(57)【要約】  本発明は例えば建設廃棄物のような放射性汚染材料を除染する方法に関する。材料は電圧パルスによって破砕され、高い選別度合いで、汚染されていない又は微弱に汚染された材料と汚染残渣とに分離される。そのため、大部分は、汚染残渣よりも容易に処分され得る汚染されていない又は微弱に汚染された廃棄物材料となる。したがって、この方法は厳重な安全管理基準が課せられるために貯蔵や処分に高い費用が掛かる放射性廃棄物の量を減らすことに特に適している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設廃棄物のような汚染材料から放射性核種を分離する方法であって、
液体を含み、少なくとも１つの第１電極と第２電極とを備える容器に前記汚染材料を収容するステップと、
前記汚染材料を破砕し、前記放射性核種を前記液体中に蓄積するために前記電極間に少なくとも１つの電圧パルスを印加するステップと、
前記汚染材料を、少なくとも１つの汚染された材料フェーズと少なくとも１つの汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに分離する任意のステップと、
液体成分と固体成分とを分離するステップと、
前記液体成分から前記放射性核種を分離するステップとを備える汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項２】
前記液体が水、ハロゲン化炭化水素、シリコーン油、又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項３】
前記汚染材料を、少なくとも１つの前記汚染された材料フェーズと少なくとも１つの前記汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに分離することを含み、前記汚染された材料フェーズがセメントであり、前記汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズが砂利であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項４】
前記固体成分と前記液体成分とを分離するステップの後に、前記汚染されたセメントフェーズと前記汚染されていない又は微弱に汚染された砂利フェーズとをふるい分けによって互いに分離することを特徴とする請求項３に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項５】
前記汚染材料が建設廃棄物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項６】
前記液体成分から前記放射性核種を分離することを、前記液体を蒸発／乾燥すること、前記放射性核種を沈殿させること、イオン交換法によって前記放射性核種を取り除くこと、浮選すること、又はこれらの組み合わせから選択される方法で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項７】
前記液体が錯化剤、界面活性剤、又はこれらの混合物から選択される少なくとも１つの溶解剤を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項８】
前記液体が酸化性物質を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項９】
前記液体が乳濁液であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項１０】
少なくとも５から多くとも１０，０００の前記電圧パルスを印加することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項１１】
前記錯化剤がニトリロ三酢酸（ＮＴＡ：Nitrilotriessigsaeure）、エチレングリコール−ビス（アミノエチルエーテル）−Ｎ−Ｎ’−四酢酸（ＥＧＴＡ：Ethylenglykol-bis(aminoethylether)-N,N'-tetraessigsaeure）、エチレンジアミンジコハク酸（ＥＤＤＳ：Ethylendiamindibern-steinsaeure）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ：Ethylendiamintetraessigsaeure）、クエン酸、ポリカルボン酸塩、シュウ酸、カルバモイルメチルホスフィンオキシド（ＣＭＰＯ：Carbamoylmethylphosphinoxid）、クラウンエーテル、及びこれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項７に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設廃棄物のような汚染材料から放射性核種を分離する方法に関する。本発明の方法は、汚染材料から汚染されていない又は微弱に汚染された材料を高い選別度合いで分離すること、したがって、汚染されたそれぞれの材料フェーズから汚染物質（放射性核種）をほぼ完全に分離することに適している。特に複雑で、そのため非常に費用のかかる処理及び貯蔵を必要とするような材料の量を著しく減らすことができ、強く制限されている貯蔵の可能性に対しても、利点を有している。除染によりもはや汚染されていない又は微弱に汚染された物質は、高度な安全管理を必要とすることなく処理でき、又は適切にリサイクルし、再利用できる。
【背景技術】
【０００２】
例えば建設廃棄物や黒鉛のような放射性材料の処理及び貯蔵は非常にコストがかかる。厳重な安全管理基準を満たす必要があるため、放射性材料の容器や処分場に対して求められる要件が高コストの要因となる。
【０００３】
特に、汚染された建設廃棄物の処分は、コストのかかる方法で貯蔵又は処理する必要がある大量の材料を生ずる。しかし、核施設に用いられている汚染されたコンクリートは、通常、その表面のみが汚染されているため、汚染された表面を除去し、通常の廃棄物の処理過程からそれらを分離して処理することによって、建築部材から排出される放射性廃棄物の量をかなり削減できる。
【０００４】
さらに、コンクリートの全ての材料フェーズが等しく汚染されているわけではない。コンクリートの中に材料フェーズとして存在する砂利の粒ではなく、砂利の間に存在するセメントフェーズが汚染されているので、砂利とセメントフェーズとを厳密に分離することで、廃棄物をさらに削減できる。
【０００５】
核施設からの建設廃棄物のクリアランス測定は廃棄物梱包容器内に廃棄物が均一に分布しているか否かにかなり依存する。材料フェーズである砂利とセメントへ、細粒のセメントフェーズと緩く凝集した粗い砂利へと建設廃棄物を分離することで、廃棄物梱包容器へより均一に充填できるだろう。
【０００６】
表面が汚染された建築部材は、表面を削り取ることによって、交互に熱的負荷を加えることによって、又はマイクロ波処理によって除去されてもよい。各材料フェーズへ、すなわち、砂利フェーズとセメントフェーズとへできるだけ完全に分離させようとする場合、これらの方法には、多くの粉塵を排出するという不利な点がある。さらにこれらの方法は、砂利の粒同士の結合、砂利と汚染されたセメントフェーズの不完全な分離という不利な点を有している。
【０００７】
さらには建築部材全体を、通常の爆破器具によって又は裁断によって分解することができる。建設廃棄物を直接処分する場合、特に廃棄物梱包容器内で廃棄物が不均一に分布していると、クリアランス測定に悪影響が及ぶ。分布が不均一であると、より高い安全性の面からの制限が測定に課されるからである。建設廃棄物を粗く破砕することで、廃棄物梱包容器内の均一性を改善できる。しかし、これは十分ではない。次の段階として、砂利フェーズはふるい分けによってセメントフェーズと分離できる。砂利に存在するセメントフェーズの粘性の残渣のほとんどは、砂利の完全な除染を達成するためには依然としてかなり汚染されていることが示されている。
【０００８】
さらに近年、大量の汚染された黒鉛が汚染材料として回収されている。例えば、フランスのＵＮＧＧ、イギリスのマグノックス（Ｍａｇｎｏｘ）及びＡＧＲ、ロシアのＲＢＭＫなどの複数の異なる黒鉛減速原子炉が世界中に存在する。これらの原子炉は通常、ガスによって冷却され、いわゆる黒鉛スリーブに収納された状態で炉心に挿入される燃料要素を使用する。この種類の原子炉の炉心材料として、通常、特殊な黒鉛ブロックが用いられる。黒鉛ブロックは熱抵抗として、自由中性子を吸収する減速体として、さらにガスライン要素として用いられる。
【０００９】
このような原子炉が廃炉されるとき（世界中には約２４０，０００ｔものそのような黒鉛部材が存在する。）、そのような黒鉛部材の除去の問題に加えて、その後の最終処分の問題がある。コンクリートで満たされた容器内へそのような部材の表面部分を入れる単純な最終処分は、部材に含まれる放射性核種の拡散を確実に防ぐことができず、環境やすべての生物に対して非常に危険であるので、世界中で今日まで認められていなかった。しかし、地表から深い岩層への最終処分は、コストがかかり、必要な貯蔵量を最小限にするために、部分的に隙間を有する大量の黒鉛ブロックをさらに破砕して体積を小さくすることが必要である。
【００１０】
熱処理によって黒鉛の残渣から汚染材料を分離する試みもあり、このテーマについてここ数年、研究されている。しかし現在まで、この方法は未だ研究段階のままである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、放射性核種を含有する汚染された材料、例えば、建設廃棄物から汚染物質（放射性核種）を高い選別度合いで分離する方法を提供することである。「汚染された」という語句は、本発明では「放射線核種に汚染された」と同じ意味として使用する。多くの場合、汚染材料は、Ｃｓ−１３７、及び／又はＣｏ−６０、及び／又はＳｒ−９０＋、及び／又はＰｕ−２３９、及び／又はＵ−２３５及び他のウランの放射性同位体、及び／又はＴｈ−２３２及び他のトリウムの放射性同位体、及び／又はＰｂ−２０３及び他の鉛の放射性同位体、及び／又はＣ−１４、及び／又はＣｌ−３６を含んでいる。これらの放射性核種はあくまで例であり、これらに限定されるものではない。汚染材料は他の所望の放射性核種を含んでいてもよい。材料が上述の放射性核種の内の１つを含んでいるとき、これはただ１つの放射性核種であってもよい。材料は少なくとも２つ以上の上述の放射性核種からなる混合物を含んでいてもよい。このような混合物はここでは明確に示していない他の放射性核種をさらに含んでいてもよい。
【００１２】
汚染された建設廃棄物は、放射性核種として特にＣｌ−３６及び／又はＣ−１４を含んでいる。さらに建設廃棄物は、Ｃｓ−１３７、Ｃｏ−６０、及びＳｒ−９０＋から選ばれた１つ以上の放射性核種を含んでいてもよい。
【００１３】
汚染された黒鉛は、ウラン、トリウム、及び／又はプルトニウムの放射性核種を含んでいてもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ここに記載され、クレームされる、例えば建設廃棄物のような汚染材料から放射性核種を分離するための方法は上述の目的を解決する。
【００１５】
本発明では「放射性核種を分離すること」という語句は、汚染材料から、本発明によって除染されたものとして言及されている汚染されていない又は微弱に汚染された材料を分離することを意味する。したがって、本発明の方法によって、汚染材料が除染材料と通常は比較的少量の汚染残渣とに分離される。
【００１６】
当業者であれば、汚染されていない、微弱に汚染された、及び汚染されたという語句が何を意味するかを理解できるだろう。当業者は、自身が有するその分野では一般的な専門知識及び関連するガイドラインを考慮するだろう。このようなガイドラインは例えば、付属書も含む現在の放射線防護令（Strahlenschutzverordnung）である。
【００１７】
例えば、放射能の総量が４０Ｂｑ／ｇ以下は微弱に汚染された状態を示す値であってもよい。放射能の総量の値及びそれに基づく等級が汚染の原因であるそれぞれの放射線核種に強く依存することは当業者にとって明らかであろう。
【００１８】
さらに、微弱に汚染された状態を表す値の例は、１０Ｂｑ／ｇ以下、７Ｂｑ／ｇ以下、６Ｂｑ／ｇ以下、１Ｂｑ／ｇ以下、０．６Ｂｑ／ｇ以下、０．５Ｂｑ／ｇ以下、０．１Ｂｑ／ｇ以下、０．０４Ｂｑ／ｇ以下、０．００４Ｂｑ／ｇ以下、０．００３Ｂｑ／ｇ以下である。
【００１９】
汚染残渣は分離された状態の汚染物質（放射性核種）を含む。任意に、汚染残渣は汚染された材料フェーズを含んでいてもよい。汚染残渣は汚染状態の異なる複数の材料フェーズの小片を含んでいてもよい。本発明の方法によれば、ほぼ完全に汚染材料を除染材料と汚染残渣とに分けることができ、したがって、ほぼ完全に放射性核種を分離できる。
【００２０】
典型的な汚染材料は例えば黒鉛、特に原子力発電所を解体したときに排出される黒鉛である。この材料では、放射性核種の含有量は材料の総量と比較して少ない。それにもかかわらず現在でも、このような材料のすべてを核廃棄物として適切な方法で処理しなければならない。通常、黒鉛は高圧縮された状態で原子炉に用いられる。この目的のために、まず、黒鉛粉末は粒子状に処理され、それから黒鉛マトリックスに圧縮される。圧縮の間、粒子の境界では、外部から元素が不可避的に吸着する。このような元素としては例えば窒素があげられる。原子炉の運転中の放射によって、他の崩壊生成物に加えて、炭素の同位体であるＣ−１４及び塩素の同位体であるＣｌ−３６が生成される。これらの放射性核種は汚染材料の粒子の境界領域に強く蓄積されることがわかっている。
【００２１】
さらに、汚染材料は建設廃棄物であってもよい。それは特に様々な強さで汚染された、したがって、様々な強さの汚染物質を有する材料フェーズ、すなわち、汚染されていない又は微弱に汚染された砂利フェーズ及び汚染されたセメントフェーズを含んでいる。
【００２２】
汚染材料は好ましくは黒鉛、建設廃棄物、又はそれらの混合物から選択される。汚染された建設廃棄物の場合、厳格な安全基準のもとに貯蔵されていなくてはならない材料の量を本発明の方法によってかなり減らすことができるので、本発明の方法は汚染された建設廃棄物に対して特に有利である。これは、本発明の方法によって、汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズ、特に砂利フェーズと、汚染物質及び汚染された材料フェーズ、特にセメントフェーズの分離が可能になるからである。そのため、本発明の方法による特に望ましい実施形態では、汚染材料として建設廃棄物を用いる。特に汚染材料は、原子力発電所及び／又は放射性核種を飛散する可能性のある状態で扱う核施設の解体によって生じる建設廃棄物である。砂利フェーズ及びセメントフェーズに加えて、建設廃棄物はさらに例えば金属のような他のフェーズ及び／又は成分を含んでいてもよい。本発明によれば、これらを効率的な方法で分離することができる。
【００２３】
本発明の方法によって、高い選別度合いで、汚染材料全体から小容量の放射性残渣、すなわち、汚染物質及び任意に汚染された材料フェーズを分離でき、除染材料を分離できる。結果として、複雑な方法によって処分されなくてはならないのは、通常は比較的少量である放射性残渣のみである。
【００２４】
除染材料、すなわち、汚染されていない又は微弱に汚染された材料を複雑ではない方法で処分できる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の方法は、例えば建設廃棄物のような汚染材料から放射性核種を分離する方法であり、以下のステップを含む。
・液体を含み、少なくとも１つの第１電極と第２電極とを備える容器に汚染材料を収容するステップ。
・汚染材料を破砕し、放射性核種を液体中に蓄積するために電極間に少なくとも１つの電圧パルスを印加するステップ。
・例えば汚染材料が建設廃棄物である場合のセメントフェーズ及び砂利フェーズのように、汚染材料を少なくとも１つの汚染された材料フェーズと少なくとも１つの汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに分離する任意のステップ。
・液体成分と固体成分とを分離するステップ。
・液体成分から放射性核種を分離するステップ。
【００２６】
第１電極と第２電極とを備える容器とは、電極が容器の構成要素であることを意味していない。電極は、液体に向かって延びるように又は容器内に向かって延びるように固定されるように設計されていてもよい。好ましくは、容器は具体的にはプラスチックのような非導電性材料で形成される。ポリエチレンは特に適している。好ましくは、容器は発電所（Reaktor）内に設置される。
【００２７】
そして、汚染材料からの放射性核種の分離は、本発明によれば、少なくとも１つの電圧パルスを電極間に印加して汚染材料を液体内で破砕し、汚染物質（放射性核種）を液体内に蓄積するステップを含む。
【００２８】
上記ステップに続いて、任意に、汚染材料を少なくとも１つの汚染された材料フェーズと少なくとも１つの汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに分離すること、特に、例えば汚染材料が建設廃棄物の場合に、汚染されていない又は微弱に汚染された砂利フェーズと汚染されたセメントフェーズとに分離することを行ってもよい。このような処理ステップは汚染材料が汚染度の異なる複数のフェーズからなるとき、特に放射性核種が材料フェーズの１つから液体中に十分に放出されておらず、そのため、汚染されていない又は微弱に汚染されている材料フェーズが残っているときに、有利である。
【００２９】
本発明によれば、材料フェーズは、同じ物理的及び化学的特性を示す材料の成分の総体であり、材料の他の成分と異なるものである。材料フェーズは例えば、建設廃棄物に含まれている砂利やセメントである。好ましい汚染材料としての汚染された建設廃棄物は、異なる特性を有するために汚染度合いが異なる砂利及びセメントの各材料フェーズからなる。さらに、本発明の方法では、放射性核種がしばしばセメントフェーズから液体中に十分には放出されない場合がある。それゆえに、特に汚染材料として建設廃棄物を用いた場合、本発明の方法では、汚染材料を汚染された材料フェーズと、汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに、特にセメントフェーズ及び砂利フェーズに分けることは特に好ましい。そして汚染材料が建設廃棄物のとき、本発明の方法は、好ましくは、汚染材料を汚染された材料フェーズと、汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに、特に好ましくは、汚染されたセメントフェーズと、汚染されていない又は微弱に汚染された砂利フェーズとに分ける処理ステップを含む。
【００３０】
さらに本発明の方法は、固体成分と液体成分とを分離するステップを、好ましくは液体成分を分離することによって固体成分と液体成分とを分離するステップを含む。本発明の液体成分は、液体と汚染材料から放出された放射性核種とを含む。本発明の固体成分は汚染されていない又は微弱に汚染された材料、例えば、砂利又は除染された黒鉛を含む。
【００３１】
汚染材料を汚染された材料フェーズと、汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに分けることを含む本発明の方法の実施形態では、固体成分はさらに、例えばセメントのような汚染された材料フェーズを含む。そのような実施形態では、好ましくは、固体成分と液体成分とを分離した後、汚染された材料フェーズから汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズを分離するステップが続いて行われる。当該ステップは好ましくはふるい分けによって行われる。そして汚染材料が建設廃棄物である場合、固体成分は砂利とセメントのフェーズを含んでおり、固体成分と液体成分とを分離した後、好ましくは、砂利フェーズはセメントフェーズと分離される。したがって、汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズは汚染された材料フェーズから分離される。このことは好ましくはふるい分けによって行われる。
【００３２】
固体成分と液体成分とを分離するステップの後、本発明の方法はさらに、液体成分から放射性核種を分離するステップを含む。放射性核種の分離後、放射性廃棄物としての放射性核種の処分が適切な方法で行われてもよい。
【００３３】
本発明の方法は、独国特許出願公開DE19534232A1号に開示される電気力学的破砕技術を使用する。このように参照することで、独国特許出願公開DE19534232A1号は本明細書にそのまま組み込まれる。この方法では、電極間に印加される電圧パルスにより、衝撃波が汚染材料に生じる。この衝撃波は汚染材料を破砕する。この場合、電気力学的破砕技術を使用することは特に有利であり、汚染材料に含まれている放射性核種のほぼ完全な分離を可能にする。さらに、一方ではより低コストで実行でき、他方では構成要素を保護できるように、より低い放電電流とエネルギー入力とが求められる。本発明によれば、高度に選別された汚染材料の破砕はまず粒子又はフェーズの境界で生じる。
【００３４】
本発明の方法は、電気力学的破砕による汚染材料の破砕を含むので、粒子の境界に沿って選択的に破砕できる。そのため、放射性核種は液体中に放出され、蓄積され得る。それから、液体成分は固体成分と容易に分離され得り、放射性核種は液体成分から分離され得る。
【００３５】
さらに、電気力学的破砕を用いた汚染材料の破砕によって、材料フェーズの選択的な分離が、特に、例えば汚染材料が建設廃棄物であるときは、汚染されていない又は微弱に汚染された粗い粒子状の砂利フェーズと汚染された細かい粒子状のセメントフェーズとに分離することが可能となる。本発明によれば、汚染材料が建設廃棄物の場合が好ましい。
【００３６】
使用される液体はいくつかの要件を満たさねばならない。液体は極めて低い導電性とさらには放射性核種を溶解するのに十分な溶解力を有していなければならない。水、ハロゲン化炭化水素、シリコーン油、及びこれらの混合物は適した液体であることを示している。したがって液体は、好ましくは、水、ハロゲン化炭化水素、及び／又はシリコーン油を含む。ハロゲン化炭化水素は好ましくは塩化アルカン及び／又はフッ化アルカンである。水は高価でなく、水の処分は大きな問題を有していないので、特に水を使用することが好ましい。
【００３７】
液体は、導電性が高くなりすぎないようにするために、もし可能であれば、少量の溶解イオンのみを含んでいるべきである。水を使用する場合、脱イオン化水を使用することは特に有利である。
【００３８】
放射性核種の液体中への溶解度の増加のために、液体に溶解剤を添加してもよい。溶解剤として、好ましくは錯化剤、界面活性剤又はその混合物が使用される。錯化剤は錯体形成によって放射性核種の溶解度を直接増加させる。界面活性剤は汚染材料の濡れ性を改善する。さらに、これらは液体の導電性を減少させる。
【００３９】
さらに、界面活性剤は泡の形成を促進してもよい。通常、これは望ましくない。しかし、ある種の浮遊性を有している場合、細粒分を、特にセメントフェーズを液体から分離できる。好ましくは、浮遊ステップは汚染材料の破砕、そして任意に行われる汚染材料の各材料フェーズへの分離後に行われる。
【００４０】
さらに好ましい液体への添加剤は、水不混和性液体フェーズ、特に、有機性油又は有機性油の混合物である。この追加フェーズは、好ましくは、シリコーン油及び／又は例えばドデカンのような少なくとも６から多くとも１８程度の炭素原子からなる鎖長のアルカンからなる。添加された界面活性剤と共に、ドデカンは乳濁液を形成して水溶性フェーズから錯化したイオンを取り出し、液体の導電性をさらに低下させる。好ましくは、追加液体フェーズは液体に対して体積パーセント濃度で多くとも５０％程度、特に好ましくは多くとも２０％程度の濃度となるように添加される。追加液体フェーズは、体積パーセント濃度で少なくとも１％、さらに好ましくは少なくとも５％、特に好ましくは少なくとも１０％の濃度を最小含有量として液体中に含まれている。液体は２相であってもよく、特に乳濁液であってもよい。
【００４１】
好ましくは、錯化剤は有機性錯化剤、特にニトリロ三酢酸（ＮＴＡ：Nitrilotriessigsaeure）、エチレングリコール−ビス（アミノエチルエーテル）−Ｎ−Ｎ’−四酢酸（ＥＧＴＡ：Ethylenglykol-bis(aminoethylether)-N,N'-tetraessigsaeure）、エチレンジアミンジコハク酸（ＥＤＤＳ：Ethylendiamindibern-steinsaeure）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ：Ethylendiamintetraessigsaeure）、クエン酸、ポリカルボン酸塩、シュウ酸、カルバモイルメチルホスフィンオキシド（ＣＭＰＯ：Carbamoylmethylphosphinoxid）、クラウンエーテル、及びこれらの混合物である。特に好ましい錯化剤はＣＭＰＯ、クラウンエーテル、シュウ酸、及びその混合物である。
【００４２】
また、界面活性剤は好ましくは有機分子、特に好ましくは、非イオン界面活性剤である。
【００４３】
錯化剤は好ましくは、少なくとも０．０００１ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは少なくとも０．００１ｍｏｌ／Ｌ、特に好ましくは少なくとも０．０１ｍｏｌ／Ｌの濃度で使用される。これらの値より低いと、効果は高くない。同時に、この物質の濃度は、好ましくは多くとも１ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは多くとも０．１ｍｏｌ／Ｌを超えるべきではない。錯化剤の濃度が高すぎると、液体の導電性が増加する。
【００４４】
界面活性剤は、好ましくは、少なくとも０．００００５ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは少なくとも０．００２ｍｏｌ／Ｌ、特に好ましくは少なくとも０．０１ｍｏｌ／Ｌの濃度で使用される。これらの値より低いと、効果は高くない。同時に、この物質の濃度は、好ましくは多くとも１ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは多くとも０．０５ｍｏｌ／Ｌを超えるべきではない。界面活性剤の濃度が高いと、液体に泡が形成される傾向が強い。そして、これは設備の他の場所を汚染する可能性がある。
【００４５】
液体へのさらに好ましい添加剤は酸化性物質である。汚染材料の表面が部分的に酸化され、化学的に結合した元素が分離され易くなるので、酸化性物質は除染効果を高める。酸化性物質は好ましくは、少なくとも０．０００１ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは少なくとも０．０１ｍｏｌ／Ｌ、特に好ましくは少なくとも０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度で使用される。これらの値より低いと、高い効果が得られない。同時に、この物質の濃度は、好ましくは多くとも２ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは多くとも０．１ｍｏｌ／Ｌを超えるべきではない酸化性物質の濃度が高すぎると、容器がダメージを受け、設備の耐用年数が低下する。
【００４６】
好ましくは、使用する酸化性物質は、有機過酸化物、クロム酸塩、マンガン酸塩、及びこれらの混合物である。液体の導電率がわずかに影響を受けるだけであるため、有機過酸化物は特に好ましい酸化性物質である。
【００４７】
液体のｐＨが特に高い又は特に低い値に選択されたときのどちらの場合も、除染効率が特に高いことが示されている。好ましくは、ｐＨは０．５〜３、又は９〜１２の範囲内である。
【００４８】
液体のｐＨの値を調整するために物質を添加することができる。アルカリ性の範囲にｐＨを調整するためには、特にＫＯＨ及び／又はＮａＯＨのような無機水酸化物を使用できる。酸性の範囲にｐＨを調整するためには、特にＨＣｌやＨ２ＳＯ４のような無機酸を使用できる。
【００４９】
特に好ましい実施形態では、液体は水、さらに好ましくは脱イオン化水からなり、特に好ましくは、液体は、溶解剤、酸化性物質、又はｐＨ調整物質のような添加剤を含まない。この場合のさらなる利点は、この方法をより安価に行うことができること、及び放射性核種の分離後に得られた液体成分をそれ以上の再処理をせずに非常に容易に処分又はリサイクルできることである。
【００５０】
使用される電圧パルスの数は、除染される材料に依存する。典型的には、少なくとも５の電圧パルス、さらに好ましくは少なくとも５０又は１００の電圧パルス、特に好ましくは少なくとも６００の電圧パルスが必要である。材料の破砕度合いが高くなりすぎず、粒子の境界を越えて破壊されないように、電圧パルスの数は１０，０００を最大値として、さらに好ましくは５，０００を最大値として、特に好ましくは１，５００を最大値として制限されるべきである。材料が粒子の境界を越えて破砕された場合、材料の粒径が小さくなりすぎるため、液体成分と固体成分とに分離するステップを行う間に、これらの粒子が液体成分に入り込んでしまう。そのため、除染効率が低下する。
【００５１】
電圧パルスの期間は、少なくとも１ｎｓ、多くとも１ｍｓ、特に少なくとも１００ｎｓ、多くとも１００μｓであることが好ましい。
【００５２】
材料が電圧パルスによって処理される場合、好ましくは少なくとも０．５Ｈｚ、さらに好ましくは少なくとも１Ｈｚ、特に好ましくは少なくとも３Ｈｚの周波数を使用する。この周波数は好ましくは多くとも１ｋＨｚ、さらに好ましくは多くとも５００Ｈｚ、より好ましくは多くとも１００Ｈｚ、特に好ましくは多くとも５０Ｈｚである。
【００５３】
破砕は好ましくは少なくとも１０Ｊ／ｃｍ、多くとも３００Ｊ／ｃｍのエネルギーで行われる。
【００５４】
電圧パルスは好ましくは少なくとも５０ｋＶ、さらに好ましくは少なくとも１００ｋＶ、特に好ましくは少なくとも１４０ｋＶの平均電圧で印加される。そうでないと、材料によってはしばしば十分に破砕されない。同時に、平均電圧は高すぎるべきではない。そうでないと、粒子の境界を超えた破砕が生じ、さらには設備に悪影響が及ぶからである。それ故に、平均電圧は好ましくは多くとも１ＭＶ、さらに好ましくは多くとも４００ｋＶである。
【００５５】
液体成分は汚染材料から放出された放射性核種を含んでいる。この処理ステップにおいて、放射性核種は液体成分から分離される。以下に示すものから選択される方法によって放射性核種を液体成分から分離できる。
・液体を蒸発／乾燥する。
・放射性核種を沈殿させる。
・イオン交換法によって放射性核種を取り除く。
・浮選する。
【００５６】
さらに、これらの方法を組み合わせて使用してもよい。沈殿ステップ及び蒸発ステップの後にろ過ステップを行ってもよい。
【００５７】
液体成分から分離された放射性核種は適切な方法で処分され得る。この場合、例えば中空の黒鉛に埋め込んで処分してもよい。適切な廃棄物梱包容器は、例えば国際公開第ＷＯ２０１１/１１７３５４Ａ１号及び国際公開第ＷＯ２０１０/０５２３２１Ａ１号に開示されている。このように参照することで、これらの特許文献はともに本明細書にそのまま組み込まれる。
【００５８】
本発明の方法の利点は、汚染材料の破砕が乾燥状態で行われないことである。そのため、粉塵の形成が抑制される。この場合の液体の目的は、後続の処理のために、粉塵の形成を抑制すること、放射性核種を吸収することである。
【００５９】
汚染材料を、汚染された材料フェーズと汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに、特にセメントフェーズと砂利フェーズとに分離する本発明の方法の実施形態では、これらの分離された材料フェーズを廃棄物梱包容器にそれぞれ収容し、互いに分離した状態で恒久的に処分できる。適切な廃棄物梱包容器は例えば国際公開第ＷＯ２０１１/１１７３５４Ａ１号及び国際公開第ＷＯ２０１０/０５２３２１Ａ１号に開示されている。
【００６０】
汚染材料が粒子の境界に沿って破砕されるように電圧パルスの数と強度を選択する。さらなる破砕は生じるべきではなく、特にほぼすべてのＣ−Ｃ結合は分割されるべきではない。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
セメントと粒径が２〜５ｃｍの砂利とを含み、β／γ放射能の総量が１８７Ｂｑの建設廃棄物４３７ｇを本発明の方法によって処理した。平均電圧は１３０ｋＶ、パルスの数は５Ｈｚの周波数で１６とした。
【００６２】
下記の表は、建設廃棄物が除染材料と汚染残渣に分けられたことを示している。汚染残渣の各小片はそれぞれ異なる放射能を有している。除染材料は実質的には極めて微弱な放射能を有する砂利フェーズである。高い放射能を有する材料の量は非常に減少しており、そのため、汚染されていない又は微弱に汚染された材料をより容易に処分できる。
【００６３】
【表１】
2015511316.tif 000002
【００６４】
（実験２）
辺の長さがそれぞれ２ｃｍの黒鉛ブロックを容器に収容し、水中で電圧パルスを印加して破砕した。破砕によって得られた粉末は粒径が２０〜５０μｍであった。下記の表はこの実験結果を示している。
【００６５】
【表２】
2015511316.tif 000003
【００６６】
（実験３）
５００μｍ〜２ｍｍの粒径の黒鉛粒子を容器の中に収容した。黒鉛粒子は５μｇ／ｋｇの割合で放射性核種Ｃｌ−３６に汚染されている。破砕は水中で行った。その後、水を分離し、１０〜５０μｍの粒径に破砕された黒鉛粒子に存在するＣｌ−３６の量を定量的に決定した。Ｃｌ−３６の含有量は０．１μｇ／ｋｇより小さかった。下記の表はこの実験のパラメータを示している。
【００６７】
【表３】
2015511316.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月14日(2013.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設廃棄物のような汚染材料から放射性核種を分離する方法であって、
液体を含み、少なくとも１つの第１電極と第２電極とを備える容器に前記汚染材料を収容するステップと、
前記汚染材料を破砕し、前記放射性核種を前記液体中に蓄積するために前記電極間に少なくとも１つの電圧パルスを印加するステップと、
前記汚染材料を、少なくとも１つの汚染された材料フェーズと少なくとも１つの汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズとに分離するステップと、
液体成分と固体成分とを分離するステップと、
前記液体成分から前記放射性核種を分離するステップとを備え、
前記汚染された材料フェーズがセメントであり、前記汚染されていない又は微弱に汚染された材料フェーズが砂利であることを特徴とする汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項２】
前記液体が水、ハロゲン化炭化水素、シリコーン油、又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項３】
前記固体成分と前記液体成分とを分離するステップの後に、前記汚染されたセメントフェーズと前記汚染されていない又は微弱に汚染された砂利フェーズとをふるい分けによって互いに分離することを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項４】
前記汚染材料が建設廃棄物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項５】
前記液体成分から前記放射性核種を分離することを、前記液体を蒸発／乾燥すること、前記放射性核種を沈殿させること、イオン交換法によって前記放射性核種を取り除くこと、浮選すること、又はこれらの組み合わせから選択される方法で行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項６】
前記液体が錯化剤、界面活性剤、又はこれらの混合物から選択される少なくとも１つの溶解剤を含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項７】
前記錯化剤がニトリロ三酢酸（ＮＴＡ：Nitrilotriessigsaeure）、エチレングリコール−ビス（アミノエチルエーテル）−Ｎ−Ｎ’−四酢酸（ＥＧＴＡ：Ethylenglykol-bis(aminoethylether)-N,N'-tetraessigsaeure）、エチレンジアミンジコハク酸（ＥＤＤＳ：Ethylendiamindibern-steinsaeure）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ：Ethylendiamintetraessigsaeure）、クエン酸、ポリカルボン酸塩、シュウ酸、カルバモイルメチルホスフィンオキシド（ＣＭＰＯ：Carbamoylmethylphosphinoxid）、クラウンエーテル、及びこれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項６に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項８】
前記液体が酸化性物質を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項９】
前記液体が乳濁液であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【請求項１０】
少なくとも５から多くとも１０，０００の前記電圧パルスを印加することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の汚染材料から放射性核種を分離する方法。
【国際調査報告】
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