JP2014081277A - 放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる、放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置を提供する。
【解決手段】放射性セシウム含有水の処理方法は、吸着材４を内部に収容する吸着装置１に放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水Ａを供給して、放射性セシウムを吸着材４に吸着させることにより、放射性セシウム含有水Ａを処理する方法において、吸着材４として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、この第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置に関する。

放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水を処理する方法として、例えば特開２００４−４５３７１号公報（特許文献１）が挙げられる。この特許文献１には、原子力発電プラント内で発生する放射性核種を含有する液体の処理方法において、該液体を、液体中に含まれる放射性核種を吸着し得る１種以上の吸着材に通水処理することが開示されている。また、特許文献１の処理方法によれば、放射性核種を効率よく除去し、プラント内の放射能レベルを低減できることが開示されている。

特開２００４−４５３７１号公報

上記特許文献１に開示された処理方法では、吸着材に放射性セシウムを吸着させることにより、放射性セシウム含有水から放射性セシウムを除去することができる。しかし、本発明者は、上記特許文献１には開示されていない、以下の要望が近年生じていることに着目した。

上記特許文献１のように、原子力発電プラントにおいては、放射性核種を効率よく除去することが考えられていたので、吸着材に吸着させる放射性核種が高濃度となり、放射線量率も上昇し、放射性核種を除去する作業員は防護服を着用して特殊な対応を要していた。しかしながら、近年、放射性セシウム含有水を処理する作業員が増えてきているので、作業員がこの処理を取り扱いやすくすることが要望されている。

吸着材において放射性セシウムを吸着させた濃度に応じて、吸着剤の最終処分の方法が異なる。上記特許文献１は原子力発電プラントでの放射性核種の処理方法であるので、吸着材に吸着させる放射性セシウムの吸着濃度が高いため、取り扱いが困難になる。このため、所望の最終処分をして、放射性セシウムが吸着された吸着材を取り扱いやすくすることが要望されている。

本発明は、上記問題点に鑑み、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる、放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置を提供することを課題とする。

本発明の放射性セシウム含有水の処理方法は、吸着材を内部に収容する吸着装置に放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水を供給して、放射性セシウムを該吸着材に吸着させることにより、放射性セシウム含有水を処理する方法において、該吸着材として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、該第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、該吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を制御することを特徴とする。

本発明の吸着装置は、内部に収容された吸着材を含み、放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水が供給されて、放射性セシウムを該吸着材に吸着させる吸着装置において、該吸着材として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、該第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とが混合されて、該吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を制御するように構成されていることを特徴とする。

本発明の放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置によれば、吸着材として、放射性セシウムを相対的に多く吸着する第１の物質と、第１の物質よりも放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を制御している。このため、作業員が放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いやすい吸着量に制御すること、及び、放射性セシウムを吸着させた吸着材の最終処分をする際に取り扱いやすい吸着量に制御することができる。このように、本発明は、吸着材に放射性セシウムを吸着させる量を制御することができるので、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる放射性セシウム含有水の吸着方法及び吸着装置を提供することができる。

上記放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置において好ましくは、上記第１の物質として、フェロシアン化物を用いることを特徴とする。

フェロシアン化物は、放射性セシウムを効率良く吸着できるので、吸着材としてフェロシアン化物を多く含む場合には、吸着量が多くなるように制御できるので、吸着量の制御を容易にすることができる。
なお、フェロシアン化物としては、例えば、フェロシアン化鉄、フェロシアン化コバルト、フェロシアン化ニッケルなどが挙げられる。この中でもフェロシアン化鉄が、取扱い及び費用の観点から好ましい。

上記放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置において好ましくは、上記第２の物質として、ガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズを用いることを特徴とする。

ガラスビーズ及びプラスチックビーズは放射性セシウムを吸着しないので、吸着能力の高いフェロシアン化物とガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズとを混合することで、吸着材で放射性セシウムを吸着させる量をより制御しやすくなる。また、ガラスビーズ及びプラスチックビーズは安価であるので、コストを低減することもできる。
さらに、ガラスビーズ及びプラスチックビーズは、フェロシアン化物の比重（見かけ比重）及び／または粒子径との差を小さく加工し易いので、吸着装置内において第１及び第２の物質を均一性を高めて混合することができる。このため、吸着材において吸着された放射性セシウムの均一性を高めることができる。したがって、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いをより容易にすることができる。

上記放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置において好ましくは、上記第２の物質として、活性炭を用いることを特徴とする。

活性炭は有機物を吸着することができるので、放射性セシウム含有水が有機物をさらに含有している場合には、放射性セシウムの吸着量を制御するとともに、有機物を処理することもできる。

上記放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置において好ましくは、上記第２の物質として、キレート樹脂を用いることを特徴とする。

キレート樹脂は重金属を吸着することができるので、放射性セシウム含有水が重金属をさらに含有している場合には、放射性セシウムの吸着量を制御するとともに、重金属を処理することもできる。

上記放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置において好ましくは、上記第２の物質として、ゼオライト及び／または砂を用いることを特徴とする。

フェロシアン化物は放射性セシウムを効率良く吸着でき、ゼオライト及び砂は、フェロシアン化物よりも放射性セシウムの吸着能力は低いものの、放射性セシウムを少し吸着することができる。このため、このような構成においても、吸着材全体としては、放射性セシウムの吸着量を制御することができるので、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる。また、ゼオライト及び砂を用いることにより、ガラスビーズ等を使用する場合と比較して、吸着装置内の吸着量のムラを小さくすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる、放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における吸着装置及び放射性セシウム含有水の処理方法を示す模式図である。 紺青の吸着等温線を示す図である。 本発明の実施の形態２の放射性セシウム含有水の処理装置及び処理方法を示す模式図である。 本発明の実施の形態２の放射性セシウム含有水の処理装置及び処理方法を示す別の模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態における吸着装置１は、吸着塔とも呼ばれ、供給部２と、排出部３と、吸着材４とを含む。供給部２は、放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水Ａを内部に供給する。排出部３は、吸着材４により放射性セシウムを低減した処理水Ｂを外部に排出する。本実施の形態では、供給部２は上方に形成され、排出部３は下方に形成されているが、この構成に特に限定されず、供給部２は下方に形成され、排出部３は上方に形成されていてもよい。

吸着材４は、吸着装置１の本体部の内部に収容され、放射性セシウム含有水中の放射性セシウムを吸着する。

吸着材４は、第１の物質と、第２の物質とを含んでいる。第１の物質は、放射性セシウムを吸着する。第２の物質は、第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低い、または、放射性セシウムを吸着しない。

ここで、放射性セシウムの吸着能力とは、放射性セシウムの吸着量が高いものである。

吸着材４は、第１の物質と第２の物質とが混合されて、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御するように構成されている。このような構成は、例えば、第１及び第２の物質の放射性セシウムの吸着能力を鑑みて、吸着装置１の本体部内に収容する第１及び第２の物質の量を制御することで実現できる。

ここで、吸着材４、第１及び第２の物質が吸着する量（吸着量）とは、単位重量当たりの放射性セシウムの量を意味し、Ｂｑ／ｋｇの単位で表されるものである。

例えば、第１の物質としてフェロシアン化物を用い、第２の物質としてガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズを用いる。別の例として、第１の物質としてフェロシアン化物を用い、第２の物質として活性炭を用いる。さらに別の例として、第１の物質としてフェロシアン化物を用い、第２の物質としてキレート樹脂を用いる。さらに別の例として、第１の例としてフェロシアン化物を用い、第２の物質としてゼオライト及び／または砂を用いる。

なお、吸着材４は、放射性セシウムの吸着能力が異なる２種類以上の物質が、放射性セシウムの吸着量（Ｂｑ／ｋｇ）を制御するように混合されていれば特に限定されず、放射性セシウムの吸着能力がそれぞれ異なる３種類以上の物質が混合されていてもよい。また、第１及び第２の物質の各々は、吸着能力が同程度の２種類以上の物質を含んでいてもよい。

続いて、本実施の形態における吸着装置１の製造方法について説明する。

まず、吸着材４に放射性セシウムを吸着させる吸着量を決定する。この工程では、経済的、放射線量率などの、種々の理由から、所望の吸着量を任意に決定できる。また、吸着装置本体部の壁の厚さ等を考慮して、所望の吸着量を決定してもよい。

ただし、この工程では、吸着材４を構成する物質のうち、放射性セシウムの吸着能力が最も高い物質が１００％の割合で充填された場合の放射性セシウムの吸着量よりも低い量を、吸着量として決定する。

次に、第１の物質と第２の物質とで、決定した吸着量を担う割合を算出する。つまり、吸着材４で吸着する吸着量のうち、第１の物質で吸着する量と、第２の物質で吸着する量との割合を算出する。

この工程において、第２の物質として放射性セシウムを吸着しない物質を用いる場合には、第１の物質が放射性セシウムを吸着する吸着量を求める工程と、決定する工程で決定した吸着量に対する第１の物質の吸着量の割合を算出する工程とを含む。つまり、決定する工程で決定した吸着量に対する第１の物質の吸着量を算出することにより、吸着材４中の第１の物質の割合（＝第１の物質の吸着量／決定した吸着量）を算出する。

次に、算出する工程で算出した割合で、第１の物質と第２の物質とを混合して、吸着装置本体部の内部に第１及び第２の物質を充填する。

以下、吸着装置１の製造方法の一例を説明する。第１の物質として紺青を用いるとともに、第２の物質として放射性セシウムを吸着しない物質を用いるとする。

まず、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を決定する工程について説明する。
始めに、吸着装置の材質及び厚みから、遮蔽効果を決定する。例えば、吸着装置の本体部が鉄製で、壁の厚さが５ｃｍとする。鉄の減衰率Ｃ２／Ｃ１は、Ｃ２／Ｃ１＝１／ＥＸＰ（μｔ）の式から求められる。ここで、ｔは鉄の厚みであり、μは遮蔽体の減衰係数であり、この場合は以下の表１のように求められる。

したがって、鉄の減衰率Ｃ２／Ｃ１は、約０．１４（＝１／（ＥＸＰ（０．３９３×５））と求められる。

次に、吸着材４の許容放射線量率を求める。例えば、吸着装置１の外表面で許容される時間当たりの放射線量が２５０μＳｖ／ｈとすると、吸着材４の許容放射線量率は、１／０．１４×２５０＝１．７９ｍＳｖ／ｈとなる。

次に、吸着材に吸着させる許容吸着量を、吸着装置の形状及び吸着材の性質から決定する。吸着装置内に吸着される放射性セシウムは装置内で吸着材自体や周囲に存在する水、放射線の放射される方向の影響を受け、装置内から装置外へ放出される放射線量は減衰した状態で放出される（例えば装置中心部に位置する放射性セシウムから放出される放射線はそのほとんどが周囲の水や吸着装置の壁で減衰し、装置外へは放出されない。一方で、吸着装置の内壁面近傍に位置する放射性セシウムから放出される放射線は一部が吸着装置の壁を透過し装置外へと放出される）。そのため、上記で求めた許容放射線量率と吸着装置の形状及び吸着材の性質から吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を決定する。本実施の形態においては、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を、例えば２００万Ｂｑ／ｋｇと設定する。

続いて、第１の物質と第２の物質とを含む吸着材４において、決定する工程で決定した吸着量を担う第１の物質及び第２の物質の割合を算出する工程について説明する。
始めに、放射性セシウム含有水中の非放射性セシウムと放射性セシウムとの濃度を測定する。例えば、非放射性セシウムの濃度は１ｍｇ／Ｌで、放射性セシウムの濃度は１万Ｂｑ／Ｌ（放射性セシウムの濃度／非放射性セシウムの濃度＝１万Ｂｑ／ｍｇ）とする。

次に、放射性セシウム含有水に含有される非放射性セシウムの濃度に対する非放射性セシウムの平衡吸着量を求める。具体的には、図２に示すように、紺青の非放射性セシウムの吸着等温線を求め、紺青への非放射性セシウム吸着量（＝７．３０８７×（１ｍｇ／Ｌ）^0.4743＝７．３ｍｇ／ｇ−紺青＝７３００ｍｇ／ｋｇ−紺青）を求める。なお、図２において、ｑは平衡時における非放射性セシウムの吸着量を意味し、Ｃｓは非放射性セシウムの濃度を意味する。

なお、図２に示す吸着等温線は、次のようにして求めた。
純水に１０ｍｇ／Ｌとなるように塩化セシウムを溶解させた原液を、５００ｍＬフラスコに２００ｍＬ入れた。この原液に、紺青を０．０１、０．１、１、１０ｇ／Ｌとなるように添加した。紺青を添加してフラスコを恒温振盪器で２０℃、１６０ｒｐｍで２４時間振盪した。２４時間振盪後、原液を０．１μｍのフィルターでろ過してセシウムの濃度をＩＣＰ−ＭＳで測定した。この測定値を、セシウムの平衡時の濃度とした。また、原液のセシウム濃度から平衡時の濃度を引いた値を添加した吸着材の濃度で除すことにより、平衡吸着量を算出した。

放射性セシウム含有水中の放射性セシウムと非放射性セシウムとの割合と、吸着する割合とは同じなので、吸着材への放射性セシウムの吸着量を算出する。具体的には、紺青１ｋｇ当たりの放射性セシウムの吸着量は、７３００ｍｇ／ｋｇ−紺青×１万Ｂｑ／ｍｇ＝７３００万Ｂｑ／ｋｇとなる。

次に、第１の物質の割合を、２００万Ｂｑ／ｋｇ÷７３００万Ｂｑ／ｋ＝２．７４％と算出する。これにより、吸着材４において、第１の物質としての紺青の割合は２．７４％であり、第２の物質として放射性セシウムを吸着しない非吸着材の割合は９７．２６％であることが算出される。

次に、第１の物質２．７４％と第２の物質９７．２６％とを混合して、吸着装置の本体部の内部に充填する。これにより、吸着装置１を製造することができる。
なお、第１の物質と第２の物質とは、吸着装置１内で均一に混合されていることが好ましい。吸着装置１内における第１の物質と第２の物質との混合の偏りが低減されると、吸着装置１内で放射性セシウム吸着量が多い部分が出ることが抑制される。この場合、吸着装置１全体としては吸着される放射性セシウム濃度が制御されており、かつ部分的に放射線量が多い場所が形成されることを抑制できるので、作業員による取扱いを困難にならしめる可能性を低減できる。そこで、吸着材を均一に混合することによって、吸着装置１全体としても放射線量を制御しつつ、吸着装置１の各部分においても放射線量の偏りを極力低減させることで、取扱いをより容易にすることができる。

続いて、本実施の形態における放射性セシウム含有水の処理方法について説明する。本実施の形態では、図１に示す吸着装置１を用いて、放射性セシウム含有水Ａ中から放射性セシウムを吸着することで、放射性セシウム含有水を処理する。

まず、吸着装置１の供給部２から放射性セシウム含有水Ａを供給する。放射性セシウム含有水Ａは、放射性セシウムを含有していれば特に限定されず、有機物、重金属など、他の成分をさらに含有していてもよい。

次に、放射性セシウム含有水Ａを吸着材４に吸着させる。この工程では、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御する。

次に、放射性セシウムが吸着材４に吸着されることにより、放射性セシウムが低減された処理水Ｂを排出部３から排出する。これにより、吸着材４において放射性セシウムの吸着量が制御された状態で、放射性セシウム含有水Ａを処理することができる。

以上説明したように、本実施の形態における放射性セシウム含有水Ａの処理方法は、吸着材４を内部に収容する吸着装置１に放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水Ａを供給して、放射性セシウムを吸着材４に吸着させることにより、放射性セシウム含有水Ａを処理する方法において、吸着材４として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、この第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御することを特徴とする。

本実施の形態の吸着装置１は、内部に収容された吸着材４を含み、放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水Ａが供給されて、放射性セシウムを吸着材４に吸着させる吸着装置１において、吸着材４として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、この第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とが混合されて、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御するように構成されていることを特徴とする。

本実施の形態の吸着装置１の製造方法は、放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水Ａが供給されて、放射性セシウムを吸着させる吸着材４を内部に収容した吸着装置１の製造方法であって、吸着材４に放射性セシウムを吸着させる吸着量を決定する工程と、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、この第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを含む吸着材４において、決定する工程で決定した吸着量を担う第１の物質及び第２の物質の割合を算出する工程と、この算出する工程で算出した割合で、第１の物質と第２の物質とを混合して、本体部の内部に充填する工程とを備えている。

本実施の形態の放射性セシウムの吸着量の制御方法は、吸着材４として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、この第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御することを特徴とする。

本実施の形態の放射性セシウム含有水の処理方法、吸着装置１、吸着装置１の製造方法及び放射性セシウムの吸着量の制御方法によれば、放射性セシウムを相対的に多く吸着する第１の物質と、第１の物質よりも放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、吸着材４に吸着させる放射性セシウムの量を制御している。このため、作業員が放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いやすい吸着量に制御すること、及び、放射性セシウムを吸着させた吸着材の最終処分をする際に取り扱いやすい吸着量に制御することができる。したがって、吸着量が多いため吸着装置自体が高濃度汚染物になり、取り扱いが困難になることを抑制できる。原子力発電プラントにおいては、吸着装置でできるだけ多くの放射性セシウムを吸着するということが考えられていたのに対し、本実施の形態では、吸着材４に放射性セシウムを吸着する量を制御することができるので、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる。

本実施の形態の放射性セシウム含有水の処理方法、吸着装置１及び放射性セシウムの吸着量の制御方法において好ましくは、上記第１の物質として、フェロシアン化物を用いることを特徴とする。なお、フェロシアン化物は紺青であることが好ましい。紺青とは、フェロシアン化鉄（Ｃ₁₈Ｆｅ₇Ｎ₁₈）やプルシアンブルーとも呼ばれ、紺青の担持物、紺青の造粒物などの紺青に由来した物を含む。

フェロシアン化物は放射性セシウムを効率良く吸着できるので、吸着材４としてフェロシアン化物を多く含む場合には、吸着量が多くなるように制御できるので、吸着量の制御を容易にすることができる。

上記放射性セシウム含有水の処理方法、吸着装置１及び放射性セシウムの吸着量の制御方法において好ましくは、第１の物質として、フェロシアン化物を用い、第２の物質として、ガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズを用いることを特徴とする。

フェロシアン化物は放射性セシウムを効率良く吸着でき、ガラスビーズ及びプラスチックビーズは放射性セシウムを吸着しない。このため、吸着能力の高いフェロシアン化物とガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズとを混合することで、吸着材４での吸着量をより制御しやすくなる。また、ガラスビーズ及びプラスチックビーズは安価であるので、コストを低減して吸着量の制御をより容易にすることができる。
さらに、ガラスビーズ及びプラスチックビーズは、フェロシアン化物の比重及び／または粒子径との差を小さく加工しやすいので、吸着装置１内において第１及び第２の物質を均一性を高めて混合することができる。このため、吸着材４において吸着された放射性セシウムの均一性を高めることができる。したがって、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いをより容易にすることができる。

ここで、第１の物質として紺青を用い、第２の物質としてガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズを用いたときの比率による放射線量率を下記の表２に示す。

表２に示すように、紺青の比率を変更することで、吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を制御できるので、放射線量率を制御することができる。なお、紺青の割合が５％の場合は、ゼオライトのみを用いたときと同程度の放射線量率になる。

本実施の形態の放射性セシウム含有水の処理方法、吸着装置１及び放射性セシウムの吸着量の制御方法において好ましくは、第１の物質としてフェロシアン化物を用い、第２の物質として活性炭を用いることを特徴とする。

フェロシアン化物は放射性セシウムを効率良く吸着でき、活性炭は有機物を吸着することができる。このため、放射性セシウム含有水が有機物をさらに含有している場合には、放射性セシウムの吸着量を制御するとともに、有機物を処理することもできる。

本実施の形態の放射性セシウム含有水の処理方法、吸着装置１及び放射性セシウムの吸着量の制御方法において好ましくは、第１の物質としてフェロシアン化物を用い、第２の物質としてキレート樹脂を用いることを特徴とする。

フェロシアン化物は放射性セシウムを効率良く吸着でき、キレート樹脂は重金属を吸着することができる。このため、放射性セシウム含有水が重金属をさらに含有している場合には、放射性セシウムの吸着量を制御するとともに、重金属を処理することもできる。

本実施の形態の放射性セシウム含有水の処理方法、吸着装置１及び放射性セシウムの吸着量の制御方法において好ましくは、フェロシアン化物を用い、第２の物質として、ゼオライト及び／または砂を用いることを特徴とする。

フェロシアン化物は放射性セシウムを効率良く吸着でき、ゼオライト及び砂は、フェロシアン化物よりも放射性セシウムの吸着能力は低いものの、放射性セシウムを少し吸着することができる。このため、このような構成においても、吸着材４全体としては、放射性セシウムの吸着量を制御することができるので、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる。また、ゼオライト及び砂を用いることにより、ガラスビーズ等を使用する場合と比較して、吸着装置内の吸着量のムラを小さくすることができる。
さらに、ゼオライト及び砂は、フェロシアン化物として紺青を利用した場合に比重（見かけ比重）及び粒子径との差が小さい（例えば、比重の差が０．２、粒子径の差が０．４〜３ｍｍ）ので、吸着装置内において第１及び第２の物質を均一性を高めて混合することができる。このため、吸着材において吸着された放射性セシウムの均一性を高めることができる。したがって、放射性セシウム含有水を処理する際に取り扱いをより容易にすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１の放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置１を用いて、飛灰を処理する際に排出される放射性セシウム含有水を処理する方法及び装置について説明する。

図３に示すように、本実施の形態における処理装置１０は、混合槽７と、固液分離装置８と、調整槽１１と、沈殿槽１２と、除濁装置１３と、加圧部１４と、逆浸透（ＲＯ）膜装置１５と、吸着装置１と、捕獲部１７と、遮蔽部１８と、処理水槽１９と、固化装置２０とを備えている。

混合槽７は、放射性セシウムを含有する飛灰Ｃと、水Ｄとが供給され、飛灰Ｃと水Ｄとを混合してスラリーを形成する。混合槽７は、飛灰Ｃ中の放射性セシウムを水Ｄに溶解する。なお、水Ｄは、特に限定されないが、例えば、水道水、工水、純水、地下水、各種排水の再処理水などを利用できる。

混合槽７は、供給される飛灰Ｃと水Ｄとを混合及び撹拌するための撹拌部材を有していてもよい。また、混合槽７は、複数の槽を含んでいてもよい。

固液分離装置８は混合槽７と接続され、混合槽７で得られるスラリーを固液分離する。固液分離装置８は、スラリーを、洗浄された飛灰（洗浄飛灰Ｅ）と、放射性セシウムを含む分離水とに分離するように構成されている。固液分離装置８は、例えば、フィルタープレスまたはベルトプレスを含む。

混合槽７と固液分離装置８との間には、洗浄装置、分級装置などの機器が配置されていてもよい（図示せず）。

調整槽１１は、固液分離装置８の分離水排出部と接続され、固液分離装置８で生成される放射性セシウムを含有する分離水を貯留する。調整槽１１は、複数の槽を含んでいてもよい。

沈殿槽１２は、調整槽１１と接続され、分離水に固形物が混じっている場合に、分離水中の粗い固形物（除濁装置１３で分離するよりも粗い固形物）を凝集沈殿させる。沈殿槽１２により、分離水中の粗い固形物が低減される。沈殿槽１２は、複数の槽を含んでいてもよい。

除濁装置１３は、沈殿槽１２と接続され、粗い固形物が低減された分離水をろ過するためのものであり、ＲＯ膜よりも粗いろ過、即ち、ＲＯ膜で分離するよりも粗い不純物（例えば沈殿槽１２で除去できなかった固形物等）を除去するためのものであり、ＲＯ膜装置１５の前処理装置である。除濁装置１３は、例えば、砂ろ過である。

加圧部１４は、除濁装置１３と接続され、除濁装置１３から排出される粗い不純物が除去された分離水を浸透圧以上に加圧する。加圧部１４は、例えば高圧ポンプである。

ＲＯ膜装置１５は、加圧部１４と接続され、加圧された分離水が供給され、ＲＯ膜処理により透過水Ｆ及び濃縮水を生成する。透過水Ｆは、ＲＯ膜を透過した水であり、濃縮水は、ＲＯ膜を透過せず、放射性セシウムを含有する水である。このＲＯ膜装置１５において、ＲＯ膜によるろ過処理により、放射性セシウムが除去された透過水Ｆと、飛灰に含有されていた放射性セシウムが残留する濃縮水とが得られる。

ＲＯ膜装置１５は、例えば、ＲＯ膜と、このＲＯ膜を収容する圧力容器とを有している。ＲＯ膜は、放射性セシウムを透過させないように構成されている。

なお、処理装置１０は、１組の加圧部１４及びＲＯ膜装置１５を備えていてもよく、複数組の加圧部１４及びＲＯ膜装置１５を備えていてもよい。処理装置１０が複数組の加圧部１４及びＲＯ膜装置１５を備えている場合には、並列に配置されていても直列に配置されていてもよいが、直列に配置されることが好ましい。

ＲＯ膜装置１５により得られる透過水Ｆの用途は特に限定されないが、固液分離装置８に供給されるように構成されることが好ましい。例えば、図３において透過水Ｆと固液分離装置８とを結ぶ点線で示されるように、ＲＯ膜装置１５の透過水排出部と固液分離装置８とを配管等で接続する。固液分離装置８がフィルタープレスまたはベルトプレスを含む場合、透過水Ｆは飛灰Ｃの洗浄に用いられる。また、透過水Ｆは、例えば飛灰Ｃを洗浄する水Ｄとして用いてもよい。このように、処理装置１０は、処理装置１０で発生する水を処理装置１０内で循環させるように構成されていることが好ましい。

吸着装置１は、図１に示す実施の形態１で説明したものであり、ＲＯ膜装置１５の濃縮水排出部と接続されている。吸着装置１により、濃縮水中の放射性セシウムが吸着材に吸着されるので、処理水を生成する。

捕獲部１７は、吸着装置１の出口側に配置され、吸着装置１から漏出されるフェロシアン化物などの吸着材４を捕獲する。捕獲部１７は、特に限定されないが、例えば、ＵＦ膜装置、ＭＦ膜装置などのフィルタを有する装置、沈殿装置などを用いることができ、捕獲性が高い観点からＵＦ膜装置及びＭＦ膜装置の少なくともいずれか一方を用いることが好ましい。ＵＦ膜装置またはＭＦ膜装置は、例えば、吸着材４を捕獲可能なＵＦ膜またはＭＦ膜と、このＵＦ膜またはＭＦ膜を収容する圧力容器とを有している。

また、処理装置１０は、捕獲部１７において捕獲された非透過水を排出する排出部と、調整槽１１とを接続する配管が配置されていることが好ましい。この配管により、捕獲部１７により得られた非透過水を調整槽１１へ返送することができるので、放射性セシウムを吸着した吸着材４を処理装置１０の外部に流出することを防止できる。

遮蔽部１８は、吸着装置１及び捕獲部１７を取り囲む。遮蔽部１８は、例えばコンクリートであり、内部から外部へ放射性セシウムが漏れ出ないように構成されている。より具体的には、遮蔽部１８により、放射性セシウムが濃縮された吸着装置１及び捕獲部１７から放出される放射線を遮断するとともに、万が一、放射性セシウムを含有する濃縮水が流出した場合でも、処理装置１０の外部に放射線が漏れ出ることを防止する。

処理水槽１９は、捕獲部１７と接続され、捕獲部１７で吸着材４が除去された処理水を収容する。処理水槽１９に収容された処理水は、放射性セシウムが低減されているが、塩分を有している。

固化装置２０は、処理水槽１９と接続され、塩分が低減された処理水Ｇと、塩分Ｈとに分離する。固化装置２０は、例えば蒸発装置である。得られた処理水Ｇは、透過水Ｆと同様に、飛灰Ｃの洗浄として、固液分離装置８に供給してもよく、水Ｄとして利用してもよい。

続いて、本実施の形態における飛灰の処理方法について説明する。本実施の形態における飛灰の洗浄方法及び処理方法は、図３に示す飛灰の処理装置１０を用いて行う。

まず、放射性セシウムを含有する飛灰Ｃと、水Ｄとを混合槽７に供給し、混合槽７において飛灰Ｃと水Ｄとを混合してスラリーを形成する。この工程では、飛灰Ｃ中の放射性セシウムを水Ｄに溶解する。

次に、スラリーを固液分離して、分離水を形成する。この工程では、フィルタープレスまたはベルトプレスを用いて、スラリーを固液分離することが好ましい。この工程により、固形分としての洗浄された飛灰（洗浄飛灰Ｅ）と、液体分としての放射性セシウムを含む分離水とに分離される。

なお、スラリーを形成する工程と分離水を形成する工程との間に、分級工程、脱水工程などの他の工程を実施してもよい。

以上の工程を実施することにより、飛灰Ｃ中の放射性セシウムを低減することができるので、飛灰Ｃを洗浄することができる。

次に、固液分離により得られた放射性セシウムを含有する分離水を、調整槽１１に移送する。

次に、調整槽１１に貯留された分離水を沈殿槽１２に移送して、分離水中に固形分が含まれている場合には、分離水中の固形物を凝集沈殿する。

次に、沈殿槽１２で沈殿処理された分離水を除濁装置１３でろ過する。このろ過により、沈殿槽１２で取り除かれなかった分離水中の固形物質等の粗い不純物を除去することができる。

なお、沈殿槽１２及び除濁装置１３は省略されてもよい。この場合には、固液分離装置８で得られた分離水をそのまま加圧部１４を介してＲＯ膜装置１５に供給する。

次に、除濁装置１３で粗い不純物が除去された分離水を加圧部１４で加圧する。分離水に加える圧力は特に限定されないが、ＲＯ膜装置１５で放射性セシウムを除去した透過水Ｆを得るために必要な圧力を加える。

次に、加圧部１４で加圧した分離水を、ＲＯ膜装置１５に供給して、ＲＯ膜を用いたＲＯ膜処理により透過水Ｆと濃縮水とに分離する。この工程により、放射性セシウムが除去された透過水Ｆと、飛灰Ｃに含有されていた放射性セシウムが残留する濃縮水とを生成する。

なお、加圧部１４及びＲＯ膜装置１５は、１段であってもよく、複数段であってもよい。２段の場合には、１段目の加圧部１４で加圧された分離水を１段目のＲＯ膜装置１５でろ過処理し、得られる透過水を２段目の加圧部で加圧し、加圧された透過水を２段目のＲＯ膜装置でろ過処理し、２段目のＲＯ膜装置を透過した水を透過水Ｆとすることが好ましい。

透過水Ｆは処理装置１０の外部に放流してもよいが、処理装置１０で発生する水を処理装置１０内に循環させるクローズドシステムを採用することが好ましい。クローズドシステムでは、固液分離装置８がフィルタープレスまたはベルトプレスの場合、透過水Ｆを、洗浄液としてフィルタープレスまたはベルトプレスに供給してもよく、水Ｄとして利用してもよい。

次に、固液分離装置８で形成された濃縮水を、吸着装置１に供給して、濃縮水中の放射性セシウムを吸着材に吸着する。つまり、放射性セシウムを含有する濃縮水を吸着装置１に供給して、吸着装置１内に収容された吸着材４に放射性セシウムを吸着させる。この工程により、飛灰Ｃに含有されていた放射性セシウムを吸着材４に吸着させることができる。この工程では、吸着材４に吸着される放射性セシウムの量が制御されているので、吸着量に応じた所定の廃棄物処理（予め想定していた最終処分）が行われる。

次に、吸着装置１から漏出したフェロシアン化物などの吸着材４を捕獲する。この工程では、フェロシアン化物などの吸着材４は、粒子径が小さい微粉あるいは粒子となって吸着装置１から漏出する場合があるが、放射性セシウムを吸着した吸着材４が吸着装置１から漏出された場合には、捕獲部１７で吸着材４を捕獲する。捕獲部１７で捕獲された放射性セシウムを吸着した吸着材は、所定の廃棄物処理が行われる。

この捕獲する工程では、捕獲部１７としてＵＦ膜装置及びＭＦ膜装置の少なくともいずれか一方を用いて吸着材を捕獲することが好ましい。この場合、ＵＦ膜及びＭＦ膜は、例えばクロスフロー方式で使用される。

この工程において捕獲部１７としてＵＦ膜装置及びＭＦ膜装置の少なくともいずれか一方を用いる場合、ＵＦ膜及びＭＦ膜は、耐圧付近まで使用し、使用後のＵＦ膜及びＭＦ膜は再生（洗浄）せずに、焼却処理、産業廃棄物処理、中間貯蔵施設への受入れ等によって処分をすることが好ましい。

捕獲部１７で捕獲された非透過水は、調整槽１１へ返送することが好ましい。これにより、放射性セシウムを吸着した吸着材４を処理装置１０の外部に流出することを防止できる。

上記吸着材４に吸着する工程及び吸着材４を捕獲する工程は、放射線を内部に遮蔽する遮蔽部１８内で実施する。これにより、上記工程の実施中に、外部へ放射性セシウムが漏れることを抑制できる。

以上の工程を実施することにより、飛灰Ｃに含有されていた放射性セシウムを洗浄して得られる濃縮水（放射性セシウム含有水）を処理することができる。

次に、捕獲部１７で吸着材が除去された処理水を処理水槽１９に収容する。処理水槽１９に収容された処理水は、放射性セシウムが低減されているが、塩分を有している。

次に、処理水中の塩分を蒸発装置などの固化装置２０で分離する。これにより、塩分が低減された処理水Ｇと、塩分Ｈとを生成することができる。なお、処理水Ｇを、固液分離装置８に供給してもよく、水Ｄとして利用してもよい。

以上説明したように、本実施の形態における放射性セシウム含有水の処理装置１０は、放射性セシウムを含有する飛灰Ｃと水Ｄとを混合してスラリーを形成する混合槽７と、このスラリーを固液分離して分離水を形成する固液分離装置８と、この分離水が供給され、ＲＯ膜処理により透過水Ｆ及び濃縮水を生成するＲＯ膜装置１５と、この濃縮水が放射性セシウム含有水として供給される図１に示す実施の形態１の吸着装置１とを備えている。

また、本実施の形態における放射性セシウム含有水の処理方法は、放射性セシウムを含有する飛灰Ｃと水Ｄとを混合して、スラリーを形成する工程と、このスラリーを固液分離して、分離水を形成する工程と、この分離水をＲＯ膜装置１５に供給して、ＲＯ膜処理により透過水Ｆ及び濃縮水を生成する工程と、この濃縮水を放射性セシウム含有水として、図１に示す実施の形態１の処理方法により処理する工程とを備えている。

本実施の形態における放射性セシウム含有水の処理方法及び処理装置１０によれば、吸着装置１において、吸着材に放射性セシウムを吸着する量を制御することができるので、放射性セシウムとして飛灰Ｃに付着していた放射性セシウムを洗浄した水を処理する際に取り扱いを容易にすることができる。本実施の形態のように、実施の形態１の処理方法及び吸着装置１は、飛灰の洗浄にも適用することができる。

なお、本実施の形態では、加圧部１４及びＲＯ膜装置１５は、吸着装置１の前段に配置されているが、捕獲部１７の後段に配置されていてもよい（図示せず）。この場合、捕獲部１７で吸着材を捕獲する工程を実施した後に、加圧部１４で処理水を加圧する工程を実施し、その後に、ＲＯ膜装置１５において、ＲＯ膜を用いたＲＯ膜処理により透過水と濃縮水とに分離する。なお、ＲＯ膜装置１５から排出される濃縮水は、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムなどが濃縮された水である。この工程順の場合、加圧部１４及びＲＯ膜装置１５は放射性セシウムに汚染されないため、汚染機器を低減することができる。

ここで、本実施の形態では、放射性セシウム含有水として、飛灰Ｃを洗浄した濃縮水を例に挙げて説明したが、本発明の放射性セシウム含有水の処理方法及び吸着装置１は、飛灰Ｃの洗浄水に特に限定されない。本発明の放射性セシウム含有水として、例えば、ごみ処理場、ごみ埋立地等から発生する放射性セシウムを含有する浸出水や、放射性セシウムを含有する土壌の処理によって得られる排水などを用いることができる。この場合、図４に示すように、調整槽１１を受け槽として用い、調整槽１１に浸出水が供給される。また、透過水Ｆは、調整槽１１に返送されてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 吸着装置、２ 供給部、３ 排出部、４ 吸着材、７ 混合槽、８ 固液分離装置、１０ 処理装置、１１ 調整槽、１２ 沈殿槽、１３ 除濁装置、１４ 加圧部、１５ ＲＯ膜装置、１７ 捕獲部、１８ 遮蔽部、１９ 処理水槽、２０ 固化装置、Ａ 放射性セシウム含有水、Ｂ，Ｇ 処理水、Ｃ 飛灰、Ｄ 水、Ｅ 洗浄飛灰、Ｆ 透過水、Ｈ 塩分。

Claims (12)

1. 吸着材を内部に収容する吸着装置に放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水を供給して、放射性セシウムを前記吸着材に吸着させることにより、放射性セシウム含有水を処理する方法において、
   前記吸着材として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、前記第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とを混合して、前記吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を制御することを特徴とする、放射性セシウム含有水の処理方法。
2. 前記第１の物質として、フェロシアン化物を用いることを特徴とする、請求項１に記載の放射性セシウム含有水の処理方法。
3. 前記第２の物質として、ガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズを用いることを特徴とする、請求項２に記載の放射性セシウム含有水の処理方法。
4. 前記第２の物質として、活性炭を用いることを特徴とする、請求項２に記載の放射性セシウム含有水の処理方法。
5. 前記第２の物質として、キレート樹脂を用いることを特徴とする、請求項２に記載の放射性セシウム含有水の処理方法。
6. 前記第２の物質として、ゼオライト及び／または砂を用いることを特徴とする、請求項２に記載の放射性セシウム含有水の処理方法。
7. 内部に収容された吸着材を含み、放射性セシウムを含有する放射性セシウム含有水が供給されて、放射性セシウムを前記吸着材に吸着させる吸着装置において、
   前記吸着材として、放射性セシウムを吸着する第１の物質と、前記第１の物質よりも放射性セシウムの吸着能力が低いまたは放射性セシウムを吸着しない第２の物質とが混合されて、前記吸着材に吸着させる放射性セシウムの量を制御するように構成されていることを特徴とする、吸着装置。
8. 前記第１の物質として、フェロシアン化物を用いることを特徴とする、請求項７に記載の吸着装置。
9. 前記第２の物質として、ガラスビーズ及び／またはプラスチックビーズを用いることを特徴とする、請求項８に記載の吸着装置。
10. 前記第２の物質として、活性炭を用いることを特徴とする、請求項８に記載の吸着装置。
11. 前記第２の物質として、キレート樹脂を用いることを特徴とする、請求項８に記載の吸着装置。
12. 前記第２の物質として、ゼオライト及び／または砂を用いることを特徴とする、請求項８に記載の吸着装置。

Images