(57)【要約】【課題】汚染水中のストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が高いとともに、強度が高い放射性物質吸着剤、その製造方法およびその製造装置を提供すること。【解決手段】イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質を含む粒状体であり、吸着塔２０内に充填され、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムの少なくとも１種の核種を含む汚染水から前記核種を吸着する放射性物質吸着剤２５において、吸着塔２０内には、吸着剤２５の下流側に、吸着剤２５の流出防止用のスクリーン２７が設置され、前記吸着物質はチタン酸アルカリ金属塩を含み、吸着剤２５は、この吸着剤２５の粒子を前面投影面積が最小になる方向から見たとき、前記前面投影面積の円周上で最も遠くなる２点間を結んだ距離である充填有効粒子径ｄが、スクリーン２７の孔径よりも大きくなるように形成された放射性物質吸着剤２５。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質を含む粒状体であり、吸着塔内に充填され、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムの少なくとも１種の核種を含む汚染水から前記核種を吸着する放射性物質吸着剤において、
前記吸着塔内には、前記吸着剤の下流側に、前記吸着剤の流出防止用のスクリーンが設置され、
前記吸着物質はチタン酸アルカリ金属塩を含み、
前記吸着剤は、この吸着剤の粒子を前面投影面積が最小になる方向から見たとき、前記前面投影面積の円周上で最も遠くなる２点間を結んだ距離である充填有効粒子径が、前記スクリーンの孔径よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする放射性物質吸着剤。
【請求項２】
前記吸着剤の充填有効粒子径が１００μｍ以上であり、
かつ、前記吸着塔内の吸着剤が充填されている部分の内直径が、前記充填有効粒子径の１５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項３】
前記チタン酸アルカリ金属塩は、チタン酸ナトリウム、チタン酸カリウムおよびチタン酸リチウムから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項４】
前記吸着物質は、前記チタン酸アルカリ金属塩以外の成分として、アルカリ土類金属元素、チタン族元素、土酸金属元素、クロム族元素、アルミニウム族元素、炭素族元素、窒素族元素および酸素族元素から選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物を含むことを特徴とする請求項３に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項５】
前記チタン酸アルカリ金属塩以外の成分は、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯから選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物であることを特徴とする請求項４に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項６】
前記吸着物質は、ニオブ元素質量に対するチタン元素質量の比Ｔｉ／Ｎｂが０．４〜６．０の範囲内にあり、前記吸着物質中にＳｉが１質量％以上７５質量％以下の量で含まれ、前記吸着物質中にＢａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯがそれぞれ５０質量％以下の量で含まれることを特徴とする請求項４または５に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項７】
前記チタン酸アルカリ金属塩は、５℃以上４００℃以下の環境で製造され、結晶度が１未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項８】
前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含み、ペレット状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射性物質吸着剤。
【請求項９】
イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造することを特徴とする放射性物質吸着剤の製造方法。
【請求項１０】
前記脱水縮合剤がシリカゾルであることを特徴とする請求項９に記載の放射性物質吸着剤の製造方法。
【請求項１１】
前記水硬性固形化剤がカルシウムアルミネート、カルシウムシリケートまたは中性マグネシウム系固形化剤であることを特徴とする請求項９に記載の放射性物質吸着剤の製造方法。
【請求項１２】
前記脱水縮合剤は、前記吸着物質の質量１００質量％に対して１０質量％以下の量で前記吸着物質に添加されることを特徴とする請求項９または１０に記載の放射性物質吸着剤の製造方法。
【請求項１３】
前記水硬性固形化剤は、前記吸着物質の質量１００質量％に対して１０質量％以下の量で前記吸着物質に添加されることを特徴とする請求項９または１２に記載の放射性物質吸着剤の製造方法。
【請求項１４】
イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造する放射性物質吸着剤の製造装置において、
前記脱水縮合剤を前記吸着物質に添加する添加部を有することを特徴とする放射性物質吸着剤の製造装置。
【請求項１５】
イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造する放射性物質吸着剤の製造装置において、
前記水硬性固形化剤と水とを混合する固形化剤混合部と、この固形化剤混合部で得られた混合物を前記吸着物質に添加する添加部とを有することを特徴とする放射性物質吸着剤の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水やコンクリート浸漬水等に由来した成分と放射性核種とを含む汚染水から、放射性核種を吸着分離する放射性物質吸着剤、その製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、放射性核種を含む汚染水から放射性核種を除去する技術が要望されている。
放射性核種を含む汚染水から放射性核種を除去する方法やシステムについては、これまで多数提案されてきた。
【０００３】
具体的には、放射性物質除去方法またはそのシステムとして、特許文献１には吸着剤の種類や製法に関する発明、特許文献２には吸着塔構成や吸着剤の交換方法に関する発明、特許文献３には放射性ストロンチウムの吸着材に関する発明が提案されている。
【０００４】
ところで、放射性ストロンチウムの吸着分離技術においては、特に海水やコンクリート浸漬水環境中では、共存するＣａイオンによるストロンチウムの吸着阻害を解決する必要がある。
【０００５】
これに対し、特許文献４には吸着剤の表面をアルギン酸等でコーティングし、この被膜によりストロンチウムを選択的に吸着する手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２０１３−２９４９８号公報
【特許文献２】特許第５２３６８３５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０８８１８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１７３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の方法では、汚染水中のストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が十分でないという課題があった。
また、従来の方法では、吸着剤が壊れやすいという課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するものであり、汚染水中のストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が高いとともに、強度が高い放射性物質吸着剤、その製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射性物質吸着剤は、上記課題を解決するためのものであり、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質を含む粒状体であり、吸着塔内に充填され、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムの少なくとも１種の核種を含む汚染水から前記核種を吸着する放射性物質吸着剤において、前記吸着塔内には、前記吸着剤の下流側に、前記吸着剤の流出防止用のスクリーンが設置され、前記吸着物質はチタン酸アルカリ金属塩を含み、前記吸着剤は、この吸着剤の粒子を前面投影面積が最小になる方向から見たとき、前記前面投影面積の円周上で最も遠くなる２点間を結んだ距離である充填有効粒子径が、前記スクリーンの孔径よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の放射性物質吸着剤の製造方法は、上記課題を解決するためのものであり、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の放射性物質吸着剤の製造装置は、上記課題を解決するためのものであり、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造する放射性物質吸着剤の製造装置において、前記脱水縮合剤を前記吸着物質に添加する添加部を有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の放射性物質吸着剤の製造装置は、上記課題を解決するためのものであり、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造する放射性物質吸着剤の製造装置において、前記水硬性固形化剤と水とを混合する固形化剤混合部と、この固形化剤混合部で得られた混合物を前記吸着物質に添加する添加部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放射性物質吸着剤によれば、汚染水中のストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が高いとともに、強度が高い放射性物質吸着剤が得られる。
【００１４】
本発明の放射性物質吸着剤の製造方法およびその製造装置によれば、汚染水中のストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が高いとともに、強度が高い放射性物質吸着剤を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】汚染水処理システムの概略図。
【図２】本発明に係る放射性物質吸着剤の製造方法を示すブロック図。
【図３】本発明に係る放射性物質吸着剤を構成する吸着物質の製造方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［放射性物質吸着剤］
以下、図面を参照して本発明に係る放射性物質吸着剤について説明する。
【００１７】
本発明の放射性物質吸着剤は、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質を含む粒状体である。この放射性物質吸着剤（以下、単に吸着剤という）は、吸着塔内に充填され、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムの少なくとも１種の核種を含む汚染水から前記核種を吸着するものである。
【００１８】
吸着剤は、海水成分を含む水やカルシウム含有水に放射性セシウムおよび放射性ストロンチウム等の放射性物質が混入した汚染水、と接触することにより、汚染水から放射性物質を吸着除去するものである。
【００１９】
吸着剤は、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質を少なくとも含む。ここで、イオン性の放射性核種とは、放射性セシウム、放射性ストロンチウムおよびその他の放射性核種である。
吸着剤は、吸着物質以外にこの吸着物質同士を固着する固着物を含んでいてもよい。吸着剤が吸着物質以外に固着物を含む場合、吸着剤は、たとえば、粒状、円柱状、楕円柱状、樽状、楕円体状等のペレット状に成形される。吸着物質は、通常粉末状または顆粒状であるため、吸着物質と固着物とを混合し成形して吸着剤をペレット状、粒状等にすると、吸着塔内に充填された吸着剤間を汚染水が通水しやすくなる。
【００２０】
（吸着物質）
吸着物質は、イオン性の放射性核種を吸着する物質であり、少なくとも、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムの少なくとも１種の核種のイオンを吸着する物質である。
吸着物質は、少なくともチタン酸アルカリ金属塩を含む。
吸着物質は、通常、粉末状または顆粒状である。
【００２１】
＜チタン酸アルカリ金属塩＞
チタン酸アルカリ金属塩としては、チタン酸ナトリウム、チタン酸カリウムおよびチタン酸リチウムから選ばれる１種以上が挙げられる。
これらのチタン酸アルカリ金属塩は、ゼオライトやその他コーティングを施した吸着剤と比較して吸着速度が早く、吸着剤の充填量を少なくすることができるため、吸着塔を小型化することができる。
【００２２】
チタン酸アルカリ金属塩は、通常５℃以上４００℃以下、好ましくは５℃以上２００℃以下の環境で製造され、結晶化度が、通常１未満、好ましくは０．５未満である。ここで結晶化度は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）装置により測定することができる。すなわち、得られたＸＲＤパターンを、結晶質成分から生じるピーク強度と、非晶質成分から生じるハローの強度と、に分離して、それらの積分強度を用いて次式（１）により算出すればよい。
結晶化度（％）＝Ｓｃ／（Ｓｃ＋Ｓａ）×１００・・・（１）
（Ｓｃ：結晶ピークの積分強度、Ｓａ：非晶質ハローの積分強度）
チタン酸アルカリ金属塩の結晶度が１未満であると、この吸着物質を含む材質からなる吸着剤が、放射性ストロンチウムを選択して吸着しやすい。
【００２３】
チタン酸アルカリ金属塩は、具体的には、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、水酸化ナトリウム等のアルカリ、その他Ｎｂ２Ｏ５等のニオブ、等の添加物を含む原料を、通常５℃以上４００℃以下、好ましくは５℃以上３００℃以下、さらに好ましくは５℃以上２５０℃以下で反応させることにより、製造される。高温での反応の場合は、原料を焼成させる。
【００２４】
原料の５℃以上４００℃以下での反応は、通常１時間〜５日、好ましくは１時間〜２日とする。
上記の温度、時間で原料を処理すると、得られるチタン酸アルカリ金属塩の結晶度が１未満となる。
吸着物質は、前記チタン酸アルカリ金属塩以外の成分を含んでいてもよい。
【００２５】
＜チタン酸アルカリ金属塩以外の成分＞
前記チタン酸アルカリ金属塩以外の成分としては、アルカリ土類金属元素、チタン族元素、土酸金属元素、クロム族元素、アルミニウム族元素、炭素族元素、窒素族元素および酸素族元素から選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物が挙げられる。
前記チタン酸アルカリ金属塩以外の成分としては、より具体的には、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯから選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物が挙げられる。
吸着物質が、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯから選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物を含むと、この吸着物質を含む材質からなる吸着剤が、放射性ストロンチウムを選択して吸着しやすい。
特に、吸着物質が、Ｎｂ、またはＮｂを含む化合物を含むと、この吸着物質を含む材質からなる吸着剤は、放射性ストロンチウムの選択吸着性が高くなる。
【００２６】
また、吸着物質は、ニオブ元素質量に対するチタン元素質量の比Ｔｉ／Ｎｂが、通常０．４〜６．０の範囲内にある。
Ｔｉ／Ｎｂが、０．４〜６．０であると、この吸着物質を含む材質からなる吸着剤が、放射性ストロンチウムを選択して吸着しやすい。
【００２７】
また、吸着物質は、吸着物質中にＳｉが１質量％以上７５質量％以下の量で含まれ、吸着物質中にＢａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯがそれぞれ５０質量％以下の量で含まれる。
Ｓｉや、Ｂａ等がこのような量で含まれると、この吸着物質を含む材質からなる吸着剤が、放射性ストロンチウムを選択して吸着しやすいだけでなく、吸着剤の強度も高めることができる。
【００２８】
吸着剤が放射性ストロンチウムを選択して吸着しやすい性質は、吸着物質が、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯから選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物を含み、かつ、Ｔｉ／Ｎｂが、０．４〜６．０であるときに、より顕著になる。
【００２９】
吸着剤が放射性ストロンチウムを選択して吸着しやすい性質は、吸着物質が、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯから選ばれる１種類以上の元素、またはこれらの元素を含む化合物を含み、Ｔｉ／Ｎｂが、０．４〜６．０であり、吸着物質中にＳｉが１質量％以上７５質量％以下の量で含まれ、吸着物質中にＢａ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＷおよびＯがそれぞれ５０質量％以下の量で含まれるときに、さらに顕著になる。
【００３０】
（固着物）
固着物は、吸着物質同士を固着する物質である。固着物としては、たとえば、脱水縮合剤の硬化物または水硬性固形化剤の硬化物が挙げられる。脱水縮合剤および水硬性固形化剤については後述する。
【００３１】
通常は粉末状または顆粒状である吸着物質同士が固着物で固着されると、吸着物質と固着物とを含む吸着剤の成形体が得られる。吸着剤の成形体は、たとえば、造粒成形加工により、粒状、円柱状、楕円柱状、楕円柱状、樽状、楕円体状等のペレット状に成形される。
造粒成形加工としては、たとえば、圧縮、転動等の加工処理が挙げられる。
【００３２】
固着物は、吸着剤（吸着剤の成形体）中、吸着物質の質量１００質量％に対して通常１０質量％以下、好ましくは７質量％以下の量で含まれる。また、固着物は、吸着剤（吸着剤の成形体）中、吸着物質の質量１００質量％に対して通常１質量％以上、好ましくは３質量％以上の量で含まれる。
【００３３】
（吸着剤の形状、大きさ）
吸着剤は、球状粒子または非球状粒子である。ここで、吸着剤とは、吸着物質のみ、または吸着物質と固着物とからなる。また、非球状粒子とは球状以外の粒子であり、たとえば、円柱状、楕円柱状、樽状、楕円体状の粒子である。
【００３４】
吸着剤は、この吸着剤の粒子を前面投影面積が最小になる方向から見たとき、前記前面投影面積の円周上で最も遠くなる２点間を結んだ距離である充填有効粒子径が、前記スクリーンの孔径よりも大きくなるように形成される。
【００３５】
吸着剤２５が球状粒子である場合は、充填有効粒子径は球状粒子の直径である。また、吸着剤２５が円柱状の粒子である場合は、充填有効粒子径は円柱状の粒子の断面である円の直径である。さらに、吸着剤２５が楕円柱状の粒子である場合は、充填有効粒子径は円柱状の粒子の断面である円の長径である。また、吸着剤２５が樽状または楕円体状の粒子である場合は、充填有効粒子径は、この樽状または楕円体状の粒子を前面投影面積が最小になる方向から見たときの投影図の直径である。
【００３６】
スクリーンについて、図面を参照して説明する。
【００３７】
＜汚染水処理システム＞
図１は、汚染水処理システムの概略図である。図１に示される汚染水処理システム１は、吸着塔２０で処理される汚染水を貯留する処理前液タンク１０と、処理前液タンク１０から汚染水送液配管４１を介して送液された汚染水を吸着処理する吸着塔２０と、吸着塔２０から処理水送液配管４２を介して送液された処理水を貯留する処理水タンク３０とを備える。
【００３８】
吸着塔２０は、吸着塔本体２１と、吸着塔本体２１内の吸着塔内上流部２２に充填された吸着剤２５と、吸着塔本体２１内において吸着剤２５の下流側に設置される吸着剤の流出防止用のスクリーン２７と、を備える。図１中、吸着剤２５ａは、吸着剤２５の拡大図である。
【００３９】
図１に示されるように、吸着剤２５（２５ａ）の、充填有効粒子径は、符号ｄで表される。また、吸着塔２０内の吸着剤が充填されている部分（吸着塔内上流部２２）の内直径は、符号Ｄで表される。
【００４０】
スクリーン２７は、メッシュ状に配置された複数のワイヤーまたは板材からなる。スクリーン２７は、メッシュの孔部の孔径が、吸着剤２５を流出させない大きさに設定されている。
ここで孔部の孔径とは、空隙部の最短距離を意味する。メッシュの形状が四角である場合は、孔部の孔径は、平行するワイヤーまたは板材間の距離である。
【００４１】
吸着剤２５の充填有効粒子径ｄは、スクリーン２７の孔径よりも大きくなるように形成される。
具体的には、吸着剤２５の充填有効粒子径ｄは、通常１００μｍ以上であり、好ましくは２００μｍ以上である。また、吸着剤２５の充填有効粒子径ｄは、好ましくは２０００μｍ以下である。
【００４２】
また、吸着塔２０内の吸着剤が充填されている部分（吸着塔内上流部２２）の内直径Ｄは、吸着剤２５の充填有効粒子径ｄの通常１５倍以上、好ましくは２０倍以上である。すなわち、吸着剤２５の充填有効粒子径ｄは、吸着塔内上流部２２の内直径Ｄの通常１／１５以下、好ましくは１／２０以下である。
【００４３】
このように吸着塔内上流部２２の内直径Ｄが吸着剤２５の充填有効粒子径ｄの１５倍以上、すなわち、吸着剤２５の充填有効粒子径ｄが吸着塔内上流部２２の内直径Ｄの１／１５以下であると、吸着塔内に充填された吸着剤２５間を汚染水がほぼ均一に流れるため、安定した吸着性能が発揮される。
【００４４】
（放射性物質吸着剤の効果）
本発明に係る放射性物質吸着剤は、吸着剤に含まれる吸着物質の組成がストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が高いとともに、吸着剤の形状、大きさや硬さが、吸着塔での汚染水の通水処理の効率の向上に適している。すなわち、本発明に係る放射性物質吸着剤によれば、汚染水中のストロンチウムやセシウムの吸着除去の効率が高いとともに強度が高い。
【００４５】
［放射性物質吸着剤の製造方法およびその製造装置］
次に、放射性物質吸着剤の製造方法について図面を参照して説明する。
本発明の放射性物質吸着剤の製造方法は、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質と、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを混合した後、得られた混合物を成形し、前記吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造するものである。
【００４６】
図２は、本発明に係る放射性物質吸着剤の製造方法を示すブロック図である。
はじめに、イオン性の放射性核種を吸着する吸着物質（粉体状吸着剤）を準備し（ステップＳ１０１）、脱水縮合剤または水硬性固形化剤を準備し（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）、さらに、水を準備する（ステップＳ１０４）。水としては、通常、純水が用いられる。
なお、吸着物質（粉体状吸着剤）の製造方法については、後述する。
【００４７】
脱水縮合剤または水硬性固形化剤は、それ自体で、または水と混合されることにより、硬化し、吸着物質同士を固着する固着物となる物質である。吸着物質同士が固着物で固着されると、得られる吸着剤を成形体に加工することが容易になる。
【００４８】
＜脱水縮合剤＞
脱水縮合剤は、それ自体で硬化し、吸着物質同士を固着する固着物となる物質である。脱水縮合剤としては、たとえば、シリカゾルが挙げられる。
【００４９】
＜水硬性固形化剤＞
水硬性固形化剤は、水と混合されることにより硬化し、吸着物質同士を固着する固着物となる物質である。水硬性固形化剤としては、たとえば、カルシウムアルミネート、カルシウムシリケートまたは中性マグネシウム系固形化剤が挙げられる。
【００５０】
次に、水硬性固形化剤を用いる場合は、通常、別途設けられ水硬性固形化剤と水とを混合する固形化剤混合部で水硬性固形化剤と水とを混合する混合工程を行う（ステップＳ１０５）。すなわち、放射性物質吸着剤の製造装置は、水硬性固形化剤と水とを混合する固形化剤混合部を有することが好ましい。混合工程では、水は、水硬性固形化剤の質量と同質量またはそれ以下になるように添加する。
【００５１】
また、放射性物質吸着剤の製造装置が固形化剤混合部を有する場合、この固形化剤混合部で得られた混合物を吸着物質に添加する添加部をさらに有することが好ましい。
【００５２】
なお、水硬性固形化剤を用いる場合でも、放射性物質吸着剤の製造装置に固形化剤混合部を設けず、ステップＳ１０５の混合工程を行わず、代わりに水硬性固形化剤と水とを次の添加工程（ステップＳ１０６）で吸着物質（粉体状吸着剤）に直接添加してもよい。
【００５３】
さらに、添加工程として、吸着物質（粉体状吸着剤）に、脱水縮合剤または水硬性固形化剤と、水とを添加し、混合物を作製する（ステップＳ１０６）。脱水縮合剤の添加は、脱水縮合剤を吸着物質に添加する添加部を介して行うことが好ましい。すなわち、放射性物質吸着剤の製造装置は、脱水縮合剤を吸着物質に添加する添加部を有することが好ましい。
なお、混合工程（ステップＳ１０５）で水硬性固形化剤と水との混合物を調製した場合は、添加工程（ステップＳ１０６）では、この混合物を吸着物質（粉体状吸着剤）に添加する。
【００５４】
添加工程（ステップＳ１０６）では、脱水縮合剤が用いられる場合、脱水縮合剤は、吸着物質の質量１００質量％に対して通常１０質量％以下、好ましくは７質量％以下の量で吸着物質に添加される。また、脱水縮合剤は、吸着物質の質量１００質量％に対して通常１質量％以上、好ましくは３質量％以上の量で吸着物質に添加される。
【００５５】
また、添加工程（ステップＳ１０６）では、水硬性固形化剤が用いられる場合、水硬性固形化剤は、吸着物質の質量１００質量％に対して通常１０質量％以下、好ましくは７質量％以下の量で吸着物質に添加される。また、水硬性固形化剤は、吸着物質の質量１００質量％に対して通常１質量％以上、好ましくは３質量％以上の量で吸着物質に添加される。
【００５６】
本発明では、脱水縮合剤または水硬性固形化剤が、上記割合で吸着物質に添加されるため、脱水縮合剤または水硬性固形化剤等の造粒成分が吸着物質の吸着性能にあまり影響を与えず、強度、粒径および吸着性能の高い吸着剤を製造することができる。
【００５７】
添加工程（ステップＳ１０６）で得られた混合物は、成型工程等の成形工程（ステップＳ１０７）で成形されて、吸着剤（ペレット状吸着剤）２５が作製される。成形方法としては、たとえば、圧縮造粒等の成型加工が用いられる。ただし、成形方法は、型を用いた成型加工に限られず、型を用いない、転動造粒、攪拌造粒等の他の成形方法を採用することもできる。
【００５８】
成形工程（ステップＳ１０７）で成形されたペレット状吸着剤２５は、吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤になっている。
【００５９】
［吸着物質の製造方法］
次に、放射性物質吸着剤を構成する吸着物質の製造方法について図面を参照して説明する。図３は、本発明に係る放射性物質吸着剤を構成する吸着物質の製造方法を示す図である。
【００６０】
吸着物質の製造方法は、原料の混合工程、合成工程、固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程、を経て吸着物質の製品が回収される。
【００６１】
すなわち、図３に示されるように、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＮａＯＨ、Ｎｂ２Ｏ５等からなる原料を混合する混合工程を行う（ステップＳ２０１）。
次に、得られた混合物を、５℃以上４００℃以下の環境で１時間〜５日、たとえば、２００℃で３日間焼成することにより、チタン酸アルカリ金属塩を合成する合成工程を行う（ステップＳ２０２）。
【００６２】
合成工程で得られた合成物は、固液分離工程（ステップＳ２０３）および洗浄工程（ステップＳ２０４）を経た後、乾燥工程で乾燥される（ステップＳ２０５）。なお、洗浄工程の後は、固液分離工程に戻ってもよい。
乾燥工程で乾燥された吸着物質は、製品として回収される（ステップＳ２０６）。この吸着物質は、通常、粉末状または顆粒状となる。
【００６３】
（放射性物質吸着剤の製造方法の効果）
本発明に係る放射性物質吸着剤の製造方法によれば、本発明に係る放射性物質吸着剤を効率的に製造することができる。
【００６４】
（放射性物質吸着剤の製造装置の効果）
本発明に係る放射性物質吸着剤の製造装置によれば、脱水縮合剤を吸着物質に添加する添加部、水硬性固形化剤と水とを混合する固形化剤混合部とここで得られた混合物を吸着物質に添加する添加部とを有するため、確実な造粒を行うことができ、本発明に係る放射性物質吸着剤を効率的に製造することができる。
【実施例】
【００６５】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。
【００６６】
［実施例１］
（放射性物質吸着剤の製造）
＜吸着物質の製造＞
吸着剤として、二酸化チタンと水酸化ナトリウムとを用いて得られ吸着性を発揮するチタン酸ナトリウムと、ストロンチウムやセシウムの吸着選択性を高めるため土酸金属元素であるニオブＮｂとを用いて、吸着物質を製造した。吸着物質の製造は、図３に示される工程を経て行った。
具体的には、ＴｉＯ２を３５質量％と、Ｎｂ２Ｏ５を２０質量％と、組成調整用のＮ２ＯおよびＳｉＯ２の合計４５質量％とを混合して原料を作製した（ステップＳ２０１）。
この原料を、２００℃で３日間焼成した（ステップＳ２０２）。２００℃で３日間という焼成条件は、焼成されるチタン酸ナトリウムの結晶度を１未満にするために設定したものである。
さらに、ろ過による固液分離工程（ステップＳ２０３）、純水でのろ滓の洗浄工程（ステップＳ２０４）および乾燥工程（ステップＳ２０５）を行なって、結晶度が１未満のチタン酸ナトリウムと、Ｎｂとを含む、平均粒径１μｍの粉末状の吸着物質（吸着物質Ａ１）を得た。
＜ペレット状の放射性物質吸着剤の製造＞
吸着物質Ａ１と、脱水縮合剤とを用いて、吸着物質と、この吸着物質同士を固着する固着物とを含むペレット状の吸着剤を製造した。ペレット状の吸着剤の製造は、図２に示される工程を経て行った。
具体的には、はじめに吸着物質Ａ１を準備した（ステップＳ１０１）。
次に、脱水縮合剤として溶液状シリカゾル（固形化剤Ｂ１）を準備した（ステップＳ１０２）。溶液状シリカゾル（固形化剤Ｂ１）は、二酸化ケイ素を４０．５質量％含有し、二酸化ケイ素１００質量％に対して酸化ナトリウムが０．４質量％添加されたものであり、溶液粘度７ｍＰｓ・Ｓ（２５℃）、ｐＨ９（２５℃）、比重１．３０１ｇ／ｃｍ３以上（２５℃）、分子径１８ｎｍであった。
次に、添加工程として、吸着物質Ａ１の１００質量部に、放射性物質吸着剤の製造装置の添加部を介して溶液状シリカゾル（固形化剤Ｂ１）１０質量部とを添加した後、１０分間攪拌混合して混合物を作製した（ステップＳ１０６）。この混合物は、水分を含む粉体からなる塊になっていた。
さらに、この混合物に対し、圧縮成型機を用いて１４ＭＰａ、１分間、加圧成形を行った（ステップＳ１０７）ところ、ペレット状の放射性物質吸着剤が得られた。
ペレット状の吸着剤は、成形用の型枠で容易に粒径の調整は可能である。本実施例１では直径約１０ｍｍの球状粒子からなるペレット状の吸着剤を用いた。
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の測定）
得られたペレット状の吸着剤について、硬度を測定した。硬度は、半硬質ゴムや硬質プラスチックの硬度の測定に用いられるデュロメータタイプＤ（ショアＤ）（新ＪＩＳＫ６２５３に準拠）を用いて測定した。硬度の測定は、ペレット状の吸着剤の１個について５箇所測定し、その平均値を硬度とした。結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2015064252.tif 000003
【００６８】
［実施例２］
（放射性物質吸着剤の製造）
本実施例は、固形化剤として、水硬性固形化剤であるアルミナセメントを用いた実験例である。
＜吸着物質の準備＞
はじめに、吸着物質として実施例１と同じ粉末状の吸着物質Ａ１を準備した。
＜ペレット状の放射性物質吸着剤の製造＞
次に、水硬性固形化剤としてカルシウムアルミネート系物質であるアルミナセメント（固形化剤Ｂ２）を準備した（ステップＳ１０２）。
さらに、純水を準備した（ステップＳ１０４）。
次に、放射性物質吸着剤の製造装置の固形化剤混合部で、アルミナセメント（固形化剤Ｂ２）と水とを同量（質量）混合した（ステップＳ１０５）。
次に、添加工程として、吸着物質Ａ１の１００質量部に、ステップＳ１０５で作製されたアルミナセメント（固形化剤Ｂ２）と水との混合物をこの混合物中の固形化剤Ｂ２が１０質量部になるように添加し、さらに純水を１０質量部添加した後、１０分間攪拌混合して混合物を作製した（ステップＳ１０６）。この混合物は、水分を含む粉体からなる塊になっていた。
さらに、この混合物に対し、圧縮成型機を用いて１４ＭＰａ、１分間、加圧成形を行った（ステップＳ１０７）ところ、ペレット状の放射性物質吸着剤が得られた。
ペレット状の吸着剤の大きさおよび形状は、実施例１と同じであった。
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の測定）
得られたペレット状の吸着剤について、実施例１と同様にして硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００６９】
［実施例３］
（放射性物質吸着剤の製造）
本実施例は、固形化剤として、水硬性固形化剤である中性マグネシウム系固形化剤を用いた実験例である。
アルミナセメント（固形化剤Ｂ２）に代えて、中性マグネシウム系固形化剤であるリン酸マグネシウム系固形化材料（固形化剤Ｂ３）を用いた以外は、実施例２と同様にして、ペレット状の放射性物質吸着剤を得た。
ペレット状の吸着剤の大きさおよび形状は、実施例１と同じであった。
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の測定）
得られたペレット状の吸着剤について、実施例１と同様にして硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００７０】
［実施例４］
（放射性物質吸着剤の製造）
本実施例は、吸着物質として、顆粒状の吸着物質を用いた実験例である。
＜吸着物質の製造＞
乾燥工程（ステップＳ２０５）の条件を変更して平均粒径１０００μｍの顆粒状とした以外は同様の顆粒状の吸着物質（吸着物質Ａ２）を得た。
＜ペレット状の放射性物質吸着剤の製造＞
粉末状の吸着物質（吸着物質Ａ１）に代えて顆粒状の吸着物質（吸着物質Ａ２）を用いた以外は、実施例１と同様にして、ペレット状の放射性物質吸着剤を得た。
ペレット状の吸着剤の大きさおよび形状は、実施例１と同じであった。
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の測定）
得られたペレット状の吸着剤について、実施例１と同様にして硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００７１】
［実施例５］
（放射性物質吸着剤の製造）
本実施例は、吸着物質として、顆粒状の吸着物質を用いた実験例である。
＜吸着物質の準備＞
はじめに、吸着物質として実施例４と同じ顆粒状の吸着物質Ａ２を準備した。
＜ペレット状の放射性物質吸着剤の製造＞
粉末状の吸着物質（吸着物質Ａ１）に代えて顆粒状の吸着物質（吸着物質Ａ２）を用いた以外は、実施例２と同様にして、ペレット状の放射性物質吸着剤を得た。
ペレット状の吸着剤の大きさおよび形状は、実施例１と同じであった。
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の測定）
得られたペレット状の吸着剤について、実施例１と同様にして硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００７２】
［実施例６］
（放射性物質吸着剤の製造）
本実施例は、吸着物質として、顆粒状の吸着物質を用いた実験例である。
＜吸着物質の準備＞
はじめに、吸着物質として実施例４と同じ顆粒状の吸着物質Ａ２を準備した。
＜ペレット状の放射性物質吸着剤の製造＞
粉末状の吸着物質（吸着物質Ａ１）に代えて顆粒状の吸着物質（吸着物質Ａ２）を用いた以外は、実施例３と同様にして、ペレット状の放射性物質吸着剤を得た。
ペレット状の吸着剤の大きさおよび形状は、実施例１と同じであった。
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の測定）
得られたペレット状の吸着剤について、実施例１と同様にして硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００７３】
（ペレット状の放射性物質吸着剤の硬度の評価）
表１に示される実施例１〜６の結果より、実施例１〜６のペレット状の放射性物質吸着剤が高い硬度を有することが分かった。
【００７４】
［実施例７］
実施例１で作製したペレット状の吸着剤について、吸着性能の変化を評価した。
具体的には、実施例１で作製したペレット状の吸着剤を、粉砕した後、篩分けして得られた粒径０．７１ｍｍ〜２．０ｍｍの粒状体を用いてストロンチウムの吸着試験を行った。
ストロンチウムの吸着試験は、吸着剤の粒径以外の条件が、ＡＥＳＪ−ＳＣ−Ｆ００３：２００２に規定されている「収着分配係数の測定方法」に準じるようにして行った。具体的には、ストロンチウムの吸着試験は、バッチによる試験を実施し、初期の対象元素濃度が一定期間にどの程度減少したかを測定したものである。ストロンチウムの吸着試験の詳細な試験条件を以下に示す。
（ストロンチウムの吸着試験）
はじめに、塩化ナトリウム等の試薬類を用いて人工海水を作成した後、これを純水で１／２５に希釈した。この液に塩化カルシウムを添加し、さらにストロンチウムを添加して、カルシウム濃度が８０ｐｐｍ、ストロンチウム濃度が０．３ｐｐｍの模擬汚染水を調製した。
次に、模擬汚染水３０ｍｌ中に、実施例７で作製した粒径０．７１ｍｍ〜２．０ｍｍの粒状体の粒状体３００ｍｇを添加した後、この液をポリプロピレン製容器内に密封し、１週間放置した。
１週間後、溶液を孔径０．４５μｍのフィルタで濾過したのちの溶液を回収し、溶液中のストロンチウム濃度を測定した。
なお、本試験では放射性ストロンチウムＳｒ−８５を放射性トレーサとして用い、ＮａＩシンチレーション検出器によるγ線スペクトロメトリーによる測定で溶液中のストロンチウム濃度を求めた。
吸着量の測定結果を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2015064252.tif 000004
【００７６】
［実施例８〜１２］
実施例１で作製したペレット状の吸着剤に代えて、実施例２〜６で作製したペレット状の吸着剤を用いた（実施例８〜１２）以外は、実施例７と同様にして吸着性能の変化を評価した。
吸着量の測定結果を表２に示す。
【００７７】
［実施例１３および１４］
実施例１で作製したペレット状の吸着剤に代えて、実施例１で用いられた粉末状の吸着物質Ａ１を圧縮成型して作製したペレット状の吸着剤（実施例１３）、および実施例４で用いられた顆粒状の吸着物質Ａ２を圧縮成型して作製したペレット状の吸着剤（実施例１４）を用いた以外は、実施例７と同様にして吸着性能の変化を評価した。
吸着量の測定結果を表２に示す。
【００７８】
（吸着性能の変化の評価）
表２に示される実施例７〜１４の結果より、いずれの場合も溶液から９９％以上ストロンチウムを吸着しており、高い吸着性能を示していることが確認できた。また、成型によっても吸着量の低下はごくわずかであり、性能を維持した状態で成型できていることが分かった。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１  汚染水処理システム
１０  処理前液タンク
２０  吸着塔
２１  吸着塔本体
２２  吸着塔内上流部
２５  吸着剤（放射性物質吸着剤，ペレット状吸着剤）
２７  スクリーン
３０  処理水タンク
４１  汚染水送液配管
４２  処理水送液配管
【図１】
2015064252.tif 000005
【図２】
2015064252.tif 000006
【図３】
2015064252.tif 000007