JP2017194316A - 樹脂構造物およびその樹脂構造物の製造方法 - Google Patents
樹脂構造物およびその樹脂構造物の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】セシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いて処理して、固化した状態で放射線の漏洩を十分に防止する樹脂構造物を提供する。【解決手段】アンチモン化合物を触媒として製造されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリカーボネートとを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した構造物であって、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着し、ポリカーボネートがセシウムを包理することにより、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させる。【選択図】図１
Description
本発明は、平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う福島第一原子力発電所における事故によりこの発電所から放出されたセシウム１３４およびセシウム１３７により汚染された特定一般廃棄物、指定廃棄物、特別管理廃棄物の焼却灰を処理するために好適に利用される、樹脂構造物およびその樹脂構造物の製造方法に関する。
平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う福島第一原子力発電所の事故によりこの発電所からセシウム１３４（半減期２．１年）およびセシウム１３７（半減期約３０年）が放出され、放射性物質を災害廃棄物が大量に発生し、福島県を中心として、東北地方で広域的な放射性物質による汚染が生じることとなった。それにより、日常の生活環境からの被曝や食品を通じた被曝などが懸念されたが、一方では放射性物質を含む廃棄物などの処理の問題が深刻化することとなった。
これらの廃棄物は、放射性物質汚染対処特措法等により、以下のように分類されている。特定一般廃棄物（特定一般廃棄物、特定産業廃棄物）とは、福島第一原子力発電所近傍のエリアにおける廃棄物でセシウム１３４およびセシウム１３７の放射能濃度の合計が８，０００Ｂｑ／ｋｇ以下の廃棄物であって、指定廃棄物とは、セシウム１３４およびセシウム１３７の放射能濃度の合計が８，０００Ｂｑ／ｋｇを越える廃棄物であって環境大臣が指定したものであって、特別管理廃棄物とは、爆発性、毒性、感染性その他の人の健康または生活環境に係る被害を生ずるおそれがある性状を有する廃棄物、という。
特許第５１８７６０３号公報（特許文献１）は、地震被害による大量の廃棄物や、セシウムにより汚染された特定一般廃棄物や指定廃棄物の処理や保管容器に関する技術提供は少なく、特許関連の技術においても原子力発電所から発生する放射性廃棄物を処理する方法や廃プラスチック配合物の製造方法に解決の一端を見るにすぎないことに鑑みて発明された技術を開示する。この特許文献１に開示された発明は、複雑な手段や特殊な装置を用いず、既に普及している技術をベースに大量の廃棄物やセシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いて処理し、再生利用可能な形態の保管容器とすると共に、固化した状態での汚染物質の溶出を防止し、保管や管理が容易な廃棄物の処理と保管容器と保管方法を提供することを目的とする。
この特許文献１には、成形体による放射性物質を含む焼却灰の処理として、セシウム１３７から放出される放射線の透過を阻止する能力が高いプラスチック配合物に、放射性物質を含む焼却灰を３０〜４０重量％混入し、押出機を用いて溶融混練した後に金型に注入し、金型の中で直ちに冷却しながら円柱形状又は角柱形状に溶融成形することで遮蔽する。また、金型の中で急縮することによる化学反応を用いることで、体積を変化させ成形品を高密度にし、放射線の透過を阻止する能力を向上させている（特許文献１の請求項５）。
なお、この特許文献１には、以下に示す記載事項が開示されており、これらの記載事項に基づいて、上述した成形体による放射性物質を含む焼却灰の処理が発明されている。
セシウムは事故由来放射性物質で、平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故により当該原子力発電所から放出されたヨウ素１３１（半減期８日）及びセシウム１３４（半減期２．１年）及びセシウム１３７（半減期約３０年）をいう（特許文献１の第００５９段落）。セシウム１３７から放出される放射線は、ベータ線とガンマ線であり、放射線の透過を阻止する能力が高い物質を利用して遮蔽する（特許文献１の第００６０段落）。ベータ線の実体である電子では１ｃｍのプラスチック板で十分遮蔽できる。透過力は弱く、通常は数ｍｍのアルミ板や１ｃｍ程度のプラスチック板で十分遮蔽できる。ただし、ベータ粒子が遮蔽物によって減速する際には制動放射によりＸ線が発生するため、その発生したＸ線についての遮蔽も必要となる。遮蔽物に使われる物質の原子番号が大きくなるほど制動放射が強くなることから、ベータ線の遮蔽にはプラスチックなどの低原子番号の物質を使い、そこで発生したＸ線を鉛などの高原子番号の
物質で遮蔽する、という二段構えの遮蔽を行う（特許文献１の第００６１段落）。
セシウムは事故由来放射性物質で、平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故により当該原子力発電所から放出されたヨウ素１３１（半減期８日）及びセシウム１３４（半減期２．１年）及びセシウム１３７（半減期約３０年）をいう（特許文献１の第００５９段落）。セシウム１３７から放出される放射線は、ベータ線とガンマ線であり、放射線の透過を阻止する能力が高い物質を利用して遮蔽する（特許文献１の第００６０段落）。ベータ線の実体である電子では１ｃｍのプラスチック板で十分遮蔽できる。透過力は弱く、通常は数ｍｍのアルミ板や１ｃｍ程度のプラスチック板で十分遮蔽できる。ただし、ベータ粒子が遮蔽物によって減速する際には制動放射によりＸ線が発生するため、その発生したＸ線についての遮蔽も必要となる。遮蔽物に使われる物質の原子番号が大きくなるほど制動放射が強くなることから、ベータ線の遮蔽にはプラスチックなどの低原子番号の物質を使い、そこで発生したＸ線を鉛などの高原子番号の
物質で遮蔽する、という二段構えの遮蔽を行う（特許文献１の第００６１段落）。
上述した特許文献１においては、既に普及している技術をベースに大量の廃棄物やセシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いて処理することを目的としており、未硬化のプラスチック素材又は、混合割合がポリオレフィン系樹脂６０〜８０重量％、ポリエチレンテレフタレート４０〜２０重量％である溶融混練用廃プラスチック配合物に、洗濯用粉末合成洗剤と片栗粉との合成物を添加（その添加割合は洗濯用粉末合成洗剤１０〜９０重量％、片栗粉９０〜１０重量％の合成物をプラスチック配合物全量に対して５〜１５重量％添加）することを必須としており、この添加により溶融混練性の向上と潤滑効果とを高めている。
しかしながら、このような物質を添加することにより、たとえ溶融混練性の向上と潤滑効果とを高めることができたとしても、特許文献１に開示された記載事項（特許文献１の第００５９段落〜第００６１段落）に基づく単なる二段構えでは、本来の目的である、成形体から漏洩する放射線を十分に低減することができていないという問題点が、本願出願人の鋭意研究の結果、明らかになった。
本発明は、従来技術の上述の問題点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、複雑な手段や特殊な装置を用いず、既に普及している技術をベースに大量の廃棄物やセシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いて処理して、固化した状態で放射線の漏洩を十分に防止することのできる、樹脂構造物およびその樹脂構造物の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明にある局面に係る樹脂構造物は、以下の技術的手段を講じている。
すなわち、この樹脂構造物は、アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化したことを特徴とする。
すなわち、この樹脂構造物は、アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化したことを特徴とする。
好ましくは、前記アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着するように構成することができる。ここで、「セシウムに対して反応」には、セシウム自体、セシウムの化合物（塩化物、酸化物等の全ての化合物）、セシウムイオンに対する反応を含むものである。
さらに好ましくは、前記合成樹脂は、アンチモン化合物を触媒として製造されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記合成樹脂は、アンチモン化合物を触媒として製造されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記溶融成形用廃プラスチック配合物はポリカーボネートをさらに含み、前記ポリカーボネートがセシウムを包理するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記溶融混練用廃プラスチック配合物における、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリカーボネートとの重量比率が、６０：４０〜８０：２０であるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記溶融混練用廃プラスチック配合物における、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリカーボネートとの重量比率が、６０：４０〜８０：２０であるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記樹脂構造物は、ステアリン酸をさらに含むように構成することができる。
さらに好ましくは、前記樹脂構造物は、クロロゲン酸をさらに含むように構成することができる。
さらに好ましくは、前記樹脂構造物は、飲料を抽出した後の廃棄物をさらに含むように構成することができる。
さらに好ましくは、前記樹脂構造物は、クロロゲン酸をさらに含むように構成することができる。
さらに好ましくは、前記樹脂構造物は、飲料を抽出した後の廃棄物をさらに含むように構成することができる。
また、上記目的を達成するため、本発明の別の局面に係る樹脂構造物の製造方法は、以下の技術的手段を講じている。
すなわち、この樹脂構造物の製造方法は、アンチモン化合物を含む合成樹脂とポリカー
ボネートとを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物の製造方法であって、前記アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着しているとともに、前記ポリカーボネートがセシウムを包理することにより、前記樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることを特徴とする。
すなわち、この樹脂構造物の製造方法は、アンチモン化合物を含む合成樹脂とポリカー
ボネートとを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物の製造方法であって、前記アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着しているとともに、前記ポリカーボネートがセシウムを包理することにより、前記樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることを特徴とする。
本発明に係る樹脂構造物およびその樹脂構造物の製造方法によれば、複雑な手段や特殊な装置を用いず、既に普及している技術をベースに大量の廃棄物やセシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いて処理して、固化した状態で放射線の漏洩を十分に防止することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る樹脂構造物およびその製造方法について説明する。
＜樹脂構造物の概要＞
この樹脂構造物は、アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物であって、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着することを、最大の特徴とする。そして、このように錯体を生成することにより、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができる。
＜樹脂構造物の概要＞
この樹脂構造物は、アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物であって、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着することを、最大の特徴とする。そして、このように錯体を生成することにより、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができる。
ここで、一例として、溶融成形用廃プラスチック配合物に含まれる合成樹脂は、アンチモン化合物を触媒として製造されたポリエチレンテレフタレート（以下においてＰＥＴと記載する場合がある）を挙げることができる。
この樹脂構造物に用いられる溶融成形用廃プラスチック配合物はポリカーボネートをさらに含むことができ、このポリカーボネートがセシウムを包理する。そして、このようにポリカーボネートがセシウムを包理することにより、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができるとともに、ポリカーボネートによりこの樹脂構造物の強度を向上させることができ、この樹脂構造物を安定的に保管することができる。
この樹脂構造物に用いられる溶融成形用廃プラスチック配合物はポリカーボネートをさらに含むことができ、このポリカーボネートがセシウムを包理する。そして、このようにポリカーボネートがセシウムを包理することにより、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができるとともに、ポリカーボネートによりこの樹脂構造物の強度を向上させることができ、この樹脂構造物を安定的に保管することができる。
なお、溶融混練用廃プラスチック配合物における、ポリエチレンテレフタレートとポリカーボネートとの重量比率は、６０：４０〜８０：２０であることが好ましい。この範囲の重量比率である場合に、ポリエチレンテレフタレートの製造時に触媒として用いられたアンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着し、かつ、ポリカーボネートがセシウムを包理することにより樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができるとともに、ポリカーボネートによりこの樹脂構造物の強度を向上させることができ、この樹脂構造物を安定的に保管することができる。
ここで、この樹脂構造物は、ステアリン酸、または、クロロゲン酸をさらに含むことができる。本出願人による実験および研究を鋭意進める過程において、樹脂構造物がステアリン酸またはクロロゲン酸をさらに含むことにより、溶融混練性の向上と潤滑効果とを高めつつ、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができるとともに、この樹脂構造物を安定的に保管することができることを見出した。
さらに、この樹脂構造物は、飲料を抽出した後の廃棄物（飲料かす）をさらに含むことができる。本出願人による実験および研究を鋭意進める過程において、樹脂構造物が飲料
を抽出した後の廃棄物（コーヒーかす、紅茶かす、緑茶等の日本茶かす等を含む飲料かす）をさらに含むことにより、（体に対する作用効果については類推を含むものの）これらの飲料かすに含まれる物質が備える抗酸化作用により、放射線による生成された活性酸素を消去したり、活性酸素の発生を防止したりすることができる。すなわち、放射線が備える電離作用により体に有害な活性酸素が生成されるとしても、この活性酸素を消去したり、活性酸素の生成を防止したりすることができることが、放射能対策に繋がるものと考えられる。ここで、コーヒーかすについては、コーヒーの生豆にはポリフェノールの一種であるクロロゲン酸が多く含まれており（当然コーヒーかすにも含まれることになる）、このポリフェノールの代表的な効果である抗酸化作用により、活性酸素を消去したり、活性酸素の生成を防止したりしている。
を抽出した後の廃棄物（コーヒーかす、紅茶かす、緑茶等の日本茶かす等を含む飲料かす）をさらに含むことにより、（体に対する作用効果については類推を含むものの）これらの飲料かすに含まれる物質が備える抗酸化作用により、放射線による生成された活性酸素を消去したり、活性酸素の発生を防止したりすることができる。すなわち、放射線が備える電離作用により体に有害な活性酸素が生成されるとしても、この活性酸素を消去したり、活性酸素の生成を防止したりすることができることが、放射能対策に繋がるものと考えられる。ここで、コーヒーかすについては、コーヒーの生豆にはポリフェノールの一種であるクロロゲン酸が多く含まれており（当然コーヒーかすにも含まれることになる）、このポリフェノールの代表的な効果である抗酸化作用により、活性酸素を消去したり、活性酸素の生成を防止したりしている。
なお、本発明の最大の特徴である、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着することができる範囲において（錯体の生成を阻害しない範囲において）、この溶融成形用廃プラスチック配合物には、上述したアンチモン化合物を含む合成樹脂（好ましくは製造時に触媒としてアンチモン化合物を使用するポリエチレンテレフタレート）を必須構成とするとともに、ポリカーボネートを含む他の溶融成形用廃プラスチック配合物を含んでいても構わないし、この樹脂構造物には、上述したステアリン酸、クロロゲン酸以外の他の成分を含んでいても構わない。
さらに、このような樹脂構造物の製造方法は、上述したようにアンチモン化合物を含む合成樹脂とポリカーボネートとを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物の製造方法であって、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着しているとともに、ポリカーボネートがセシウムを包理することにより、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させる、製造方法である。ここで、この製造方法は、複雑な手段や特殊な装置を用いず、既に普及している技術をベースに大量の廃棄物やセシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いて処理するものである。
以下において、さらに詳しく、本発明の実施の形態に係る樹脂構造物およびその製造方法について説明する。
＜錯体の生成＞
本発明の最大の特徴である、ポリエチレンテレフタレート製造時に触媒として用いられるアンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着する点について説明する。
＜錯体の生成＞
本発明の最大の特徴である、ポリエチレンテレフタレート製造時に触媒として用いられるアンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着する点について説明する。
セシウムは、元素周期表において第６周期第１族に位置する原子番号５５の元素であって、軟らかく黄色がかった銀色をしたアルカリ金属である。融点は２８℃で、常温付近で液体状態をとる５つの金属元素のうちの一つである。ウランの代表的な核分裂生成物として、ストロンチウム９０とともにセシウム１３５、セシウム１３７が、また、原子炉内の反応によってセシウム１３４が生成される。この中でセシウム１３７は比較的多量に発生しベータ線を出し半減期も約３０年と長く、放射性セシウム（放射性同位体）として、原発事故時の放射性降下物として環境中の存在や残留が問題となる。
ほとんどの全てのセシウム化合物は、セシウムをＣｓ+カチオンとして持っており、これがさまざまなアニオンとイオン結合している。最も一般的かつ通常のセシウム酸化物（Ｃｓ2Ｏ）は黄色からオレンジ色をした六方晶であり、唯一の逆塩化カドミウム型構造を取る酸化物であって、２５０℃で蒸発し、４００℃で金属セシウムと過酸化物Ｃｓ2Ｏ2とに分解する。
本出願人は、ポリエチレンテレフタレートを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて、ポリエチレンテレフタレートの融点である２６０℃以上に溶融して成形したところ、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を大幅に低減させることができたことに鑑みて、以下のような仮説を立てた。すなわち、ポリエチレンテレフタレートの融点である２６０℃以上にまで（セシウムから
放出される放射性物質を含む）焼却灰が加熱される過程において、セシウム酸化物が２５０℃で蒸発して、他の重金属イオン（第１５族、第１６族）の一例であるアンチモン化合物（ポリエチレンテレフタレートの製造時に用いられる触媒）がルイス塩基として機能してセシウム（セシウム酸化物から蒸発したセシウム（セシウムイオン））に対して反応して錯体を生成しているとの仮説を立てた。
放出される放射性物質を含む）焼却灰が加熱される過程において、セシウム酸化物が２５０℃で蒸発して、他の重金属イオン（第１５族、第１６族）の一例であるアンチモン化合物（ポリエチレンテレフタレートの製造時に用いられる触媒）がルイス塩基として機能してセシウム（セシウム酸化物から蒸発したセシウム（セシウムイオン））に対して反応して錯体を生成しているとの仮説を立てた。
そして、この仮説に基づいて、ポリエチレンテレフタレートを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物の顕微鏡写真を撮影した。このとき、ミクロトーム面出し方法を用いて、３０万倍（図１）および５０万倍（図２）で、ＰＥＴ樹脂の核（花模様）を検視した。図１および図２に示すように、通常は６角形であるＰＥＴ樹脂の核が、アンチモン化合物（重金属イオン（第１５族、第１６族）の一例）がルイス塩基として機能してセシウム（セシウム酸化物から蒸発したセシウム（セシウムイオン））に対して反応した錯体状態であることとの見解に至った。
すなわち、セシウムは重金属イオン第６周期第１族の元素であって、セシウム酸化物は２５０℃で蒸発し、他の重金属イオン（第１５族、第１６族）との錯体を形成している可能性が高い。この場合において、ポリエチレンテレフタレートは第１５族のアンチモン化合物を多く含み、かつ、ポリエチレンテレフタレートの融点２６０℃とセシウム酸化物の蒸発温度２５０℃とが近接しアンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着する条件が成立していると考えられるので、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を大幅に低減させることができたものと考えられる。
＜樹脂構造物の製造方法＞
以下において、顕微鏡写真の検視により上述した仮説が確認された樹脂構造物の製造方法について説明する。なお、以下に示す全ての工程は、現実的には、作業者への放射線被曝、放射能の飛散および外部への汚染等を十分に防止して行われるが、これらは本発明には直接関係がないのでここでは記載していない。
以下において、顕微鏡写真の検視により上述した仮説が確認された樹脂構造物の製造方法について説明する。なお、以下に示す全ての工程は、現実的には、作業者への放射線被曝、放射能の飛散および外部への汚染等を十分に防止して行われるが、これらは本発明には直接関係がないのでここでは記載していない。
・セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰の準備工程
セシウムにより汚染された牧草（汚染牧草）を焼却した焼却灰（汚染焼却灰）を準備するか、または、炭化処理された汚染牧草を準備する。なお、本発明は、汚染牧草を焼却した焼却灰に限定されるものではなく、セシウムから放出される放射性物質を含む廃棄物を焼却した焼却灰全般に好適に適用することができる点で好ましい。
セシウムにより汚染された牧草（汚染牧草）を焼却した焼却灰（汚染焼却灰）を準備するか、または、炭化処理された汚染牧草を準備する。なお、本発明は、汚染牧草を焼却した焼却灰に限定されるものではなく、セシウムから放出される放射性物質を含む廃棄物を焼却した焼却灰全般に好適に適用することができる点で好ましい。
・溶融成形用廃プラスチック配合物の溶融工程
溶融温度がそれぞれ２００℃、２００℃および２６０℃のポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリエチレンテレフタレート樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物（これらの配合は一例に過ぎない）を、設定温度３００℃で加熱溶融する。なお、上述したように、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着することができる範囲において、この溶融成形用廃プラスチック配合物には他の溶融成形用廃プラスチック配合物（一例としてポリカーボネートが挙げられる）を含んでいても構わないし、この樹脂構造物にはステアリン酸およびクロロゲン酸以外の他の成分を含んでいても構わない。
溶融温度がそれぞれ２００℃、２００℃および２６０℃のポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリエチレンテレフタレート樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物（これらの配合は一例に過ぎない）を、設定温度３００℃で加熱溶融する。なお、上述したように、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着することができる範囲において、この溶融成形用廃プラスチック配合物には他の溶融成形用廃プラスチック配合物（一例としてポリカーボネートが挙げられる）を含んでいても構わないし、この樹脂構造物にはステアリン酸およびクロロゲン酸以外の他の成分を含んでいても構わない。
・汚染焼却灰の混入工程
溶融状態の溶融成形用廃プラスチック配合物に汚染焼却灰を混入する。この工程において、上述したように、ポリエチレンテレフタレートの融点である２６０℃以上にまでセシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰が加熱される過程において、セシウム酸化物が２５０℃で蒸発して、他の重金属イオン（第１５族、第１６族）の一例であるアンチモン化合物（ポリエチレンテレフタレートの製造時に用いられる触媒）がルイス塩基として機能してセシウム（セシウム酸化物から蒸発したセシウム（セシウムイオン））に対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着していると考えられる。
溶融状態の溶融成形用廃プラスチック配合物に汚染焼却灰を混入する。この工程において、上述したように、ポリエチレンテレフタレートの融点である２６０℃以上にまでセシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰が加熱される過程において、セシウム酸化物が２５０℃で蒸発して、他の重金属イオン（第１５族、第１６族）の一例であるアンチモン化合物（ポリエチレンテレフタレートの製造時に用いられる触媒）がルイス塩基として機能してセシウム（セシウム酸化物から蒸発したセシウム（セシウムイオン））に対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着していると考えられる。
・製品型への流し込み工程および冷却工程
汚染焼却灰を混入された溶融状態の溶融成形用廃プラスチック配合物を製品型に流し込
み、冷風空気冷却または自然冷却により固化させる。
・製品型からの取り出し工程
冷風空気冷却または自然冷却により固化させた溶融成形用廃プラスチック配合物を製品型から取り出して、樹脂構造物を完成させる。
汚染焼却灰を混入された溶融状態の溶融成形用廃プラスチック配合物を製品型に流し込
み、冷風空気冷却または自然冷却により固化させる。
・製品型からの取り出し工程
冷風空気冷却または自然冷却により固化させた溶融成形用廃プラスチック配合物を製品型から取り出して、樹脂構造物を完成させる。
以上のようにして製造された樹脂構造物の放射能測定結果を図３に示す。図３に注記しているように、実施例１〜４は、実験プラントでの実施であったため、本生産プラントの４０％程度の作用効果と見込まれるとしても、処理前に比較して、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができている。図３におけるガイガカウンター値は、株式会社エフ・アール・シー社製ＮＸ−ＲＤ１００型を用いて、１０ｒは１秒に１回測定、２０ｒは２秒に１回測定、６０ｒは６秒に１回測定した値である。この場合における放射線量計算式は、図３に示すガイガカウンター値に２４時間および３６５日を乗算して（２４×３６５である８７６０を乗算して）ミリシーベルト単位の放射線量となる。本生産プラントにより製造された樹脂構造物においては、出願人による長年に亘る実験および研究から、０．０１〜０．０３（８７．６ミリシーベルト〜２６２．８ミリシーベルト）に収まるものと推察している。
なお、本生産プラントは、複雑な手段や特殊な装置を用いるものではなく、既に普及している技術をベースにした汎用の成型機を用いて処理するものである。
以上のようにして、本実施の形態に係る樹脂構造物およびその製造方法によると、アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化して、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着させて、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができる。
以上のようにして、本実施の形態に係る樹脂構造物およびその製造方法によると、アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化して、アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着させて、樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させることができる。
なお、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説明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およ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。
本発明は、複雑な手段や特殊な装置を用いず、既に普及している技術をベースに大量の廃棄物やセシウムにより汚染された廃棄物を汎用の成型機を用いた処理に好適であり、ポリエチレンテレフタレートの製造時に触媒として用いられたアンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することにより放射線の漏洩を十分に防止することができる点で特に好適である。
Claims (9)
- アンチモン化合物を含む合成樹脂を含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物。
- 前記アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着する、請求項１に記載の樹脂構造物。
- 前記合成樹脂は、アンチモン化合物を触媒として製造されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である、請求項１または請求項２に記載の樹脂構造物。
- 前記溶融成形用廃プラスチック配合物はポリカーボネートをさらに含み、
前記ポリカーボネートがセシウムを包理する、請求項３に記載の樹脂構造物。 - 前記溶融混練用廃プラスチック配合物における、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリカーボネートとの重量比率が、６０：４０〜８０：２０である、請求項４に記載の樹脂構造物。
- 前記樹脂構造物は、ステアリン酸をさらに含む、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の樹脂構造物。
- 前記樹脂構造物は、クロロゲン酸をさらに含む、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の樹脂構造物。
- 前記樹脂構造物は、飲料を抽出した後の廃棄物をさらに含む、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の樹脂構造物。
- アンチモン化合物を含む合成樹脂とポリカーボネートとを含む溶融成形用廃プラスチック配合物に、セシウムから放出される放射性物質を含む焼却灰を加えて溶融成形した後に冷却固化した樹脂構造物の製造方法であって、
前記アンチモン化合物がルイス塩基として機能してセシウムに対して反応して錯体を生成することによりセシウムを吸着しているとともに、前記ポリカーボネートがセシウムを包理することにより、前記樹脂構造物からその外部へ漏洩する放射線量を低減させる、樹脂構造物の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN111799009A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-20 | 中核四川环保工程有限责任公司 | 一种固化放射性废闪烁液的方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2015028473A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-02-12 | 富久 太田 | 環境中に放出された放射性物質の吸着剤を含む基材、及び、その製造方法、並びに、放射性物質汚染水（以下汚染水と略す）からの放射性物質低減方法及び装置 |
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- 2016-04-19 JP JP2016083784A patent/JP6438908B2/ja active Active
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