바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")Nanosystems Research Division[Yamaguchi Tomohiko의 연구 부서장 Green Technology Research Group Kawamoto Toru Research Group, Hakuta Yukiya, Tanaka Toshi 최고 연구원, 타나카 토시 (Tanaka Toshi) 수석 연구원, 오 가와 히로시 (Ogawa Hiroshi), 미나미 카타 카 (Minami Kotaka) 수석 연구원, 키타 히마 아키 코 (Kitajima Akiko), 특수 연구원, AISCERECER, AISCER 연구원의 선임 연구원Durga ParajuliAIST 특별 연구 펠로우는 도쿄 Power Technology Co, Ltd [CEO 겸 Toshiaki Kadoe] (이하 "TPT"라고 함), Kanto Chemical Co, Ltd, [Ceo 및 Manabu Nozawa] (이 확인 화학으로 언급) Ltd식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 물질소각되고 생성 재가 발생하여Prussian Blue(이하 "PB")Rakuactive Cesium를 추출하고 수집하는 기술 후쿠시마 현의 Futaba 지구에있는 Kawauchi Village에 위치한 시연 시험장을 사용하여 그 효과를 검증했습니다
이 데모 테스트에서, 오염 물질 및 소각 조건의 유형이 변경되었고, 총 11 개의 소각 시험이 수행되었으며, 총 10 톤 이상의 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 물질을 소각하고 먼저 약 80kg의 소각 재로 바뀌었다 다음으로, 소각 재에서 바카라 사이트 쿠폰성 세소를 물로 추출하고, 재에서 바카라 사이트 쿠폰성 세소의 60-90%를 성공적으로 제거 하였다 추출 된 바카라 사이트 쿠폰성 세슘은 소각 전에 약 500-1/3,000 미만의 PB 나노 입자 흡착제에 의해 회수 될 수 있으며, 소각 전에 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 오염 물질의 10,000 미만이다 이는 향후 설치 될 오염 제거 폐기물을 위해 중간 저장 시설의 필수 부피를 크게 줄입니다
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| 이 데모 테스트의 요약 및 결과 |
2011 년 3 월 11 일 대왕 일본 지진에 따라 도쿄 전력 회사 후쿠시마 다이 치치 원자력 발전소에서 바카라 사이트 쿠폰성 재료 누출 사고가 발생한 이후, 정부는 후쿠시마 현을 포함한 광범위한 지역의 오염 제거를 촉진하고 있습니다 그러나 오염 제거로 생성 된 바카라 사이트 쿠폰성 재료를 포함하는 폐기물을 저장하고 저장하는 시설에 대한 고려 사항이 있지만, 설치 위치는 아직 결정되지 않았으며, 충분한 크기의 시설을 보관 및 보관을 위해 고정 할 수 있는지는 확실하지 않습니다 따라서, 오염 제거에 의해 생성 된 폐기물의 양을 줄이는 부피 감소 기술을 확립하는 것은 긴급한 문제가되었다
감소 해야하는 폐기물 중 하나는 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 물질입니다 집 주변 지역이 오염 제거 될 때 수집되는 풀과 가지 및 잎 외에도 바카라 사이트 쿠폰성 세슘으로 오염 된 농업 및 임업에서 생산되는 껍질과 퇴비도 있습니다 또한, 예외적으로 주거지에서 20 미터가 넘는 지역으로 오염 제거를 허용하는 정책이 있었으며, 오염 제거에 따른 지역의 수가 확장되고 있습니다
식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 물질이 소각 될 때, 고농도의 바카라 사이트 쿠폰성 세소를 함유하는 재가 방출되고 관리 방법이 도전합니다 애쉬와 관련하여 환경부는 8,000 BQ/kg과 100,000 BQ/kg의 두 가지 표준을 제안했습니다 오염 제거 작업 이외의 제품이 배출되는 경우 8,000 BQ/kg 이상의 재만 통제 된 처리 현장 또는 임시 저장 시설에서 지정된 폐기물로 관리됩니다 또한, 이들 지정된 폐기물 및 오염 제거로 생성 된 폐기물에 대한 관리 방법은 금액이 100,000 BQ/kg을 초과하는지 여부에 따라 극적으로 변할 것이다 따라서 폐기물에 함유 된 바카라 사이트 쿠폰성 세소의 농도가 8,000 BQ/kg 또는 100,000 bq/kg 인 두 표준 값으로 감소 될 수 있다면 폐기물 관리를 단순화 할 수 있습니다
결과적으로,이 기술의 실제 적용은 중간 저장 시설의 가속화 된 설치, 임시 저장 현장에서 중간 저장 현장에서 중간 저장 공간 시설로의 오염 제거 폐기물 전달 가속화와 같은 효과적인 결과를 제공 할 것으로 예상됩니다
AIST는 도쿄 전력 회사 인 후쿠시마 다이 이치 (Fukushima Daiichi) 원자력 발전소에서 바카라 사이트 쿠폰성 재료가 유출 된 사고 이후에 오염 제거 기술 개발에 적극적으로 노력해 왔으며, 특히 고효율과 높은 선택성을 나타내는 시소 흡착제로 PB 나노 입자를 개발해 왔습니다 소각 재에서 물로 바카라 사이트 쿠폰성 세부를 추출한 후, 추출 된 물에 PB 나노 입자를 첨가함으로써 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 부피를 감소시키는 방법이 제안되었다 (Aisotech Press 발표 2012 년 2 월 8 일) PB 나노 입자는 고농도의 세소 특성으로 나트륨 및 칼륨 이온이 존재하는 물에서도 고효율을 갖는 세 심부 이온을 선택적으로 흡수한다
한편, TPT (이전의 Tepco Environmental Engineering Co, Ltd)와 AIST는 또한 2011 년 바카라 사이트 쿠폰성 시소 (Decontamination Technoloding Cesium)가 이끄는 코리 야마 칩 산업이 이끄는 2011 년 오염 자극 기술 데모 테스트 프로젝트에서 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 된 껍질의 소각을 소각했다버그 필터의 설치 배기 가스에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘이 검출되지 않았 음을 밝혀냈다
이러한 결과를 바탕으로, 우리는 지속적으로 소각 및 재 오염 제거 (바카라 사이트 쿠폰성 세부 회수)를 수행하기 위해 데모 테스트 플랜트를 설계하고 개발했으며 2012 년 11 월부터 후쿠시마 프리 피스처의 Futaba District에있는 Kawauchi 마을에서 테스트를 시작했습니다 (AIST : 식물 기반 바카라 사이트 추천성 세슘 오염 물질의) 이 데모 테스트를 위해 예정된 테스트는 2013 년 10 월 말에 완료되었습니다이 발표는 결과에 대해보고합니다
사용 된 데모 테스트 플랜트는 연소 및 열 회수 장치와 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 제거 및 회복 장치로 구성됩니다 그림 1은 사용 된 플랜트와 각 부분에서 수행 된 가공을 보여줍니다 연소 및 열 회수 장치에서, 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 물질은 연소되어 부피를 줄이고 열 교환기를 사용하여 온수가 생성된다 이 장치를 사용하여, 소각 유형의 영향, 소각 온도 및 ASH의 특성에 대한 첨가제의 유무를 평가 하였다 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 제거 및 회복 장비에서, 소각 재는 물 또는 산과 같은 추출 가능한 액체와 혼합 한 다음 교반된다고체 액체 분리따라서 물에 재에 함유 된 바카라 사이트 쿠폰성 세소를 용해시킵니다 물에 용해 된 바카라 사이트 쿠폰성 세슘은 PB 나노 입자를 함유하는 흡착제로 채워진 컬럼을 통과시키고 수집 및 농축된다 원격으로 복용량을 실시간으로 모니터링하는 시스템을 실시간으로 모니터링하고 흡착제에 의한 바카라 사이트 쿠폰성 세소의 흡착 거동과 주변 영역에 대한 용량의 영향에 대해 평가되었습니다
이 테스트에서 목표는 특히 재 오염 제거 과정에서 시간당 20kg의 재를 처리 할 수있는 프로세스를 설정하는 것이 었습니다 이 처리량은 하루에 24 톤의 용량을 갖는 소각로에서 생성 된 재의 양에 해당합니다 (연소시 재산 생산은 연소 재료의 2%라고 가정하여 하루 24 시간 작동합니다)
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| 그림 1 개발 된 데모 테스트 플랜트의 프로세스 다이어그램 |
| 연소 및 열 회수 장치를 사용하여 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 물질의 양을 소각하고 줄입니다 배기 가스의 세슘은 버그 필터 등을 사용하여 수집하고 제거됩니다 생성 된 재는 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 오염 제거 및 회복 장치를 사용하여 세슘 추출 처리에 의해 오염 제거되고, 빗물에 대한 바카라 사이트 쿠폰성 세소 용리가 크게 억제된다 추출 된 바카라 사이트 쿠폰성 세슘은 PB 나노 입자 흡착제로 회수된다 |
[불일한 방법 및 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 용리 특성]
소각 테스트에서 약 102 톤의 트렁크와 침엽수 및 나무 지점이 연소되었고 총 74kg의 재가 수집되었습니다 다시 말해, 연소에 의해 체중이 약 07%로 감소되었다 이 테스트에서, 사용 된 장비는 1000 ° C 이상의 온도에서 연소 될 수 있고 소각은 토양이나 다른 물질과 혼합되지 않았기 때문에 체중 감소가 진행되었다고 생각된다 또한, 배기 가스에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘이 검출되지 않았다
수득 된 소각 재에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 추출 시험을 수행 할 때, 첨가제의 존재 또는 부재에 따라 추출 된 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 양에는 유의 한 차이가 있었다 또한, 필터와 사이클론 먼지 수집기로 배기 가스에서 먼지를 제거함으로써 생성 된 플라이 애쉬 사이에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 양의 차이가 관찰되었으며, 주 재가 연소 용광로에 남아있는 나머지 폐기물로 수집 된 주 재가 수집되었습니다
첨가제가없는 경우, 버그 필터로 수집 된 플라이 애쉬에 대해 비교적 높은 속도의 56-72%로 바카라 사이트 쿠폰성 세슘을 물로 추출 할 수있다 반면, 연소 용광로에서 수집 된 주요 재는 1-38%였으며 추출량의 변화가 있습니다
다음으로, 연소시 염화칼슘 칼슘을 소각에 첨가 할 때 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 추출 시험이 수행되었을 때, 재에서 추출 된 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 양은 첨가없이 경우에 비해 크게 증가했다 결과는 표 1에 나와 있습니다이 경우, 비산회에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 약 80-90%와 주 재의 60-70%가 재에서 추출 될 수 있습니다 또한, 처리 전 소각 재 농도는 주 재 및 비산회에 대해 8,000 및 100,000 bq/kg의 표준 값을 초과했지만 추출 처리는 농도가 표준 값 아래로 떨어질 수있게했다 예를 들어, 도시 폐기물 소각의 경우, 고효율이 높은 플라이 애쉬에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘을 추출 할 수있는 것으로 알려져 있지만, 데모 테스트는 염화 칼슘을 첨가하여 주요 재가 효율적으로 오염 될 수 있음을 보여 주었다
| 표 1 클로라이드 칼슘과 오염 물질 연소 결과 및 재에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 추출 검사 |
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[Ash 오염 제거 및 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 회복]
그림 2는 연소 시험에서 얻은 결과를 사용하여 실제로 발산을 탈선시킨 및 바카라 사이트 쿠폰성 세부 회수의 흐름을 보여줍니다
재와 물은 먼저 진동 입자기를 사용하여 혼합됩니다 이 진동 입자기는 사용 된 물의 양을 줄이기 위해 Abe Iron Works의 협력으로 도입되었으며, 소수성 재조차도 소량의 물과 잘 혼합되어 액체 고체 비율이 낮은 현탁 된 물 (물 대 재 비율) 이 시험에서, 교반 탱크와 탈수기를 순환하는 높은 액체 고체 비율 (액체 고체 비율 36, 중량 25-3%)을 갖는 현탁액 으로이 저-액체 고체 비율 현탁액 (액체 고체 비 4, 현탁 농도 20-25 중량%)을 첨가함으로써 처리가 수행된다 이 일련의 수술은 재의 바카라 사이트 쿠폰성 세슘을 물에 용해시키고 추출하게합니다
탈수기의 재와 물로 분리되면, 재는 오염 분해 기간에 적합한 탈수기에서 제거됩니다 추출 된 물의 대부분은 교반 탱크로 반환되고 순환 시스템에 첨가 된 물의 양은 진동 입자기에서 흡착 컬럼으로 전송됩니다 이 단계를 수행함으로써 순환 시스템의 액체-고체 비율이 높게 유지됩니다 재의 특성에 따라, 현탁 된 물의 액체-고체 비율이 낮 으면 점도가 증가하여 탈수를 방해 할 수 있습니다 그러나, 진동 입자기와 순환 교반 및 탈수 방법을 결합함으로써, 재 및 물을 식물에 쏟아 부을 때 액체-고체 비율을 감소시키고 탈수 중에 액체-고체 비율을 증가시켜 폐수 처리 등의 비용을 줄일 수 있습니다 사용 된 진동 입자기는 소각 공장 등의 소량의 물을 재로 ash에 과립하는 데 사용되며 소량의 물로 처리 할 수 있습니다
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그림 2 바카라 사이트 쿠폰능 세슘 추출 및 회복 흐름
숫자는 시간당 20kg의 재입니다 |
탈수기로부터 생성 된 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 추출 된 물은 바카라 사이트 쿠폰성 세부를 제거하기 위해 흡착제로 채워진 흡착제 컬럼을 통과시킨다 흡착제는 일본 Bileen의 칸토 화학 물질 및 비 짠 직물로부터 세분화되었다 (도 3) 미립자 흡착제는 PB 나노 입자로 구성되며, 이는 총 흡착제의 70% 이상이며, 높은 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 흡착 능력을 갖는다 부직포 흡착제는 부직포 표면에 PB 나노 입자를 운반하며 표면적이 넓어 고속 흡착의 특징이 있습니다 두 흡착 컬럼 모두 추출 된 물을 약 10 BQ/L의 검출 한계 아래로 줄일 수있었습니다
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| 그림 3 PB 나노 입자를 사용한 바카라 사이트 쿠폰능 세슘 흡착제 및 포장 된 컬럼 |
이 테스트에서는 내부 부피가 약 02 내지 1 L 인 열이 사용되었습니다 사용 된 흡착제는 세슘을 흡착 할 수있는 매우 많은 양을 가지고 있으며, 10 톤 이상의 추출물을 하나의 컬럼으로 처리 할 수 있다고 믿어집니다 이 흡착 컬럼이 흡착 할 수있는 바카라 사이트 쿠폰성 세슘의 양을 보려면안정적인 세슘추가가속 테스트구현되었습니다 예를 들어, 부직포 흡착제 컬럼의 경우, 260g의 흡착제로 채워진 내부 부피 10 L의 컬럼을 사용 하였다 1,180 bq/L의 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 농도를 갖는 추출 수의 결과 (모두 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 137, 000037 µg/L이라고 가정하고 34 μg/L의 안정적인 세소 농도를 추출한 물에 첨가하여 안정적인 세제 농도의 177 배 증가를 달성 하였다 컬럼을 통한 처리 된 물에서, 컬럼이 세슘을 충분히 흡수 할 수 있기 때문에 초기 단계에서 바카라 사이트 쿠폰성 세슘이 검출되지 않았다 그러나, 물 흐름이 90 L을 초과하면 바카라 사이트 쿠폰성 세슘이 감지되고 컬럼은 바카라 사이트 쿠폰능 세슘 (획기적인) 또한, 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 및 안정적인 세슘의 흡착 거동은 거의 동일했다
오염 제거 목적으로, 안정적인 세슘은 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 수명의 약 1 만 ~ 1 백만 배에 달하는 재 또는 물에 포함 된 것으로 추출 된 물에서 안정적인 세소 농도가 세슘을 고정 할 수없는 흡착 컬럼의 수명을 결정한다는 것이 밝혀졌다
또한, 실시간으로 복용량을 원격으로 모니터링하는 시스템을 사용하여 컬럼 표면 용량 속도의 동시 측정 결과는도 4의 왼쪽 하단에 표시됩니다 용량은 물 흐름 직후의 컬럼수 유동의 입구에서 증가하는 반면, 선량 속도는 컬럼의 돌파 전에 바로 출구에서 증가합니다 즉, 컬럼 표면의 공간 용량 속도를 측정함으로써, 컬럼 내부의 흡착 상태를 실시간으로 확인할 수있다 이는 실용적인 경우 열 교체가 언제 교체 될시기를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 이는 안전한 작동이 가능하다는 것을 나타냅니다
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그림 4 (왼쪽) 바카라 사이트 쿠폰성 세슘 흡착 속도가 안정적인 세슘이 첨가 된 바카라 사이트 쿠폰성 세서의 물이 짠 흡착제로 채워진 컬럼을 통과하고 컬럼 표면에서의 공간 선량 속도를 통과 할 때
(오른쪽) 물을 통과 할 때 바카라 사이트 쿠폰성 세소 흡착의 이미지 |
표 2는 안정적인 세슘이 추가 된 가속도 테스트에서 실제 추출물을 사용했을 때 컬럼의 성능을 추정 한 결과를 보여줍니다 컬럼을 통한 유속은 특정 기간 동안 바카라 사이트 쿠폰성 세슘을 충분히 흡착하기 위해 결정되었다 물이 통과 될 때의 물이 흡착 된 상태에서 물이 닿지 않는 직물 형태는 더 짧습니다 이는 부직포 흡착제가 물을 더 빠른 속도로 처리 할 수 있음을 나타냅니다
반면에, 과립 흡착제는 더 높은 농도에서 바카라 사이트 쿠폰성 세소를 흡착시킨다 이는 사용 후 흡착제의 양이 바카라 사이트 쿠폰성 폐기물이 더 적은 양으로 감소 함을 나타냅니다 이 가속화 된 시험에 사용 된 추출 된 물의 경우 (바카라 사이트 쿠폰성 세소 농도 876 bq/L (모든 바카라 사이트 쿠폰성 세슘이 137) 인 경우 1 억 7 천만 Bq/kg의 흡착이 가능하다고 결론 지었다 이것은 흡착제의 약 1,400 번째 가이 실험에 사용 된 ASH (154,000 bq/kg의 무선-카세이 심장 농도, 76% 바카라 사이트 쿠폰선-카세이움)의 처리에 충분하다는 것을 나타냅니다
또한, 부직포 흡착제의 경우에도 흡착제 재의 5 분의 1이 충분합니다 이 경우, 재량이 1/50 인 경우 소각 전 식물 기반 바카라 사이트 쿠폰성 오염 물질의 양은 흡착제의 양이 식물성 오염 물질의 1/10,000입니다 미립자 흡착제를 사용하는 경우 더 적은 양의 처리가 가능합니다
이러한 방식으로, 흡착제를 사용하여 오염 물질의 양을 충분히 줄일 수 있습니다 반면에, 부직포 및 세분화 된 흡착제는 각각 고속 처리와 호환 될 수 있고 사용 된 흡착제의 양을 더욱 줄일 수 있다는 특성을 갖는 특성을 가지고 있으므로 목적에 따라 사용될 수 있습니다
| 표 2 안정된 세움이 추가 된 흡착 가속 테스트에서 추정 된 과립 흡착제 및 비 짠 흡착제의 흡착 성능 |
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[오염 물질 가공 흐름]
그림 5는이 테스트에서 얻은 결과로부터 추정 된 오염 물질의 처리 흐름을 보여줍니다 예를 들어, 예를 들어, 1 톤의 침엽수 트렁크, 가지 등을 1,800 bq/kg의 바카라 사이트 쿠폰성 세소 농도로 처리 한 경우 이 경우 소각은 중량을 약 1-80%로 줄일 것으로 예상되지만 반면에 각각 8,000 BQ/kg, 100,000 BQ/kg 이상인 56kg 및 73kg의 재입니다 이는 8,000 bq/kg 미만의 처리 된 메인 재, 8,000 bq/kg ~ 100,000 bq/kg의 처리 된 플라이 애쉬, 100,000 bq/kg 이상의 흡착제를 갖는 처리 된 플라이 애쉬를 75 kg으로 처리 한 메인 재로 재 오염증으로 감소시킬 수 있습니다 이 경우, 약 3,000 개의 흡착제를 사용하여 재를 오염시키기 위해, 8,000 bq/kg 이상의 폐기물을 1/2 미만, 특히 10 만 비/kg 이상의 폐기물을 1-1,700으로 감소시킬 수 있습니다 흡착제는 고농도의 바카라 사이트 쿠폰성 세슘을 함유하지만, 재에 비해 양이 충분히 작기 때문에 차폐 물질을 고려할 때에도 충분히 양을 줄일 수 있습니다
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그림 5이 시험에서 얻은 결과로부터 추정 된 오염 물질의 흐름의 예
(*) 사용 된 흡착제의 양은 소각에서 안정적인 세슘의 농도에 따라 다르며, 변화는 여러 번 10 번 ~ 10 번 발생합니다 |