(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェロシアン化物を含む放射性物質吸着剤と、土壌との混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を熱処理して固化体を得る熱処理工程と、
を有することを特徴とする放射性物質吸着剤の処分方法。
【請求項２】
前記土壌は、放射性物質を吸着していることを特徴とする請求項１記載の放射性物質吸着剤の処分方法。
【請求項３】
前記土壌は、粒径が４５μｍ以下の粒子からなることを特徴とする請求項１または２記載の放射性物質吸着剤の処分方法。
【請求項４】
前記放射性物質吸着剤の混合割合は、前記放射性物質吸着剤および前記土壌の合計中、１０〜９０質量％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の放射性物質吸着剤の処分方法。
【請求項５】
前記成形は、プレス成形により行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の放射性物質吸着剤の処分方法。
【請求項６】
前記熱処理は、３５０℃以上で行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の放射性物質吸着剤の処分方法。
【請求項７】
フェロシアン化物を含む放射性物質吸着剤と、土壌との混合物を得る混合部と、
前記混合物を成形して成形体を得る成形部と、
前記成形体を熱処理して固化体を得る熱処理部と、
を有することを特徴とする放射性物質吸着剤の処分装置。
【請求項８】
前記土壌の粒径を調整する粒径調整部を有することを特徴とする請求項７記載の放射性物質吸着剤の処分装置。
【請求項９】
前記熱処理部から排出される窒素酸化物を含むガスを処理する排ガス処理部を有することを特徴とする請求項７または８記載の放射性物質吸着剤の処分装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射性物質吸着剤の処分方法および処分装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射能汚染水などからの放射性物質の分離に放射性物質吸着剤が使用されている。放射性物質吸着剤として、放射性物質の吸着能力が高く、かつ量産性に優れることから、フェロシアン化物が使用されている。
【０００３】
現在、放射性物質吸着剤を地中に埋設して処分することが検討されている。しかし、フェロシアン化物を地中に埋設した場合、雨水、地下水などとの接触により、有害なシアン化物が発生するおそれがある。
【０００４】
一方、放射性物質吸着剤として、ゼオライトにフェロシアン化物を担持させたものが知られている。このような放射性物質吸着剤によれば、焼成によりフェロシアン化物が分解されることからシアン化物の発生が抑制される。また、フェロシアン化物の分解に伴って放出される放射性物質はゼオライトに吸着されることから、放射性物質が外部の環境中に放出されることも抑制される。しかし、このような放射性物質吸着剤については、多量のゼオライトを使用することから製造コストが増加しやすい。また、焼成後に多量のゼオライトが残留することから、ゼオライトの処分コストが増加しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、放射性物質吸着剤の処分コストを抑制できる放射性物質吸着剤の処分方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の放射性物質吸着剤の処分方法は、フェロシアン化物を含む放射性物質吸着剤と、土壌との混合物を得る混合工程と、この混合物を成形して成形体を得る成形工程と、この成形体を熱処理して固化体を得る熱処理工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の放射性物質吸着剤の処分方法によれば、放射性物質吸着剤を土壌と混合し、成形し、熱処理することにより、放射性物質吸着剤の処分コストを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の処分方法を示すフロー図である。
【図２】実施形態の処分装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る放射性物質吸着剤の処分方法を示すフロー図である。
【００１１】
本実施形態の放射性物質吸着剤の処分方法は、混合工程Ｓ１、成形工程Ｓ２、および熱処理工程Ｓ３を有する。混合工程Ｓ１では、フェロシアン化物を含む放射性物質吸着剤と、土壌との混合物を得る。成形工程Ｓ２では、混合物を成形して成形体を得る。熱処理工程Ｓ３では、成形体を熱処理して固化体を得る。
【００１２】
上記処分方法によれば、放射性物質吸着剤の処分に広範囲に分布するとともに多量に分布する土壌を使用することから、放射性物質吸着剤の処分コストが抑制される。また、熱処理によりフェロシアン化物が分解されることから、固化体からのシアン化物の溶出も抑制される。また、フェロシアン化物の分解に伴って放出される放射性物質が固化体を構成する土壌に吸着されることから、放射性物質が外部に放出されることも抑制される。以下、各工程について具体的に説明する。
【００１３】
混合工程Ｓ１に使用される放射性物質吸着剤は、少なくともフェロシアン化物を含むものである。フェロシアン化物としては、例えば、下記化学式（１）で示されるプルシアンブルー（紺青（フェロシアン化第二鉄））が挙げられる。
Ｍ４＋［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）６］４−      …（１）
（但し、式（１）中、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、ＮＨ４などを表す。）
【００１４】
なお、放射性物質吸着剤としては、既に放射性物質を吸着したものが使用される。放射性物質を吸着した放射性物質吸着剤としては、例えば、放射能汚染水などから放射性物質を分離するために使用されたものが挙げられる。
【００１５】
混合工程Ｓ１に使用される土壌としては、特に制限されるものではなく、一般に存在する土壌を使用できる。このような土壌としては、例えば、土壌群における区分で、褐色低地土、褐色森林土、グライ土、黒ボク土、多湿黒ボク土などが挙げられるが、これらに制限されない。
【００１６】
土壌は、粘土を含むことが好ましい。粘土を含むことにより、放射性物質の固定化率が高くなる。ここで、放射性物質の固定化率とは、放射性物質吸着剤に含まれる放射性物質のうち固化体に固定されるものの割合である。放射性物質の固定化率が高いほど、固化体に放射性物質が固定されるために好ましい。
【００１７】
粘土の含有割合は、土壌中、１５質量％以上が好ましい。粘土を１５質量％以上含有する土壌として、例えば、土性における区分で、砂質埴壌土、埴壌土、シルト質埴壌土、砂質埴土、軽埴土、シルト質埴土、重埴土が挙げられる。
【００１８】
また、土壌は、既に放射性物質が吸着した放射能汚染土壌が好ましい。土壌として放射性物質が吸着していない清浄な土壌を使用した場合、新たに放射能汚染土壌が発生することになる。土壌として放射能汚染土壌を使用することにより、新たな放射能汚染土壌の発生が抑制され、放射能汚染土壌の容量の増加が抑制される。放射能汚染土壌としては、放射性物質が付着したものを広く使用できる。例えば、放射能汚染土壌として、民家、道路、里山、運動場、公園などの土壌を使用できる。
【００１９】
土壌は、混合前に粒径が調整されることが好ましい。通常、土壌を構成する粒子の粒径が小さくなるにつれて、放射性物質の固定化率が高くなる。粒径としては、４５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。粒径の調整は、分級機を使用して行うことができる。分級機としては、振動篩、気流式分級機などを使用できる。
【００２０】
放射性物質吸着剤の混合割合は、放射性物質吸着剤と土壌との合計中、１０質量％以上が好ましい。放射性物質吸着剤の混合割合が１０質量％以上になると、土壌を効率的に利用できる。放射性物質吸着剤の混合割合は、２０質量％以上がより好ましく、３０質量％以上がさらに好ましい。
【００２１】
一方、放射性物質吸着剤の混合割合が高くなると、放射性物質の一部が土壌に固定されなくなるおそれがある。このため、放射性物質吸着剤の割合は、９０質量％以下が好ましく、８０質量％以下がより好ましく、７０質量％以下がさらに好ましい。
【００２２】
混合には、公知の混合機を使用できる。混合機としては、円筒型混合機、スクリュー型混合機、スクリュー型押出機、タービュライザー、ナウター型混合機、Ｖ型混合機、双腕型ニーダー、流動式混合機、気流型混合機、回転円盤型混合機、ロールミキサー、転動式混合機、レディゲミキサー、パドルブレンダー、リボンミキサー、ロータリーブレンダー、ジャータンブラー、プラウジャーミキサー、モルタルミキサーなどが挙げられる。混合方法としては、バッチ式、連続式、これらを併用する方式のいずれも採用できる。
【００２３】
なお、混合工程Ｓ１においては、放射性物質吸着剤および土壌に加えて、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、他の成分を添加できる。このような成分としては、混合、成形などを容易にする成分、放射性物質の固定化率を高める成分などが挙げられる。
【００２４】
成形工程Ｓ２における成形体の形状としては、円柱状、円錐状、多角柱状、多角錐状、球状、立方体状、直方体状、円板状、多角板状などが挙げられ、特に制限されない。成形体の大きさは、固化体を保管するときの利便性などの観点から、錠剤程度の大きさから煉瓦程度の大きさが好ましい。例えば、５ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍ（５０ｍｍ３）程度の大きさから２１０ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍ（１２６０ｃｍ３）程度の大きさが好ましい。
【００２５】
成形方法としては、公知の成形方法を採用できる。例えば、成形方法として、プレス成形、圧延成形、押出成形などが挙げられる。これらの中でも、成形体の密度が高くなり、これにより放射性物質の固定化率が高くなることから、プレス成形が好ましい。
【００２６】
プレス成形は、例えば、臼と、これに挿入される上杵および下杵とからなる金型を使用して行われる。具体的には、臼内に放射性物質吸着剤と土壌との混合物を充填した後、この充填された混合物に上下方向から上杵および下杵で圧力を印加することにより、成形体を得ることができる。
【００２７】
プレス圧力は、１００ｋｇ／ｃｍ２以上が好ましい。プレス圧力が１００ｋｇ／ｃｍ２以上になると、放射性物質の固定化率が高くなる。放射性物質の固定化率を高くする観点から、プレス圧力は、２００ｋｇ／ｃｍ２以上がより好ましく、３００ｋｇ／ｃｍ２以上がさらに好ましく、４００ｋｇ／ｃｍ２以上が特に好ましい。
【００２８】
なお、プレス圧力が高くなると、金型の隙間、例えば、上杵と臼との間、または下杵と臼との間に混合物が漏れるおそれがある。このような混合物の漏れを抑制する観点から、プレス圧力は、９００ｋｇ／ｃｍ２以下が好ましく、８００ｋｇ／ｃｍ２以下がより好ましい。
【００２９】
熱処理工程Ｓ３は、公知の熱処理装置を使用して行うことができる。熱処理装置としては、電気炉、石油ボイラー、成形体を台車に載せて炉内を移動させながら熱処理を行うトルネルキルンなどが挙げられるが、必ずしもこれらに制限されない。
【００３０】
熱処理は、フェロシアン化物を効果的に分解できることから、大気中などの酸化雰囲気中で行われることが好ましい。また、熱処理は、３５０℃以上で１分以上行われることが好ましい。３５０℃以上で１分以上の熱処理が行われることにより、フェロシアン化物が効果的に分解される。熱処理は、５００℃以上で１０分以上行われることがより好ましく、７００℃以上で１０分以上行われることがさらに好ましい。なお、熱処理は、１５００℃以下で行われることが好ましく、１３００℃以下で行われることがより好ましい。また、熱処理は、２０時間以下で行われることが好ましく、１５時間以下で行われることがより好ましい。
【００３１】
なお、熱処理においては、フェロシアン化物が分解して有毒な窒素酸化物が発生する。このため、熱処理においては、窒素酸化物を無害化する処理を行うことが好ましい。処理方法としては、窒素酸化物を触媒によりアンモニアと反応させて無害な窒素に還元するアンモニア接触還元法、アンモニアを吹き込み無触媒で窒素酸化物を窒素に還元する無触媒還元法、活性炭の触媒作用により窒素酸化物を窒素に還元する活性炭法などが挙げられるが、必ずしもこれらに制限されない。
【００３２】
図２は、本実施形態の処分方法に使用される処分装置を示すブロック図である。
【００３３】
処分装置１０は、土壌導入部１１、粒径調整部１２、不要土壌回収部１３、吸着剤導入部１４、混合部１５、成形部１６、熱処理部１７、排ガス処理部１８、および固化体回収部１９を有する。
【００３４】
土壌は、土壌導入部１１に導入される。土壌として、例えば、放射能汚染土壌が導入されることが好ましい。土壌導入部１１に導入された土壌は、粒径調整部１２に移送されて粒径が調整される。粒径調整部１２は、例えば、振動篩、気流式分級機などの分級機からなる。粒径調整部１２において粒径が調整された土壌は、混合部１５へと移送される。なお、土壌導入部１１に導入された土壌のうち範囲外の粒径を有する粒子、例えば、所定の粒径よりも粒径が大きい粒子は、不要土壌回収部１３へと移送されて回収される。
【００３５】
放射性物質吸着剤は、吸着剤導入部１４に導入される。ここで、放射性物質吸着剤は、少なくともフェロシアン化物を含むとともに、既に放射性物質を吸着したものである。吸着剤導入部１４に導入された放射性物質吸着剤は、混合部１５へと移送されて、粒径調整部１２から移送される土壌と混合される。
【００３６】
混合部１５は、公知の混合機からなる。例えば、混合部１５は、円筒型混合機、スクリュー型混合機、スクリュー型押出機、タービュライザー、ナウター型混合機、Ｖ型混合機、双腕型ニーダー、流動式混合機、気流型混合機、回転円盤型混合機、ロールミキサー、転動式混合機、レディゲミキサー、パドルブレンダー、リボンミキサー、ロータリーブレンダー、ジャータンブラー、プラウジャーミキサー、モルタルミキサーなどからなる。
【００３７】
混合部１５において得られた混合物は、成形部１６に移送されて所定の形状に成形される。成形部１６は、例えば、上杵、下杵、および臼からなる金型を有し、臼内に充填された混合物に上下方向から上杵および下杵で圧力を印加して成形するプレス成形機からなる。
【００３８】
成形部１６において得られた成形体は、熱処理部１７に移送されて熱処理が行われる。熱処理部１７としては、電気炉、石油ボイラー、成形体を台車に載せて炉内を移動させながら熱処理を行うトルネルキルンなどが挙げられるが、必ずしもこれらに制限されない。
【００３９】
熱処理部１７には、例えば、フェロシアン化物の分解により発生する有毒な窒素酸化物を含むガスを処理する排ガス処理部１８が接続されている。熱処理部１７において得られた固化体は、固化体回収部１９に移送されて回収される。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により、さらに詳細に説明する。
【００４１】
（実施例１）
放射性物質吸着剤として、放射性セシウムを吸着したフェロシアン化物を用意した。フェロシアン化物は、粒径が１０〜６００μｍの範囲内にあり、平均粒径が３００μｍである。また、土壌として、土壌群における区分が灰色低地土であり、土性における区分が砂質埴壌土であるものを用意した。
【００４２】
次に、放射性物質吸着剤６０質量％と土壌４０質量％とを混合して混合物を得た。さらに、この混合物を成形して円板状の成形体を得た。なお、成形は、プレス圧力を６００ｋｇ／ｃｍ２としたプレス成形により行った。また、成形体の大きさは直径３０ｍｍ×厚さ３ｍｍとした。その後、５０分かけて成形体を１０００℃まで昇温し、さらに１０００℃で１０分間保持することにより、成形体の熱処理を行って固化体を製造した。
【００４３】
（実施例２）
土壌として、実施例１と同様の土壌を分級して粒径を４５μｍ超１００μｍ以下の範囲内に調整したものを用意した。このような土壌を使用したこと以外は、実施例１と同様にして固化体を作製した。
【００４４】
（実施例３）
土壌として、実施例１と同様の土壌を分級して粒径を２０μｍ超４５μｍ以下の範囲内に調整したものを用意した。このような土壌を使用したこと以外は、実施例１と同様にして固化体を作製した。
【００４５】
（実施例４）
土壌として、実施例１と同様の土壌を分級して粒径を２０μｍ以下の範囲内に調整したものを用意した。このような土壌を使用したこと以外は、実施例１と同様にして固化体を作製した。
【００４６】
（実施例５）
プレス圧力を３００ｋｇ／ｃｍ２に変更したこと以外は、実施例４と同様にして固化体を作製した。
【００４７】
（実施例６）
放射性物質吸着剤の混合割合を８０質量％に変更し、土壌の混合割合を２０質量％に変更したこと以外は、実施例４と同様にして固化体を作製した。
【００４８】
（実施例７）
熱処理時の熱処理温度を６００℃に変更したこと以外は、実施例４と同様にして固化体を作製した。
【００４９】
次に、以下の項目について測定を行った。
結果を表１に示す。なお、表中、「−」は測定を行っていないことを表す。
【００５０】
（放射性セシウムの固定化率）
Ｇｅ半導体検出器を使用して、成形体の放射性セシウム量および固化体の放射性セシウム量を測定した。その後、下記数式（Ａ）に示されるように、固化体の放射性セシウム量を成形体の放射性セシウム量により除して放射性セシウムの固定化率を求めた。なお、放射性セシウムの固定化率は、実施例１〜６について測定した。
【００５１】
固定化率［％］＝（固化体の放射性セシウム量／成形体の放射性セシウム量）
×１００    …（Ａ）
【００５２】
（全シアン濃度および遊離シアン濃度）
水中に固化体を投入し、６時間の攪拌を行った。この際、固化体１ｇに対して水１０ｍｌの割合となるようにした。その後、オートアナライザー（ビーエルテック社製、ＡＡＣＳ  ＩＶ）を使用して、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２０１３  ３８．１および３８．３に準じて、水中の全シアン濃度および遊離シアン濃度を測定した。なお、全シアン濃度および遊離シアン濃度は、実施例４、７について測定した。
【００５３】
【表１】
0006490503.tif 000002
【００５４】
表１から明らかなように、土壌と放射性物質吸着剤とを混合し、成形し、熱処理することにより、放射性セシウムが固化体を構成する土壌に固定される。また、全シアン濃度が０．０１ｍｇ／ｌかつ遊離シアン濃度が０．０１ｍｇ／ｌであることから、固化体からのシアン化物の溶出も抑制される。
【００５５】
放射性セシウムの固定化率は、放射性物質吸着剤の混合割合、土壌の粒径、プレス圧力に影響される。例えば、放射性物質吸着剤の混合割合が土壌の混合割合と同程度であるときに、放射性セシウムの固定化率が高くなる。また、土壌の粒径が小さくなるほど、またプレス圧力が高くなるほど、放射性セシウムの固定化率が高くなる。
【００５６】
以上、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】
【００５７】
１０…処分装置、１１…土壌導入部、１２…粒径調整部、１３…不要土壌回収部、１４…吸着剤導入部、１５…混合部、１６…成形部、１７…熱処理部、１８…排ガス処理部、１９…固化体回収部、Ｓ１…混合工程、Ｓ２…成形工程、Ｓ３…熱処理工程。
【図１】
0006490503.tif 000003
【図２】
0006490503.tif 000004