(57)【要約】      （修正有）【課題】シンプルな方法で放射性物質を含んだ汚泥から放射性物質を拡散させることなく効果的に除去する方法を提供する。【解決手段】放射性物質を含んだ汚泥に１価もしくは２価の強酸または過酸化水素水を加え有機物を分解した上で、強酸により放射性物質を除去する。強酸は硝酸、硫酸で、強酸の濃度は５．０Ｍ以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質で汚染された汚泥を分解剤および溶離剤である強酸を加えて加熱することを特徴とする放射性物質の除去方法。
【請求項２】
放射性物質で汚染された汚泥に分解剤である過酸化水素水を加え、有機物を分解させた後、溶離剤である強酸を加えて加熱することを特徴とする放射性物質の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を含んだ汚泥から放射性物質を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、東京電力福島第一原子力発電所における事故のため、放射性物質が発電所外に放出され、土地、建造物、山林、河川・湖沼・海・池・ダム、それらに接する生き物などが直接・間接に放射性物質に汚染されていることへの対策が重大な問題となっている。汚染物から放射性物質を除去する処理を行う際にも処理対象の保管方法や保管場所の問題も考慮する必要がある。
【０００３】
汚染物の保管場所を確保するために、汚染物を焼却して減容することは有効な方法であるが、放射性物質は依然として焼却灰中に存在したままであるし、焼却条件によっては放射性物質が焼却ガスとともに空気中に放出され拡散してしまうという問題もある。そこで放射性物質を除去する過程で、放射性物質を拡散させることなく放射性物質を除去する方法の確立が求められている。
【０００４】
また、放射性物質で汚染された汚泥は、放射性物質による汚染物として上記保管の問題を有する他、処理されずにそのまま集積されていくと、汚泥から発する臭気が直接環境問題を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放射性物質で汚染された汚泥は、もともと汚泥が有機物を多く含んでいるため、汚泥を焼却処理した場合、汚泥中の有機物に結合した放射性物質が蒸発し、周囲に飛散し、放射能汚染を拡散する畏れがある。そのため、汚泥の処理に焼却という方法を採用することは好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シンプルな方法で放射性物質を含んだ汚泥から放射性物質を拡散させることなく効果的に除去する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の放射性物質の除去方法は、
放射性物質で汚染された汚泥を分解剤および溶離剤である強酸を加えて加熱することを特徴とする。
【０００８】
汚泥には有機物が含まれていることを考慮しなければならない。例えば、放射性物質として放射性セシウムを想定した場合、有機物中のセシウムの化学形態として最も可能性が高い形態として水酸化セシウムが考えられるが、その沸点は９９０℃で通常の焼却処理で蒸発する。そこで放射性物質化合物の沸点よりはるかに低い温度での除去方法として、強酸で有機物を分解することにより放射性物質を揮発させることなく汚泥中の有機物を分解し、無臭の固形物へと変換し、同時に放射性物質を汚泥から分離することができる。
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項２に記載の放射性物質の除去方法は、
放射性物質で汚染された汚泥に分解剤である過酸化水素水を加え、有機物を分解させた後、溶離剤である強酸を加えて加熱することを特徴とする。汚泥に含まれる有機物を過酸化水素水で、放射性物質を揮発拡散させることなく分解し、無臭の固形物へと変換し、同時に放射性物質を汚泥から分離することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シンプルな方法で放射性物質を含んだ汚泥から放射性物質を拡散させることなく効果的に除去することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を詳述する。汚泥には有機物が多く含まれている。本発明で云う放射性物質とは、放射能を有する金属原子のことをいう。例示すればセシウム１３４、セシウム１３７、ストロンチウム９０、ウラニウム、プルトニウムなどが挙げられる。ここでは、主として放射性物質としてセシウム１３７を除去する方法について説明する。
【００１２】
本発明で用いる強酸は汚泥中の有機物を分解するとともに、有機物に結合した放射性物質を、イオン交換反応を起こさせることで汚泥から放射性物質を除去する。すなわち、分解剤、溶離剤として強酸を用いることができる。また、分解剤として過酸化水素やオゾンで汚泥中の有機物を分解させた後、溶離剤として強酸で処理することもできる。汚泥中の有機物を分解することで、臭気の問題は解決できる。
【００１３】
本発明では１価または２価の強酸を用いる。１価の強酸としては硝酸を用いることができるが、取扱い易さの面から２価の強酸として硫酸を好ましく用いることができる。強酸の濃度は５．０Ｍ以下が好ましい。好ましくは４．０Ｍ以下、より好ましくは２．０Ｍ以下の濃度の強酸である。強酸の濃度はセシウム１３７イオンと置換する働きをするので水素イオンは多いほど好ましい。５．０Ｍ以上では水素イオンは多くなるが、イオン交換反応に携わらないイオンも多く存在することになり、無駄になるので好ましくない。また装置の腐蝕の問題、液漏れした場合の危険性などを考慮すると上記の範囲の濃度が好ましい。１価の強酸として塩酸も挙げられるが、塩酸の場合、高温になると塩化水素の蒸気圧が高くなるため、装置の腐蝕と毒性のため使用することは好ましくない。
【００１４】
また、本発明で用いる強酸については、その沸点を考慮する必要がある。硫酸を蒸発または分解させることなく汚泥中の有機物を分解させるためである。例えば、強酸である硫酸の沸点は２９０℃であるので、加熱温度は２９０℃未満であることが好ましく、作業の安全性等を考慮すれば２００℃以下がさらに好ましい。
【００１５】
本発明による放射性物質の除去率を求めるため、出発物質である汚泥の放射能強度を調べる必要がある。ただし、重量当たりの放射線量を測定することから汚泥に有機物が含まれているままだと有機物自体の重量が加わった重量となり放射能強度の測定として正確性に欠ける。そこで、汚泥中の有機物を完全に分解して除去するため、汚泥１０ｇに過酸化水素水（３０％）を約５ｍｌ加え、良く撹拌した。汚泥と過酸化水素水は激しく反応した。この混合試料をホットプレート上で１００℃以上に加熱し、有機物を完全に分解した。十分に水分が蒸発したことを確認した後、秤量したところ、１．７ｇであった。γ線強度を測定した結果、１５９５Ｂｑ／ｋｇであった。γ線量の測定は、ゲルマニウム検出器（ＳＥＩＫＯ  ＥＧ＆Ｇ、ＧＥＭ−１３１８０−Ｐ）で１０分間測定した。これを以下の実施例の比較試料とする。
【００１６】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
（実施例１）
放射性物質である放射性セシウム１３７で汚染された汚泥３０ｇをビーカーに取り、分解剤および溶離剤である強酸として２Ｍ〜４Ｍの硫酸２００ｍｌを加え、ホットプレートで加熱した。水分は蒸発し、硫酸が濃縮することにより温度は上昇した。この時の温度は最高で１８０℃であった。この温度では硫酸は蒸発も分解もしない。しばらくこの状態を保つと、汚泥中の有機物は完全に分解し、汚泥の臭気は消失した。
【００１８】
このようにして得られた汚泥と硫酸の混合物を放置、冷却後、１Ｍ硫酸を加え、良く撹拌した後、数時間放置したところ、固−液は完全に分離した。上澄み液を静かにデカントして分離した。１Ｍ硫酸による洗浄を２回繰り返した。得られた固形物に純水を加え、２０００回／分の回転数で、２０分間、遠心分離機で処理して固−液分離した。この操作を２回繰り返した。得られた固形物をホットプレートで乾燥させた。残渣は黒い粉末となり、全く無臭で、３０ｇの汚泥は８．３ｇまで減少した。得られた固形物のγ線強度を上述のゲルマニウム検出器で測定した結果、３０７Ｂｑ／Ｋｇであった。すなわち、放射性セシウムは比較試料と比べ８１％除去することができた。
【００１９】
（実施例２）
実施例１で使用した放射性物質で汚染された汚泥２２ｇと分解剤である濃度３０％の過酸化水素水とを混合し、混合物をホットプレート上で加熱すると反応し、水分は蒸発し固形物だけが残った。最終的には５．７ｇの固形物になった。このとき有機物は分解して臭気は完全に消失した。この固形物を上述のゲルマニウム検出器でγ線強度を測定したところ、１４４０Ｂｑ／Ｋｇであった。このようにして得られた固形物に、溶離剤である強酸として１Ｍの硫酸５０ｍｌを加え、良く撹拌した後、遠心分離により固−液分離した。この操作をくり返した後、固形物を乾燥し、ゲルマニウム検出器でゲルマニウム強度を測定したところ２７１Ｂｑ／Ｋｇであった。この結果から、過酸化水素水による汚泥の分解、１Ｍの希硫酸による放射性セシウムの除去でも、８３％の除去率が得られた。
【００２０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施例２では分解剤として過酸化水素水のみを用いているが、アルカリ性物質を加えて反応を促進することもできる。汚泥に過酸化水素水（３０％）を加え、さらにアルカリ性物質としてアンモニア水を少量加えてアルカリ性にすると、発泡はさらに激しくなる。発泡が収まったところで、加熱した。ホットプレートの温度を２００℃に上げ、約２時間乾燥した。その結果、５０gの汚泥は１０gまで減少する。
【００２１】
過酸化水素がアルカリ水溶液中で活性化するのは、過酸化水素が、アルカリ水溶液中で酸解離反応により反応活性な陰イオンを生成するからである（化１）。
【００２２】
（化１）
Ｈ2Ｏ2  →  ＨＯ2-  ＋  Ｈ+
【００２３】
ここで、ＨＯ2-はオゾンの自己分解でも生じ、極めて活性な陰イオンであることは、以下の論文で述べられている（化２）。
Hiroshi Tomiyasu, Hiroshi Fukutomi and Gilbert Gordon: Inorg. Chem., Vol.24, 2963 (1985)
【００２４】
（化２）
Ｏ3  ＋  ＯＨ-  →  ＨＯ2-  ＋  Ｏ2
【００２５】
すなわち、過酸化水素と同様、アルカリ水溶液中ではオゾンも汚泥を分解できるといえる。