(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質によって汚染された水から該放射性物質を除去するための除去剤を提供する。【解決手段】鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物から選ばれる１種又は２種以上の粒径がナノサイズの微粉体を主成分とする。【選択図】なし【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液体から該放射性物質を除去するための除去剤であって、
鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物から選ばれる１種又は２種以上の粒径がナノサイズの微粉体を主成分とする放射性物質除去剤。
【請求項２】
前記微粉体の粒子径が、より好ましくは１０〜１００ｎｍである請求項１に記載の放射性物質除去剤。
【請求項３】
前記微粉体は鉄又は鉄合金を空気中又は窒素中でレーザー溶接又はレーザー切断することによって発生する粉塵である請求項１又は２に記載の放射性物質除去剤。
【請求項４】
前記放射性物質がセシウムである請求項１から３のいずれかに記載の放射性物質除去剤。
【請求項５】
容器を準備するステップと、
前記容器に、放射性物質によって汚染された水１００重量部に対して、前記請求項１から５のいずれかに記載の放射性物質除去剤１〜３０重量部を入れるステップと、
前記容器に入れられた水と放射性物質除去剤との混合物を攪拌するステップと、
攪拌された混合物を鉄成分と水成分に分離させるステップと、
前記水成分を前記容器から排出するステップと
を含む放射性物質除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、放射性物質によって汚染された水から該放射性物質を除去するための除去剤及び除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  現在、放射性物質によって汚染された水からその放射性物質を除去するための除去剤としてはゼオライトが知られており、福島原子力発電所からの排水処理にゼオライトが使用されている。しかし、ゼオライトによる放射性物質であるセシウムの除去能力は十分でなく、多量のゼオライトを使用しなければ、汚染水からセシウムを排出可能な値にまで除去できないという問題があった。さらに、ゼオライトは高価であるという問題もあった。【０００３】  本出願人は、先に放射能除染液について特許出願している（特許文献１）。しかし、この発明は汚染土壌などから放射線物質を効率的に除去するための除染液であるが、除染した後の廃水中に含まれる放射線物資を除去するものではない。【０００４】  また、余分な廃棄物を発生させることなく簡単な操作で土壌に含まれる放射性物質を不溶化させる放射性物質汚染土壌の処理方法が提案されている（特許文献２）。これら特許文献１及び２はいずれも汚染土壌から放射性物資を除去するための技術であり、液体状の汚染水から放射性物質を除去するためのものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５７６４９
【特許文献２】特開２０１３−１０８９１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の目的は、放射性物質によって汚染された水から該放射性物質を除去するための除去剤を提供すること、及びその除去剤を使った除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の要旨とするところは、放射性物質によって汚染された水から該放射性物質を除去するための除去剤であって、鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物から選ばれる１種又は２種以上の、粒径がナノサイズの微粉体を主成分とすることにある。【０００８】  本発明の前記微粉体の粒子径が１μｍ未満であること、より好ましくは１０〜１００ｎｍであることにある。かかる本発明の微粉体は鉄又は鉄合金を空気中又は窒素中でレーザー溶接又はレーザー切断することによって発生する粉塵であり、酸化物或いは窒化物として得られる。【０００９】  本発明の放射性物質除去剤によって効果的に除去しうる放射性物質はセシウムである。【００１０】  本発明の放射性物質除去方法は、容器を準備するステップと、前記容器に、放射性物質によって汚染された水１００重量部に対して、上記いずれかに記載の放射性物質除去剤１〜３０重量部を入れるステップと、前記容器に入れられた水と放射性物質除去剤との混合物を攪拌するステップと、攪拌された混合物を鉄成分と水成分に分離させるステップと、前記水成分を前記容器から排出するステップとを含むことにある。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は、本発明者らが放射能に汚染された土壌の除染剤及び除染方法を鋭意研究をしている過程で、ナノ粒子径の鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物が効率的にセシウムを吸着することを見出した結果、なされたものである。ナノ粒子径の鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物を放射能に汚染された水に投入し攪拌することにより、かかるナノ粒子にセシウムを吸着させることができる。その後、磁石によりセシウムを吸着した鉄又は鉄合金からなるナノ粒子を磁着させる。汚染水の中からセシウムを吸着したナノ粒子を除去することにより、セシウムを大幅に除去した水を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  本発明の放射性物質によって汚染された水からその放射性物質を除去するための除去剤は、鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物から選ばれる１種又は２種以上の粒径がナノサイズの微粉体を主成分とすることにある。微粉体は、より具体的には鉄又は鉄合金からなる板状材や線材等を空気中或いは窒素中でレーザー照射し、溶接又は切断加工する時に発生する煙・粉塵であり、空気中の浮遊物として得られる。この浮遊物は集塵機等によって回収される。レーザー照射による溶接又は切断加工は、光エネルギーによって鉄又は鉄合金を千数百℃に加熱して溶解させ、それにより接合又は切断が行われる。その際に、鉄又は鉄合金の一部は酸化物或いは窒化物として飛散し、空気中を浮遊する。この浮遊物を集塵機等によって回収し、本発明の除去剤として用いるのである。この浮遊物は産業廃棄物として回収されているものであり、例えば鉄の酸化物のみで得られるものではない。一般に、鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物が主として混在したものであり、まれに他の金属の酸化物又は窒化物が混在することがある。これらを分粒することはできないため、回収した浮遊物（粉塵）をそのまま用いる。通常の実施形態では、鉄又は鉄合金の酸化物又は窒化物を主成分とし、更に他の金属の酸化物又は窒化物を含んだ状態であるため、以下総称として鉄の微粉体という。
【００１３】  鉄の微粉体の粒子径は空気中を浮遊するほど小さく、１μｍ未満で構成される。特に本発明に用いられる鉄の微粉体の粒子径は５〜５００ｎｍが良く、１０〜１００ｎｍであることがより好ましい。粒子径が小さい程、単に重さ当たりの粒子の表面積が大きくなり、多量のセシウムを吸着することになる。粒子径が１μｍ以上の鉄の粉体について実験したところ、セシウムの吸着が認められなかった。鉄合金は特に限定されず、鉄と他の金属、例えばモリブデン、クロム、ニッケル、炭素、アルミニウム等との合金であれば良い。鉄又は鉄合金以外の金属について、上記粒子径の微粉体を得ることができないため、実験していないが、セシウムを吸着する可能性がありうる。ただし、水との分離を図るために、磁石に磁着する金属であることが好ましい。
【００１４】  本発明の放射性物質除去剤によって効果的に除去しうる放射性物質はセシウムである。特に、セシウム−１３７、セシウム−１３４について、吸着効果が確認されている。放射性物質によって汚染された水は、原子力発電所等から排出される高濃度の冷却水等や、放射能によって汚染された土壌や家屋などを洗浄することによって発生した水を含む。
【００１５】  本発明の放射性物質除去方法は、容器を準備するステップと、その容器に、放射性物質によって汚染された水１００重量部に対して、上記の放射性物質除去剤１〜３０重量部を入れるステップと、容器に入れられた水と放射性物質除去剤との混合物を攪拌するステップと、攪拌された混合物を鉄成分と水成分に分離させるステップと、水成分を容器から排出するステップとを含むことにある。
【００１６】  汚染された水に対して、投入攪拌する放射性物質除去剤は多い程、より多くのセシウムを吸着除去することができる。しかし、自然界に排出することが可能でかつ安全な範囲にまでセシウムを除去することができれば良く、セシウムをゼロにする必要はない。そこで、汚染された水に含有するセシウムの量に対応して増減させるのが好ましい。ただし、現在福島県において問題になっている汚染水については、汚染された水１００重量部に対して本発明の放射性物質除去剤は１〜３０重量部が好ましい。
【００１７】  汚染された水に対して、放射性物質を除去するのに十分な量の除去剤を一度に投入して除去するのも良いが、複数回に分割投入するのも良い。低濃度の汚染水に使用した除去剤を、高濃度の汚染水に使用して、効率的に放射性物質を除去することができる。
【００１８】  汚染された水と放射性物質除去剤との攪拌（接触）時間は、特に限定されないが、十分攪拌することができる時間であれば良い。実験によれば、３０００ｒｐｍで１５分間攪拌した場合も、３時間攪拌した場合も、放射性物質を除去した量はほぼ同じで、誤差の範囲内であった。したがって、放射性物質と鉄の微粉体とが攪拌によって接触し得る攪拌スピードと時間が確保されれば足りるものと考えられる。
【００１９】  汚染された水と放射性物質除去剤すなわち鉄の微粉体を十分攪拌し、汚染水の中の放射性物質を鉄の微粉体に吸着させた後、水成分と鉄成分を分離させる。この分離の方法としては、４通りが考えられる。一つ目は、静置することにより、鉄成分を沈殿させ、上澄みの水成分を排水する方法である。この方法は、ナノサイズの鉄の微粉体を沈殿させるものであるため、時間を要する欠点がある。二つ目は、遠心分離によって、鉄成分と水成分を分離する方法である。三つ目は、ナノサイズの鉄の微粉体の粒径より細かい濾材により濾過する方法である。四つ目は、鉄成分を磁石、特に電磁石に磁着させる方法である。磁石等は容器の外部に配置される。これらを適宜組み合わせて用いることも可能である。
【００２０】  放射性物質が鉄の微粉体に吸着された汚染水は、放射性物質の濃度すなわち放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）、セシウムー１３７、及びセシウム−１３４について測定され、排出基準以下のレベルになったのを確認した後、海等に排出される。
【実施例】
【実施例１】
【００２１】  汚染水１００ｇを採取し、ＥＭＦジャパン株式会社製のＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション式ガンマ線スペクトロメータＥＭＦ２１１型により、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）、セシウムー１３７、及びセシウム−１３４について測定した。その結果、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）は不検出であったが、セシウムー１３７は５５６．６９Ｂｑ／ｋｇ、セシウム−１３４は２２５．５６Ｂｑ／ｋｇを検出した。この汚染水１００ｇに鉄の微粉体５ｇを投入し、攪拌した後、日立製作所製の遠心分離機で３０００ｒｐｍ、１０分間回転させ、水と微粉体とを分離させた。得られた水を取り出し、上記装置により測定した結果、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）は不検出であったが、セシウムー１３７は２６６．１２Ｂｑ／ｋｇ、セシウム−１３４は１０６．１０Ｂｑ／ｋｇを検出した。セシウムが半減以下になっていることが分かる。
【実施例２】
【００２２】  汚染土壌を洗浄して得られた汚染水１００ｇを採取し、ＥＭＦジャパン株式会社製のＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション式ガンマ線スペクトロメータＥＭＦ２１１型により、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）、セシウムー１３７、及びセシウム−１３４について測定した。その結果、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）は不検出であったが、セシウム−１３７は４６５．９２Ｂｑ／ｋｇ、セシウム−１３４は１８６．６６Ｂｑ／ｋｇを検出した。この汚染水１００ｇに鉄の微粉体５ｇを投入し、攪拌した後、日立製作所製の遠心分離機で３０００ｒｐｍ、１０分間回転させ、水と微粉体とを分離させた。得られた水を取り出し、上記装置により測定した結果、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）は不検出であったが、セシウムー１３７は３２２．１０Ｂｑ／ｋｇ、セシウム−１３４は１２５．０５Ｂｑ／ｋｇを検出した。
【実施例３】
【００２３】  実施例２で得られた水に更に新たな鉄の微粉体５ｇを投入し、攪拌した後、同様に遠心分離して、得られた水成分について同様に測定した。その結果、放射性ヨウ素（Ｉ−１３１）は不検出であったが、セシウム−１３７は１９９．６７Ｂｑ／ｋｇ、セシウム−１３４は９３．２０Ｂｑ／ｋｇを検出した。鉄の微粉体を投入し、攪拌を繰り返すことにより、セシウムが段階的に除去されることが分かる。