(57)【要約】【課題】  放射性セシウムで汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から簡単且つ高い除染率で放射性セシウムを除去できる除染方法、及び、除染装置を提供する。【解決手段】  放射性セシウムにより汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から放射性セシウムを除去して除染する汚染固体の除染方法であって、除染機２に汚染固体を投入する汚染固体投入工程と、容器にシュウ酸溶液を投入するシュウ酸溶液投入工程と、容器を密封し、容器内を水熱反応条件下に設定する水熱反応条件設定工程と、水熱反応条件下でシュウ酸溶液に放射性セシウムを溶出させる溶出工程と、容器からシュウ酸溶液を排出するシュウ酸溶液排出工程と、を順に行うことで放射線セシウムを固体から除去し、その後、容器に中和剤を投入する中和剤投入工程と、容器から中和剤を排出する中和剤排出工程と、を行い、最後に容器に残った除染済みの固体を土壌として再利用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウムにより汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から放射性セシウムを除去して除染する汚染固体の除染方法であって、
除染機の容器に汚染固体を投入する汚染固体投入工程と、
前記容器にシュウ酸溶液を投入するシュウ酸溶液投入工程と、
前記容器を密封し、前記容器内を水熱反応条件下に設定する水熱反応条件設定工程と、
水熱反応条件下で前記シュウ酸溶液に前記放射性セシウムを溶出させる溶出工程と、
前記容器から前記シュウ酸溶液を排出するシュウ酸溶液排出工程と、
を順に行うことを特徴とする汚染固体の除染方法。
【請求項２】
前記シュウ酸溶液排出工程の後、
前記容器に中和剤を投入する中和剤投入工程と、
前記容器から前記中和剤を排出する中和剤排出工程と、
を行うことを特徴とする請求項１に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項３】
前記中和剤投入工程の前に、
前記シュウ酸溶液投入工程と、前記水熱反応条件設定工程と、前記溶出工程と、前記シュウ酸溶液排出工程と、を複数回実施することを特徴とする請求項２に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項４】
前記シュウ酸溶液排出工程の後、
前記容器内の固体の放射線レベルを測定し、前記放射線レベルが基準値以下となっているか否かを判定する放射線レベル判定工程を行い、
前記放射線レベル判定工程で基準値以下になっていると判定した場合には、前記中和剤投入工程を行い、
前記放射線レベル判定工程で基準値以下になっていないと判定した場合には、前記シュウ酸溶液投入工程と、前記水熱反応条件設定工程と、前記溶出工程と、前記シュウ酸溶液排出工程と、を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項５】
前記シュウ酸溶液排出工程で排出されたシュウ酸溶液を前記シュウ酸溶液投入工程で再利用することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずか１項に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項６】
前記シュウ酸溶液投入工程では、濃度が２ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸溶液を容器に投入することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項７】
前記水熱反応条件設定工程では、１４０℃、３５３ｋＰａに設定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項８】
前記シュウ酸溶液投入工程において前記容器に投入するシュウ酸溶液の量は、前記汚染固体投入工程で投入された汚染固体の質量の２倍の質量であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の汚染固体の除染方法。
【請求項９】
放射性セシウムにより汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から放射性セシウムを除去して除染する汚染固体の除染装置であって、
汚染固体及びシュウ酸溶液が投入される容器を備えた除染機と、
前記容器に水蒸気を注入して前記容器内を水熱反応条件下に設定する蒸気ボイラーと、を少なくとも備え、
水熱反応条件下で前記シュウ酸溶液に前記放射性セシウムを溶出させ、前記容器から前記シュウ酸溶液を排出することで前記汚染固体の除染を行うことを特徴とする汚染固体の除染装置。
【請求項１０】
車両などで移動可能とされたことを特徴とする請求項９に記載の汚染固体の除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムで汚染された土壌や汚泥などの汚染固体からセシウムを回収して除染する方法、及び、汚染固体からセシウムを回収して除染する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の事故などにより放射性物質が大量に放出され、放射性物質により土壌汚染などが生じるおそれがある。土壌汚染の原因となる放射性物質としては、ヨウ素１３１、セシウム１３４、セシウム１３７がある。この中で土壌汚染の原因として特に問題になるのがセシウム１３４とセシウム１３７である。セシウム１３４は半減期が約２年、セシウム１３７は半減期が約３０年であり、ヨウ素１３１の約８日と比較して半減期が長い。また、セシウム１３４及びセシウム１３７（以下、セシウム１３４及びセシウム１３７を合わせて放射性セシウムと称す。）は、周期表のアルカリ金属に属しており化学的性質は同じであるため水に非常に溶けやすく、放射性セシウムで汚染された土壌で栽培された野菜や根菜類にも取り込まれる危険がある。よって、汚染された土壌や汚泥の除染としては、放射性セシウムを除去して除染する方法が求められる。
【０００３】
原子力発電所内で使用される金属等の機器に吸着した放射性セシウムを除去して除染する方法に関しては様々な提案がなされている。しかしながら、放射性セシウムは、プラス１価の陽イオンを有し、土壌や汚泥に含まれる粘土質の鉱物に強固に吸着するという特性を持っている。よって、原子力発電所内で使用される放射性セシウムの除去方法をそのまま土壌や汚泥に適用しても、期待していたような効果が得られないことがある。
【０００４】
放射性物質で汚染された土壌や汚泥などの除染方法としては、例えば特許文献１では、放射性セシウムに対して吸着性を有する吸着剤に磁性体を担持させる工程と、放射性セシウムで汚染された固体に前記吸着剤を添加し、前記固体中の放射性セシウムを前記吸着剤に吸着させる工程と、前記磁性体が担持された前記吸着剤を磁力によって分離除去する工程と、を具える放射性セシウム汚染固体の処理方法が提案されている。
【０００５】
特許文献２では、汚染土を磨砕機で半自生・自生湿式磨砕して、磨砕土のスラリーを得、前記磨砕土のスラリーを、液体サイクロンに連続的に供給して、汚染土のスラリーを液体サイクロンからオーバーフローさせる一方、除染土のスラリーを液体サイクロンからアンダーフローさせて分級し、前記汚染土のスラリーに、捕収剤を含む浮選剤を添加して浮選機に連続的に供給することにより、浮選機の上部から放射性セシウムが濃縮された浮上物を浮上回収する一方、下部からアンダーフロー水を回収する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２４８１２号公報
【特許文献２】特開２０１３−６４６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から放射性物質を除去する方法についていくつかの提案がなされているが、その数は非常に少ない。原子力の技術分野では、原子力発電所から放射性物質が漏れ出すことがないように開発を進めているため、放射性物質が土壌や汚泥に漏れ出すことは前提としていないからである。
【０００８】
上記特許文献１や特許文献２の提案でも土壌や汚泥の放射線レベルを下げることができるが、より簡単にでき、そして、より除染率の高い除染方法や除染装置が求められている。
【０００９】
本発明は、放射性セシウムで汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から簡単且つ高い除染率で放射性セシウムを除去できる除染方法、及び、除染装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、放射性セシウムにより汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から放射性セシウムを除去して除染する汚染固体の除染方法であって、除染機の容器に汚染固体を投入する汚染固体投入工程と、前記容器にシュウ酸溶液を投入するシュウ酸溶液投入工程と、前記容器を密封し、前記容器内を水熱反応条件下に設定する水熱反応条件設定工程と、水熱反応条件下で前記シュウ酸溶液に前記放射性セシウムを溶出させる溶出工程と、前記容器から前記シュウ酸溶液を排出するシュウ酸溶液排出工程と、を順に行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、放射性セシウムにより汚染された土壌や汚泥などの汚染固体から放射性セシウムを除去して除染する汚染固体の除染装置であって、汚染固体及びシュウ酸溶液が投入される外殻と内殻を有する二重構造の容器を備えた除染機と、前記容器の外殻と内殻の間に水蒸気を注入して前記容器内を水熱反応条件下に設定する蒸気ボイラーと、を少なくとも備え、水熱反応条件下で前記シュウ酸溶液に前記放射性セシウムを溶出させ、前記容器から前記シュウ酸溶液を排出することで前記汚染固体の除染を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水熱反応条件下で汚染固体とシュウ酸を反応させることにより、高い除染率の実現が可能な汚染固体の除染方法及び除染装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る汚染固体の除染装置の機能ブロック図である。
【図２】上記除染装置の除染機の外観模式図である。
【図３】上記除染装置の除染機の容器の一部を破断した断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る汚染固体の除染方法のフローチャートである。
【図５】水熱反応条件についての説明図である。
【図６】汚染固体とシュウ酸溶液の固液比（質量比）と除染率との関係を示すグラフである。
【図７】シュウ酸溶液の濃度と除染率との関係を示すグラフである。
【図８】除染処理時の温度と除染率との関係を示すグラフである。
【図９】除染処理の時間と除染率との関係を示すグラフである。
【図１０】汚染固体の種類と除染率との関係を示すグラフである。
【図１１】除染処理の回数と除染率との関係を示すグラフである。
【図１２】除染に使用する溶離剤と除染率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に述べる。図１は、本実施の形態に係る汚染固体の除染装置１のブロック図であり、図２は、除染機２の外観模式図であり、図３は、除染機２の容器３１の一部を破断した断面模式図である。本実施形態は、放射性セシウムで汚染された土壌や汚泥などの汚染固体を除染する方法及び装置に関するものであり、水熱反応条件化で汚染固体とシュウ酸（ＨＯＯＣ?ＣＯＯＨ）を混合し、放射性セシウムを除去することを特徴とする。以下、除染方法及び除染装置について詳しく述べる。なお、放射性セシウムで汚染された土壌や汚泥を汚染固体、除染後の固体を除染済み固体、土壌や汚泥のみを呼ぶときには単に固体と称す。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態における除染装置１は、除染機２と、廃液処理装置４と、蒸気ボイラー５と、電源装置６と、を備える。さらに、除染装置１は、シュウ酸タンク１１、中和剤タンク１２、過酸化水素水タンク１３、灯油タンク１４、回収シュウ酸タンク２１、除染廃液タンク２２、セシウム入廃液タンク２３を備える。
【００１６】
除染機２は、図２に示すように、容器３１と、容器３１を回動可能に保持する保持部４１と、を有する。容器３１は、上下が封止された円筒状、すなわち、中空の円柱形状であり、水熱反応の条件下に耐え得る耐熱、耐圧、耐食性に優れた構造とされている。容器３１の構造は、図３に示すように、外殻３２と内殻３３からなる二重構造であり、外殻３２と内殻３３の間に所定の空間が形成され、この空間に蒸気ボイラー５から蒸気が注入される。この容器３１には、図２に示したように、汚染固体を投入する固体投入口３５や、シュウ酸溶液、水、中和剤などを投入する液体投入口３７としての配管接続口、外殻３２と内殻３３との間に蒸気を注入する蒸気注入口３８としての配管接続口、溶液を排出する図示しない排出口等が設けられている。蒸気注入口３８は、外殻３２と内殻３３の間に連通している。容器３１の大きさは、直径が約１７００ｍｍ、高さが約２７００ｍｍ、固体投入口３５の直径が約６００ｍｍであり、液体投入口３７は直径約２５ｍｍで配管が接続される。なお、この数値に限定されるものではない。
【００１７】
保持部４１は、下方に位置する台座４５と、台座４５から上方に立ち上がる１対の脚部４６，４６と、を備える。一対の脚部４６，４６と容器３１は、軸棒４８，４８によって回動可能に連結されている。
【００１８】
図１に示した廃液処理装置４は、セシウムが溶け込んだ廃液を濃縮し、セシウム入廃液タンク２３に濃縮したセシウム入りの廃液を排出する。蒸気ボイラー５は、灯油を原料として蒸気を生成し、容器３１の外殻と内殻の間に高温の蒸気を送り込む。容器３１の内部は、蒸気ボイラー５から外殻３２と内殻３３の間に蒸気が送り込まれることで高温高圧状態となり、後述する水熱反応条件下となる。電源装置６は、除染機２や廃液処理装置４、蒸気ボイラー５に電力を供給する。
【００１９】
なお、除染装置１は、除染機２、廃液処理装置４、蒸気ボイラー５、電源装置６からなる第一ユニットと、シュウ酸タンク１１、中和剤タンク１２、過酸化水素水タンク１３、灯油タンク１４、回収シュウ酸タンク２１、除染廃液タンク２２、セシウム入廃液タンク２３からなる第二ユニットと、から構成されている。そして、除染装置１は、第一ユニットと第二ユニットを２台の車両に夫々配置することにより、移動可能な構成とされている。第一ユニットと第二ユニットを構成する装置やタンクの組合せはこれらに限定されるものではない。また、第一ユニット及び第二ユニットを一台の車両に載せる構成としてもよい。
【００２０】
次に、除染方法について図４のフローチャートを用いて述べる。
まず、汚染固体の放射線レベルを測定した後、汚染固体を除染機２の容器３１に投入し（ステップ１０１：汚染固体投入工程）、さらに、放射性セシウムの溶離剤（除染剤）としてシュウ酸タンク１１からシュウ酸溶液を容器３１に投入する（ステップ１０３：シュウ酸溶液投入工程）。
【００２１】
次に、容器３１の蒸気注入口３８と蒸気ボイラー５を耐熱性が高いチューブで接続し、高温の蒸気を外殻３２と内殻３３の間の空間に注入し、密封された容器３１内を水熱反応条件下に設定する（ステップ１０５：水熱反応条件設定工程）。水熱反応とは、図５に示すように、高温（約１００℃〜約２５０℃）、高圧（約１ａｔｍ〜２０ａｔｍ（１ａｔｍ＝１０１．３２５ｋＰａ））の条件で液体と気体が入り交じった状態であり、加水分解能が増大し、温度・圧力による反応速度が増大し、水の溶媒としての物性が変化する状態をいう。
【００２２】
水熱反応条件設定工程（ステップ１０５）の後、所定時間水熱反応条件下を維持し、シュウ酸溶液に放射性セシウムを溶出させる（ステップ１０７：溶出工程）。この溶出工程（ステップ１０７）では、容器３１を回転させて汚染固体とシュウ酸溶液が充分に混ざり合うようにしてもよい。そして、溶出工程（ステップ１０７）の後、容器３１内を約４０℃まで放冷し、排出口から回収シュウ酸タンク２１に放射性セシウムが溶出したシュウ酸溶液を排出する（ステップ１０９：シュウ酸溶液排出工程）。なお、シュウ酸溶液投入工程（ステップ１０３）からシュウ酸溶液排出工程（ステップ１０９）が除染処理である。
【００２３】
シュウ酸溶液排出工程（ステップ１０９）の後、除染済み固体の放射線レベルを測定し（ステップ１１１：放射線レベル測定工程）、除染率又は放射線レベルが基準値を超えているか否かを判定する（ステップ１１３：放射線レベル判定工程）。なお、放射線レベルとは、固体の放射能濃度であり、Ｂｑ／ｋｇで表される。また、除染率とは、除染後の放射線レベルをＡ、除染前の放射線レベルをＢとしたときに（Ｂ−Ａ）／Ｂ×１００で表される数値である。放射線レベル判定工程（ステップ１１３）における基準値としては、高い除染率である８０％や９０％、あるいは、国や地方の放射線レベルの基準を基準値とすることができる。例えば、一般環境に放出可能となる放射線セシウムのクリアランスレベルは、１００Ｂｑ／ｋｇであり、この数値を放射線レベル判定処理（ステップ１１３）の基準値とすることができる。なお、これらの数値に限定されるものではない。
【００２４】
放射線レベル判定工程（ステップ１１３）で基準を満たしており充分に除染されている場合、容器３１内に塩基性の水溶液を中和剤として投入し（ステップ１１４：中和剤投入工程）、容器３１内の固体の洗浄及び中和を行う（ステップ１１５：中和工程）。中和工程（ステップ１１５）の後、容器３１の排出口から水溶液を除染廃液タンク２２に排出する（ステップ１１７：中和剤排出工程）。なお、中和剤としては、例えば水酸化ナトリウム溶液が挙げられる。そして、最後に、容器３１内に残った除染済み固体を排出し、土壌として再利用する（ステップ１１９：固体再利用工程）。
【００２５】
放射線レベル判定工程（ステップ１１３）で基準を満たしおらず充分に除染されていない場合、除染処理（シュウ酸溶液投入工程（ステップ１０３）からシュウ酸溶液排出工程（ステップ１０９）まで）を基準を満たすまで繰り返す。
【００２６】
シュウ酸溶液排出工程（ステップ１０９）において回収シュウ酸タンク２１に排出されたシュウ酸溶液は、シュウ酸溶液投入工程（ステップ１０３）におけるシュウ酸溶液として再利用する（ステップ１２１：シュウ酸溶液再利用工程）。なお、シュウ酸溶液に溶出する放射性セシウムの量はシュウ酸溶液の量に対して微量であるため、そのまま再利用しても十分に溶離剤としての効能を有している。
【００２７】
溶離剤として十分に使用した後のシュウ酸溶液は、過酸化水素水を混入させることにより水と二酸化炭素に分解し、二酸化炭素はそのまま大気中に放出し、放射性セシウムが溶け込んだ水は廃液処理装置４で濃縮した後、保管する。なお、シュウ酸溶液排出工程（ステップ１０９）において回収シュウ酸タンク２１に排出されたシュウ酸溶液は、遠心分離器で固液分離し、分離後のシュウ酸溶液のみ再利用するものとしてもよい。
【００２８】
廃液処理装置４では、廃液処理が実行される（ステップ１３１：廃液処理工程）。廃液処理工程（ステップ１３１）では廃液を濃縮する作業を行う。濃縮された放射性セシウムが溶け込んだ溶液は保管する。廃液の濃縮方法としては、廃液処理装置４で濃縮するとしているもこれに限らず、容器３１内に廃液を投入して容器３１内を高温高圧状態とし、加熱・濃縮するものとしてもよい。
【００２９】
このように本実施形態の除染方法では、汚染固体とシュウ酸溶液を水熱反応条件下で混ぜ合わせることにより、通常反応状態（図５参照）で反応させるよりも放射線セシウムの溶出率が上がるため、高い除染効果が得られる。
【００３０】
図６は、シュウ酸濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌ、処理温度が１４０℃、圧力が３５３ｋＰａ、処理時間が０．５時間とした場合における、汚染固体とシュウ酸溶液の質量比が１：２、１：３、１：５での除染率を示す図である。図６に示すように、汚染固体とシュウ酸溶液の質量比が１：２と１：３での除染率には大きな変化が見られないことがわかる。また、汚染固体とシュウ酸溶液の質量比が１：３と１：５では、１：５の除染率が高くなることがわかる。よって、除染率を高くするためにはシュウ酸溶液の量を増やすことが考えられるが、シュウ酸溶液の量を増やすと、コストの増大、容器３１の大型化などの問題が生じる。よって、上記汚染固体投入工程（ステップ１０１）とシュウ酸溶液投入工程（ステップ１０３）における汚染固体とシュウ酸溶液の質量比（固液比）は、１：２とするのが好適である。なお、この数値に限定されるものではない。
【００３１】
図７は、処理温度１４０℃、処理時間が１時間、固液比（汚染固体とシュウ酸溶液の質量比）が１：５、圧力が３５３ｋＰａとした場合における、シュウ酸溶液の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、２ｍｏｌ／Ｌ、３ｍｏｌ／Ｌでの除染率を示す図である。図７に示すように、シュウ酸溶液の濃度が１ｍｏｌ／Ｌと２ｍｏｌ／Ｌの場合では、２ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸溶液の方が除染率が高くなり、除染率に大きな変化が現れていることがわかる。一方、２ｍｏｌ／Ｌと３ｍｏｌ／Ｌとでは、僅かに３ｍｏｌ／Ｌの方が除染率が高くなったものの大きな変化は見られないことがわかる。よって、シュウ酸溶液投入工程（ステップ１０３）で投入するシュウ酸溶液の濃度は、シュウ酸の使用量と効能のバランスから２ｍｏｌ／Ｌとするのが好適である。なお、この数値に限定されるものではない。
【００３２】
図８は、シュウ酸濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌ、処理時間が１時間、固液比が１：５、圧力が３５３ｋＰａ（各温度での飽和蒸気圧）とした場合における、容器３１内の温度が９０℃、１２０℃、１４０℃での除染率を示す図である。図８に示すように、９０℃、１２０℃では除染率が９０％未満であるが、１４０℃では９０％を超えていることがわかる。よって、水熱反応条件設定工程（ステップ１０５）では、１４０℃以上に設定するのが好適である。なお、水熱反応条件設定工程（ステップ１０５）における圧力は、高い方が反応としてはよいものの圧力を高くし過ぎると容器３１の耐圧性を高めるコストが増大する、また、容器３１の重量が増えるといった問題が生じる。よって、圧力は、３５３ｋＰａ（３．４８ａｔｍ、約３．５気圧）程度とするのが好適である。当然のことながら、軽く、耐圧性も高く、コストも抑えられ、水熱反応条件に耐え得る部材があればさらに圧力を高くしてもよく、上記数値に限定されるものではない。
【００３３】
図９は、シュウ酸濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌ、処理時間温度が１４０℃、圧力が３５３ｋＰａ、固液比が１：５、とした場合における、処理時間が０．５時間、１時間、２時間での除染率を示す図である。図９に示すように、処理時間０．５時間と１時間では除染率に大きな変化がなく、２時間では僅かに高くなっていることがわかる。よって、時間効率から考えると、溶出工程（ステップ１０７）における水熱反応条件下を維持する時間（処理時間）は、０．５時間とするのが好適である。時間効率を考えない場合は当然のことながら長時間反応させる方が除染率も上がるため、上記数値に限定するものではない。
【００３４】
次に、本実施形態における除染方法を用いて除染を行った効果について述べる。図１０は、シュウ酸濃度が２ｍｏｌ／Ｌ、処理温度が１４０℃、圧力が３５３ｋＰａ、処理時間が０．５時間、固液比が１：２、処理工程が１回の場合における、様々な種類の土壌の除染率を示す図である。図１０に示すように、除染率は、校庭土壌１で９１．６％、校庭土壌２で７８．５％、校庭土壌３で５２．０％、農地土壌１で７３．６％、農地土壌２で５５．７％、農地土壌３で６４．７％であり、土壌の種類によって除染率が大きく変化することがわかる。一方で１回の処理工程で除染率が９０％を超える効果が得られる場合もあることがわかる。
【００３５】
図１１は、図１０において最も除染率が低かった校庭土壌３に除染処理を複数回実施した場合の除染率を示す図である。図１１に示すように、除染率は、処理ステップ１回で５１．７％、２回で８６．０％、処理工程３回で９９．７％となった。すなわち、最も除染率が低い土壌であっても、処理工程を３回繰り返すことにより非常に高い除染効果が得られる。
【００３６】
図１２は、処理温度が１４０℃、圧力が３５３ｋＰａ、処理時間が１時間、固液比が１：５、試験土壌（試験固体）が校庭土壌１の場合における、放射性セシウムの溶離剤として様々な溶離剤を用いた除染率を示す図である。図１２に示すように、除染率は、シュウ酸１．０ｍｏｌ／Ｌが８２．６％、シュウ酸２．０ｍｏｌ／Ｌが９６．０％、シュウ酸３．０ｍｏｌ／Ｌが９５．２％と非常に高い数値を示すことがわかる。一方、シュウ酸アンモニウム０．１ｍｏｌ／Ｌが９．８％、ギ酸１ｍｏｌ／Ｌが２．２％、ギ酸２ｍｏｌ／Ｌが３．２％、ギ酸３ｍｏｌ／Ｌが４．１％、硝酸カリウム０．０１ｍｏｌ／Ｌが０．９％、硝酸カリウム０．１ｍｏｌ／Ｌが６．２％、硝酸カリウム１．０ｍｏｌ／Ｌが１０．２％、硝酸アンモニウム０．０１ｍｏｌ／Ｌが１．６％、硝酸アンモニウム０．１ｍｏｌ／Ｌが６．１％、硝酸アンモニウム１ｍｏｌ／Ｌが１０．３％と非常に除染率が低くなった。よって、放射性セシウムの溶離剤としてはシュウ酸が最も好適であることがわかる。
【００３７】
このように、本実施形態の汚染固体の除染方法では、除染機２の容器３１に汚染固体とシュウ酸溶液を投入し、水熱反応条件下で反応させることにより、高い除染効果を提供できることとなる。
【００３８】
また、除染処理の後、容器３１内の除染済み固体に中和剤を投入して中和させることにより、固体が酸性を帯びることを防止でき、除染終了後に直ちに再利用できる固体（土壌）を提供できることとなる。
【００３９】
さらに、除染処理を複数回繰り返すことにより、１回の除染処理では除染しきれないような汚染固体に対しても高い除染効果を提供できることとなる。
【００４０】
そして、除染処理後に放射線レベルを測定し、測定値に合わせて除染処理を繰り返すか、中和処理に移るかを決定することにより、除染効果が高い土壌では除染時間の短縮が図れると共に、除染の効果が低い土壌では除染処理を繰り返すことで高い除染効果が得られる。
【００４１】
また、本実施形態の除染方法で使用したシュウ酸溶液を再利用することにより、シュウ酸の使用量を減らすことができるため、除染にかかるコストを削減することができる。
【００４２】
また、シュウ酸溶液として濃度が２ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸溶液を使用することにより、図７に示したように、シュウ酸の使用量を少なく抑えつつ、高い除染効果を得られることとなる。
【００４３】
さらに、水熱反応条件設定工程（ステップ１０５）において、１４０℃、３５３ｋＰａ（３．６ｋｇｆ／ｃｍ２）に設定することにより、図８に示したように、水熱反応条件下による高い除染効果が得られると共に、容器３１の耐圧性は低くても（上記圧力に耐えうる程度）よくなるため、容器３１の重量を低く抑えられ、且つ容器３１にかかるコストも削減できることとなる。
【００４４】
また、シュウ酸溶液投入工程（ステップ１０３）で容器３１に投入するシュウ酸溶液の量を汚染固体の質量の２倍の質量（固液比が１：２）とすることにより、図６に示したように、高い除染効果を維持しつつシュウ酸の使用量を削減できる。
【００４５】
そして、除染装置１が、容器３１を備えた除染機２と、蒸気ボイラー５と、を少なくとも備えることにより、容器３１内を水熱反応条件下に設定することができるため、高い除染効果が得られる除染装置１を提供できることとなる。
【００４６】
また、除染装置１を車両などで移動可能とすることにより、汚染固体の回収、除染、除染済みの固体の再利用が、汚染固体を回収する場所で行えるため、汚染固体の運送などが必要なくなり、汚染固体の運送によるさらなる放射線セシウムの拡散を防止でき、運送費も削減できることとなる。
【００４７】
なお、上述したフローでは、シュウ酸溶液の排出や中和剤の排出について容器３１から排出するとのみ述べているが、遠心分離機を別途備え、当該遠心分離機で固液を分離させるものとしてもよい。遠心分離機を使用して固体とシュウ酸溶液、又は、固体と中和剤を分離することで、これらの作業にかかる時間を短縮でき、また、固体に残るシュウ酸溶液や中和剤の量を減らすことができる。
【００４８】
また、上述したフローでは、放射線レベル測定工程（ステップ１１１）及び放射線レベル判定工程（ステップ１１３）を実行し、放射線レベルに合わせて除染作業を繰り返しているが、図１１に示したように、１回の除染作業で最も除染率が低かった土壌においても３回の除染作業で非常に高い除染率を達成できたため、除染作業の回数を予め３回と設定してもよい。
【００４９】
さらに、これまでの除染方法では手作業での除染を述べたが、全てを自動化することも可能である。すなわち、上記フローで述べた除染作業のプログラムが記憶された記憶媒体と、ＣＰＵなどの演算装置と、を備えた制御装置を追加することにより、全ての除染作業を自動化できる。
【００５０】
そして、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限り、あらゆる変更が可能となる。また、これまで述べた数値等は、実験上最適な数値を述べたにすぎず、数値に限定されることを意味するものではない。除染に使用する各種装置の材質や除染作業を実施する環境などによって最適な数値は変化する可能性がある。
【符号の説明】
【００５１】
１  除染装置
２  除染機
４  廃液処理装置
５  蒸気ボイラー
６  電源装置
１１  シュウ酸タンク
１２  中和剤タンク
１３  過酸化水素水タンク
１４  灯油タンク
２１  回収シュウ酸タンク
２２  除染廃液タンク
２３  セシウム入廃液タンク
３１  容器
３２  外殻
３３  内殻
３５  固体投入口
３７  液体投入口
３８  蒸気注入口
４１  保持部
４５  台座
４６  脚部
４８  軸棒
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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