(57)【要約】      （修正有）【課題】汚染土壌強く結合している放射性セシウムを、短時間の溶液処理により高効率で遊離させ、吸着回収できる放射性セシウム汚染土壌の除染方法を提供する。【解決手段】放射性セシウムを含む放射性セシウム汚染土壌１と、クエン酸およびマグネシウムを含有する水溶液２とを混合して得られる第１汚染土壌分散液３にマイクロ波を照射して、放射性セシウム汚染土壌１から放射性セシウムを遊離させる工程Ｓ０１と、マイクロ波を照射した第１汚染土壌分散液３を固液分離して、遊離した放射性セシウム４を含む液相成分である第１放射性廃液５と、固相成分である第１脱セシウム化土壌６とを得る工程Ｓ０２と、第１放射性廃液５をバーミキュライト７に接触させることで、遊離した放射性セシウム４をバーミキュライト７に吸着させる工程Ｓ０３と、からなる。【選択図】図１
2017072512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウム汚染土壌の除染方法であって、
放射性セシウムを含む放射性セシウム汚染土壌と、クエン酸およびマグネシウムを含有するクエン酸マグネシウム水溶液と、を混合して得られる第１汚染土壌分散液にマイクロ波を照射して、前記放射性セシウム汚染土壌から放射性セシウムを遊離させる工程と、
マイクロ波を照射した前記第１汚染土壌分散液を固液分離して、遊離した放射性セシウムを含む液相成分である第１放射性廃液と、固相成分である第１脱セシウム化土壌とを得る工程と、
前記第１放射性廃液をバーミキュライトに接触させることで、前記遊離した放射性セシウムを前記バーミキュライトに吸着させる工程と、を備えることを特徴とする放射性セシウム汚染土壌の除染方法。
【請求項２】
前記第１放射性廃液の前記バーミキュライトへの接触は、前記第１放射性廃液をバーミキュライトが充填されたカラムの中を通過させることで行うことを特徴とする請求項１記載の放射性セシウム汚染土壌の除染方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放射性セシウム汚染土壌の除染方法であって、
前記クエン酸マグネシウム水溶液は、２５℃で実質的に透明な水溶液であり、マグネシウム濃度が０．５Ｍから１．５Ｍの範囲内であり、
前記クエン酸マグネシウム水溶液に含まれるクエン酸とマグネシウムの化学量論比が２．１:３．０〜２．５：３．０であり、
前記クエン酸マグネシウム水溶液のｐＨが３．８〜４．２であることを特徴とする放射性セシウム汚染土壌の除染方法。
【請求項４】
請求項３に記載の放射性セシウム汚染土壌の除染方法であって、
前記水溶液は、分散状態の水酸化マグネシウムを含む水に、攪拌しながらクエン酸一水和物を二回以上に分けて加えることで得られることを特徴とする放射性セシウム汚染土壌の除染方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の放射性セシウム汚染土壌の除染方法であって、
前記第１脱セシウム化土壌とフッ化水素アンモニウム水溶液とを混合して得られる第２汚染土壌分散液にマイクロ波を照射して、前記第１脱セシウム化土壌から、残存している放射性セシウムを遊離させる工程と、
マイクロ波を照射した前記第２汚染土壌分散液を固液分離して、遊離した放射性セシウムを含む液相成分である第２放射性廃液と、固相成分である第２脱セシウム化土壌とを得る工程と、
前記第２放射性廃液に塩化カルシウムを添加し、前記第２放射性廃液に含まれる前記フッ化水素アンモニウム水溶液に由来するフッ素をフッ化カルシウムとして沈殿させ、前記第２放射性廃液からフッ素成分を除き、脱フッ素化第２放射性廃液を得る工程と、をさらに備え、
前記第１放射性廃液は、前記脱フッ素化第２放射性廃液と混合され、第３放射性廃液とされた後に、前記バーミキュライトに接触させることを特徴とする放射性セシウム汚染土壌の除染方法。
【請求項６】
放射性セシウム汚染土壌を投入するように構成された放射性セシウム汚染土壌投入口と、クエン酸およびマグネシウムを含有するクエン酸マグネシウム水溶液を供給するように構成されたクエン酸マグネシウム水溶液供給口と、第１撹拌部とを有する第１処理容器と、
前記第１処理容器の内部側にマイクロ波を照射するように構成された第１マイクロ波照射部と、
前記第１処理容器を経由して供給される前記放射性セシウム汚染土壌および前記クエン酸マグネシウム水溶液の混合物である第１汚染土壌分散液を、液相成分である第１放射性廃液と固相成分である第１脱セシウム化土壌とに固液分離するように構成された第１固液分離部と、
バーミキュライトを内包する容器であって、前記第１放射性廃液が供給される第１放射性廃液供給口と、前記バーミキュライトを通過した後、前記第１放射性廃液を排出する第１放射性廃液排出口とを有する遊離セシウム吸着部、とを備えることを特徴とする放射性セシウム汚染土壌の除染装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放射性セシウム汚染土壌の除染装置であって、
前記第１脱セシウム化土壌を投入するように構成された第１脱セシウム化土壌投入口と、フッ化水素アンモニウム水溶液を供給するように構成されたフッ化水素アンモニウム水溶液供給口と、第２撹拌部とを有する第２処理容器と、
前記第２処理容器の内部側にマイクロ波を照射するように構成された第２マイクロ波照射部と、
前記第２処理容器を経由して供給される前記第１脱セシウム化土壌および前記フッ化水素アンモニウム水溶液の混合物である第２汚染土壌分散液を、液相成分である第２放射性廃液と固相成分である第２脱セシウム化土壌とに固液分離するように構成された第２固液分離部と、
前記第２放射性廃液を供給するように構成された第２放射性廃液供給口と、塩化カルシウムを供給するように構成された塩化カルシウム供給口と、前記第２放射性廃液に前記塩化カルシウムを添加することで得られるフッ素が除去された脱フッ素化第２放射性廃液を排出するように構成された脱フッ素化第２放射性廃液排出口と、を有する脱フッ素化部と、
前記第１放射性廃液を供給するように構成された第１放射性廃液供給口と、前記脱フッ素化第２放射性廃液を供給するように構成された脱フッ素化第２放射性廃液供給口と、前記第１放射性廃液および前記脱フッ素化第２放射性廃液の混合液である第３放射性廃液を排出するように構成された第３放射性廃液排出口とを有する混合槽とをさらに備え、
前記第３放射性廃液の排出口から供給される前記第３放射性廃液は、前記第１放射性廃液供給口から前記遊離セシウム吸着部へ供給されることを備えることを特徴とする放射性セシウム汚染土壌の除染装置。
【請求項８】
前記遊離セシウム吸着部は、一端側に前記第１放射性廃液供給口が設けられ、他端側に第１放射性廃液排出口が設けられた、バーミキュライトが充填されたカラムであることを特徴とする請求項６または７記載の放射性セシウム汚染土壌の除染装置。
【請求項９】
前記第１固液分離部は、マイクロ波を照射した前記第１汚染土壌分散液の供給口を有する貯留容器であり、重力の作用により固形成分が沈殿することで得られる上澄みを前記第１放射性廃液として排出する第１上澄み排出口を備えることを特徴とする請求項６に記載の放射性セシウム汚染土壌の除染装置。
【請求項１０】
前記第２固液分離部は、マイクロ波を照射した前記第２汚染土壌分散液の供給口を有する貯留容器であり、重力の作用により固形成分が沈殿することで得られる上澄みを前記第２放射性廃液として排出する第２上澄み排出口を備えることを特徴とする請求項７に記載の放射性セシウム汚染土壌の除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所等から放出された放射性セシウムにより汚染された土壌の除染方法および除染装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性セシウム（セシウム１３７：Ｃｓ１３７）は、核実験や原発事故により大気中へ放出される放射性同位体の一つである。大気へ放出された放射性セシウムは、降雨や除染作業等により土壌へ取り込まれる。土壌に取り込まれた放射性セシウムは、主に陽イオンの形態をとる。セシウムはアルカリ金属に分類される元素であり、ナトリウムやカリウムなどと同様の挙動を土壌中でとるが、他のアルカリ金属よりも土壌に強く結合し保持される性質を持っている。
放射性セシウムの半減期は約３０年間であり、放射性ヨウ素（ヨウ素１３１：Ｉ１３１）の半減期である約８日間と比べて顕著に長い。また、農作物を介して人が摂取した場合、人体に取り込まれやすい性質を持っており、健康への悪影響が懸念される。
また、原発事故等で必要となった除染作業では、その過程で大量の汚染土壌が発生・集積さる。そして、汚染土壌の中間貯蔵施設では、低コストかつ効率的な脱セシウム化及び減容化が強く求められる。
以上の理由から、放射性セシウムにより汚染された土壌（放射性セシウム汚染土壌）から放射性セシウムを効率良く除去する方法の確立が求められている。特に求められるのは、その実施が安価にかつ迅速に行えること、放射性セシウムにより汚染された被汚染物質の最終的な容量を極力低減できること等が挙げられる。
汚染土壌の除染には、大きく分けて乾式技術および湿式技術の二つがある。乾式技術では、汚染土壌を例えば８００℃以上、場合によっては１３００℃以上で高温加熱し、除去対象であるセシウムを揮発させることで、汚染土壌からの除去を行う。この乾式技術では、土壌を不可逆的に変性させてしまうので、汚染土壌を除染後再利用することはできない。また、高温加熱に多くのエネルギーを投入する必要があり、スケールアップした場合のコスト高が懸念される。
湿式技術には、特に土壌の構造の破壊を伴わないものは、放射性セシウムが離脱した土壌を農土として再利用することができる利点がある。
湿式技術としての放射性セシウム汚染土壌の除染方法としては、放射性セシウムを含む固体状被汚染物を、フッ化イオンを含む処理液に（好ましくはカリウムイオン又はアンモニウムイオンの存在下で）接触させて、セシウムイオンを液相に溶出させる方法が提案されている（特許文献１）。
また、放射性セシウム汚染土壌から調製した汚染微細浮遊分画に、塩存在下で超音波処理を行うことで、粘土質細粒に吸着した放射性セシウムを塩の陽イオンと置換することにより、放射性セシウムを遊離させる方法が提案されている（特許文献２）。
また、放射性汚染土壌から、分級により放射性物質汚染シルトを得た後、この放射性物質汚染シルトを水、酸性溶媒、金属塩化物、分散剤、およびジカルボン酸と、を含む土壌洗浄剤に接触させることで、放射性物質を含有しないシルトと放射性物質汚染水とを得る方法が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３７２８９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３１６７８号公報
【特許文献３】特開２０１４−１３００２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
湿式技術には上述の通り、特に土壌の構造の破壊を伴わないものは、放射性セシウムが離脱した土壌を農土として再利用することができる利点がある。また、乾式技術の場合のように、高温炉等の特殊な施設等が必須ではないので、実施場所の制限が緩く、例えばオンサイトでの汚染土壌浄化等も乾式技術よりは容易である。
しかしながら、汚染土壌の重量当たりで見た場合、汚染土壌中のセシウム吸着量は極めて低く、セシウムの土壌への吸着構造を直接調べることは実質的に不可能であり、湿式技術において、どのような成分の溶媒が最適であるのか、その溶媒を使用する場合にはどのような汚染土壌に対する（分級等を含めた）前処理が必要であるのか等については、さらなる改善が必要であった。また、土壌汚染が起きてから月日が経過することで、放射性セシウムの土壌への結合はより強くなる傾向があるようであり、ある程度効果のあった既存の湿式技術においても、さらなる効果の向上が必要であった。
【０００５】
特許文献１に開示されるセシウムイオン溶出方法では、汚染土壌を、フッ化イオンを含む処理液に接触させることで、セシウムイオンを液相に溶出させている。フッ素は全元素中で最も大きな電気陰性度を持つ。そのためフッ化化合物は一般的に高い反応性を有し、取り扱いには細心の注意を払う必要がある。特に汚染土壌の除染のスケールアップをする場合には、大量のフッ化化合物含有処理液を扱う必要が生じる。そのため、特許文献１に開示されるセシウムイオン溶出方法には、安全性の確保が困難であるという課題があった。
特許文献２に開示される汚染土壌からの放射性セシウム遊離方法では、まず、前処理として放射性セシウム汚染土壌から汚染微細浮遊分画を調製する必要がある。また、放射性セシウムの遊離に、機能性及び安全性においてより適した塩の特定がなされてもいない。そのため、特許文献２に開示される放射性セシウム遊離方法については、処理の簡便性と除染効果に課題があった。
特許文献３に開示される放射性汚染土壌処理方法では、まず、前処理として分級により放射性物質汚染シルトを調製する必要がある。また、放射性セシウムの遊離に、機能性及び安全性においてより適した塩の特定がなされてもいない。そのため、特許文献３に開示される放射性汚染土壌処理方法については、処理の簡便性と除染効果に課題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、汚染土壌強く結合している放射性セシウムを、短時間の溶液処理により高効率で遊離させ、吸着回収することができる放射性セシウム汚染土壌の除染方法および除染装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る放射性セシウム汚染土壌の除染方法は、放射性セシウムを含む放射性セシウム汚染土壌と、クエン酸およびマグネシウムを含有するクエン酸マグネシウム水溶液と、を混合して得られる第１汚染土壌分散液にマイクロ波を照射して、前記放射性セシウム汚染土壌から放射性セシウムを遊離させる工程と、マイクロ波を照射した前記第１汚染土壌分散液を固液分離して、遊離した放射性セシウムを含む液相成分である第１放射性廃液と、固相成分である第１脱セシウム化土壌とを得る工程と、前記第１放射性廃液をバーミキュライトに接触させることで、前記遊離した放射性セシウムを前記バーミキュライトに吸着させる工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記放射性セシウム汚染土壌の除染方法によれば、クエン酸マグネシウム水溶液に分散させた放射性セシウム汚染土壌にマイクロ波を照射するので、土壌に強く結合している放射性セシウムを効果的かつ短時間で効果的に土壌から遊離させることができる。また、マイクロ波を照射した後に、固液分離を行って得られた液相成分である第１放射性廃液をバーミキュライトに接触させることで、遊離した放射性セシウムをバーミキュライトに吸着させるので、効果的かつ安価に放射性セシウム汚染物質を減容することができる。
【０００９】
従って、放射性セシウム汚染土壌そのものを収容する場合よりも、中間貯蔵施設への負担を軽減することができる。
さらに、放射性セシウム汚染土壌への前処理を必須としないこと、および高温炉等の特殊な設備を必要としないことから、比較的容易に放射性セシウム汚染土壌の除染を行うことができる。
さらに、順次、汚染土壌にマイクロ波を照射させることで、連続的に除染処理を行うことができる。
【００１０】
（２）前記バーミキュライトへの接触は、前記第１放射性廃液をバーミキュライトが充填されたカラムの中を通過させることで行っても良い。
【００１１】
この場合には、バーミキュライトへの接触にバーミキュライトを充填したカラムを使用しているため、遊離させた放射性セシウムの吸着（回収）を効果的に連続化することができる。
【００１２】
（３）前記クエン酸マグネシウム水溶液は、２５℃で実質的に透明な水溶液であり、マグネシウム濃度が０．５Ｍから１．５Ｍの範囲内であり、前記クエン酸マグネシウム水溶液に含まれるクエン酸とマグネシウムの化学量論比が２．１:３．０〜２．５：３．０
であり、前記クエン酸マグネシウム水溶液のｐＨが３．８〜４．２であっても良い。
【００１３】
この場合には、通常では水に対する溶解性の低いクエン酸マグネシウムを、２５℃で実質的に透明な水溶液であり、マグネシウム濃度が０．５Ｍから１．５Ｍの範囲内としたクエン酸マグネシウムを使用しているので、土壌に強く結合している放射性セシウムの土壌からの遊離をより確実に行うことができる。
特に、クエン酸マグネシウム水溶液中の成分が高濃度にもかかわらず、水に溶解されているために、クエン酸マグネシウム水溶液中の成分は、不溶性析出物として存在する場合と比べて、放射性セシウムの遊離に効果的に作用する。
また、クエン酸マグネシウム水溶液のｐＨを弱酸性である３．８〜４．２としているので、マイクロ波照射後の処理における、強酸性廃液を処理するための負担を軽減することができる。
前記クエン酸マグネシウム水溶液中の好ましいマグネシウム濃度は１．０Ｍから１．５Ｍである。
【００１４】
（４）前記クエン酸マグネシウム水溶液は、分散状態の水酸化マグネシウムを含む水に、攪拌しながらクエン酸一水和物を二回以上に分けて加えることで得られても良い。
【００１５】
この場合には、クエン酸一水和物を含む水に、攪拌しながら水酸化マグネシウムを二回以上に分けて加えてクエン酸マグネシウム水溶液を調製しているので、再現性良く透明であり、高濃度であり、弱酸性であるクエン酸マグネシウム水溶液を調製することができる。
【００１６】
（５）前記第１脱セシウム化土壌とフッ化水素アンモニウム水溶液とを混合して得られる第２汚染土壌分散液にマイクロ波を照射して、前記第１脱セシウム化土壌から、残存している放射性セシウムを遊離させる工程と、マイクロ波を照射した前記第２汚染土壌分散液を固液分離して、遊離した放射性セシウムを含む液相成分である第２放射性廃液と、固相成分である第２脱セシウム化土壌とを得る工程と、前記第２放射性廃液に塩化カルシウムを添加し、前記第２放射性廃液に含まれる前記フッ化水素アンモニウム水溶液に由来するフッ素をフッ化カルシウムとして沈殿させ、前記第２放射性廃液からフッ素成分を除き、脱フッ素化第２放射性廃液を得る工程と、をさらに備え、前記第１放射性廃液は、前記脱フッ素化第２放射性廃液と混合され、第３放射性廃液とされた後に、前記バーミキュライトに接触させても良い。
【００１７】
この場合には、クエン酸マグネシウム水溶液へ分散させた分散土壌へのマイクロ波照射により脱セシウム化した土壌から、脱セシウム化した土壌に残存する放射性セシウムをさらに除去しているので、より高いレベルで放射性セシウム汚染土壌を除染することができる。
また、二段階目の除染工程で使用したフッ化水素アンモニウム水溶液に由来するフッ素を、塩化カルシウムによりフッ化カルシウムとして沈殿させることで、前記第２放射性溶液から除去しているので、二段階目の廃液を一段階目の廃液と同じ処理に回すことができる。このことにより、土壌から遊離した放射性セシウムを含む溶液からの放射性セシウム吸着工程を第一段階と第二段階とで共有することができるようになり、第二段階のための吸着工程を省くことができる。
【００１８】
（６）本発明に係る放射性セシウム汚染土壌の除染装置は、放射性セシウム汚染土壌を投入するように構成された放射性セシウム汚染土壌投入口と、クエン酸およびマグネシウムを含有するクエン酸マグネシウム水溶液を供給するように構成されたクエン酸マグネシウム水溶液供給口と、第１撹拌部とを有する第１処理容器と、前記第１処理容器の内部側にマイクロ波を照射するように構成された第１マイクロ波照射部と、前記第１処理容器を経由して供給される前記放射性セシウム汚染土壌および前記クエン酸マグネシウム水溶液の混合物である第１汚染土壌分散液を、液相成分である第１放射性廃液と固相成分である第１脱セシウム化土壌とに固液分離するように構成された第１固液分離部と、バーミキュライトを内包する容器であって、前記第１放射性廃液が供給される第１放射性廃液供給口と、前記バーミキュライトを通過した後、前記第１放射性廃液を排出する第１放射性廃液排出口とを有する遊離セシウム吸着部、とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この場合には、除染装置は、放射性セシウム汚染土壌投入口と、クエン酸マグネシウム水溶液を供給するように構成されたクエン酸マグネシウム水溶液供給口と、第１撹拌部と、前記第１処理容器の内部側にマイクロ波を照射第１マイクロ波照射部と、有する第１処理容器を備えるので、土壌に強く結合している放射性セシウムを効果的かつ短時間で効果的に土壌から遊離させることができる。また、固液分離後の前記第１放射性廃液がバーミキュライトを通過する遊離セシウム吸着部を備えるので、効果的かつ安価に放射性セシウム汚染物質を減容することができる。
【００２０】
従って、放射性セシウム汚染土壌そのものを収容する場合よりも、中間貯蔵施設への負担を軽減することができる。
さらに、放射性セシウム汚染土壌への前処理を必須としないこと、および高温炉等の特殊な設備を必要としないことから、比較的容易に放射性セシウム汚染土壌の除染を行うことができる。
さらに、第１処理容器内で順次、汚染土壌にマイクロ波を照射させることで、連続的に除染処理を行うことができる。
また、乾式技術とは異なり、高温炉等の特殊な施設の設置を必要としないため、設置箇所の制限が少ないので、放射性セシウム汚染土壌が多く存在している場所にオンサイトとして設置することができる。したがって、仮に予測できない自体で放射性セシウム汚染土壌の除染の必要が発生した場合であっても、迅速に広い地域を対象として設備を設置することができる。
【００２１】
（７）前記第１脱セシウム化土壌を投入するように構成された第１脱セシウム化土壌投入口と、フッ化水素アンモニウム水溶液を供給するように構成されたフッ化水素アンモニウム水溶液供給口と、第２撹拌部とを有する第２処理容器と、前記第２処理容器の内部側にマイクロ波を照射するように構成された第２マイクロ波照射部と、前記第２処理容器を経由して供給される前記第１脱セシウム化土壌および前記フッ化水素アンモニウム水溶液の混合物である第２汚染土壌分散液を、液相成分である第２放射性廃液と固相成分である第２脱セシウム化土壌とに固液分離するように構成された第２固液分離部と、前記第２放射性廃液を供給するように構成された第２放射性廃液供給口と、塩化カルシウムを供給するように構成された塩化カルシウム供給口と、前記第２放射性廃液に前記塩化カルシウムを添加することで得られるフッ素が除去された脱フッ素化第２放射性廃液を排出するように構成された脱フッ素化第２放射性廃液排出口と、を有する脱フッ素化部と、前記第１放射性廃液を供給するように構成された第１放射性廃液供給口と、前記脱フッ素化第２放射性廃液を供給するように構成された脱フッ素化第２放射性廃液供給口と、前記第１放射性廃液および前記脱フッ素化第２放射性廃液の混合液である第３放射性廃液を排出するように構成された第３放射性廃液排出口とを有する混合槽とをさらに備え、前記第３放射性廃液の排出口から供給される前記第３放射性廃液は、前記第１放射性廃液供給口から前記遊離セシウム吸着部へ供給されても良い。
【００２２】
この場合には、第２処理容器、および第２固液分離部を備えるので、前記第１脱セシウム化土壌に残存する放射性セシウムを、さらに効果的に放射性セシウム汚染土壌から除去することができる。
さらに、脱フッ素化部と混合槽とを備えることで、二段階目の除染工程で使用したフッ化水素アンモニウム水溶液に由来するフッ素を、塩化カルシウムによりフッ化カルシウムとして沈殿させることができる。これにより、前記第２放射性溶液からフッ素が除去されるので、フッ化水素アンモニウムによる放射性セシウムの土壌からの遊離で発生する第２放射性廃液を、第一段階目の遊離セシウム吸着部へ回すことができる。
その結果、土壌から遊離した放射性セシウムを含む溶液からの放射性セシウム吸着工程を第一段階と第二段階とで共有することができるようになり、第二段階のための放射性セシウム吸着部を省くことができる。
【００２３】
（８）前記遊離セシウム吸着部は、一端側に前記第１放射性廃液供給口が設けられ、他端側に第１放射性廃液排出口が設けられた、バーミキュライトが充填されたカラムであっても良い。
【００２４】
この場合には、バーミキュライトへの接触にバーミキュライトを充填したカラムを使用しているため、遊離させた放射性セシウムの吸着（回収）を効果的に連続化することができる。
【００２５】
（９）前記第１固液分離部は、マイクロ波を照射した前記第１汚染土壌分散液の供給口を有する貯留容器であり、重力の作用により固形成分が沈殿することで得られる上澄みを前記第１放射性廃液として排出する第１上澄み排出口を備えても良い。
【００２６】
この場合には、前記第１固液分離部が、第１汚染土壌分散液の供給口と、第１上澄み排出口とを備える貯留容器であるので、大量の土壌分散液を効率的にかつ安価に固液分離することができる。
【００２７】
（１０）前記第２固液分離部は、マイクロ波を照射した前記第２汚染土壌分散液の供給口を有する貯留容器であり、重力の作用により固形成分が沈殿することで得られる上澄みを前記第２放射性廃液として排出する第２上澄み排出口を備えても良い。
【００２８】
この場合には、前記第２固液分離部が、第２汚染土壌分散液の供給口と、第２上澄み排出口とを備える貯留容器であるので、大量の土壌分散液を効率的にかつ安価に固液分離することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、汚染土壌に強く結合している放射性セシウムを、短時間の溶液処理により高効率で遊離させ、吸着回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示す図であって、放射性セシウム汚染土壌の除染方法のフローチャートである。
【図２】本発明に係る第２実施形態を示す図であって、放射性セシウム汚染土壌の除染方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係る第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌方法を実施するための除染装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の放射性セシウム汚染土壌方法を実施するための除染装置の構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、本第１実施形態の説明では、本第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染方法と、放射性セシウム汚染土壌の除染装置について説明する。
【００３２】
（第１実施形態の除染方法の構成）
本発明に係る第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染方法は、図１に示すフローチャートに沿って行う。具体的には、第１汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する工程Ｓ０１、マイクロ波を照射した第１汚染土壌分散液を固液分離する工程Ｓ０２、バーミキュライト吸着工程Ｓ０３を順次行うことで行う。
この除染方法に供される物は、主に放射性セシウム汚染土壌１およびクエン酸マグネシウム水溶液２である。この除染方法により生成される物は、主に再利用される水と放射性セシウムを吸着したバーミキュライト７である。
【００３３】
（第１汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する工程：Ｓ０１）
第１汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する工程（以下、「第１マイクロ波照射工程」と称する）Ｓ０１では、放射性セシウムを含む放射性セシウム汚染土壌と、クエン酸およびマグネシウムを含有するクエン酸マグネシウム水溶液と、を混合して得られる第１汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する。
マイクロ波の照射により土壌に強固に結合している放射性セシウムは土壌から遊離し、またクエン酸マグネシウム水溶液の作用により、遊離した放射性セシウムの土壌への再結合は抑制される。
放射性セシウム汚染土壌については、前処理は特に必須ではない。しかし、分級、熱処理等の前処理を行っても良い。また放射性セシウム汚染土壌は、植物片、建材片等を含んでいても良い。
クエン酸マグネシウム水溶液については、一般的に水にほとんど不溶であることが知られている。
例えば市販品である二クエン酸三マグネシウム九水和物（和光純薬）に添付される情報には、うすい塩酸に溶け、水に溶けにくいとの記載がある。また化学大事典（共立出版）には沸騰水に不溶であり、アンモニア水および記載に可溶と記載されている。
また、製剤化されているクエン酸マグネシウムであり医薬品「マグコロール」（登録商標）については、その医薬品情報には、約５倍の水に溶解した後、適量を服用すると記載されている。この約５倍の水での溶解では、得られるクエン酸マグネシウムの濃度は約０．６Ｍと計算される。
本発明においては、クエン酸マグネシウム水溶液２の調製において、モル比でクエン酸量を２．１〜２．５、マグネシウム量を３とすることで、高濃度のクエン酸マグネシウム水溶液２を調製している。
クエン酸マグネシウム水溶液２を調製するためには、例えば、まず目的とするクエン酸マグネシウム水溶液２の最終濃度に相当する水酸化マグネシウムを水に添加し、撹拌することで、水酸化マグネシウムを水に分散させる。そして、撹拌し分散状態のまま、得られた分散液に、上記モル比の範囲内に相当するクエン酸１水和物を２回以上に分けて添加する。分けて入れる添加量は、ほぼ均等（全量を回数で割った値のプラスマイナス１５％）が好ましい。分ける回数は３〜１０回が好ましい。より好ましい分ける回数は４〜６である。
目的とするクエン酸マグネシウム水溶液２の最終濃度は、０．５Ｍから１．５Ｍであり、より好ましくは１．０Ｍから１．５Ｍである。
以上で説明した方法により、高濃度のクエン酸マグネシウム水溶液を調製することができる。
場合によっては、微量の固体の水酸化マグネシウム粒子が水溶液中に残存することもあるが、必要であれば、デカンテーション、ろ過等で除いても良い。
このようにして得られるクエン酸マグネシウム水溶液は、２５℃で実質的に透明な水溶液である。実質的に透明とは肉眼で濁り、沈殿物等が確認されないことを意味し、このクエン酸マグネシウム水溶液が化学分野における一般的な意味で、水溶液であることを意味する。
このようにして得られたクエン酸マグネシウム水溶液中の、マグネシウム濃度は０．５Ｍから１．５Ｍの範囲内に調整されている。不溶物の除去等でマグネシウムの終濃度を確認する必要があるときは、クエン酸マグネシウム水溶液中のマグネシウムの濃度を、例えば原子吸光法や発色性錯体形成法等の既存の手法により、直接測定することができる。同様にクエン酸マグネシウム水溶液中のクエン酸濃度は、例えば電気伝導度検出器を使用したイオン交換クロマトグラフィーや滴定法等の既存の手法により、直接測定することができる。
好ましいマグネシウム濃度は１．０Ｍから１．５Ｍである。
このようにして得られたクエン酸マグネシウム水溶液に含まれるクエン酸とマグネシウムの化学量論比が２．１:３．０〜２．５：３．０となり、ｐＨは３．８〜４．２となる。
放射性セシウム汚染土壌１とクエン酸マグネシウム水溶液とを混合する場合の混合比は、土壌１Ｋｇ（乾燥重量）に対して水溶液１０〜１００Ｌである。より好ましい混合比は土壌１Ｋｇに対して水溶液５０〜１００Ｌである。
マイクロ波の照射のタイミングは、クエン酸マグネシウム水溶液２が接触した状態で放射性セシウム汚染土壌１に対してマイクロ波が照射されるのであれば、それ以上は特に限定されない。
放射性セシウム汚染土壌１をクエン酸マグネシウム水溶液２に完全に分散させた後で行っても良いし、または放射性セシウム汚染土壌１をクエン酸マグネシウム水溶液２に分散させている間に行っても良い。
マイクロ波の照射は連続で行っても良いし、間欠的に行って良い。間欠的に行う場合は、例えば照射時間を２分間とし、インターバルに５分間をおいても良い。放射性セシウム汚染土壌１がクエン酸マグネシウム水溶液２に分散された第１汚染土壌分散液は、複数回のマイクロ波の照射とインターバルのセットにさらされても良い。
マイクロ波は、例えば電磁加熱等に使用される既存のマイクロ波発生装置を使用することができる。電磁加熱に使用されるマイクロ波発生装置を使用した場合の、好ましい出力は２００〜８００Ｗである。より好ましい出力は６００〜８００Ｗである。
【００３４】
（マイクロ波を照射した第１汚染土壌分散液を固液分離する工程：Ｓ０２）
次に、このマイクロ波に照射された第１汚染土壌分散液３を、マイクロ波を照射した第１汚染土壌分散液を固液分離する工程（以下、「第１固液分離工程」と称する）Ｓ０２に供する。この第１固液分離工程Ｓ０２により、マイクロ波を照射した第１汚染土壌分散液３から、遊離した放射性セシウムを含む液相成分である第１放射性廃液５と、固相成分である第１脱セシウム化土壌６とを得る。
固液分離の具体的な方法については、第１マイクロ波照射工程Ｓ０１で得られる第１汚染土壌分散液３を適度な早さで効率良く固相と液相とに分離できれば良い。
例えば、貯留容器に第１汚染土壌分散液３を貯留し、重力の作用により固形成分を沈殿させることで固液分離を行っても良い。
また、遠心分離器を利用し、遠心力を利用して固液分離を行っても良い。
得られた第１放射性廃液５は、次の工程であるバーミキュライト吸着工程Ｓ０３に供される。一方、第１脱セシウム化土壌６は、十分に放射性セシウムが除去されていれば、安全確認後、復土される。また、必要であればさらなる除染工程に供される。
【００３５】
（バーミキュライト吸着工程：Ｓ０３）
次に、前記第１放射性廃液をバーミキュライトに接触させることで、前記遊離した放射性セシウムを前記バーミキュライトに吸着させる。
前記第１放射性廃液をバーミキュライト７に接触させると、バーミキュライト７は効率良く前記第１放射性廃液中の放射性セシウムを吸着し、結果として前記第１放射性廃液から放射性セシウムを除去することができる。このバーミキュライト７への吸着は、バーミキュライト７のセシウム吸着能が飽和するまで続くので、効率良く放射性セシウムをバーミキュライトへ濃縮することができる。そして、この濃縮効果によって、放射性セシウム汚染物質の容量を減らすことができる。
第１放射性廃液５のバーミキュライトへの接触は、バッチ式でも連続式でも良い。例えば、バーミキュライトを充填したカラムを使用した連続式での吸着では、連続的に第１放射性廃液５を処理する事ができる。カラムを使用した連続式吸着は、自動化における制御および効率化にも適している。
【００３６】
バーミキュライト吸着工程Ｓ０３で生成され水は、例えば第１マイクロ波照射工程Ｓ０１で使用するクエン酸マグネシウム水溶液の調製に再利用することができる。また、バーミキュライト吸着工程Ｓ０３で必要とされる水にも再利用することができる。
放射性セシウムを吸着したバーミキュライト７は、その吸着が十分行われた後、すなわち十分な吸着効果が得られなくなった後、回収されセシウム未吸着のバーミキュライト７に置換される。回収された放射性セシウム吸着のバーミキュライト７は、減容された放射性セシウム汚染物質として中間貯蔵施設に保管される。
【００３７】
（第１実施形態の除染装置の構成）
本発明に係る第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染装置１１０は、本発明に係る第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染方法を実施するための装置であり、図３にブロック図で示した構成を有する。そして、本除染装置１１０に最初に供される放射性セシウム汚染土壌１およびクエン酸マグネシウム水溶液２は、第１脱セシウム化土壌６、遊離した放射性セシウムが吸着したバーミキュライト７、および水に変換される。
本発明に係る第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染装置Ａは、第１処理容器０１４と、第１マイクロ波照射部１０５、第１固液分離部１０６と、遊離セシウム吸着部１０９とを備える。
【００３８】
（第１処理容器）
第１処理容器１０４は、放射性セシウム汚染土壌を投入するように構成された放射性セシウム汚染土壌投入口１０１と、クエン酸およびマグネシウムを含有するクエン酸マグネシウム水溶液を供給するように構成されたクエン酸マグネシウム水溶液供給口１０２と、第１撹拌部１０３とを有する。
放射性セシウム汚染土壌投入口１０１は、第１処理容器の上部に設けられても良い。また汚染土壌の供給量を調節する調節装置を備えていても良い。
クエン酸マグネシウム水溶液供給口１０２は、第１処理容器の上部に設けられても良い。またクエン酸マグネシウム水溶液の供給量を調節する調節装置を備えていても良い。クエン酸マグネシウム水溶液供給口１０２の上流には、クエン酸マグネシウム水溶液２を連続的に調製するクエン酸マグネシウム水溶液調製槽が連結されていても良い。クエン酸マグネシウム水溶液調製槽は、クエン酸供給口とマグネシウム供給口とを備えていても良い。また、クエン酸マグネシウム水溶液調製槽は、内容物であるクエン酸マグネシウム水溶液のｐＨおよび濃度を常時モニターするモニターを備えていても良い。
放射性セシウム汚染土壌投入口１０１に投入された放射性セシウム汚染土壌１とクエン酸マグネシウム水溶液２とは、第１撹拌部１０３により撹拌され、放射性セシウム汚染土壌１はクエン酸マグネシウム水溶液２の中に分散される。
【００３９】
（第１マイクロ波照射部）
第１マイクロ波照射部１０５は、第１処理容器１０４に設けられ、第１処理容器の内部側にマイクロ波を照射する。第１マイクロ波照射部１０５は第１処理容器１０４の底面内側、または側面内側に設けられても良い。
第１マイクロ波照射部１０５マイクロ波の照射は、第１処理容器１０４内の放射性セシウム汚染土壌１からクエン酸マグネシウム水溶液２への放射性セシウムの遊離が効率的に進むように調節されていればよい。
マイクロ波の照射は連続で行っても良いし、間欠的に行って良い。間欠的に行う場合は、例えば照射時間を２分間とし、インターバルに５分間をおいても良い。放射性セシウム汚染土壌１がクエン酸マグネシウム水溶液２に分散された第１汚染土壌分散液は、複数回のマイクロ波の照射とインターバルのセットにさらされても良い。
マイクロ波は、例えば電磁加熱等に使用される既存のマイクロ波発生装置を使用することができる。電磁加熱に使用されるマイクロ波発生装置を使用した場合の、好ましい出力は２００〜８００Ｗである。より好ましい出力は６００〜８００Ｗである。
マイクロ波が照射された第１汚染土壌分散液３は、第１固液分離部１０６へ輸送される。
【００４０】
（第１固液分離部）
第１固液分離部１０６は、第１処理容器１０４を経由して供給されるマイクロ波が照射された第１汚染土壌分散液を、液相成分である第１放射性廃液５と固相成分である第１脱セシウム化土壌６とに固液分離する。
第１固液分離部１０６では、第１マイクロ波照射工程Ｓ０１で得られる第１汚染土壌分散液３を適度な早さで効率良く固相と液相とに分離できれば良い。
例えば、貯留容器に第１汚染土壌分散液３を貯留し、重力の作用により固形成分を沈殿させることで固液分離を行っても良い。
また、遠心分離器を利用し、遠心力を利用して固液分離を行っても良い。
例えば、第１固液分離部１０６の上部に設けられた第１汚染土壌分散液の供給口から、第１汚染土壌分散液を受取り、固液分離後、液相である第１放射性廃液５を第１放射性廃液排出口１０８から遊離セシウム吸着部１０９へ輸送する。一方、第１脱セシウム化土壌６は、十分に放射性セシウムが除去されていれば、安全確認後、復土される。また、必要であればさらなる除染工程に供される。
【００４１】
（遊離セシウム吸着部）
遊離セシウム吸着部１０９は、バーミキュライトを内包する容器であって、前記第１放射性廃液が供給される第１放射性廃液供給口１０７と、前記バーミキュライトを通過した後、前記第１放射性廃液を排出する第１放射性廃液排出口１０８とを有する。
遊離セシウム吸着部１０９にて、前記第１放射性廃液をバーミキュライトに接触させることで、前記遊離した放射性セシウムを前記バーミキュライトに吸着させる。
前記第１放射性廃液をバーミキュライト７に接触させると、バーミキュライト７は効率良く前記第１放射性廃液中の放射性セシウムを吸着し、結果として前記第１放射性廃液から放射性セシウムを除去することができる。このバーミキュライト７への吸着は、バーミキュライト７のセシウム吸着能が飽和するまで続くので、効率良く放射性セシウムをバーミキュライトへ濃縮することができる。そして、この濃縮効果によって、放射性セシウム汚染物質の容量を減らすことができる。
遊離セシウム吸着部１０９は、第１汚染廃液の供給と脱セシウム化第１汚染廃液の回収とが排他的に行われるバッチ式の吸着部でも良いし、上記供給と回収とが同時進行で連続的に進む連続式の吸着部でも良い。
例えば、バーミキュライトを充填したカラムを使用した連続式での吸着では、連続的に第１放射性廃液５を処理する事ができる。カラムを使用した連続式吸着は、自動化における制御および効率化にも適している。
【００４２】
遊離セシウム吸着部１０９で生成され水は、例えば第１処理容器に供給されるクエン酸マグネシウム水溶液の調製に再利用することができる。また、遊離セシウム吸着部１０９で使用される水としても再利用することができる。
放射性セシウムを吸着したバーミキュライト７は、その吸着が十分行われた後、すなわち十分な吸着効果が得られなくなった後、回収されセシウム未吸着のバーミキュライト７に置換される。回収された放射性セシウム吸着のバーミキュライト７は、減容された放射性セシウム汚染物質として中間貯蔵施設に保管される。
【００４３】
（第２実施形態）
以下、本発明に係る第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、本第２実施形態の説明では、本第１実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染方法と、放射性セシウム汚染土壌の除染装置について説明する。
本第２実施形態は、クエン酸マグネシウム水溶液による一段目の除染と、フッ化水素アンモニウム水溶液による二段目の除染とを行っており、一段目の除染については上記第１実施形態と同一である。そのため、クエン酸マグネシウム水溶液による一段目の除染については、特に必要の無い限り記載せず、相違点であるフッ化水素アンモニウム水溶液による第二段目の除染についてのみ説明する。
また、工程、部材に使用する符号についても、第１実施形態と共通のものには同じ符号を付している。
【００４４】
（第２実施形態の除染方法の構成）
本発明に係る第２実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染方法は、図２に示すフローチャートに沿って行う。具体的には、第１固液分離工程Ｓ０２で得られる第１脱セシウム化土壌６に対して、フッ化水素アンモニウムによる追加の除染を二段目の除染として行う。
この二段目の除染は、第２汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する工程Ｓ１１、マイクロ波を照射した第２汚染土壌分散液を固液分離する工程Ｓ１２、および第２放射性廃液を脱フッ素化する工程Ｓ１３を順次行うことで行う。
この二段目の除染方法に供される物は、主に第１脱セシウム化土壌６およびフッ化水素アンモニウム水溶液９である。この二段目の除染方法により生成される物は、主に再利用される水と放射性セシウムを吸着したバーミキュライト７である。
【００４５】
（第２汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する工程：Ｓ１１）
第２汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する工程（以下、「第２マイクロ波照射工程」と称する）Ｓ１１では、放射性セシウムを含む第１脱セシウム化土壌６と、フッ化水素アンモニウム水溶液９と、を混合して得られる第２汚染土壌分散液にマイクロ波を照射する。
マイクロ波の照射により第１脱セシウム化土壌６に強固に結合している放射性セシウムは土壌から遊離する。
フッ化水素アンモニウム水溶液９中のフッ化水素アンモニウム濃度は、１Ｍ〜６Ｍが好ましい。より好ましい濃度は３Ｍ〜６Ｍである。
放射性セシウム汚染土壌１とクエン酸マグネシウム水溶液とを混合する場合の混合比は、土壌１Ｋｇ（乾燥重量）に対して水溶液１０〜１００Ｌである。より好ましい混合比は土壌１Ｋｇに対して水溶液５０〜１００Ｌである。
マイクロ波の照射のタイミングは、第一段目の除染と同様に、フッ化水素アンモニウム水溶液９が接触した状態で第１脱セシウム化土壌６に対してマイクロ波が照射されるのであれば、それ以上は特に限定されない。
第１脱セシウム化土壌６をフッ化水素アンモニウム水溶液９に完全に分散させた後で行っても良いし、または第１脱セシウム化土壌６をフッ化水素アンモニウム水溶液９に分散させている間に行っても良い。
マイクロ波の照射は連続で行っても良いし、間欠的に行って良い。間欠的に行う場合は、例えば照射時間を２分間とし、インターバルに５分間をおいても良い。第１脱セシウム化土壌６がフッ化水素アンモニウム水溶液９に分散された第２汚染土壌分散液は、複数回のマイクロ波の照射とインターバルのセットにさらされても良い。
マイクロ波は、例えば電磁加熱等に使用される既存のマイクロ波発生装置を使用することができる。電磁加熱に使用されるマイクロ波発生装置を使用した場合の、好ましい出力は２００〜８００Ｗである。より好ましい出力は６００〜８００Ｗである。
【００４６】
（マイクロ波を照射した第２汚染土壌分散液を固液分離する工程：Ｓ１２）
次に、このマイクロ波に照射された第１脱セシウム化土壌６を、マイクロ波を照射した第２汚染土壌分散液を固液分離する工程（以下、「第２固液分離工程」と称する）Ｓ１２に供する。この第２固液分離工程Ｓ１２により、マイクロ波を照射した第２汚染土壌分散液１０から、遊離した放射性セシウムを含む液相成分である第２放射性廃液１２と、固相成分である第２脱セシウム化土壌１３とを得る。
固液分離の具体的な方法については、第２マイクロ波照射工程Ｓ１１で得られる第２汚染土壌分散液１０を適度な早さで効率良く固相と液相とに分離できれば良い。
例えば、貯留容器に第２汚染土壌分散液１０を貯留し、重力の作用により固形成分を沈殿させることで固液分離を行っても良い。
また、遠心分離器を利用し、遠心力を利用して固液分離を行っても良い。
得られた第２放射性廃液１２は、次の工程である第２放射性廃液を脱フッ素化する工程Ｓ１３に供される。一方、第２脱セシウム化土壌１３は、十分に放射性セシウムが除去されていれば、安全確認後、復土される。また、必要であればさらなる除染工程に供される。
【００４７】
（第２放射性廃液を脱フッ素化する工程：Ｓ１３）
次に、前記第２放射性廃液１２を、第２放射性廃液を脱フッ素化する工程（以下、「脱フッ素化工程」と称する）（Ｓ１３）に供する。
脱フッ素化工程Ｓ１３では、第２固液分離工程Ｓ１２で得られる第２放射性廃液１２に塩化カルシウムを添加し、前記第２放射性廃液１２に含まれる前記フッ化水素アンモニウム水溶液に由来するフッ素を、フッ化カルシウムとして沈殿させ、前記第２放射性廃液からフッ素成分を除き、脱フッ素化第２放射性廃液を得る。
第二段階のフッ化水素アンモニウムを使用した除染により、第一段階で除去しきれなかった放射性セシウムを汚染土壌から遊離することができる。
この場合には、クエン酸マグネシウム水溶液へ分散させた分散土壌へのマイクロ波照射により脱セシウム化した土壌から、脱セシウム化した土壌に残存する放射性セシウムをさらに除去しているので、より高いレベルで放射性セシウム汚染土壌を除染することができる。
しかし、フッ素およびフッ素化合物は反応性が高く、これらを含む廃液処理の取り扱いはこれらを含まない廃液処理と比較して煩雑である。例えば耐腐食性の高い容器や配管等の使用が求められる。また、好ましくない反応が起きることを避けるため、混在する化合物の成分にも注意する必要がある。また廃液の環境への放出についても通常よりも制限が多い。
以上の理由により、本第２実施形態における脱フッ素化工程Ｓ１３では、第２放射性廃液１２の脱フッ素化を行っている。
添加する塩化カルシウムは固体でも液体でも良い。均一な反応を優先するのであれば、液体での塩化カルシウム添加が好ましい。第２放射性廃液１２に対する塩化カルシウムの添加量は、塩化カルシウムの濃度が１Ｍ〜６．０Ｍとなるように調節するのが好ましい。より好ましい塩化カルシウム濃度は、４．０Ｍ〜６．０Ｍである。
塩化カルシウムの添加により、第２放射性廃液１２中に含まれるフッ素はフッ化カルシウム塩となり沈殿する。この後、適切な方法で固液分離を行い、液相である脱フッ素化第２放射性廃液１４を得る。この脱フッ素化第２放射性廃液１４は、第１放射性廃液と脱フッ素化第２放射性廃液とを混合する工程Ｓ１４で、第１放射性廃液５と混合される。
【００４８】
（第１放射性廃液と脱フッ素化第２放射性廃液とを混合する工程：Ｓ１４）
次に、脱フッ素化第２放射性廃液１４は、第１放射性廃液と脱フッ素化第２放射性廃液とを混合する工程（以下、「混合工程」と称する）Ｓ１４において、第１放射性廃液と混合される。
この混合は、特別に用意された混合槽１２１内で行っても良いし、後述のバーミキュライト吸着工程において、遊離セシウム吸着部１０９内でバーミキュライトへの吸着と平行して行っても良い。
また、第１放射性廃液５と脱フッ素化第２放射性廃液１４との混合比は特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜調節すればよい。
以上説明したように、本第２実施形態では、二段階目の除染工程で使用したフッ化水素アンモニウム水溶液に由来するフッ素を、塩化カルシウムによりフッ化カルシウムとして沈殿させることで、前記第２放射性溶液から除去している。そのため、二段階目の廃液を一段階目の廃液と同じ処理に回すことができる。このことにより、土壌から遊離した放射性セシウムを含む溶液からの放射性セシウム吸着工程を第一段階と第二段階とで共有することができるようになり、第二段階のための吸着工程を省くことができる。
【００４９】
（バーミキュライト吸着工程：Ｓ１５）
次に、前記第１放射性廃液５および前記脱フッ素化第２放射性廃液１４をバーミキュライトに接触させることで、前記遊離した放射性セシウムを前記バーミキュライトに吸着させる。
本第２実施形態におけるバーミキュライト吸着工程Ｓ１５は、第１放射性廃液５および脱フッ素化第２放射性廃液１４を合わせてバーミキュライトへ吸着させている点のみで、第１実施形態におけるバーミキュライト吸着工程Ｓ０３と異なり、その他の構成では同一である。
【００５０】
（第２実施形態の除染装置の構成）
本発明に係る第２実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染装置２１０は、本発明に係る第２実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染方法を実施するための装置であり、図４にブロック図で示した構成を有する。具体的には、第１固液分離工程Ｓ０２で得られる第１脱セシウム化土壌６に対して、フッ化水素アンモニウムによる追加の除染を二段目の除染として行うために、第１実施形態の除染装置１１０に追加して、二段目の除染に必要とされる構成を備えている。
この追加された構成により、一段目で生成された第１脱セシウム化土壌とフッ化水素アンモニウム水溶液を材料として、第２脱セシウム化土壌１３と脱フッ素化第２放射性廃液１４が生成される。脱フッ素化第２放射性廃液１４は、第一段目で生成された第１放射性廃液５とともに遊離セシウム吸着部１０９へ供給される。そして、脱フッ素化第２放射性廃液１４と第１放射性廃液５とに含まれる遊離した放射性セシウムはバーミキュライトに吸着される。
本発明に係る第２実施形態の放射性セシウム汚染土壌の除染装置２１０は、二段階目の除染に必要な構成として、第２処理容器１１４、第２固液分離部１１６、および脱フッ素化部１１７とを備える。
【００５１】
（第２処理容器）
第２処理容器１１４は、第１脱セシウム化土壌を投入するように構成された第１脱セシウム化土壌投入口１１１と、フッ化水素アンモニウム水溶液を供給するように構成されたフッ化水素アンモニウム水溶液供給口１１２と、第２撹拌部１１３とを有する。
第１脱セシウム化土壌投入口１１１は、第２処理容器の上部に設けられても良い。また第１脱セシウム化土壌の供給量を調節する調節装置を備えていても良い。
フッ化水素アンモニウム水溶液供給口１１２は、第２処理容器の上部に設けられても良い。またフッ化水素アンモニウム水溶液の供給量を調節する調節装置を備えていても良い。フッ化水素アンモニウム水溶液供給口１１２の上流には、フッ化水素アンモニウム水溶液９を連続的に調製するフッ化水素アンモニウム水溶液調製槽が連結されていても良い。フッ化水素アンモニウム水溶液調製槽は、フッ化水素アンモニウム供給口を備えていても良い。また、フッ化水素アンモニウム水溶液調製槽は、内容物であるフッ化水素アンモニウム水溶液のｐＨおよび濃度を常時モニターするモニターを備えていても良い。
第１脱セシウム化土壌投入口１１１に投入された第１脱セシウム化土壌６とフッ化水素アンモニウム水溶液９とは、第２撹拌部１１３により撹拌され、第１脱セシウム化土壌６はフッ化水素アンモニウム水溶液９の中に分散される。
【００５２】
（第２マイクロ波照射部）
第２マイクロ波照射部１１５は、第２処理容器１１４に設けられ、第２処理容器の内部側にマイクロ波を照射する。第２マイクロ波照射部１１５は第２処理容器１１４の底面内側、または側面内側に設けられても良い。
第２マイクロ波照射部１１５マイクロ波の照射は、第２処理容器１１４内の第１脱セシウム化土壌６からフッ化水素アンモニウム水溶液９への放射性セシウムの遊離が効率的に進むように調節されていればよい。
その他、マイクロ波照射の条件については、第１マイクロ波照射部１０５と同一である。
マイクロ波が照射された第２汚染土壌分散液１０は、第２固液分離部１１６へ輸送される。
【００５３】
（第２固液分離部）
第２固液分離部１１６は、第２処理容器１１４を経由して供給されるマイクロ波が照射された第２汚染土壌分散液を、液相成分である第２放射性廃液１２と固相成分である第２脱セシウム化土壌１３とに固液分離する。
第２固液分離部１１６では、第２マイクロ波照射工程Ｓ１１で得られる第２汚染土壌分散液１０を適度な早さで効率良く固相と液相とに分離できれば良い。
例えば、貯留容器に第２汚染土壌分散液１０を貯留し、重力の作用により固形成分を沈殿させることで固液分離を行っても良い。
また、遠心分離器を利用し、遠心力を利用して固液分離を行っても良い。
例えば、第２固液分離部１１６の上部に設けられた第１脱セシウム化土壌投入口１１１から、第１脱セシウム化土壌を受取り、固液分離後、液相である第２放射性廃液１２を第２放射性廃液排出口から脱フッ素化部１１７へ輸送する。一方、第２脱セシウム化土壌１３は、十分に放射性セシウムが除去されていれば、安全確認後、復土される。また、必要であればさらなる除染工程に供される。
【００５４】
（脱フッ素化部）
脱フッ素化部１１７では、第２固液分離部１１６で生成された第２放射性廃液１２を、第２放射性廃液供給口１１９から受取り、それへ塩化カルシウムを添加することで、第２放射性廃液１２中のフッ素をフッ化カルシウムとして沈殿させる。そして、固液分離後、液相として脱フッ素化第２放射性廃液を脱フッ素化第２放射性廃液排出口から排出する。
この脱フッ素化部１１７は適切な固液分離部を備えた容器であっても良い。
脱フッ素化部１１７の上部には塩化カルシウム供給部が設けられていても良い。塩化カルシウム供給部が供給する塩化カルシウムは固体であっても液体であっても良い。
脱フッ素化部１１７の固液分離部は、フッ素が除かれた脱フッ素化第２放射性廃液１２と沈殿したフッ化カルシウムを適度な早さで効率良く固相と液相とに分離できれば良い。
例えば、貯留容器に塩化カルシウムを添加した第２放射性廃液を貯留し、重力の作用によりフッ化カルシウムを沈殿させることで固液分離を行っても良い。
また、遠心分離器を利用し、遠心力を利用して固液分離を行っても良い。
例えば、脱フッ素化部１１７の上部に設けられた第２放射性廃液投入口から、第２放射性廃液１２を受取り、塩化カルシウムを添加し、フッ化カルシウムが沈殿した後、固液分離を行い、液相である脱フッ素化第２放射性廃液１４を第２放射性廃液排出口から排出する。一方、第２脱セシウム化土壌１３は、十分に放射性セシウムが除去されていれば、安全確認後、復土される。また、必要であればさらなる除染工程に供される。
この脱フッ素化部での脱フッ素化により、第２放射性廃液１２中のフッ素の濃度を除く、または顕著に低減させることができる９８％以上。
脱フッ素化第２放射性廃液１４は、第１放射性廃液と脱フッ素化第２放射性廃液とを混合され、後述の混合槽１２１に供給される。
【００５５】
（混合槽）
混合槽１２１は、前記第１放射性廃液５を供給するように構成された混合槽の第１放射性廃液供給口１１８と、前記脱フッ素化第２放射性廃液を供給するように構成された脱フッ素化第２放射性廃液供給口１１９と、前記第１放射性廃液および前記脱フッ素化第２放射性廃液の混合液である第３放射性廃液１５を排出するように構成された第３放射性廃液排出口１２０とを有する。
混合槽１２１で第１放射性廃液５と脱フッ素化第２放射性廃液とを混合し第３放射性廃液とした後、遊離セシウム吸着部１０９へ供給しているので、遊離セシウム吸着部１０９への供給口を一本化することができる。これにより、遊離セシウム吸着部１０９の構成をより簡素化することができる。
脱フッ素化部１１７および混合槽１２１を備えることで、フッ化水素アンモニウムによる除染のメリットを享受しつつ、廃液のフッ素汚染を抑え、かつ遊離セシウム吸着部１０９を一段目と二段目の除染で共有することができる。
【実施例】
【００５６】
以下に、実施例により、本発明の実施形態をより詳しく説明する。
【００５７】
０．３ｇ（乾燥重量：０．２８ｇ）の汚染土壌試料を、以下に示す異なる１０ｍｌの溶液に分散後、マイクロ波照射又は非照射で処理し、土壌より脱離した放射性セシウムの線量を測定し、脱離率を測定した。
汚染土壌試料は福島県内で採取した表面土壌であり、線量が約７０万Ｂｑ／ｋｇのものを使用した。
【００５８】
１．５Ｍクエン酸マグネシウム水溶液の調製は室温で行った。まず、９．１７ｇの水酸化マグネシウム（式量：５８．２２）を撹拌させている８０ｍｌの水に添加し、水中に分散させた。次に、この水酸化マグネシウム分散液に撹拌状態のまま、２２．０５ｇのクエン酸１水和物を少しずつ加えた。添加は５回に分けて行われ、１回当たりの添加量は全量の約５分の１（４．４１ｇプラスマイナス０．４４ｇ）とした。
クエン酸１水和物の全量の添加が終わると、微量の水酸化マグネシウムを残して、ほぼ透明な液が得ることができた。
デカンテーションで透明な上澄み液を回収し、この透明な液のｐＨを測定したところ、ｐＨは３．９５であった。
１．６７Ｍのシュウ酸水溶液は、必要量のシュウ酸を水に溶解する通常の方法で調製した。
【００５９】
上記放射性セシウム汚染土壌を、１０ｍｌの溶液に分散させ、マイクロ波照射又はマイクロ波非照射の処理を行った。
マイクロ波照射の処理では、７０ｍｌ容のテフロン（登録商標）製容器（密閉型：試料分解容器、製造元：三愛科学、型式：ＰＴ−７０）に上記土壌分散液を入れ、電子レンジ処理することで行った。
電子レンジ処理は８００Ｗ、３０秒、４回行った。インターバルは３００秒間とした。このマイクロ波処理では、テフロン（登録商標）容器内の温度は約１００℃、１２気圧となった。
【００６０】
マイクロ波処理後、試料を遠心管に移し、遠心分離（１０分間、１０００回転／分）を行い、固相および液相に分離した。
【００６１】
フッ化水素アンモニウム処理による二段階目の除染を行う場合は、得られた固相を１０ｍｌの３．８Ｍフッ化水素アンモニウムに再分散した。そして、この再分散を上記一段目の除染と同様にマイクロ波照射処理に供した。
【００６２】
マイクロ波処理後、同様に試料を遠心管に移し、遠心分離（１０分間、１０００回転／分）を行い、固相および液相に分離した。
【００６３】
得られたそれぞれの固相試料について、放射線量を照射線量測定装置（型番：Ｒａｄｉ、製造元：堀場製作所）にて測定した。測定条件は、試料を鉛板上において、バックグランドを０．０２mＳＶ／ｈｒ＋／−０．０１とした。
上記の測定結果を基に、汚染土壌からの放射性セシウムの土壌からの脱離率を求めた。表１に実施例１〜２および比較例１〜４における脱離率を示す。
【００６４】
【表１】
2017072512.tif 000003
【００６５】
表１の結果から分かる通り、実施例１ではクエン酸マグネシウム水溶液の使用とマイクロ波照射処理の併用により、４５％の脱離率で放射性セシウムが土壌より除去された。一方で、クエン酸マグネシウム水溶液を使用し、マイクロ波照射処理の代わりに熱処理のみをした比較例１では、脱離率は１０％であった。また、水溶液を１．５Ｍクエン酸マグネシウムの代わりに１．６７Ｍシュウ酸水溶液とし、マイクロ波照射処理を行った比較例３では、脱離率は４０％であった。
【００６６】
以上から、クエン酸マグネシウム水溶液の使用とマイクロ波照射処理の併用により、２分間（３０秒×４）という極めて短い時間の処理で、比較例１と比べて効率良く、放射性セシウムが土壌から脱離されたことが分かった。また、比較例３との比較から、弱酸性のクエン酸マグネシウム水溶液の使用でも、効率良く放射性セシウムが土壌から脱離されたことが分かった。
【００６７】
また、実施例２ではクエン酸マグネシウム水溶液の使用とマイクロ波照射処理の併用に追加して、（ＮＨ４）ＨＦ２処理を行った。その結果、９５％以上の脱離率で放射性セシウムが土壌より除去された。一方で、クエン酸マグネシウム水溶液を使用し、マイクロ波照射処理の代わりに熱処理（１２０℃、１０気圧、２分間）のみをした比較例２では、脱離率は９５％であった。
【００６８】
以上から、クエン酸マグネシウム水溶液の使用とマイクロ波照射処理の併用にフッ化水素アンモニウム処理を組み合わせることで、２分間（３０秒×４）という極めて短い時間の処理で、効率良く放射性セシウムが土壌から脱離されたことが分かった。また、実施例１の脱離率は比較例２の約半分程度ではあったが、フッ素化合物を使用せず廃液がフッ素汚染しない点で、比較例２よりも優れている。同様に実施例２の場合は、必要とされるフッ素化合物の量を減らすことができ廃液のフッ素汚染対策が軽減される点で、比較例２よりも優れている。
【００６９】
また、遠心分離にて得られた液相をバーミキュライトカラム（カラム寸法、内径：２ｍｍ、長さ：５ｃｍ、充填物：バーミキュライト（南アフリカ産）２ｇ）に供し、遊離した放射性セシウムを吸着させた。
バーミキュライトカラムへの吸着により、放射性汚染物質としての約１／５の減容化率を達成することができた。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例の記載に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００７１】
１：放射性セシウム汚染土壌、２：クエン酸マグネシウム水溶液、３：第１汚染土壌分散液、４：遊離した放射性セシウム、５：第１放射性廃液、６：第１脱セシウム化土壌、７：バーミキュライト、８：カラム、９：フッ化水素アンモニウム水溶液、１０：第２汚染土壌分散液、１１：残存している放射性セシウム、１２：第２放射性廃液、１３：第２脱セシウム化土壌、１４:脱フッ素化第２放射性廃液、１５：第３放射性廃液、１０１：放射性セシウム汚染土壌投入口、１０２：クエン酸マグネシウム水溶液供給口、１０３：第１撹拌部、１０４：第１処理容器、１０５：第１マイクロ波照射部、１０６：第１固液分離部、１０７：第１放射性廃液供給口、１０８：第１放射性廃液排出口、１０９：遊離セシウム吸着部、１１０：第１実施形態の除染装置、１１１：第１脱セシウム化土壌投入口、１１２：フッ化水素アンモニウム水溶液供給口、１１３：第２撹拌部、１１４：第２処理容器、１１５：第２マイクロ波照射部、１１６：第２固液分離部、１１７：脱フッ素化部、１１８：混合槽の第１放射性廃液供給口、１１９：脱フッ素化第２放射性廃液供給口、１２０：第３放射性廃液排出口、１２１：混合槽、１２２：第１汚染土壌分散液の供給口、１２３：第１上澄み排出口、１２４：第２汚染土壌分散液の供給口、１２５：第２上澄み排出口、２１０：第２実施形態の除染装置、Ｓ０１：第１マイクロ波照射工程、Ｓ０２：第１固液分離工程、Ｓ０３：バーミキュライト吸着工程、Ｓ１１：第２マイクロ波照射工程、Ｓ１２：第２固液分離工程、Ｓ１３：脱フッ素化工程、Ｓ１４：混合工程、Ｓ１５：バーミキュライト吸着工程。
【図１】
2017072512.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017072512.tif 000007