(57)【要約】【課題】放射性物質によって汚染された被汚染物の除染を、多孔質材からなる吸着剤を用いて効率的に行うこと。【解決手段】放射性物質で汚染された灰や土等の微細被汚染物を、水及び紺青（プルシアンブルー）を添加した多孔質材である第一吸着剤とともに撹拌槽に投入して撹拌混合する。この撹拌混合に伴って、第一吸着剤の孔に放射性物質が吸着されて、この微細被汚染物の除染が行われる。この撹拌混合においては、微細被汚染物が水とともに常に流動した状態を保たれ、第一吸着剤の孔に微細被汚染物が詰まるのが防止されるため、この第一吸着剤への放射性物質の吸着作用が損なわれることなく、効率良く除染を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質によって汚染された被汚染物と、水及び放射性物質を吸着する多孔質材からなる第一吸着剤とを撹拌混合して、この混合撹拌後の被汚染物を分離して回収する工程を有する除染方法。
【請求項２】
前記被汚染物を篩にかけて、この被汚染物を所定サイズよりも小さい微細被汚染物と前記所定サイズ以上の粗大被汚染物に分離する分離工程を有し、前記撹拌混合が、前記分離工程によって分離された前記微細被汚染物に対して行われる請求項１に記載の除染方法。
【請求項３】
前記撹拌混合に用いた水と放射性物質を吸着する第二吸着剤とを撹拌混合する工程と、この撹拌混合に続いて、前記水を放射性物質を吸着する吸着剤を含有するフィルタに通す工程と、を有する請求項１又は２に記載の除染方法。
【請求項４】
前記第二吸着剤及びフィルタに紺青を添加した請求項３に記載の除染方法。
【請求項５】
前記第一吸着剤に紺青を添加した請求項１から４のいずれか一項に記載の除染方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セシウム等の放射性物質によって汚染された被汚染物を除染する除染方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、セシウム等の放射性物質を扱う原子力発電所等の設備において事故が発生した場合、その設備から放射性物質が飛散して、周囲の田畑等の土壌、家屋等を汚染することがある。この放射性物質から発生する放射線は、その量によっては人体に害をもたらす恐れがあるため、速やかに放射性物質によって汚染された被汚染物から放射性物質を取り除く除染が必要となる。特に、土壌に降り積もった放射性物質は、農作物に吸収されてその農作物が出荷できなくなったり、時間の経過とともに土壌深くに到達して地下水を汚染したりする恐れがあり、住民の生活に与える影響が大きい。
【０００３】
除染方法として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この方法による除染は、次の手順で行われる。まず、放射性物質で汚染された汚染土を一旦除去して、非汚染土を露出させる。次に、この非汚染土の上に粒状ゼオライトを保持する透水性のシートを敷設し、このシートの上面に、一旦除去した汚染土を覆うように再び載置する。このシートの下面の下側には、排水ピットが形成されている。載置した汚染土の上から雨水を注ぐ、又は水を散布すると、その水が汚染土中を通過して、この汚染土中の放射性物質がこの水の中に移動する。この水に含まれる放射性物質はシート中のゼオライトに吸着される。シートを通った水は排水ピット内に一旦溜まり、この溜まった水は、排水ピット内に設けられたポンプによって、汚染土の上から再び散布される。汚染土中の放射性物質からの放射線量が環境基準に適合する値以下となるまで、水の散布を継続して行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３６９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成においては、汚染土に水を散布することによって、この汚染土の中の特に粒径が小さい粒子（粘土や細かい砂等）が流出して、多孔質材であるゼオライトの孔を詰まらせることがある。この孔が小さい粒子で詰まると、このゼオライトによる放射性物質の吸着力が著しく低下して、十分な除染効果が得られない問題が生じる。
【０００６】
そこで、この発明は、放射性物質によって汚染された被汚染物の除染を、多孔質材からなる吸着剤を用いて効率的に行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明は、放射性物質によって汚染された被汚染物と、水及び放射性物質を吸着する多孔質材からなる第一吸着剤とを撹拌混合して、この混合撹拌後の被汚染物を分離して回収する工程を有する除染方法を構成した。
【０００８】
このように、被汚染物と、水及び第一吸着剤（吸着剤）とを撹拌混合すると、この被汚染物が水とともに常に流動した状態となり、第一吸着剤の孔に詰まる（孔の中に滞留する）のを防止することができる。このため、第一吸着剤による放射性物質の吸着作用が損なわれることなく、効率良く除染を行うことができる。
【０００９】
前記構成においては、前記被汚染物を篩にかけて、この被汚染物を所定サイズよりも小さい微細被汚染物と前記所定サイズ以上の粗大被汚染物に分離する分離工程を有し、前記撹拌混合が、前記分離工程によって分離された前記微細被汚染物に対して行われるようにするのが好ましい。
【００１０】
ここでいう粗大被汚染物は、主として被汚染物中のゴミや小石等を指し、微細被汚染物は、主として被汚染物中の土や灰等を指す。この粗大被汚染物は粒径が大きいため、第一吸着剤の孔に詰まる恐れは低く、撹拌混合によって処理を行わなくてもよいこともある。このように、分離された微細被汚染物のみを撹拌混合によって処理を行うようにすれば、被汚染物の全量をこの撹拌混合によって処理した場合と比較して、その処理量が相対的に少なくなるため、処理効率を向上することができる。
【００１１】
前記各構成においては、前記撹拌混合に用いた水と放射性物質を吸着する第二吸着剤とを撹拌混合する工程と、この撹拌混合に続いて、前記水を放射性物質を吸着する吸着剤を含有するフィルタに通す工程と、を有するのが好ましい。
【００１２】
このように、二段階の工程によって水の中の放射性物質を除去するように構成することにより、その除染を一層効率的に行うことができる。
【００１３】
前記第二吸着剤と前記フィルタを用いる構成においては、この第二吸着剤及びフィルタに、紺青を添加するのが好ましい。
【００１４】
紺青とは、ＭＦｅ［Ｆｅ（ＣＮ）６］（ただし、Ｍ＝ＮＨ４、Ｋ、Ｆｅ）の一般式で表され、青色の顔料として用いられる無機化合物である。この紺青は、Ｍとセシウムイオンとの電気親和力の差に起因して、Ｍとの置換によってセシウムイオンをその分子内に取り込む作用を有する。このため、第二吸着剤及びフィルタにこの紺青を添加することにより、この第二吸着剤およびフィルタによる吸着作用が高まり、除染効率を一層向上することができる。なお、紺青は、その製法によって、プルシアンブルー、ミロリブルー、ベルリンブルー等の種々の呼び名があるが、物質としてはいずれも同一のものを指す。一般的に工業的に量産されているのは、上記のＭをＮＨ４としたものである。
【００１５】
前記各構成においては、前記第一吸着剤に、紺青を添加するのが好ましい。
【００１６】
このように紺青を添加することにより、第二吸着剤及びフィルタに紺青を添加した場合と同様に、第一吸着剤による除染効率を一層向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、放射性物質で汚染された被汚染物の除染を行うにあたり、この被汚染物に水と多孔質材からなる第一吸着剤を混ぜて撹拌混合する除染方法を構成した。このようにすることにより、被汚染物が第一吸着剤の孔に詰まるのを防止して、除染作業を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本願発明に係る除染方法の全体のフローを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明に係る除染方法の全体のフローを図１に示す。この除染方法は、セシウム等の放射性物質によって汚染された、瓦礫等の焼却灰、土、ゴミ、小石等の被汚染物の除染を行うためのものである（ｓ１）。この被汚染物は、まず篩（トロンメル）にかけられて（ｓ２）、灰や土等のようにサイズが小さい微細被汚染物（ｓ３）と、ゴミや小石等のように微細被汚染物と比較して相対的にサイズが大きい粗大被汚染物（ｓ４）とに分離される。この微細被汚染物と粗大被汚染物のサイズの境界は必ずしも明確でなくてもよく、両者がサイズ分布の上で多少オーバーラップすることも許容される。
【００２０】
微細被汚染物（ｓ３）は、撹拌槽を用いて、水と第一吸着剤とともに撹拌混合される（ｓ５）。このように撹拌混合することにより、この微細被汚染物が水とともに常に流動した状態となり、第一吸着剤の孔に詰まる（孔の中に滞留する）のを防止することができる。このため、第一吸着剤による放射性物質の吸着作用が損なわれることなく、効率良く除染を行うことができる。
【００２１】
本実施形態においては、第一吸着剤として、表１の（ａ）から（ｅ）に示す、球状に成形した多孔質材（粒径２〜５ｍｍ程度）を用いた。同表中の（ａ）は、ケイ酸（９０％）（重量％、以下同じ）に紺青（プルシアンブルー）（１０％）を添加したものである。この紺青は、ＮＨ４Ｆｅ［Ｆｅ（ＣＮ）６］の一般式で表され、放射性セシウムの吸着能を有すると言われている物質である。また、（ｂ）は、ケイ酸（９０％）にイライト（１０％）を添加したもの、（ｃ）は、ケイ酸（９０％）にミロネクトン（１０％）を添加したもの、（ｄ）は、ケイ酸（９０％）にマールライト７３２ｃ（１０％）を添加したもの、（ｅ）は、ゼオライト（９０％）に紺青（プルシアンブルー）（１０％）を添加したものである。イライト、ミロネクトン、マールライト７３２ｃ、ゼオライトは、いずれも二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等を主成分とする多孔質の物質である。
【００２２】
この第一吸着剤を微細被汚染物と直接混合してもよいが、撹拌混合後に両者を分離しなければならないことを考慮して、この第一吸着剤をその粒径よりも小さな網目の籠体に入れて、この籠体ごと微細被汚染物と混合するのがより好ましい。微細被汚染物と水の混合比（体積比）は、例えば、微細被汚染物：水＝１：２０とするのが好ましいが、混合状況をみて適宜変更することができる。この混合時間は、十分な除染効果を得るために、例えば２５時間とするのが好ましいが、混合状況をみて適宜変更することができる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
この撹拌混合した後に、微細被汚染物を沈殿させて（ｓ６）、この微細被汚染物（灰・土）（ｓ７）と、第一吸着剤（ｓ８）と、水（洗浄水）（ｓ９）に分離する。第一吸着剤として表１の（ａ）又は（ｅ）に記載のものを用いた場合、水に紺青が混入して青く着色した状態となる。撹拌混合後の微細被汚染物の残留放射線量を、放射線測定器を用いて測定する。そして、その値が環境基準値（例えば、８０００ベクレル／ｋｇ）以上の場合、撹拌混合工程における除染が不十分であると判断して、前記撹拌槽に戻して追加の混合撹拌を行う（ｓ５）。その一方で、その値が環境基準値以下の場合、除染が完了したと判断して、微細被汚染物中の土を土壌に還元する（ｓ１０）とともに、灰を乾燥して最終処分場（埋立地等）で処分する（ｓ１１）。
【００２５】
また、分離した第一吸着剤の放射線量を、放射線測定器を用いて測定する。そして、その値が所定値以下の場合、放射性物質の吸着能力が残存していると判断して、前記撹拌槽に戻して再利用する（ｓ５）。その一方で、その値が所定値以上の場合、放射性物質の吸着量がほぼ飽和状態に達したと判断して、最終処分場で処分する（ｓ１１）。
【００２６】
また、分離した水は、放射性物質を吸着する第二吸着剤を混ぜて撹拌混合することによってその中の放射性物質を回収し（ｓ１２）、さらに、その撹拌混合した水をフィルタに通して、残留する放射性物質の最終回収を行う（ｓ１３）。ここでは、第二吸着剤として多孔質材であるマールライトを用いた。また、フィルタは、上層が布、下層が紙で構成され、上下層の間に紺青（プルシアンブルー）を添加した多孔質材であるゼオライトが保持された３層構造となっている。使用済みの第二吸着剤及びフィルタは回収されて、最終処分場で処分される（ｓ１１）。また、フィルタを通った水は、残留放射線量が測定され、その値が環境基準値（例えば５０ベクレル／ｋｇ）以下の場合、除染が完了したと判断して河川等に放流される（ｓ１４）。その値が環境基準値以上の場合、除染が不十分であると判断して、第二吸着剤及びフィルタによる除染工程を繰り返して行う（ｓ１２、ｓ１３）。
【００２７】
その一方で、粗大被汚染物（ｓ４）は、紺青（プルシアンブルー）を混ぜた水によって水洗される（ｓ１５）。この水洗に用いた水（洗浄水）（ｓ１６）は、粗大被汚染物に付着していた灰や土等を含んでいて比較的放射線量が高い。そこで、この水は、微細被汚染物の撹拌槽に供給されて、この微細被汚染物の撹拌混合に用いられる（ｓ５）。水洗後の粗大被汚染物は、さらに水洗が行われ、その後にゴミと小石に分別される（ｓ１７）。この水洗で用いた水は、上記と同様に微細被汚染物の撹拌槽に供給され（ｓ５）、小石は残留放射線量が測定された後に環境基準値内にあるものは土壌に還元され（ｓ１０）、ゴミは最終処分場において処分される（ｓ１１）。
【００２８】
図１に示す処理フローを通した際の放射線量の測定結果について以下説明する。
【００２９】
今回被汚染物として用いた供試材は、放射性物質（放射性セシウム）によって汚染された瓦礫を焼却して得られた灰である。この灰の除染処理前の放射線量を放射線測定器（ゲルマニウム半導体検出器（オルテック社製ＳＥＧ−ＥＭＳ））を用いて測定したところ、９４３００ベクレル／ｋｇ（放射性セシウムの同位体の合算値、以下同じ）であった。
【００３０】
微細被汚染物について、表１に示した第一吸着剤を用いて撹拌槽内で２５時間撹拌混合した場合において、この処理後の第一吸着剤の放射線量を放射線測定器で測定した結果を表２に示す。この数値が大きいほど、灰に含まれていた放射性物質がより多く第一吸着剤に吸着されており、高い除染効果が発揮されていることを意味する。この５種類の第一吸着剤のいずれにおいても、放射性物質が吸着されていることが確認されたが、特にゼオライトに紺青（プルシアンブルー）を添加したものの放射線量が顕著に高く、除染効果が際立っていることが分かる。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
第一吸着剤としてゼオライトに紺青を添加した水準について（表１（ｅ））、この撹拌混合に用いた水について、灰が混濁したままの状態で放射線量を測定したところ２２６７ベクレル／ｋｇであった。さらに、この水（混濁水）をフィルタに通したところ、灰が除去された分だけその放射線量は下がり７７８ベクレル／ｋｇとなった。この放射線量は、放流可能と判断される目安である５０ベクレル／ｋｇを上回っているため、この段階では、河川等にまだ放流することはできない。ちなみに、第一吸着剤を混ぜることなく、灰と水のみで撹拌混合した場合、灰が混濁したままの状態の水の放射線量は２４５９ベクレル／ｋｇ、フィルタを通した後の水の放射線量は８０９ベクレル／ｋｇであり、第一吸着剤を混ぜて撹拌混合を行ったときより若干放射線量が高めとなったが、大きな差は確認できなかった。第一吸着剤と水の放射線量の測定結果から、灰に含まれる放射性物質の大部分は第一吸着剤によって吸着され、水に流出するのは一部に止まることが分かる。
【００３３】
その一方で、この撹拌混合後に撹拌槽内に沈殿した灰を分離して乾燥したものについて、残留放射線量を測定したところ３６１００ベクレル／ｋｇであった。この放射線量は最終処分場で処理するための目安となる環境基準（８０００ベクレル／ｋｇ）よりは高いものの、処理前と比較して放射線量は約６０％減少しており、この除染方法による高い除染効果を確認できた。この結果から、１回混合撹拌を行った灰に対し、さらに１〜２回、同様の混合撹拌を繰り返すことにより、環境基準以下まで残留放射線量を減らすことができると考えられる。
【００３４】
さらに、上記の灰が混濁したままの状態の水（第一吸着剤としてゼオライトに紺青を添加した水準）に、新たにマールライト７３２ｃを２００ｃｃ追加して撹拌混合し、この灰が混濁したままの状態で放射線量を測定したところ２１１．２ベクレル／ｋｇであった。さらに、この水（混濁水）をフィルタに通したところ、灰が除去された分だけその放射線量は下がり、８３．２ベクレル／ｋｇとなった。このように、撹拌混合を繰り返すことにより、確実に放射線量を低減できることを確認できた。
【００３５】
図１に示した処理フローでは、最初の段階で被汚染物を篩にかけてサイズごとに分離する工程（ｓ２）を設けているが、篩にかけることなく、全ての被汚染物を撹拌槽に投入して撹拌混合してもよい。
【図１】
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