(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半磁器土，粗陶器土，軽量陶器土，石灰長石質陶器土，白雲陶器土等の坏土と、籾殻等の燃焼消失性混入物とを、適宜な水を混入して陶磁器ブロック原料とし、該陶磁器ブロック原料は、粘土粒子の周りに有機物が混在する状態とし、前記陶磁器ブロック原料を適宜な立体物として成形しておき、
陶磁器としての焼成温度よりは低い温度として、６００℃乃至８００℃に設定して焼成窯にて焼成し前記粘土粒子は非晶質物質に形成し、
前記燃焼消失性混入物を含めた前記有機物を消失させて該有機物の存在箇所を空隙として形成すると共に前記非晶質物質には適宜の箇所にひび割れ線を生じさせ、
放射能汚染水を吸水するための陶磁器ブロックを製造することを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法。
【請求項２】
請求項１において、前記坏土に蛙目粘土を混ぜてなることを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法。 
【請求項３】
請求項１又は２における前記陶磁器ブロック原料の焼成温度として、７００℃前後にて焼成することを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、前記燃焼消失性混入物を米又は麦等の穀物の籾殻にて構成されてなることを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４において、前記空隙を数ミクロン乃至２ｍｍ程度としてなることを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法。
【請求項６】
請求項１，２，３，４又は５における放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法にて製造されたことを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリチウムは除去できないで処理された汚染水を良好に吸水できる汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法及びその汚染水処理用陶磁器ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、特に東京電力福島第１原子力発電所からの放射能汚染水流出問題は、日本国家問題になりつつある現状である。その流出した放射能汚染水は、多数のタンク内に溜めている。特許文献１（特開２０１３−３３０１９号公報）では、大量の放射能汚染水を低コストで迅速に処理して、汚染水中の放射性物質を除去したり、壁や床に付着した放射性物質を、大量の汚染水を発生することなく除去する方法及び装置を提供するものとしている。
【０００３】
しかるに、実際には、放射性物質の濃度を低減した共凝集体分離水を得ることが殆どできないか、あるいはかなり難しいものと言われている。また、特許文献２（特開２０１３−４０８６８号公報）では、放射能汚染水から放射性物質を除去して汚染水を無害化するという目的の放射能汚染水処理システムである。
【０００４】
その放射能汚染水処理システムは、汚染水を減圧雰囲気下で気化させて蒸発水と濃縮汚染水とに分離する蒸発処理装置と、蒸発処理装置で分離された蒸発水が供給され、当該蒸発水に残存する放射性物質を除去する逆浸透膜装置とを備えたものでえあるが、装置が大型化して費用装置が厖大化して現実的ではないという最大の欠点がある。
【０００５】
ところで、東京電力福島第１原子力発電所での多数のタンク内に溜めてある放射能汚染水において漏れ事件が頻繁に発生している。このような現状において、放射能汚染水内の放射性物質を特殊吸着材で除去しようとしている（この除去のシステム名称を「アルプス」と言われる。）。
【０００６】
具体的には、汚染水を溜めたタンクから、前処理設備を介して特殊吸着材で吸着塔にて放射性物質を除去しており、計画では、１日平均５００トンの処理としている。この計画がスムーズであったとしても、トリチウムは除去できないのと言われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−３３０１９号公報
【特許文献２】特開２０１３−４０８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、そのトリチウムは除去できないで処理された汚染水を、化学的処理にたよらず、物理的処理によって、汚染水ではなく固体として、確実に処理することを目的としている。 つまり、化学的な処理では、化学的な処理効率や、設備費及び設備規模等で高価となる等の不都合を解決して、確実に処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、半磁器土，粗陶器土，軽量陶器土，石灰長石質陶器土，白雲陶器土等の坏土と、籾殻等の燃焼消失性混入物とを、適宜な水を混入して陶磁器ブロック原料とし、該陶磁器ブロック原料は、粘土粒子の周りに有機物が混在する状態とし、前記陶磁器ブロック原料を適宜な立体物として成形しておき、陶磁器としての焼成温度よりは低い温度として、６００℃乃至８００℃に設定して焼成窯にて焼成し前記粘土粒子は非晶質物質に形成し、前記燃焼消失性混入物を含めた前記有機物を消失させて該有機物の存在箇所を空隙として形成すると共に前記非晶質物質には適宜の箇所にひび割れ線を生じさせ、放射能汚染水を吸水するための陶磁器ブロックを製造することを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法としたことにより、前記課題を解決した。 
【００１０】
請求項２発明を、請求項１において、前記坏土に蛙目粘土を混ぜてなることを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２における前記陶磁器ブロック原料の焼成温度として、約７００℃前後にて焼成することを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１，２又は３において、前記燃焼消失性混入物を米又は麦等の穀物の籾殻にて構成されてなることを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法としたことにより前記課題を解決した。
【００１１】
請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４において、前記空隙を約数ミクロン乃至約２ｍｍ程度としてなることを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項６の発明を、請求項１，２，３，４又は５における放射能汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法にて製造されたことを特徴とする放射能汚染水処理用陶磁器ブロックとしたことにより、前記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明においては、簡単な製造法によって、吸水率が大きな汚染水処理用陶磁器ブロックを提供できる。特に、請求項２の発明においては、特に、優れた吸水率が大きな汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法を提供できる。請求項３の発明では、請求項２の発明と同等の効果を発揮しうる。請求項４の発明では、さらに吸水率の良好な汚染水処理用陶磁器ブロックを提供できる。請求項５の発明でも、優れた吸水率が大きな汚染水処理用陶磁器ブロックの製造法ができる利点がある。請求項６の発明では、請求項１乃至５にての優れた製造法による放射能汚染水処理用陶磁器ブロックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】は汚染水処理用の陶磁器ブロック原料となる構成の略図である。
【図２】第１実施形態の陶磁器ブロック原料を製造工程を示すものであって、（Ａ）は型材の断面図、（Ｂ）は型材内に陶磁器ブロック原料を流し込んでいる状態図、（Ｃ）は型材内で陶磁器ブロック原料を常温にて乾燥させている状態図である。
【図３】第２実施形態の陶磁器ブロック原料を製造工程を示すものであって、（Ａ）は押出成形法の装置図の断面図、（Ｂ）は角型ダイスの斜視図、（Ｃ）角柱状に連続している一部斜視図、（Ｄ）は角柱ブロックの斜視図、（Ｅ）は円形ダイスの斜視図、（Ｆ）円柱状に連続している一部斜視図、（Ｇ）は円柱ブロックの斜視図である。
【図４】（Ａ）は円柱なる立体状とした陶磁器ブロック原料の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の一部断面箇所（α）部の拡大断面図、（Ｃ）は焼成後の陶磁器ブロックの斜視図、（Ｄ）は（Ｃ）の一部断面箇所（β）部の拡大断面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は焼成後の陶磁器ブロックの斜視図である。
【図６】焼成後の陶磁器ブロックに対して、トリチウムは除去できないで処理された汚染水放射能汚染水を吸水させた後において、樹脂コーティング液に浸した後に、樹脂コーティング層にて汚染水を封じ込めて、汚染水処理システムの概要図である。
【図７】（Ａ）は焼成前の陶磁器ブロック原料の組織の超拡大図、（Ｂ）は焼成後の陶磁器ブロックの組織の超拡大図、（Ｃ）は（Ａ）及び（Ｂ）の記号等の説明図である。
【図８】経過時間後の給水量と飽和給水量に対する達成率を示す実験例１のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図１乃至図２が陶磁器ブロックの製造工程を示すものであるが、まずは構成部材を説明する。１は坏土であって、半磁器土（焼成温度:約１１５０〜１２００℃）、粗陶器土（焼成温度：約１２００〜１２６０℃）、軽量陶器土（焼成温度：約１２００〜１２５０℃）、石灰長石質陶器土（焼成温度：約１０８０〜１１２０℃）、白雲陶器土（焼成温度：約１０００〜１１００℃）等である。
【００１８】
このような坏土１には、繋ぎの役割を成す粘土が適宜用いられる。特に、蛙目粘土が好適として用いられる。この理由としては、最終頁に示したように、格段と良好な吸水率が出せるものである。燃焼消失性混入物２は、主に、籾殻であるが、約数十ミクロン乃至約２ｍｍ程度の大きさを有している。
【００１９】
前記燃焼消失性混入物２は、具体的には、籾殻が主であるが、おが屑などの木材片、紙片、小麦粉等の食用粉、ゴム片等も含まれる。該燃焼消失性混入物２は、約６００℃乃至約８００℃程度で燃焼させたときに全て消失してしまう構成物であることが必要である。
【００２０】
次に、陶磁器ブロック原料Ａ０の製造法について説明する。前述のような坏土１：約１ｋｇと、燃焼消失性混入物２：５００ｇと、坏土１の乾燥重量の約２５％の水とを混ぜ合わせる。このような図１に示す原料にて、ある程度粘性がある混練物が陶磁器ブロック原料Ａ０を製造する。ブロック原料の製法として、２種類がある。
【００２１】
第１実施形態としては、図２に示すように、前記陶磁器ブロック原料Ａ０を、図２（ＢＢ）に示すように、石膏等にて構成された型材７（図２（Ａ）参照）に形成された凹部７ａに入れる。前記型材７に形成された凹部７ａは、円柱形が入る形状を成したり、或いは、立方体形が入る形状を成している。前記陶磁器ブロック原料Ａ０を型材７の凹部７ａに入れた状態にて、数時間（所定時間）、常温にて乾燥させる。該凹部７ａには、必要に応じて抜け勾配が設けられることが多い。その後に、ある程度乾燥した前記陶磁器ブロック原料Ａ０を型材７の凹部７ａ内から取り出す。
【００２２】
第２実施形態としては、図３に示す押出成形法である。特に、連続的に製造できるので、量産型にできる。前記陶磁器ブロック原料Ａ０を供給するホッパ５ａが設けられた押出成形機本体５内には、原料を掻き混ぜながら、送り用スクリュー６が内蔵され、送り先出口には、ダイス７が着脱自在に設けられている。該ダイス７には、略正方形状の角ダイス７ａと円形ダイス７ｂとが供えられている。
【００２３】
この押出成形法による陶磁器ブロック原料Ａ０を、連続的に、ホッパ５ａ内に供給する。そして、前記送り用スクリュー６を駆動させて、前記陶磁器ブロック原料Ａ０を前記角ダイス７ａ〔図３（Ｂ）参照〕とで、連続した角柱状を製造し〔図３（Ｃ）参照〕、この連続したものから、所定長さの角柱状の前記陶磁器ブロック原料Ａ０を製造する〔図３（Ｄ）参照〕。かなり能率的に製造できる。
【００２４】
また、前記陶磁器ブロック原料Ａ０を前記円形ダイス７ｂ〔図３（Ｅ）参照〕とで、連続した円柱状を製造し〔図３（Ｆ）参照〕、この連続したものから、所定長さの円柱状の前記陶磁器ブロック原料Ａ０を製造する〔図３（Ｇ）参照〕。この場合でも、かなり能率的に製造できる。
【００２５】
このようにして、ある程度固まった陶磁器ブロック原料Ａ０〔図２（Ｃ）、図３（Ｄ）又は（図３Ｇ）参照〕参照〕を、今度は、焼成窯にて焼成する。具体的には、電気炉としての焼成窯（図示しない）に入れて焼成して、直方体状又は円柱状の陶磁器ブロックＡを製造する。
【００２６】
このとき、陶磁器として製造する焼成温度ではなく、これより低い温度として焼成温度にて焼成する。一般には、坏土１の焼成温度は、約１０００〜１２００℃前後であるが、この温度より低い温度の約６００℃乃至約８００℃に設定して焼成する。
【００２７】
このように、坏土１の焼成温度（約１０００〜１２００℃前後）よりも低い温度（約６００℃乃至約８００℃）にて焼成することが、本発明の重要がポイントである。このように低い温度約６００℃乃至約８００℃）にて焼成すると、図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、籾殻等の燃焼消失性混入物２が燃焼して消失し、そこに空隙２ａが形成されることになる。実験では、該空隙２ａ箇所に水を含ませることができる。つまり、陶磁器であったとしても、吸水率を高めることができる。
【００２８】
さらに、この点を図７（Ａ）に示すように、前記陶磁器ブロック原料Ａ０の組織図を数百倍拡大図としての成形体にて説明する。図７（Ａ）に示す成形体は、坏土１が、粘土粒子ｐと有機物ｍとが混ざっている組織図となる。該組織図において、粘土粒子ｐの周りに有機物ｍが混在している。該有機物ｍには、木々の葉、埃等が含まれるが、特に、籾殻等の燃焼消失性混入物２も有機物である。
【００２９】
このような陶磁器ブロック原料Ａ０なる成形体〔図７（Ａ）参照〕を、約７００℃にて焼成したときには、図７（Ｂ）に示すような陶磁器ブロックＡとしての焼成体組織となる。ここでは、前記有機物ｍ（燃焼消失性混入物２を含む）が微細な空隙ｎ（２ａ）として形成されつつ、粘土粒子ｐは非晶質物質ｐ′となる。さらに、該非晶質物質ｐ′には、ひび割れ線ｔが適宜の箇所に生ずることになる。
【００３０】
実験では、前記空隙ｎ（２ａ）及びひび割れ線ｔ箇所に水を含ませることができる。つまり、陶磁器であっても、吸水率を高められる。これを、通常のように、坏土１の焼成温度（約１０００〜１２００℃前後）にて焼成したときには、前記非晶質物質ｐ′が焼結して空隙ｎ（２ａ）はかなり減少すると共に、ひび割れ線ｔも無くなり、ムライト等の結晶が生成され、吸水機能は失われる。
【００３１】
以上の点を、簡単に説明すると、陶磁器にする焼成温度ではなく、これより低い温度としての約６００℃乃至約８００℃に設定した場合には、前記燃焼消失性混入物２が燃焼したときには、その部位が消失して空隙２ａとして構成される。該空隙２ａ箇所内にも、吸水箇所とした機能を有する。その実験例１は、図８に示す通りである。つまり、陶磁器では考えられないことが起きて、陶磁器ブロックＡとして吸水機能が発揮される。
【００３２】
以上の説明においては、製造工程の説明を判り易くするために、型材７と、該型材７から出しやすくするためにテーパ―等を有した前記陶磁器ブロック原料Ａ０であったが、量産には不向きである。このため、量産のためには、断面円形又は方形状の押出し口から、ある程度固形状の混練物が陶磁器ブロック原料Ａ０を約２０〜３０ｃｍ程度で切断するようにして生地として製造する。
【００３３】
図５に示すように、円柱状であって、直径Ｌが、約２０ｃｍで、高さＨが約２０〜３０ｃｍ程度の陶磁器ブロックＡとしたり〔図５（Ａ）参照〕、或いは、四辺形の幅Ｌ１及び長さＬ２で高さＨ１として〔図３（Ｂ）参照〕、前記円柱状と同等の体積になるようにして、量産製品を製造することも多い。
【００３４】
以上のような工程にて製造した陶磁器ブロックＡを多数用意し、東京電力福島第１原子力発電所での多数のタンク内に溜めてある放射能汚染水に対応する。具体的には、まず、放射能汚染水タンク８（図６参照）内のトリチウムは除去できないで処理された汚染水（アルプス処理済）内に浸して、前記陶磁器ブロックＡ内に汚染水を吸水させる。
【００３５】
この吸水する時間は、約１０分乃至約１５分程度である。殆ど飽和給水量となる時間である。その所定時間が経過した後に取り出す。そして、この汚染水が吸水された前記陶磁器ブロックＡを、タンク９内に充填された合成樹脂が溶融した状態の樹脂コーティング液１０に浸し、前記陶磁器ブロックＡ内に汚染水を浸み込ませた状態で前記樹脂コーティング液１０による樹脂コーティング層１０ａを乾燥させて前記陶磁器ブロックＡ内に閉じ込めるように構成したものである（図６参照）。前記樹脂コーティング液１０は、防水性、耐蝕性に優れているが、少なくとも防水性に優れた合成樹脂が用いられている。
【００３６】
そして、前記陶磁器ブロックＡ内に汚染水を浸み込ませた状態で前記樹脂コーティング液１０による樹脂コーティング層１０ａを乾燥させて前記陶磁器ブロックＡ内に閉じ込めるように構成した汚染水処理用陶磁器ブロックであれば、この時点で、水ではなく固体物として、搬送及び保管性も優れたものにでき、福島県の汚染水問題を大きく解消できる画期的なシステムにできる。
【００３７】
また、汚染水漏れ等が心配の場合には、前記樹脂コーティング液１０内への浸し工程を複数回繰り返して行うこともある。また、この複数回行う場合には、前記樹脂コーティング液１０を同一の合成樹脂にて構成することもあるし、場合によっては、前記樹脂コーティング液１０を異なる樹脂にて構成することもある。好ましくは、３回繰り返し、且つ異なる樹脂コーティング液１０に浸して、放射能核種の移動を防ぎ、多重バリアを形成して、人類の安全化を図ることができる。
【実施例１】
【００３８】
焼成後の陶磁器ブロックＡの重さが５２６．４３ｇで、坏土１が蛙目粘土であった場合の円柱形のテストピースを水中に漬け、経過時間ごとにデジタルスケールで重量を時系列に計測して、吸水率を導いた。測定の試験結果は、図８に示すグラフの通りであった。
【００３９】
この試験結果としては、飽和給水量に近似した飽和状態となるのに吸水開始から、約１０分程度（飽和給水量に達するまでの達成率９７％）であることが判明した。その吸水率につては、１９４．５７ｇ÷５２６．４３ｇ＝０．３６９≒３７％となった。陶磁器ブロックＡであるのに、極めて吸水率が多いものであった。
【符号の説明】
【００４０】
１…坏土、２…燃焼消失性混入物、２ａ…空隙、Ａ０…陶磁器ブロック原料、
Ａ…陶磁器ブロック、１０…樹脂コーティング液、１０ａ…樹脂コーティング層。
【要約】
【課題】本発明は、トリチウムは除去できないで処理された汚染水を、化学的処理にたよらず、物理的処理によって、汚染水ではなく固体として確実に処理するために行うこと。
【解決手段】半磁器土，粗陶器土，軽量陶器土，石灰長石質陶器土，白雲陶器土等の坏土１と、籾殻等の燃焼消失性混入物２とを、適宜な水を混入して陶磁器ブロック原料Ａ０とし、該陶磁器ブロック原料Ａ０を適宜な立体物として成形しておき、陶磁器としての焼成温度よりは低い温度として、約６００℃乃至約８００℃に設定して焼成窯にて焼成し、燃焼消失性混入物２を消失させてこの存在箇所を空隙２ａとして形成して、放射能汚染水を吸水するための陶磁器ブロックＡを製造する製造法としたこと。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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