JP2014046223A

JP2014046223A - 除染方法

Info

Publication number: JP2014046223A
Application number: JP2012188907A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kitahara; 成郎北原; Shuji Matsumura; 修治松村; Susumu Yokozuka; 享横塚; Daijiro Tanabe; 大次郎田邉; Yukio Kakiuchi; 幸雄垣内; Mamoru Hirabayashi; 守平林
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd; Fatec Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd; Fatec Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】除染対象物から剥離させた有害物質の除染対象物への再付着を防止でき、除染効果を向上できる除染方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る除染方法は、容器９０内にポリイオン水９１を入れるとともに物の表面に有害物質が付着した除染対象物１００を当該容器９０内のポリイオン水９１中に入れて、除染対象物１００に圧力波を付与することによって、除染対象物１００から有害物質を剥離することを特徴とする。また、圧力波を発生させる圧力波発生装置として、放電により圧力波９５を発生させる放電装置１を用い、放電装置１の放電電極部６を容器内のポリイオン水中に設置して放電を行うことにより、ポリイオン水９１中の除染対象物１００に圧力波９５を付与した。
【選択図】図１

Description

本発明は、有害物質が付着した除染対象物から有害物質を除去する除染方法に関する。

有害物質が付着した除染対象物から有害物質を除去する除染方法としては、除染対象物としての汚染土を超音波洗浄する方法（特許文献１）等が知られている。

特開２００５−８１２４７号公報

しかしながら、上述した除染方法では、スラリー槽において土壌微粒子に超音波を照射することで土壌微粒子から有害物質が剥離するが、剥離した有害物質が土壌微粒子に再付着してしまうという問題点があった。
本発明は、除染対象物から剥離させた有害物質の除染対象物への再付着を防止でき、除染効果を向上できる除染方法を提供する。

本発明に係る除染方法によれば、容器内にポリイオン水を入れるとともに物の表面に有害物質が付着した除染対象物を当該容器内のポリイオン水中に入れて、除染対象物に圧力波を付与することによって、除染対象物から有害物質を剥離するので、除染対象物から剥離させた有害物質がポリイオン水のポリイオンに付着することにより、除染対象物から剥離させた有害物質の除染対象物への再付着を防止でき、除染効果を向上できる。
また、圧力波を発生させる圧力波発生装置として、放電により圧力波を発生させる放電装置を用い、放電装置の放電電極部を容器内のポリイオン水中に設置して放電を行うことにより、ポリイオン水中の除染対象物に圧力波を付与したので、安価かつ簡単に除染対象物を除染できる。

除染方法を示す断面図。除染対象物に有害物質が付着している状態及び除染対象物から有害物質が剥離した状態を示す図。圧力波発生装置としての放電装置を示す図。

実施形態に係る除染方法は、容器内にポリイオン水を入れるとともに物の表面に有害物質が付着した除染対象物を当該容器内のポリイオン水中に入れて、除染対象物に圧力波を付与することによって、除染対象物から放射性物質等の有害物質を剥離する。

具体的には、図１に示すように、圧力波を発生させる圧力波発生装置として、放電により圧力波９５を発生する放電装置１を用い、水にポリイオンを溶かしたポリイオン水９１を容器９０内に入れるとともに当該ポリイオン水９１中に除染対象物１００を入れ、容器９０内のポリイオン水９１中に、放電により圧力波９５を発生する電極装置の放電電極部６を設置し、電極装置に電圧を印加して電極間で放電を生じさせることで、放電により発生した圧力波９５がポリイオン水９１中の除染対象物１００に付与されて、除染対象物１００に付着していた放射性物質等の有害物質が剥離する。そして、除染対象物１００から剥離した有害物質は、ポリイオン水９１中のポリイオンに付着して凝集するので、一旦除染対象物１００から剥離した有害物質が除染対象物１００に再付着することを防止できる。尚、図１では、電極装置として、後述する電極装置２Ａを用いた場合を図示している。

実施形態に係る除染対象物１００の除染方法の一例として、放射性物質であるセシウムが付着した除染対象物１００としての汚染土からセシウムを除去する方法について説明する。
セシウムは、汚染土中の粒子の細かい粘土微粒子（例えば０．０１０ｍｍ（１０μｍ）〜０．０３０ｍｍ（３０μｍ））に多く吸着されている。
そこで、まず、例えば、洗浄作業及び分級作業を行って、セシウムが付着した処理対象の汚染土を、粒径０．０７５ｍｍ未満、粒径０．０７５ｍｍ以上、に分けた。
汚染土を分けた後の重量割合を調べた結果、例えば、粒径０．０７５ｍｍ未満が８％、粒径０．０７５ｍｍ以上が９２％であった。
また、汚染土を分けた後の放射能残留割合を調べた結果、例えば、粒径０．０７５ｍｍ未満が８７％、粒径０．０７５ｍｍ以上が１３％であった。
以上の調査結果によれば、セシウムが付着した処理対象の汚染土を分けた後の重量割合は、粒径０．０７５ｍｍ以上が９０％以上を占めており、粒径０．０７５ｍｍ以上の汚染土に付着しているセシウムを除去できれば、汚染土の９０％以上を再利用できる。
尚、粒径０．０７５ｍｍ未満の汚染土の放射能残留割合は非常に高いため、粒径０．０７５ｍｍ未満の汚染土は、容器に入れて保管したり、覆土して保管することにより、除染対象から除外する。

そこで、上述した洗浄作業及び分級作業後の粒径０．０７５ｍｍ以上の除染対象物１００としての汚染土に付着しているセシウムを除去するために、例えば金属性の容器９０内にポリイオン水９１を入れ、かつ、この容器９０内のポリイオン水９１中に、洗浄作業及び分級作業後の粒径０．０７５ｍｍ以上の除染対象物１００としての汚染土を入れ、この容器９０内の水中に放電装置１の後述する放電電極部６を設置して、ポリイオン水９１中にて放電による圧力波９５を発生させることにより、当該圧力波９５が粒径０．０７５ｍｍ以上の除染対象物１００としての汚染土に付与されて当該汚染土に付着していた数μｍ程度の粘土微粒子が当該汚染土から剥離する。この場合、ポリイオン水９１中で粒径０．０７５ｍｍ以上の汚染土から剥離した放射性セシウムを吸着した粘土微粒子がポリイオン水９１中のポリイオンに付着して粘土微粒子同士が結びついて凝集するので、当該粘土微粒子が一旦汚染土から剥離した後、除染済の土に再付着することを防止できる。

図２（ａ）に示すように、セシウムは粒径０．０７５ｍｍ以上の除染対象物１００としての汚染土１５０に付着していた当該数μｍ程度の粘土微粒子１５１に吸着されているので、当該粒径０．０７５ｍｍ以上の汚染土１５０に圧力波が付与されることで、図２（ｂ）に示すように、当該数μｍ程度の粘土微粒子１５１が粒径０．０７５ｍｍ以上の汚染土１５０から剥離し、粒径０．０７５ｍｍ以上の汚染土からセシウムが除去されることになる。そして、放電処理後、容器９０内の上水を除去することにより、セシウムが除去された粒径０．０７５ｍｍ以上の除染済の土が得られ、当該土を再利用できるようになる。

尚、上記では、処理対象の汚染土を、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒群と粒径０．０７５ｍｍ以上の粒群とに分け、処理対象の汚染土全体に対する放射能残留割合が大きくて、かつ、処理対象の汚染土全体に対する重量割合が小さい粒群である粒径０．０７５ｍｍ未満の粒群を除染対象とせず、処理対象の汚染土全体に対する放射能残留割合が小さくて、かつ、処理対象の汚染土全体に対する重量割合が大きい粒群である粒径０．０７５ｍｍ以上の粒群を除染対象とした例を示した。

即ち、上記では、除染対象とするか否かの境界値とする粒径の値である基準値を０．０７５ｍｍとした例を示したが、除染対象とするか否かの境界値とする粒径の値である基準値は、０．０７５ｍｍより小さくても良いし、０．０７５ｍｍより大きくても良い。即ち、上記基準値は任意に決定すればよい。

つまり、実施形態１によるセシウムが付着した汚染土からセシウムを除去する方法では、除染対象とするか否かの境界値とする粒径の値を基準値として決め、処理対象の汚染土を、上記基準値未満の粒群の汚染土と上記基準値以上の粒群の汚染土とに分け、当該基準値に基づいて分けられた粒群の汚染土のうち、処理対象の汚染土全体に対する放射能残留割合が小さくて、かつ、処理対象の汚染土全体に対する重量割合が大きい粒群の汚染土を上記除染対象物としたので、除染により、汚染土の多くを再利用できるようになる。

図３に示すように、放電装置１は、電極装置２と、電源装置３と、電極装置２と電源装置３とを電気的に接続するための接続体３０とを備える。

電極装置２は、間隔維持手段６Ａによって間隔（放電ギャップ）ｇを隔てて配置された正負の電極４；５からなる放電電極部６を備える。
電極４；５は、電極構成体４Ａ；５Ａの一端により形成される。電極構成体４Ａ；５Ａは、例えば線径２ｍｍ〜３ｍｍ程度の銅線のような導体線の周囲がビニル樹脂などの樹脂で被覆された線径４ｍｍ〜５ｍｍ程度のいわゆる被覆線により形成され、この場合、電極４；５は、被覆線の一端において露出する導体線の一端により形成されることになる。一端が正の電極４となる電極構成体４Ａの他端には正極端子４ａが設けられ、一端が負の電極５となる電極構成体５Ａの他端には負極端子５ａが設けられる。

直線状態の電極構成体４Ａ；５Ａの一端（電極４；５）側を直線状態から直角に折り曲げることにより、互いに直角関係なＬ字状の一端部を形成する。折り曲げられた部分４Ｂ；５Ｂ（以下、電極部という）の一端（電極４；５）同士が間隔ｇを隔てて配置され、間隔維持手段６Ａによって当該間隔ｇが保持された正負の電極４；５からなる放電電極部６が形成される。間隔維持手段６Ａは絶縁体により形成され、例えば、電極部４Ｂ；５Ｂにそれぞれ挟み付けられて取り付けられる挟着体６ｄ；６ｄを両端に備え、互いに対向するように設けられた一対の挟着体６ｄ；６ｄ間の間隔ｂが間隔維持材６ｅにより維持された構成である。間隔維持手段６Ａは、接着剤などで電極部４Ｂ；５Ｂに取り付けられて電極４；５が間隔ｇを隔てて対向するように電極部４Ｂ；５Ｂ同士を連結する図外の棒状絶縁体により構成してもよい。

電源装置３は、昇圧装置１２、パルスパワー出力装置１３を備える。
昇圧装置１２は、電源電圧入力部１４Ａ、図外の変圧器を備えた昇圧回路１５、出力部１４を備える。
昇圧回路１５は、電源電圧入力部１４Ａに接続された電源ケーブル１４Ｃ経由で例えば三相交流２００Ｖ電源電圧を入力して例えば直流２０ｋＶ〜５０ｋＶの電圧を生成し、生成した直流２０ｋＶ〜５０ｋＶの電圧を出力部１４より出力する。出力部１４は、正極端子１４ａと負極端子１４ｂとを備える。

パルスパワー出力装置１３は、入力端子１６、充電回路１７、出力部としての電極接続部１８を備える。入力端子１６は、正極端子１６ａと負極端子１６ｂとを備える。電極接続部１８は、正極端子１８ａと負極端子１８ｂとを備える。充電回路１７は、正極線１７ａ、負極線１７ｂ、コンデンサ２０、スイッチ２１；２２を備える。正極線１７ａには、スイッチ２１とスイッチ２２とが直列に接続される。正極線１７ａの一端が入力端子１６の正極端子１６ａに接続され、正極線１７ａの他端が電極接続部１８の正極端子１８ａに接続される。負極線１７ｂの一端が入力端子１６の負極端子１６ｂに接続され、負極線１７ｂの他端が電極接続部１８の負極端子１８ｂに接続される。コンデンサ２０は、正極線１７ａにおけるスイッチ２１とスイッチ２２との間の接続点と負極線１７ｂとに接続される。即ち、コンデンサ２０は、正極線１７ａ及び負極線１７ｂに並列接続される。スイッチ２１は昇圧装置１２から供給された電圧をコンデンサ２０に充電させるためのスイッチ、スイッチ２２はコンデンサ２０に充電された電荷を放電させて電極接続部１８経由で電極装置２に出力させるためのスイッチである。図示しないが、充電回路１７は接地（アース）されている。

接続体３０は、接続ケーブル３１と、接続ケーブル３１の一端に設けられた入力側コネクタ３２と、接続ケーブル３１の他端に設けられた出力側コネクタ３３とを備える。入力側コネクタ３２は、電源装置３の電極接続部１８の正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂの各々に接続される正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂを備える。出力側コネクタ３３は、電極構成体４Ａの正極端子４ａに接続される正極端子３３ａ及び電極構成体５Ａの負極端子５ａに接続される負極端子３３ｂを備える。

次に、放電装置１の使用方法について説明する。接続体３０の入力側コネクタ３２と電源装置３の電極接続部１８とを電気的に接続するとともに、接続体３０の出力側コネクタ３３と電極構成体４Ａ；５Ａとを電気的に接続する。電源装置３のスイッチ２１、スイッチ２２をともに非導通の状態としておいて、電源ケーブル１４Ｃを介して電源装置３を交流２００Ｖ電源に電気的に接続することで、電源ケーブル１４Ｃを経由して昇圧装置１２に交流２００Ｖ電源が供給され、交流２００Ｖが昇圧回路１５で例えば直流２０ｋＶ〜５０ｋＶに昇圧される。そして、スイッチ２１を導通すると、コンデンサ２０に電荷が蓄積される。コンデンサ２０に電荷が蓄積された後に、スイッチ２２を導通する。これにより電極装置２の放電電極部６の電極４；５に電圧が印加されて電極４；５間で放電を生じる。

上記電極装置２の代わりに、図３に示す電極装置２Ａを用いてもよい。当該電極装置２Ａは、例えば、＋電極のような一方電極としての棒状の内部導体７３と、内部導体７３の外周囲を被覆する筒状の絶縁体７４と、絶縁体７４の外周囲に設けられた−電極のような他方電極としての外部導体７５とにより構成される。即ち、当該電極装置２Ａは、内部導体７３と絶縁体７４と外部導体７５とが同軸状に配置された構成の同軸電極である。外部導体７５は、内部導体７３の中心線に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の浮遊電極７６；７６・・・を構成する。浮遊電極とは、電源側と電気的に絶縁された電極のことである。絶縁体７４の先端７４ｔより突出して露出する内部導体７３の先端部７３ｔとこの先端部７３ｔに最も近い浮遊電極７６の先端部７６ｔとで放電を生じさせる先端側放電ギャップ７７が形成され、互いに対向する浮遊電極７６同士の端部７６Ｓと端部７６Ｓと
で放電を生じさせる中間側放電ギャップ７８が形成される。中間側放電ギャップ７８は複
数形成される。先端側放電ギャップ７７、中間側放電ギャップ７８が維持された内部導体７３と複数の浮遊電極７６とにより放電電極部６が形成される。

実施形態によれば、容器９０内にポリイオン水９１を入れ、かつ、この容器９０内のポリイオン水９１中に除染対象物１００としての汚染土を入れ、この容器９０内のポリイオン水９１中に放電装置１の放電電極部６を設置して、ポリイオン水９１中にて放電による圧力波９５を発生させたので、圧力波９５が汚染土に付与されて当該汚染土に付着していたセシウム等の有害物質が当該汚染土から剥離した後、剥離した有害物質がポリイオン水９１中のポリイオンに付着して凝集し、除染済の土に再付着することを防止できる。
また、放電装置１は車の荷台等に積載して移動できるので、土壌洗浄プラント等の施設に常駐させる必要は無い。つまり、土壌洗浄プラント等の施設毎に放電装置１を設置する必要はなく、除染作業を行う土壌洗浄プラントに放電装置を移動させれば良いので、除染処理にかかる装置コストを低減できる。
また、適当な容器９０内に圧力伝達媒体９１と除染対象物１００とを入れて、容器９０の圧力伝達媒体９１中に電極装置を設置して放電させるだけでよいので、設備コストが安価となり、かつ、簡単に汚染土を除染できる。

尚、除染対象物１００は、物の表面に放射性物質等の有害物質が付着した構成であればよく、上述した汚染土の他、例えば、有害物質が付着したコンクリート、金属等であってもよい。
また、有害物質は、放射性物質以外の、例えば、油、重金属等の有害物質であっても適用可能である。
また、上記では圧力波発生装置として放電装置１を用いたが、圧力波を発生させる装置であれば超音波装置などの他の圧力波発生装置を用いてもかまわない。

１放電装置（圧力波発生装置）、６放電電極部、９１ポリイオン水、
９５圧力波（圧力波）、１００除染対象物、１５０汚染土。

Claims

容器内にポリイオン水を入れるとともに物の表面に有害物質が付着した除染対象物を当該容器内のポリイオン水中に入れて、除染対象物に圧力波を付与することによって、除染対象物から有害物質を剥離することを特徴とする除染方法。
圧力波を発生させる圧力波発生装置として、放電により圧力波を発生させる放電装置を用い、放電装置の放電電極部を容器内のポリイオン水中に設置して放電を行うことにより、ポリイオン水中の除染対象物に圧力波を付与したことを特徴とする請求項１に記載の除染方法。