(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含有する土壌を除染する土壌除染方法において、
前記土壌に芝を生育する芝生育工程と、
前記芝を、前記芝の根に付着した表土と一体に剥ぎ取る芝除去工程と、を備えており、
前記芝除去工程では、剥ぎ取った前記芝を、前記根を内側に向けてロール状に巻き取る
ことを特徴とする土壌除染方法。
【請求項２】
前記芝除去工程の後に、前記根に付着した前記表土から粗粒分の土粒子をふるい落とす分級工程を、さらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の土壌除染方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を含有する土壌を除染する土壌除染方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌に飛来・降下した放射性物質を除染する方法としては、土壌の表層を所定の深さで除去する方法がある。農林水産省が福島県飯館村で実施した調査によれば、耕起していない農地では、表面から深さ２．５ｃｍまでの土壌に、降下した放射性セシウム（放射性物質）の９５％が存在していることが明らかとなった。したがって、農地などの粘性土壌では、土壌の表層５ｃｍを除去することによって放射性物質の除染がほぼ完了するとされている。
【０００３】
土壌を除去するには、バーチカルハローなどの農業機械を用いて表土を浅く砕土した後にトラクタに排土板を取り付けて削り取ったり（従来技術１）、土壌に固化剤を散布して固めてから表層を削り取ったり（従来技術２）、グレーダーなどの整地用建設機械を用いて土壌の表層を削り取って集積する（従来技術３）などの方法があった。
【０００４】
なお、原子力発電所の配管などの各種施設の除染方法は、以前より数多く発明されて先行技術文献も多数あるが、土壌を除染する方法についての先行技術文献は見当たらない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】農林水産省技術会議、“農地土壌の放射性物質除去技術（除染技術）について”、［online］、平成２３年９月１４日、農林水産省、［平成１１年１１月１日検索］、インターネット<URL:http://www.s.affrc.go.jp/docs/press/110914.htm>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来技術１や従来技術３では、削り取った土壌がこぼれ落ちてしまうため、表層土を削り取っても、露出した土壌の表面に放射性物質が残存してしまう場合がある。また、土壌の表面が平坦でなく凹凸がある場合には、一定の厚さで土壌を削り取るのが困難であるという問題も発生する。一方、従来技術２のように、固化剤によって土壌を固めてしまうと、その後の分級処理が困難になり、汚染土壌の減容化ができない問題があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、一定の厚さで放射性物質によって汚染された土壌の表層を除去できる土壌除染方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、放射性物質を含有する土壌を除染する土壌除染方法において、前記土壌に芝を生育する芝生育工程と、前記芝を、前記芝の根に付着した表土と一体に剥ぎ取る芝除去工程と、を備えており、前記芝除去工程では、剥ぎ取った前記芝を、前記根を内側に向けてロール状に巻き取るを備えることを特徴とする土壌除染方法である。
【０００９】
このような方法によれば、土壌に凹凸があった場合でも、芝生育工程において土壌の凹凸が平坦化され、根に付着した表土ごと芝を剥がし取ることで、根の深さ分の土壌を一定深さで除去できる。さらに、放射性物質を含む土壌の表土が内側に巻かれるようになるので、表土がこぼれ落ち難くなる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記芝除去工程の後に、前記根に付着した前記表土から粗粒分の土粒子をふるい落とす分級工程を、さらに備えることを特徴とする。芝と一体に剥ぎ取った表土のうち、芝の根にはシルトや粘土が付着しているが、放射性セシウムなどの放射性物質は、シルトや粘土に吸着され易く、砂や礫などの粗粒分には吸着され難いという性質があるので、芝と一体に剥ぎ取った表土から粗粒分の土粒子をふるい落とせば、汚染土壌の減容化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る土壌除染方法によれば、一定の厚さで放射性物質を含む土壌の表層を除去することができる。また、請求項２に係る発明によれば、剥ぎ取った芝から表土をこぼすことなく搬送することが可能となる。さらに、請求項３に係る発明によれば、廃棄しなければならない汚染土壌の減容化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る土壌除染方法の各工程を示した断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係る土壌除染方法の各工程を示した断面図である。
【図３】計測面の各区画の芝面の放射線量を示した図である。
【図４】計測面の各区画の芝剥ぎ取り後の土壌の放射線量を示した図である。
【図５】計測面の各区画の剥ぎ取った芝の重量と放射線量を示した図である。
【図６】計測面の各区画の剥ぎ取った芝からふるい落ちた土の重量と放射線量を示した図である。
【図７】計測面の各区画の芝の根とそれに付いた土の重量と放射線量を示した図である。
【図８】芝部と、根および根に付いた土と、ふるい落ちた土との重量割合および放射線量割合を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る土壌除染方法について、添付した図面を参照しながら説明する。図１の（ａ）に示すように、耕起していない農地や学校の運動場などにおいては、土壌２の表面から深さ２．５ｃｍまでの範囲に、放射性物質１全体の９５％が存在している。原子力発電所などから飛来した放射性物質１は、まず、土壌２の表面に堆積し、その後、雨水などの水と一緒に土壌２の内部に浸透すると考えられる。放射性物質１は、土壌２の表層３にある粘土やシルトなど微小な土粒子を含む表土４に吸着するが、表土４が乾燥して砂塵となって飛散する場合もあるので、早期に飛散防止策を講じるとともに除染する必要がある。
【００１５】
本実施形態に係る土壌除染方法は、芝生育工程と、芝除去工程と、分級工程とを備えている。
【００１６】
（芝生育工程）
芝生育工程は、放射性物質１を含有する土壌２に芝１０を生育する工程である。芝１０は、図１の（ｂ−１）に示すように、種子１１やほふく茎１２を土壌２の表面に蒔いて生育する。種子１１とほふく茎は、栄養素と一緒にファイバーなどの糊材と混合したうえで地面に吹き付ける。芝１０を生育するに際しては、肥料や水を効率よく与え、早期に生育するように管理する。なお、表層３をバーチカルハローによって、浅く（４〜５ｃｍ）砕土した後に、芝１０の種子１１やほふく茎１２を蒔いてもよい。このようにすれば、芝１０の活着が促進されて好ましい。なお、本実施形態では、表層３は、芝１０と共に剥ぎ取られる範囲を示す。
【００１７】
芝１０の生育開始後、１ヶ月程度が経過して、萌芽し、根１４が付いた段階で、芝１０を横に広げるために刈り込みを施す。その際、転圧をかけながら芝１０を刈り込む。このようにすれば、土壌２の表面の不陸を整正することができる。また、土壌２に残っていた刈り株や雑草などを芝１０と刈り揃えることによって、後の剥ぎ取り作業を行い易くできる。刈り込みによって、芝１０が横に広がるようになると、土壌２に残っている刈り株や雑草の株が繋がり、芝１０がないときと比較して、容易に表層３を一定厚さで剥ぎ取ることができるようになる。芝１０の根１４は、粘性土壌では、播種してから半年程度で最大深さ２０ｃｍ程度入るとされているが、根系全体の８０％ほどが地表から１０ｃｍまでに分布しており、土粒子を根１４の表面に付着させて根圏を形成し、養分や水分を効率よく吸収するようになっている。
【００１８】
そこで、芝１０は、図１の（ｃ）に示すように、根１４が土壌２内で５〜１０ｃｍの深さに伸びるまで生育する。種子１１やほふく茎１２を土壌２に蒔いた場合は、根１４が土壌２内で５〜１０ｃｍの深さに伸びるまで２〜３ヶ月の期間を要する。なお、図１および図２においては、根１４を模式的に表しているが、実際は、芝１０は１平米あたり１００００株以上に密生するため、根１４は左右方向にも広がって表土４を巻き込んで密に拡がっている。
【００１９】
なお、芝１０の設置方法は、前記のように種子１１やほふく茎１２を蒔くのに限定されるものではない。図１の（ｂ−２）に示すように、マット状に裁断された切芝１３を土壌２上に敷設するようにしてもよい。汚染土壌を除染する場所の気象や土壌条件によって、芝を設置する方法（種子１１やほふく茎１２の蒔き芝を採用するか、或いは切芝１３の張り芝を採用するか）を選定する。切芝１３を用いれば、短時間で芝１０を生育することができる。切芝１３の敷設方法は、べた張り（隙間なく並べる）、目地張り（切芝間に隙間をあけて目地を設けて張る）あるいは市松張り（市松模様に張る）などが採用される。切芝１３の敷設方法は、除染する土壌２の面積や、芝１０の供給量に応じて適宜選択される。生育時間を考慮すれば、べた張りが土壌２の全ての表面を覆うので、芝１０が広がる時間を短縮できるので好ましく、一方、コストを考慮すれば、市松張りが、切芝１３の分量を低減できるので好ましい。
【００２０】
（芝除去工程）
芝除去工程は、図２の（ａ）に示すように、芝１０を、根１４と表土４から構成される根系と一体に剥ぎ取る工程である。表土４は、シルトや粘土などの細粒分の表土４ａと、砂や礫などの粗粒分の表土（土粒子）４ｂとを含んでいる（図２の（ｂ）参照）。シルトや粘土は、根１４の表面に付着している。芝１０を剥ぎ取るには、まず、芝苗（ソッド）を一定深さまで切断するソッドカッター（図示せず）を用いて、剥ぎ取る部分の周囲を囲むように切断する。ソッドカッターは、切り出す芝１０の厚みを、例えば２０〜８０ｍｍの範囲で任意に設定することが可能である。切出し厚さは、土壌２内の放射性物質１の分布状況に応じて設定する。本実施形態では、芝１０を深さ５ｃｍまで切断して切り出す。その後、図２の（ａ）に示すように、芝１０を引き上げて土壌２から剥ぎ取る。このとき、芝１０の根１４が粗粒分の表土４ｂを抱え込むとともに、細粒分の表土４ａが根１４に付着しており、芝１０の根１４が表土４と一体となって根系を形成しているので、芝１０と表土４を、深さ５ｃｍで正確に切り出すことができる。
【００２１】
芝１０は、巻き取り可能な幅で長尺に切断されて剥ぎ取られる。剥ぎ取られた芝１０は、根１４（あるいは根１４を含む根系）を内側に向けてロール状に巻き取る。このような形状で芝１０を巻き取ると、ロールの外側が芝１０の茎葉の部分となるので、根１４に付着している表土４がこぼれ落ち難くなり、放射性物質が土壌２に戻ってしまうのを抑制できる。また、芝１０をロール状に巻き取った状態で取り扱えるので搬送を容易に行うことができる。
【００２２】
（分級工程）
分級工程は、図２の（ｂ）に示すように、放射性物質１を多く含む細粒分の表土４ａと、放射性物質１をあまり含まない粗粒分の表土４ｂとを分離する工程である。具体的には、剥ぎ取られた芝１０に付着した表土４から、根１４に付着していない粗粒分の土粒子（表土４ｂ）をふるい落とすことで行う。分級工程は、放射性物質１が飛散する虞のない室内の中間貯蔵施設などで行う。ロール状に巻き取った芝１０を広げて、振動ふるい機（図示せず）にかけると、根１４に付着しているシルトや粘土などの細粒分の表土４ａは、振動をかけられても落下せず、砂や礫などの粗粒分の表土４ｂがふるい落とされる。放射性物質１（特に放射性セシウム）は、主にシルトに吸着されているので、芝１０側に残る。一方、粗粒分の土粒子（表土４ｂ）には、吸着されている放射性物質１は少なく、放射性物質１を多く含む表土４ａと芝１０と、あまり含まない表土４ｂとを分離できる。放射性物質１を多く含む表土４ａと芝１０は、放射性物質１の含有量（汚染量）に応じて中間貯蔵施設で焼却するなどして減容して廃棄する。放射性物質１をあまり含まない表土４ｂは、埋め戻し材などに再利用することができる。なお、表土４ｂは、粗粒分の土粒子であるので、水や放射性セシウムを吸着することが知られているプルシアンブルーを含んだ水で放射性物質１を洗い流すことができる。これによって、表土４ｂの放射線物質１をさらに低減することができ、表土４ｂの再利用のバリエーションを広げることができる。
【００２３】
次に、芝１０を用いて除染を行った場合に、どれくらいの放射線量が除染されるかを、実際に放射性物質が降下した芝地にて放射性物質１を含有する芝１０や、芝１０を剥ぎ取った後の土壌などの放射線量を計測して調査した結果について説明する。調査は、芝生を実際に剥ぎ取り、残った土壌２や芝１０に付着した表土４などの放射線量を計測して行った。計測サンプルは、芝生の任意の場所で、９００ｍｍ四方の２つの正方形（採取箇所）Ａ，Ｂを選び、その正方形Ａ，Ｂの中でそれぞれ３００ｍｍ四方の小正方形に区画して、その各部ごとに放射線量をそれぞれ計測した。
【００２４】
（１）芝剥ぎ取り前の放射線量
芝１０の剥ぎ取り前の芝面上の放射線量は、図３に示すように、採取箇所Ａの区画１〜９においては、１．０８〜１．６５（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均１．３２（μＳｖ／ｈ）となり、採取箇所Ｂの区画１０〜１８においては、１．３０〜１．５０（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均１．３７（μＳｖ／ｈ）であった。
【００２５】
（２）芝剥ぎ取り後の放射線量
芝１０の剥ぎ取り後の地表面の放射線量は、図４に示すように、採取箇所Ａの区画１〜９においては、０．１２〜０．２２（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均０．１６（μＳｖ／ｈ）となり、採取箇所Ｂの区画１０〜１８においては、０．１１〜０．２０（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均０．１４（μＳｖ／ｈ）であった。芝１０の剥ぎ取りによる放射線量の低減率は、採取箇所Ａで、８７．９％、採取箇所Ｂで、８９．８％であった。
【００２６】
なお、芝１０の剥ぎ取り厚さは、採取箇所Ａでは、区画３，６，９が２〜３ｃｍで、その他の区画が５ｃｍであって、採取箇所Ｂでは、区画１１，１４，１７が２〜３ｃｍで、その他の区画が５ｃｍであった。剥ぎ取り厚さが５ｃｍであっても２〜３ｃｍであっても、土壌２の表面の放射線量に大きな差はなく、剥ぎ取り厚さが２〜３ｃｍの区画でも、５ｃｍの区画より放射線量の低減率が大きい部分があった。したがって、芝１０に放射性物質１が降下した場合は、剥ぎ取り厚さが２〜３ｃｍで十分と考えられる。一方、露出された土壌２に放射性物質１が降下した場合で、その上に芝１０を生育したときは、剥ぎ取り厚さを大きくして５ｃｍとするのが好ましい。
【００２７】
（３）剥ぎ取った芝の重量と放射線量
剥ぎ取った芝１０の重量と放射線量は、それぞれの芝１０と表土４をポリエチレン製の袋に梱包して計測した。図５に示すように、採取箇所Ａの区画１〜９においては、放射線量は、１．００〜１．３０（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均１．１５（μＳｖ／ｈ）となり、重量は、２．４６〜６．２５（ｋｇ）の範囲で、平均４．７８（ｋｇ）となっている。採取箇所Ｂの区画１０〜１８においては、放射線量は、１．１８〜１．５０（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均１．２９（μＳｖ／ｈ）となり、重量は、２．５２〜７．５５（ｋｇ）の範囲で、平均５．５２（ｋｇ）となっている。なお、重量については、芝１０の剥ぎ取り厚さが２〜３ｃｍの区画と、５ｃｍの区画があるのでばらつきが発生している。
【００２８】
（４）ふるい落ちた土の重量と放射線量
５ｃｍの剥ぎ取り厚さで剥ぎ取った芝１０を、ふるい目５ｍｍのメッシュに載せて、表土４ｂをふるい落とした。そして、ふるい落ちた表土４ｂを、ポリエチレン製の袋に梱包して、その重量と放射線量を計測した。芝１０からふるい落ちた表土４ｂの重量と放射線量は、図６に示すように、採取箇所Ａの区画１，２，４，５，７，８においては、放射線量は、０．３４〜０．８７（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均０．５２（μＳｖ／ｈ）となり、重量は、０．７７〜２．８０（ｋｇ）の範囲で、平均１．９９（ｋｇ）となっている。採取箇所Ｂの区画１０，１２，１３，１５，１６，１８においては、放射線量は、０．３２〜０．４５（μＳｖ／ｈ）の範囲で、平均０．３７（μＳｖ／ｈ）となり、重量は、２．４５〜３．４５（ｋｇ）の範囲で、平均２．８５（ｋｇ）となっている。
【００２９】
以上の結果より、採取箇所Ａ，Ｂの平均を求めると、放射線量は、剥ぎ取り前の芝１０で、１．３５（μＳｖ／ｈ）、剥ぎ取った後の土壌２で、０．１５（μＳｖ／ｈ）、剥ぎ取った芝から土をふるい落としたもので１．３９（μＳｖ／ｈ）、ふるい落ちた表土４ｂで０．４５（μＳｖ／ｈ）となる。重量は、剥ぎ取った芝から土をふるい落としたもので３．８２（ｋｇ）、ふるい落ちた表土４ｂで２．４２（ｋｇ）となる。これより、芝１０を剥ぎ取ることによって、放射線量を８９％減とでき、また表土４ｂをふるい落とすことによって、廃棄しなければならない土壌の重量を３９％減とできることが分かった。
【００３０】
放射線量と重量の関係は、図８に示すように、剥ぎ取った芝から土をふるい落としたもの（芝部と根＋根付き土壌）で、剥ぎ取った芝１０と表土４全体の重量の６１％であるが、７６％の放射性物質１を含有している。ふるい落ちた表土４ｂは、剥ぎ取った芝１０と表土４全体の重量の３９％であるが、２４％の放射性物質１を含有している。以上のことから、芝１０および土壌２の上側になるほど、放射性物質１の濃度が高くなっており、ふるい落ちた表土４ｂの方が、剥ぎ取った芝から土をふるい落としたもの（芝部と根＋根付き土壌）よりも、単位重量当たりの放射線量が小さくなっていることが分かった。
【００３１】
また、剥ぎ取った芝１０の放射性物質１のうち５５％が芝部（剥ぎ取った芝から土をふるい落とし、さらに根と根付き土壌を除いたもの）に蓄積し、残り４５％が根１４に付いた表土４ａおよびふるい落ちた表土４ｂに蓄積されていることが分かった。表土４の放射性物質１のうち４５％程度が、芝１０の根１４などに粘着しているシルトや粘土などの表土４ａに吸着されている。但し、今回調査した芝地の基盤は砂質土壌で、農地に比べて地中深くまで放射性物質１が移行していると考えられるので、農地においては、多くの放射性物質１が根１４に付着した土砂に含まれていると推測される。したがって、粘土やシルト分で構成されている農地では、多くの放射性物質１が土壌２の表面に止まっていると予想されるため、芝１０の根１４が、放射性物質１を吸着している表土４を絡め取る効果は高いと考えられる。
【００３２】
一方、剥ぎ取った芝１０に対して分級を行うことによって、廃棄しなければならない芝１０および表土４の重量を、約４０％低減できた。また、ふるい落ちた表土４ｂを土壌２に埋め戻したとしても、当初の芝面上の放射線量（１．３５（μＳｖ／ｈ））に対して、６７％減になることから、除染効果も担保されている。このようにすれば、一定の除染効果を確保しながら廃棄しなければならない土量を低減することができる。
【００３３】
なお、放射性物質１が降下した後に芝１０を生育する本実施形態では、前記の調査結果と比較して、芝部１５の放射線量が少なくなり、土壌２内の放射線量が多くなると推測される。また、本調査では芝地の基盤が砂質土壌であることを考慮すると、農地においては、シルトや粘土の細粒分の表土４ａの割合が、本調査の地盤よりも大きくなると考えられる。したがって、前記の調査結果よりも土壌２に多くの放射性物質１が含有されても、多くの放射性物質１が表土４ａに吸着されるので、ふるい落ちる表土４ｂに含有される放射性物質１は少ないと推測される。よって、この表土４ｂを埋め戻し土として再利用できると考えられる。
【００３４】
以上、説明したように、土壌除染方法によれば、土壌２に芝１０を生育して根１４に付着した表土４ごと剥がし取ることで、土壌２に凹凸があった場合でも、芝１０の根１４の深さ分の土壌２の表層３を一定深さで除去することができる。これによって、土壌２の全面に渡って偏りなく除染効果を確保することができる。なお、放射性物質１が降下した後に芝１０を生育する本実施形態では、前記の調査結果より、土壌２内の放射性物質１が多くなると推測されるが、切出し厚さを５ｃｍとすることで、十分な除染効果を担保することができる。
【００３５】
また、芝１０ごと表土４を剥がし取ることで、放射性物質１を含む表土４が飛散したり流出したりするのを抑制でき、除染現場や運搬時において二次汚染を抑えることができる。特に、芝１０は、根１４を内側に向けてロール状に巻き取られているので、放射性物質１を含む表土４が内側に巻かれて、芝１０を剥ぎ取った後の土壌２にこぼれ落ち難くなる。これによって、除染効果の低下および二次汚染を抑えることができる。
【００３６】
さらに、剥ぎ取られた芝１０の根１４に粘着していない粗粒分の土粒子（表土４ｂ）をふるい落とすことによって、根１４に粘着している表土４ａと容易に分離でき、放射性物質１が吸着され易いシルトや粘土を含む表土４ａと、放射性物質１が吸着され難い表土４ｂとが分級される。これによって、廃棄処理する表土４ａの重量を低減することができ、汚染土壌の減容化を達成できる。さらに、放射性物質１が吸着され難い表土４ｂは、放射線量が少ない（埋め戻し土として利用可能な放射線量である）ので再利用が可能である。なお、表土４ｂは、粗粒分の土粒子であるので、水で洗い流すという簡単な作業で、含有する放射線量をより一層低減することができる。
【００３７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施形態では、分級工程を行っているが、分級工程は必ずしも行わなくてもよい。この場合、土壌２から剥ぎ取った芝１０と表土４を、そのまま中間貯蔵施設で焼却して減容して廃棄するようにする。
【符号の説明】
【００３８】
１      放射性物質
２      土壌
３      表層
４      表土
４ｂ    表土（粗粒分の土粒子）
１０    芝
１４    根
【図１】
0005722245.tif 000002
【図２】
0005722245.tif 000003
【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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