(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性セシウム汚染土壌の除染において、放射性セシウムに汚染した粘土質細粒に吸着した放射性セシウムを遊離し、除染後の粘土質細粒を現地に戻して農土として再利用できる方法を提供する。【解決手段】放射性セシウム汚染土壌を水に投入して静置し、粗粒分画から分離した汚染細粒浮遊分画に塩（えん）を加えた後、常圧環境あるいは減圧環境において、高周波誘電加熱あるいは電磁誘導加熱のいずれかそれぞれ単独の加熱と超音波照射との組み合わせ、あるいは超音波照射のみを行い、粘土質細粒に吸着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換してイオン化し、放射性セシウムが離脱した粘土質細粒を現地に復土して農土として再利用できるようにする。放射性セシウム汚染焼却灰の除染も同様な処理により、焼却灰に吸着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換してイオン化し、除染した焼却灰分画と放射性セシウム含有上澄み分画に分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウム汚染土壌の放射性セシウムをイオン化して除染する方法であって、
放射性セシウム汚染土壌を水に投入して静置し、
粗粒の沈殿により形成された粗粒分画と上部の汚染細粒浮遊分画を分離し、
汚染細粒浮遊分画に塩（えん）を加えた後、
常圧環境あるいは減圧環境において、高周波誘電加熱あるいは電磁誘導加熱のいずれかの単独あるいは超音波照射との組み合わせ、あるいは超音波照射のみを行って、汚染細粒に吸着した放射性セシウムをイオン化した後、
処理後の細粒浮遊分画を除染後細粒分画と放射性セシウム含有上澄み分画に分離し、
放射性セシウム含有上澄み分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収することによって、
除染した粘土質細粒の農土再利用を可能にしたことを特徴とする放射性セシウムのイオン化による除染方法。
【請求項２】
放射性セシウム汚染焼却灰の放射性セシウムをイオン化して除染する方法であって、
放射性セシウム汚染焼却灰を水に投入して塩（えん）を加え、
常圧環境あるいは減圧環境において、高周波誘電加熱あるいは電磁誘導加熱のいずれかの単独あるいは超音波照射との組み合わせ、あるいは超音波照射のみを行って、焼却灰に吸着した放射性セシウムをイオン化した後、
除染後焼却灰分画と放射性セシウム含有液分画に分離し、
放射性セシウム含有液分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収する
ことを特徴とする放射性セシウムのイオン化による除染方法。
【請求項３】
前記の塩は肥料用のカリウム塩化合物であることを特徴とする請求項１記載あるいは請求項２記載の放射性セシウムのイオン化による除染方法。
【請求項４】
前記の高周波誘電加熱の周波数範囲は１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、前記の電磁誘導加熱のうちの高周波誘導加熱の周波数範囲は３ｋＨｚ〜１０ＭＨｚであり、前記の電磁誘導加熱のうちの低周波誘導加熱の周波数範囲は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚであり、前記の超音波の周波数範囲は２０ｋＨｚ〜１ＧＨｚであることを特徴とする請求項１記載あるいは請求項２記載の放射性セシウムのイオン化による除染方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムが吸着した土壌あるいは焼却灰から放射性セシウムをイオン化して除染する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
核実験あるいは原子力発電所の事故で飛散した核物質が降下して汚染した土壌においては、特に半減期約３０年のセシウム１３７が長期間に亘って人体に影響する主たる放射性元素とされ（非特許文献１）、東京電力福島第１原子力発電所の事故で飛散した放射性セシウムで汚染された土壌や焼却灰の処理に有効な技術の開発は、現在大きな課題になっている。
【０００３】
土壌の除染に関して、政府主管の実証試験事業が進行中であり、多種の技術の検証が行われている（非特許文献２）。
それらは乾式技術と湿式技術に大別できる。乾式技術としては、回転加熱によるセシウム昇華技術の実証試験が行われ、８００℃の加熱で揮発したセシウムは１０％以下であった。セシウムの沸点は６４１℃であって、この温度はそれを超えるので、土壌が放射性セシウムと強く結合していることを示している。
この試験では、特殊な薬剤を添加したうえで、１３００℃の高温加熱したとき、漸く９９．９％の揮発率を得た。しかしこのような高熱処理は、土壌に不可逆変性を起すので、処理後の土壌を農地に再利用することはできない。
【０００４】
また湿式技術としては、有機酸を用いて土壌を溶解するセシウム遊離技術の実証試験がなされた。この試験は、シュウ酸によって土壌の微細構造を破壊し、吸着された放射性セシウムを遊離することで、最高９３％の除染率が得られた。
この処理も土壌の微細構造を破壊するため、やはり処理後の土を農地に再利用することができない。
【０００５】
更に、大部分の放射性セシウムが土壌の粘土分画に吸着されることから、汚染した土壌細粒を除去する技術の実証試験もなされた。この方法は、およそ直径７５ミクロン未満の細粒をすべて除去するため、耕土として大きな役割を有する粘土をすべて逸失するという問題がある。
【０００６】
この事業の政府主管者は、以上の結果を総括し、この事業で試験したすべての技術において土壌の細粒分が除去されるため、いずれも農地への適用が難しいと結論している。
【０００７】
汚染土壌から核廃棄物を除去する技術としては、例えば特許文献１では、汚染土壌をアンモニア性液体と混合した混合液を分画によって分離する技術が開示されている。この技術は、多種の放射性元素ばかりでなく、土壌中の水銀やＰＣＢをも分離除去できるとしている。しかしこの技術は、アンモニア性液体によって土壌が不可逆的に変性するため、上記湿式処理技術と同様に、処理後の土壌を農地に再利用することはできない。
【０００８】
いっぽう一般廃棄物焼却灰の汚染についても大きな課題が浮上している。
環境省によれば、１６都県の４６９施設で焼却灰の放射性セシウム濃度を測定したところ、放射性セシウムの濃度が基準値（８０００Ｂｑ／ｋｇ）を超えた施設数は、主灰において７、飛灰において４２であった（非特許文献３）。
また環境省の推計によれば、１３都県において基準値を超える焼却灰貯蔵量は約５万トンあり（非特許文献４）、基準値超の土壌と同様な最終処分方法が必要であるとしている。しかし、焼却灰の除染技術は未開発である。
【０００９】
非特許文献３のデータは、廃棄物焼却灰の放射性セシウム濃度の全体的傾向として、飛灰の濃度が主灰の数倍あり、また溶融スラグの濃度が飛灰の数十分の一程度に減少していることを示している。
放射性セシウム汚染焼却灰の除染技術、中でも高線量飛灰の除染技術は現在、大きな課題になっている。
【００１０】
焼却灰におけるセシウムの付着形態は、現在のところ土壌のようには解明されていない。更に焼却灰の成分は、廃棄物が種々の材から成る混成物であるため一様ではなく、加熱方法や飛灰の処理工程によっても異なる。そのため放射性セシウム除去の技術は、焼却灰へのセシウム付着の形態が多様であることを前提としたものでなければならない。
即ち、汚染焼却灰の放射性セシウムは、土壌の場合と同様に、微細な焼却灰の粒子に強く吸着されている可能性も否定できないこと、また排気からばいじんを除去するバグフィルターを通過する微細粒子の捕捉を前提とした対策が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表平１０−５０５９０３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「文部科学省による放射線量等分布マップ（放射性セシウムの土壌マップ）の作成について」、文部科学省、平成２３年８月３０日
【非特許文献２】白鳥芳武、田川明弘「（３）除染技術実証試験事業の結果報告」、内閣府原子力被災者生活支援チーム、環境省、独立行政法人日本原子力研究開発機構「除染モデル実証事業等の成果報告会」、平成２４年３月２６日、福島市（３）
【非特許文献３】環境省「１６都県の一般廃棄物焼却施設における焼却灰の放射性セシウム濃度測定結果一覧」、平成２３年８月２９日
【非特許文献４】朝日新聞、平成２４年３月３１日記事
【非特許文献５】松本  聰「森・田畑土壌の除染ショートコメント  建設土木技術の応用」、放射能除染の土壌科学−森・田・畑から家庭菜園まで−、日本学術会議土壌科学分科会  日本農学アカデミー、平成２４年３月１４日、福島
【非特許文献６】石井慶造「水洗浄による放射性セシウム汚染土壌の除染方法について」、第３４回原子力委員会資料第１号、平成２３年９月６日
【非特許文献７】塩澤  昌「土壌汚染の新知見」、放射能除染の土壌科学−森・田・畑から家庭菜園まで−、日本学術会議土壌科学分科会  日本農学アカデミー、平成２４年３月１４日、福島
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
除染技術に求めらる主たる課題は、下記のとおりである。
（１）除染処理後の土壌を農土として再利用するためには、細粒の逸失や微細構造の破壊なしに、放射性セシウムを除去できることが必要である。
（２）汚染焼却灰の除染のためには、灰に吸着した可能性のある放射性セシウムを除去すると共に、排気のバグフィルターを通過する微細な汚染飛灰も逃さずに除染できなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記（１）の課題を解決するために、本発明は、汚染土壌の細粒（粘土）に強固に吸着された放射性セシウムを、塩の陽イオンと置換することによって遊離し、細粒粘土の農土への再利用を可能にした。
また上記（２）の課題を解決するために、本発明は、汚染焼却灰に吸着した可能性のある放射性セシウムを、塩の陽イオンと置換することによって遊離し、極微の汚染飛灰の除染を実現した。
【００１５】
本発明は、放射性セシウム汚染土壌の除染技術において、放射性セシウム汚染土壌を水に投入して静置し、粗粒分画と細粒浮遊分画を分離し、細粒浮遊分画に塩（えん）を投入した後、物理的作用を負荷して細粒に吸着した放射性セシウムをイオン化し、放射性セシウムが離脱した細粒分画と放射性セシウム含有上澄み分画とを分離し、放射性セシウム含有上澄み分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収し、除染された粗粒分画と細粒分画を現地に復土することを最も主要な特徴とする。
また本発明は、放射性セシウム汚染焼却灰の除染技術において、焼却灰を水に投入して塩（えん）を加え、物理的作用を負荷して焼却灰に吸着した放射性セシウムをイオン化し、除染後焼却灰分画と放射性セシウム含有液分画に分離し、放射性セシウム含有液分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収することによって、極微サイズの汚染焼却灰の逸失なしに、焼却灰の除染を行うことを最も主要な特徴とする。
【００１６】
本発明になる請求項１の放射性セシウムのイオン化による除染方法は、放射性セシウム汚染土壌の放射性セシウムをイオン化して除染する方法であって、放射性セシウム汚染土壌を水に投入して静置し、粗粒の沈殿により形成された粗粒分画と上部の汚染細粒浮遊分画を分離し、汚染細粒浮遊分画に塩（えん）を加えた後、常圧環境あるいは減圧環境において、高周波誘電加熱あるいは電磁誘導加熱のいずれかの単独あるいは超音波照射との組み合わせ、あるいは超音波照射のみを行って、細粒に吸着した放射性セシウムをイオン化した後、処理後の細粒浮遊分画を除染後細粒分画と放射性セシウム含有上澄み分画に分離し、放射性セシウム含有上澄み分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収し、放射性セシウム含有上澄み分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収することによって、除染した粘土質細粒の農土再利用を可能にしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明になる請求項２の放射性セシウムのイオン化による除染方法は、放射性セシウム汚染焼却灰の放射性セシウムをイオン化して除染する方法であって、放射性セシウム汚染焼却灰を水に投入して塩（えん）を加え、常圧あるいは減圧環境において、高周波誘電加熱あるいは電磁誘導加熱のいずれかの単独あるいは超音波照射との組み合わせ、あるいは超音波照射のみを行って、焼却灰に吸着した放射性セシウムをイオン化した後、除染後焼却灰分画と放射性セシウム含有液分画に分離し、放射性セシウム含有液分画中の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収することを特徴とする。
【００１８】
本発明になる請求項３の放射性セシウムのイオン化による除染方法は、請求項１記載あるいは請求項２記載の放射性セシウムのイオン化による除染方法において、前記の塩が肥料用のカリウム塩化合物であることを特徴とする。
【００１９】
本発明になる請求項４の放射性セシウムのイオン化による除染方法は、請求項１記載あるいは請求項２記載の放射性セシウムのイオン化による除染方法において、前記の高周波誘電加熱の周波数範囲が１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、前記の電磁誘導加熱のうちの高周波誘導加熱の周波数範囲が３ｋＨｚ〜１０ＭＨｚであり、前記の電磁誘導加熱のうちの低周波誘導加熱の周波数範囲が５０Ｈｚ〜１ｋＨｚであり、前記の超音波の周波数範囲が２０ｋＨｚ〜１ＧＨｚであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の放射性セシウムのイオン化による除染方法は、放射性セシウムに汚染した土壌を除染する技術において、汚染土壌を水に投入して汚染細粒浮遊分画と粗粒分画に分離し、汚染細粒浮遊分画に塩（えん）を投入し、物理的波動を作用させて細粒に吸着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換してイオン化し、放射性セシウム含有上澄み分画と細粒分画に分離し、放射性セシウム含有上澄み分画の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収するので、粗粒分画と除染された細粒分画を農土として再利用できる除染を、実際的な処理速度とコストで行うことができるという利点がある。
【００２１】
また、放射性セシウムに汚染した焼却灰を除染する技術において、汚染焼却灰を水に投入して塩（えん）を加え、物理的波動を作用させて細粒に吸着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換してイオン化し、放射性セシウム含有上澄み分画と除染後焼却灰分画に分離し、放射性セシウム含有上澄み分画の放射性セシウムを難溶化して凝集・回収するので、極微細な放射性飛灰の逸失がない除染を行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態の汚染土壌除染ステップを示す説明図である。
【図２】第２の実施の形態の汚染土壌除染ステップを示す説明図である。
【図３】第３の実施の形態の汚染焼却灰除染ステップを示す説明図である。
【図４】第４の実施の形態の汚染焼却灰除染ステップを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の第１の実施の形態は、図１に示したように、まず、放射性セシウム汚染土壌１を容器（図示せず）に収容して水２を注入し、攪拌後、一定時間静置して、粗粒を沈殿させ、容器下部に集積した粗粒沈殿分画４と上部の汚染細粒浮遊分画３に分離させる。
こうして分離した粗粒沈殿分画４は、主として粒径２ミリメートル以上の礫や砂から成り、放射性セシウムをほとんど吸着していないので、そのまま農土として再利用ができる（非特許文献５）。
【００２４】
次に、汚染細粒浮遊分画３と粗粒沈殿分画４をそれぞれの専用容器（図示せず）に収容し、汚染細粒浮遊分画３にカリウム塩５を加える。
加えるカリウム塩は、処理後に細粒浮遊分画を農土に再利用するために好都合であるために、常用の肥料用塩化合物であることが好ましく、より好ましい化合物として、ケイ酸カリあるいは塩化カリを用いることができる。
【００２５】
放射性セシウム汚染土壌は、セシウム１３７の７０％程度が粘土画分と強固な結合体を形成しており（非特許文献６）、また最近の発表によれば、１６，５３０Ｂｑ／ｋｇの放射性セシウム汚染土壌において、大部分の放射性セシウムが粒径２ミクロン以下の粘土分画と粒径２〜２０ミクロンのシルト分画に存在している（非特許文献５）。
【００２６】
本発明の第１の実施の形態は、高周波誘電加熱装置７と超音波発生装置８を備え、常圧環境下あるいは減圧装置６で減圧した環境下において、高周波誘電による加熱及び／あるいは超音波の照射を行い、昇温作用及び／あるいは振盪作用によって、セシウムイオンと塩水溶液中の陽イオン即ちカリウムイオンの置換を促進し、放射性セシウムイオンを水溶液に遊離する。
【００２７】
第１の実施の形態の高周波誘電加熱は、とくにマイクロ波誘電加熱の場合、高周波電磁界による水分子を主とした分極性分子の分子運動で惹起される摩擦熱発生のみならず、分子運動そのものの増進によって、細粒に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第１の実施の形態における好ましい高周波誘電加熱の周波数範囲は１ＭＨｚ〜５ＧＨｚである。
【００２８】
第１の実施の形態の超音波照射は、塩を投入した細粒浮遊分画３を振盪してキャビテーションを起こし、細粒に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第１の実施の形態における好ましい超音波の周波数範囲は２０ｋＨｚ〜１ＧＨｚである。
【００２９】
第１の実施の形態においては、除染すべき土壌の成分や性質に応じて、与える物理作用を、図示しない制御装置によって、高周波誘電加熱のみ、超音波照射のみ、あるいは高周波誘電加熱と超音波照射の併用に切り替えることができる。
【００３０】
第１の実施の形態においては更に、除染すべき土壌の成分や性質に応じて、上述の高周波誘電加熱及び／あるいは超音波照射を、常圧下あるいは減圧下で行うことができる。減圧下で汚染土壌を投入した塩水溶液を加熱すると、沸点が降下するため、土壌微細構造を破壊することなく、吸着した放射性セシウムと陽イオンの置換を促進することができる。
【００３１】
図１においては、カリウム塩を使用するように図示しているが、第１の実施の形態においては、アルカリ金属を陽イオンとして陰イオンと結合した塩であれば適用できる。好ましくは、従来より常用され、その作用が明らかになっている肥料化合物であり、より好ましくは、実際の汚染農地での実績のあるケイ酸カリあるいは塩化カリが挙げられる。また被処理土壌の性質によっては、硫酸アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩も適用可能である。
【００３２】
このようにして、高周波誘電加熱及び／あるいは超音波の照射により細粒に吸着された放射性セシウムをカリウムイオンと置換して遊離すると、放射性セシウムはイオン化して水溶液中に溶出するので、細粒が除染され、処理後の細粒浮遊液を一定時間静置して、除染細粒を沈殿させる。
【００３３】
細粒の沈殿は、上述の粗粒沈殿よりも長時間を要するが、農地へ復土するためには、すべてのサブミクロンサイズの微小細粒が沈降するまで静置することが肝要である。
この分離を加速するために、水サイクロン等の分離手段の適用も勿論可能である。
【００３４】
水中に溶け込んだ放射性セシウムイオンが土壌粘土質に吸着するには、２〜３ヵ月あるいは数ヵ月以上が必要である（非特許文献７）。
従って、汚染土壌を水に浸漬し、数日間静置して、沈殿した除染細粒分画１０と放射性セシウム含有上澄み分画９とを分離することができる。
第１の実施の形態においては、対象土壌の成分あるいは性質によって大幅に異なるものの、微小細粒の沈降に要する標準的な所要時間を、数日間以内程度であるとしている。
【００３５】
除染された細粒分画１０は、先のステップで分離した粗粒沈殿分画４と合せて、採取地に返還し、復土することができる。
このことによって、微細な粘土粒が原土に復帰し、農土としての再利用ができる。
また、放射性セシウムイオンの置換、遊離のために適用した塩も、農業用に常用されているカリ肥料であるため、農土に不可逆的変性を起すことがない。
【００３６】
数日間以内の静置によって分離された汚染上澄み分画９に存在する高濃度の放射性セシウムイオンは、複塩化して難溶化し、セオライト添加等の公知の手段によって凝集し、回収する。
【００３７】
第１の実施の形態は、放射性セシウム汚染土壌を水に投入して攪拌し、放置することによって粗粒を沈殿させ、粗粒沈殿分画と汚染細粒浮遊分画とに分離し、汚染細粒浮遊分画に塩を加え、誘電加熱及び／あるいは超音波照射によって、浮遊する汚染細粒に吸着した放射性セシウムを塩水溶液の陽イオンと置換して遊離し、粘土質細粒の除染をするので、除染された粘土質を現地に復土して農土として再利用できる。
【００３８】
本発明の第２の実施の形態は、図２に示したように、まず、放射性セシウム汚染土壌１１を容器（図示せず）に収容して水１２を注入し、攪拌後、一定時間静置して、粗粒を沈殿させ、容器下部に集積した粗粒沈殿分画１４と上部の細粒浮遊分画１３に分離させる。
こうして分離した粗粒沈殿分画１４は、主として粒径２ミリメートル以上の礫や砂から成り、放射性セシウムをほとんど吸着していないので、そのまま農土として再利用ができる（非特許文献５）。
【００３９】
次に、細粒浮遊分画１３と粗粒沈殿分画１４をそれぞれの専用容器（図示せず）に収容し、細粒浮遊分画１３にカリウム塩１５を加える。
加える塩は、処理後に細粒浮遊分画を農土に再利用するために好都合であるために、常用の肥料用塩化合物であることが好ましく、より好ましい化合物として、ケイ酸カリあるいは塩化カリを用いることができる。
【００４０】
放射性セシウム汚染土壌は、セシウム１３７の７０％程度が粘土画分と強固な結合体を形成しており（非特許文献６）、また最近の発表によれば、１６，５３０Ｂｑ／ｋｇの放射性セシウム汚染土壌において、大部分の放射性セシウムが粒径２ミクロン以下の粘土分画と粒径２〜２０ミクロンのシルト分画に存在している（非特許文献５）。
【００４１】
本発明の第２の実施形態は、電磁誘導装置１７として高周波誘導加熱装置あるいは低周波誘導加熱装置のいずれかと、超音波発生装置１８とを備え、常圧環境下あるいは減圧装置１６で減圧した環境下において、高周波誘導または低周波誘導による加熱及び／あるいは超音波の照射を行い、昇温作用及び／あるいは振盪作用によって、セシウムイオンと塩水溶液中の陽イオン即ちカリウムイオンの置換を促進し、放射性セシウムイオンを水溶液に遊離する。
【００４２】
第２の実施の形態は、高周波誘導加熱の場合、塩を投入した細粒浮遊分画１３を昇温して、細粒に吸着された放射性セシウムと塩の陽イオンとの置換を促進する。
第２の実施の形態における好ましい高周波誘導加熱の周波数範囲は３ｋＨｚ〜１０ＭＨｚである。
【００４３】
第２の実施の形態は、低周波誘導加熱の場合、塩を投入した細粒浮遊分画１３を昇温して、細粒に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第２の実施の形態における好ましい低周波誘導加熱の周波数範囲は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚである。
【００４４】
第２の実施の形態の超音波負荷は、塩を投入した細粒浮遊分画１３を振盪してキャビテーションを起こし、細粒に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第２の実施の形態における好ましい超音波の周波数範囲は２０ｋＨｚ〜１ＧＨｚである。
【００４５】
第２の実施の形態は、除染すべき土壌の成分や性質に応じて、与える物理作用を、図示しない制御装置によって、高周波誘導加熱のみ、超音波のみ、あるいは高周波誘導加熱と超音波の併用に切り替えることができる。また低周波誘導加熱のみ、超音波のみ、あるいは低周波誘導加熱と超音波の併用に切り替えることができる。
【００４６】
第２の実施の形態においては更に、除染すべき土壌の成分や性質に応じて、上述の各物理作用の組み合わせ負荷を、常圧下あるいは減圧下で行うことができる。減圧下で汚染土壌を投入した塩水溶液を加熱すると、沸点が降下するため、土壌微細構造を破壊することなく、吸着した放射性セシウムと陽イオンの置換を促進することができる。
【００４７】
図２においては、カリウム塩を使用するように図示しているが、第２の実施の形態においては、アルカリ金属を陽イオンとして陰イオンとの結合した塩であれば適用できる。好ましくは、従来より常用され、その作用が明らかになっている肥料化合物であり、より好ましくは、実際の汚染農地での実績のあるケイ酸カリあるいは塩化カリが挙げられる。また被処理土壌の性質によっては、硫酸アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩も適用可能である。
【００４８】
このようにして、電磁誘導による加熱及び／あるいは超音波の照射により細粒に吸着された放射性セシウムをカリウムイオンと置換して遊離すると、放射性セシウムはイオン化して水溶液中に溶出するので、細粒が除染され、処理後の細粒浮遊液を一定時間静置し、除染細粒を沈殿させる。
【００４９】
細粒の沈殿には、上述の粗粒沈殿よりも長時間を要するが、農地へ復土するためには、すべてのサブミクロンサイズの微小細粒が沈降するまで静置することが肝要である。
この分離を加速するために、水サイクロン等の分離手段の適用も勿論可能である。
【００５０】
水中に溶け込んだ放射性セシウムイオンが土壌粘土質に吸着するには、２〜３ヵ月あるいは数ヵ月以上が必要である（非特許文献７）。
従って、汚染土壌を水に浸漬し、数日間静置して、沈殿した除染細粒分画２０と放射性セシウム含有上澄み分画１９とを分離することができる。
第２の実施の形態においては、対象土壌の成分あるいは性質によって大幅に異なるものの、微小細粒の沈降に要する標準的な所要時間を、数日間以内程度であるとしている。
【００５１】
除染された細粒分画２０は、先のステップで分離した粗粒沈殿分画１４と合せて、採取地に返還し、復土することができる。
このことによって、原土に微細な粘土粒が復帰し、農土としての再利用ができる。
また、放射性セシウムイオンの置換、遊離のために適用した塩も、農業用に常用されているカリ肥料であるため、農土に不可逆的変性を起すことがない。
【００５２】
数日間以内の静置によって分離された上澄み分画１９に存在する高濃度の放射性セシウムイオンは、複塩化して難溶化し、セオライト添加等の公知の手段によって凝集し、回収する。
【００５３】
第２の実施の形態は、放射性セシウム汚染土壌を水に投入して攪拌し、放置することによって粗粒を沈殿させ、粗粒沈殿分画と汚染細粒浮遊分画とを分離し、汚染細粒分画に塩を加え、誘導加熱及び／あるいは超音波照射によって、浮遊する汚染細粒に吸着した放射性セシウムを塩水溶液の陽イオンと置換して遊離し、粘土質細粒の除染をするので、除染された粘土質を現地に復土して農土として再利用できる。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施の形態は、図３に示したように、まず、放射性セシウム汚染焼却２１を容器（図示せず）に収容して水２２を注入し、カリウム塩２３を加える。
【００５５】
本発明の第３の実施の形態は、高周波誘電加熱装置２５と超音波発生装置２６を備え、常圧環境下あるいは減圧装置２４で減圧した環境下において、高周波誘電による加熱及び／あるいは超音波の照射を行い、昇温作用及び／あるいは振盪作用によって、セシウムイオンと塩水溶液中の陽イオン即ちカリウムイオンの置換を促進し、放射性セシウムイオンを水溶液に遊離する。
【００５６】
第３の実施の形態の高周波誘電加熱は、とくにマイクロ波誘電加熱の場合、高周波電磁界による水分子を主とした分極性分子の分子運動で惹起される摩擦熱発生のみならず、分子運動そのものの増進によって、汚染焼却灰に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第３の実施の形態における好ましい高周波誘電加熱の周波数範囲は１ＭＨｚ〜５ＧＨｚである。
【００５７】
第３の実施の形態の超音波負荷は、塩を投入した汚染焼却灰液を振盪してキャビテーションを起こし、汚染焼却灰に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第３の実施の形態における好ましい超音波負荷の周波数範囲は２０ｋＨｚ〜１ＧＨｚである。
【００５８】
第３の実施の形態においては、汚染焼却灰の成分や性質に応じて、与える物理作用を、図示しない制御装置によって、高周波誘電加熱のみ、超音波照射のみ、あるいは高周波誘電加熱と超音波照射の併用に切り替えることができる。
【００５９】
第３の実施の形態においては更に、汚染焼却灰の成分や性質に応じて、上述の高周波誘電加熱及び／あるいは超音波照射を、常圧下あるいは減圧下で行うことができる。減圧下で汚染焼却灰を投入した塩水溶液を加熱すると、沸点が降下するため、吸着した放射性セシウムと陽イオンの置換を加速することができる。
【００６０】
このようにして、高周波誘電加熱及び／あるいは超音波照射により汚染焼却灰に吸着された放射性セシウムをカリウムイオンと置換して遊離すると、放射性セシウムはイオン化して水溶液中に溶出するので、汚染焼却灰が除染され、処理後の焼却灰浮遊液を一定時間静置し、沈殿させる。
【００６１】
この焼却灰沈降を加速するために、水サイクロン等の分離手段の適用も勿論可能である。
【００６２】
除染された焼却灰（固体分画２８）は溶融し、セメントの骨材等に利用することができる。
【００６３】
液体分画２７には、高濃度の放射性セシウムイオンが存在するので、これを複塩化して難溶化し、セオライト等の公知の手段によって凝集し、回収する。
【００６４】
第３の実施の形態は、放射性セシウム汚染焼却灰に水と塩を加え、誘電加熱及び／あるいは超音波照射によって焼却灰に付着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換して遊離し、焼却灰の除染をするので、どんな微細な汚染飛灰の除染もできる。
【００６５】
本発明の第４の実施の形態は、図４に示したように、まず、放射性セシウム汚染焼却灰を容器に収容して水３３を注入し、カリウム塩３４を加える。
【００６６】
本発明の第４の実施の形態は、電磁誘導装置３５として高周波誘導加熱装置あるいは低周波誘導加熱装置のいずれかと、超音波発生装置３６とを備え、常圧環境下あるいは減圧装置３４で減圧した環境下において、高周波誘導または低周波誘導による加熱及び／あるいは超音波の照射を行い、昇温作用及び／あるいは振盪作用によって、セシウムイオンと塩水溶液中の陽イオン即ちカリウムイオンの置換を促進し、放射性セシウムイオンを水溶液に遊離する。
【００６７】
第４の実施の形態は、高周波誘導加熱の場合、塩を投入した汚染焼却灰水溶液を昇温して、汚染焼却灰に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第４の実施の形態における好ましい高周波誘導加熱の周波数範囲は３ｋＨｚ〜１０ＭＨｚである。
【００６８】
第４の実施の形態は、低周波誘導加熱の場合、塩を投入した汚染焼却灰水溶液を昇温して、汚染焼却灰に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第４の実施の形態における好ましい低周波誘導加熱の周波数範囲は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚである。
【００６９】
第４の実施の形態の超音波負荷は、塩を投入した汚染焼却灰水溶液を振盪してキャビテーションを起こし、細粒に吸着された放射性セシウムの塩の陽イオンとの置換を促進する。
第４の実施の形態における好ましい超音波負荷の周波数範囲は２０ｋＨｚ〜１ＧＨｚである。
【００７０】
第４の実施の形態においては、汚染焼却灰の成分や性質に応じて、与える物理作用を、図示しない制御装置によって、高周波誘導加熱のみ、超音波のみ、あるいは高周波誘導加熱と超音波の併用に切り替えることができる。また、低周波誘導加熱のみ、超音波のみ、あるいは低周波誘導加熱と超音波の併用に切り替えることができる。
【００７１】
第４の実施の形態においては更に、汚染焼却灰の成分や性質に応じて、上述の各物理作用の組み合わせ負荷を、常圧下あるいは減圧下で行うことができる。減圧下で汚染焼却灰を投入した塩水溶液を加熱すると、沸点が降下するため、吸着した放射性セシウムと陽イオンの置換を加速することができる。
【００７２】
このようにして、電磁誘導による加熱及び／あるいは超音波の照射により汚染焼却灰に吸着された放射性セシウムをカリウムイオンと置換して遊離すると、放射性セシウムはイオン化して水溶液中に溶出するので、汚染焼却灰が除染され、処理後の焼却灰浮遊液を一定時間静置し、除染され焼却灰を沈殿させる。
【００７３】
この焼却灰沈降を加速するために、水サイクロン等の分離手段の適用も勿論可能である。
【００７４】
除染された焼却灰（固体分画３８）は溶融し、セメントの骨材等に利用することができる。
【００７５】
液体分画３７には、高濃度の放射性セシウムイオンが存在するので、これを複塩化して難溶化し、セオライト等の公知の手段によって凝集し、回収する。
【００７６】
第４の実施の形態は、放射性セシウム汚染焼却灰に水と塩を加え、誘導加熱及び／あるいは超音波照射によって焼却灰に付着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換して遊離し、焼却灰の除染をするので、どんな微細な汚染飛灰の除染もできる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
放射性セシウム汚染土壌を、粘土細粒を逸失することも、あるいは破壊することも、あるいは変性することもなく除染することによって、除染土壌を現地に復土する用途に適用できる。
また、放射性セシウム汚染焼却灰を、どんな微小な飛灰に付着した放射性セシウムも漏らすことなく除染する用途に適用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１    放射性セシウム汚染土壌
２    水
３    汚染細粒浮遊分画
４    粗粒沈殿分画
５    カリウム塩
６    減圧装置
７    高周波誘電装置
８    超音波発生装置
９    汚染上澄み分画
１０  細粒分画
【図１】
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【図２】
2013231678.tif 000004
【図３】
2013231678.tif 000005
【図４】
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