(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウムで汚染された被除染物を、水性媒体中でメタケイ酸ナトリウムと接触させることを含む、放射性セシウムの除染方法。
【請求項２】
水性媒体中のメタケイ酸ナトリウムの粒子径が５０ミクロン以下である請求項１記載の方法。
【請求項３】
被除染物に対し、水性媒体中にメタケイ酸ナトリウムを含有する洗浄液を噴射することを含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
水性媒体中にメタケイ酸ナトリウムを含有する洗浄液に被除染物を浸漬することを含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
被除染物が水性の液体であり、被除染物中にメタケイ酸ナトリウムを添加することを含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項６】
被除染物とメタケイ酸ナトリウムとを接触させた後の洗浄廃液中にアルカリ土類金属イオンを共存させることをさらに含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
被除染物とメタケイ酸ナトリウムとを接触させた後の洗浄廃液を濾過して沈殿を分離することをさらに含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
沈殿を分離した後の洗浄廃液にメタケイ酸ナトリウムを添加し、洗浄液として再生利用することをさらに含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウム等の放射性物質を被除染物から分離除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、被除染物に対して高圧ポンプを用いて水を噴射して放射性セシウムを含む放射性化合物を除染し除染廃液を回収しているが、被除染物に付着した放射性セシウムを含む放射性化合物の除染の効率は必ずしも満足できるものではない。また、回収した除染廃液をＲＯ膜（逆浸透膜）で濾過して放射性セシウムを含む放射性化合物（特にセシウムの粒子は１ミクロン以下である。）を分離しているが、除染廃液の中には砂やゴミなどが多く含まれており、ＲＯ膜が直ぐに詰まって頻繁にＲＯ膜を取り替える必要が生じるため、放射性セシウムを含む放射性化合物の汚染廃棄物が多く発生しているのが現状である。
【０００３】
特許文献１には、ゼオライトを重金属類の吸収材として使用することが記載されている。また、非特許文献１には、ＲＯ膜(逆浸透膜)をろ過材として使用することが記載されている。いずれも本発明の特許性に影響を与えるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３６３１１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】タクマ環境技術研究会  編者  株式会社オーム社  出版  平成１２年８月２０日、ｐ.１０８−１７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射性セシウムを含む放射性化合物は水に溶解しやすく、又、塩化物やその他の水に不溶の塩として分離回収する事が困難な為、ＲＯ膜を用いて濾過することや多孔質無機化合物、例えばゼオライトのような化合物に吸着して回収することが従来の方法である。これらの従来法には上記した問題点があり、さらに、除染と回収作業を別々の工程を経なければならず、費用と時間を多く費やさねば除染作業はできない。
【０００７】
従って、本発明は、新たな汚染廃棄物の発生を抑制しつつ、簡便な工程により高い効率で放射性物質を被除染物から除去できる新規な手段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】
【０００８】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、メタケイ酸ナトリウムを水性媒体中に添加して調製した洗浄剤を除染のための洗浄液に利用することで、放射性セシウムを高い効率で被除染物から除去できることを見出し、本願発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、放射性セシウムで汚染された被除染物を、水性媒体中でメタケイ酸ナトリウムと接触させることを含む、放射性セシウムの除染方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放射性セシウムを含む放射性物質を、簡便な処理工程によって高い効率で被除染物から分離除去できる。本発明の方法によれば、洗浄廃液中の放射性物質を大幅に低減できるので、洗浄廃液を汚染廃棄物としてではなく無害な廃液として海に流すこともできるし、また、メタケイ酸ナトリウムを再添加して本発明における洗浄液として再生利用することもできる。洗浄液を再生利用する循環式のシステムを構築すれば、作業効率も高まり、かつ、汚染廃棄物の発生も大幅に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】高圧洗浄→洗浄廃液の回収→放射性物質の分離→洗浄液の再生利用を行なう循環式除染システムの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明で対象とする被除染物は、放射性物質で汚染された物体であれば特に限定されない。放射性物質は、放射性セシウムである。
【００１３】
本発明では、水性媒体中で被除染物をメタケイ酸ナトリウムと接触させる。被除染物が一定の形体を有する固形の物体であれば、メタケイ酸ナトリウムを水性媒体中に添加して調製した洗浄液を被除染物に対して噴射するか、該洗浄液中に被除染物を浸漬すればよい。被除染物が水性の液体（水を主たる媒体とする液体）であれば、メタケイ酸ナトリウムを被除染物中に添加すればよく、例えば、固形のメタケイ酸ナトリウムを添加してもよいし、メタケイ酸ナトリウムを高濃度で水性媒体中に添加して調製したものを洗浄液原液とし、これを適当な比率で被除染物と混合してもよい。これらのいずれの態様も、「水性媒体中で被除染物をメタケイ酸ナトリウムと接触させる」という語に包含される。
【００１４】
メタケイ酸ナトリウムが放射性セシウム等を吸着する原理としては次のことが考えられる。すなわち、メタケイ酸ナトリウムはゼオライトと似た分子構造であるため、セシウム＋→ナトリウム＋と交換してセシウムを吸着するものと考えられる。もっとも、本発明の範囲はこのような理論に拘束されるものではない。
【００１５】
メタケイ酸ナトリウムの使用濃度（すなわち、被除染物とメタケイ酸ナトリウムとを接触させる系内での濃度）は、10mM〜1000mM程度であればよく、例えば、10mM以上、20mM以上、30mM以上、40mM以上、又は50mM以上で、かつ、700mM以下、500mM以下、400mM以下、又は300mM以下の濃度で使用し得る。洗浄液原液は、使用濃度に応じて適当なメタケイ酸ナトリウム濃度で調製することができる。
【００１６】
メタケイ酸ナトリウムを水性媒体中に含有する洗浄液は、水性媒体中にメタケイ酸ナトリウムを添加して溶解・分散させたものであれば特に限定されない。具体的には、純水や水道水にメタケイ酸ナトリウムを添加したものでもよいし、また、例えば特許第４５９０４８１号に記載されている、水を原料としてイオン化させた水にメタケイ酸ナトリウムを添加したアルカリイオン水性洗浄剤を洗浄液原液として用いることもできる。洗浄液中のメタケイ酸ナトリウムの粒子径は、特に限定されないが、通常50ミクロン以下、具体的には5〜50ミクロン程度であり、例えば10ミクロン以上、20ミクロン以上、又は30ミクロン以上であり得るが、5〜10ミクロンであってもよい。このような水性洗浄液は、公知の方法により製造することができる。例えば、特許第４６９９５０６号に記載されているホモジナイザーを用いる水性洗浄剤の製造方法によると、洗浄液中のメタケイ酸ナトリウムの粒子径を小さくすることができる。
【００１７】
被除染物からメタケイ酸ナトリウムによって吸着除去された放射性物質は、洗浄廃液から濾過により容易に分離することができる。濾過材の孔径は適宜選択することができ、通常１〜５０ミクロン程度、例えば２〜２０ミクロン程度であり得るが、これに限定されない。
【００１８】
洗浄廃液中にアルカリ土類金属イオンを共存させると、アルカリ土類金属イオンとの反応でケイ酸−アルカリ土類金属の水和物が生じ、放射性物質を含む沈殿の形成が促進する。この反応は通常数秒〜１０分ほどで終了する。これにより、洗浄廃液から濾過により放射性物質を除去する効率をより高めることができる。従って、本発明では、洗浄廃液中にアルカリ土類金属イオンを共存させることが好ましい。始めから洗浄液中にアルカリ土類金属イオンを含ませておいてもよいし、被除染物とメタケイ酸ナトリウムを接触させた後の洗浄廃液に別途アルカリ土類金属塩化物を添加するなどしてアルカリ土類金属イオンを共存させてもよい。アルカリ土類金属イオンを共存させる具体的方法は、本発明の方法の実施態様に応じて適宜選択することができる。アルカリ土類金属イオンの好ましい例としては、カルシウムイオン（塩化カルシウム）、マグネシウムイオン（塩化マグネシウム）、ストロンチウムイオン（塩化ストロンチウム）を挙げることができる。アルカリ土類金属イオンを共存させる濃度（例えば、アルカリ土類金属塩化物の使用量）は、洗浄廃液中に凝集沈殿が生じる十分量を添加すればよく、適宜選択することができ、特に限定されない。例えば、塩化カルシウムを使用する場合、洗浄廃液1Lに対し数十グラム程度を用いれば十分な効果が得られる。
【００１９】
また、洗浄廃液中、ないしは被除染物を浸漬している洗浄液中に空気、酸素、炭酸ガス等を通気することによっても、放射性物質を含む沈殿の形成が促進するので、洗浄廃液からの放射性物質の除去効率をより高めることができる。
【００２０】
アルカリ土類金属イオンの使用と空気等の通気は、いずれか一方を行なってもよいし、両者を組み合わせて行なってもよい。
【００２１】
放射性物質を分離した後の洗浄廃液は、再度メタケイ酸ナトリウム（固体、又は高濃度の洗浄液原液）を添加し、洗浄液として再生利用することができる。本発明の方法によれば、非常に高い効率で洗浄廃液中の放射性物質を除去できるので、汚染廃棄物の発生は使用済み濾過材のみで済み、汚染廃棄物の量を大幅に低減することができる。
【００２２】
以下、本発明の方法の実施態様の具体例を説明する。
【００２３】
例えば、被除染物が原子炉建屋等の建築物、道路、及び車両等の大型の物体である場合、メタケイ酸ナトリウムを含む洗浄液を被除染物に対して高圧ポンプを用いて噴射すればよい。高圧ポンプの吐出圧は通常10 MPa〜数百MPa程度であり、例えば10〜100 MPa、20〜50 MPa、又は20〜40 MPaであり得るが、これに限定されず、適宜選択することができる。メタケイ酸ナトリウムの作用で被除染物から放射性物質が効率よく吸着除去されるので、比較的低い吐出圧での高圧洗浄も可能になる。洗浄廃液を回収し、アルカリ土類金属塩化物を添加するか、洗浄廃液に空気等を通気して（この両者を組み合わせて行なってもよい）、洗浄廃液中の放射性物質を沈殿させ、これを濾過により分離する。沈殿を分離した後の洗浄廃液は、メタケイ酸ナトリウム（固体、又は高濃度の洗浄液原液）を添加し、洗浄液として再生利用可能である。図１に示した具体例は、高圧洗浄→洗浄廃液の回収→放射性物質の分離→洗浄液の再生利用を行なう循環式除染システムの一例である。アルカリ土類金属イオンや空気等の通気による凝集沈殿処理工程は図示されていないが、フィルター４の前の工程（例えば３と４の間）において凝集沈殿処理工程を実施することができる。
【００２４】
被除染物が、汚染地域から回収した土壌や、放射性物質を含む焼却灰、又は比較的小型の物体等である場合、被除染物を洗浄液に浸漬すればよい。土壌や焼却灰の場合、洗浄液中に土壌や焼却灰を浸漬して洗浄した後、土壌・焼却灰と洗浄廃液とを分離し、その後に洗浄廃液にアルカリ土類金属塩化物を添加するなどして沈殿を形成させればよい。器具類等の小型の物体を洗浄する場合であれば、洗浄液中に始めからアルカリ土類金属イオンを共存させておいても差し支えない。この態様においても、洗浄槽における被除染物の洗浄→洗浄廃液からの放射性物質の分離→洗浄液の再生利用という循環式除染システムを構築することができる。
【００２５】
被除染物が、公知の他の除染方法等により発生した除染廃液（放射性物質を含む水性の液体）や、原子力発電所等において生じる高濃度汚染水である場合、当該被除染物中のメタケイ酸ナトリウム濃度が上記の濃度範囲になるように、メタケイ酸ナトリウムの固体又は高濃度で調製した洗浄液原液を被除染物に添加すればよい。本発明の方法で処理することで、廃液・汚染水中に含まれる放射性物質を高い効率で除去できるので、処理後の水は海に流すことができるし、上記と同様に洗浄液の再生に用いることもできる。
【実施例】
【００２６】
メタケイ酸ナトリウムへのセシウムの吸着試験データ
１．試料に使用したメタケイ酸ナトリウム水溶液の濃度
純水900Lに対してメタケイ酸ナトリウム九水和物100kgを添加した水溶液（クリーナー、メタケイ酸ナトリウム濃度：約390mM）を原液として使用した。
【００２７】
２．使用濃度の検討
(1)〜(3)の分析試料は全てガラスフィルターG5（3〜5μm）にて濾過し、原子吸光でセシウム濃度を測定した。
【００２８】
(1)  試料Aについて
クリーナーを20倍希釈して試験した。
クリーナー原液5mL＋水酸化セシウム(20ppm)95mL
試験結果:水酸化セシウム(20ppm)が19ppmになった。
【００２９】
(2)  試料Bについて
クリーナーを20倍希釈して試験した。
クリーナー原液5mL＋水酸化セシウム(20ppm)95mL＋塩化カルシウム(1g)
試験結果:水酸化セシウム(20ppm)が9ppmになった。
【００３０】
(3)  試料Cについて
クリーナーを2倍希釈して試験した。
水溶液(原液)50mL＋水酸化セシウム(20ppm)50mL＋塩化カルシウム(4g)
試験結果:水酸化セシウム(20ppm)が定量下限以下の1ppm以下になった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、福島原子力発電所の地震、津波による大事故によって起きた福島県全土及び隣県に広がった放射性セシウムを含む放射性物質の汚染問題を短期間に解決し、且つ、被除染物から離脱した放射性セシウムを含む放射性物質を高い効率で分離回収できる方法である。しかも、回収ろ過された放射性セシウムを含む放射性物質の汚染廃棄物は、使用されたろ過材だけの処分ですむので、汚染廃棄物を大幅に低減する事が可能となり、極めて有益である。
【符号の説明】
【００３２】
１  洗浄廃液回収槽
２  沈殿物
３  循環ポンプ
４  フィルター
５  圧力計
６  圧力計
７  ろ過槽
８  圧力計
９  再生水槽
１０  メタケイ酸ナトリウム水槽
１１  循環ポンプ
１２  高圧ポンプ
１３  噴射回収ノズル
１４  洗浄廃液回収バキュームポンプ
【要約】
【課題】新たな汚染廃棄物の発生を抑制しつつ、簡便な工程により高い効率で放射性物質を被除染物から除去できる新規な手段を提供すること。
【解決手段】本発明の放射性物質の除染方法は、放射性セシウム等の放射性物質で汚染された被除染物を、水性媒体中でメタケイ酸ナトリウムと接触させることを含む。メタケイ酸ナトリウムの作用で被除染物から効率よく放射性物質を吸着除去できる。洗浄廃液中の放射性物質を沈殿させて濾過分離すれば、洗浄廃液中の放射性物質を検出限界以下にまで低減することができる。従って、本発明によれば、沈殿を分離した洗浄廃液にメタケイ酸ナトリウムを添加し、洗浄液として再生利用する循環式の除染システムを構築することが可能になる。
【選択図】図１【図１】
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