(57)【要約】【課題】放射性物質を捕獲した吸着体を減容化する方法及びこれに用いられる放射能吸着体を提供する。【解決手段】放射能吸着体1はＰＥ樹脂又はＰＰ樹脂の発泡成形体であり、樹脂原料にフェロシアン化鉄の微粉末を混合し、この混合した材料を発泡成形することにより金平糖の形状に作られている。放射能吸着体1を放射能汚染水4と一緒に除染水槽3に入れて攪拌することにより汚染水を除染する。除染に使用した後の放射能吸着体1は、これを加熱溶融且つ加圧成形して例えば立方体の加圧成形体20に成形され、この加圧成形体20は保管プール22に貯留された水の中に水没した状態で保管される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤を含む樹脂製の放射能吸着体で放射性物質を吸着する放射性物質捕獲工程と、
該放射性物質を吸着した放射能吸着体を収集する吸着体収集工程と、
収集した放射能吸着体を溶融して加圧成形する減容工程を含む放射性二次廃棄物の減容化方法。
【請求項２】
前記放射能吸着体が多孔の合成樹脂成形体で構成されている、請求項１に記載の放射性二次廃棄物の減容化方法。
【請求項３】
前記多孔の合成樹脂成形体が発泡成形体で構成されている、請求項１又は２に記載の放射性二次廃棄物の減容化方法。
【請求項４】
前記吸着剤がフェロシアン化鉄である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射性二次廃棄物の減容化方法。
【請求項５】
放射能除染するための放射能吸着体であって、
放射性物質を吸着する能力を備えた吸着剤を含み且つ多孔の樹脂成形体からなる放射能吸着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能で汚染された水や土壌などの除染に関し、より詳しくは、汚染水などに含まれる放射性物質を吸着した二次廃棄物の容積を小さくする減容方法及びこれに用いられる放射能吸着体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、原子力発電施設、核燃料再処理工場、放射能同位体元素取扱施設から出る廃液を浄化するのにイオン交換樹脂や中空糸膜などが用いられており、このイオン交換樹脂や中空糸膜が大量の二次廃棄物となっている実情を指摘して、この二次廃棄物を減容化するためにイオン吸着機能と微粒子除去機構を共に備えた複合機能濾過膜を提案している。
【０００３】
2011年3月の東北地方太平洋沖地震及び津波に伴って発生した福島原子力発電施設の事故は、今現在に至っても環境中に大量の放射性物質を放出し続けている。環境中に放出された放射性物質にはセシウム１３４、セシウム１３７が含まれており、セシウム１３４の半減期は約２年、セシウム１３７の半減期は約３０年であることから、特にこれら放射性セシウムによる環境汚染が深刻な社会問題となっている。
【０００４】
福島原子力発電施設の事故によって広範囲に拡散し続けている放射性物質は多種多様な場所に飛散しているため除染対象に分けて効果的な除染技術が提案されている。福島原子力発電施設内の高濃度汚染水の浄化はフランスのアレバ社が提案する「凝集沈殿法」が採用された。この「凝集沈殿法」は、汚染水にフェロシアン化ニッケルを含む吸着剤を投入して放射性物質を吸着させ、そして、放射性物質を捕獲した吸着剤を凝集剤で沈殿させて除去する除染方法である。
【０００５】
放射性物質の吸着にゼオライトが有効であることが知られており、ゼオライトを含有するメッシュフィルタが市販されている。このフィルタは空気清浄機、除湿器、換気扇などに装着して用いられる。また、活性炭を含有するメッシュフィルタも開発され、この活性炭入りメッシュフィルタはマスクなどに適用されている。
【０００６】
特許文献２は、活性炭の他に放射能性核種毎に効果的な吸着剤を教示している。具体的に、コバルト（Ｃｏ）の吸着剤として、東亜合成社製の無機イオン交換体（層状リン酸化合物）、ユニチカ社製のキレート樹脂、城北化学工業社製のオキシン添着炭が代表例として例示され、セシウム（Ｃｓ）の吸着剤として、旭エンジニアリング社製のフェロシアン化化合物添加含水酸化チタン吸着剤、城北化学工業社製のフェロシアン化化合物添着炭、テイカ社製の無機イオン交換体（層状リン酸化合物）が代表例として例示されている。
【０００７】
福島原子力発電施設の事故の後、独立行政法人  産業技術総合研究所は、関東化学株式会社と共同して、微粉末（粒径：約１０ナノメートル(nm)）の保管プールシアンブルー（フェロシアン化鉄：紺青）を利用した各種のセシウム吸着材料を公表した。また、東京工業大学はフェロシアン化鉄を用いた水の浄化に関する公開実験を行った。フェロシアン化鉄は顔料として周知であり、他の用途としてフェロシアン化鉄を樹脂で固めたビーズの形態の芝着色材料が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２３９１３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１８３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
福島原子力発電施設の事故は未だに収束しておらず、前述したように放射能汚染が広域に亘っているため早急の且つ長期に亘る徹底した放射能除染が求められている。このことから今後も適材適所の吸着剤の開発が進むものと期待される。
【００１０】
しかし、放射性物質を吸着剤で捕獲しても、この吸着剤つまり二次廃棄物の処分が問題となる。特許文献１は前述したように減容化を提案しているが、特許文献１は原子力発電施設などの限定された且つ管理された汚染に関する提案である。福島原子力発電施設の事故に伴う放射能汚染は規模的に比較にならないほど膨大であり放射性二次廃棄物の処分は緊急課題である。
【００１１】
そこで、本発明は放射性二次廃棄物の減容化、特に放射性物質を捕獲した吸着体を減容化する方法及びこれに用いられる放射能吸着体の提供を目的とする。
【００１２】
本発明の更なる目的は、セシウムを効果的に捕獲する吸着体の減容化方法及びこれに用いられる放射能吸着体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、
吸着剤を含む樹脂製の放射能吸着体で放射性物質を吸着する放射性物質捕獲工程と、
該放射性物質を吸着した放射能吸着体を収集する吸着体収集工程と、
収集した放射能吸着体を溶融して加圧成形する減容工程を含む放射性二次廃棄物の減容化方法を提供することにより達成される。
【００１４】
放射能吸着体の形状は任意である。糸状、ネット状、シート状、ビーズ状、楕球形状、ブロック状、金平糖の形状、多角立体形状などを例示することができ、また、均一な形状の集合体であってもよいし、不均一な形状の集合体であってもよい。
【００１５】
収集した放射能吸着体は、その樹脂成分を加熱することにより溶融することができ、溶融した放射能吸着体を加圧成形することにより減容化することがきる。次に説明するように、放射能吸着体を多孔の合成樹脂材料で作った場合には減容化の効果が大きくなる。
【００１６】
また、上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、
放射能除染するための放射能吸着体であって、
放射性物質を吸着する能力を備えた吸着剤を含み且つ多孔の樹脂成形体からなる放射能吸着体を提供することにより達成される。
【００１７】
ここに、多孔の樹脂成形体は典型的には発泡合成樹脂成形体である。発泡合成樹脂成形体は、気泡の連続性の有無によって独立気泡型と連続気泡型に分類されるが、本発明の適用においては連続気泡型であるのが好ましい。樹脂材料は典型的には汎用の合成樹脂材料から選択するのが望ましい。例えばポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリアミド樹脂（ＰＡ樹脂）を挙げることができる。また、放射性物質を吸着した発泡合成樹脂成形体を溶融して加圧成形するのに、溶融温度が比較的低い樹脂であるのが望ましい。
【００１８】
本発明の放射能吸着体は、多孔の樹脂成形体で外形形状が形成され、この多孔の樹脂成形体が吸着剤を含む構成を有する。本発明の放射能吸着体は、樹脂材料に吸着剤を混合して成形することにより放射能吸着体を作っても良いし、予め作った多孔の樹脂成形体に吸着剤を付着させることにより放射能吸着体を作っても良い。
【００１９】
本発明の放射能吸着体に含まれる吸着剤は典型的にはフェロシアン化鉄を挙げることができ、好ましくは、フェロシアン化鉄の微粉末（約１０ナノメートル(nm)）であるが、これに限定されない。従来から知られているゼオライト、活性炭やフェロシアン化化合物添着炭、フェロシアン化ニッケルなどの固形且つ粉末化できる吸着剤であってもよく、また、今後開発される吸着剤であってもよい。勿論、これらの吸着剤を複数種類混合して使用してもよく、これらの微粉末を好適に採用するのが良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例の放射能吸着体の一例として金平糖の外形形状を備えた発泡成形体の断面図である。
【図２】バッチ式の除染システム及びその作業工程の説明図である。
【図３】放射性物質を吸着した放射能吸着体を溶融して加圧成形する加圧成形施設で行われる作業工程を説明するための図である。
【図４】連続式の除染システムの具体的な構成の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００２２】
図１は実施例の放射能吸着体１の断面を示す。放射能吸着体１は、溶融温度が比較的低いＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂又はＰＰ樹脂の発泡成形体である。より詳しく説明すると、放射能吸着体１は、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂又はＰＰ樹脂を発泡成形体にフェロシアン化鉄の微粉末（粒径：約10ナノメートル(nm)）を物理的に係合させた連続気泡型の発泡成形体である。具体的な製法の一例として、樹脂材料にフェロシアン化鉄の微分末を混合した後に成形する方法を挙げることができる。図中、参照符号２は気泡つまり空所を示す。樹脂原料に対するフェロシアン化鉄の微粉末の割合は５〜１０wt％であったが、この割合は、放射能吸着体１の形状や大きさ、気泡の大きさによって左右されると予想できるため、実験により最適値を決定すればよい。
【００２３】
放射能吸着体１の外形形状は、この実施例では、放射状に延びる複数の突起１aを備えた金平糖の形状が採用されているが、糸状、ネット状、シート状、ビーズ状、楕球形状、ブロック状、多角立体形状など任意の外形形状を採用することができる。除染対象に応じて最適な外形形状及び大きさを採用すればよい。糸状やネット状のように表面積が比較的大きな形状を採用したときには、放射能吸着体１は必ずしも多孔でなくてもよい。
【００２４】
図２は、図１の放射能吸着体１を使った放射能汚染水の浄化方法の一例を示す。図２を参照して、除染水槽３に収容した放射能汚染水４に放射能吸着体１を投入し、そして攪拌機５で放射能汚染水４をしばらくの間攪拌する。これの除染処理により放射能汚染水４に含まれる放射性セシウムを放射能吸着体１で捕獲することができる。次いで、除染水槽３の取り出し口３ａから除染処理後の水６と一緒に放射能吸着体１を放出させながら篩７で放射能吸着体１を分離させる。
【００２５】
篩７で収集した放射能吸着体１は、これを加熱溶融且つ加圧成形する施設１０に搬送される。図３を参照して、加圧成形施設１０では、入荷した放射能吸着体１を成形型１１に充填し、この成形型１１を使って加熱溶融し且つ加圧成形する。加圧成形後の成形体を参照符号２０で示す。この例では、加圧成形体２０は立方体の外形形状を有しているが、この外形形状は任意である。加圧成形体２０は放射性セシウムを含んでいることから、予め用意した保管プール２２に投入して加圧成形体２０を水没した状態で保存するのがよい。
【００２６】
上記の例は、バッチ式の除染システムを採用してあるが、図４は連続式の除染システムを例示している。図４を参照して、３つの除染タンク３１、３２、３３が配管３４で連続してあり、各除染タンク３１〜３３には攪拌機３５が設置され、除染タンク３１〜３３の中の処理水つまり放射能汚染水が攪拌される。各除染タンク３１〜３３ではネット３６で内部空間が処理空間３７と排水空間３８とに仕切られており、処理空間３７に放射能吸着体１が充填されている。第１除染タンク３１には連続的に汚染水が供給され、この汚染水は第１除染タンク３１、第２除染タンク３２、第３除染タンク３３を経て除染され、浄化した水が第３除染タンク３３から外部に放出される。
【００２７】
所定の量の汚染水の処理を実行した後、第１〜第３の除染タンク３１〜３３の放射能吸着体１を取り出して、上述した加圧成形施設１０に搬送され、この加圧成形施設１０で放射能吸着体１を溶融させた後に加圧成形することにより所定形状の加圧成形体２０に成形され、そして保管プール２２に貯留された水の中に水没した状態で保管される。加圧成形体２の表面を別の樹脂材料で覆うようにしてもよい。また、他の手段として、保管プール２２に水没させる前に、加圧成形体２０に含まれるフェロシアン化鉄などの吸着剤の粒径を大きくする処理を施してもよい。具体的にはフェロシアン化鉄の場合には酸化処理を挙げることができる。例えば汚染水を処理した後の放射能吸着体１を脱水し、次いで酸化処理を行う、加圧成形体２０を成形した直後に酸化処理を行う等を挙げることができる。これにより、フェロシアン化鉄とその周りの樹脂材料との物理的な係合が強固になるため、水没による保管によってフェロシアン化鉄が保管プール２２の中に流出するのを抑えることができる。
【００２８】
放射能汚染した土壌の浄化にも上記の除染方法を適用することができる。土壌を除染水槽３に入れて泥水の状態にし、これに放射能吸着体１を充填して攪拌する。そして、除染水槽３から泥水を放出させながら、ネットなどを使って泥水から放射能吸着体１を分離させる。この分離を容易なものとするために、例えば放射能吸着体１の形状として糸状の形状又は土壌に含まれる小石などよりも大きな寸法の外形形状を選択すればよい。別の例として、土壌、砂などに水分を含ませ、これに放射能吸着体１を混合させて攪拌することにより、土壌、砂に含まれる放射能を放射能吸着体１に吸着させるようにしてもよい。
【００２９】
本発明の実施例の放射能吸着体１の樹脂原料として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ樹脂）の他にポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリアミド樹脂（ＰＡ樹脂）などの汎用樹脂を採用するのがコストを下げるのに有効であるが、除染対象に対して効果的な樹脂原料があれば、任意の樹脂原料を選択すればよい。
【００３０】
放射能吸着体１に含まれる吸着剤として上記の実施例では典型例としてフェロシアン化鉄を採用した。このフェロシアン化鉄は、従来から顔料などに使用されており、比較的安価に入手できるため、放射能除染を実施するためのコストを低減することができる。
【００３１】
放射能吸着体１に含まれる吸着剤は、フェロシアン化鉄に限定されず、従来から放射能吸着剤として知られているゼオライト、活性炭やフェロシアン化化合物添着炭、フェロシアン化ニッケルなどであってもよく、また、今後開発される吸着剤であってもよい。勿論、これらの吸着剤を複数種類混合して使用してもよい。また、吸着剤の粒径として放射能吸着体１ではナノレベルの微粉末を採用したが、その粒径は除染対象に応じて実験により最適値を決定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
福島原子力発電施設の事故に伴う広域の且つ多種多様な放射能汚染の除染に広く適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１    放射能吸着体
２    除染水槽
４    攪拌機
１０    成形施設
１１    成形型
２０    放射性物質を捕獲した吸着体を溶融して加圧成形した加圧成形体
２２    保管プール
３１    第１除染タンク
３２    第２除染タンク
３３    第３除染タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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