(57)【要約】【課題】放射能の除染のために回収された、汚染土壌の処理方法を提供する。【解決手段】海底設置型のケーソン１００において、ケーソン１００内に形成された空洞部１４０に汚染土壌１５０を投入、収容し、ケーソン１００の材料であるコンクリートと、そのケーソン１００を取り巻く海水という、ガンマ線を遮蔽する効果のある２つの物質で、汚染土壌からのガンマ線の放出を二重に防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底上設置型又は水底内設置型のケーソン内に形成された空洞部に汚染土壌をしたことを特徴とする、汚染土壌の処理方法。
【請求項２】
前記空洞部の内壁には、遮蔽シートが被覆されている、請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項３】
前記ケーソンの底部及び外壁は、厚さ３５ｃｍ以上のコンクリートで構成されている、請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項４】
前記ケーソン内に形成された空洞部は、表面積５０平方メートル未満又は容積２５０立方メートル未満で形成されている、請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項５】
前記汚染土壌は、ペースト状、固化された状態、減容化された状態で空洞部に収容される、請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項６】
汚染土壌を収容する空洞部が形成されている水底上設置型又は水底内設置型のケーソン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌、特に放射能汚染された土壌の処理方法及びケーソンに関する。なお、本明細書でいう汚染土壌には、放射能汚染された下水処理場の汚泥、ごみ焼却施設、最終処分場などで生じる放射能汚染された焼却灰、更には、これらから取り出した放射性物質なども含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
東京電力福島第一原子力発電所爆発事故に端を発して、土壌の放射能汚染が問題となっている。放射能汚染された土壌を除染するには、土壌表面から４ｃｍ程度の深さまでの土壌を回収することで、特に問題とされている、土壌中の放射性のセシウム１３７を約９９％除去できることが明らかとなっている。
【０００３】
他方、防波堤や橋梁など、海中の基礎部分に用いられるコンクリート構造物としてケーソンがある。かかるケーソンのうち、海底をならして据え付けられる海底設置型の設置ケーソンでは、海底に据え付けた後、中空となっているケーソンの空洞部内に、浮力に対する錘となる砂を入れて重量を増やすことで、波や海流による影響を受けないようにすることが一般的である。
【０００４】
また、陸上構造物にもケーソンは用いられており、例えば以下の特許文献１から３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４７５１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１１６３７３号公報
【特許文献３】特開２００９−１１２９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、除染のために回収される汚染土壌は、それに含まれるセシウム１３７が放射線（ガンマ線）を放出し、かつ極めて多量にわたることから、その処分方法が問題となっている。
【０００７】
また、ケーソンの空洞部内に収容される砂には主に海砂が用いられるところ、近年環境に対する影響への配慮から、海砂の採掘を禁止する地方自治体が増加しており、それゆえ外国からの輸入に頼らざるを得ない等、その入手が困難となっている。
【０００８】
他方、ケーソンの材料として用いられるコンクリートには、海水などの水中環境は、ガンマ線の遮蔽効果があるとされている。
【０００９】
そこで、本発明は、放射能の除染のために回収された、汚染土壌の処理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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の汚染土壌の処理方法は、設置箇所にケーソン内に形成された空洞部内に、汚染土壌を収容する。
【００１１】
また、ケーソンの空洞側側面に遮蔽シートを被覆し、空洞内に収容された汚染土壌とケーソンとが直接接しないようにする。
【００１２】
ケーソンの底部及び外壁は、例えば、厚さ３５ｃｍ以上の水密性鉄筋コンクリートで構成するとよい。
【００１３】
ケーソンの空洞部は、例えば、表面積５０平方メートル未満又は容積２５０立方メートル未満で形成するとよい。
【発明の実施の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、本発明に係る汚染土壌の処理方法に使用するケーソンの模式的な構成を示す断面図である。汚染土壌の処理方法に使用するケーソン１００は、底部１１０と、外壁１２０と、内壁部１３０とにより構成され、鉄筋の組み立て後にコンクリート、好ましくは水密性コンクリートを打設することで、一体に成形される。例えば、水密性コンクリートを用いる場合には、その厚さは、汚染土壌の流出防止に十分な強度を備えるように、例えば３５ｃｍ以上とするとよい。
【００１６】
さらには、約１ｋｇ当たり１０万ベクレルの放射線量が計測される汚染土壌の場合には、その半減期と元々自然界に存在しているガンマ線量とを考慮すると、汚染土壌が人体等に悪影響を及ぼさなくなるまでには、約２７０年が必要といわれている。コンクリートの風化が進行する速度は、建築的にみれば１ｃｍにつき２０年程度と考えられている。したがって、水密性コンクリートの厚さは、風化分を考慮して、更に２０ｃｍ程度加えて、５５ｃｍ以上とすると好ましい。
【００１７】
なお、ケーソン１００の製作方法は一般的なケーソン製作方法の一例を示したものであり、製法は特に限定されるものではない。また、図１に示すケーソン１００の形状も例示であり、これに限定されるものではない。したがって、例えば、底部１１０下に作業室を形成し、かつ、内壁部１３０などに図面上下に延びる円筒状となる貫通孔を設けるタイプのものとしてもよい。
【００１８】
このタイプのケーソンを用いる場合には、海底等にケーソンを着底させた後に、作業室内で海底を掘削し、所要の大きさの穴を形成してから、その穴及び作業室内に、所定厚のコンクリートを打設し、その空間内にも汚染土壌１５０を収容させるとよい。
【００１９】
ケーソン１００は、底部１１０、外壁１２０、内壁部１３０によって囲われることにより空洞部１４０が形成された中空の函体であり、空洞部１４０には、海底に設置する際に錘となる汚染土壌１５０が収容される。
【００２０】
なお、コンクリートは酸性の物質に触れると劣化するため、収容される汚染土壌１５０が酸性土壌である場合、空洞部１４０に酸性土壌１５０を直接収容すると、ケーソン１００の構成材料であるコンクリートを劣化させるため、空洞部１４０の内壁には酸性成分の遮蔽シート１６０を貼付するとよい。
【００２１】
遮蔽シート１６０は、空洞部１４０を形成する底部１１０、外壁１２０、内壁部１３０の空洞部１４０側側面を被覆するよう貼付される。これにより、汚染土壌１５０とケーソン１００の構成材料であるコンクリートとの接触が遮断され、コンクリートの劣化を防止できる。遮蔽シート１６０は、本実施形態における目的から一般的にはビニールシートといったプラスチック製のシート等、汚染土壌１５０とコンクリートとの接触を回避できるものであれば、材質等は特に限定されるものではない。
【００２２】
また、汚染土壌１５０とコンクリートとの接触を回避するだけではなく、積極的にセシウムなどを吸着する効果のあるベントナイトなどの粘性鉱物を用いることもできる。
【００２３】
さらに、例えば、鉄材、鉛材などのように高比重のものを、少なくとも比重が５以上、好ましくは７以上のものを、空洞部１４０の内壁に設けたり、ケーソン１００自体の製造時に少なくとも空洞部１４０の内壁表面に鉄鉱石を多量に含ませるような高比重コンクリートを採用したり、或いは、水密性コンクリートでケーソン１００を製造後に、空洞部１４０の内壁表面に高比重コンクリートを更に打設したりして、万が一、ケーソン１００に亀裂等が生じたときにも、汚染土壌１５０からの放射線がケーソン１００外部に漏れることがないようにするとよい。
【００２４】
なお、空洞部１４０の大きさは、汚染土壌１５０を収容するのに十分なものとすればよいが、一例を示すと、表面積５０平方メートル未満又は容積２５０立方メートル未満で形成するとよい。
【００２５】
また、ケーソン１００においては、内壁部１３０を設けることなく、底部１１０と外壁１２０のみにより空洞部１４０を形成した中空の函体とすることも可能である。しかし、収容する汚染土壌１５０を密封して閉じ込め、管理する必要性から、空洞部１４０は表面積５０平方メートル未満又は容積２５０立方メートル未満とすることが好適であるため、内壁部１３０を設けることで、前記数値範囲内に空洞部１４０を仕切ることが好ましい。
【００２６】
また、汚染土壌１５０は、空洞部１４０に空隙がなく収容できるように、また、収容時の利便性等のために、水などと混合してペースト状にしてから、空洞部１４０に収容させることも一法である。特に、汚染土壌１５０が焼却灰である場合には、空洞部１４０への収容時のハンドリングを良くするために、ペースト状とすることが好ましい。
【００２７】
係る場合には、その後に、選択的に、汚染土壌１５０に含まれる水分を蒸発等させてから、空洞部１４０の天面部にコンクリートを打設すればよい。なお、汚染土壌１５０が下水処理場の汚泥の場合にも、水分を蒸発等させてから、空洞部１４０の天面部にコンクリートを打設すればよい。また、ペースト状に代えて、汚染土壌１５０を固化された状態或いは減容化された状態として、空洞部１４０に収容させてもよい。
【００２８】
以下、本実施形態の汚染土壌の処理方法を、時系列に沿って順を追って説明する。
【００２９】
まず、ケーソン１００は、陸上、ドライドッグ又は浮きドッグ（フローティングドッグ）等、一般的なケーソンの製作方法にて、あらかじめ製作される。
【００３０】
なお、空洞部１４０に対して収容する汚染土壌１５０が酸性である場合には、この段階で、遮蔽シート１６０も設けておく必要がある点に留意されたい。これに加えて、汚染土壌１５０が酸性である場合には、遮蔽シート１６０の破損等によってケーソン１００に悪影響を及ぼさないように、汚染土壌１５０にマグネシウム、カリウム、石灰などのアルカリ剤を混入することによって汚染土壌１５０を中性化して、アルカリ骨材反応を防止させるとよい。
【００３１】
更には、汚染土壌１５０が酸性の場合はもとより、汚染土壌１５０が中性の場合であっても、アルカリ剤を混入させるとよい。アルカリ剤を混入させて、汚染土壌１５０をアルカリ性にすれば、そこに含まれる粘土等にセシウム、重金属などが吸着されるため、万が一、ケーソン１００に亀裂等が生じたときにも、汚染土壌１５０に含まれるセシウムが水中に流出しにくいという効果が得られるからである。
【００３２】
なお、汚染土壌１５０の処理量が非常に多い場合、汚染土壌１５０に対して所定量の濃硝酸水、濃塩酸水などに浸けてから、９０℃以上の加熱処理をして、セシウム等を離脱させるとよい。そして、離脱させたセシウムは、プルシアンブルーナノ粒子吸着材などで回収し、その回収物をケーソン１００への収容対象としてもよい。
【００３３】
完成後のケーソン１００は、台船に載せ又は海上に進水、浮上させて船舶により曳航し、所定の設置箇所まで運搬される。所定の設置箇所までの運搬は、起重機船（クレーン船）により吊り上げた状態で設置箇所まで運搬することも可能であり、ケーソン１００の運搬方法は特に限定されない。海底設置型の設置ケーソンにおいて用いられる一般的な運搬方法にて設置箇所まで運搬すれば良い。
【００３４】
設置箇所まで運搬されたケーソン１００は、起重機船（クレーン船）等により吊り上げられ、海底に据え付けられる。設置方法についても特に限定されるものではなく、海底設置型の設置ケーソンにおいて用いられる一般的な設置方法にて据え付けられる。
【００３５】
海底に着底されたケーソン１００には、中空の空洞部１４０に汚染土壌１５０が収容され、中詰めされる。この中詰め作業では、ケーソン１００内に形成された空洞部１４０へ、ガット船、ポンプ船、ベルトコンベアなどにより汚染土壌１５０を収容する。この収容方法は、一般的なものであるが、収容方法も特に他の方法を排除するものではない。
【００３６】
空洞部１４０に対する汚染土壌１５０の中詰め作業完了後には、波や海流によって中詰めした汚染土壌１５０が流出しないよう、汚染土壌１５０に蓋をする形で、空洞部１４０にコンクリート（蓋コンクリート）が収容される。
【００３７】
最後に、波や海流による浸食を防止するべく、ケーソン１００の天面部に上部コンクリートを打設する。
【００３８】
なお、空洞部１４０へのコンクリートの収容や、前記上部コンクリートの打設は、コンクリートプラント船を用いて直接施工するほか、陸上から台船でミキサー車を搬入してコンクリートを打設するなど、一般的な海底設置型ケーソンの施工方法を採用すれば良く、特にその方法は限定されない。
【００３９】
以上の汚染土壌の処理方法によれば、ケーソンの材料であるコンクリートと、そのケーソンを取り巻く海水などの水中という、ガンマ線を遮蔽する効果のある２つの物質で、ケーソンからのガンマ線の放出を二重以上に防ぐことが可能である。また、ケーソンの製品寿命を延ばすことによって、セシウム１３７が人体等に悪影響を及ぼす間、これを含む汚染土壌をケーソン内への閉じ込めすることが可能である。
【００４０】
もっとも、ケーソン１００の材料は、放射線を遮蔽できさえすればよいので、コンクリートに限定されず、鉄、鉛など、或いはこれらを主材料とした高比重材料を用いることもできる。また、遮蔽シート１６０に代えて、例えば１ｃｍ〜１０ｃｍの遮蔽板といった相対的に厚みのあるものを用いてもよい。
【００４１】
さらに、既述のように、ケーソン１００の形状は、図１に示すものに限定されず、ケーソン１００自体を例えば円筒状として、海底に寝かせた状態で着底させてもよい。こうすれば、仮に、今後、津波などが生じてもケーソン１００自体は海底に固定されず、海流に逆らわずに移動することができるので、ケーソン１００に局所的な外力が加わることでケーソン１００が破損することを防止することができる。
【００４２】
或いは、例えば円筒状のケーソン１００の底面を含む下側を１／３程度の位置まで、海底に埋設させることもできる。この場合には、ケーソン１００が円筒状であることから、海流による外力を受けにくい半面、ケーソン１００自体をうまく配列すれば、複数のケーソンが防波堤として機能することにもなる。
【００４３】
また、本実施形態では、ケーソン１００の設置場所が、主として、海中である場合を例に説明したが、ケーソン１００は、湖、川、池、沼、ダムなどにおける水中に設置するようにしてもよい。
【００４４】
さらに、海底等を掘削して、その穴及び作業室内に、所定厚のコンクリートを打設し、その空間内にも汚染土壌１５０を収容させることに代えて、ケーソン１００全体が掘削した海底等の下に埋まる態様で設置してもよい。海底の場合には、地震、海流による地殻変動の影響を相対的に受けにくい場所と評価できる、深海平原などの平坦地形を掘削対象とするとよい。同様の理由により、高み地形であっても、海膨、海台については掘削対象としてもよい。
【００４５】
こうすると、放射性セシウムは、土壌、とりわけ、泥に吸着されるといわれていることから、万が一、ケーソン１００が破損して、ケーソン１００からセシウムが流出するといった事態となっても、海底下に埋められているケーソン１００は、その周辺を覆っている海底土壌、海底泥によって拡散することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る汚染土壌の処理方法に使用するケーソンの模式的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  ケーソン
１１０  底部
１２０  外壁
１３０  内壁
１４０  空洞部
１５０  汚染土壌
１６０  遮蔽シート
【図１】
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