(57)【要約】      （修正有）【課題】水中や水底の土砂に含まれる放射性物質を簡易な装置や方法で除染する。【解決手段】珪藻土等を粉砕・焼成して得た吸着剤を詰めた袋２を複数個連結させた連結マット１を水底に沈下し、回収することにより該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤を詰めた袋を複数個連結させた連結マットを水底に沈下後、回収することにより該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する方法であって、
該吸着剤は、珪藻土が天然で固結したもの、泥岩又は粘土岩を粉砕後、焼成することによって得られ、
該袋は、上記吸着剤が流出及び目詰まりしない大きさの網目を有し、
該連結マットの両端には水底から引き上げるための手段が設けられている、
ことを特徴とする放射性物質を除染する方法。
【請求項２】
吸着剤を詰めたマットを水底に沈下後、回収することにより該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する方法であって、
該吸着剤は、珪藻土が天然で固結したもの、泥岩又は粘土岩を粉砕後、焼成することによって得られ、
該マットは、上記吸着剤が流出及び目詰まりしない大きさの網目を有し、内部には該吸着剤が該マット内で偏らないようになっている仕切りが設けられ、両端には水底から引き上げるための手段が設けられている、
ことを特徴とする放射性物質を除染する方法。
【請求項３】
上記水底が、河川、湖沼、ダム、池、田又は農業用水路の水底である、請求項１又は請求項２に記載の放射性物質を除染する方法。
【請求項４】
水底に沈下させ、１週間後〜１０年後に回収することにより該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する請求項１ないし請求項３の何れかの請求項に記載の放射性物質を除染する方法。
【請求項５】
上記吸着剤の個数平均粒子径が０．１ｍｍ〜３０ｍｍである請求項１ないし請求項４の何れかの請求項に記載の放射性物質を除染する方法。
【請求項６】
上記焼成が、焼成温度が５００℃〜１５００℃、焼成時間が１〜１０時間であり、酸素雰囲気下で行われる、請求項１ないし請求項５の何れかの請求項に記載の放射性物質を除染する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泥岩又は粘土岩を粉砕後、焼成することにより得られた吸着剤を利用した、水底の土砂中又は水中に含まれる放射線物質を除染する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の事故で放出された放射性物質により汚染された水や土壌等を除染する技術開発が求められている。原子力発電所から大気中に放出された放射性物質は、風の流れに乗って拡散し、雨等によって地表に降り注ぎ、河川やダム・ため池や水田・畑、森林に侵入した。
【０００３】
放射性物質とは、放射性元素を含む物質の総称であり、放射性セシウム（セシウム１３４、セシウム１３７）、放射性ヨウ素（ヨウ素１３１）、放射性ストロンチウム（ストロンチウム９０）が含まれる。特に半減期が長い放射性セシウム（セシウム１３４、セシウム１３７）を除染する技術開発が求められており、様々な手法が検討されている。
【０００４】
また、河川の淀んだ水底、湖沼やダムの水底、農業用水路の水底等の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する技術開発も求められている。例えば、水底に堆積した放射性物質汚染土砂を排出処理する方法があるが、発生廃棄物の処理が問題となっている。
【０００５】
特許文献１では、水にゼオライト粒子及び磁性粒子を含有する造粒物粒子を接触させて、放射性物質等の有害成分を前記造粒物粒子に吸着させ、前記水中の有害成分を吸着した造粒物粒子を水から磁気分離することを特徴とする水の浄化方法が提案されている。
【０００６】
特許文献２では、モルデナイトからなる天然ゼオライトを微粉砕して得られた平均粒径５．０μｍ以下の天然ゼオライト微粒子を水中に分散してなる放射性物質処理剤を放射線汚染排水に添加することを特徴とする放射線汚染排水の処理方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１又は２に記載の技術で用いられているゼオライトは高価であるという問題点を有しており、経済性に優れ、かつゼオライトと同じ程度又はそれ以上の放射性物質に対する吸着力を有する吸着剤を用いた除染方法は未だ提供されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７７７０９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ゼオライトより安価であり、かつ、ゼオライトと同じ程度又はそれ以上の放射性物質に対する吸着力を有する吸着剤を用いた、放射性物質を除染する方法を提供することである。
また、簡易な装置や方法で、放射性物質を吸着した吸着剤を水中から取り除き、簡易な装置や方法で、所定の場所まで移動させることができる、放射性物質を除染する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、泥岩又は粘土岩を粉砕後、焼成することにより得られた吸着剤に、放射線物質を含む汚染水を接触させた結果、該吸着材は、ゼオライトと同じ程度又はそれ以上の放射性セシウムを吸着する性質を有することを見出して本発明をするに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、吸着剤を詰めた袋を複数個連結させた連結マットを水底に沈下後、回収することにより該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する方法であって、該吸着剤は、珪藻土が天然で固結したもの、泥岩又は粘土岩を粉砕後、焼成することによって得られ、該袋は上記吸着剤が流出及び目詰まりしない大きさの網目を有し、該連結マットの両端には水底から引き上げるための手段が設けられている、ことを特徴とする放射性物質を除染する方法を提供するものである。
以下、この発明の態様を「態様１」とする。
【００１２】
また、本発明は、吸着剤を詰めたマットを水底に沈下後、回収することにより該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する方法であって、該吸着剤は、珪藻土が天然で固結したもの、泥岩又は粘土岩を粉砕後、焼成することによって得られ、該マットは、上記吸着剤が流出及び目詰まりしない大きさの網目を有し、内部には該吸着剤が該マット内で偏らないようになっている仕切りが設けられ、両端には水底から引き上げるための手段が設けられている、ことを特徴とする放射性物質を除染する方法を提供するものである。
以下、この発明の態様を「態様２」とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ゼオライトより安価かつゼオライトと同じ程度又はそれ以上の放射性物質に対する吸着力を有する吸着剤を用いた、経済性と吸着力に優れた除染方法を提供することができる。
特に、セシウムイオンを吸着するので、放射性物質であるセシウム１３４、セシウム１３７を除去できる。
【００１４】
また、該吸着剤を詰めたマット又は連結マットを水底に沈めておけば、簡易な方法で、水中の放射性物質を吸着させられ、また、簡易な装置や方法で、放射性物質を吸着した吸着剤を水中から取り除くことが可能である。
吸着剤を水底にばらまいた場合は、土砂以外の「放射性物質を吸着した吸着剤」だけを水中から取り出すことが容易ではないが、本発明によれば、その工程が容易にできる。
【００１５】
また、該マット又は連結マットを回収すれば、容易に処分場等の別の場所に、放射性物質が濃縮した状態でそれを移動させることが可能である。
すなわち、本発明における「除染」の後半段階である、放射性物質が吸着した吸着剤を所定の場所に移動させることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の放射性物質を除染する方法に使用される、袋を複数個連結させた連結マットの一例を示す斜視図である（態様１）。
【図２】本発明の放射性物質を除染する方法に使用される、内部に仕切りが設けられたマットの一例を示す斜視図である（態様２）。
【図３】本発明の放射性物質を除染する方法を、河川（ａ）及び農業用水路（ｂ）で使用したときの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について説明するが、本発明は、以下の具体的態様に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で任意に変形することができる。
【００１８】
＜態様１と態様２共通＞
本発明は、水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染する方法であり、河川、湖沼、ダム、池、田、農業用水路等の水底の土砂中、又は、河川、湖沼、ダム、池、田、農業用水路等の水自体に含まれる放射性物質の除染に有用である。
本発明における「除染」とは、水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を吸着剤に吸着させることによって、広範囲に存在していた放射性物質を、濃縮し（小さな体積部分に閉じ込めて）、放射性物質が吸着した吸着剤を所定の場所に移動させるところまでをいう。
【００１９】
本発明に用いられる「珪藻土」とは、珪藻の遺骸からなる堆積物である。
珪藻が海や湖沼などで大量に増殖し死滅すると、その死骸は水底に沈殿する。死骸の中の有機物の部分は徐々に分解されていき、最終的には二酸化ケイ素を主成分とする殻のみが残る。このようにしてできた珪藻の化石からなる土が珪藻土である。多くの場合、白亜紀以降の地層から産出される。
【００２０】
本発明に用いられる「泥岩」は、泥（平均粒径が６．２５μｍ以下の粒子）が、堆積し、固結してできた堆積岩を示す。
また、本発明に用いられる「粘土岩」は、粘土（平均粒径が４μｍ以下の粒子）が、圧縮・脱水して固結した堆積岩を示す。
ここで、「堆積岩」とは、海底、湖底等の水底又は地表で堆積した物質が、物理的・化学的変化を受け、固結してできた岩石のことである。
【００２１】
本発明に用いられる、珪藻土が天然で固結したもの、泥岩又は粘土岩は、各地で産出される何れのものも使用できるが、福島県いわき市産珪藻土が天然で固結したものは、放射性物質に対する優れた吸着機能を有するため、本発明に用いるのに好ましい。
【００２２】
本発明に用いられる吸着剤に含まれる金属の化学組成は、特に限定はないが、該金属の酸化物換算で、
ＳｉＯ２  ５０〜８０質量部、
Ａｌ２Ｏ３  ２〜２０質量部、
Ｆｅ２Ｏ３  １〜１０質量部、
ＣａＯ  ０．１〜６質量部、
ＭｇＯ  ０．１〜５質量部、
ＴｉＯ２  ２質量部以下、
Ｎａ２Ｏ  ３質量部以下、
Ｋ２Ｏ  ５質量部以下、
が好ましい。
【００２３】
特に好ましくは、
ＳｉＯ２  ５５〜７５質量部、
Ａｌ２Ｏ３  ５〜１５質量部、
Ｆｅ２Ｏ３  ２〜７質量部、
ＣａＯ  ０．２〜５質量部、
ＭｇＯ  ０．５〜３質量部、
ＴｉＯ２  １質量部以下、
Ｎａ２Ｏ  ２質量部以下、
Ｋ２Ｏ  ３質量部以下
である。
【００２４】
泥岩又は粘土岩を粉砕する方法に特に限定はないが、ハンマーを使用する方法、遠心力を利用する方法、破砕装置を利用する方法、爆破により粉砕する方法等の公知の方法を使用することができる。
粉砕する装置（粉砕機）としては、特に限定はないが、ハンマーミル、乳鉢等の衝撃又は磨り潰しを利用した粉砕機；ボールミル、ビーズミル等のメディアミル；ジェットミル；ローラーミル等が挙げられるが、本発明における吸着剤は、個数平均粒径として、０．１ｍｍ〜３０ｍｍと比較的粗い粒子であることが好ましいので、ハンマーミル、ボールミル等の粉砕機が好ましい。
【００２５】
珪藻土が天然で固結したもの、泥岩若しくは粘土岩を粉砕後、焼成する方法は特に限定されない。焼成装置を利用する方法等の公知の方法を使用することができ、酸素雰囲気下で行うことが好ましく、空気中で行うことが特に好ましい。
【００２６】
焼成温度についても特に限定されないが、５００℃〜１５００℃で焼成することが好ましく、８００℃〜１４００℃で焼成することがより好ましく、７００℃〜１０００℃で焼成することが特に好ましい。
また、焼成時間は特に限定されないが、１〜１０時間が好ましく、２〜３時間が特に好ましい。
【００２７】
焼成することにより、粒径が小さい場合でも、水中に入れたときに水と混ざり合って、とろとろにならず、そのため、水底から引き上げた後に、処分場で水分を除去し易く、水と吸着剤の合計体積も小さくし易い。
また、放射性物質の吸着力が上昇する又は落ちないという効果を奏する。
【００２８】
上記手法により得られた吸着剤の平均粒子径は、特に限定はないが、個数平均粒径として、０．１ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、０．３ｍｍ〜２０ｍｍがより好ましく、１ｍｍ〜１５ｍｍが特に好ましく、１．５ｍｍ〜１０ｍｍが更に好ましい。個数平均粒径が０．１ｍｍ〜３０ｍｍの場合、袋に入れて使用するときに、吸着剤が袋の網目から流出及び目詰まりしないという効果を奏する。
また、体積平均粒径／個数平均粒径の値が５以下であることが好ましい。
【００２９】
＜態様１＞
本発明の態様１では、上記手法により得られた吸着剤を、吸着剤が流出及び目詰まりしない大きさの網目を有する袋に入れる。図１に、態様１の、袋を複数個連結させた連結マットの一例を示す斜視図である。
１個の袋の形は特に限定されないが、上から見て、長方形又は円形が好ましく、長方形がより好ましく、正方形が特に好ましい。
１個の袋の大きさは特に限定されないが、長方形の場合、１辺の長さが５ｃｍ〜１５０ｃｍが好ましく、１０ｃｍ〜１００ｃｍがより好ましく、１５ｃｍ〜７０ｃｍが特に好ましい。
【００３０】
袋の網目の大きさは、吸着剤が流出も目詰まりもしなければ特に限定されず、網目の形状も長方形でも六角形でもよいが、長方形の一辺換算で、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ〜１７ｍｍがより好ましく、０．３ｍｍ〜１５ｍｍが特に好ましく、１ｍｍ〜１０ｍｍが更に好ましい。
【００３１】
図１に示したように、吸着剤を詰めた袋２を複数個連結させて連結マット１を形成させる。連結させる個数は、河川、湖沼、ダム、池、田、農業用水路等の大きさに従って適宜調節され、個数は特に限定されないが、１０個〜１６００個が好ましく、２０個〜８００個がより好ましく、４０個〜４００個が特に好ましい。
【００３２】
連結マット１の大きさは、河川、湖沼、ダム、池、田又は農業用水路の大きさによって決められるが、河川、池、田、農業用水路等の細い又は小さい場合は、連結マット１の幅は、端から端までの長さを有していることが好ましい。
また、淀みに放射性物質が滞留する傾向があるので、その部分の大きさであることも好ましい。
連結マット１の大きさは限定されないが、長方形の１辺の長さ換算で、２ｍ〜５０ｍが好ましく、３ｍ〜３０ｍがより好ましく、５ｍ〜２０ｍが特に好ましい。
【００３３】
袋同士を複数個連結させる連結手段４は、特に限定はなく、網目を形成する網同士を紐で括ってもよいし、プラスチックや金属でできた専用の連結器具で連結させてもよい。
【００３４】
＜態様２＞
本発明の態様２では、袋の代わりに吸着剤が流出及び目詰まりしない大きさの網目を有し、内部には該吸着剤が偏らないようになっている仕切りが設けられたマットを使用する。図２に、態様２の、内部に仕切りが設けられたマットの一例を示す斜視図を示す。
【００３５】
内部に仕切りが設けられたマット２２の大きさは、河川、湖沼、ダム、池、農業用水路の大きさによって適宜変更することができる。態様２の内部に仕切りが設けられたマット２２の好ましい大きさは、態様１の連結マットの好ましい大きさと同じである。
また、態様２の網目の好ましい形状や大きさは、態様１の網目の好ましい形状や大きさと同じである。
【００３６】
態様２では、内部に仕切りが設けられたマット２２の内部には該吸着剤が偏らないようになっている仕切り２５が設けられている。仕切り２５で区切られた部分の好ましい大きさは、態様１の袋の好ましい大きさと同じである。
態様２の内部に仕切りが設けられたマット２２の区切られた部分の個数は、態様１の袋の好ましい個数と同じである。
仕切りは、公知の方法で設けられる。
【００３７】
＜態様１と態様２共通＞
河川、湖沼、ダム、池、田、農業用水路等から引き上げるために、態様１では連結マット１、又は、態様２では内部に仕切りが設けられたマット２２の両端に、水底から引き上げるための手段３（２４）を設ける。
河川、農業用水路等で連結マット１又は内部に仕切りが設けられたマット２２を使用したときの説明図を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。
水底から引き上げるための手段３を、柱、杭、クレーン等を用いて固定することにより、連結マット１又は内部に仕切りが設けられたマット２２が水流によって移動することを防止することができる。
また、水底から引き上げるための手段３（２４）は、連結マット１又は内部に仕切りが設けられたマット２２を水底から引き上げるためにも好適に用いられる。
【００３８】
水底から引き上げるための手段３（２４）は、特に限定されないが、ロープ、ワイヤ等を用いることができる。
【００３９】
連結マット１又は内部に仕切りが設けられたマット２２を河川やダム等の水底に沈下させてから引き上げるまでの時間は、特に限定されないが、１週間〜１０年の期間が好ましく、１か月〜５年の期間がより好ましく、２か月〜３年の期間が特に好ましい。
【００４０】
本発明は、（１）水底の土砂中、又は、（２）水中、に含まれる放射性物質を除染する方法であるが、水が流れるとその水が網目から内部に入り、本発明における吸着剤に接触することによって、水中の放射性物質が吸着剤に吸着される。
吸着される放射性物質は、最初から水中にある放射性物質の場合もあるし（上記（２）の場合）、水底の土砂中に混在する又は水底の土砂に吸着した放射性物質が、一旦、水中に移行した放射性物質の場合もある（上記（１）の場合）。この場合、放射性物質は、水底の土砂から本発明における吸着剤に移行することになる。
【００４１】
引き上げた連結マット１又は内部に仕切りが設けられたマット２２の中には、放射性物質が吸着した吸着剤が入っており、水中の全体に広がっていた放射性物質が、小さい体積部分（質量部分）に濃縮されるので、その後の処分が容易になる。放射性物質が吸着した吸着剤は、所定の場所に移動して、常法に従って処分される。
【実施例】
【００４２】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
実施例１
＜吸着剤の調製＞
福島県のいわき市で産出された、珪藻土が天然で固結したものを使用した。このいわき産珪藻土の金属の化学組成を表１に示す（数値は酸化物換算であり、表の単位は質量部である）。
該珪藻土を、ハンマーミルで個数平均粒径３ｍｍに粉砕し、空気中で、１１００℃で３時間焼成して吸着剤を得た。得られた除染用吸着剤の個数平均粒径は３ｍｍであった。
【００４４】
【表１】
2015010852.tif 000003
【００４５】
＜放射性物質の吸着性能の検証試験＞
放射性物質を含む汚染水（セシウム１３４とセシウム１３７によって、７８０Ｂｑ／ｋｇに汚染）１０００ｇに、上記方法で得られた吸着剤１０ｇ（汚染水に対して１質量部）を撹拌しながら１時間浸した。
その後、吸着剤を取り出して、吸着した放射線量を測定した。放射線量の測定は、ＳＥＧ−ＥＭＳ（セイコー・イージーアンドジー社製）を用いて、常法に従って測定した。
【００４６】
比較例１
実施例１において、上記方法で得られた吸着剤に代えて、ほぼ同じ個数平均粒子径と粒径分布を有するゼオライトを用いて、実施例１と同様に吸着した放射線量を測定した。
結果をまとめて以下の表２に記載する。
【００４７】
【表２】
2015010852.tif 000004
【００４８】
表２の結果より、本発明の吸着剤を使用したことによる放射線量の低減率（ｂ／ａ）は、ゼオライトを用いた場合よりも高かった。以上のことから、ゼオライトと少なくとも同等又はそれ以上の、放射性セシウムに対しての吸着力があることが分かった。
撹拌下での１時間の浸漬で、放射性セシウムを吸着させることができたことから、河川、ダム等の水底に、本発明の吸着剤が詰まったマット又は該吸着剤が詰まった袋を連結させた連結マットを沈下させ、一定期間静置して回収することにより、該水底の土砂中又は水中に含まれる放射性物質を除染することができる。
実際の水底への静置期間は、１週間〜１０年が好適であることが予想される。
【００４９】
実施例２
＜吸着剤の調製＞
福島県いわき市の海岸で産出された粘土岩を、ハンマーミルで個数平均粒子径３ｍｍに粉砕した。
粉砕したものを、空気中で、１１００℃で３時間焼成して吸着剤を得た。得られた吸着剤の個数平均粒子径は３ｍｍであった。
【００５０】
＜放射性物質の吸着性能の検証試験＞
放射性物質を含む汚染水（セシウム１３４とセシウム１３７によって、７８０Ｂｑ／ｋｇに汚染）１０００ｇに、上記方法で得られた吸着剤１０ｇ（汚染水１００質量部に対して１質量部）を撹拌しながら１時間浸した。
その後、吸着剤を取り出して、吸着した放射線量を測定した。放射線量の測定は、ＳＥＧ−ＥＭＳ（セイコー・イージーアンドジー社製）を用いて、常法に従って測定した。
前記した比較例１の結果とまとめて以下の表３に記載する。
【００５１】
【表３】
2015010852.tif 000005
【００５２】
表３の結果より、粘土岩から得られた本発明の吸着剤は、ゼオライトと同等又はそれ以上の、放射性セシウムに対しての吸着力があることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明による放射線物質を除染する方法を用いることにより、特に、河川の淀んだ水底、ダムやため池の水底、農業用水路の水底の土砂に多く堆積している放射性物質を除染及び流出拡散を低減し、人や他の動植物への移行を防ぐことも可能となるので、吸着剤及びそれを使用する分野に広く用いられるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１  連結マット
２  吸着剤を詰めた袋
３  水底から引き上げるための手段
４  連結手段
２２  内部に仕切りが設けられたマット
２３  仕切りで区分けされたマットの一部
２４  水底から引き上げるための手段
２５  仕切り
【図１】
2015010852.tif 000006
【図２】
2015010852.tif 000007
【図３】
2015010852.tif 000008