(57)【要約】【課題】  本発明は、原子炉事故等に伴い汚染された広範な地域に対応可能な、空間放射線量低減方法と汚染物質減容方法及びそれらに用いる溶液と装置を提供する。【解決手段】  遷移元素、カリウム及びカルシウム元素を溶解させた溶液中に、表面に光触媒微粒子を吸着固化させた無機多孔質粉末を混入した溶液を作り、当該溶液を強磁界の中を流動させた状態、及び、当該溶液中にナノバブルを飽和させた状態の溶液を用い、放射性物質を剥離、新付着、地下に浸透させ、同時に遷移元素の薄膜で覆い、対象物からのγ線エネルギーを光触媒作用で有効転換することにより、原則として現地において、回収することなく空間放射線量を低減し、また、本溶液活用低温度熱分解装置を用いて、セシウムを気化流出させることなく汚染物質を減容する。更に、大元の事故現場において、同様な方法で空間放射線量を低減させる。【選択図】  図１
2014052230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミネラル水又は普通の水に、遷移元素、又は、遷移元素とカリウム、若しくは、アンモニウムイオンを溶解、又は、懸濁させ、さらに放射性微粒子付着能力を有する無機多孔質微粉末、若しくは、当該微粉末表面に光触媒微粒子を付着固化させた無機多孔質微粉末を単独、又は、同時に混入した溶液を作り、当該溶液そのままの状態、当該溶液を強い磁界の中で流動させた状態、当該溶液中にナノバブル装置でキャビティを発生させた状態、又は、それらの複合状態の溶液を用い、噴霧、散水、噴射、かけ流し、又は、溝浸けすることにより対象物からの空間放射線量を低減することを特徴とする除染方法
【請求項２】
「請求項１」記載の方法で製造、使用することを特徴とする除染溶液、又は、溶剤
【請求項３】
「請求項１」記載の遷移元素は、バナジウムであることを特徴とする「請求項２」記載の除染溶液、又は、溶剤
【請求項４】
「請求項１」記載の溶液にカルシウムを添加することを特徴とする「請求項２」及び「請求項３」記載の除染溶液、又は、溶剤
【請求項５】
「請求項１」乃至「請求項４」記載の溶液を使用し、当該溶液を貯蔵する工程と、当該溶液を強磁界の中で流動させる工程と、当該溶液中にナノバブル発生装置でキャビティを発生させる工程と、当該溶液を対象物に噴霧、散布、噴射、かけ流し又は溝付けする工程の全工程、又は、分割して内２乃至３工程から構成されることを特徴とする空間放射線量を低減のための除染装置
【請求項６】
「請求項５」記載の当該溶液を強磁界の中で流動させる工程において用いる装置は、ｎ個のネオジウム磁石対を用い、その対極距離を最も強磁界となる５ｍｍに近づけ、強磁界となったｎ個の間隙を流体が移動する装置とし、ナノバブル発生装置の溶液流入口、若しくは、排出口、又は。溶液貯蔵槽からポンプへの流入口、若しくは、ポンプからの排出口付近に一体化して設置することを特徴とする装置
【請求項７】
放射線を含む汚染有機物を、含水量が多い場合は事前乾燥する工程と、熱分解炉へ空気取り入れ口、及び、処理物投入口から流入する空気を強磁界の中で流動させる工程と、当該空気を用い汚染有機物を熱分解、減容する工程と、その工程から排煙と共に漏出する放射性物質を含む難分解物質を「請求項１」乃至「請求項４」記載の溶液と当該溶液を活性化させる光源を用い、主として液相において無害化、又は、放射線量を低減させる工程と、放出気体を光触媒とその光源を用い、気相において無害化、又は、放射線量を低減させる工程のうち４乃至５工程で構成される熱分解装置を用いることを特徴とする汚染物質減容方法
【請求項８】
「請求項７」記載の方法で使用され、同記載の工程で構成されることを特徴とする汚染物質減容装置
【請求項９】
「請求項８」記載の熱分解炉へ流入する空気を強磁界の中で流動させる工程において用いる装置は、「請求項６」に記載した、最も強磁界の中を気体が流動するよう構成された装置とすることを特徴とする熱分解装置
【請求項１０】
放射性物質発生場所において、「請求項１」乃至「請求項６」記載の溶液及び装置を用い、常時、噴霧又は散水することにより、若しくは、噴霧、又は、散水後の放射性物質付着微粒子を「請求項７」乃至「請求項９」記載の熱分解後の処理方法及び装置を用いることにより、当該粒子からの放射線量を低減させることを特徴とする事故現場の空間放射線量低減方法
【請求項１１】
「請求項１０」記載の方法で使用され、同記載の工程で構成されることを特徴とする事故現場の空間放射線量低減装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質発生源及び広範な飛散汚染場所に対応できる光触媒作用を利用した除染方法、及び、それに用いる溶液、装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタン等光触媒は、紫外線を受けると表面に付着した有機物や水を酸化分解する。この機能を使って、脱臭、防菌、防汚など、環境浄化技術の実用化が進んでいる、しかし、Ｘ線やγ線などの高エネルギーの光、放射線に対してどのような応答をするか分かっていなかった。２００７年、独立行政法人  産業総合技術研究所環境管理技術部門  光利用研究グループと独立行政法人  日本原子力開発機構量子ビーム応用研究部門  エックス線ダイナミックス研究グループ共同によって、酸化チタン光触媒に放射光X線を照射すると、紫外線照射時と同様に電気化学的酸化反応が起こることが初めて確認された。すなわち酸化チタンに放射X線を照射して、光電流が１０倍を超える高い効率（X線１光子当たり量子―正孔対は約１５個も生成）で得られることと、水中成分の酸化分解反応が起こることが確認された。また、これに加え、放射Ｘ線照射によって、わずか１分で酸化チタン表面が、紫外線照射の場合に比べて1万倍の効率で親水化することも確認された。（国際電気化学会の学術誌“Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａ  Ａｃｔａ”２００７年５月１３日電子版掲載）（非特許文献１参照）ちなみに、Ｘ線とγ線の違いは、発生機構の違いによるもので周波数域は同じである。前者が軌道電子のエネルギー準位の遷移、後者が原子核内のエネルギー準位の遷移を起源としている。
【０００３】
これは、光触媒作用が、高レベル放射性廃棄物から放出される放射線の有効利用化や除染及び空間放射線量低減作業に応用できることを示唆しているが、応用した関連特許としては次の６件が挙げられる。
光触媒の効率向上を図るために低線量放射線を放射する放射性鉱物を添加するもの（特許文献１参照）。可視光領域で高効率を図るため光触媒に電離性放射線を照射するもの（特許文献2参照）。原子炉内において光触媒塗被覆シンチレーター、光触媒混濁液にγ線が当たることによって水素を発生するもの（特許文献３参照）。原子炉等で発生する高濃度放射線廃棄物からのγ線、Ｘ線を光触媒とシンチレーターに当て酸素、水素を製造するもの（特許文献４参照）。原子炉内に光触媒を塗布し、炉壁等の腐食を防ぐもの（特許文献５参照）。光触媒に励起促進剤を加えた輻射エネルギー励起型光触媒複合体（特許文献６参照）。
これらは、いずれも光触媒の反応効率の向上を狙い、安全な原子炉内においてγ線そのものの活用を図るものであり、γ線を放射する放射性物質を付着除去するものでない。すなわち、原子炉事故等で広範囲に飛散した放射性物質を対象とする除染を目的とするものではない。
【０００４】
光触媒は、太陽光を利用し環境汚染物質を分解除去できるため、これまで環境浄化剤として数々検討されているが、化学的安定性や安全性の観点から、今のところチタニアに勝るものはないとされている。しかし、用いるチタニアは微粉末で、かつ、太陽光の３％しか含まれていない紫外線が主反応域であるため、微細多孔質粉末に付着させて回収性を良くし、また、チタニアに白金、バナジウム、ロジウム、鉄などを担持させて可視光対応型にし、更に、透明性を高めるためナノ化する等、様々な高性能光触媒が考え出されている。これらの製品は、粉末、ゾル状のものもあるが、いずれもチタニア粒子を基盤に遷移元素等を付着させ、いわばハイブリッド光触媒の様になっている。結果として高価で、対象とするものに噴霧、焼成等により効率よく付着させる等、費用対効果に応じられる限られた範囲で使用されるようになっている。つまり、高性能なハイブリッド光触媒は、広い地域の除染に使うという発想は起こりにくいのが、実情である。
【０００５】
光触媒を用いない除染又は放射線量低減技術に関する特許については、物理的手法（物
理除染）や化学的手法（化学除染）、また、それらを併用する方法が多数提案されている。物理除染のうち水流や蒸気流を利用する方法としては、蒸気を媒体として研磨剤を除染対称物に噴射して汚染された酸化皮膜を研削除去するもの（特許文献７参照）、ウオータジェットによる物理除染と薬剤による化学除染の併用によるもの（特許文献８参照）、超音波により水中にキャビテーションを発生させて接液表面を洗浄するもの（特許文献９参照）が挙げられる。化学除染については、酸化剤を用いた酸化除染、還元剤を用いた還元除染、それらを併用した酸化還元除染が知られている。酸化除染の一つとしては、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を除染対象物に接触させるもの（特許文献１０参照）が挙げられる。
これらも、原子力発電プラントや放射性物質取扱施設等の配管機器表面に付着する放射性物質を除去する技術として、考案されたもので、光触媒と同様、原子炉事故等で飛散した微粒子放射線物質により汚染された広範囲の対象物の除染には適さない。
その他、ホタテ貝の粉あるいはオゾン水等の特殊水を用いた現地実証実験の新聞記事もあるが、ゼオライトと普通の水を用いた高圧洗浄と変わらない実験結果が出ている。
超音波によるキャビテーションを発生させた水についても、独自で用いた場合、同様な結果が出ており、注目されていない。
【０００６】
また、今回の東日本震災に伴う津波及び原子力発電所事故による膨大な瓦礫処理に当たってダイオキシン、ＰＣＢ及び放射性物質の混入が推測されるため、それらの焼却は忌避されているところである。過去、焼却ではなく、磁化空気を応用した低温熱分解装置に関する特許が次のとおり多数提案されている。廃棄有機物の低温磁気分解装置（特許文献１１参照）。処理物の定温分解処理方法及び装置（特許文献１２参照）。磁気空気作用による有機物熱分解装置（特許文献１３参照）である。
これらの装置は、環境大臣が示された使用可能な熱分解装置に該当（非特許文献３参照）しており、一応稼働し額面通り低温処理され、かつ、灰までもが分解されているように見える。しかし、含水量の多い廃棄物処理が難しく、タールが出て、加えて扱うものがダイオキシン、ＰＣＢ、放射性物質が付着したものとなると、漏れが考えられるため排気浄化に今以上の工夫が必要と関係者に受け止められている。
【０００７】
一方、東日本震災に伴う福島原子力発電所事故の緊急を要する処理のため、「平成２３年度放射能除染技術実証事業公募」が、内閣府、環境省及び独立行政法人日本原子力開発機構が主催となって、２０１１年１１月〜２０１２年２月まで行われた。国家の優先重要課題であり内外から２９５件もの提案があり、厳選な審査により除染技術２５件が採択された。そして、４グループで１００億円の費用をかけ各実証実験を終え、平成２４年３月、福島市公民館において大々的に結果報告会が催された。「平成２３年度除染技術実証試験事業」結果の概要は、次のとおりである。詳しくは、（非特許文献２）参照されたい。
【０００８】
汚染された土壌の除染、減容化については、回転加熱機（１２００℃）によるセシウムの昇華分離（熱処理）技術×１件、切削機材等（超高圧水、ボールミル、磨砕装置、マイクロバブル、キャビテーションジェット）と篩、比重分離、サイクロンを利用した分球（土壌粒径が小さいほどセシウムをよく吸着）による技術×６件、有機酸（シュウ酸）を用いた土壌溶解によるセシウム遊離技術（化学除染）×１の計８技術である。
結果：熱処理及び化学処理については、高コストで処理速度も遅く、分球技術については、一応除染は出来るものの、土壌の４割にも及ぶ７５μｍ以下の農地に不可欠な粘土質粒子を汚染物質として除去し、別場所で隔離しなければならず、地力を落とし現実的に農地適用は難しい。また、当然の事ながら表面土壌を剥離できない田畑周辺の畦、側溝でホットスッポットとなった場所が散在するが、それらはそのまま残る。さらに、現地で処理できないため広大な仮置き場の確保、造成及び管理が必要である。
【０００９】
下水処理施設等での汚染された汚泥の除染、減容化については、汚泥可容化剤（酸又はアルカリ）を用いてセシウムを溶出し、特殊な吸着剤で吸着回収する技術が１件である。
結果：セシウム付着率、減容化率共に約５０％であり、実用化には至らない。すなわち汚染汚泥に対する適当な除染、減容化技術は、未だ見つかっていない状況である。
【００１０】
汚染された道路、建物の除染については、道路標識等を切削するのと同様に、切削、剥離機器（吸塵式サンダー、剥ぎ取り可能なストリップペイント、超高圧水洗浄、ウェットブラスト）による技術×３件、特殊水（高濃度オゾン水、ナノバブル水）による技術×２件の計５件である。
結果：建物の除染率は、５０％であった。これは実施した箇所の除染率であって、瓦と瓦の間、傷、ひび割れ、継ぎ目等の粘土質や塵が溜まりやすい場所の除染は難しく、ホットスポットはそのまま残る。建物の切削剥離技術は、粉塵が舞い上がる際に内部被曝にも留意する必要がある。道路の超高圧水、特殊水、ウェットブラストによる切削、剥離技術については、通常の舗装道路上では成果が見られるものの、建物と同様、表面に傷、割れがある道路、透水性舗装道路、隙間のあるインターロッキング上では、低減率は低下した。また、高コストであり、かつ、ホットスポットになりやすいかなりの面積を占める道路周辺地、側溝等に対応していない。
【００１１】
汚染された瓦礫、植物、被服等の除染、減容化については、廃棄物洗浄機，磨砕洗浄機を用いて水洗浄を行う技術とドライアイスブラストにより瓦礫等を乾式洗浄する技術の計２件である。
結果：磨砕機水洗浄については、放射能濃度を低減させることは出来るが、材質によってバラツキがあり、プラスチックに至っては２６％である。ドライアイスブラスト技術については、瓦礫の隙間に付着した粘土、シルトの剥離が難しいためか水洗浄よりも低減率が低かった。すなわち、汚染された塵、粘土質が付着した瓦礫、廃棄物の除染、減容化は難しく、新技術が待望されている。
【００１２】
汚染された植物及び牛糞等の除染、減容化については、高温好気堆肥菌システムによる堆肥化技術と発酵分解による有機減容化システム技術の２件である。
結果：高温好気堆肥菌システム、有機減容化システム共に、除染減容化は出来るものの時間がかかり、また、コスト的にも不明であり、実用化には問題がある。瓦礫廃棄物の除染減容化と同様、新技術が待望されている。
【００１３】
汚染された水の処理については、人工ゼオライトブロックを排水側溝や集水桝に設置し、放射性物質を付着させる技術とフェロシアン化鉄配合吸着凝集沈殿剤を用いた技術の２件である。
結果：環境中の水の中には、セシウムはイオンの形ではほとんど含まれていないのが確認された。人工ゼオライトブロックについては、人工的な汚染水を用い５０％弱の低減効果を確認した。フェロシアン化鉄配合吸着凝集沈殿剤については、超高圧水洗浄後の回収水を用い、処理水は検出限界値（２０Ｂｑ／ｌ）以下を達成した。もっとも、ゼオライト、フェロシアン化鉄を使用せず凝集剤のみで実施した場合も検出限界値以下であった。これらから、セシウムは、ほとんど除去された微粒子沈殿物に強固に付着したまま水中に混濁していると考える。
【００１４】
汚染された伐採木材、樹皮の除染については、木質瓦礫等の表面に固化剤（セメント）を塗布した後、チッパーで粉砕し、固化剤と除染済チップとを分別する技術×１と各種（加温、超音波、攪拌）洗浄後、バグフィルター、ＨＥＰＡフィルターを付加した小型焼却炉で減容する技術×１と高圧水洗浄で除染した後、除染水を吸着剤（ネオナイト）で処理する技術の計３件である。
結果：固化剤（セメント）を塗布して剥ぐ方法については、水洗浄よりも低減させるものの、高コストであり手間暇がかかる。洗浄後、バグフィルター等付きの小型焼却炉で消却する方法については、消却するので大幅減容出来ることを実証した。ただし、飛灰飛散防止のための圧力制御や排気フィルター等の対策が必要であり、これも高コストである。高圧水洗浄については、約２０分の洗浄で８０％の低減が認められた。
【００１５】
一番広い面積を占める汚染された森林については、森林内の間伐、下刈り、枝払いにより空間線量を低減させる技術と森林内の落葉等をバキュームカーで吸引除去する技術の２件である・
結果：森林内の間伐については、線量は低減されるものの間伐を実施した場所（道路から数１０ｍ以内）のみであり、広大な森林の除染には、とても至らない。バキュームカーによる落葉吸引技術についても、同様に限られた区域だけであり、全体的な空間線量低下や花粉の飛散対策に似た効力はない。除染実施後の空間線量は、６０μシーベルト／時と高レベルであった。加えて、森林から回収した落葉等は、汚染物質として７５μｍ以下の土壌と同じく、膨大な費用をかけ別場所で隔離保管する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２９７２７７号公報
【特許文献２】特開２００６−９５５２０号公報
【特許文献３】特開２００３−３２７４０１号公報
【特許文献４】特開２００３−３２７４０１号公報
【特許文献５】特開２００５−２４２６４号公報
【特許文献６】特開２００６−３５２０７号公報
【特許文献７】特開２００７−７５０９５号公報
【特許文献８】特開２００２−１１６２９５号公報
【特許文献９】特開２００８−６２１６２号公報
【特許文献１０】特開２００７−３０９８６４号公報
【特許文献１１】特開２０１１−１３１１２７号公報
【特許文献１２】特開２０１０−１５５２３１号公報
【特許文献１３】特開２０１０−５８１０３号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】産総研  主な研究成果  「Ｘ線照射下でも酸化チタンの光触媒作  用がおこることを確認」２００７年７月５日掲載
【非特許文献２】独立行政法人  日本原子力研究開発機構福島技術本部  「平成２３年度除染技術実証試験事業の概要」２０１２年３月９日、インターネトに掲載
【非特許文献３】平成１７年１月１２日環境省告示第１号「環境大臣が定める熱分解の方法」
【非特許文献４】東京大学名誉教授  森敏氏のプログ「ＷＩＮＥＰプログ」http://moribin.blog114.fc2.com/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
解決しようとするのは、内外の英知を集めて実施された「平成２３年度除染技術実証試
験事業」で明らかになった採択除染、減容化技術に関する次の諸問題である。
また、実証実験結果には、明記されていないが、当該方法で行える除染対象地は、飯舘村を例に取った場合、全体の２０％強であり、山林、不整地の多い被災地空間放射線量を生活可能レベルまで低減させる方法としては、「莫大な費用をかけながら、部屋の天井等を掃除せず、床の一角を拭いているようなもの」と、当該村議会議員が疑問を抱き、メディアに投稿している状況である。実際、従来の方法で除染を行っても、森林等未実施場所から新たに放射性物質が塵と共に飛散し、それによる内部被爆は避けられない。
【００１９】
汚染土壌の除染については、現場処理が難しく高コストである。
特に、農地に不可欠７５μｍ以下の粘土質粒子を汚染物質として除去し、地力を落とし現実的に農地適用は難しい。また、別場所に隔離しなければならず、高濃度に汚染された地域となる仮置き場確保は、帰宅予定住民の猛反発が想像され、また、造成、管理は大がかりで費用もかかる。さらに、表面土壌を剥離できない田畑周辺の畦、側溝等のホットスッポットが、そのまま残る。
【００２０】
汚染された汚泥の除染については、細粒分子に強く付着しており、セシウム吸着率、減
容化率が共に約５０％と低く、現行技術では除染減容化が難しい。
【００２１】
汚染された建物、道路の除染については、建物は瓦と瓦の間、傷、ひび割れ、継ぎ目等、
粘土質、塵がたまるホットスポットになりやすい場所の除染が難しく、そのまま残る。道路の切削剥離技術については、粉塵が舞い上がる際に内部被爆に留意する必要があり、また、建物と同様、通常道路表面には無数の小さな傷、割れがあり、それらが取りきれない道路、透水性舗装道路、隙間のあるインターロッキング上では、低減率が低い。また、高コストであり、かつ、ホットスポットになり易い、かなりの面積を占める道路周辺地、側溝等については、除染又は空間放射線量低減されずそのまま残る。
【００２２】
汚染された瓦礫、植物、被服等の除染については、水洗浄、乾式洗浄共に時間がかかり、
高コストである。また、隙間に入り込んだ汚染された塵、粘土質が付着した瓦礫、廃棄物の除染、減容化が難しい。これらは、付着力が強いため、無害化レベルの除染は難しく、汚染物として多量の保管場所が必要である。
【００２３】
汚染された植物及び牛糞等の除染、減容化については、高温好気堆肥菌システム、有機減容化システム共に、除染減容化は出来るものの時間がかかり、また、高コストである。
【００２４】
汚染された水の処理については、実証実験では明らかにならなかったが、広範囲であるが故に、雨水等に混じって塵等に付着したままの放射性物質が、集水槽、川底、湖底等に堆積され続ける。
【００２５】
汚染された伐採木材、樹皮の除染については、固化剤（セメント）を塗布して剥ぐ方法は、高コストであり手間暇がかかる。洗浄後、バグフィルター等付きの小型焼却炉で焼却減容化法は、汚染物を焼却するのでセシウムが全て気化し、飛灰飛散防止のための圧力制御や排気フィルター等の対策が必要であり、高コストである、また、燃焼による小型焼却炉を現法制下で大量に設置して良いかという問題もある。
【００２６】
汚染された森林については、間伐による線量低減は間伐を実施した場所（道路から数１０ｍ以内）のみであり、広大な森林の除染には、現実的に不向きである問題。除染実施後の空間線量が、６０μシーベルト／時と高レベルであった問題。バキュームカーによる落葉吸引技術も限られた区域だけであり、全体的な空間線量低下や花粉の飛散対策に似た効力はない問題。加えて、森林から回収した落葉等は、汚染粘土質土壌（７５μm以下）と同じく、汚染物質として膨大な費用をかけ別場所で隔離保管する必要がある。
【００２７】
以上の問題点は、広範囲にわたって飛散し、塵等微粒子に強く付着している「放射性物質を取り除くことが除染」として、除去隔離に固執して行った結果生じたと考える。
本発明は、まず、強固に塵等微粒子に付着した放射性物質を効率よく剥離、新付着するため、用いる溶液構成原子に各種エネルギーを与えるとともに新たな付着剤を加え、その場で光触媒作用を利用し放射線エネルギーを有効転換させることにより、原則として回収することなく、仮置き場に集積管理した方が良いものについては、仮置き場そのものを除染対象として溶液を散布被膜し、また、同様な方法で大元の事故現場における放射線量を低減させることにより空間放射線量の低減と汚染物質の大幅減容を図ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
第１の発明は、ミネラル水又は普通の水に、遷移元素、又は、遷移元素とカリウム、若しくは、アンモニウムイオンを溶解、又は、懸濁させ、さらに、放射性微粒子付着能力を有する無機多孔質微粉末、若しくは、当該微粉末表面に光触媒微粒子を付着固化させた無機多孔質微粉末を単独、又は、同時に混入した溶液を作り、当該溶液そのままの状態、当該溶液を強い磁界の中で流動させた状態、当該溶液中にナノバブル装置でキャビティを発生させた状態、又は、それらの複合状態の溶液を用い、噴霧、散水、噴射、かけ流し、又は、溝浸けすることにより対象物からの空間放射線量を低減することを特徴とする除染方法である。
酸化チタン及びチタン錯体を基材にした光触媒は、高性能な光触媒作用を有するが、水に難溶、かつ、高価である。広範囲に飛散した放射性物質を対象として、安価にγ線のエネルギーの酸化還元力転換を図れるよう、チタンと同じ性格を有する４周期の遷移元素を用い、当該遷移元素を溶解又は混濁した溶液とした。同時に、土壌固着の主因と考えられている黒雲母の主成分であり、また、植物の成長に不可欠で、かつ、イオン化エネルギーの低いカリウムを添加し、作物がセシウムを根から吸収するのを避け、併せて吸着土壌粒子から剥離効果を有する植物にとっても良い溶液とした。反対に、植物にセシウムを吸着させて除去を狙う場合は、アンモニウムイオンを添加した溶液とした。さらに、剥離したセシウム原子、又は、イオンをイオン結合力、分子間力及びファンデルワース力等による分球作用を活用し付着するため、無機多孔質粉末を混入した溶液にした。混入多孔質粉末としては、ナノレベルの細孔を多数有し、セシウムとの陽イオン交換機能を有する公知のデオライト、又は、デオライトよりも小さな細孔を有し、遷移元素を溶解しやすくアルカリ性の同じく公知の焼成ホタテ貝、又は、光触媒対応性能がよいシリカゲルが好ましい。
さらに、セシウムの剥離、新付着機能を高めるため、当該溶液を例えばネオジウム永久磁石が作る強磁界の中を流動させ、同時に当該溶液中にナノバブル発生装置により５０μｍ以下のキャビティを発生させることにより溶液構成原子又はイオンに活性エネルギーを与えるようにした。そして、広範な地域に及ぶそれぞれの場所で、当該溶液を多量に、主として噴霧、又は、散水することにより、セシウム付着物質周辺を薄膜で覆うようなイメージで原則として回収することなく、広範な地域対象物の空間放射線量を低減させることにより除染する方法とした。
【００２９】
第２の発明は、第１の発明記載方法で使用することを特徴とする除染溶液、及び、溶剤である。
現場での多量使用に対応するため、希釈して使用する当該溶液の濃縮溶液、及び、第１の発明記載の方法で使用し、当該溶液の製造に用いられる溶剤を含む。
【００３０】
第３の発明は、第１の発明記載遷移元素は、バナジウムであることを特徴とする除染溶液、及び、溶剤である。
バナジウムは、周期表３族チタンの隣に位置する４族の遷移元素で、チタンとイオン化エネルギーもほぼ同等で似ており、アルカリ水に溶出する性質を持っている。また、バナジウムは富士山のバサルト層を通じて採取されるミネラル水に多量に含まれており、糖尿病予防効果がある等、人間にとって良い働きをすると知られている。
本溶液は、富士山等のバナジウム水を逆浸透膜装置、若しくは、真空濃縮装置を用いてバナジウム濃度を調整した溶液、バナジウム等のミネラルを多量に含む古代軟質多孔性海洋腐食質を溶出した溶液、又は、前記溶液、若しくは、普通の水に火力発電所の排出灰から採取されるバナジウムを添加した溶液を基剤として製造する。
【００３１】
第４の発明は、第１の発明記載の溶液にカルシウムを添加することを特徴とする除染溶液、及び、溶剤である。
本溶液は、カルシウムを多量に含むミネラル水を、第３の発明と同じく逆浸透膜装置、又は、真空濃縮装置を用いてカルシウム濃度を調整した溶液、カルシウム等のミネラルを多量に含む古代軟質多孔性海洋腐食質を溶出した溶液、又は、前記溶液、若しくは、普通の水に、カルシウムを多量に含むホタテ貝等の焼成貝殻粉末、又は、人工ミネラル水用カルシウム等ミネラルを添加して製造する。
【００３２】
第５の発明は、第２の発明及び第３の発明記載の溶液を使用し、当該溶液を貯蔵する工程と、当該溶液を強磁界の中で流動させる工程と、当該溶液中にナノバブル発生装置でキャビティを発生させる工程と、当該溶液を対象物に噴霧、散布、噴射、かけ流し又は溝付けする工程の内２乃至４工程から構成されることを特徴とする空間放射線量を低減のための除染装置である。用途に応じ構成等が変わるが、使用例の項で図を参照して説明する。
【００３３】
第６の発明は、第５の発明記載の当該溶液を強磁界の中で流動させる工程において用いる装置は、ｎ個のネオジウム磁石対を用い、そのＮＳ対極距離を最も強磁界となる５ｍｍに近づけ、強磁界となったｎ個の間隙を流体が移動する装置とし、ナノバブル発生装置の溶液流入口、若しくは、排出口、又は。溶液貯蔵槽からポンプへの流入口、若しくは、ポンプからの排出口付近に一体化して設置することを特徴とする装置である。
この装置によって、従来使われている噴霧器、散水器、噴射機、及び、溶液貯槽庫、ポンプ等がそのまま用いることが可能となる。この装置は水構成原子分子の動きを活発にし、いろんな効能が考えられるので、汚染に限らず、植物活性化、土壌改質、水の改質、及び、水道管等の錆落とし等さまざまな効果を期待して用いることができる。
【００３４】
第７の発明は、放射線を含む汚染有機物を、含水量が多い場合は事前乾燥する工程と、熱分解炉へ空気取り入れ口、及び、処理物投入口から流入する空気を強磁界の中で流動させる工程と、当該空気を用い汚染有機物を熱分解、減容する工程と、その工程から排煙と共に漏出する放射性物質を含む難分解物質を第２の発明乃至第４の発明記載の溶液と当該溶液を活性化させる光源を用い、主として液相において無害化、又は、放射線量を低減させる工程と、放出気体を光触媒とその光源を用い、気相において無害化、又は、放射線量を低減させる工程の内４乃至５工程で構成される熱分解装置を用いることを特徴とする汚染物質減容方法である。
外部と遮断した熱分解炉の空気取り入れ口から流入する空気を複数の例えばネオジウム永久磁石等で作った強磁界の中を流動させることによって、空気内在各原子に加わるエネルギーを利用し、種火が消えない程度の酸素状態で、汚染有機物の大半を熱分解、減容することを狙っている。また、その工程から排煙と共に漏出すると考えられる放射性物質の外、ダイオキシン、微量ＰＣＢ等の無害化、又は、補足低減も目的としている。
【００３５】
第８の発明は、第７の発明記載の方法で使用され、同記載の工程で構成されることを特徴とする汚染物質の減容装置である。
【００３６】
第９の発明は、第８の発明記載の熱分解炉へ流入する空気を強磁界の中で流動させる工程において用いる装置は、第６の発明に記載した、最も強磁界の中を気体が流動するよう構成された装置とすることを特徴とする熱分解装置である。
【００３７】
第１０の発明は、放射性物質発生場所において、第２の発明乃至第６の発明記載の溶液及び装置を用い、常時、噴霧又は散水することにより、又は、噴霧、若しくは、散水後の放射性物質吸着微粒子を第７の発明乃至第９の発明記載の熱分解後の処理方法及び装置を用いることにより、当該粒子からの放射線量を低減させることを特徴とする事故現場の空間放射線量低減方法である。
【００３８】
第１１の発明は、第１０の発明記載の方法で使用され、同記載の工程で構成されることを特徴とする事故現場の空間放射線量低減装置である。
当該溶液を常時、噴霧し冷却液化、落下させる工程と、軽量素材で作った気体流動筒にファンを設け下層に設けた処理槽を通じて外気に放出する工程と下層で上記溶液を満たした処理槽で付着させる工程により空間放射線の元凶である漏出場所で放射性物質を減少させることを特徴とする装置である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、原則として回収することなく、仮置き場で集積管理されたものについては仮置き場を除染対象とし、その場で放射性物質からのγ線エネルギーを有効転換させることにより、空間放射線量の低減を図るものである。本発明により、「放射性物質の除去、隔離による除染」が抱える前記緒問題点を解決し、次の効果が得られる。
飯舘村議の言葉を借り一口で言えば、「テーブル、床の一部だけではなく、天井から掃除する。」である。
これらの効果は、用いる素材、装置の各機能、すなわち、アルカリ元素の溶解機能、遷移元素特に酸化チタンの光触媒機能、ゼオライト等無機多孔質物質の付着機能、強力磁界を移動させた流体構成分子及びナノバブル装置のキャビティによる剥離分解機能等、それらの公知の機能を、一つの溶液にし、巧妙に掛け合わせるからこそ達成できるものである。
１  除染対称区域の８割に及ぶ森林等多くの除染困難区域を容易に除染できる。
２  放射性廃棄物及び仮置き場を大幅に削減できる。
３  仮置き場の汚染物を再除染し、放射線量を低減し、帰宅住民の協力が得られる。
４  田畑に必要な細粒土壌を残して除染できる。
５  汚染有機物、汚泥等を大幅に減容できる。
６  除染費用を削減できる。
７  避難住民が、安心して帰宅できるよう、生活区域全体の空間放射線量を低減できる。
８  広範な汚染地域からの塵等付着放射性物質の拡散及びそれによる体内被曝を防げる。
９  原子炉事故等発生場所等からの新たな放射性物質の散逸を防げる。
１０  原子炉事故等発生場所等の空間放射線量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】酸化チタン等光触媒の紫外線、γ線照射時の反応図である。
【図２】セシウム、カリウム、遷移元素、酸素、水素原子の大きさ等である。
【図３】ネオン原子殻の概念図である。
【図４】セシウム１３７のβ崩壊の概念図である。
【図５】付着放射性物質を光触媒、カリウム粒子等の作用で除去、又は、取り囲む図である。
【図６】磁化の概念図である。
【図７】磁化の定義図である。
【図８】磁気モーメント図である。
【図９】磁気モーメントの量子的起源図である。
【図１０】電子の磁気モーメント図である。
【図１１】原子及び分子の磁気モーメント図である。
【図１２】遷移元素の磁気モーメント図である。
【図１３】磁化処理の概念図である。
【図１４】マイクロバブル、ナノバブルの収縮概念図である。
【図１５】マイクロバブル、ナノバブルの相違概念図である。
【図１６】溶液中でのキャビティ圧壊の図である。
【図１７】付着壁面でのキャビティ圧壊の図である。
【図１８】キャビティ気液界面におけるイオン分布と電位変化図である。
【図１９】キャビティ気液界面における陽イオン物質吸着図である。
【図２０】第１の発明についての方法図である。（実施例１）
【図２１】第２乃至第４の発明についての溶液、溶剤の図である。（実施例１）
【図２２】第５の発明についての図である。（実施例１）
【図２３】第５の発明（溝付け）についての装置図である。（実施例１）
【図２４】第６の発明についての装置図である。（実施例１）
【図２５】汚染土壌についての空間放射線量低減方法図である。（実施例１）
【図２６】仮置き場での汚染土壌空間放射線量低減方法図である。（実施例２）
【図２７】汚染建物、道路についての空間放射線量低減方法図である。（実施例３）
【図２８】汚染森林についての空間放射線量低減方法図である。（実施例４）
【図２９】第７の発明についての方法図である。（実施例５）
【図３０】第８の発明についての装置図である。（実施例５）
【図３１】第９の発明についての装置図である。（実施例５）
【図３２】汚染汚泥についての空間放射線量低減方法及び汚染物質減容方法図である。（実施例５）
【図３３】汚染瓦礫、植物、被服等についての空間放射線量低減方法及び汚染物質            減容方法図である。（実施例６）
【図３４】汚染植物、牛糞等についての汚染物質減容方法図である。（実施例７）
【図３５】汚染伐採木材、樹皮についての空間放射線量低減及び汚染物質減容方法図である。（実施例８）
【図３６】第１０の発明についての方法図である。（実施例９）
【図３７】第１１の発明についての装置図である。（実施例１０）
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
飛散した放射性物質は、余りにも広範囲で、かつ、粘土質等微粒質へ付着力は強く、雨等ではそのまま地表近くに残り完全な除去は難しい。加えて、セシウム１３７の半減期は、３０年と長い。そこで、本発明は、微細放射性物質を付着したまま、回収することなく、そのγ線エネルギーを図１に示す光触媒作用を利用し、有害有機物の分解エネルギーに転換することにより、原則として回収することなく、仮置き場で管理した方が適切なものについては仮置き場で再除染し、空間放線量を広範囲にわたり低減させようとするものである。
【００４２】
また、前記除染技術実証実験で明らかになったように、高圧洗浄機等で用いた処理水の水そのものに放射性物質は含まれておらず、水に混在している塵、粘土微粒子に付着しており、それらは凝集剤を用いることにより簡単に沈殿分離できるのである。つまり、除染の際、汚染物質が増えると考えて、水の使用を制限することはないと考える。むしろ、放射性物質を塵、粘土微粒子から剥離し、光触媒付着微粒子に付着させ意図した場所に効率的に集めるため、自然の雨のように多量に用いるべきと考えた。水は酸素と水素で構成されるが、図２で示すように酸素及び水素原子は、他原子と比べ小さいにもかかわらず、大きな分子間力を持ち、表面張力、付着力等において、他原子液体と比較し特異な性格を持つ流体である。本発明は、水を構成する分子、原子及び電子の性格を大きく利用したものである。基材の水は普通の水でも良いが、回収しないことを前提とするため、好ましくは人間にとって良い影響を及ぼし、セシウムとのイオン交換を狙い、セシウムと同じくアルカリ金属、アルカリ土類金属を含むミネラル水が好ましい。
【００４３】
次に、対象とする放射性物質の特徴について述べる。
対象放射性物質は、線種の特性及び半減期からセシウム１３７とセシウム１３４と考える。ちなみに、ヨウ素の半減期は８日である。セシウムは、図２で示すとおり水素の直径約９倍の最も大きな原子で、８つの配位数を持つ。関係する物理特性としては、非常に柔らかく、融点が２８．４度Ｃで、夏の暑さ程度で液化し、沸点は６７１度Ｃで、水銀を除いたすべての金属の中で一番低い。つまり、焼却すれば気化し、拡散しやすく、汚染物を減容するのに焼却炉は避けた方がよい。ちなみに、原子核の大きさは、図３で示すように、ネオン原子の大きさを直径２００メートルとすると２ミリの砂粒にすぎない。その周りを電子がスピンしながら量子力学的な確率で存在しているのである。つまり、放射線を扱う世界は、量子力学的な確率の世界で化学反応世界のように現在の化学で理路整然とされたものでないことを、除染方法を検討する際に念頭に置くべきであると考える。
セシウム１３４の半減期は２年である。セシウム１３７の半減期は３０年と長く、図４で示すように、安定なバリウム１３７ｍへとβ崩壊する際、強いγ線を放出する。このγ線こそ汚染被害の元凶であるが、γ線は原子核の中性子１個を構成するダウンクオーク２つのうち１個が安定化するためアップクオークへ変換し、アップクオーク２個とダウンクオーク１個の陽子となる際、電子とγ線放出する遷移エネルギーによるもので、化学反応、細菌等で決して止められない。本発明は光触媒作用を用いて、このγ線エネルギーの有効転換を図ることにより放射線量を低減させるものである。
【００４４】
セシウム１３７の付着状態については、次のように考察する。
原子炉建屋での水素爆発で大気中へ放出されたセシウムは、高熱であるため気化され、冷めると共に液化、空気中の酸素によって酸化物ＣｓＯ２−となり、塵等に付着、更に固化し拡散したと考える。地面に降着したセシウムは、一価カチオンＣｓ＋として酸化物と反応し、化合物となったものも考えられる。特に、土壌の雲母と特異的に反応し、最終的に非可逆的に固着し溶出し難くなることが知られている。そのため、雨が降っても余り土壌の下方に洗い流されず地表に止まっている。雲母は、火成岩や変成岩に一般的に含まれており、対象地表にも含まれていると考える。しかし、植物が根から吸収するので非可逆的と言うことはあり得ないと考える。いずれにせよ、対象とするセシウムは、原子、イオンレベルの微小粒子と考える。塵等微細粒子に付着したセシウムは、地表に降下し、塵と共にあらゆる隙間に入り込み、あるいは塵が集まるところに集積され、あるいは田畑の粘土粒子に付着したものと考える。付着が強いのは、結合力の強いイオン結合によるのは当然であるが、微粒子との物理的付着力によるものも考えられる。イオン結合ではなく、微細であるがため、入り込んだ隙間からの除去、あるいは、単に付着した微細粒子を選別し除去するのが難しいケースである。
【００４５】
本発明は、強固にイオン結合、又は、塵等に付着したセシウムを、陽イオン交換作用、及び、溶液構成原子に各種エネルギーを与える等の手段で剥離を図るが、広範囲であること、及び、入り込んだ隙間が複雑多義であることから、図５で示す様に、イオン結合、又は、隙間に付着したままのセシウム原子、イオンを光触媒原子、イオンの薄膜的な状態で取り囲む方法を考えた。用いる光触媒としては、酸化チタンが有名であるが、酸化チタン及びチタン錯体を基材にした光触媒は、高性能な光触媒作用を有するが、水に難溶、かつ、高価である。広範囲に飛散した放射性物質を対象として、安価にγ線のエネルギーの酸化還元力転換を図れるよう、チタンと同じ性格を有する４周期の遷移元素を用い、当該遷移元素を溶解又は混濁した溶液とした。
特に、遷移元素の内バナジウムは、周期表３族チタンの隣に位置する４族の遷移元素で、チタンとイオン化エネルギーもほぼ同等で似ており、アルカリ水に溶出する性質を持っている。また、バナジウムは富士山のバサルト層を通じて採取されるミネラル水に多量に含まれており、糖尿病予防効果がある等、人間にとって良い働きをすると知られている。
本溶液の基材は、富士山等のバナジウム水を逆浸透膜装置、若しくは、真空濃縮装置を用いてバナジウム濃度を調整した溶液、又は、バナジウム等のミネラルを多量に含む古代軟質多孔性海洋腐食質を溶出した溶液、又は、当該ミネラル水、若しくは、普通の水に火力発電所の排出灰から採取されるバナジウム化合物、又は、酸化物を添加した溶液を基剤として製造することができる。好ましい酸化物としては、五酸化、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸カリウム、二酸化バナジウム、三酸化バナジウムがある。このうちメタバナジン酸アンモニウムは、アンモニウムイオンがセシウムイオンの大きさと似ている等で最も好ましい。
【００４６】
γ線を有効転換したとしてもそのまま放置すると、植物がカリウムと似たセシウムを、カリウムトランスポンダーの作用で根から吸収することがあるので、次の対策を講じた。
セシウム土壌固着の主因と考えられている雲母の主成分であり、植物の成長に不可欠で、かつ、イオン化エネルギーが低いカリウムを添加し、根周辺のセシウムとカリウムを拮抗させることにより、作物が半減期の長いセシウムを根から吸収するのを避けさせ、吸着土壌粒子から剥離効果のある植物成長にとっても好ましい溶液とした。
雲母は、前述のとおり火成岩及び変成岩に一般的に含まれている。ちなみに、白雲母の化学式は、ＫＡＬ２(ＡＬＳｉ１３Ｏ１０)(ＯＨ、Ｆ)２で、他の雲母も全てＫを持っている。セシウムは、このＫ：１価カチオンと反応して固着していることが考えられ、カリウムを添加することによって剥離効果を得ようとするものである。ちなみに、カリウムイオンを添加することにより植物へのセシウムイオンの吸収を抑え、反対にカリウムを欠乏させると植物の地上部へのセシウム移送は促進される。このことは、公知の基本常識である。
なお、カリウムの添加は、肥料の外、人工ミネラル水用カリウム等ミネラル添加装置でも可能である。
【００４７】
反対に、作物を作らず植物を育て、根からセシウムを吸収させることを狙う場合は、硫安、塩安等のアンモニウムイオンを添加した溶液とする。
天正ら（１９６１）の論文には、アンモニア系の肥料（硫安、塩安、硝安）が、植物体へのセシウム吸収を３〜５倍に促進すること、カリウム系の肥料（塩化カリ、硫酸カリ）が、植物体へのセシウム吸収を２６〜４１％に抑制することが示されている。
アンモニア系の肥料（硫安、塩安、硝安）が、植物体へのセシウム吸収を３〜５倍に促進するのは、土壌中でセシウムが粘土鉱物と吸着しているのを、アンモニウムイオンがセシウムイオンとイオン半径が似ているために、まだ緩く粘土鉱物とイオン結合、又は、雲母と吸着しているセシウムイオンを溶出させるため、セシウムが植物根から吸収されやすくなることによると考えられている。
【非特許文献４】参照ただ、この方法は可能であるが、吸収すると植物からγ線が出るため、空間放射線の低減に寄与せず、また、土地が酸性化するので推奨しない。
【００４８】
セシウムを剥離させる方法の一つとして、遷移元素に加えて溶液をアルカリとして、バナジウムイオンを解けやすくするため、カルシウムを添加した。
本溶液は、カルシウムを多量に含むミネラル水を、第３の発明と同じく逆浸透膜装置、若しくは、真空濃縮装置を用いてカルシウム濃度を調整した溶液、カルシウム等のミネラルを多量に含む古代軟質多孔性海洋腐食質を溶出した溶液、又は、前記溶液、若しくは、普通の水に、カルシウムを多量に含むホタテ貝等の焼成貝殻粉末、肥料、又は、人工ミネラル水用カルシウム等ミネラルを添加して製造する。
カルシウムは、周期表４周期３族チタンの隣に位置する２族の元素で、チタンと同じく最外隔Ｍ隔の電子は２個で、取られて２価の陽イオンになりやすい。また、カルシウムは溶出してアルカリ水を作り、植物、人間にとって良い働きをするミネラルである。
【００４９】
さらに、剥離したセシウム原子、又は、イオンをイオン結合力及び分子間力、ファンデルワース力等による分球作用を活用し付着するため、無機多孔質粉末を混入した溶液にした。混入多孔質粉末としては、ナノレベルの細孔を多数有し、セシウムとの陽イオン交換機能を有する公知のデオライト、デオライトよりも小さな細孔を有し、遷移元素を溶解しやすくアルカリ性の同じく公知の焼成ホタテ貝、又は、光触媒対応性能がよいシリカゲルが好ましい。これらの微粉末を溶液に混入し、懸濁させる。
【００５０】
さらに、セシウムの剥離、新付着機能を高めるため、当該溶液を例えばネオジウム等の永久磁石が作る強磁界の中を流動させることにより溶液構成原子又はイオンに活性エネルギーを与えるようにした。図６が示すように、物質に磁界を加えたとき、物質表面に磁極が生じ、一時的に  磁石のようになり磁化されたという。ｋ番目の１原子当たりの磁気モーメントをμｋとすると単位面積当たりの磁化の強さＭは、図７の示すとおり総和Σμｋである。一様な磁界中の磁気モーメントに働くトルク及び磁気モーメントが持つポテンシャルは、図８のとおりである。電子の周回運動を起源とする磁気モーメントは、量子学的起源を持っており、電子の軌道磁気モーメント及びスピン磁気モーメントは、図９のとおりである。重複するが、図１０は、電子の磁気モーメント図であり、磁気モーメントが反対になっており安定している。図１１は、原子及び分子の磁気モーメント図である。図が、示すように原子を構成する電子はスピンしており磁気モーメントを持っている。溶液を構成する水、遷移元素、カリウム、無機多孔質粒子、及び、溶存している酸素、水素等全ての元素も同じである。通常電子の磁気モーメントは電子軌道上で対になっており、打ち消しあっているが、遷移元素については、図１２が示すように、第４番目のＮ殻価電子帯に１対収まってから第３番目のＭ殻ｄ軌道に電子が入るため、不対電子が発生する。強磁界における静止した、原子分子については、反磁性の研究のように様々研究されているが、強磁界の中を動く物質のスピン変化等については見解が定まっておらず、研究がなされているところである。また、図１３が示すよう磁力を応用した水処理装置の理論については、現在研究解明が進められているところであるが、現に強磁界の中を移動させた磁気活性水が、防錆効果があることが報告され、赤錆が黒錆になることが観察されている。多種多様な場所で効果が実証されていることもあり、次のような説もある。「強磁界の中を水が通過する誘導電流が発生する。そして、誘導電流が配管の中の流体物（水等）に作用して、水の分子間力を弱め、また、親水力を増すなどの変化を与えている。」である。また、水のクラスタが小さくなるという説もあるが、水分子は短時間の内に集散離合して、人間社会のように振る舞っているという見解もあり、今後の研究成果が待たれるところである。
いずれにしても、この作用に加え、水が磁界に反対の作用をする反磁性であること、溶存酸素が他の気体と異なり常時性で、それらの動きが活発になること等によりセシウムの付着粒子からの剥離を図っている。
【００５１】
さらに、セシウムの剥離、新付着機能を高めるため、ナノバブル発生装置により５０μｍ以下のキャビティを発生させた溶液とした。泡は、大きさ５０μメートルを境として図１４が示すように、正反対の膨張収縮性格を表す。その結果、図１５が示すように、浮き上がり破裂するものと、収縮し溶液中を漂った後、圧縮され崩壊するものとに分かれる。また、大きな泡は小さな泡を引き連れ上で崩壊することも知られている。本発明は、キャビティと呼ばれるナノバブルのみを用い、図１６及び図１７が示すように、付着壁面でのキャビティ圧壊の作用を利用して吸着セシウムの剥離を図るものである。セシウムを剥離した後は、図１８が示すように、キャビティ気液界面におけるイオン分布と電位変化を利用し、図１９が示すように、キャビティ気液界面において陽イオンであるセシウム吸着させ、泡消失後は、ゼオライト等無機多孔質粒子への吸着を図るものである。
そして、広範な地域に及ぶそれぞれの場所で、次に述べる装置を用い、当該溶液を多量に、主として噴霧、又は、散水することにより、原則として回収することなく、ただし、仮置き場で管理するのが適切なものは仮置き場を再除染し、光触媒作用をする元素の薄膜で覆い、帰宅住民が安心できるよう、広範な地域対象物の空間放射線量を低減させることを狙っている。
以下、図を活用しながら実施例を述べる。
【実施例１】
【００５２】
図２０は、  第１の発明についての方法図である。５０μｍ以上の泡を含まないキャビティだけの泡を発生させる装置は、キャビティの増加と共に水温の適度な上昇があり、バナジウムイオン等の溶融を促進し、その点からも有用である。
【００５３】
図２１は、第２乃至第４の発明についての溶液、溶剤図である。基剤は水でも良いが、使用方法を考えた場合、濃縮溶液とするのが便利なため、富士山等のバナジウムが入ったミネラル水を濃縮したものを基剤とするのが好ましい。
【００５４】
図２２は、第５の発明についての装置図である。用途に応じて、様々な組み合わせがある。既存の機器を使えるよう配慮している。
図２３は、第５の発明についての溝付けする場合の装置図である。瓦礫、土砂、金属類等の汚染された無機質廃棄物を当該溶液に溝付けすることによって効果的放射線量を提言させるようにした。なお、汚染された有機質廃棄物については、第７乃至第９の発明記載の低温度熱分解装置で処理することを推薦する。
【００５５】
図２４は、第６の発明についての装置図である。ｎ個のネオジウム磁石対を用い、そのＮＳ対極距離を最も強磁界となる５ｍｍに近づけ、強磁界となったｎ個の間隙を流体が移動する装置とし、ナノバブル発生装置の溶液流入口、若しくは、排出口、又は。溶液貯蔵槽からポンプへの流入口、若しくは、ポンプからの排出口付近に一体化して設置する装置である。
【００５６】
図２５は、汚染された土壌についての空間放射線量低減方法についての説明である。
当該除染溶液を現地で多量に噴霧、散布、かけ流しすることにより、セシウムを地表近くの粘土質から吸着し、表層から離れた地層まで浸透させ、剥離しない場合も含め、同時にバナジウム等の薄膜で覆うような状態にすることにより、γ線を農地の酸化還元力として有効転換させることができる。つまり、回収不要で比較にならない程、低コストであり、地力を落とすことなく粘土質粒子から汚染物質を除去し低減化できる。
更に、表層土壌を剥離できない田畑周辺の畦、側溝等のホットスッポットにも簡単に適
用可能である。
どうしてもセシウムの除去に執着する場合は、溶液を満たした大きな槽の中に田畑の表層土を逐次投入し洗浄する装置を用いることによって対応できる。
【実施例２】
【００５７】
すでに仮置き場に集積されている汚染土壌、及び、吸着度が強く駆り置き場へ集積せざる終えない汚染土壌については、図２６が示すとおり仮置き場において汚染土壌を本溶液で被膜し、仮置き場の空間放射線の低減を図る。これは、仮置き場周辺の土地に帰宅しようとしている住民の方々にとって重要なことである。
【実施例３】
【００５８】
図２７は、汚染された建物、道路についての空間放射線量低減方法についての説明
である。建物の瓦と瓦の間、傷、ひび割れ、継ぎ目等、粘土質、塵がたまるホットスポットになりやすい場所も噴霧、散布、かけ流し等で除染が容易である。道路も、粉塵が舞い上がることなく、また、表面に傷、割れがある道路、透水性舗装道路、隙間のあるインターロッキング上でも低減可能である。また、低コストであり、かつ、ホットスポットになり易い、かなりの面積を占める道路周辺地、側溝等が容易に除染及び空間放射線量低減可能である。
【実施例４】
【００５９】
図２８は、汚染森林についての空間放射線量低減方法図である。現在は、道路から数１０メートルの落ち葉除去が重要視されているが、原子力発電所事故で使用した大型救難消防車、クレーン等を利用した高所自動回転散水器、大型噴霧器等を利用して、山の高所から広い範囲の除染を試みるべきである。広範囲な畑に散水する装置等も活用し散布することにより、広大な森林の除染及び空間放射線量低減が可能である。落葉等についても第７の発明記載の装置を使用し、大幅に減容可能である。また、汚染粘土質土壌（７５μｍ以下）と同じく、落葉を汚染物質として膨大な費用をかけ別場所で隔離保管することも不要である。
【実施例５】
【００６０】
図２９は、第７の発明についての方法図である。本低温度熱処理装置の最大の弱点である含水量の多い汚染廃棄物については、おが屑等を混入し水分調整を行い、その後、第６の発明の装置を使用し、汚染有機物については、大部分を減容することが可能である。低温処理でありセシウム気化の心配はないが、噴煙物質と一緒に漏れるセシウムについて配慮する必要があり、こちらも排煙に本溶液を噴霧することにより冷却しゼオライト微粉末に吸着固化させ、下部溶液層で光触媒作用によりγ線を有効転換し、空間線量を低減する処置を講じていろ。
【００６１】
図３０は、第８の発明についての装置図である。低温度熱分解装置本体については、従来のものに廃棄物取入れ口にエアーカーテンを設けかつ乾燥させるドライヤー温風器的なもので乾燥させる部位を設けているのが特徴である。
【００６２】
図３１は、第９の発明についての装置図である。廃棄物取入れ口のエアーカーテン用乾燥ドライヤー温風器の炉内空気取り入れ口に第５の発明記載の装置を設け強磁界中を空気が流し酸素原子の常磁性による作用等により熱分解機能を向上しているのが特徴である。
【００６３】
図３２は、第７乃至第９の発明記載の装置を使用して汚染汚泥の減容ついての説明図である。今回の震災で大量に発生したと思われるダイオキシン、微量ＰＣＢ、放射性物質等の難分解物質が含まれる廃棄物を大がかりな装置を用いることなく、低コストで無害化、減容化することができる。
【実施例６】
【００６４】
図３３は、汚染された植物、被服等有機物についての容方法についての説明図である。
【実施例７】
【００６５】
図３４は、汚染された植物及び牛糞等についての汚染物質減容方法についての説明図である。被服等有機物と同様、大部分が除染減容可能である。それらを放射性物質として隔離することも不必要であり、莫大な費用削減になる。
【実施例８】
【００６６】
図３５は、汚染された伐採木材、樹皮についての空間放射線量低減及び汚染物質減容方法についての説明である。第７の発明記載の装置を使用し、大がかりなバグフィルター等付きの小型焼却炉を設置することなく、大部分を除染減容可能である。
【実施例９】
【００６７】
図３６は、第１０の発明についての方法図である。
【００６８】
図３７は、第１０の発明についての説明図である。今回の原子炉事故の壊れた建屋部分から漏れる放射性物質を吸着し、空中放射線量を減少することにより、今後の放射性物質飛散の元凶をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
放射性物質の飛散処理、空間線量低減施策、及び、放射性廃棄物の減容施策は、もとよりＰＣＢ等難分解物質の処理等についても利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１  セシウム  
２  酸素  
３  水素  
４  水
５  ミネラル水
６  カリウム
７  遷移元素（バナジウム等）
８  カルシウム
９  アンモニウムイオン
１０  光触媒（酸化チタン等）
１１  無機多孔質微粒子）（ゼオライト、焼成ホタテ貝等）
１２  溶液攪拌貯蔵容器
１３  濃縮溶液
１４  栓
１５  ナノバブル発生装置
１６  溶液流入ホース
１７  微量空気取り入れ口
１８  ナノバブル（キャビティ）
１９  ナノバブル混在溶液放出ホース
２０  強磁界中流体移動装置
２１  ネオジウム等永久磁石
２２  流体取り入れ口
２３  Ｎ極Ｓ極の間隙（約５ｍｍ）
２４  磁石固定枠
２５  強磁界発生多間隙装置外壁
２６  強磁界発生装置と配管、ホース結合金具
２７  強磁界通過流体
２８  ポンプ（エンジン、モーター、人力）
２９  噴霧、散水等用ホース
３０  小型噴霧器
３１  トラクター等利用大型噴霧器
３２  小型散水器
３３  回転自動散水器
３４  道路用散水器
３５  消防ポンプ活用散水器
３６  空港用大型救難消防車活用散水器
３７  高所用回転自動散水器    
３８  ヘリコプター活用散水器
３９  噴射器
４０  溝付け容器
４１  有機放射性汚染物（木材、被服、汚泥等）
４２  無機放射性汚染物（金属、岩石、土壌等）
４３  低温度熱分解装置
４４  上記流入空気
４５  上記装置外壁
４６  流入空気磁化装置
４７  流入空気配管
４８  有機放射性汚染物投入口
４９  密閉式扉
５０  炉内空気再磁化装置
５１  温風ドライヤー等活用乾燥装置
５２  エアーカーテン
５３  多含水汚染物質乾燥ブロック  
５４  汚染物質押出し追加棒
５５  乾燥室下部開閉扉  
５６  乾燥層
５７  炭化層
５８  分解層
５９  イオンセラミック灰  
６０  排気筒
６１  溶剤噴霧、排気冷却器
６２  液化有害物質吸着粒子
６３  溶液層
６４  光触媒用光源（ブラックライト等）
６５  排出気体高性能光触媒使用最終無害化装置
６６  排気量調整ファン
６７  排気口
６８  原子力発電所建屋
６９  爆発事故場所（放射性物質流出場所）
７０  気体流出制御筒
７１  固定ハシゴ（梯子車、クレーン車等）
７２  屋内向け溶剤噴霧、散布器
７３  落下溶剤回収盤
７４  排気筒向け溶剤噴霧、散布器
７５  溶液回収層
７６  排気筒排気量調整ファン
７７  排気筒排気口
７８  汚染瓦礫
７９  汚染土壌
８０  汚染金属
８１  その他汚染無機質廃棄物
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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