-7

0 5000 10000 15000 20000

累乗 (7月) 累乗 (10月) 累乗 (1月)

36

0 5000 10000 15000 20000

ごみ収集範囲の人口密度 ( 人/k m 2 )

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放射性物質を含む廃棄物等の問題構造

放射性物質放出（ ）

移流・拡散

（Cs134・137）

降雨焼却減量に伴う濃集（主灰）、揮発・凝集による濃集（飛灰）

○安全に適正処理する機能（地域にばら撒かれた放射性物質を分離除去し 長期的に隔離する機能）

土壌等への沈着 焼却主灰・飛灰

発 凝集 る濃集（飛灰）

災害廃棄物

射性物質を分離除去し、長期的に隔離する機能）

○除染による地域全体のリスク低減には 出口であ浄水汚泥

最終処分場

焼却・溶融施設

草木類除染活動

除染廃棄物○除染による地域全体のリスク低減には、出口である廃棄物処理が不可欠。重要な役割を担うプロセスとして 積極的な位置づけを

Cs付着・吸収

最終処分場

Cs等沈着土壌粒子流出・濃集

草木類として、積極的な位置づけを

下水汚泥 一般ごみ

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放射能汚染廃棄物のこれからの課題

溶出性や吸着性把握 ゼオライト等による吸着除去

これまでの主要な検討内容

埋立処分方法の設計廃棄物等測定方法標準化

溶出性や吸着性把握 ゼオライト等による吸着除去

焼却処理における放射性Cs挙動把握

埋 処分方法 設計廃棄物等測定方法標準化

これからの主要な課題

溶融 焼成等の減容化

埋立処分の施工・品質管理

管理された状態での再生利用

除染廃棄物等の適正処理

溶融・焼成等の減容化

除去土壌の処理

管理された状態での再生利用

ﾘｽｸｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ除去土壌の処理 ﾘｽｸｺﾐｭﾆｹ ｼｮﾝ

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ご静聴、ありがとうございました

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