(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層に放射性物質を含む土壌に対して、高炉スラグ微粉末８６〜９８質量％、セメント微粉末２〜１４質量％、セメント微粉末中の石膏微粉末が三酸化硫黄換算で１.０〜７.５質量％であり、高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末が何れも最大粒径１６μm以下である固化材に水を加えてなるペーストを用い、該ペーストの水/セメント比を土壌表層の透水係数に応じて下記(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)のように調整することによって、該ペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させて土壌表層を固化し、該土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を防止することを特徴とする放射性物質の飛散防止方法。
（Ａ）透水係数が３.９０×１０−５m/s以上の土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％。
（Ｂ）透水係数が３.９０×１０−５〜１.３０×１０−５m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量を１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％。
（Ｃ）透水係数が１.３０×１０−５〜７.６０×１０−６m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％。
【請求項２】
上記(Ａ)の透水係数の土壌に対して、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において水/セメント比６００％以上にすることによって土壌表面から５cm以上の範囲を固化し、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって土壌表面から８cm〜８.５cmの範囲を固化し、
上記(Ｂ)の透水係数の土壌に対して、高性能減水剤の添加量を１.０〜１.５質量％において水/セメント比６００％以上にすることによって土壌表面から３cmの範囲を固化し、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって土壌表面から４cm〜６cmの範囲を固化し、
上記(Ｃ)の透水係数の土壌に対して、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって土壌表面から２.５cm〜３.５cmの範囲を固化する請求項１に記載する放射性物質の飛散防止方法。
【請求項３】
高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末の最大粒径が何れも１６μm以下であって、それぞれのメジアン径が２.０〜３.０μmであり、ブレーン比表面積が５０００cm２/g以上である固化材を用いる請求項１または請求項２に記載する放射性物質の飛散防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌表層に含まれる放射性物質の飛散防止方法に関し、より詳しくは、土壌表層を一定深さまで固化することによって土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を効果的に防止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の原子力発電所の事故によって、揮発性のヨウ素やセシウム等の放射性物質が大気中に拡散して地表に堆積しており、それら放射性物質から発せされる放射能による人体への影響が問題となっている。放射性物質のうち半減期の短いヨウ素等は殆どが短期間で壊変して非放射性の物質になるが、半減期の長い放射性セシウム等は長期間にわたり放射能の発生源となる。このため放射性セシウム等を含む土壌が飛散すると放射能汚染が拡散され長期間汚染が続くので、このような土壌の飛散防止が求められている。
【０００３】
重金属やダイオキシンなどの一般的な有害物質を含む土壌の飛散防止方法としては、セメントを用いて土壌を固化する方法、水溶性高分子物質を用いて土壌を固化する方法（特許文献１）などが従来から知られている。ところが、水溶性高分子物質を用いる方法では、固化した土壌を処分場に埋め立てた後に降雨等により水溶性高分子物質が溶出し、長期にわたる飛散防止効果が得られない問題がある。そこで、溶出し難い有機系飛散防止剤を使用する方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２２７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２００４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機系の土壌飛散防止剤は環境に与える負荷が大きく、また専用の設備を必要とし、しかも紫外線等による劣化が懸念される。一方、有害物質を含む土壌表面をセメントによって固化する方法では、有機系飛散防止剤を用いるよりも耐久性はあるが、セメントが土壌表面に十分に浸透しないと確実な効果が得られない。
放射性物質が含まれている土壌を表面から２０cm程度固化する方法として、重機で土壌と固化材を混合する方法が考えられるが、広範囲にわたる場合には負担が大きい。さらに重機が入れない場所では実施できず、しかも重機も放射性物質で汚染される問題がある。
【０００６】
本発明は、セメント系材料を用いた従来の飛散防止方法における上記欠点を解決した飛散防止方法を提供する。本発明の飛散防止方法は、放射性セシウム等を含む土壌表面の飛散防止について優れた効果を有する。また、固化材ペーストを土壌表面に散布するだけで表層を固化できるので、重機を用いる必要がなく、施工が容易である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の飛散防止方法は以下の構成を有する。
〔１〕表層に放射性物質を含む土壌に対して、高炉スラグ微粉末８６〜９８質量％、セメント微粉末２〜１４質量％、セメント微粉末中の石膏微粉末が三酸化硫黄換算で１.０〜７.５質量％であり、高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末が何れも最大粒径１６μm以下である固化材に水を加えてなるペーストを用い、該ペーストの水/セメント比を土壌表層の透水係数に応じて下記(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)のように調整することによって、該ペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させて土壌表層を固化し、該土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を防止することを特徴とする放射性物質の飛散防止方法。
（Ａ）透水係数が３.９０×１０−５m/s以上の土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％。
（Ｂ）透水係数が３.９０×１０−５〜１.３０×１０−５m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量を１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％。
（Ｃ）透水係数が１.３０×１０−５〜７.６０×１０−６m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％。
〔２〕上記(Ａ)の透水係数の土壌に対して、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において水/セメント比６００％以上にすることによって土壌表面から５cm以上の範囲を固化し、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって土壌表面から８cm〜８.５cmの範囲を固化し、
上記(Ｂ)の透水係数の土壌に対して、高性能減水剤の添加量を１.０〜１.５質量％において水/セメント比６００％以上にすることによって土壌表面から３cmの範囲を固化し、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって土壌表面から４cm〜６cmの範囲を固化し、
上記(Ｃ)の透水係数の土壌に対して、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって土壌表面から２.５cm〜３.５cmの範囲を固化する上記[１]に記載する放射性物質の飛散防止方法。
〔３〕高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末の最大粒径が何れも１６μm以下であって、それぞれのメジアン径が２.０〜３.０μmであり、ブレーン比表面積が５０００cm２/g以上である固化材を用いる上記[１]または上記[２]に記載する放射性物質の飛散防止方法。
【発明の効果】
【０００８】
従来のセメント系固化材は粒径の大きい粉末が多いので、従来のセメント系固化材を用いたペーストは土壌表層へ浸透性が不十分であり、土壌表層の奥まで浸透し難く、通常は土壌表層の固化範囲は概ね１cm未満程度である。このため、固化した表層が壊れ易く、土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を十分に防止することが難しい。
【０００９】
また、一般に原子力発電所の事故によって飛散した放射性セシウムが土壌に堆積している深さは概ね５cmの範囲内であるので、土壌表層の固化範囲が表面から１cm程度の深さでは固化した表層が壊れたときに、土壌に含まれている放射性セシウムが飛散し易い。
【００１０】
一方、本発明の防止方法では、表層に放射性物質を含む土壌に対して、固化材ペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させて固化するので、土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の飛散防止方法は無機系の固化材を用いるので、環境に与える負荷が有機材料よりも小さい。また、固化した土壌は、例えば、塩素の混在下で７００℃以上に加熱して土壌に含まれる放射性セシウムを塩化物にして揮発させる焼却処理よって土壌から分離することができる。揮発した塩化物は冷却して析出させ、回収することができる。
【００１２】
本発明の飛散防止方法は特別な設備を必要としない。固化材のペーストを例えばジョウロなどで土壌表面に散布すれば十分に効果が得られる。また、固化材のペーストは例えば固化材と適量の水をペットボトル内でミキシングすれば得ることができ、現場で簡単に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】土壌の透水係数と水/セメント比の関係を示すグラフ。
【図２】コーン指数と水/セメント比の関係を示すグラフ。
【図３】土壌表層に含まれるセシウムの濃度分布と固化範囲を示すグラフ。
【図４】土壌表層に含まれるセシウムの濃度分布と固化範囲を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の飛散防止方法は、表層に放射性物質を含む土壌に対して、高炉スラグ微粉末８６〜９８質量％、セメント微粉末２〜１４質量％、セメント微粉末中の石膏微粉末が三酸化硫黄換算で１.０〜７.５質量％であり、高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末が何れも最大粒径１６μm以下である固化材に水を加えてなるペーストを用い、該ペーストの水/セメント比を土壌表層の透水係数に応じて下記(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)のように調整することによって、該ペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させて土壌表層を固化し、該土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を防止することを特徴とする放射性物質の飛散防止方法である。
（Ａ）透水係数が３.９０×１０−５m/s以上の土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％。
（Ｂ）透水係数が３.９０×１０−５〜１.３０×１０−５m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量を１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％。
（Ｃ）透水係数が１.３０×１０−５〜７.６０×１０−６m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％。
【００１５】
本発明では、高炉スラグ微粉末８６〜９８質量％、セメント微粉末２〜１４質量％、セメント微粉末中の石膏微粉末が三酸化硫黄換算で１.０〜７.５質量％であり、高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末が何れも最大粒径１６μm以下である固化材を用いる。また、この固化材は高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末のそれぞれのメジアン径が２.０〜３.０μmであり、ブレーン比表面積が５０００cm2/g以上であるものが好ましい。メジアン径が２.０μm未満では凝集し易くなり、３.０μmを超えるとブレーン比表面積が概ね５０００cm2/gより小さくなり、粗粒になるので好ましくない。
【００１６】
上記固化材は粉末が微細であって、しかも凝集し難いので、固化材ペーストの浸透性が良く、透水係数の小さい土壌に対しても水/セメント比を調整することによって、土壌表面に散布するだけで表層の奥まで浸透し、固化することができる。さらに、高炉スラグ微粉末、セメント微粉末、および石膏微粉末を所定量含有することによって固化強度も高い。
【００１７】
高炉スラグ微粉末８６〜９８質量％、セメント微粉末２〜１４質量％、セメント微粉末中の石膏微粉末が三酸化硫黄換算で１.０〜７.５質量％の固化材が用いられる。高炉スラグ微粉末が８６重量％未満ではセメントが多すぎて凝集しやすく、９８重量％を超えるとセメントが少なすぎて均一に混ざり難く、強度の発現性も低下する。また、セメント微粉末が２重量％未満では初期の強度発現性が著しく低下し、１４重量％を超えるとセメント微粉末が凝集して浸透性が低下する。セメント微粉末中の石膏微粉末がセメント微粉末に対して１.０重量％未満では強度の発現性が低下し、収縮も大きくなり、７.５重量％を超えると将来的な耐久性が低下する懸念がある。
【００１８】
この固化材として特許第４０８１７４８号の固化材を用いることができる。この固化材は「ファインハード」の商品名で市販されている。また、固化材は高性能減水剤を添加したものが好ましい。高性能減水剤としては例えば花王社製品「マイテイ」などを用いることができる。
【００１９】
本発明の飛散防止方法は、上記固化材に水を加えてなるペーストを用い、該ペーストの水/セメント比を土壌表層の透水係数に応じて調整することによって、該ペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させて表層を固化する。
【００２０】
大気中に飛散された放射性セシウムが土壌に含まれている深さは表面から概ね２０cmの範囲であると云われているが、その大部分が含まれているのは表面から概ね５cmの範囲であり、さらに表面から１.５cmの範囲に集中している。本発明は上記固化材のペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させ、例えば土壌表面から５cmの範囲に浸透させてこの範囲の表層を固化することによって、放射性セシウムの飛散を効果的に防止する。
【００２１】
ペーストによる固化範囲が表面から１cm程度では従来のように固化した表層が壊れ易く、土壌表層に含まれる放射性物質の飛散を十分に防止することが難しい。また、ペーストを表面から５cmより深く浸透させてもよいが、大部分の放射性セシウムは表面から２cmの範囲に集中しているので飛散防止効果はあまり変わらない。
【００２２】
固化材ペーストを土壌表面に散布して表面から２cm以上の深さに浸透させるため、該ペーストの水/セメント比を土壌表層の透水係数に応じて調整すると良い。具体的には、例えば、以下のようにペーストの水/セメント比を調整すると良い。なお、高性能減水剤の添加量は固化材全体量に対する外割りの添加量である。
【００２３】
(Ａ)透水係数が３.９０×１０−５m/s以上の土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上にすることによって、土壌表面から５cm以上の範囲を固化することができる。高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって、土壌表面から８cm〜８.５cmの範囲を固化することができる。
【００２４】
（Ｂ）透水係数が３.９０×１０−５〜１.３０×１０−５m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量を１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上にすることによって、土壌表面から３cmの範囲を固化することができる。また、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％にすることによって、土壌表面から４cm〜６cmの範囲を固化することができる。
【００２５】
（Ｃ）透水係数が１.３０×１０−５〜７.６０×１０−６m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％にすることによって、土壌表面から２.５cm〜３.５cmの範囲を固化することができる。
【００２６】
土壌に散布した固化材ペーストは、該ペーストの水/セメント比が土壌の透水係数に適合した範囲では円滑に土壌表層に浸透するが、水/セメント比が透水係数に適合しない範囲では土壌表層に殆ど浸透せず、土壌に対する浸透性が急激に変化する。
本発明の飛散防止方法では、固化材ペーストの水/セメント比を土壌表層の透水係数に応じて調整することによって十分な浸透性を得ることができる。
なお、ペーストの水/セメント比が過大であるとコーン指数が低くなり固化作用が低下するので、ペーストの水/セメント比は８００％を上限，またはセメント/水比で０.１２５を下限とするのがよい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例１を示す。
〔使用材料〕
表１に示す材料を使用し、模擬土壌を数回突き固めて透水係数の異なる３種の試験土壌を調製した。模擬土壌の突き固めは、規格（JIS A 1210：2009「突固めによる土の締固め試験方法」）に準じ、口径φ１５cmのモールド容器内で３層に重ねてランマーで突き固めた。突き固め回数は各層２５回、１００回、２００回の３水準とし、異なる透水係数とした。透水係数は規格（JIS A 1218：2009「土の透水係数試験方法」）に従って求めた。模擬土壌の透水係数を表２に示す。
【００２８】
【表１】
0005861830.tif 000002
【００２９】
【表２】
0005861830.tif 000003
【００３０】
〔ペーストの調製〕
表１の固化材に水を加え、水/セメント比がおのおの２００％、４００％、６００％のスラリーを調製した。各スラリーには表１の混和剤を固化材全体量に対して１.０質量％添加した試料と、２.０質量％添加した試料とを調製した。
【００３１】
〔模擬土壌への浸透性〕
調製したペーストを７００cc量り取り、模擬土壌試験体に注いだ。ペーストは土壌表面の全体に広がり、土壌中に浸透したものと、土壌表面に留まったものとが観察された。
材齢３日で脱型した後に材齢７日まで２０℃恒温室で気中養生した。その後，固化部分を取り出して固化厚さを測定した。この結果を表３、図１および図２に示す。
【００３２】
【表３】
0005861830.tif 000004
【００３３】
表３に示すように、(Ａ)透水係数が３.９０×１０−５m/s以上の土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.０〜１.５質量％において、水/セメント比６００％以上にすることによって、土壌表面から５cm以上の範囲を固化することができる。高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において水/セメント比４００％〜６００％にすることによって、土壌表面から８cm〜８.５cmの範囲を固化することができる。
【００３４】
（Ｂ）透水係数が３.９０×１０-5〜１.３０×１０−５m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量を１.５〜２.０質量％にして、水/セメント比６００％以上にすることによって、土壌表面から３cmの範囲を固化することができる。また、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％にすることによって、土壌表面から４cm〜６cmの範囲を固化することができる。
【００３５】
（Ｃ）透水係数が１.３０×１０-5〜７.６０×１０−６m/sの土壌に対しては、高性能減水剤の添加量１.５〜２.０質量％において、水/セメント比４００％〜６００％にすることによって、土壌表面から２.５cm〜３.５cmの範囲を固化することができる。
【００３６】
〔実施例２〕
個人住宅の庭地（透水係数＝９．５０×１０-6m/s）への散布を想定した簡易施工方法として，ジョウロでの散布について可否を検討した。
本発明の固化材としてファインハードＶＰを使用し、比較用のセメントとして，土壌固化にも使用される市販の高炉セメントＢ種を用いた。
これらの水/セメント比を６００％、混和剤添加率２.０質量％にして練り混ぜ、ペーストを調製し、ジョウロで土壌に散布した。その結果、高炉セメントＢ種はジョウロ散布口で目詰まりするのに対し、本発明の方法では目詰まりすることなく良好に散布でき、かつ表面から２cm以上浸透して固化できることを確認した。なお、高炉セメントＢ種のペーストを直接土壌に注いだ場合においても，土壌内部に浸透することはなく、表面で堆積、固化することを確認した。
【００３７】
〔実施例３〕
本発明の方法による放射性物質の固定化性能を調査した。試験では、各層の突固め回数を２００回(透水係数7.60×10−６m/s)とした模擬土壌表面に濃度１００mg/LのＣｓＣｌ溶液を散布し、その上に散布３日後、本発明の固化材ペースト(Ｗ/Ｃ=４００％と６００％、高性能減水剤２質量％添加)を注入した。固化材としてファインハードＶＰを使用した。
ペースト注入後、材齢３日で脱型したのち、材齢７日まで２０℃恒温室で気中養生した。その後、固化後の土壌について、供試体の表面から深さ方向に１０mm間隔でＣｓＣｌの濃度分布を測定した。試験結果を表４、図３および図４に示す。
【００３８】
試験結果に示すように、ＣｓＣｌのほとんどが供試体表面のペースト硬化体に取り込まれており、１０mm以上の深さには拡散していない。
ＣｓＣｌの大部分が含まれているのは表面から概ね５cmの範囲であり、さらに表面から１.５cmの範囲に集中している。従って、本発明の方法によれば、固化材ペーストを土壌表面から２cm以上の深さに浸透させてこの範囲の表層を固化することによって、放射性セシウムの飛散を効果的に防止できることが確認された。
【００３９】
【表４】
0005861830.tif 000005
【図１】
0005861830.tif 000006
【図２】
0005861830.tif 000007
【図３】
0005861830.tif 000008
【図４】
0005861830.tif 000009