JP2015152456A - セシウムの吸着装置及び吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水中に溶解している大部分の放射性セシウムを吸着し廃棄することができ、設置作業者の被曝の危険性を軽減するセシウムの吸着装置及び吸着方法を提供する。
【解決手段】水に溶解しているセシウムを吸着するフィルタを含む吸着ユニット５と、浮き部材６とを備え、複数の吸着ユニット５が浮き部材６に連結されている。吸着ユニット５はそれぞれ、上記フィルタが積層され、ネット状容器４に収納されていることが好ましい。
【選択図】図５

Description

本発明は、港湾・河川・湖沼などの水中に溶解している放射性セシウムを含む全ての種類のセシウムの殆どを吸着することにより、水中の放射性物質の濃度を低下させ、環境への負荷を低減するセシウム吸着装置及び吸着方法に関するものである。

東京電力福島第一原子力発電所の事故により、放射性セシウムが港湾・河川・湖沼の水中に溶解しているという報告が挙がっている。また、これに起因して魚介類などの水産資源に放射性セシウムが高濃度で蓄積されているものと推測される。

これらの放射性セシウムを吸着・除去するために、様々な吸着材が考案され使用されている。例えば、地下水、上水、工業用水、農業水産業用水または汚染土壌の洗浄水に含まれる有害金属、特に放射性セシウムを効率よく捕集する水浄化フィルターカートリッジが特許文献１に開示されている。特許文献１の水浄化フィルターカートリッジは、特定の３種類の機能性不織布を濾材として順次巻き回して積層し、コンパクトなカートリッジユニットとし、従来の水処理装置に交換フィルタとして組み入れることにより、効率的かつ経済的に水を浄化できる旨が記載されている（段落０００７等）。

特開２０１３−８８４１１号公報

しかしながら、広域な港湾・河川・湖沼などの水中から、放射性セシウムのみを吸着・除去できる吸着材はなく、従来の吸着材は、放射性セシウムだけでなく安定セシウムや他イオンも吸着する。よって、従来の吸着材を上記水中にて使用しても、比較的短期間で吸着能力が低下し、その結果水中には放射性セシウムが残存することとなっている。

そこで、大量の吸着材を上記水中にて使用することが考えられるが、大量の吸着材の設置や回収などで現場での人的作業が増えると、作業者の被曝の危険性が高まるという問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水中に溶解している大部分の放射性セシウムを吸着し廃棄することができ、設置作業者の被曝の危険性を軽減することができるセシウムの吸着装置及び吸着方法を提供することにある。

本発明に係るセシウムの吸着装置は、水に溶解しているセシウムを吸着するフィルタを含む吸着ユニットと、浮き部材とを備え、複数の前記吸着ユニットが、前記浮き部材に連結されていることを特徴とする。

セシウムの吸着装置において、複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、前記フィルタが積層され、ネット状の容器に収納されていることが好ましい。

セシウムの吸着装置において、複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、前記フィルタがロール状に積層されていることが好ましい。

セシウムの吸着装置において、前記ネット状の容器は、繰返し単位が実質的にエチレンである高分子量ポリエチレンの糸により作製され、該糸の引張り強度が、２７ｇ／ｄ以上であることが好ましい。

セシウムの吸着装置において、複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、含まれている前記フィルタの面積が、５０〜２００ｍ^２であることが好ましい。

セシウムの吸着装置は、さらに、水よりも比重が大きい重り部材を備え、複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、一端が、前記浮き部材に連結され、他端が前記重り部材に連結されていることが好ましい。

セシウムの吸着装置において、複数の前記吸着ユニットは、前記浮き部材の長手方向に、近接して並んでいることが好ましい。

セシウムの吸着装置において、前記フィルタは、プルシアンブルーをポリエステル製長繊維不織布に含浸または塗布したものであることが好ましい。

本発明に係るセシウムの吸着方法は、水に溶解しているセシウムを吸着するフィルタが積層され、ネット状の容器に収納されている吸着ユニットを作製するユニット化ステップと、前記吸着ユニットを、水中に設置する設置ステップとを含むことを特徴とする。

セシウムの吸着方法は、さらに、複数の前記吸着ユニットを、浮き部材に連結する連結ステップを含み、前記設置ステップは、前記浮き部材に連結された複数の前記吸着ユニットを、水中に設置することが好ましい。

本発明に係る溶解セシウムの吸着装置は、複数の吸着ユニットが、浮き部材に連結されている。本発明に係る溶解セシウムの吸着方法によれば、フィルタが積層された吸着ユニットを作製するユニット化ステップと、吸着ユニットを水中に設置する設置ステップとを有する。

これらにより、大面積のフィルタを水中に効率よく設置することができるので、水中に溶解している殆どの放射性セシウムを吸着し廃棄することができる。また、吸着ユニットの作製を、現場以外の放射線が少ない場所で行うことができるので、水中における人的作業を低減できることにより設置作業者の被曝の可能性を軽減できる。また、吸着ユニットの交換が可能であることから、継続的に効率よく放射性セシウムを含む水中の全ての種類のセシウムの殆どを吸着することが可能となる。

図１（ａ）、（ｂ）は、水に溶解しているセシウムを吸着する吸着フィルタの断面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、ロール状フィルタの側面図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、円形積層状フィルタの正面図である。 図４は、吸着ユニットの外観図である。 図５は、複数の吸着ユニットのそれぞれが、連続して浮き部材と重り部材に連結した場合の外観図である。

本発明に係る吸着装置は、選択的にセシウムを吸着できる吸着フィルタを高強度、低伸度および高耐磨耗性を有するネット状の容器に収納することで、大面積の吸着フィルタを所定水域内に効率的に設置することができる。

本発明に係る吸着装置では、所定水域中の全ての種類のセシウムの殆どを吸着するために、大面積の吸着フィルタを設置する。大面積の吸着フィルタを所定水域内に設置することで、放射性セシウムを含む水中の全ての種類のセシウムの殆どを吸着し、所定水域内水の放射能濃度を低下させることができる。

上記吸着フィルタはポリエステル製長繊維不織布にプルシアンブルーを含浸または塗布したものである。プルシアンブルーが所定水域内のセシウムイオンを濃度勾配により選択的に吸着する性質から、所定内水域の水がプルシアンブルーに接触し易くするために、鉛直透水係数および面内透水係数ともに１．０×１０^−１ｃｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。

図１（ａ）、（ｂ）は水に溶解しているセシウムを吸着する吸着フィルタの断面図である。図１（ａ）に示す吸着フィルタ１ａは、長繊維スパンボンド不織布にプルシアンブルーを含侵させたものである。図１（ｂ）に示す吸着フィルタ１ｂは、長繊維スパンボンド不織布１ｃの片面にプルシアンブルー１ｄを塗布したものである。なお、吸着フィルタ１ａ、１ｂのセシウムの吸着能力は、淡水、海水に係わらず６ｍｇ／ｍ^２以上を確保することが好ましく、且つ一旦吸着したセシウムの脱離率が１０％以下であることが好ましい。また吸着フィルタに含浸または塗布するプルシアンブルー自体が、擦れや水溶液浸漬などによって殆ど脱離しないものであることが好ましい。

図２（ａ）、（ｂ）はロール状フィルタの側面図である。図２（ａ）に示すロール状フィルタ２ａは、吸着フィルタ１ａをロール状に巻いて積層し円柱形状にしたものであり、図２（ｂ）に示すロール状フィルタ２ｂは、吸着フィルタ１ｂをロール状に巻いて積層し円柱形状にしたものである。なお、ここでは吸着フィルタを巻いて円柱形状にしたが、必ずしも円柱形状にする必要はなく、例えば吸着フィルタを巻いて多角柱形状にしてもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は円形積層状フィルタの正面図である。図３（ａ）に示す円形積層状フィルタ３ａは、円形の吸着フィルタ１ａを複数枚垂直に積層して円柱形状にしたものであり、図３（ｂ）に示す円形積層状フィルタ３ｂは、円形の吸着フィルタ１ｂを複数枚垂直に積層して円柱形状にしたものである。なお、ここでは円形の吸着フィルタを積層したが、必ずしも円形である必要はなく、例えば多角形の吸着フィルタを積層して多角柱形状にしてもよい。

なお、吸着フィルタの透水係数が１．０×１０^−１ｃｍ／ｓｅｃより低い場合は、ロール状フィルタ２ａ、２ｂ、円形積層状フィルタ３ａ、３ｂともに、隣接する吸着フィルタ同士の間に１．０×１０^−１ｃｍ／ｓｅｃ以上の透水係数を確保することにより、所定内水域の水がプルシアンブルーに接触し易くすることが好ましい。

吸着フィルタ１ａまたは１ｂを積層し、ネット状容器４に収納して吸着ユニット５を作製することができる。図４は吸着ユニットの外観図である。図４に示す吸着ユニット５は、ロール状フィルタ２ａ、２ｂ、または円形積層状フィルタ３ａ、３ｂを、ネット状容器４に収納したものである。なお、ロール状フィルタ２ａ、２ｂ、または円形積層状フィルタ３ａ、３ｂに含まれている吸着フィルタの面積は、５０〜２００ｍ^２であることが好ましい。また、吸着ユニットを作製するユニット化作業は、放射線の少ない場所で行うことができるので、水中における人的作業を削減できることにより設置作業者の被曝の可能性を軽減できる。

ネット状容器４は、高強度および低伸度であり柔軟性を有し、且つ耐磨耗性に優れることが好ましい。ネット状容器４のネット部分に使用する糸は、引張り強度１５ｇ／ｄ以上、引張破断伸度１０％以下の合成繊維フィラメントであることが好ましい。例えば上記糸には、アラミド繊維（商品名「ケブラー」東レ株式会社製、商品名「テクノーラ」帝人株式会社製）、液晶ポリエステル繊維（商品名「ベクトラン」クラレ株式会社製）および超高強力ポリエチレン繊維（商品名「ダイニーマ」東洋紡株式会社製）を使用することができる。特に、ネット状容器４は、繰返し単位が実質的にエチレンである高分子量ポリエチレンの糸により作製され、該糸の引張り強度が、２７ｇ／ｄ以上であることが好ましい。ちなみに「ダイニーマ」のマルチフィラメント糸は、高分子量ポリエチレンの糸であり、１６００デニール、１５６０フィラメント、引張り強度３０ｇ／ｄ、引張破断伸度４％である。

吸着ユニット５を水中に設置するには、護岸等に直接固定する方法と、フロート等の浮き部材に垂下して海中に浮遊させる方法とが考えられる。

水流や波浪等水面の波が大きい場合には、吸着ユニット５の一端を浮き部材６に垂下し、密な状態で水中に浮遊させることが好ましい。この場合には、浮き部材６が流されないように護岸等にしっかりと係留する必要がある。また、水よりも比重が大きいウエイトチェーンなどの重り部材７を、吸着ユニット５の他端に連結すると、水中でそれぞれの吸着ユニット５の姿勢が安定するので好ましい。

図５は、複数の吸着ユニットのそれぞれが、連続して浮き部材６と重り部材７に連結した場合の外観図である。図５に示すように、複数の吸着ユニット５のそれぞれの一端Ａが浮き部材６に連結され、複数の吸着ユニット５のそれぞれの他端Ｂが重り部材７に連結されている。なお、複数の吸着ユニット５は、浮き部材６および重り部材７の長手方向に近接して並んでいることが好ましい。吸着ユニット５を近接して並べることにより、設置密度を高くできるだけでなく、さらに、吸着ユニット５の外側に貝などの海洋生物が付着した場合に、隣同士がぶつかり合う事で、付着物が除去されることが期待できる。

また、吸着ユニット５を水中に設置する設置作業は、ユニット化作業とは異なり現場で行う必要があるが、吸着フィルタが吸着ユニット５内にコンパクトに凝縮されているので、効率的に設置作業を行うことができる。さらに、吸着ユニット５を浮き部材６に連結する連結工程を、ユニット化作業と同様に放射線の少ない場所で行う場合には、設置作業では浮き部材６に連結された複数の吸着ユニット５を水中に設置することになり、設置作業者の被曝の可能性をより軽減できる。

一方吸着ユニット５を護岸等に固定する場合には、大き目の筐体内に複数の吸着ユニット５を納め、陸上や水上から設置および交換することが好ましい。

以上のように、本発明に係るセシウムの吸着装置においては、大面積の吸着フィルタを水中に効率よく設置することができるので、水中に溶解している大部分の放射性セシウムを吸着し廃棄することができる。また、吸着ユニットの作製を、現場以外の放射線が少ない場所で行うことができるので、水中における人的作業を低減できることにより設置作業者の被曝の可能性を軽減できる。また、吸着ユニットの交換が可能であることから、継続的に効率よく放射性セシウムを含む水中の全ての種類のセシウムを吸着することが可能となる。

１ａ、１ｂ 吸着フィルタ
２ａ、２ｂ ロール状フィルタ
３ａ、３ｂ 円形積層状フィルタ
４ ネット状容器
５ 吸着ユニット
６ 浮き部材
７ 重り部材

Claims (10)

1. 水に溶解しているセシウムを吸着するフィルタを含む吸着ユニットと、
   浮き部材とを備え、
   複数の前記吸着ユニットが、前記浮き部材に連結されていることを特徴とするセシウムの吸着装置。
2. 複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、
   前記フィルタが積層され、ネット状の容器に収納されている請求項１に記載のセシウムの吸着装置。
3. 複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、
   前記フィルタがロール状に積層されている請求項２に記載のセシウムの吸着装置。
4. 前記ネット状の容器は、
   繰返し単位が実質的にエチレンである高分子量ポリエチレンの糸により作製され、該糸の引張り強度が、２７ｇ／ｄ以上である請求項２または３に記載のセシウムの吸着装置。
5. 複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、
   含まれている前記フィルタの面積が、５０〜２００ｍ^２である請求項１〜４のいずれか１項に記載のセシウムの吸着装置。
6. さらに、
   水よりも比重が大きい重り部材を備え、
   複数の前記吸着ユニットは、それぞれ、
   一端が、前記浮き部材に連結され、他端が前記重り部材に連結されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のセシウムの吸着装置。
7. 複数の前記吸着ユニットは、
   前記浮き部材の長手方向に、近接して並んでいる請求項６に記載のセシウムの吸着装置。
8. 前記フィルタは、
   プルシアンブルーをポリエステル製長繊維不織布に含浸または塗布したものである請求項１〜７のいずれか１項に記載のセシウムの吸着装置。
9. 水に溶解しているセシウムを吸着するフィルタが積層され、ネット状の容器に収納されている吸着ユニットを作製するユニット化ステップと、
   前記吸着ユニットを、水中に設置する設置ステップとを含むことを特徴とするセシウムの吸着方法。
10. さらに、
    複数の前記吸着ユニットを、浮き部材に連結する連結ステップを含み、
    前記設置ステップは、
    前記浮き部材に連結された複数の前記吸着ユニットを、水中に設置する請求項９に記載のセシウムの吸着方法。