(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質で汚染された森林・原野において植物性堆積物からの放射能溶出を促進し、捕捉後に長期にわたり固定化し、その後の除染を容易にするための有効かつ安全、また安価な材料および手段を提供する。【解決手段】植物性堆積物を分解して腐葉土に変換する細菌群、またはそれを含む家畜糞やその細菌の増殖を促進する栄養培地溶液に相当量の雲母砕片を添加する。植物性堆積物に十分量の上記の懸濁液を撒布することにより、溶出した放射性物質は直ちにまた安定的に雲母成分に捕捉、吸着され、周辺の水脈や農作物への移行を長期にわたり防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所の事故や核爆発などの理由で飛散した放射性物質に汚染された森林・原野において、落葉や枯木などの植物性堆積物および土壌に、植物性堆積物の腐食を促進させる細菌群やそれを含む家畜糞、およびその増殖を早める栄養培地の混合液体を撒布し、植物性堆積物が腐葉土に変わる過程を早めることで放射性物質の溶出を促すことを特徴とする放射性物質の溶出方法。
【請求項２】
請求項１の方法により溶出した放射性物質を上記の液体に添加した雲母砕片に早急かつ安定的に捕捉し、その漏出に伴う拡散を防止することを特徴とする放射性物質の固定方法。
【請求項３】
請求項１および２の方法により十分な期間を経て生成した雲母砕片を含有する腐葉土から、添加した雲母砕片を選択的に回収し、隔離するための泡選別などの段階を含むことを特徴とする、放射性物質に汚染された森林・原野の除染方法。
【請求項４】
原子力発電所の事故やその他の理由により飛散した放射性物質に汚染された水耕地および畑作地において、休耕期間の土壌に十分な量の雲母砕片を補給して汚染土壌と混合し、十分な期間が経過した後、次回の作付け以前に、請求項３の方法により土壌から雲母成分を回収することで除染を行うことを特徴とする水耕地および畑作地の除染方法。
【請求項５】
原子力発電所の事故やその他の理由により飛散した放射性物質に汚染された貯水施設や雨水の流路において、丈夫な布袋など透水性の高い容器に封入した雲母砕片を投入し、十分な期間が経過した後、その袋ごと回収することで除染を行うことを特徴とする備蓄水や雨水の流路の除染方法。
【請求項６】
原子力発電所の事故やその他の理由により飛散した放射性物質で汚染された可能性のある家畜の餌に微細な雲母砕片を混入し、消化管を通過する際に体内への放射性物質の吸収移行を阻止する家畜または家畜餌の放射能低減化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能により汚染された森林・原野の植物性堆積物および水耕地や畑作地の土壌に蓄積する放射性物質が風雨により周辺の土壌や水脈に漏出拡散することを阻み、除染が実施されるべき時期までの猶予期間を著しく延長するとともに、その後の除染方法も容易にする安全かつ安価な方法に関する。加えて、貯水施設の汚染された備蓄水や雨水などの除染に関する。さらには家畜体内への放射能吸収移行の防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日にわが国の東日本広域で発生した巨大地震とその直後の巨大津波により、東京電力福島第１原子力発電所における数基の原子炉において、最終的に炉心溶融に至る極めて深刻な大事故が発生した。その経過中に、原子炉建屋の水素爆発などにより飛散した大量の放射性物質は、発電所のある福島県内に留まらず、気流に乗って東京などの大都市圏を含む関東・東北地方の広大な土地を汚染し、住民の日常生活に多大な肉体的また心理的な影響を及ぼし続けている。特に半減期の長い放射性セシウムの飛散による実害は甚大であり、早急な除染対策が求められている。多数の人の住む住宅地域や道路、学校などの舗装された土地では高圧洗浄により、また校庭や畑など土壌が露出した土地においては表面土壌の物理的除去により相当の除染効果が認められ、各地で実施されている。一方、汚染地域の大部分の面積を占める森林や草地など植物の繁茂している土地では、土壌の上に蓄積する落葉や枯木などの植物性堆積物に降り注いだ放射性物質は、表面土壌の除去のような単純な物理的手段による除染が困難である。雨にさらされれば付着した放射能が時間経過とともに漏れて周囲の土壌や水脈に拡散し、農作物などに移行する可能性も懸念される。現実にそのような例が一部で報告されているが、その問題に対する有効な対策は未だ打ち出されていない。さらにそのような汚染地域で生産された農作物については、たとえ残存放射能の測定値が基準値以下であっても大衆の心理的な抵抗感、いわゆる風評により流通が困難となり、副次的な被害も甚大である。
【０００３】
従って、放射性物質で汚染された広大な面積の森林・原野、耕作地などにおいて放射性物質の周辺への拡散や農作物・水脈への移行を防ぎ、最終的にはその後の除染処理にも有効な、効果/費用の高い実用的で革新的な方策の立案が急務である。
【０００４】
放射能で汚染された土壌の除染方法については、粘土質に放射能が集積することを基にした、水による粘土質の洗浄方法、未分画汚染土壌の熱処理方法、釉薬を撒布する方法、などがプレス発表または学会発表されているが、いずれもまだ小規模の模索段階であり、多くは放射能を不動化するのみに留まっている。原理的にも、広範囲の土壌に実施するには設備、材料ともに相当に高額な費用を要することが想定される。
【０００５】
出願者は今回の原子力発電所の事故により発生した汚染土壌を用いた調査分析の結果、放射性物質の大部分は、被災地の土壌のうち特に微細な粘土成分、とりわけその相当部分を構成する微細な雲母粒子に強く吸着され、また、一度吸着された放射能はさまざまな物理的・化学的な処理を施しても、溶出させることが極めて困難である事実を見出した。またその後の調査によれば、放射性物質であるセシウムが雲母に選択的にまた強く吸着されることは国内外の多くの文献に記載される公知の事実である。したがってその雲母粒子のみを他の成分から隔離し、汚染の少ない他の成分は元の土地に戻すことができれば、汚染土壌の体積を大幅に減少させることができ、大量の土壌の効果的な除染が可能となる。現に出願者の１名は、土壌を構成するさまざまな成分から微細な雲母片のみを効率的かつ安価に除去する装置・手法を考案し、既に出願した（特願２０１１−１９６６８７および特願２０１１−２０４７６）出願人：川上  勇）。
【０００６】
一方、土壌が植物または植物性堆積物で被覆される森林や原野などではその手法をそのまま適用することができない。出願者の実験によれば、一般の植物性堆積物への放射性物質の吸着は雲母成分に対するそれに比してあまり強くない。そのため、風雨に曝されると放射性物質は周囲に拡散し、農作物に吸収されて２次的汚染を引き起こす可能性が強く懸念される。われわれはその時間経過を綿密に観察し、植物性堆積物が分解されて腐葉土に変わる過程で大部分の放射性物質の漏出が起きることを見出した。また、そこに予め雲母砕片を投入しておけば、漏出される放射性物質は直ちに、また強力に捕捉され、長期間にわたり安定に固着できることを確認した。投入した雲母砕片はその後の適当な時期に別記の方法などにより回収できる。それを隔離することで、究極的には、効果的かつ安価な手段で森林・原野の放射能除染が可能となる。
【０００７】
申請者の調査によれば農耕地の雲母成分含有率は場所により大きく異なる。微細な雲母薄片は水により流出し易く、特に水耕を行う稲作地では雲母成分の混入率が低い場合が多い。現実に稲に放射能が検出された棚田などでは定常的な水流のため雲母成分が減少する。そこで、水を張っていない休耕期の水耕地や畑作地に上記と同様に雲母成分を撒布して補充し、十分な期間放置することにより土壌中の放射性物質の一部または大部分をそちらに移行させ、次回の作付け時期以前に雲母成分を選択的に回収すれば、放射能による土壌汚染を著しく軽減することが可能である。
【０００８】
地層中の雲母は蛭石に見られるように水酸化珪素の層が重積した構造を呈し、吸着力が強いため、直接、水脈に接することで、天然の地下水の浄化に関わると考えられる。セシウムに対しては特に吸着力が強いことが知られる。従って、丈夫な布など透水性の袋に封入した雲母砕片を放射性物質により汚染された貯水施設や雨水中に投入し、十分な期間を経た後に袋を回収することにより、貯水施設の備蓄水や雨水などの除染も可能である。
【０００９】
雲母は岩石や土壌中の粘土質を構成する主要成分であり、特に東北地方で大量に産出されるため安価に入手できる。また古来より世界各地で、解毒の目的で、あるいは先進国ではミネラルのサプリメントとして粘土を食する風習もあり、特殊な形状の石綿さえ含まなければ人体に対しても極めて安全である。また家畜が自発的に粘土を摂取することも珍しくない。そこで幾分かの放射能で汚染された家畜の餌に雲母砕片を混入して家畜に与えれば、放射能の影響を減ずることが可能と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
１９８７年に米国で、金雲母 ［Ｐｈｌｏｇｏｂｉｔｅ］を撒布することにより放射性セシウムの拡散を防止する先行例（米国特許４８０８３１８号（２／２８／１９８９））があるが、その雲母を事後回収する方法が記載されず、それだけでは除染の目的には適合しない。
【００１１】
放射性物質で汚染された貯蔵水の除染方法として、ナイロン繊維から生やしたグラフト鎖に金属塩を担持した材料を浸漬させる材料および技術（特願２０１１−１２４００４）が報告されているが、処理対象は液体に限局され、そのままでは土壌の除染には対応できない。
【００１２】
本出願前に、出願者のうち１名が土壌から雲母成分を選択的に収集する方法（特願２０１１−１９６６８７および特願２０１１−２０４７６）を出願した。今回、植物性堆積物や土壌に撒布した雲母砕片は、後にその方法で回収することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の主たる目的は、森林・原野において汚染された植物性堆積物からの放射性物質の溶出を促進し、長期にわたり固定化するとともに、その後の除染を容易にするための効果的でかつ安全、また安価な材料および手段を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、水耕地や畑作地において汚染された土壌の放射性物質を早急にかつ安定に捕捉し、次回の作付け前に除去することにより農作物や水脈への放射性物質の移行を阻止するための効果的でかつ安全、また安価な材料および手段を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに別の目的は、水泳用プールや溜め池などの貯水施設における大量の備蓄水ならびに雨水を極めて安価に除染する手段を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、家畜の餌に雲母砕片を混入することにより、家畜の消化管内での放射性物質の吸収を阻み、体内汚染を減ずることである。
【００１７】
本明細書及び請求の範囲で使用する「放射性物質」「汚染」等の用語は、壊変して最も一般にはα粒子、β粒子及びγ線としてエネルギーを放出する不安定な核種をもつ同位体形の元素による汚染を意味する。このような放射性物質は主に、核分裂生成物もしくは原子炉の副生物又は核爆弾の未反応物である。代表例としては、Ｃｓ１３７、Ｃｏ６０、Ｋ４０、Ｐｕ２３６、Ｕ２３５5、Ｕ２３８、Ｒｕ１０３、Ｔｅ、Ｓｒ、Ｒｂ、Ｙ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔｃ、Ｎｐ及びＡｍ等の放射性核種が挙げられる。本発明ではＣｓ１３７について効果を確認した。
【００１８】
本明細書及び請求の範囲で使用する「長期」または「十分な期間」なる用語は、将来的に除染作業が逐次進行し、本発明によって処理された当該土地の堆積物および土壌または備蓄水や雨水が処理される時期まで、あるいは休耕期から次回の作付けを開始するまでの期間を意味する。また「その後の除染」は、別途出願済みの方法（特願２０１１−１９６６８７および特願２０１１−２０４７６  出願人  川上  勇）により実施される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の請求項１に係る発明は、汚染された森林・原野の植物性堆積物に、それを分解して腐葉土に変換する細菌群、またはそれを含む家畜糞やその細菌の増殖を促進する栄養培地を撒布することを特徴とする。堆積物の生物学的または化学的分解により放射性物質は溶出し、下記の方法により捕捉可能な性状になる。
【００２０】
本発明の請求項２に係る発明は、上記の植物性堆積物を分解して腐葉土に変換する細菌群、またはそれを含む家畜糞やその細菌の増殖を促進する栄養培地溶液に相当量の雲母砕片を添加することを特徴とする。植物性堆積物に十分量の上記の懸濁液を撒布することにより、溶出した放射性物質は直ちにまた安定的に雲母成分に捕捉、吸着され、周辺の水脈や農作物への移行を長期にわたり防止できる。
【００２１】
本発明の請求項３に係る発明は、十分な時間を経た任意の時期までに汚染物質を吸着した雲母砕片を別途記載の適切な方法により回収することを特徴とする。土壌から放射性物質を吸着した雲母成分のみを選択的に回収することにより汚染物体の体積は著しく減少し、広範囲の土地の除染処理により発生した大量の汚染土壌の貯蔵スペースを大幅に節約できる。また雲母成分のみが純化されることにより、その後の廃棄処理の遂行も容易となる。
【００２２】
本発明の請求項４に係る発明は、原子力発電所の事故やその他の理由により飛散した放射性物質で汚染された水耕地および畑作地において、休耕期間の土壌に十分な量の雲母砕片を補給して汚染土壌と混合し、十分な期間が経過した後、次回の作付け以前に雲母成分のみを回収することを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項５に係る発明は、原子力発電所の事故やその他の理由により飛散した放射性物質で汚染された貯水施設の備蓄水や雨水の流路に透水性の袋に封入した雲母砕片を投入し、十分な期間が経過した後に袋のまま回収することを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項６に係る発明は、家畜の餌に微細な雲母砕片を混入して摂取させることにより、放射性物質による家畜体内への移行を阻み、汚染の可能性を減ずることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、これまで放射性物質による汚染に対する除染が困難とされていた森林・原野、および農作物や水脈への放射性物質の移行が懸念されていた土壌、さらには貯水施設の備蓄水や流水まで含め、効果的で安全、安価な除染が可能となる。併せて家畜の体内汚染を減ずることを目指す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施するための形態(a)の処理工程の簡略図である。
【図２】実施するための形態(c)の処理工程の簡略図である。
【図３】実施するための形態(d)の処理工程の簡略図である。
【図４】実施するための形態(d)の別の処理工程の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（ａ）森林・原野において放射性物質で汚染された植物性堆積物に、バーミキュライト（蛭石）の焼結産物であり石綿を含まないことが確認されている雲母の砕片と、植物堆積物の分解に関わる細菌群またはそれを含む家畜糞、そしてその増殖・活性化を促す液体培地の混濁液を注ぎ、十分に浸透させた後、２週間以上、１ヶ月から数ヶ月程度、常温にて放置する。雲母砕片がさらに細粉化し乾燥しても、自己同士で凝集あるいは他の物体に付着して飛散し難いので、さらに長期にわたり放置しても差し支えない。
【００２８】
（ｂ）腐葉土と化した段階（ａ）の堆積物を水に懸濁し、大きな塊をふるいで除去した後、その土壌成分を別途出願した方法（特願２０１１−１９６６８７および特願２０１１−２０４７６  出願人  川上  勇）にて選別処理を行う。具体的には、土壌のスラリー又は分散液から主として泡選別により雲母砕片を選択的に回収し除去する。
【００２９】
（ｃ）水耕地および畑作地においては、土壌に雲母砕片を撒布して土壌と混合し、十分な期間を置いた後、次回の作付け時期以前に、上記（ｂ）と同様の方法で雲母砕片を選択的に回収する。
【００３０】
（ｄ）貯水施設における備蓄水あるいは雨水の流路などについては、比較的粗なバーミキュライト砕片を丈夫な布などの袋に封入し、水中あるいは流路にそのまま投入する。十分な期間を置いた後、袋のままそれを回収する。静止水の場合、ポンプにより循環させればさらに効率が高まる。
【００３１】
（ｅ）家畜の餌に微粒子化した雲母砕片を適当量混入し、そのまま摂取させる。排出された糞の放射能が高ければ、前記の泡選別方法により雲母成分を回収する。
【００３２】
（ｆ）放射性物質を移行させた雲母砕片の後処理については別途出願する。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
容器内の水に放射性物質で汚染された落葉と枯木1００ｇ（１３４０Ｂｑ相当）を入れ、放射性物質を全く含まない雲母砕片（４０ｇ）および生ゴミ処理用バクテリア（市販品）を加えて混合撹拌して、２週間外気に曝して腐敗させた後、植物残存物および前記別法により分画した雲母砕片の放射能を測定した。植物性残存物９２．５ｇの放射能は２１０Ｂｑに減じたのに対し、分画した雲母砕片４０ｇ当たりの放射能は６４０Ｂｑとなった。同期間大気中で放置した、または水に浸漬したのみの試料では堆積物の放射能の変化はなかった。当実験では、雲母に吸着され、分画により回収された６４０Ｂｑと植物堆積物の残存分の合計は元の放射能総量の６３％程度であるが、その差分は、実験設備の不備により試料洗浄過程で失われたものである。さらに外気温が低く放置期間が十分ではなかったにもかかわらずこれだけの放射能の移行が認められたことから、植物性堆積物に付着または吸収された放射性物質が腐敗により溶出し、雲母砕片に吸着固定されたことは明らかである。
【００３４】
当実験の結果、植物体表面付近に付着する放射性物質の除去には腐敗による溶出と雲母砕片による吸着、そしてその雲母砕片の分画および除去が極めて有効な手段であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
蛭石の焼結により生成したバーミキュライトは、元来、岩石や土壌の粘土質に大量に含まれる「雲母」の一種である。古来より、土地によっては人が体内浄化の目的で粘土を食する風習や、また家畜が自発的に食する事例も知られ、同じく雲母の一種ではあるが有害な石綿がその鉱脈に含まないことさえ確認されれば、人畜無害で極めて安全性が高くかつ安価な天然の素材である。福島県はその産生地の１つでもある。放射性物質を強力にまた長期間にわたって安定に吸着し、その後の除染にも有利な雲母砕片の物理的化学的な性状を利用し、その土地で産出された素材をそのまま放射能の除染に用いることになる。たとえ大量に撒布しても、後に何らの環境問題も起こさない。放射性物質によるさまざまな環境汚染の除染の目的にとって最適で理想的な材料として広範な使途が期待される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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