JP2015129673A

JP2015129673A - 汚染物の処理方法、及び、汚染物処理装置

Info

Publication number: JP2015129673A
Application number: JP2014001101A
Authority: JP
Inventors: 武次廣田; Takeji Hirota
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2015-07-16

Abstract

【課題】放射性汚染物に含まれる放射能濃度を低下させる新規な汚染物の処理方法、及びこの処理方法に用いられる汚染物処理装置を提供する。
【解決手段】容器３に入った放射能汚染物を、永久磁石又は電磁石４による磁場に晒しながら焼成炉２で加熱することにより、前記汚染物に含まれる放射能濃度を低下させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射能汚染によって汚染された汚染物を処理するための汚染物処理方法、及び、この処理方法に用いられる汚染物処理装置に関する。

放射性セシウムや放射性ストロンチウムなどの放射性物質によって汚染された土壌や水などの汚染物は、含まれる放射性物質が長期間にわたって放射線を放ち続けることによって周囲環境を悪化させたり、農作物に取り込まれたりするため、生体に対し、外部被ばくや内部被ばくによる放射線障害を生じさる。

２０１１年の福島第一原子力発電所事故以降、このような汚染物の処理は国際的な課題とされており、様々な処理方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１３‐１０１０９７号公報

前記特許文献１に開示された放射性物質を含む土壌の処理方法は、土壌と水とを密閉容器に収容し、加熱・加圧処理した後、洗浄処理と吸着処理を行うことによって、土壌から放射性物質を除去するものである。

しかしながら、汚染物から放射性物質を除去することによって処理する方法には、取り除かれた放射性物質を最終的に何処にどのようにして処分するのか、といった将来的な課題が残される。又、係る方法は、広範囲にわたって汚染された地域に存する大量の土壌を効率良く処理する方法であると必ずしも言えない。

本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであって、汚染物に含まれる放射性物質の放射能濃度を低下させ、もって前記汚染物から生じる線量を削減する新規な汚染物の処理方法、及びこの処理方法に用いられる汚染物処理装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線量削減方法は、放射能汚染によって汚染された汚染物に含まれる放射性物質の放射能濃度を低下させ、もって前記汚染物から生じる線量を削減する汚染物の処理方法であって、前記汚染物を、永久磁石又は電磁石によって生じさせた磁場に晒しながら加熱することを特徴とする（以下、「本発明処理方法」と称する。）。

前記「永久磁石」とは、外部から磁場や電流の供給を受けることなく磁石としての性質を比較的長期にわたって保持し続ける物体のことを意味する。前記永久磁石としては、例えば、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、及びネオジウム磁石等を挙げることができる。本発明処理方法においては、前記永久磁石として、耐熱性に優れるサマリウムコバルト磁石を用いることが好ましい。

一方、前記「電磁石」とは、通電することによって一時的に磁力を発生させる機械要素を意味する。前記電磁石としては、磁性材料の芯のまわりにコイルが巻き回されてなり、前記コイルに通電されることによって磁力を発生させるものが好適に用いられる。

本発明処理方法においては、前記汚染物を２０ｍＴ以上の磁束密度を有する磁場に晒しながら加熱することが好ましい態様となる。

本発明処理方法においては、前記汚染物を２００℃以上の温度にて加熱することが好ましい態様となる。

本発明処理方法においては、前記汚染物を、水と混合した状態で、磁場に晒しながら加熱することが好ましい態様となる。

水には、β線の遮蔽効果があり、前記汚染物を水と混合した状態とすれば、本発明方法の実施時における安全性が向上する。

前記汚染物と水との混合は、前記汚染物１００重量部に対し、水１５重量部以上（好ましくは、２０〜３００重量部の範囲内）とすることが好ましい。

本発明処理方法においては、前記汚染物を、水に電解質が溶解されてなる薬液と混合した状態で、磁場に晒しながら加熱することが好ましい態様となる。

本発明処理方法において、前記「電解質」とは、水に溶解させた際に、陽イオンと陰イオンとに電離し得る性質を有する化合物を意味する。

前記陽イオンとしては、例えば、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、銅イオン、鉄イオン、アンモニウムイオン等を挙げることができる。前記陰イオンとしては、水酸化物イオン、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、チオ硫酸イオン、硫化水素イオン、硫化物イオン等を挙げることができる。

即ち、本発明処理方法において用いられる前記薬液は、前記陽イオンと前記陰イオンとの組み合わせからなる電解質から選択された一ないし複数種を水に溶解させて調製されたものである。中でも硫酸イオン、亜硫酸イオン、チオ硫酸イオン、硫化水素イオン、及び、硫化物イオン等の硫黄元素を含む陰イオンを水中で発生させる電解質を用いることが好ましい。又、前記薬液中の電解質の含有量は、前記薬液に対し、１〜３０重量％（より好ましくは、３〜２０重量％）の範囲内とすることが好ましい。

本発明処理方法においては、前記汚染物が、汚染土壌、又は汚染水であることが好ましい態様となる。

なお、前記汚染物が汚染水の場合、積極的に水と混合させる必要はない。又、前記電解質を加える場合には、汚染水に対して、直接的に前記電解質を溶解させても良い。

本発明の汚染物処理装置は、前記本発明処理方法に用いられる汚染物処理装置であって、焼成炉と、汚染物が収容される容器と、永久磁石又は電磁石からなる磁場発生装置と、を具備してなることを特徴とする（以下、「本発明装置」と称する。）。

本発明によれば、汚染物に含まれる放射性物質の放射能濃度を低下させることができ、その結果、前記汚染物から生じる線量を削減することができる。

図１は、本発明装置を示す概略図である。図２は、容器を示す斜視図である。図３は、本発明装置の別の例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

＜汚染物＞
汚染物として、汚染土壌（福島県にて採取したもの）を用いた。この汚染土壌の放射能濃度を、Ｇｅ半導体スペクトロメータ（ＳＥＧ-ＥＭＳ：セイコーＥＧ＆Ｇ社製）を用いて測定した。又、汚染土壌は、１４％の水分を含んでいたため、乾燥器内で十分に乾燥させることによって乾燥状態とし、この乾燥状態の汚染土壌の放射能濃度についても、Ｇｅ半導体スペクトロメータを用いて測定した。その結果を下記表１に示す。

表１の結果より、汚染土壌に水分が含まれていると、放射能濃度が実際の値より低い値となって測定されることが確認された。

＜本発明装置＞
図１に、本発明装置１を示す。本発明装置１は、焼成炉２と、容器３と、磁場発生装置４と、を具備してなる。即ち、本発明装置1は、前記容器２内に収容された汚染物を、前記磁場発生装置４によって発生させた磁場に晒しながら、前記焼成炉２にて加熱するものである。

前記焼成炉２は、バッチ式の電気炉である。前記焼成炉２には、排気管２１が設けられており、前記排気管２１の二次側（出口側）には蒸気冷却水槽２２が備えられている。即ち、前記焼却炉２は、加熱によって生じた蒸気等のガスを、前記排気管２を通じて前記蒸気冷却水槽２２に輸送し、前記蒸気冷却水槽２２内に貯えられた水に通過させた上で、更にフィルター２３に通過させて排出する仕組みとなっている。

図２に示すように、前記容器３は、鉄製の容器本体縦（１９６ｍｍ×横１４６ｍｍ×深さ３４ｍｍ）３１と、前記容器本体３１の上部開口を覆う鉄製の蓋体３２と、を具備する。

前記磁場発生装置４は、１６ｋｇの吸着力を有する永久磁石（サマリウムコバルト磁石）であり、本実施形態においては、この永久磁石からなる磁場発生装置４を、前記容器３における容器本体３１の底面側に四個、前記蓋体３２の表面に四個、互いに吸引し合う関係となるように、各々の磁極の向きを揃えて張り付けた。これにより、前記容器３は、前記容器本体３１に向かって前記蓋体３２が強く引き付けられた状態となる。なお、都合八個の永久磁石からなる前記磁場発生装置4によって生じた磁場は、８０ｍＴであった。

＜本発明方法の実施＞
［実施例１］
乾燥前の汚染土壌３００ｇを、前記容器本体３１に収容し、上部開口を前記蓋体３２にて覆ったうえで、前記磁場発生装置４を張り付けることによって磁場を発生させた。

この汚染土壌を収容した容器３を、前記焼成炉２の炉内に載置し、発生させた磁場に晒しながら、３８０℃の温度条件下、２０分加熱した。

加熱後、前記焼成炉２の炉内から前記容器３を取出し、前記容器３が常温となった後、前記蓋体３２を開け、容器本体３１内に存する加熱処理後の汚染土壌（以下、「加熱処理土壌」と称する。）の放射能濃度を測定した。又、加熱処理土壌については、更に線量（μＳｖ／ｈ、及びｃｐｍ）をＮａＩシンチレーション式サーベイメータ（ＴＣＳ-１７２Ｂ：日立アロカメディカル社製）と、ＧＭサーベイメータ（ＴＧＳ-１４６Ｂ：日立アロカメディカル社製）とによって測定した。

放射能濃度及び線量の測定後、前記容器本体３１を前記蓋体３２にて覆い、前記磁場発生装置４を張り付けることによって磁場を発生させたうえで、再度、前記焼却炉２の炉内に載置し、３８０℃の温度条件下、２０分加熱した。

加熱後、前記焼成炉２の炉内から前記容器３を取出し、前記容器３が常温となった後、前記蓋体３２を開け、二回目の加熱処理がなされた汚染土壌（以下、「再加熱処理土壌」と称する。）の放射能濃度及び線量を測定した。その結果を下記表２に示す。

[実施例２]
乾燥前の汚染土壌３００ｇを５００ｇの蒸留水と共に前記容器３内に収容した以外は、前記実施例１と同様の条件下、一回目の加熱処理に供し、得られた加熱処理土壌の放射能濃度及び線量を測定した。

次いで、加熱処理土壌が存する前記容器本体２１内に蒸留水５００ｇを投入したうえで、前記実施例１と同様の条件下、二回目の加熱処理に供し、得られた再加熱処理土壌の放射能濃度及び線量を測定した。その結果を下記表２に示す。

[実施例３]
蒸留水に硫化マグネシウムを１０重量％となるように溶解させた薬液を調整し、この薬液５００ｇを乾燥前の汚染土壌３００ｇと共に前記容器３内に収容した以外は、前記実施例１と同様の条件下、一回目の加熱処理に供し、得られた加熱処理土壌の放射能濃度及び線量を測定した。

次いで、加熱処理土壌が存する前記容器本体２１内に前記薬液５００ｇを投入したうえで、前記実施例１と同様の条件下、二回目の加熱処理に供し、得られた再加熱処理土壌の放射能濃度及び線量を測定した。その結果を下記表２に示す。

[比較例１]
磁場発生装置４としての永久磁石を前記容器２に張り付けなかった以外は、前記実施例１と同様の条件下、一回目の加熱処理に供し、得られた加熱処理土壌の放射能濃度及び線量を測定した。

次いで、磁場に晒すことなく二回目の加熱処理に供し、得られた再加熱処理土壌の放射能濃度及び線量を測定した。その結果を下記表２に示す。

表１及び表２に示す結果より、汚染土壌に対し、本発明方法を二回繰り返した実施例１〜３については、本発明方法を実行するたびに放射能濃度が低下し、線量が削減されていくことが確認された。従って、本発明方法は、処理回数を増やしたり、加熱時間を長くしたりすれば、汚染物の放射能濃度をより低下させ得る。処理回数としては、１〜５回の範囲内とすることが好ましく、加熱時間としては、１０〜１２０分の範囲内とすることが好ましい。

本発明方法によって、汚染物の放射能濃度が低下するメカニズムについては、現段階において明確ではないが、おそらく、高い磁場に晒されながら加熱された際、汚染物に含まれる放射性物質の原子内電子（β崩壊によって放出される電子）に磁気的な負荷が連続的に与えられることによって安定化し、その結果放射性物質の放射能が低下したものと予想される。なお、γ崩壊によって放出される電磁波は、電荷をもたないことから磁場による影響は与えられないと思われるが、電磁場を素早く動く電子によってγ線が発生すると考えれば、磁場の影響はγ崩壊に対しても少なからず影響を与えるものと考えられる。

又、実施例２と比較して、汚染土壌に薬液を混合させた実施例３の方が、放射能濃度をより効率よく低下させ得ることが確認された。実施例３において、再加熱処理土壌の示す放射能濃度が、処理前の汚染土壌（乾燥状態）の示す放射能濃度と比較して、２．０×１０^５Ｂｑ／ｋｇ以上も低下していることは、特筆すべき事項といえる。

[実施例４〜１０]
前記焼成炉２の温度設定、前記磁場発生装置４の種類及び磁束密度を下記表３に示す条件に変更した以外は、前記実施例２と同様にして本発明方法を実行した。

その結果、実施例４〜１０にて得られた加熱処理土壌、及び再加熱処理土壌についても、本発明方法を実行するたびに放射能濃度が低下し、線量が削減されていくことが確認された。

ところで、前記実施例１〜１０においては、前記焼成炉２としてバッチ式のものを用いたが、本発明方法の実施後、前記焼成炉２の炉内、前記蒸気冷却水槽２２内に貯えられた水、フィルター２３を通過したガスについて放射能濃度を測定したが、いずれも測定下限値以下の値しか示さなかった。

そのため、本発明方法を実施するための本発明装置１については、バッチ式のみならず、図３に示すような連続式のものとし、単位時間当たりの処理量を向上させることが好ましい。

図３に示す本発明装置１は、焼成炉２と、容器３と、磁場発生装置４と、を具備してなり、更に、冷却装置５と、コンベアシステムＢを具備するものである。

即ち、この本発明装置１は、汚染物が収容された前記容器３を、前記磁場発生装置４による磁場に晒しながら、前記コンベアシステム６にて前記焼成炉２の炉内へ運搬し、炉内を通過させながら加熱し後、前記冷却装置５にて冷却するものである。この連続式の本発明装置１は、汚染物を連続的に処理できることから、バッチ式の本発明装置１と比較して、単位時間当たりの処理量を大幅に向上することができる。

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、放射性汚染土壌や放射性汚染水などの汚染物を処理する方法として好適に利用することができる。

１本発明装置
２焼成炉
２１排気管
２２蒸気冷却水槽
２３フィルター
３容器
３１容器本体
３２蓋体
４磁場発生装置
５冷却装置
Ｂコンベアシステム

Claims

放射能汚染によって汚染された汚染物に含まれる放射性物質の放射能濃度を低下させ、もって前記汚染物から生じる線量を削減する汚染物の処理方法であって、
前記汚染物を、永久磁石又は電磁石によって生じさせた磁場に晒しながら加熱することを特徴とする汚染物の処理方法。
請求項１に記載の汚染物の処理方法において、
前記汚染物を２０ｍＴ以上の磁束密度を有する磁場に晒しながら加熱する汚染物の処理方法。
請求項１又は２に記載の汚染物の処理方法において、
前記汚染物を２００℃以上の温度にて加熱する汚染物の処理方法。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の汚染物の処理方法において、
前記汚染物を、水と混合した状態で、磁場に晒しながら加熱する汚染物の処理方法。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の汚染物の処理方法において、
前記汚染物を、水に電解質が溶解されてなる薬液と混合した状態で、磁場に晒しながら加熱する汚染物の処理方法。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の汚染物の処理方法において、
前記汚染物が、汚染土壌、又は汚染水である汚染物の処理方法。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の汚染物の処理方法に用いられる汚染物処理装置であって、
焼成炉と、
前記汚染物が収容される容器と、
永久磁石又は電磁石からなる磁場発生装置と、
を具備してなることを特徴とする汚染物処理装置。