(57)【要約】      （修正有）【課題】環境負荷の少ない土壌等からの放射性元素の除去方法を提供する。【解決手段】被処理物質をクエン酸三アンモニウム溶液で処理し、１次被処理物質と１次処理液を得る工程と、前記１次被処理物質をイオン液体で処理し、２次被処理物質と２次処理液を得る工程を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物質をクエン酸アンモニウム塩溶液で処理し、１次被処理物質と１次処理液を得る工程と、
前記１次被処理物質をイオン液体で処理し、２次被処理物質と２次処理液を得る工程を含むことを特徴とする放射性元素含有物質の処理方法。
【請求項２】
前記２次被処理物質に対して、少なくとも再度イオン液体で処理する工程を有することを特徴とする請求項１に記載された放射性元素含有物質の処理方法。
【請求項３】
前記２次被処理物質に対して再度クエン酸アンモニウム塩溶液で処理し、３次被処理物質と３次処理液を得る工程と、
前記３次被処理物質をイオン液体で処理し、４次被処理物質と４次処理液を得る工程を含むことを特徴とする請求項１または２の何れかの請求項に記載された放射性元素含有物質の処理方法。
【請求項４】
前記１次被処理物質と１次処理液を得る工程と前記２次被処理物質と２次処理液を得る工程の各工程を２日以上行うことを特徴とする請求項１に記載された放射性元素含有物質の処理方法。
【請求項５】
前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネートであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載された放射性元素含有物質の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムを含む土壌や廃材の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非石油燃料として、原子力発電はすでに実用化されている。しかし、一度原子力発電所で事故が発生すると、放射性元素が放出され、土壌を汚染するおそれがある。ここで、種となる放射性核種としては、セシウム１３４、セシウム１３７、ストロンチウム９０である。これらの元素の半減期は、セシウム１３４が約２年で、セシウム１３７およびストロンチウム９０が３０年近くある。放射性元素で汚染された土壌は、直接的および間接的に人体に影響を与えるため、除去が望まれる。
【０００３】
このような課題に関しては、いくつかの提案がなされている。特許文献１では、放射性セシウム及びストロンチウム等の放射性元素を含有する土壌等を、シュウ酸溶液で処理することで、放射性元素だけ分離させ、放射性元素と吸着するゼオライト等を担持させた磁性体に吸着させ、磁性体を磁石で回収することで、放射性元素を回収する処理方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、放射性元素を含む土壌を、まず水で洗浄し、次にシュウ酸溶液で処理することで、放射性元素の回収率を高める技術が開示されている。土壌などにおいては、ミネラル成分の含有量が多い。放射性元素を溶出させるためのシュウ酸は、これらのミネラル成分と反応して沈殿するために、放射性元素の溶出の程度が減少することが理由とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−８８３９１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２７４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
土壌等から放射性元素を溶出させるのは、シュウ酸、ギ酸、硫酸といった強酸が使用される。特に土壌と強固に結合するとされる放射性セシウムには、鉱物や植物の繊維質を分解するために、強酸が用いられている。しかしながら、これらの強酸剤は、環境負荷が非常に高い。また、８０℃以上という高い温度で使用されるため、取扱が容易ではない。
【０００７】
特に、原子炉の事故によって土壌が放射性元素で汚染される場合は、汚染土壌は大量に発生することが考えられる。大量の土壌から放射性元素を除去するために、大量の強酸剤を高温に保持するのは、設備のコストの点からも容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記のような課題に鑑み想到されたもので、環境負荷の少ない放射性元素の除去方法を提供するものである。
【０００９】
具体的に本発明に関する放射性元素含有物質の処理方法は、
被処理物質をクエン酸アンモニウム塩溶液で処理し、１次被処理物質と１次処理液を得る工程と、
前記１次被処理物質をイオン液体で処理し、２次被処理物質と２次処理液を得る工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る放射性元素含有物質の処理方法では、被処理物質となる汚染された土壌をクエン酸アンモニウム塩溶液で処理した後、イオン液体で処理するため、効果的に放射性元素を処理液（特にイオン液体）中に抽出することができる。後の実施例で示すように、この処理の順は、この順で処理した時に効果を示す。
【００１１】
また、クエン酸アンモニウム塩およびイオン液体は、微生物により容易に分解することができ、クエン酸アンモニウム塩およびイオン液体のｐＨはほぼ７である。したがって、環境への負荷は非常に軽い。  
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明に係る放射性元素含有物質の処理方法について説明を行う。なお、以下の説明は本発明の一実施の形態および一実施例についての例示であって、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施の形態は変更することができる。
【００１３】
本発明に係る放射性元素含有物質の処理方法では、２種類の処理液によって、放射性元素に汚染された被処理物質を処理する。この２種類の処理液を順次被処理物質に作用させることで、被処理物質から処理液中に放射性元素を抽出することができる。
【００１４】
被処理物質としては、放射性元素が混入（汚染された）した土壌、瓦礫、コンクリートとすることができる。被処理物質には、まずクエン酸アンモニウム塩の溶液で処理をする。クエン酸アンモニウム塩としては、クエン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウムが挙げられる。好適には、クエン酸三アンモニウムが利用できる。そこで、以後クエン酸三アンモニウムで説明を続ける。
【００１５】
処理とは、クエン酸三アンモニウム溶液中に被処理物質を浸漬させることをいう。攪拌を行っても良い。処理時の温度は、特に高温にする必要はない。１５℃〜３０℃程度の常温で処理をすることができる。
【００１６】
処理時間は半日乃至２週間が好適である。また処理後にクエン酸三アンモニウム溶液は被処理物質に残留していてもよい。言い換えると、クエン酸三アンモニウム溶液を完全に脱液してなくても次の工程に移ることができる。
【００１７】
クエン酸三アンモニウム溶液の濃度は、想定される放射性元素の濃度で適宜変更することができる。例えば０．５〜２Ｍ（＝「ｍｏｌ／Ｌ」以後も同じ。）の濃度であれば好適に利用することができる。
【００１８】
被処理物質はクエン酸三アンモニウム溶液で処理されると、１次被処理物質となる。また、処理後のクエン酸三アンモニウム溶液は１次処理液となる。１次処理液中にも放射性元素は抽出される。
【００１９】
次に１次被処理物質をイオン液体で処理する。イオン液体とは、液体状の塩である。陽イオンの種類によって、ピリジン系、脂環族アミン系、芳香族アミン系と分類される。本発明では、いずれのイオン液体であってもよい。特に常温で液体を示す常温イオン液体が好適に用いられる。処理時に加熱する必要がないからである。
【００２０】
より具体的には、イミダゾリウム系イオン液体、ピリジニウム系イオン液体、脂肪属系イオン液体、ホスホネート系イオン液体、ヨウ素系イオン液体等が好適に利用できる。例えば、１−アリル−３−エチルイミダゾリウム・ブロミド、Ｎ−ブチル−３−メチルピリジニウム・テトラフルオロボレート、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム・テトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム・ヨーデイド等があげられる。
【００２１】
１次被処理物質をイオン液体で処理する方法は、被処理物質をクエン酸三アンモニウム溶液で処理する方法と同じでよい。１次被処理物質をイオン液体に浸漬させる。この際、攪拌を加えても良い。イオン液体の温度も１５℃〜３０℃程度の常温でよい。
【００２２】
イオン液体で処理された１次被処理物質は、２次被処理物質となる。また、処理後のイオン液体は２次処理液となる。２次処理液中には、多くの放射性元素が抽出される。
【００２３】
１次処理液と２次処理液中に抽出された放射性元素は、ゼオライト、チタン酸塩等の多孔質微粉末に吸着させることができる。多孔質微粉末を取り除いた１次処理液と２次処理液は、再び再利用することができる。
【００２４】
被処理物質に対するクエン酸三アンモニウム溶液とイオン液体の処理の順は、この順である必要がある。後述する実施例で示すように、順番を逆にする若しくは、これらを同時に作用させても、効率的な抽出ができないからである。  
【００２５】
クエン酸三アンモニウム溶液とイオン液体の処理の順が効果を表す理由は、明確ではない。しかし、以下のように推測される。セシウムイオンは水に溶けると１価の陽イオンであるセシウムイオンとなる。山口ら（農業環境技術研究報告第３１号、７５−１２９（２０１２）「土壌−植物系における放射性セシウムの挙動とその変動要因」）によれば、土壌とセシウムイオンは以下のように結合するとされている。すなわち、土壌はケイ酸塩鉱物からなる層状構造を形成しているが、風化作用によってケイ酸塩層周辺部の一部の層間に膨潤が生じる。
【００２６】
これによって膨潤領域と非膨潤領域が生じるが、両者の境界にある部分はフレイド・エッジ・サイト（Ｆｒａｙｅｄ  Ｅｄｇｅ  Ｓｉｔｅ：ＦＥＳ）と呼ばれ、この部分はセシウムイオンに対する選択性が高く、一旦セシウムイオンが吸着すると層間に閉じこめられて結合力も強くなるため、物理的および化学的方法によって土壌からセシウムイオンを解離させることが非常に難しくなる。
【００２７】
先行技術であるシュウ酸水溶液を用いる方法は、シュウ酸が持つ酸性あるいは還元性によって土壌からセシウムを解離する方法である。冨安ら（農林水産技術会議平成２３年度委託プロジェクト研究「森林・農地周辺施設等の放射性物質の除去・低減技術の開発」における２−（１）「放射セシウムで汚染された土壌の洗浄と環境改善」：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓ．ａｆｆｒｃ．ｇｏ．ｊｐ／ｄｏｃｓ／ｎｏｇｙｏ＿ｇｉｚｙｕｔｕ／ｋｉｎｋｙｕ＿ｋｅｎｋｙｕ＿ｓｅｉｋａ．ｈｔｍ）によれば、この現象はシュウ酸の酸性そのものによる効果ではなく、酸による土壌構造の破壊によるものと考えられる。実際に土壌をシュウ酸で処理した際には激しい色調の変化が観察されるが、この色調変化は土壌構造の破壊を裏付けるものと思われる。
【００２８】
これに対して、本発明で用いるクエン酸三アンモニウム溶液およびイオン液体は中性付近のｐＨを持ち、酸化性あるいは還元性を有していない。山口らによれば、アンモニウムイオンは土壌のケイ酸塩の層状構造中に入り込むことができるとされている。一方、イオン液体は、各種の塩や有機物をよく溶解させることが知られている。
【００２９】
従って、本発明においては、クエン酸アンモニウム塩溶液が土壌の層状構造に入り込んで層間を広げることによって、閉じ込められている状態にあるセシウムが周囲の溶液と接する状態を形成する。続いて、高い溶解力を有するイオン液体がセシウムに接近し、これを溶解して溶液中に分布させるようになるものと考えられる。  
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
測定対象は、セシウム１３４（半減期約２年）およびセシウム１３７（半減期約３０年）で汚染された土壌１ｇを用意した。この土壌は粒径が８４０μｍ以下の粒子で構成されていた。成分はさまざまで特定しきれない。最初に高純度ゲルマニウム半導体検出器でこの土壌１ｇあたりのガンマ線スペクトルデータを取得した。
【００３１】
このスペクトルデータからセシウム１３４とセシウム１３７の放射能（Ｂｑ）値を算出した。これらの値を土壌の「セシウム１３４の総放射能量」および「セシウム１３７の総放射能量」とした。具体的には、セシウム１３４の総放射能量は１４．６（Ｂｑ／ｇ）であり、セシウム１３７の総放射能量は３５．２（Ｂｑ／ｇ）であった。
【００３２】
次にこの土壌１ｇと濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液１０ｍＬを１５ｍＬの遠沈管に加えた。この遠沈管を３０℃下で２４時間回転させた。この回転にはローテータを用いた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（１次処理液）と沈殿物（１次被処理物質）に分離した。
【００３３】
この時１次被処理物質をさらに脱液することはしなかった。したがって、１次被処理物質には、１次処理液がわずかに残留していた。１次処理液を、深さが５ｍｍ以下になる程度の容器に入れ、高純度ゲルマニウム半導体検出器でガンマ線スペクトルデータを取得した。
【００３４】
このスペクトルデータからセシウム１３４とセシウム１３７の放射能量（Ｂｑ／ｇ）を算出した。ここで得たセシウム１３４とセシウム１３７の放射能量を、「セシウム１３４の総放射能量」および「セシウム１３７の総放射能量」で割った値に１００をかけ、それぞれの１次回収率（％）とした。
【００３５】
次に、上記の沈殿物（１次被処理物質）と残留した１次処理液が入った遠沈管に、さらに１０ｍＬの濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（イオン液体）を加え、３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（２次処理液）と沈殿物（２次被処理物質）に分離した。
【００３６】
２次処理液は、１次処理液の場合と同様の手順でガンマ線スペクトルを測定され、セシウム１３４とセシウム１３７の放射能量（Ｂｑ／ｇ）が算出された。これらの値は、それぞれセシウム１３４の総放射能量」および「セシウム１３７の総放射能量」に対する百分率に換算され、それぞれの２次回収率（％）とした。
【００３７】
セシウム１３４の場合、１次回収率は１１．６％、２次回収率は３２．５％だった。両方の処理液での合計回収率は４４．１％であった。また、セシウム１３７の場合、１次回収率は１１．９％であり、２次回収率は３３．１％であった。合計回収率は４４．１％であった。これは、セシウム１３４の場合とほぼおなじ値であった。セシウム１３４の結果を表１に示し、セシウム１３７の結果を表２に示した。
【００３８】
なお、表１では、１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を「１Ｍクエン酸」と表した。また、濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネートは、「１００％イオン液体」とした。
【００３９】
（比較例１）
土壌１ｇに対して、最初に１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）、次に濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を作用させた以外は、実施例１と同じ手順を行った。セシウム１３４の場合、１次処理水（イオン液体）での回収率（１次回収率）は１３．０％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は５．１％であった。したがって、合計回収率は１８．１％であった。結果を表１に示す。
【００４０】
また、セシウム１３７の場合、１次処理液（１００％イオン液体）での回収率（１次回収率）は１３．２％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は４．９％であった。したがって、合計回収率は１８．１％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。
【００４１】
（比較例２）
土壌１ｇに対して、最初に濃度３０％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（３０％イオン液体）、次に濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を作用させた以外は、比較例１と同じ手順を行った。セシウム１３４の場合、１次処理液（イオン液体）での回収率（１次回収率）は０％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は８．４％であった。したがって、合計回収率は８．４％であった。結果を表１に示す。
【００４２】
また、セシウム１３７の場合、１次処理液（３０％イオン液体）での回収率（１次回収率）は０％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は９．３％であった。したがって、合計回収率は９．３％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。  
【００４３】
（比較例３）
土壌１ｇに対して、濃度３０％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（３０％イオン液体）だけを作用させた。手順は実施例１の１次処理液を得た手順と同じ手順を行った。セシウム１３４の場合、１次回収率は０％であった。したがって、合計回収率も０％であった。結果を表１に示す。
【００４４】
また、セシウム１３７の場合、１次回収率は０．３％であった。したがって、合計回収率も０．３％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。
【００４５】
（比較例４）
土壌１ｇに対して、濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）だけを作用させた。それ以外は比較例３と同じ手順を行った。セシウム１３４の１次回収率は１３．０％であった。したがって、合計回収率も１３．０％であった。結果を表１に示す。
【００４６】
また、セシウム１３７の１次回収率は１３．２％であった。したがって、合計回収率も１３．２％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。
【００４７】
（比較例５）
土壌１ｇに対して、１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液だけを作用させた。それ以外は比較例３と同じ手順を行った。セシウム１３４の１次回収率は１１．６％であった。したがって、合計回収率も１１．６％であった。結果を表１に示す。
【００４８】
また、セシウム１３７の１次回収率は１１．９％であった。したがって、合計回収率も１１．９％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。
【００４９】
（比較例６）
土壌１ｇに対して濃度１０％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１０％イオン液体）だけを作用させた。それ以外は比較例３と同じ手順を行った。セシウム１３４の１次回収率は０％であった。したがって、合計回収率も０％であった。結果を表１に示す。
【００５０】
また、セシウム１３７の１次回収率は０．３％であった。したがって、合計回収率も０．３％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。
【００５１】
（比較例７）
土壌１ｇに対して濃度１０％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１０％イオン液体）と濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を順に作用させた。手順は実施例１と同じ手順を行った。セシウム１３４の場合、１次処理液（１０％イオン液体）での回収率（１次回収率）は０％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は１１．６％であった。したがって、合計回収率は１１．６％であった。結果を表１に示す。
【００５２】
また、セシウム１３７の場合、１次処理液（１０％イオン液体）での回収率（１次回収率）は０％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は１１．２％であった。したがって、合計回収率は１１．２％であった。この結果はセシウム１３４の場合とほぼ同じであった。結果を表２に示す。
【００５３】
（比較例８）
土壌１ｇに対して水だけを用いて処理を行った。手順は比較例３と同じ手順を行った。セシウム１３４の１次回収率は０％であった。したがって、合計回収率も０％であった。結果を表１に示す。
【００５４】
また、セシウム１３７の１次回収率は０％であった。したがって、合計回収率も０％であった。この結果はセシウム１３４の場合と同じであった。結果を表２に示す。
【００５５】
【表１】
2016065854.tif 000002
【００５６】
【表２】
2016065854.tif 000003
【００５７】
表１を参照して、実施例１より最初に濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液で処理し、次に１００％イオン液体で処理することで、１次処理液および２次処理液の合計回収率は４４．１％に及んだ。
【００５８】
一方、比較例１のように、１次処理液と２次処理液の順序を変えると、２次処理液の回収率（２次回収率）は著しく低下し、２つの処理液の合計の回収率は、１８．１％であった。
【００５９】
比較例２では、１次処理液としたイオン液体を３０％の濃度としたが、１次処理液での回収率（１次回収率）はゼロであった。濃度の低いイオン液体については、単独ではセシウムを全く回収できないと考えられた。これを確認するために、比較例３では、３０％イオン液体だけを使って、放射性セシウムを含有する土壌を処理した。その結果、回収率はゼロであった。
【００６０】
比較例４は、１００％イオン液体だけを用いて土壌を処理した結果である。１００％イオン液体だけであれば、１３．０％の回収率があった。すなわち、イオン液体は１００％近い濃度で放射性セシウムの抽出効果がある。
【００６１】
比較例５は、濃度が１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液だけを用いて土壌を処理した結果である。クエン酸三アンモニウム溶液だけであれば、１１．６％の回収率であった。
【００６２】
比較例４と比較例５の回収率を合わせても２４．６％にしかならず、実施例１の４４．１％には届かない。つまり、濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液と１００％イオン液体の順で処理することが非常に効果のある処理方法であることがわかった。
【００６３】
また、表１および表２を参照して、セシウム１３４とセシウム１３７の回収率は、ほぼ同じであった。「セシウム１３４の総放射能量」および「セシウム１３７の総放射能量」は異なっていた。しかし、抽出処理を行うことで、セシウム１３４とセシウム１３７で、回収率に差がでることはなかった。 
【００６４】
（実施例２）
次に実施例１とは別の土壌についてもクエン酸とイオン液体の２段階処理の効果について実施例１と同様の実験を行った。ただし検出はセシウム１３７だけとした。「セシウム１３７の総放射能量」は、実施例１の場合と同様の方法で求めた。セシウム１３７の総放射能量は、４６．１Ｂｑ／ｇであった。
【００６５】
実施例２の処理手順は実施例１と同じであるが仕込み量は半分とした。具体的には、以下の通りである。土壌０．５ｇと濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液５ｍＬを１５ｍＬの遠沈管に加えた。この遠沈管を３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（１次処理液）と沈殿物（１次被処理物質）に分離した。
【００６６】
１次処理液を、深さが５ｍｍ以下になる程度の容器に入れ、高純度ゲルマニウム半導体検出器でガンマ線スペクトルデータを取得した。このスペクトルデータからセシウム１３７の放射能量（Ｂｑ／ｇ）を算出した。ここで得たセシウム１３７の放射能量を、先に求めて置いた「セシウム１３７の総放射能量」で割った値に１００をかけ、それぞれの１次回収率（％）とした。
【００６７】
次に、上記の沈殿物（１次被処理物質）が入った遠沈管に、さらに５ｍＬの濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（イオン液体）を加え、３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（２次処理液）と沈殿物（２次被処理物質）に分離した。
【００６８】
２次処理液は、１次処理液の場合と同様の手順でガンマ線スペクトルを測定し、セシウム１３７の放射能量（Ｂｑ／ｇ）を算出した。この値は「セシウム１３７の総放射能量」に対する百分率に換算され、２次回収率（％）とした。
【００６９】
セシウム１３７の１次回収率は４．７７％であり、２次回収率は１６．２７％であった。合計回収率は２１．０４％であった。土壌が異なるため、実施例１などの場合とは絶対割合は異なる結果となった。この結果を表３に示した。
【００７０】
なお、表３では、１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を「１Ｍクエン酸」と表した。また、濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネートは、「１００％イオン液体」とした。 
【００７１】
（比較例９）
土壌１ｇに対して、最初に１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）、次に濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を作用させた以外は、実施例２と同じ手順を行った。つまり、比較例９の処理手順は比較例１と同じである。１次処理水（イオン液体）での回収率（１次回収率）は１．４８％、２次処理液（クエン酸三アンモニウム溶液）での回収率（２次回収率）は１．９１％であった。したがって、合計回収率は３．３９％であった。結果を表３に示す。
【００７２】
（比較例１０）
比較例１０は、土壌１ｇに対して、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）と濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液を重量比で５０％ずつ混合させた溶液を作用させた。本比較例は２段階の処理ではなく、混合液に土壌を晒したときの抽出効果を確認するものである。その結果、回収率（１次回収率）は１．７１％、であった。結果を表３に示す。
【００７３】
【表３】
2016065854.tif 000004
【００７４】
表３を参照して、セシウム１３７の抽出率が最も高かったのは、１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液の次に１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）で処理した場合であった。これは表１の実施例１の場合と同じであった。
【００７５】
また、１Ｍのクエン酸三アンモニウムと１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）の混合液で処理した場合は１００％イオン液体の次にクエン酸三アンモニウム溶液で処理した場合より抽出率が低かった。つまり、クエン酸三アンモニウムと１００％イオン液体の混合液ではセシウム１３７の抽出効果は低かった。
【００７６】
（実施例３）
次に１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）と濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液の２段階処理を繰り返したときの効果を調べた。使用した土壌は実施例１および実施例２の場合と異なる。土壌の「セシウム１３７の総放射能量」は、実施例１の場合と同様の方法で求めた。セシウム１３７の総放射量は４２．５Ｂｑ／ｇであった。
【００７７】
実施例３は、実施例２と同じ処理手順である。すなわち、１次処理液が１Mクエン酸三アンモニウムで、２次処理液が１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）である。処理手順も以下のように同様である。
【００７８】
土壌０．５ｇと濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液５ｍＬを１５ｍＬの遠沈管に加えた。この遠沈管を３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（１次処理液）と沈殿物（１次被処理物質）に分離した。
【００７９】
次に、上記の沈殿物（１次被処理物質）が入った遠沈管に、さらに５ｍＬの濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）を加え、３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（２次処理液）と沈殿物（２次被処理物質）に分離した。
【００８０】
１次回収率は３．４５％で、２次回収率は７．７２％であった。したがって、合計回収率は１１．１７％であった。結果を表４に示す。
【００８１】
（実施例４）
実施例４は、濃度１Ｍクエン酸三アンモニウムと濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）による処理を繰り返した。具体的には以下の通りである。
【００８２】
土壌０．５ｇと濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液５ｍＬを１５ｍＬの遠沈管に加えた。この遠沈管を３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（１次処理液）と沈殿物（１次被処理物質）に分離した。
【００８３】
次に、上記の沈殿物（１次被処理物質）が入った遠沈管に、さらに５ｍＬの濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）を加え、３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（２次処理液）と沈殿物（２次被処理物質）に分離した。
【００８４】
次に２次被処理物質が残った遠沈管に再び濃度１Ｍのクエン酸三アンモニウム溶液５ｍＬを加えた。そして１次処理の場合同様この遠沈管を３０℃下で２４時間回転させ、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（３次処理液）と沈殿物（３次被処理物質）に分離した。
【００８５】
次に３次被処理物質が残った遠沈管に５ｍＬの濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）を加え、３０℃下で２４時間回転させた。この後、遠沈管を遠心分離機（３０００ｒｐｍ）で５分間遠心した。上清を回収し、上清（４次処理液）と沈殿物（４次被処理物質）に分離した。
【００８６】
１次回収率は、４．５９％、２次回収率は１１．９１％、３次回収率は２．７０％、４次回収率は８．３５％であった。したがって、合計回収率は２７．５５％であった。結果を表４に示す。
【００８７】
（実施例５）
実施例５は、実施例４の３次処理の際に１Ｍクエン酸三アンモニウムの代わりに、濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（１００％イオン液体）を用い、４次処理は行わなかった以外は、実施例５を繰り返した。１次回収率は３．６５％、２次回収率は１２．１１％、３次回収率は７．８８％であった。したがって、合計回収率は２３．６４％であった。結果を表４に示す。
【００８８】
（実施例６）
実施例６は実施例３のイオン液体をヨウ化−１−エチル−３−メチルイミダゾリウムに変更した以外は実施例３と同じ処理を行った。１次回収率は３．８０％で２次回収率は１．２６％であった。したがって、合計回収率は５．０６％であった。結果を表４に示す。なお、表４では、ヨウ化−１−エチル−３−メチルイミダゾリウムを「１００％イオン液体Ｉ」と表示した。
【００８９】
（実施例７）
実施例７は、実施例３のイオン液体をＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム・テトラフルオロボレートに変更した以外は実施例３と同じ処理を行った。１次回収率は３．６０％で２次回収率は０．２６％であった。したがって、合計回収率は３．８６％であった。結果を表４に示す。なお、表４では、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム・テトラフルオロボレートを「１００％イオン液体Ｂ」と表示した。
【００９０】
【表４】
2016065854.tif 000005
【００９１】
表４を参照して、同じ被処理物質に対しては、繰り返し抽出処理を行うことで、セシウム１３７の溶出率が向上することがわかった。特に、クエン酸三アンモニウムを作用させた後、イオン液体を複数回作用させることで、抽出率は高くなるといえる。この場合、イオン液体を作用させる前に、クエン酸三アンモニウムを作用させてもよい。
【００９２】
また、実施例３、６、７を参照すると、イオン液体の中でも、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネートは、抽出効果が非常に高いことがわかった。
【００９３】
（実施例８）
実施例８は、実施例３と同じ土壌からサンプリングした実施例３とは異なる１ｇの土壌を使用した。したがって、「セシウム１３７の総放射能量」は別途測定した。
【００９４】
実施例８は、実施例１、３と同じ抽出手順である。１次回収率は４．５９％、２次回収率は１１．９１％であった。したがって合計回収率は１６．５０％であった。結果を表５に示す。
【００９５】
このように同じ土壌であっても、部位によってセシウム１３７の回収率にはばらつきがある。これは実験の量が１ｇと少ないことに起因することが大きいと考えられる。大量の土壌に対して処理を行えば、回収率は安定すると考えられる。
【００９６】
（実施例９）
実施例９は、実施例８と処理手順は同じである。しかし、１次処理と２次処理の時間をそれぞれ４８時間まで長くしたものである。１次回収率は６．４３％、２次回収率は１４．０４％であった。したがって、合計回収率は２０．４７％であった。結果を表５に示す。なお、表５では、実施例９の１Ｍクエン酸三アンモニウムを「１Ｍクエン酸−２Ｄ」と表し、濃度１００％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・メチルホスホネート（イオン液体）を「１００％イオン液体−２Ｄ」と表した。
【００９７】
【表５】
2016065854.tif 000006
【００９８】
表５を参照して、処理時間を長くすることで、セシウム１３７の回収率は高くなった。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る放射性元素含有物質の処理方法は、環境の負荷が少ない放射性セシウムの抽出分離に好適に使用することができる。