環境放射能とその除染・中間貯蔵および環境再生のための学会第17回講演会
併催「減容化・再生利用と復興を考える知のネットワーク会合」～技術実証事業成果発表会（第1回） ～平成29年度磁気分離・マイクロバブル浮選を用いた放射性Cs含有細粒分の分離による減容技術の検証

鹿島建設株式会社
環境本部 環境ソリューショングループ
辻本 宏

本発表内容は、中間貯蔵・環境安全事業（株）が環境省より受託した平成29年度中間貯蔵施設の管理等に関する業務の成果の一部です。
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再生利用に向けた本技術の適応イメージ
除 染 工 事
家屋、土壌、森林、道路 など

中間貯蔵施設除去土壌：除染によって発生した土壌

土壌貯蔵施設

受入分別施設（改質・異物除去）

放射能レベル低減により再生利用を推進
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再生利用に向けた本技術の適応イメージ
中間貯蔵除去土壌等の減容・再生利用技術開発戦略検討会（第9回)

>75μm
<75μm

図-処理シナリオ
3再生利用に向けた本技術の適応イメージ
中間貯蔵除去土壌等の減容・再生利用技術開発戦略検討会（第9回)

分級処理（加水し、粒径によるふるい分け）粒径75µm以下を高度処理にする計画→高度処理は高コスト、環境への負荷も大
ただし、土壌Cは細粒分の多い粘性土であり、ふるい分けが難しい

>75μm
<75μm

図-処理シナリオ
4着目点■高度処理される土を減らし、再生利用量を増やせないか！？

土壌C(万m³)

粒径が小さい土粒子中の2：1型粘土粒子にＣｓが多く吸着されている。
現状では、分級点を 粒径75µmとし、 <75μmの分画にＣsを集約させ、約50％の65万m3の土を高度処理する検討がなされている。

67万m3
再生利用できる
分級点： 粒径75µm
高度処理

65万m3

2：1型粘土のフレイドエッジサイト
Ｃｓ選択制が高くＣｓを固定

現状案

図-分級点を75µmとした場合の再生利用量と高度処理量
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着目点■高度処理される土を減らし、再生利用量を増やせないか！？
Ｃsが強く固定されている2：1型粘土は、常磁性体であるので、超電導磁石で75µm以下の土粒子中から取り除き、再生利用を可能にするという発想提案の着眼点
140120再生利用

土壌C (万m³)

100
80

再生利用できる量を増やしたい！

分級点： 粒径75µm

60
40200

高度処理

65万m3

高度処理

従来
従来案

Csを吸着した2：1型粘土粒子

本提案
本提案

高度処理（コスト大）

再生利用※<75μmの土粒子中、2：1型粘土の存在量は、約40％と仮定

図- Csを吸着した粘土粒子を回収する場合の再生利用量の6本技術開発の位置づけ●中間貯蔵施設における受入時の流れ除去
土壌選別補助材投入

異物除去

濃度分別

中間貯蔵

●土壌Ｃを再生利用する場合に必要な分級洗浄の流れ
解泥分級
通常分級処理2mm/75µm

固液分離

脱水

礫（2mm以上）
砂（2mm-75µm）
シルト・粘土（75µm以下）

細分級処理

高度処理
（熱処理等）
シルト（75μm-20µm）
粘土（20µm以下）
7本技術開発の位置づけ●中間貯蔵施設における受入時の流れ除去
土壌選別補助材投入

異物除去

濃度
分別

中間貯蔵

●土壌Ｃを再生利用する場合に必要な分級洗浄の流れ
解泥分級
通常分級処理2mm/75µm

固液分離脱水礫（2mm以上）
砂（2mm-75µm）
シルト・粘土（75µm以下）

超電導磁石による2:1粘土と1:1粘土の分離検討

本実証の対象領域
細分級処理
シルト（75μm-20µm）
粘土（20µm以下）

マイクロバ
ブル浮選による回収検討8

本技術開発の位置づけ●中間貯蔵施設における受入時の流れ除去
土壌選別補助材投入

異物除去

濃度
分別

中間貯蔵

●土壌Ｃを再生利用する場合に必要な分級洗浄の流れ
解泥

固液分離

分級脱水

通常分級処理熱処理等の高度処理に比べて、2mm/75µm
環境負荷が小さく、低コストな方法で、20～75μmの再生利用量を増加させることが目標
礫（2mm以上）砂（2mm-75µm）
シルト・粘土（75µm以下）

超電導磁石による2:1粘土と1:1粘土の分離検討

本実証の対象領域
細分級処理
シルト（75μm-20µm）
粘土（20µm以下）

マイクロバ
ブル浮選による回収検討
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背景・着目点の整理

・背景・常磁性の性質を持つ2:1型粘土に放射性Csが吸着している

・20μm以下の微細粒子は通常の凝集沈殿では分離しにくい・着眼点・超電導磁石を用いた磁気分離により2:1型粘土を選択的に捕捉分離

・マイクロバブル浮選によりこの粘土を効率よく固液分離→減容化システムの構築を検討
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2：1型粘土粒子の磁気分離の原理■原理
超伝導磁石で磁化されたステンレスメッシュフィルター

磁化の強さ（磁場の中で磁石となる度合）

1:1粘土

鉄粉

2:1粘土

磁場

1:1粘土

2：1粘土はわずかに磁化する

Csを吸着した2：1粘土のみ捕捉
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2：1型粘土粒子の磁気分離の原理■原理
超伝導磁石で磁化されたステンレスメッシュフィルター

磁化の強さ（磁場の中で磁石となる度合）

1:1粘土

鉄粉

2：1型粘土の捕捉量と捕捉率を確認し、それに伴う除染率を実証実験にて検証した
2:1粘土
磁場
1:1粘土

2：1粘土はわずかに磁化する

Csを吸着した2：1粘土のみ捕捉
12磁気分離（MS: Magnetic Separation) 試験要領❶

泥水投入・通水

流速：1.5～18.0cm/s

❹
❷
❷
❸

磁気フィルター
土粒子捕捉❸ 磁気フィルター
通過泥水❹

通水完了後、磁場を落とし磁気フィルター取出

超電導ソレノイド磁石（ボア径φ100 mm）❺ 磁気フィルター
水洗
捕捉土粒子を回収・分析❻

通過泥水に含まれる通過土粒子を回収・分析

分析項目：重量、放射性Cs濃度13試験結果（磁気フィルターと土粒子捕捉状況）

磁気フィルター
粒径

基本仕様

20µm未満90メッシュ、線径：100µm

20～75µm20メッシュ、線径：500µm

メッシュ：1inch（25.4mm）におけるフィルター線の本数

2:1型粘土14

磁気分離 試験結果（MS2、MS3)（1/2）（１）磁気フィルターの最大捕捉量20µm未満：0.011g/cm2 20～75µm：0.036 g/cm ²←約3倍の捕捉量（２）除染率
放射性Cs濃度（Bq/kg）（ ）内は除染率↓

・除染率の最大値は67%（4400Bq/kg→ 1500Bq/kg）
・20～75μmの平均は50%

放射性Cs濃度（Bq/kg）

・磁気分離によって吸着することは確認できたが、その除染率の向上が課題となった

放射能濃度変化15磁気分離 試験結果（MS2、MS3)（2/2）（３）投入・捕捉・通過土の1：1型粘土と2：1型粘土の存在比率の分析
20µm未満：60％（=21/35）➡通過40％（％）

20～75µm：76％（=31/41) ➡通過24％（％）

課題 ： Csを吸着した２：１型粘土粒子が捕捉されずに通過。
原因 ： 2:1型と1:1型の粘土粒子が有機物により凝集・団粒化。

令和３年現在、流速やフィルター線径、粘土粒子の団粒構造対策によって2：1型粘土を選択的に吸着する成果が得られている

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磁気分離結果と課題まとめ
結果：①磁気分離装置により捕捉することが技術的に可能であることが実証された。
課題：① 20μm以下の細粒分の捕捉率を上げるには、処理速度を抑える必要がある。
② 2:1型粘土をフィルターで捕捉できるものの、分離精度が低いた
め、2:1型粘土と1:1型粘土の凝集団粒化への対応が必要。

その後の研究：①20－75μmの分離に範囲を絞って、フィルターの最適化を実施。
団粒化を解砕すれば、分離精度が向上することを確認した。
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マイクロバブル浮選（Microbubble Floatation)

送水❶❸❹ （浮上汚泥）
オーバーフロー

試験要領（MBF2,MBF3)❶ 液固比を調整した泥水に薬剤投入・攪拌
❷ 凝集沈殿静置（有りor無し）<20µmの泥水に薬剤投入❸❷

MBF装置に処理泥水投入

空気注入
泥水（上澄液）アンダーフロー❺ （処理水）❹ オーバーフローの回収・分析❺ アンダーフローの回収・分析

分析項目：重量、放射性Cs濃度、化学分析（pH、有機物含有量など）
18マイクロバブル浮選結果と課題
結果：①大型水槽試験でも、事前の小型室内試験と同じ水槽容積比の泥水流量で性能発揮することが確認できた。
（ともに水槽容積分の泥水を１時間で処理）課題：①処理水（アンダーフロー）の循環利用による薬剤や、土壌に含まれる塩類等の濃縮の影響確認と対策検討②実用化に必要な自動化や前後処理に必要な装置設計

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ご清聴ありがとうございました20