(57)【要約】【課題】放射性セシウムで汚染された地域から放射性セシウムを簡単に効率よく除去することである。【解決手段】不織布２で形成されたシート状基材の表面に、粉末状のゼオライトをラテックスで付着させたゼオライト付着層３ａを形成することにより、放射性セシウムをゼオライト付着層３ａのゼオライトで捕集して、放射性セシウムで汚染された地域から放射性セシウムを簡単に効率よく除去できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然繊維または合成繊維で形成されたシート状基材の表面および内部の少なくともいずれかに、粉末状のゼオライトを付着させた放射性セシウム捕集用繊維シート。
【請求項２】
前記シート状基材を不織布とした請求項１に記載の放射性セシウム捕集用繊維シート。
【請求項３】
前記放射性セシウム捕集用繊維シートが、放射性セシウムで汚染された汚染土の表面に敷設されるか、または表層部に埋設されて使用されるものである請求項１または２に記載の放射性セシウム捕集用繊維シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムで汚染された地域を除染するための放射性セシウム捕集用繊維シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月に発生した福島第一原子力発電所の事故では、周囲３０ｋｍ以上の広い地域が放射性物質によって汚染され、その除染が国家的急務となっている。特に、放射性セシウムは半減期が約３０年と長いので、これらの汚染地域を居住可能な状態に再生するためには、公園、運動場、田畑等の地面表層部に堆積した放射性セシウムを効率よく除去する必要がある。
【０００３】
現状、このような地面表層部に堆積した放射性セシウムを除去する対策としては、汚染された地面表層部の土を掘削除去し、汚染されていない新たな土と入れ替える作業が進められている。
【０００４】
なお、原子力発電所等の放射性物質取扱施設における放射性物質の汚染防止方法としては、放射性物質の取扱作業時に、施設の床面や壁面に高分子樹脂製シートを敷きつめ、作業終了後に敷きつめた高分子樹脂製シートを回収して焼却処理する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現状行われている汚染された土を除去して、汚染されていない新たな土と入れ替える放射能除染対策は、広範囲の地域を除染するのに多大の労力と費用を必要とする問題がある。また、除去された多量の汚染土の保管場所の確保も困難な問題もある。
【０００７】
なお、特許文献１に記載された放射性物質取扱施設内の汚染防止方法は、既に汚染された地域の除染には適用することができない。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、放射性セシウムで汚染された地域から放射性セシウムを簡単に効率よく除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、天然繊維または合成繊維で形成されたシート状基材の表面および内部の少なくともいずれかに、粉末状のゼオライトを付着させた構成を採用した。
【００１０】
すなわち、天然繊維または合成繊維で形成されたシート状基材の表面および内部の少なくともいずれかに、粉末状のゼオライトを付着させることにより、放射性セシウムをシート状基材に付着させたゼオライトで捕集して、放射性セシウムで汚染された地域から放射性セシウムを簡単に効率よく除去できるようにした。
【００１１】
前記シート状基材を形成する天然繊維としては、綿、麻、羊毛、絹等が挙げられる。また、合成繊維としては、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリウレタン系繊維等が挙げられる。さらに、シート状基材の形態は、織物、編物または不織布とすることができる。
【００１２】
前記ゼオライトは、ケイ素とアルミニウムが酸素を介して三次元的に結合した骨格構造を有し、この骨格中に空隙が形成され、負に帯電しているので、陽イオンとなる放射性セシウムを効率よく空隙に取り込んで捕集する。ゼオライトには、骨格の基本単位の結合形態や、ケイ素とアルミニウムの個数比等によって、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、モルデナイト等の各種結晶構造のものや不定形のものがあり、使用するゼオライトはこれらのいずれの形態のものであってもよく、これらを混合したものであってもよい。
【００１３】
また、使用するゼオライトは天然ゼオライトでも合成ゼオライトでもよく、天然ゼオライトとしては、クリノプチロライト、モルデナイト、アナルサイム、エリオナイト、ローモンタイト、フィリップサイト、フェリエライト、ワイラカイト等が挙げられ、これらの２種以上を混合したものであってもよい。合成ゼオライトは、例えば、ケイ酸ナトリウム等のシリカ源、アルミン酸ナトリウム等のアルミナ源、水酸化ナトリウム等の鉱化剤および水を含む原料を用いた水熱合成法により製造することができる。
【００１４】
前記粉末状のゼオライトの平均粒径は、０．０５〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ、さらに好ましくは０．１５〜０．３ｍｍとするとよい。平均粒径が０．０５ｍｍ未満では、シート状基材へ付着させるときの取り扱いが難しくなり、０．５ｍｍを超えると、付着したゼオライトが離脱しやすくなるからである。
【００１５】
前記シート状基材へのゼオライトの付着量は、乾燥状態で、３０〜２００ｇ／ｍ２、好ましくは４０〜１５０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは４０〜１００ｇ／ｍ２とするとよい。付着量が３０ｇ／ｍ２未満では、放射性セシウムを捕集できる量が少なくなり、２００ｇ／ｍ２を超えると、付着量が過剰となってシート状基材から離脱する恐れがある。
【００１６】
前記ゼオライトを付着させる手段としては、粉末状のゼオライトを溶剤、ラテックス、レゾルシン水溶液、または溶剤に溶かした合成樹脂に練り込んだ塗布液をシート状基材の表面に塗布して乾燥する方法、２枚のシート状基材の間に粉末状のゼオライトを挟み込み、２枚のシート状基材を加熱圧着して、ゼオライトをシート状基材の間に付着させる方法、２枚のシート状基材の間に粉末状のゼオライトを挟み込み、ニードルパンチにより２枚のシート状基材を絡合する方法等を採用することができる。ラテックスとしては、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体（ＶＰ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を用いることができる。さらに、溶剤に溶かす合成樹脂としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ）、アクリル酸エステル、スチレン・アクリル酸エステル等を用いることができる。
【００１７】
前記溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、酢酸エチル、アセトン等の有機溶剤、または水を使用することができ、特に限定されるものではない。これらの溶剤の塗布液中への添加量は、３０〜８０質量％とするとよい。添加量が３０質量％未満では、ゼオライトの量が多くなり過ぎて粉落ちが発生する恐れがあり、８０質量％を超えると、ゼオライトの量が少なくなって放射性セシウムの捕集量が少なくなる恐れがある。
【００１８】
前記シート状基材を不織布とすることにより、その３次元的に絡み合った繊維にゼオライトを効率よく付着させることができるとともに、シート状基材の厚みを容易に調整することができる。
【００１９】
前記不織布は、抄紙式もしくはウォータパンチ式で作製された湿式不織布、またはケミカルボンド、サーマルボンド、ニードルパンチ、スパンレース、スパンボンドもしくはメルトブローで作製された乾式不織布とすることができる。これらの不織布の厚みは、０．１〜５．０ｍｍであるのが好ましく、０．３〜４．０ｍｍであるのがより好ましい。また、不織布の目付け量は、３０〜１０００ｇ／ｍ２の範囲が好ましく、５０〜３００ｇ／ｍ２の範囲がより好ましい。
【００２０】
前記放射性セシウム捕集用繊維シートを、放射性セシウムで汚染された汚染土の表面に敷設されるか、または表層部に埋設されて使用されるものとすることにより、汚染土中の放射性セシウムを敷設または埋設した放射性セシウム捕集用繊維シートのゼオライトで捕集し、汚染地域の公園、運動場、田畑等を簡単に効率よく除染することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る放射性セシウム捕集用繊維シートは、天然繊維または合成繊維で形成されたシート状基材の表面および内部の少なくともいずれかに、粉末状のゼオライトを付着させたので、放射性セシウムをシート状基材に付着させたゼオライトで捕集して、放射性セシウムで汚染された地域から放射性セシウムを簡単に効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の放射性セシウム捕集用繊維シートを示す断面図
【図２】実施例２の放射性セシウム捕集用繊維シートの変形例を示す断面図
【図３】実施例３の放射性セシウム捕集用繊維シートを示す断面図
【図４】実施例４の放射性セシウム捕集用繊維シートを示す断面図
【図５】セシウム捕集試験におけるゼオライト量とセシウム捕集量との関係を示すグラフ
【図６】フィールド試験における放射性セシウム捕集用繊維シートの放射能測定結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、実施例１の放射性セシウム捕集用繊維シート１を示す。この放射性セシウム捕集用繊維シート１は、ビニロン繊維１００％を用いてニードルパンチ法により作製した不織布２をシート状基材とし、その表面に粉末状のゼオライトをラテックスで付着させたゼオライト付着層３ａを形成したものである。不織布２の厚みは２．７ｍｍ、目付け量は１００ｇ／ｍ２とされている。
【００２５】
前記ゼオライトには、天然ゼオライトＺ−１３（商品名；ジークライト社製）を乳鉢ですりつぶしたのち、ふるいにかけて粒径０．１４９〜０．２９７ｍｍの粉末とし、この粉末を６０℃で２時間乾燥したのち、６００℃で２時間焼成したものを使用した。
【００２６】
【表１】
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表１は、得られた粉末状のゼオライトの結晶構造と化学組成を測定した結果を示す。結晶構造の測定にはＸ線回折装置を用い、化学組成の測定には蛍光Ｘ線分析装置を用いた。粉末状のゼオライトは、エリオナイト、モルデナイトおよびクリノプチロライトで構成されている。
【００２７】
前記不織布２の表面に、表１に示した構成の粉末状のゼオライトをＳＢＲのラテックスに５０質量％で練り込んだ塗布液をローラで塗布したのち、室温で乾燥して、図１に示したゼオライト付着層３ａが形成された放射性セシウム捕集用繊維シート１を作製した。ゼオライトのシート１ｍ２当たりの付着量は１００ｇ／ｍ２とされている。
【実施例２】
【００２８】
図２は、実施例２の放射性セシウム捕集用繊維シート１を示す。この放射性セシウム捕集用繊維シート１は、黒色ポリエステル繊維（多価カルボン酸とポリアルコールとの縮重合体）１００％を用いてニードルパンチ法により作製した不織布２に、ポリプロピレン繊維を用いてスパンボンド法により作製した不織布２ａを補強用に積層一体化したものをシート状基材とし、実施例１のものと同様に、その表面に粉末状のゼオライトをラテックスで付着させたゼオライト付着層３ａを形成したものである。不織布２の厚みは１．８ｍｍ、目付け量は６５ｇ／ｍ２とされ、不織布２ａの厚みは０．１ｍｍ、目付け量は２０ｇ／ｍ２とされている。
【００２９】
前記ゼオライト付着層３ａは、実施例１と同じゼオライトをＳＢＲのラテックスに５０質量％で練り込んだ塗布液をローラで塗布したのち、室温で乾燥したものであり、ゼオライトのシート１ｍ２当たりの付着量は１００ｇ／ｍ２とされている。
【実施例３】
【００３０】
図３は、実施例３の放射性セシウム捕集用繊維シート１を示す。この放射性セシウム捕集用繊維シート１は、ポリエステル繊維１００％を用いてニードルパンチ法により作製した不織布２をシート状基材とし、その表面に粉末状のゼオライトをレゾルシンで付着させたゼオライト付着層３ｂを形成したものである。不織布２の厚みは１．８ｍｍ、目付け量は６５ｇ／ｍ２とされている。
【００３１】
前記ゼオライト付着層３ｂは、実施例１と同じゼオライトをレゾルシンの水溶液に練り込んだ塗布液を不織布２の表面に塗布したのち、室温で乾燥して形成したものである。ゼオライトのシート１ｍ２当たりの付着量は４４ｇ／ｍ２とされている。
【実施例４】
【００３２】
図４は、実施例４の放射性セシウム捕集用繊維シート１を示す。この放射性セシウム捕集用繊維シート１は、ポリエステル繊維１００％を用いてニードルパンチ法により作製した不織布２を２枚用意し、一方の不織布２の表面に実施例１と同じゼオライトを均一に散布したのち、他方の不織布２を重ね合わせて、重ね合わせた２枚の不織布２をニードルパンチにより絡合させ、２枚の不織布２の間に挟み込んだゼオライト付着層３ｃを形成したものである。各不織布２の厚みは１．８ｍｍ、目付け量は１５０ｇ／ｍ２とされ、ゼオライトのシート１ｍ２当たりの付着量は２００ｇ／ｍ２とされている。
【００３３】
上述した実施例１〜４の放射性セシウム捕集用繊維シート１を１ｃｍ角に裁断したシート片のサンプルを用意し、実施例１〜４の各サンプルを、ポリスチレン容器に入れた５０ｍｌの塩化セシウム水溶液（セシウム濃度：１ｐｐｍ）に浸漬して、室温で２時間攪拌したのち、孔径０．２μｍのメンブレンフィルタでろ過し、ろ過した水溶液を希釈して、水溶液中のセシウムイオン濃度をイオンクロマトグラフ測定装置で測定するセシウム捕集試験を行った。各実施例１〜４のサンプルのｎ数は３とし、試験前の塩化セシウム水溶液のセシウム濃度と試験後に測定された水溶液のセシウム濃度との差からセシウム捕集量を求めた。また、試験前の各サンプルに付着したゼオライト量も測定した。
【００３４】
図５は、上記セシウム捕集試験でのセシウム捕集量の測定結果を示す。いずれの実施例のサンプルも、ほぼ同じレベルで付着ゼオライト量に比例してセシウム捕集量が増加している。この測定結果より、放射性セシウム捕集用繊維シート１に付着させたゼオライトは、各実施例１〜４でのシート１ｍ２当たりの付着量の範囲では、有効にセシウムを捕集していることが分かる。なお、同じ実施例のサンプル間で付着ゼオライト量が異なっているのは、サンプルの裁断位置の違いによるものである。
【００３５】
上述した実施例２、３の放射性セシウム捕集用繊維シート１を、汚染地域の公園の地面表層部に埋設して、放射性セシウムの放射能を除染するフィールド試験を行った。各実施例のシート寸法は１．８ｍ角とし、木枠で２ｍ角に仕切った地面の土を約１ｃｍの深さに剥いで敷設し、その上に剥いだ土を覆土した。また、各実施例のシートは２枚ずつ用意し、それぞれ近接する２箇所ずつの場所に埋設し、１枚のシートは２週間後に、もう１枚のシートは３週間後に取り出して、取り出した各シートの放射能の量と重量を測定した。
【００３６】
図６は、上記フィールド試験での各シートの放射能測定結果である。測定された放射能の量は、各シート１ｋｇ当たりの放射能（Ｂｑ／ｋｇ）で表示した。この測定結果より、各実施例２、３の放射性セシウム捕集用繊維シート１は、いずれも埋設期間の増加に伴って放射能が増加しており、放射性セシウムを捕集して、汚染地域の地面表層部を簡単に効率よく除染できることが分かった。
【００３７】
上述した各実施例では、シート状基材を不織布としたが、シート状基材は、天然繊維や合成繊維の織物または編物とすることもできる。
【００３８】
また、上述した各実施例では、シート状基材の片側の表面または内部にゼオライト付着層を形成したが、ゼオライト付着層はシート状基材の両側の表面に形成することもでき、表面と内部の両方に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１  放射性セシウム捕集用繊維シート
２、２ａ  不織布
３ａ、３ｂ、３ｃ  ゼオライト付着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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