JP2013174544A - 放射性物質除去剤及び放射性物質分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】河川、湖沼、海等の自然水の放射性物質の浄化に使用することができ、比較的安価で放射性物質を良好に除去することができる放射性物質除去剤及びそれを使用した放射性物質除去方法を提供する。
【解決手段】凝灰岩およびコンクリートを含む放射性物質除去剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、放射性物質除去剤及び放射性物質分離方法に関する。

東日本大震災における原子力発電所事故によって、放射性物質の拡散が発生したことから、その処理が重大な問題とされている。特に放射性物質が拡散した地域においては、汚染された土壌を洗浄し除染することが必要とされる。

特に、被災地域及びその周辺では、降水の河川・湖沼・海への流入；放射性物質の拡散・除染作業に伴う排水などにより自然水が汚染される危険に曝されている。すなわち、雨水が流れるときに放射性物質を含むものとなり、これが河川・湖沼・海へ流入することが考えられる。また、汚染土壌を改質するための処理を行った場合に発生した汚染水の一部が河川・湖沼・海へ流入するおそれもある。このため、河川の除染については、何十年という長期に渡って継続的に汚染対策を実施しなければならない。

更に、汚染土壌の除染方法について多くの検討はなされているが、反面、自然水の放射能汚染対策については現時点ではほとんど検討がなされていない。例えば、大谷石によるセシウム吸着については、非特許文献１に記載されている。しかし、廃棄物処理の活用への使用が提案されているのみであり、自然水の汚染水の浄化に使用することについての検討はなされていない。

また、自然水はその流れの形状や水中の地形等によって、特に多量に放射性物質が蓄積されるホットスポットが形成されやすいとの説もあり、このような汚染状況の改善は極めて重要な課題となる。更に、長期間にわたって行われるものであることから、安価な材料によって行うことが好ましい。

産経新聞 2012年1月21日

本発明は上記に鑑み、河川、湖沼、海等の自然水の放射性物質の浄化に使用することができ、比較的安価で放射性物質を良好に除去することができる放射性物質除去剤及びそれを使用した放射性物質除去方法を提供することを目的とする。

本発明は凝灰岩およびコンクリート廃材を含む放射性物質除去剤である。
凝灰岩及びコンクリートは、破砕又は粉砕された状態であることが好ましい。
上記凝灰岩は大谷石であることが好ましい。
上記コンクリートはコンクリート廃材であることが好ましい。
本発明は、上述した放射性物質除去剤を容器に詰め、自然水中に沈める工程からなることを特徴とする放射性物質除去方法である。

本発明の放射性物質除去剤によって、安価な材料によって効率よく放射性のセシウム及びストロンチウムを除去することができ、放射性物質による汚染が不安視される河川・湖沼・海水等の浄化を行うことができる。

凝灰岩及びコンクリート混合物のセシウムイオン吸着量を示す図である。 凝灰岩及びコンクリート混合物のストロンチウムイオン吸着量を示す図である。 水層の厚みと放射線量との関係を示す図である。

本発明の放射性物質除去剤は、凝灰岩及びコンクリート廃材を含むものである。凝灰岩は、火山から噴出された火山灰が地上や水中に堆積した岩石である。このような凝灰岩は天然ゼオライトを含有するものであることから、各種金属成分を吸着する性能がある。このような天然ゼオライトのなかでも、凝灰岩は特にセシウムを効率よく吸着する性能があるため、本発明において好適に使用することができる。

このような凝灰岩としては、軽石凝灰岩、溶結凝灰岩、礫質凝灰岩、緑色凝灰岩、輝緑凝灰岩等が知られている。本発明においてはこれらの任意のものを使用することができるが、なかでも噴火の際に噴出された軽石を主な構成物質とする軽石凝灰岩を特に好適に使用することができる。上記凝灰岩としては、性質の異なるものを2種以上組み合わせて使用するものであってもよい。

上記軽石凝灰岩としては、大谷石が有名である。大谷石は栃木県宇都宮市北西部の大谷町一帯で採掘される軽石凝灰岩の一種であり、石材等の建築素材として広く使用されている。このような大谷石は特にセシウムの吸着能が高く、本発明の目的において好適に使用することができる。

本発明の放射性除去剤は、上記凝灰岩に加えて、コンクリートを含有するものである。コンクリートは、砂利、砂等をセメントで結合させたものをいう。このようなコンクリートは、ストロンチウムを吸着する性能を有するものであることが本発明者らの検討により明らかとなった。現在、原子力発電所から拡散した放射性物質としてはセシウムとストロンチウムが最も問題視されている。したがって、上述した凝灰岩とコンクリートとを併用して使用することによって、これらの両方を同時に除去することができるもの。

上記コンクリートは、本発明の目的に適応させるために原料を混合して硬化させたものを、必要に応じて破砕又は粉砕して所望のサイズのものとして使用してもよい。また、廃材として発生するコンクリートを必要に応じて破砕又は粉砕して所望のサイズとしたものを使用することがより好ましい。本発明の効果においては、新たに製造したコンクリートであっても、廃コンクリートであっても効果に差異はないが、東日本大震災によって大量に発生した瓦礫としての廃コンクリートが存在することから、これらを使用することが好ましい。

本発明においては、これらを任意の割合で混合した組成物を使用するものである。これらの混合比は特に限定されるものではないが、例えば、凝灰岩／コンクリート＝０.１〜９のものを使用することができる。上述した範囲内で混合したものを使用することで、効率よくセシウムとストロンチウムの両方を除去することができる

本発明の放射性物質除去剤は、上述した凝灰岩及びコンクリートに加えて、その他の成分を含有するものであってもよい。すなわち、放射性物質を吸収するその他の成分、その他の水質浄化剤等を併用して使用するものであってもよい。

上記凝灰岩及びコンクリートは、その形状を特に限定されるものではないが、粒径が１００μｍ〜１００ｃｍの粒子状〜塊状のものを使用することができる。粒径が小さければ表面積が大きいため、高効率で放射性化合物を吸着することができる反面、河川・湖沼・海水等の浄化に使用する場合は、水に流されてしまい回収ができなくなってしまう恐れがある。また、粒子径が大きければ、回収は容易であるが、取り扱い性が悪かったり、放射性物質の吸着効率が悪くなったりするおそれがある。なお、上記粒径は、数平均粒子径をあらわすものである。

本発明の放射性物質除去剤は、自然界に存在する自然水の浄化に使用することができる。本明細書において自然水とは、河川、湖沼、海等、自然界において存在している水全般を指す。また、田、貯水槽等のように自然水を人工的に貯水している場所の水も包含する。

本発明の放射性物質除去方法は、上述した放射性物質除去剤を容器に詰め、これを被処理対象の水中に沈めることによって、自然水中の放射性物質を吸着させ、所定の期間が経過したときに必要に応じて引き上げることによって、放射性除去剤を引き上げることによって水を浄化する方法である。

本発明の放射性物質除去方法の適用においては、後で放射性除去剤を回収できることと、放射性除去剤が充分に水と接触すること、充分な耐水性を有すること等が必要となる。よって、使用する容器は、これらの条件を満たすものであることが必要であり、例えば、網、織編物、不織布等によって形成した袋状物、籠等を使用することができる。

上記放射性物質除去方法の適用期間中、放射性除去剤を水中に沈めている間は、水が有する放射線の遮蔽能によって放射線の拡散は防止することができる。
所定期間、放射性除去剤を水に沈めた後、これを引き上げ、保管施設にて放射線量が充分に低下するまで保管することで、放射性物質除去を行うことができる。更に、線量を確認しつつ、新たな放射性物質除去剤を水中に沈めることにより、長期間にわたって放射線物質の除去を行うこともできる。

本発明の放射性物質除去方法によって、このような自然水の浄化を図ることができ、これによって放射性物質を除去することができる。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
セシウムイオンの吸着――福島県で採取された、凝灰岩の一種である大谷石の粉砕物（粒径約150μm）およびコンクリート廃材の粉砕物（粒径約150μm）をそれぞれ、100:0、75:25、50:50、25:75、0:100の比になるように混合し、１００ｍｇのこれら混合物を２５０ｍｌの１ｍMセシウムイオン水溶液に添加し、十分な時間攪拌した。この時の大谷石・コンクリート混合物によるセシウムイオン吸着量を図１に示す。
この測定結果から大谷石・コンクリート混合物には、投入した混合物重量の約１割の重量のセシウムイオンが吸着されることがわかった。

（実施例２）
ストロンチウムイオンの吸着――凝灰岩の一種である大谷石の粉砕物およびコンクリート廃材の粉砕物をそれぞれ、100:0、75:25、50:50、25:75、0:100の比になるように混合し、１００ｍｇのこれら混合物を２５０ｍｌの１ｍMストロンチウイオン水溶液に添加し、十分な時間攪拌した。この時の大谷石・コンクリート混合物によるストロンチウイオン吸着量を図１に示す。
この測定結果から大谷石・コンクリート混合物には、投入した混合物重量の約１〜４％の重量のストロンチウムイオンが吸着されることがわかった。

（実施例３）
大谷石は、凝灰岩の一種であり、構成成分としてゼオライトを含む。一般に、ゼオライトにはセシウムイオン吸着能があることが知られており、このことは、上記実施例で混合物にセシウムイオンが吸着された理由のひとつであると考えられる。そこで、本実施例ではゼオライトへのセシウム吸着について、由来する岩石による違いを調べる。
実験では、ジークライト株式会社製ゼオライトSGW-B4、市販の浄水用ゼオライト、市販の地力増進材であるケイゼオンを使用し、これらのセシウム吸着能の違いを比較する。これら３種の岩石粉砕物１００ｍｇを２５０ｍｌの１ｍMセシウムイオン水溶液に添加し、十分な時間攪拌した。この時のこれら岩石粉砕物によるセシウムイオン吸着量を表１に示す。

この測定結果からゼオライトへのセシウムイオンの吸着は、ゼオライトが由来する岩石によって、顕著に異なることがわかった。本実施例では、SGW-B4が最大のセシウム吸着能を示し、粉砕物１００ｍｇ当り14.1ｍｇのセシウムを吸着した。一方、実施例１では、大谷石のみを含む粉砕物へのセシウム吸着量は約１０ｍｇ/１００ｍｇ-粉砕物 であった。このことから大谷石には、一般の商品と比較して、同等の優れたセシウム吸着能を有するゼオライトが含まれていると考えられる。

（実施例４）
水による遮蔽――上記放射性物質除去剤を籠、網のような通水性の容器に詰め、それを水中に沈めた状態で使用する場合、当該放射性物質除去剤に吸着された放射性物質から生じる放射線は、通水性の容器の周囲、特に上方を流れる水によって遮蔽される。そこで、水による放射線の遮蔽効果を調査する。
水の入った金属トレイに線源を沈め、側面からの距離を変えた時の透過線量を側面外側で測定した。この時の放射線の透過率を図３に示す。この結果から、水層の厚みが１５ｃｍの時、透過する放射線量は５％以下になることがわかった。
以上の結果から、上記放射性物質除去剤を河川に沈めて使用すれば、当該放射性物質除去剤に吸着された放射性物質から生じる放射線は水面からの距離に応じて遮蔽されると考えられる。

本発明の放射性物質除去剤によって、特に、河川・湖沼・海等の自然水の浄化を好適にかつ、安価な材料によって行うことができるものである。

Claims (5)

1. 凝灰岩およびコンクリートを含む放射性物質除去剤。
2. 凝灰岩及びコンクリートは、破砕又は粉砕された状態である請求項１記載の放射性物質除去剤。
3. 凝灰岩は大谷石である請求項1又は２記載の放射性物質除去剤。
4. コンクリートはコンクリート廃材である請求項１，２又は３記載の放射性物質除去剤。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された放射性物質除去剤を容器に詰め、自然水中に沈める工程からなることを特徴とする放射性物質除去方法。