JP2013178149A - 土壌含有放射性物質の分離方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の土壌含有放射性物質の分離方法は、土壌Sに含まれる放射性物質(放射性セシウム、放射性セシウムイオン[Cs+])を溶出可能な複数種の薬液(第1薬液R1及び第2薬液R2)のそれぞれを分けて別々に前記土壌Sに対して接触させる複数の段階からなる洗浄工程(第1洗浄工程、及び第2洗浄工程)を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
しかしながら、この土壌を例にとっても、それに含有する放射性物質を迅速に効率よく土壌から分離できる方法であって、かつ土壌を安価で大量に処理できるものは未だ確立されていない。
ところで、放射性のセシウム、ストロンチウム等は、主に陽イオン化して土壌に取り込まれる。一方、土壌を構成するケイ酸塩化合物は、ケイ素がアルミニウムに置き換わることで負に帯電したアニオン部分を有している。したがって、陽イオン化して土壌に取り込まれた放射性のセシウム、ストロンチウム等は、ある種の土壌鉱物(ケイ酸塩化合物)に化学的に強く吸着され、例えば層状ケイ酸塩鉱物の層間部分に吸着したセシウムイオンは、水洗によっては殆ど分離することができない。
従来、土壌に含まれるセシウムをカルボン酸で溶出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、地域ごとに放射性物質の除去を行う対象の土壌の成分分析を行って、構成するケイ酸塩鉱物の種類及び割合を特定してから分離に有効なカルボン酸を見出して使用することも考えられるが、効率よく大量の土壌を処理しなければならない土壌含有放射性物質の分離方法には適さない。
本発明の土壌含有放射性物質の分離方法及びこの分離方法を実施する分離装置は、複数の薬液を分けて別々に土壌に接触させることを主な特徴とする。
なお、本実施形態では、2種類の薬液(後記する塩等の水溶液)を使用する土壌含有放射性セシウム(134Cs、137Cs)の分離装置及び分離方法を例に取って本発明を具体的に説明する。まず、本発明の土壌含有放射性物質の分離方法を実施する分離装置について説明した後に、当該土壌含有放射性物質の分離方法について説明する。
図1に示すように、本発明の分離方法を実施する分離装置は、採取した放射性セシウム含有土壌S(以下、単に「土壌S」と称する)と後記する第1薬液R1との接触(図2の第1洗浄工程)を行う第1ミキサ2及び第1セトラ3と、この第1洗浄工程の実施後に、土壌Sに含まれる第1薬液R1の水洗(図2の第1濯ぎ工程)を行う第1水洗槽4及び第1静置槽5と、この第1濯ぎ工程の実施後に、土壌Sと後記する第2薬液R2との接触(図3の第2洗浄工程)を行う第2ミキサ6及び第2セトラ7と、この第2洗浄工程の実施後に、土壌Sに含まれる第2薬液R2の水洗(図3の第2濯ぎ工程)を行う第2水洗槽8及び第2静置槽9と、を備えている。
なお、第1セトラ3での土壌Sと上澄み液としての第1薬液R1との分離は、静置分離を想定しているが、本発明での第1セトラ3における土壌Sと第1薬液R1との分離法としては、積極的な分離法を採用することができる。ちなみに、積極的な分離法としては、例えば、沈殿分離法、分級装置を使用した湿式分離法、遠心分離機や湿式サイクロン等を使用した遠心分離法等が挙げられる。
ちなみに、沈殿槽19から貯留槽11への土壌Sの返送、又は貯留槽18への土壌Sの返送の選択は、三方切替え弁V1を切替えて行うようになっている。
なお、第2セトラ7での土壌Sと上澄み液としての第2薬液R2との分離は、静置分離を想定しているが、本発明での第2セトラ7における土壌Sと第2薬液R2との分離法としては、前記の第1セトラ3と同様の、積極的な分離法を採用することができる。
ちなみに、第2回収装置23は、前記の第1回収装置16と同様のものを使用することができる。
このような第2水洗槽8は、第2セトラ7の沈殿槽22から送り込まれる、第2薬液R2で湿潤する土壌Sを水洗することで、土壌Sから第2薬液R2を洗い出すようになっている。
ちなみに、沈殿槽26から貯留槽12への土壌Sの返送、又は貯留槽26への土壌Sの返送の選択は、三方切替え弁V2を切替えて行うようになっている。
次に、土壌含有放射性セシウム(134Cs、137Cs)の分離方法について説明する。
本実施形態に係る分離方法は、採取した土壌S(図1参照)に含まれる放射性セシウムを溶出可能な2種の第1薬液R1及び第2薬液R2(図1参照)を準備する薬液準備工程と、前記土壌Sに対して前記2種の第1薬液R1及び第2薬液R2のそれぞれを分けて別々に接触させる2段階からなる洗浄工程(図2の第1洗浄工程及び図3の第2洗浄工程)と、を有することを特徴とする。
図2に示すように、本実施形態に係る分離方法では、まず土壌Sの採取、分級及び放射能の測定が行われる(ステップS1)。具体的には、採取された土壌Sは、所定の目開きの篩いによって、篩い上の粗粒と、篩い下の細粒とに分級される。そして、これらの粗粒及び細粒について、放射能の測定が行われる。
そして、本実施形態に係る分離方法は、この分級によって得られる土壌Sの粗粒から以下に説明する工程を経て放射性セシウムが分離される。
なお、本発明の土壌含有放射性物質の分離方法は、ステップS1の分級及び放射能の測定を省略して、採取した土壌Sをそのまま次に続くステップS2で処理することもできる。
ステップS2での土壌Sと第1薬液R1との混合攪拌温度は、第1薬液R1の沸点未満であればよく、大気圧下でステップS2を実施する場合には、溶質濃度に応じての沸点上昇を見込んだ上限を設定すると、100℃以下が望ましく、15℃〜100℃程度が更に望ましい。より望ましくは30℃〜80℃程度である。本実施形態におけるステップS2の混合攪拌温度は、図1に示す第1ミキサ2の温度制御装置14で制御されて設定されることとなる。
なお、このステップS3での第1セトラ3の沈殿槽15内の静置分離温度は、第1ミキサ2の貯留槽11における前記の混合攪拌温度と同じ範囲に設定することができる。本実施形態におけるステップS3の静置分離温度は、図1に示す第1セトラ3の温度制御装置14で制御されて設定されることとなる。
先ず、ステップS4では、第1水洗槽4(図1参照)の貯留槽18(図1参照)内にて土壌Sと濯ぎ水W(図1参照)との混合攪拌が行われる。
このステップS4での第1水洗槽4の貯留槽18内の混合攪拌温度は、第2ミキサ6の貯留槽21における後記する混合攪拌温度と同じ範囲に設定することができる。このステップS4の混合攪拌温度は、図1に示す第1水洗槽4の温度制御装置14で制御されて設定されることとなる。
このステップS5での第1静置槽5の沈殿槽19(図1参照)内の静置分離温度は、第2ミキサ6の貯留槽21における後記する混合攪拌温度と同じ範囲に設定することができる。このステップS5の混合攪拌温度は、図1に示す第1静置槽5の温度制御装置14で制御されて設定されることとなる。
そして、このようなステップS4及びステップS5からなる第1濯ぎ工程で、土壌Sに含まれる第1薬液R1が濯ぎ水Wに洗い出されることとなる。
ちなみに、濯ぎ後の土壌Sが貯留槽11(図1参照)内に返送される場合には、ホッパHに対する土壌Sの供給は中断される。
つまり、図2に示すステップS5で濯がれた土壌Sは、符号Bで示すように、図3に示すステップS8の第2洗浄工程に付されることとなる。
ステップS8での土壌Sと第2薬液R2との混合攪拌温度としては、ステップS2での混合攪拌温度の範囲と同様の範囲で設定することができる。このステップS8の混合攪拌温度は、図1に示す第2ミキサ6の温度制御装置14で制御されて設定されることとなる。
なお、ステップS2での混合攪拌温度とステップS8での混合攪拌温度とを前記の同じ範囲内で設定する場合において、ステップS2での混合攪拌温度とステップS8での混合攪拌温度とは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
なお、このステップS9での第2セトラ7の沈殿槽22内の静置分離温度は、第2ミキサ6の貯留槽21における前記の混合攪拌温度と同じ範囲に設定することができる。本実施形態におけるステップS9の静置分離温度は、図1に示す第2セトラ7の温度制御装置14で制御されて設定されることとなる。
先ず、ステップS11では、第2水洗槽8(図1参照)の貯留槽25(図1参照)内にて土壌Sと濯ぎ水W(図1参照)との混合攪拌が行われる。
このステップS11及びステップS12の第2濯ぎ工程は、複数回繰り返して行うことができる。この際、図1に示す第2静置槽9の沈殿槽26の底部近傍から抜き出された濯ぎ後の土壌Sは、三方切替え弁V2を介して第2水洗槽8(図1参照)の貯留槽25(図1参照)内に返送される。
ちなみに、濯ぎ後の土壌Sが貯留槽21(図1参照)内に返送される場合には、第2静置槽9の沈殿槽26からの土壌S(図2及び図3の符号B)の供給は中断される。
一方、ステップS12で第2静置槽9の沈殿槽26内の上澄み液として静置分離された濯ぎ水Wは、再び第2濯ぎ水槽24に戻される。その結果、濯ぎ水Wは再利用され(ステップS16)、ステップS11に戻って第2濯ぎ工程に使用される。なお、濯ぎ水Wに含まれる放射能の量が多い場合には、ステップS13にて第2薬液R2と図示しない配管を介して合流して放射性物質が回収される。
その後、ステップS1の土壌Sの採取場所に、ステップS17で回収された土壌Sが埋め戻されることで(ステップS18)、本実施形態に係る分離方法の工程は終了する。
前記したように、原子燃料取扱い施設の不測の事故により大気中に放出された放射性セシウムは、風によって運ばれ、降雨等によって地表に降下する。そして、地表に降下した放射性セシウムは、土壌S中で主に1価の陽イオン(Cs+)として存在する。
前記実施形態では、複数の薬液として第1薬液R1及び第2薬液R2のそれぞれを別々に土壌Sに接触させる分離方法について説明したが、本発明は3つ以上の薬液を別々に土壌Sに接触させる分離方法とすることができる。
(実施例1)
本実施例では、採取した放射性物質含有土壌(以下、単に「土壌」と称する)を、以下に示す第1洗浄工程、第1濯ぎ工程、第2洗浄工程、及び第2濯ぎ工程に付すことによって土壌の放射性物質を分離した。
採取した土壌から500gを秤取して、これに第1薬液としての炭酸カルシウム水溶液(0.01mol/L)5L(5000g)を加えた固液比(質量比1/10)にての混合攪拌を行った。混合攪拌条件は、パドル翼攪拌(回転速度250rpm)、攪拌時間1時間、攪拌温度60℃とした。
そして、これを10分間静置した後、デカンテーションにて上澄み液の炭酸カルシウム水溶液4.5Lを分離回収した。湿潤した土壌は、次の第1濯ぎ工程に付した。
なお、回収した炭酸カルシウム水溶液は、次に説明する放射性物質回収工程を行って、後の第1洗浄工程に再利用した。
分離回収した4.5Lの炭酸カルシウム水溶液に、モルデナイト1gを加えて混合攪拌を行った。そして、この混合攪拌の際に、混合物のpHを6.5〜7.5の範囲内となるように調整した。pHの調整には、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液と塩酸を使用した。なお、混合攪拌条件は、パドル翼攪拌(回転速度250rpm)、攪拌時間1時間、攪拌温度20℃とした。
そして、これを10分間静置した後、デカンテーションにて上澄み液の炭酸カルシウム水溶液4.4Lを分離回収した。次いで、この炭酸カルシウム水溶液の炭酸カルシウム濃度を測定すると共に、必要量の炭酸カルシウムを更に加えて濃度を0.01mol/Lに再調整した。
なお、分離したモルデナイト水溶液0.1Lは、後の放射性物質回収工程に再利用した。
前記の湿潤した土壌の全量に、濯ぎ水としての所定量の水(水道水、以下同じ)を加えた固液比(質量比1/10)にての混合攪拌を行った。そして、この混合攪拌の際に、混合物のpHを6.5〜7.5の範囲内となるように調整した。pHの調整には、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液と塩酸を使用した。なお、混合攪拌条件は、パドル翼攪拌(回転速度250rpm)、攪拌時間5分、攪拌温度20℃とした。
なお、本実施例での第1薬液としての炭酸カルシウム水溶液の炭酸カルシウム濃度は0.01mol/Lと低いため、分離回収した上澄み液4.5Lは、後の第1濯ぎ工程に再利用した。
図6は、実施例1において、薬液による洗浄後に濯ぎを行った土壌の放射能の量を、洗浄前の土壌の放射能の量を100%とした放射能の量の相対比(%)で示すグラフである。ここでの測定結果は、図6中、実施例1の「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」として記す。
3回の第1濯ぎ工程を行って脱水した前記の土壌に、第1薬液としての炭酸カルシウム水溶液(0.01mol/L)5L(5000g)を加えた固液比(質量比1/10)にての混合攪拌を行った。混合攪拌条件は、初回の第1洗浄工程と同条件で行った。
但し、使用した第1薬液としての炭酸カルシウム水溶液は、前記の再利用に供するために回収したものである。
そして、前記と同様にして脱水後の土壌の放射能量を測定した。その結果を、図6中、実施例1の「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」として記す。
本実施例では、第2薬液として、硫酸アンモニウム水溶液(0.01mol/L)を使用した。この第2洗浄工程及び第2濯ぎ工程では、前記の第1洗浄工程で使用した炭酸カルシウム水溶液に代えてこの硫酸アンモニウム水溶液を使用した以外は、前記の第1洗浄工程及び第1濯ぎ工程と同じ要領でこの第2洗浄工程及び第2濯ぎ工程を行った。つまり、3回の第2洗浄工程と9回の第2濯ぎ工程とを行った。
本実施例では、前記の放射性物質回収工程において、第1回目、第2回目及び第3回目の第1洗浄工程のそれぞれで回収された炭酸カルシウム水溶液からモルデナイトで放射性物質が回収される際の、上澄み液の放射能の量の経時変化を測定した。なお、上澄み液の放射能の量は、NaIシンチレーション検出器(CAPINTEC社製 Captus3000)を使用して総放射能量(Cs−total)を測定した。その測定結果を図7に示す。
図7は、放射性物質回収工程における上澄み液の放射能の量の経時変化を示すグラフである。なお、図7中、「上澄み液の放射能量の相対比(%)」は、第1回目の第1洗浄工程で回収された炭酸カルシウム水溶液の放射能の量を100%とした相対比(%)で表している。
本実施例では、第1薬液として硫酸アンモニウム水溶液(0.01mol/L)を使用し、第2薬液として炭酸カルシウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図6に示す。
なお、図6中、実施例2についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ炭酸カルシウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図6に示す。
なお、図6中、比較例1についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ硫酸アンモニウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図6に示す。
なお、図6中、比較例2についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ炭酸カルシウム水溶液(0.01mol/L)と硫酸アンモニウム水溶液(0.01mol/L)との混合液(体積比1:1)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図6に示す。
なお、図6中、比較例3についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本実施例では、第1薬液として炭酸マグネシウム水溶液(0.01mol/L)を使用し、第2薬液として硫酸カリウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図8に示す。
図8は、実施例3において、薬液による洗浄後に濯ぎを行った土壌の放射能の量を、洗浄前の土壌の放射能の量を100%とした放射能の量の相対比(%)で示すグラフである。
図9は、放射性物質回収工程における上澄み液の放射能の量の経時変化を示すグラフである。なお、図9中、「上澄み液の放射能量の相対比(%)」は、第1回目の第1洗浄工程で回収された第1薬液の放射能の量を100%とした相対比(%)で表している。
本実施例では、第1薬液として硫酸カリウム水溶液(0.01mol/L)を使用し、第2薬液として炭酸マグネシウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図8に示す。
なお、図8中、実施例4についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ炭酸マグネシウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図8に示す。
なお、図8中、比較例4についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ硫酸カリウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図8に示す。
なお、図8中、比較例5についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ炭酸マグネシウム水溶液(0.01mol/L)と硫酸カリウム水溶液(0.01mol/L)との混合液(体積比1:1)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図8に示す。
なお、図8中、比較例6についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本実施例では、第1薬液として炭酸水素ナトリウム水溶液(0.01mol/L)を使用し、第2薬液として硫酸セシウム水溶液(0.01mol/L)を使用した。この硫酸セシウム水溶液を使用した第2洗浄工程では、ミキサ攪拌を行った。ちなみに、硫酸セシウム水溶液を使用したこの第2洗浄工程は、混合物のpHを3〜9に設定することが望ましく、pH5〜7に設定することがより望ましい。なお、第2濯ぎ工程もミキサ攪拌を行ったがこの第2濯ぎ工程はパドル翼攪拌でも構わない。そして、これ以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図10に示す。
図10は、実施例5において、薬液による洗浄後に濯ぎを行った土壌の放射能の量を、洗浄前の土壌の放射能の量を100%とした放射能の量の相対比(%)で示すグラフである。
また、実施例1の前記の放射性物質回収工程と同様に、第1回目、第2回目及び第3回目の第1洗浄工程のそれぞれで回収された第1薬液からモルデナイトで放射性物質が回収される際の、上澄み液の放射能の量の経時変化を測定した。その測定結果を図11に示す。
図11は、放射性物質回収工程における上澄み液の放射能の量の経時変化を示すグラフである。なお、図11中、「上澄み液の放射能量の相対比(%)」は、第1回目の第1洗浄工程で回収された第1薬液の放射能の量を100%とした相対比(%)で表している。
本実施例では、第1薬液として硫酸セシウム水溶液(0.01mol/L)を使用し、第2薬液として炭酸水素ナトリウム(0.01mol/L)を使用した。この硫酸セシウム水溶液を使用した第1洗浄工程では、ミキサ攪拌を行った。ちなみに、硫酸セシウム水溶液を使用したこの第1洗浄工程は、混合物のpHを3〜9に設定することが望ましく、pH5〜7に設定することがより望ましい。なお、第1濯ぎ工程もミキサ攪拌を行ったがこの第1濯ぎ工程はパドル翼攪拌でも構わない。そして、これ以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図10に示す。
なお、図10中、実施例6についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ炭酸水素ナトリウム(0.01mol/L)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図10に示す。
なお、図10中、比較例7についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ硫酸セシウム水溶液(0.01mol/L)を使用した。この硫酸セシウム水溶液を使用した第1洗浄工程及び第2洗浄工程では、ミキサ攪拌を行った。ちなみに、硫酸セシウム水溶液を使用したこの第1洗浄工程及び第2洗浄工程は、混合物のpHを3〜9に設定することが望ましく、pH5〜7に設定することがより望ましい。なお、第1濯ぎ工程及び第2濯ぎ工程もミキサ攪拌を行ったがこの第1濯ぎ工程及び第2濯ぎ工程はパドル翼攪拌でも構わない。そして、これ以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図10に示す。
なお、図10中、比較例8についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
本比較例では、第1薬液及び第2薬液として、それぞれ炭酸水素ナトリウム水溶液(0.01mol/L)と硫酸セシウム水溶液(0.01mol/L)との混合液(体積比1:1)を使用した以外は、実施例1と同様に、秤取した土壌500gに含まれる放射性物質を分離した。そして、実施例1と同様に、第1薬液による第1洗浄工程、及びこれに続く第1濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定、並びに第2薬液による第2洗浄工程、及びこれに続く第2濯ぎ工程後の土壌における放射能の量の測定を行った。その測定結果を図10に示す。
なお、図10中、比較例9についての横軸の「除染前」、「第1洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程2回目」、「第1洗浄・濯ぎ工程3回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程1回目」、「第2洗浄・濯ぎ工程2回目」及び「第2洗浄・濯ぎ工程3回目」、並びに縦軸の「放射能量の相対比(%)」は、実施例1についてのそれらと同義である。
図6、図8及び図10に示すように、実施例1から6では、土壌中の放射能の量を99%以上低減できることが確認できた。
これに対し、土壌の洗浄に1種類の薬液のみを使用した比較例1、2、4、5、7、8では、多くても放射能の量が60%低減されるに止まっていた。
また、2種類の薬液を混合したものを使用した比較例3、6、9では、多くても放射能の量が20%低減されるに止まっていた。
したがって、放射性物質含有土壌500gを処理する場合に、モルデナイトの前記の再利用を行うことにより、第1洗浄工程及び第2洗浄工程で使用した第1薬液及び第2薬液中に含まれる放射性物質の回収には、合計2gのモルデナイトで足りることが確認できた。
2A 第1ミキサ
2B 第1ミキサ
3 第1セトラ
3A 第1セトラ
3B 第1セトラ
4 第1水洗槽
5 第1静置槽
6 第2ミキサ
7 第2セトラ
8 第2水洗槽
9 第2静置槽
10 第1薬液槽
13 攪拌装置
14 温度制御装置
16 第1回収装置
17 第1濯ぎ水槽
20 第2薬液槽
23 第2回収装置
24 第2濯ぎ水槽
27 脱水装置
R1 第1薬液
R2 第2薬液
S 土壌
W 濯ぎ水
Claims (8)
- 土壌に含まれる放射性物質を溶出可能な複数種の薬液のそれぞれを分けて別々に前記土壌に対して接触させる複数の段階からなる洗浄工程を有することを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。
- 請求項1に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記放射性物質が前記土壌の荷電基に結合する金属イオンであり、
前記複数種の薬液は、前記土壌の荷電基に結合するカウンターイオンを含む薬液から選択されることを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。 - 請求項2に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記複数種の薬液のそれぞれは、前記カウンターイオンを含む塩の水溶液であることを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記複数の段階からなる洗浄工程の各段階のそれぞれの実施後に、前記土壌を水洗する濯ぎ工程を更に有することを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記複数の段階からなる洗浄工程の各段階のそれぞれは、前記土壌に対して使用される一の薬液を、複数回断続的に当該土壌に繰り返して接触させる多段で構成されていることを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記洗浄工程で前記土壌と接触した後の前記薬液に溶出された前記放射性物質を、当該薬液から回収する放射性物質回収工程を有することを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。 - 請求項6に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記放射性物質回収工程で前記放射性物質が回収された後の前記薬液が、循環されて前記洗浄工程で再使用されることを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。 - 請求項4から請求項7のいずれか1項に記載の土壌含有放射性物質の分離方法において、
前記濯ぎ工程で前記土壌を水洗した後の水が、循環されて当該濯ぎ工程で再使用されることを特徴とする土壌含有放射性物質の分離方法。
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