(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質の吸着能力が高く、乾湿抵抗に優れた放射性物質吸着多孔質セラミックス材を提供する。【解決手段】放射性物質の吸着性が優れた無機質物質、例えば、珪藻土、ゼオライト、リン酸カルシウム、酸化チタン等の放射性物質吸着材の一種または複数の成分からなる放射性物質吸着剤を主原料とし、粘結材及び焼成助材等からなる混合物を１次焼成してなる。該セラミック吸着剤は、吸着処理を行った後に、さらに高温で焼成することによって、地中などに長期間、安全に廃棄することを可能にする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を吸着除染できる吸着成分において、放射性物質の吸着成分が、珪藻土、ゼオライト、リン酸カルシウム、酸化チタン等放射性物質吸着材の一種または複数の成分からなる放射性物質を吸着できる成分を主原料とし、粘結材、焼成助材等からなる混合物を焼成して、乾湿繰り返しで崩壊を起こさない多孔質体で、放射性物質を吸着できる能力を保持することを特徴とする放射性物質吸着多孔質セラミックス。
【請求項２】
請求項１に記載の放射性物質吸着多孔質セラミックスに放射性物質を吸着後、さらに高温で焼成し、緻密体を形成してなることを特徴とする放射性物質吸着セラミックス。
【請求項３】
放射性物質を含む粉状体を、粘結材、焼成助材等からなる原料混合物に配合、混合、成形、焼成して緻密体を形成することを特徴とする放射性物質吸着セラミックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境汚染物質の除染技術に関して最終処分を見越した環境物質吸着用セラミックスに関するものであり。特に環境物質が放射性物質であり、放射性物質をセラミックスに吸着あるいは混合して、緻密体に焼成して形成するセラミックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
重大な環境汚染を招いている放射性物質の除染に関して、各分野で様々な除染技術が研究され提案されている。その技術のほとんどは、汚染物質の除去及び汚染物質から放射性物質を分離濃縮する技術であり、最終処分を見越した除染技術は無い。したがって、実効性のある除染技術は見通しが見えない状態に留まっている。
【０００３】
放射性物質の除染方法には、その形態によって、各々の除染方法が提案されている。原子炉内の核燃料を冷却する水には、高濃度の放射性物質が混在している。原子炉の爆発に伴って、放射性物質は原子炉外に放散し、気流に乗って、雨に溶解して、原子炉の周辺の森林の樹木、家屋、ビル、道路、田畑の土壌等の広範囲の物質に付着している。空中に飛散した放射性物質は、塵埃に付着し、微粒子の状態で体内に侵入する可能性がある。樹木や土壌等に付着した放射性物質は、長期間にわたり放射能を出し続け、この地域に住む人や動物の健康に被害を生じさせるので、重要な問題である。
【０００４】
放射性物質吸着材は、放射性物質を吸着できるだけでなく、放射性物質以外の成分を排除し、放射性物質を選択的に吸着できることが必要である。これまでに、爆発事故を起こした東京電力株式会社福島第一発電所で、発電容器を冷却水には、発電所の燃料から発生した放射性セシウム、放射性ストロンチウムが存在するが。海水が混在しており、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、また、非放射性セシウムイオン、非放射性ストロンチウムイオン等が存在している。このようなイオンが混在する中で、放射性セシウム、放射性ストロンチウム等を吸着し、除去できなければならない。
【０００５】
吸着材としては、ゼオライト、モルデナイト、珪藻土、シリカゲル、酸化チタン、リン酸カルシウム、フェロシアン化鉄等がある。ゼオライト、モルデナイト、フェロシアン化鉄は結晶構造で、結晶の中の細孔結晶構造あるいは、層状結晶構造をしており、セシウムイオンやストロンチウムイオンをそれらの結晶構造に取り込み、吸着除去できる。
【０００６】
特許文献１では、各種イオン成分の混合液からセシウム及びストロンチウム以外の成分を沈殿除去し、セシウム及びストロンチウムを該成分に選択的に吸着するゼオライトのカラムに通し、除去した後に、ガラス溶融固化するものであり、本発明の吸着材と異なるものであり、本発明の技術を示唆するものではない。
【０００７】
特許文献２では、不溶性フェロシアン化合物をゼオライトに接触させて、セシウム、ストロンチウムの吸着剤とし、該成分を含む水溶液から該成分を吸着した後に、成形し、焼成して形成するセラミックス固形体とする方法が記載されている。不溶性フェロシアン化合物とゼオライトを接触させる目的は、セラミックス固形体を形成する焼成において、不溶性フェロシアン化合物の細孔結晶構造が分解して、吸着したセシウム及びストロンチウムは揮発し、揮発物をゼオライトが吸着することであり、焼成することによって緻密なセラミックスを形成し、外部からのストレスに対して安定な状態とする本出願の技術とは異なり、また、示唆するものではない。
【０００８】
特許文献３及び４は、リン酸カルシウムセラミックスに関わるものである。リン酸カルシウムは、生体セラミックスとして、人工骨材などに応用されている。その用途によって、緻密セラミックスで使用される場合も、多孔質セラミックスで使用される場合もある。いずれの場合にも、多孔質体で放射性物質を吸着して、緻密体に焼結して、水や溶液に不溶な状態とし、安全に処分できることを記述するものでなく、本特許の技術を示唆するものでない。
【０００９】
これらの特許文献の他に、２０１１年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖震災に伴い爆発事故を起こし、多くの放射性物質を飛散した後に、各種の対策試験が実施されている。非特許文献１の中の「Ｎｏ．１放射性物質汚染土壌等からの乾式セシウム除去技術の開発」（Ｐ−３１）によると、汚染土壌に付着したセシウムは、１２００℃加熱によっても遊離しないことが報告されている。土壌と結合したセシウムは、１２００℃加熱によって土壌との結合を切断できない程度に強固の結合していることを意味している。同非特許文献の中の「Ｎｏ．１３超高圧水表面処理工法『Ｊリムーバー』による除染技術」（Ｐ−５５）によると、「超高圧水（最大２８０ＭＰａ）によって、道路表面に付着した放射性物質を除去できるとある。水圧が高くなりと、除染率が大きくなる結果は、放射性物質が化学的に強固に結合しており、物理的な剥離が有効であることが推定できる。同非特許文献の中の「Ｎｏ．２０フェロシアン化鉄配合吸着凝集沈殿剤を使用した放射能汚染水浄化システムの提案」（Ｐ−６９）によると、プール水をフェロシアン化鉄によって、放射性物質を吸着除去できることを示している。「Ｎｏ．２２放射能汚染された木材・樹皮の水洗及び焼却による除染・廃棄物減容化技術の実証」（ｐ−７３）によると、樹木などの有機物は、焼却炉の燃焼で遊離し、焼成灰に付着する。汚染土壌などに付着した放射性物質に比較すると低温で分離することが推定される。その他の事項として、土壌、焼成灰等の粒度分けによる放射性物質の除去、薬品による分離・除去の試験結果が報告されている。
【００１０】
非特許文献２のＰ−８５９〜８６３に、東北地方太平洋沖地震による放射性物質の汚染状況、汚染の形態、発電所内の高濃度汚染水及び瓦礫等の除染方法、除染による廃棄物処理の問題等記載されている。吸着剤としては、鉱物であるゼオライトやフェロシアン化合物が使用されているが、それらの処分に問題があることが記載されている。Ｐ８６２に、吸着した放射性物質セシウム１３７は、発熱性核種であり、保管中に、３６０℃から５００℃に加熱されることが記載されている。Ｐ８６７には、「Ｃｓ吸着不溶性フェロシアン化合物は、熱分解しやすく、高温ではＣｓ揮発が伴う。さらに、不活性および還元性雰囲気では、シアン発生が懸念される」と記載され、長期間、安全に、吸着剤を保管するには、これらの吸着剤は適切でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許公開平８−１０５９９８
【特許文献２】特許公開２０１４−０１６３１１
【特許文献３】特許公開平５−９７５５１
【特許文献４】特許公開２０１０−０１８４５９
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】平成２３年度「除染技術実証試験事業」結果報告  平成２４年８月環境省水・大気環境局
【非特許文献２】ＣＥＲＡＭＩＣＳ  ＪＡＰＡＮ  ２０１２．１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
放射性物質の除染の問題には、放射性物質が付着あるいは溶解した物体から、放射性物質を除去し、放射能の小さい安全な物にするかという課題と、放射性物質を吸着した吸着剤が高濃度に放射性物質を吸着し、その容積を小さくし、長期間にわたり、それを安全に、管理あるいは処分できるかという課題の２つの課題がある。前者を実現するためには、被汚染物質からできるだけ多くの汚染物質を除去し、吸着材の汚染物質濃度を高くし、すなわち、減容率を高くすることが必要である。後者の課題を解決するためには、発熱性核種による発熱に対して、耐熱性があり、外部から水や空気の流入を遮断する機能を持つことである。
【００１４】
水に溶解しないで、原発から外部へ飛散した放射性物質は、土壌や樹木等に付着することがある。例えば、シリカ成分を含む無機質に付着したセシウムは、強固に結合して、分離するのが困難である。非特許文献１に記載のように、飛散した放射性物質が下水汚泥として集められ、あるいは、樹木、草、農業副産物に付着して焼却した焼成灰には、焼成灰に無機成分が含まれ、セシウムは該無機成分と結合し、１２００℃の焼成においても分離することができない。このような焼却灰を安全に処分するには、放射性物質を吸着する成分、例えば、ゼオライト、珪藻土、酸化チタン、シリカゲルなどを配合し、セラミックスの標準的な工程、例えば、押し出し成形、プレス成形で成形可能で、１１００℃から１２００℃で緻密体を形成することが可能であり、長期間にわたり、安全に保管できるセラミックスとすることができる。処分する放射性物質を含む物質の成分によって、長石質成分、シリカ成分、アルミナ成分の配合割合調整し、焼結温度を調整をすることができる。
【００１５】
放射性物質で汚染した廃棄物を、放射能の小さい物資に変換するには、汚染廃棄物から放射物質をできるだけ多く除去すれば、廃棄物中の放射性物質は減少し、一般廃棄物処理場へ処分が可能なレベルである８０００Ｂｑ／Ｋｇ以下とすることが好ましく、一般廃棄物の有価物への使用可能するためには、汚染濃度を１００Ｂｑ／Ｋｇ以下にすることがさらに好ましい。そのためには、吸着セラミックスによって、放射性物質を高濃度に吸着することが好ましい。
【００１６】
放射性物質の処理剤としての吸着材も、処分しなければならない。汚染濃度８０００Ｂｑ／Ｋｇから１０００００Ｂｑ／Ｋｇは特別な処分方法が規定されている。吸着剤の汚染濃度を高くすると減容率は大きくなり、処分量は小さくなりより好ましい。吸着量を調節できる形態が好ましい。例えば、吸着剤が粉体である場合、カラム等に挿入して、汚染物との接触時間を調節して、放射性物質の汚染濃度を調整することができる。吸着材は、吸着量が大きく、吸着速度が大きいことが好ましい。吸着材としては、フェロシアン化合物が、ゼオライト及び粘土鉱物が、吸着量が大きく好まれて使用されている。
【００１７】
吸着剤が粉体であると、汚染物と吸着剤の分離が課題となる。汚染物質が気体あるいは液体の場合は、カラムの中を通過させると、吸着剤との接触は可能であるが、カラムを通過させる通過抵抗を小さくすること及び吸着剤と汚染物質との分離が課題である。
【００１８】
汚染物質が固体であり、吸着助剤との接触が難しい場合は、汚染物質を薬品などによって、放射性物質を遊離して、吸着剤と接触して吸着する、あるいは、燃焼して焼成灰に結合した放射性を水に溶解して吸着剤で分離することが行なわれている。固体汚染物質から放射性物質の分離が難しく効率的に除染ができないことが課題である。
【００１９】
結晶性の鉱物であるゼオライトは、セシウム等の放射性物質を結晶内の細孔網目構造内あるいは層状構造に閉じ込め吸着する。ゼオライトの結晶構造は、７００℃以上に加熱すると結晶構造が壊れ、放射性物質の吸着能力を維持できない。７００℃未満であれば、吸着能力を維持することはできるが、成形体は、乾燥と水への浸漬を繰り返すと、成形体の形状を保持できない。吸着後に固体しようとすると、低融点ガラスなどを配合し、固体として、焼結することが必要である。結晶性成分を高温で焼成すると、結晶が壊れ、吸着した放射性物質が飛散する可能性がある。放射性物質を吸着したゼオライトを処分するには、放射性物質との結合安定性の問題など、解決しなければならない問題が残っている。  
【００２０】
シアン化合物やキレート物質が吸着剤として使用することがある。これらは、低温で分解する成分を使用されているために、高温で緻密体化することはできない。放射性物質を吸着した原子核燃料の冷却水の除染のために、これらの吸着材が使用されることがある。汚染物質の保管には、数十年の保管中に核熱発熱により３００℃あるいは５００℃に発熱すると非特許文献２で、いわれている。有機物は高温で分解し、吸収した放射性物質を放出する可能性がある。また、フェロシアン化合物は還元炎雰囲気で分解によって、有毒であるシアンを発生する可能性があるといわれている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
これらの課題を解決するために本発明においては、種々の試験研究から、吸着剤として、放射性物質の吸着能力が高く、耐熱性の優れたセラミックスを開発した。該セラミックスは、放射性物質の吸着性が優れた無機質物質、例えば、珪藻土、ゼオライト、リン酸カルシウム、酸化チタン等放射性物質吸着材の一種または複数の成分からなる放射性物質吸着剤を主原料とし、粘結材及び焼成助材等からなる混合物を１次焼成して、乾湿抵抗の優れた多孔質体を形成する。乾湿抵抗とは、半焼結セラミックスを乾燥状態から水に浸漬、一定時間保持し、乾燥状態と浸漬状態を繰り返し、形が保持できるかどうか評価したものであり、乾湿抵抗は、乾燥と湿潤の状態を繰り返しても形状を維持できる抵抗性示す特性である。
【００２２】
多孔質吸着剤は、吸着工程を効率的に行うために、汚染水や燃焼ガスなどの流動体と、該吸着剤の接触を良くし、吸着性能を高くし、吸着剤と流動体の分離を良くすることが必要である。そのためには、空隙が多く、かつ、接触面積が大きいことが好ましい。また、流動体と該吸着剤が接触して、該吸着剤が形状を保持できる必要がある。そのためには、１次焼成によって、放射性吸着機能が優れており、吸着性能が低下しない条件で、乾湿抵抗が優れていることが必要であり、それに対応した配合組成を選択しなければならない。
【００２３】
放射性物質を吸着した多孔質吸着剤を長期間にわたり、安全に保管をするためには、吸着剤が粉状で飛散しないように、また、水などの液体に接触して溶出しないことが好ましい。放射性物質を吸着した多孔質吸着剤の配合割合を、１１００℃から１３００℃の２次焼成温度で、吸水率が１％以下になるように調整し、かつ、放射性物質を吸着できるように、セラミックスの配合割合を調整し、多孔質吸着剤に放射性物質を吸着した後に、そのままの姿で焼成し、吸水率１％以下の緻密体のセラミックスに形成することができる。吸着剤の処理工程が簡素化され、長期間の保管に安全な吸着剤処理物を容易に作成することができる。
【００２４】
２次焼成で、緻密体になるセラミックスを作成するためには、無機質吸着物質を、除染対象の物質の放射性物質に応じて、目標とする吸着量になるように吸着剤の配合量を設定し、その他の成分として、成形助剤となる粘土成分、及び焼結助剤となる長石成分の配合割合を決定する。多孔質体を形成する１次焼成においては、できるだけ低温の焼成が好ましいが、吸着剤の吸着能力が低下しない温度範囲で、粘土、長石などの成分が分解を開始する７００℃から９００℃の温度範囲が好ましい。吸着特性を維持するためには、この１次焼成により、乾湿特性が一定以上の多孔質体を形成することが必要である。２次焼成は、１１００℃から１３００℃の２次温度範囲が好ましい。吸水率が１％以下となる温度から軟化溶融するまでの温度範囲が広い方が好ましく、天然原料を使用することによって、温度範囲が広くなり、焼成管理はやり易くなる。
【００２５】
原子力発電所の爆発事故により、発電所の周辺の広範囲な森林、田畑、街路、学校などが汚染した。また、下水汚泥には、周辺の汚染物が集積し、下水汚泥の焼成灰には高濃度の放射性物質が含まれている地域もある。放射性物質を含浸した粉状体を、粘結材、焼成助材等からなるセラミックス調合用の原料混合物に配合、混合、成形、焼成して緻密体を形成することによって、長期間にわたり安全な放射性物質吸着セラミックスを可能とした。吸着後の焼成は、１１００℃から１３００℃の温度範囲が好ましい。が、吸水率が１％以下となり、軟化溶融するまでの温度範囲が広い方が作業はやり易い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、放射性セシウムなどの吸着を可能とし、吸着物の長期間保管が安全となるセラミックス吸着剤を提供する。セラミックスとする効果は、汚染水の処分において、汚染水と吸着剤の接触抵抗が小さくなり、任意の速度で汚染水を通過することが出来ることである。汚染物を吸着したセラミックスは、乾燥後、成形などの工程がなく、そのままの状態で、焼成することができる。
【００２７】
汚染土壌あるいは下水汚泥焼却灰の処分において、長期間の保管作業がしやすいように、球状、円柱体に成形でき、保管中の反応熱によって変化することなく、また、水等の液体の接触による溶出がなくなり、長期間の安全な保管が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の放射性物質吸着セラミックスは、球状、円柱状あるいはリング状などの任意の形状に成形でき、乾燥後、焼成炉で１次焼成してセラミックスとすることができる。本発明の放射性物質の除染は、気体あるいは液体を介して行われる。放射性物質を含む該流体は、セラミックスとの接触をよくすることが必要であるが、同時に、該流体の圧力損失を小さくすることが好ましく、流通経路に十分な空間が必要であり、それに適した形状を設定する。配合、混合、成形した原料混合物は、乾燥後に焼成炉において、１次焼成する。１次焼成にあたっては、吸着作業中に、破壊しないように、乾湿抵抗が優れていることが必要であるが。焼成温度が高すぎると、セラミックスが焼結し、あるいは、吸着剤の吸着特性が低下し、吸着による除染性能が低下する。原料混合物の  化学組成に対応して、１次焼成温度は７００℃から９００℃が好ましい。
【００２９】
原子炉や核燃料を冷却した水は、放射性物質によって高濃度に汚染している。該高濃度汚染物の除染を実施するには、除染容器に該セラミックスを浸漬し、所定濃度になると新しいセラミックスに交換して、順次汚染濃度を低下して、所定の濃度になるまで、この操作を繰り返す。タンクから流状の液体を除染するには、通路に該セラミックスを設置して、上流の高濃度に除染したセラミックスを順次交換して、流状の汚染水を所定の濃度までに、除染を行うことができる。
【００３０】
本発明の放射性物質吸着セラミックスは、セラミックスの配合組成を適切に調整し、１次焼成によって、吸水率が２５％以上の多孔質セラミックスとし、また、１１００℃以上の２次焼成で、吸水率１％以下の緻密なセラミックス焼結体にすることが可能である。多孔質体を水に乾燥、浸漬を繰り返すことによって崩壊しない１次焼成は（例えば、６００℃）、膨潤水解することがあるが、１０００℃で熔融を始める焼成助剤は、１０００℃以上で吸水率が減少する傾向がみられ、１２００℃程度の焼成温度で、吸水率がほとんど存在しない磁器状とすることができる。このような調整をするには、長石鉱物を適量配合し、２次焼成温度を調整することによって可能となる。
【００３１】
吸着セラミックスの放射性物質の吸着限界は、放射性物質を吸着したセラミックスの処分方法によって、決定され、その濃度まで放射性物質を吸着したセラミックスは、２次焼成によって、吸水率がほぼゼロの磁器状になっているために、水や酸によって、放射性物質が溶出することはない。放射性物質を吸着したセラミックスは、放射性物質濃度によって、放射線に決まるので、それに相当した距離を人、動植物から隔離することによって、処分が可能となる。
【００３２】
樹木、草あるいは農業副産物の焼却処分における汚染ガスの場合は、汚染した燃焼ガスから、放射性物質を吸着除去する。焼却処分によって発生する放射性物質は、焼却灰や、その炉壁に付着し、集塵装置から外部に放出されることはないといわれている。すなわち、焼成中に発生した放射性物質は、炉壁あるいは焼却灰に付着して捕集される。焼却灰の放射性物質吸着能力には限界あるので、大量の焼却灰が発生する。この場合には、例えば、煙道の８００℃以下の位置に円柱状をセラミックス設置し、または、煙道の炉壁にタイル状のセラミックスを設置することができる。放射性物質吸着セラミックスを設置しない場合は、焼成灰に放射性物質は付着するが、焼成灰に付着する前に、放射性物質吸着セラミックスに焼成ガスを接触することによって、焼成灰の汚染濃度は小さくなり、一般廃棄物と同じ処分が可能になる。焼成炉の表面の金属及び断熱材に汚染物が付着することがあるが、その表面にタイル状の放射性物質吸着セラミックスを配置することによって、焼成炉の延命を図ることができる。
【００３３】
所定の濃度まで放射性物質を吸着したセラミックスは、長期間にわたり安全に保管をする必要がある。放射性物質は、半減期に伴い、放射線を発生する。水や酸性水に接触すると溶出することがあり、２次災害の可能性がある。その手段として、本発明では、放射性物質を多孔質セラミックスに所定濃度まで吸着して、その後、２次焼成を行って磁器中に閉じ込めて、溶出するのを防いでいる。焼成灰に結合した放射性物質、土壌や無機質成分に付着した放射性物質は分離が容易でないので、２次焼成をすれば、磁器状になるように調整してセラミックスに固化することができる。例えば、下水汚泥焼却灰を、焼却灰を吸着するのに適した無機質吸着剤、粘結剤及び焼成助剤と配合して、２次焼成によって、吸水率が１％以下の磁器状とすることができる。下水汚泥焼却灰は地区あるいは季節によって化学成分が異なるので、２次焼成による焼結特性が異なる場合がある。その場合は、粘結剤及び焼成助剤の量を調節して配合することができる。
【実施例１】
【００３４】
本発明の試料として、稚内産の珪藻土４０重量％、クリノプチロライト型ゼオライト４０重量％、瀬戸産のガイロメ粘土２０％を配合し、押出し成形により、外径１５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱試料を作成し、乾燥後、８００℃、１時間保持して、メソポーラスセラミックス（試料１）とした。同様にして、７００℃及び８００℃で保持した本発明のメソポーラスセラミックスを作成した（各々試料２及び試料３とした）。同様に比較として、６００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃で１次焼成したセラミックス（各々比較試料１、２、３及び４）とした。
【００３５】
本発明の試料として試料１、試料２、試料３及び比較の試料として比較試料１、比較試料２、比較試料３、比較試料４について、焼成による緻密性の簡易的な評価法として吸水率を測定した。円柱試料を縦に立てて、水に１時間を浸漬し、膨潤水壊を判断した。セラミックスから粉体の崩れが起るあるいは、形状を維持できなかった場合は、膨潤水壊が発生したと判断した。放射性物質の吸着試験の模擬試験を実施した。吸着模擬試験は、非放射性セシウム１ｐｐｍ溶液に、セラミックス約３ｇを使用し、非放射性セシウム溶液重量／試料重量が１０になるようにし、５時間の振とう浸漬する吸着試験を行った。その溶液の非放射性セシウムの残渣をＩＣＰ−ＭＳで分析し、その結果を表１に示した。
【００３６】
【表１】
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表１珪藻土セラミックスの焼成温度に対して、吸水率、膨潤水壊、セシウム、ストロンチウムの吸着量の測定結果を示したものである。
【００３７】
表１の吸着量の結果で、試料1部に対して、1ｐｐｍの溶液１０部の割合であるので、吸着剤1部の吸着量は９９％以上とは、９．９ｐｐｍ以上となり、１ｐｐｍ以下とは、０．１ｐｐｍ以下を表す。１ｐｐｍの放射性物質濃度は、『ｇ／Ｂｑ＝半減期（秒）×原子量／６．０２２×１０２３×０．６９３１』の公式に基づいて計算すると、セシウム１３７及びストロンチウム９０として計算すると、セシウム１３７の１ｐｐｍ及び、ストロンチウム９０の１ｐｐｍの各々は、３３．３×１０８Ｂｑ／Ｌ、２５．６×１０８Ｂｑ／Ｌとなり、発電所内高濃度汚染水及び汚染した土壌の汚染濃度に比較すると十分大きい数値である。
【実施例２】
【００３８】
多孔質吸着剤に放射性物質を吸着した後に、２次焼成の過程で、吸着した放射性物質が分離して、吸着能力を失うものかどうか評価した。実施例１の調合割合のメソポアセラミックスで１次焼成を８００℃で行った試料を使用し、実施例１と同じ方法で非放射性セシウムを吸着した試料を使用した。吸着模擬試験は、実施例１と同じ方法で実施した。吸着模擬試験を行った後に、乾燥したセラミックスを試料４−１とした。乾燥した試料をさらに、１３００℃で１時間保持する２次焼成を行い、緻密体のセラミックスを４−２とした。これらのセラミックスを溶解して、ＩＣＰ−ＭＳ測定資料として分析し、その結果を表２に示した。
【００３９】
【表２】
2016099264.tif 000003
表２は、１次焼成の異なるセラミックスにセシウムの吸着試験の結果を示したものである。
表２  吸着後の熱処理による溶出量の変化
【００４０】
実施例２の試料４−１と４−２のセシウム分析結果には、分析精度のなかで、差は認められないものであった。メソポーラスセラミックスに吸着したセシウムは、２次焼成１３００℃の過程で、減量するものでないことを示している。メソポーラスセラミックスが、セシウムを吸着するメカニズムは解明されていないが、メソポーラスセラミックスに含まれるシリカ成分と、セシウムが結合したものと推定され、メソポーラスセラミックスに存在するメソポーラス（直径４ナノメートルから２０ナノメートルの気孔が存在）が、この結合のチャンスを多くし、多量の放射性物質を吸着し、結合は強く、１３００℃の２次焼成では、分析精度の中で、減量することが起こらないものと推定される。この現象は、無機質に付着したセシウムが、１２００℃の焼成においても、焼成灰とセシウムを分離できない現象と符合している。
【実施例３】
【００４１】
実施例１と同じ調合割合の試料で８００℃焼成を行った試料（試料２）を使用し、同じ方法で非放射性セシウムを吸着した試料を使用し、溶液／試料＝１０とした１ｐｐｍ溶液と試験試料を入れ、５時間振とうして浸漬して、溶液中に溶出したセシウムの量を測定した。溶出試験は、吸着試験と同じに、試料吸着試験を行った後に、乾燥した試料を試料２−１として、水及び１Ｎ塩酸に各々浸漬して、水および１Ｎ規定塩酸に溶解したセシウムを測定し、溶出量を求めた。このように、乾燥した試料をさらに、８００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃で２時間保持する熱処理を行い、各々、試料２−２、２−３、２−４及び２−５とした。これらの試料を、実施例２と同じに、水と１Ｎ規定塩酸を溶液として、液重量／試料重量比を１０として。５時間、振とう浸漬を行い、その溶出液をＩＣＰ−ＭＳで測定し、その結果を表２に示した。熱処理を行い、塩酸溶液に溶解したセシウム量を測定した。その結果を表１に記載した。
【００４２】
【表３】
2016099264.tif 000004
表３は、セシウムの吸着試験の後の熱処理によって、溶出量の変化を示したものである。
表３  吸着後の熱処理による溶出量の変化
【００４３】
１１００℃以上の熱処理によって、１Ｎ規定塩酸においても、溶出は認められない。表２の結果のように、吸着試験によって吸着した成分は、水に溶出試験においては、溶出量１％は未満であるが、１Ｎ塩酸では、１２０℃の乾燥及び１１００℃の熱処理では、セシウムの溶出は認められるが、再焼成温度が１１００℃以上で、吸水率が１％未満の状態では、セシウムは吸着セラミックスと強固に結合している様子がみられる。
【実施例４】
【００４４】
稚内産珪藻土１０重量％、大平化学産業株式会社製第三リン酸カルシウム７０重量％及び瀬戸産ガイロ目粘土２０重量％を配合、水分２５重量％に配合し、石膏板上で乾燥後１０から２０ｍｍの塊状とし、８００℃、２時間保持の焼成を行い、リン酸カルシウムセラミックスとした。
【００４５】
実施例１の初期値に示す溶液に５時間の振とう浸漬をし、吸着試験を実施した。ストロンチウムＳｒ及びセシウムＣｓはいずれも非放射性元素を使用した。溶出液にカルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウムの各イオン成分を配合した理由は、海水中に分散したストロンチウム、セシウムの吸着量の疎外効果を確認したものである。
【００４６】
【表４】
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表４は、セシウムの吸着試験の後の熱処理によって、溶出量の変化を示したものである。
表４吸着後の熱処理による溶出量の変化
【００４７】
海水陽イオンが吸着溶液に含まれることによって、セシウム、ストロンチウムの吸着量は減少することはあっても、先述のように、セラミックス吸着剤の吸着能力は、１ｐｐｍを超えるものであり、海水が混入した場合においても、非放射性セシウム、ストロンチウムの１ｐｐｍの各々の吸着能力は、３３．３×１０８Ｂｑ／Ｌ、２５．６×１０８Ｂｑ／Ｌであり、十分大きい値である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
実施例にみられるように、本発明の放射性物質吸着セラミックスは、放射性物質の吸着及び固定化に大きな効果がみられ、原発事故で飛散したいろいろな形態の放射性物質を吸着、除染するのに大きな効果が期待でき、産業上の利用可能性は大きい。
【００４９】
本明細書は、放射性物質の除染について詳細に記載したが、その他の環境物質の除去についても期待できるものである。セラミックスを用途に応じた形状に成形及び焼成し、環境物質の一つであるＮＯＸ、ＳＯＸの処分、消臭物質の除去（脱臭）、オイルミストの吸着除去等広い範囲にわたって、環境物質の除去に活用が期待できるものである。