JP2007222712A - 磁気分離による放射性元素の分離・除去方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本願発明の課題は、微量ながらウランイオン、ラジウムイオンとして河川水等に流出している天然放射性金属イオンを低コストで分離、除去することである。
【解決手段】本願発明は、公知のシュベルトマナイトの粉体を、微量なウランイオンを含む液体に混入攪拌することによりウランを収着し、このウランを収着したシュベルトマナイトを高勾配磁場内に通し、磁気分離法により該シュベルトマナイトをマグネットの内部に設置したフィルタに収集し、分離及び除去するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本願発明は、公知のシュベルトマナイトの粉体を、微量なウランイオンを含む液体に混入攪拌することによりウランを収着し、このウランを収着したシュベルトマナイトを高勾配磁場内に通し、磁気分離法により該シュベルトマナイトをマグネットの内部に設置したフィルタに収集し、分離及び除去するものである。
【選択図】 図１
Description
本願発明は、自然環境中の河川、鉱水、湖水等の中に存在する微量のウラン及びラジウム等の放射性元素を分離・除去する技術に関する。
自然環境の河川には重元素又は放射性元素が微量に含まれている。場所によっては、ウランのみの場合、ラジウムのみの場合あるいはウランとラジウムが同時に存在していることもあり得る。これらの元素は、環境基準値以上に含有される地域も存在するため、その効率的な分離及び除去を行うことが検討されている。
上記河川水等を通常のウランの精製と同じ方法、例えば、イエローケーキ等を作製する方法により、分離及び除去するには、あまりにも多額の費用を要してしまう。
そこで、公知のシュベルトマナイト（商品名「アズレーＳ」として市販されている鉄の水酸化物）の粉体を、微量なウランイオンを含む液体に混入すると、シュベルトマナイトは、ウランを収着することに着目した（下記特許文献１参照）。ここで収着とは、吸着と吸収を含めた意味である。
さらに、上記シュベルトマナイトがわずかながら磁化されることを確認したので、この現象を利用して磁気分離（下記特許文献２参照）により該シュベルトマナイトの分離及び除去ができないかを追求した。
特開２００５―７４２５９号公報
特開２００２―１５３７７０号公報
本願発明の課題は、微量ながらウランイオン、ラジウムイオンとして河川水等に流出している天然放射性金属イオンを低コストで分離、除去することである。
本発明は、ウラン又はラジウムがイオン化したウランイオン又はラジウムイオンを含有する液体にシュベルトマナイト粉末を混合し、該シュベルトマナイトに該ウランイオン又はラジウムイオンを収着せしめ、該シュベルトマナイトを含有した液体を磁場中に設けられた磁性フィルタに通し、該磁性フィルタに該シュベルトマナイトを付着させ、該液体から該ウランイオン又はラジウムイオンを分離する、ウラン又はラジウムの分離法を提供するものである。
また、上記シュベルトマナイトが反磁性体で構成されているウラン又はラジウムの分離法を提供するものである。
また、上記シュベルトマナイトの純度が、７０重量％以上であるウラン又はラジウムの分離法を提供するものである。
他の発明としては、底部に排水口を有する土砂収納容器にウラン又はラジウムを含む土砂を搬入し、該土砂に液体を散布し、該排水口より排出された液体とシュベルトマナイトを混合することにより、該ウラン又はラジウムがイオン化したウランイオン又はラジウムイオンを該シュベルトマナイトに収着させ、次に、磁場が印加されている状態において、該シュベルトマナイトを含有する液体を、磁性フィルタを有する分離装置に導入し、該シュベルトマナイトを該磁性フィルタに付着させ、該磁性フィルタに所定量のシュベルトマナイトが付着すると、該シュベルトマナイトを含有する液体の導入を水の導入に切り換え、磁場の印加を停止することにより該磁性フィルタから該シュベルトマナイトを離脱させるウラン又はラジウムを分離及び除去する方法を提供するものである。
他の発明としては、底部に排水口を有する土砂収納容器、該容器に液体を散布する装置、該排水口より排水された液体とシュベルトマナイトを混合する混合タンク、該シュベルトマナイトを含有する液体を収容し、内部にシュベルトマナイトを分離するための磁性フィルタを有する分離装置及び該分離装置の周囲に配置された磁場勾配を与える磁場付与装置を有するウラン又はラジウムの分離・除去装置を提供するものである。
また、上記混合タンクと上記分離装置の間に上記シュベルトマナイトを含有する液体と水の導通を切り換える切換弁を備えたウラン又はラジウムの分離・除去装置を提供するものである。
また、上記導入部と上記分離装置の間に上記シュベルトマナイトを含有する液体と水の導通を切り換える切換弁を備えたウラン又はラジウムの分離・除去装置を提供するものである。
他の発明としては、底部に排水口を有する土砂収納容器、該容器に液体を散布する装置、該底部又は該排水口と分離装置の間にシュベルトマナイトを導入する導入部、該シュベルトマナイトを含有する液体を収容し、内部にシュベルトマナイトを分離するための磁性フィルタを有する分離装置及び該分離装置の周囲に配置された磁場勾配を与える磁場付与装置を有するウラン又はラジウムの分離・除去装置を提供するものである。
本願発明は、シュベルトマナイトにウランイオンを収着させ、このシュベルトマナイトが反磁性体であることに着目し、磁気分離技術を適用し、ウランイオンの含有量を１/１００程度に低減させる効果を有する。
以下に、本願発明を実施するための最良の形態を示す。
図１を参照し本願発明の基本構造を説明する。シュベルトマナイトとウランイオンを含有する液体を混合するための混合タンク１に、配管２を通してウランイオンを含有する液体を導入し、配管３を通してシュベルトマナイトを導入する。
該混合タンク１には、攪拌機１２が設けられており、この撹拌機１２によりウランイオンを含有する液体とシュベルトマナイトをよく混合する。これにより、シュベルトマナイトは、ウランイオンを収着する。
次に、ウランイオンを含有する液体を分離装置４に導入する。分離装置４は、その周囲に超電導コイル５を具備し、内部には磁性フィルタ６を設けている。この分離装置４において、該超電導コイル５に電流を流すと、電磁フィルタ６の近傍においては、急勾配の磁場が形成され、反磁性体であるシュベルトマナイトは、磁性フィルタ６に付着する。これにより、シュベルトマナイトに収着しているウランは、シュベルトマナイトとともに、磁性フィルタ６に付着して他の物質から分離する。
図２に、高純度のシュベルトマナイト、５０％純度のシュベルトマナイト及び硫化鉄によるウランの収着の度合いの分析結果を示す。この分析は、サンプル液１００ｍｌに対して、硝酸０．５ｍｌを添加して分析試料とし、セイコーインスツルメント（株）製のＩＣＰ−ＭＳ（ＳII ＳＰＱ９２００）を用いて測定した。
この図２から、高純度のシュベルトマナイトにあっては、シュベルトマナイトの混入前ウラン含有率（Ａ）＝１７．１μｇ／ｌであったものが、混入後ウラン含有率（Ｂ）＝０．２μｇ／ｌにも減少したので、ウランの除去率（Ａ−Ｂ）／Ａ＝９８．８％である。５０％純度のシュベルトマナイトにあっても、かなりウランを収着するが、高純度のシュベルトマナイトに比べると、除去率＝９２．７％であり、多少収着の度合いが劣っているが高除去率を示している。シュベルトマナイトは、純度が高いほどウランの収着が大きく、実際的には、７０％以上が好ましく、ウランの除去効率を上げるためには、９０％以上がさらに好ましい。
なお、別の条件下においては硫化鉄もウランに対し、かなり良好な収着剤になるが、ウランの収着に対しては必ずしも良好な収着剤とはいえないことが示されている。
図３に、ウラン又はラジウムを包含した土砂を浄化するシステムを示す。
ウラン又はラジウムを包含している土砂は、土砂収納容器８に収納される。該土砂収納容器８において、散水器９により該土砂に液体（多くは、水であるが、時には、ウランを溶融しやすい液体でもよい。）を散布する。
上記ウラン又はラジウムを含有する土砂内を通過する液体は、ウラン又はラジウムを溶かし、該収納容器の底部に設けている排水口１０より流出する。このウランイオン又はラジウムイオンを含有する液体を混合タンク１に導く。
上記ウランイオン又はラジウムイオンを含有する液体は、上記実施例１において示したように、混合タンク１においてシュベルトマナイトと混合し、上記ウランイオン又はラジウムイオンは、該シュベルトマナイトに収着される。このウランイオン又はラジウムイオンを収着したシュベルトマナイトを分離装置４に送る。
分離装置４においては、超電導コイル５と磁性フィルタ６の作り出す急激な磁場勾配により、シュベルトマナイトは、分離装置４の内部に設けられた磁性フィルタ６に付着する。
次に、該磁性フィルタ６に付着したシュベルトマナイトを脱離するために、混合タンク１と分離装置４との間に設けた切換弁１１により、混合タンク１からのシュベルトマナイトを含んだ液体の導入を停止し、水を分離装置４に導入する。それと同時に超電導コイル５への通電を停止し、磁場の印加を停止する。この磁場の印加停止により、磁性フィルタ６に付着していたシュベルトマナイトは、脱離して配管７より分離装置４の外部へ排出され、除去される。
上記実施例においては、ウランイオン又はラジウムイオンを含有する液体を混合タンク１においてシュベルトマナイトと混合したが、混合タンク１を用いずに、排水口１０と分離装置の間の適当な場所において、シュベルトマナイトを導入してもよい。この場合は、混合タンクを設ける費用を削減することができる。
１ 混合タンク
２ 配管
３ 配管
４ 分離装置
５ 超電導コイル
６ 磁性フィルタ
７ 配管
８ 土砂収納容器
９ 散水器
１０ 排水口
１１ 切換弁
１２ 撹拌機
２ 配管
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８ 土砂収納容器
９ 散水器
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１１ 切換弁
１２ 撹拌機
Claims (8)
- ウラン又はラジウムの分離法であって、ウラン又はラジウムがイオン化したウランイオン又はラジウムイオンを含有する液体にシュベルトマナイト粉末を混合し、該シュベルトマナイトに該ウランイオン又はラジウムイオンを収着せしめ、該シュベルトマナイトを含有した液体を磁場中に設けられた磁性フィルタに通し、該フィルタに該シュベルトマナイトを付着させ、該液体から該ウランイオン又はラジウムイオンを分離することを特徴とするウラン又はラジウムの分離法。
- 上記シュベルトマナイトは、反磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のウラン又はラジウムの分離法。
- 上記シュベルトマナイトの純度は、７０重量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウラン又はラジウムの分離法。
- ウラン又はラジウムを分離及び除去する方法であって、底部に排水口を有する土砂収納容器にウラン又はラジウムを含む土砂を搬入し、該土砂に液体を散布し、該排水口より排出された液体とシュベルトマナイトを混合することにより、該ウラン又はラジウムがイオン化したウランイオン又はラジウムイオンを該シュベルトマナイトに収着させ、次に、磁場が印加されている状態において、該シュベルトマナイトを含有する液体を、磁性フィルタを有する分離装置に導入し、該シュベルトマナイトを該フィルタに付着させ、該フィルタに所定量のシュベルトマナイトが付着すると、該シュベルトマナイトを含有する液体の導入を水の導入に切り換え、磁場の印加を停止することにより該フィルタから該シュベルトマナイトを離脱させることを特徴とするウラン又はラジウムを分離及び除去する方法。
- ウラン又はラジウムの分離・除去装置であって、底部に排水口を有する土砂収納容器、該容器に液体を散布する装置、該排水口より排水された液体とシュベルトマナイトを混合する混合タンク、該シュベルトマナイトを含有する液体を収容し、内部にシュベルトマナイトを分離するための磁性フィルタを有する分離装置及び該分離装置の周囲に配置された磁場勾配を与える磁場付与装置を有することを特徴とするウラン又はラジウムの分離・除去装置。
- 上記混合タンクと上記分離装置の間に上記シュベルトマナイトを含有する液体と水の導通を切り換える切換弁を備えていることを特徴とする請求項５に記載のウラン又はラジウムの分離・除去装置。
- ウラン又はラジウムの分離・除去装置であって、底部に排水口を有する土砂収納容器、該容器に液体を散布する装置、該底部又は該排水口と分離装置の間にシュベルトマナイトを導入する導入部、該シュベルトマナイトを含有する液体を収容し、内部にシュベルトマナイトを分離するための磁性フィルタを有する分離装置及び該分離装置の周囲に配置された磁場勾配を与える磁場付与装置を有することを特徴とするウラン又はラジウムの分離・除去装置。
- 上記導入部と上記分離装置の間に上記シュベルトマナイトを含有する液体と水の導通を切り換える切換弁を備えていることを特徴とする請求項７に記載のウラン又はラジウムの分離・除去装置。
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