JP5794932B2 - Removal method of radioactive material in soil - Google Patents
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Description
本発明は、土壌含有放射性物質の除去方法に関する。 The present invention relates to a method for removing soil-containing radioactive substances.
例えば、原子力発電所、使用済原子燃料の再処理工場、原子燃料加工工場等の原子燃料取扱い施設における不測の事故等によって、その施設から大量の放射性物質が放出された場合を想定すると、その放射性物質は迅速に効率よく十分に除去されなければならない。中でも比較的に半減期の長い、放射性のセシウム、ストロンチウム等が広範囲に亘って飛散すると、飛散地域の、例えば土壌のような除去対象物の量も膨大になる。
しかしながら、この土壌を例にとっても、それに含有する放射性物質を迅速に効率よく土壌から除去できる方法であって、かつ土壌を安価で大量に処理できるものは未だ確立されていない。
ところで、放射性のセシウム、ストロンチウム等は、主に陽イオン化して土壌に取り込まれる。一方、土壌を構成するケイ酸塩化合物は、ケイ素がアルミニウムに置き換わることで負に帯電したアニオン部分を有している。したがって、陽イオン化して土壌に取り込まれた放射性のセシウム、ストロンチウム等は、ある種の土壌鉱物(ケイ酸塩化合物)に化学的に強く吸着され、例えば層状ケイ酸塩鉱物の層間部分に吸着したセシウムイオンは、水洗によっては殆ど分離することができない。
従来、土壌に含まれるセシウムをカルボン酸で溶出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
For example, assuming that a large amount of radioactive material is released from a nuclear power plant, spent nuclear fuel reprocessing plant, nuclear fuel processing facility, or other nuclear fuel handling facility, the radioactive material is released. Material must be removed quickly and efficiently enough. In particular, when radioactive cesium, strontium, etc., which have a relatively long half-life, are scattered over a wide range, the amount of removal objects such as soil in the scattering area also becomes enormous.
However, even with this soil as an example, a method that can quickly and efficiently remove radioactive materials contained in the soil and that can treat the soil in a large amount at a low cost has not yet been established.
By the way, radioactive cesium, strontium and the like are mainly cationized and taken into the soil. On the other hand, the silicate compound constituting the soil has an anion portion that is negatively charged by replacing silicon with aluminum. Therefore, radioactive cesium, strontium, etc. that are cationized and incorporated into the soil are chemically strongly adsorbed by certain soil minerals (silicate compounds), for example, adsorbed on the interlayer of layered silicate minerals. Cesium ions can hardly be separated by washing with water.
Conventionally, a method of eluting cesium contained in soil with carboxylic acid is known (for example, see Patent Document 1).
ところが、一般的な土壌を構成するケイ酸塩鉱物は、アニオン部分の構造によって互いに異なる複数種からなり、土壌に混在する各ケイ酸塩鉱物の割合も多様となっている。つまり、土壌を構成するケイ酸塩鉱物の種類及び割合に応じて土壌における放射性物質の吸着能がそれぞれ異なるために、ある一の地域における土壌に対しては放射性物質のカルボン酸による溶出が有効であったとしても、他の地域における土壌に対して係るカルボン酸による溶出が同様に有効であるとは限らない。
また、地域ごとに放射性物質の除去を行う対象の土壌の成分分析を行って、構成するケイ酸塩鉱物の種類及び割合を特定してから除去に有効なカルボン酸を見出して使用することも考えられるが、迅速に効率よく大量の土壌を処理しなければならない土壌含有放射性物質の除去方法には適さない。
However, silicate minerals constituting general soil are composed of a plurality of different types depending on the structure of the anion portion, and the ratio of each silicate mineral mixed in the soil is also varied. In other words, since the adsorption capacity of radioactive materials in the soil differs depending on the type and proportion of silicate minerals that make up the soil, elution of radioactive materials with carboxylic acid is effective for soil in one region. Even if it exists, the elution by the carboxylic acid concerned with the soil in other areas is not always effective as well.
It is also possible to analyze the components of the soil from which radioactive substances are to be removed for each region, identify the type and proportion of the silicate minerals that make up, and find and use carboxylic acids that are effective for removal. However, it is not suitable for a method for removing soil-containing radioactive materials, which requires a large amount of soil to be processed quickly and efficiently.
そこで、本発明の課題は、迅速に効率よく大量の土壌を処理できる土壌含有放射性物質の除去方法を提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the removal method of the soil containing radioactive substance which can process a lot of soil quickly and efficiently.
前記課題を解決する土壌含有放射性物質の除去方法は、土壌に含まれるケイ酸塩鉱物のケイ酸塩鉱物層に破断が生じるように土壌を粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕した土壌に、放射性物質の洗浄液を接触させる接触工程と、を有することを特徴とする。 The soil-containing radioactive material removal method that solves the above problems includes a pulverization step of pulverizing the soil so that the silicate mineral layer of the silicate mineral contained in the soil breaks, and the pulverized soil in the pulverization step. And a contact step of bringing a cleaning liquid of a radioactive substance into contact.
本発明の土壌含有放射性物質の除去方法によれば、迅速に効率よく大量の土壌を処理することができる。 According to the method for removing a soil-containing radioactive substance of the present invention, a large amount of soil can be treated quickly and efficiently.
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の土壌含有放射性物質の除去方法及びこの除去方法を実施する除去装置は、粉砕装置で粉砕した土壌に放射性物質の洗浄液(放射性物質の溶出薬液。以下ではこれを単に「薬液」という)を接触させることを主な特徴としている。
本実施形態では、土壌含有放射性セシウム(134Cs、137Cs)の除去装置及び分離方法を例に取って、まず、本発明の土壌含有放射性セシウムの除去方法を実施する除去装置について説明した後に、当該土壌含有放射性物質の除去方法について説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
The removal method of the soil-containing radioactive substance of the present invention and the removal apparatus for carrying out this removal method are as follows: a radioactive substance cleaning liquid (radioactive substance elution chemical solution; hereinafter simply referred to as “chemical solution”) Main feature is contact.
In the present embodiment, the removal device and a separation method in soil containing radioactive cesium (134 Cs, 137 Cs) by way of example, first, after the described removal apparatus for implementing the method of removing soil containing radioactive cesium present invention, A method for removing the soil-containing radioactive material will be described.
(土壌含有放射性セシウムの除去装置)
図1に示すように、本実施形態に係る除去方法を実施する除去装置10は、放射性セシウムを含む土壌Sを粉砕する粉砕装置1と、粉砕された土壌Sを分級する分級装置2と、分級された土壌Sと薬液Rとを混合攪拌することで土壌Sを薬液Rで洗浄して放射性セシウムを当該薬液Rに溶出させる洗浄装置3と、洗浄装置3から抜き出された土壌Sと薬液Rとのスラリー状の混合物から薬液Rを分離する脱水装置6と、脱水装置6で分離された薬液Rを受け入れて、薬液R中の放射性セシウムを捕集する捕集装置5と、洗浄装置3内で発生する蒸気Vを受け入れて、この蒸気Vに含まれる放射性セシウムを除去するガス浄化装置4と、を備えて構成されている。なお、薬液Rについては、本実施形態に係る除去方法と共に後に具体的に説明する。
(Soil-containing radioactive cesium removal equipment)
As shown in FIG. 1, a
前記の粉砕装置1は、土壌S中のケイ酸塩鉱物を破砕するように構成されている。本実施形態での粉砕装置1は、回転破砕刃1a,1bを備えるロータ両刃式の二軸破砕機を想定しているが、粉砕装置1としては、これに限定されるものではなく、例えば、ボールミル、ハンマミル、プレス破砕機等を使用することもできる。
なお、本実施形態での粉砕装置1としては、乾式のものを想定しているが、後に詳しく説明するように、湿式のものを使用することができる。
The crusher 1 is configured to crush silicate minerals in the soil S. Although the crushing apparatus 1 in this embodiment assumes the rotor double blade type biaxial crusher provided with the
In addition, although the dry-type thing is assumed as the grinding | pulverization apparatus 1 in this embodiment, a wet-type thing can be used so that it may demonstrate in detail later.
なお、本実施形態においては、粉砕装置1における土壌Sの粉砕は、1回のみ行うことを想定しているが、土壌Sを繰り返し粉砕装置1に掛けて2回以上粉砕を行うこともできる。このような2回以上の粉砕により、土壌のケイ酸塩鉱物は、より微細なものとなって、後記する洗浄工程(図2参照)では、より効率よく放射性セシウムを土壌Sから除去することができる。 In the present embodiment, it is assumed that the pulverization of the soil S in the pulverization apparatus 1 is performed only once, but the soil S can be repeatedly applied to the pulverization apparatus 1 and pulverized twice or more. By pulverizing twice or more, the silicate mineral in the soil becomes finer, and the radioactive cesium can be more efficiently removed from the soil S in the cleaning step (see FIG. 2) described later. it can.
前記の分級装置2は、粉砕装置1で粉砕された土壌Sを分級するものである。ちなみに、本実施形態での分級装置(篩い振とう機)2は、上から下に向かって目開きが2000μmの篩い2a、目開きが1180μmの篩い2b、目開きが300μmの篩い2c、及び目開きが75μmの篩い2dをこの順番で備えている。
そして、本実施形態での除去装置10においては、篩い2dの篩い下で得られる粒子径75μm以下の土壌Sを後記する洗浄装置3に供給して洗浄する。
The
And in the
また、分級装置2としては、このような篩い振とう機に限定されるものではなく、例えば、乾式サイクロン、遠心分級機、慣性分級機等の乾式分級機を使用することができる。また、分級装置2としては、例えば、液体サイクロン、湿式振動篩い分け機等の湿式分級機を使用することもできる。
The
前記の洗浄装置3は、分級装置2から供給される粒子径75μm以下の細粒からなる土壌Sと、薬液槽9に貯留される薬液Rとを混合攪拌することで、土壌Sから薬液Rに放射性セシウムを溶出させるように構成されている。
このような洗浄装置3は、分級装置2から供給される土壌Sを受け入れるホッパHと、このホッパHを介して受け入れた土壌Sと、薬液槽9から供給された薬液Rとを貯留する貯留槽3aと、この貯留槽3a内で土壌Sと薬液Rを混合攪拌する攪拌装置3cと、貯留槽3a内の土壌Sと薬液Rとの混合物の温度を所定の温度(後記する混合攪拌温度)に設定する図示しない熱媒体流通配管や電気ヒータを配置したジャケット槽3bと、を備えている。
The cleaning device 3 mixes and agitates the soil S composed of fine particles having a particle diameter of 75 μm or less supplied from the
Such a cleaning device 3 has a hopper H that receives the soil S supplied from the
前記の脱水装置6は、洗浄装置3の貯留槽3aの底部近傍から所定の配管20を通じて抜き出された土壌Sと、放射性セシウムを含む薬液Rとのスラリー状の混合物を受け入れて、土壌Sから放射性セシウムを含む薬液Rを分離するものである。本実施形態での脱水装置6は、スクリュープレス式のものを想定しているがこれに限定されるものではなく、例えば、ロータリフィルタプレス式等の他の脱水装置を使用することもできる。なお、図1中、符号Fは、配管20の途中に設けられて土壌Sと薬液Rとのスラリー状の混合物を輸送するフィーダである。
The
前記の捕集装置5は、脱水装置6で土壌Sから分離された薬液Rを通流させて、薬液R中の放射性セシウムを捕集するものである。この捕集装置5としては、薬液Rに含まれる放射性セシウムを捕集することができれば特に制限はなく、例えば、放射性セシウムの吸着装置、放射性セシウムの凝集沈殿装置、放射性セシウムの膜分離装置等が挙げられる。
そして、本実施形態での捕集装置5は、放射性セシウムを捕集した後の薬液Rを前記の薬液槽9に返送するようになっている。ちなみに、捕集装置5から薬液槽9に返送された薬液Rは、薬液槽9に新たに追加される薬液Rnと混合されると共に、再び洗浄装置3の貯留槽3aに供給されて土壌Sとの混合攪拌に再利用されることとなる。
The
And the
前記のガス浄化装置4は、洗浄装置3の貯留槽3a内の土壌Sと薬液Rとの混合物がジャケット槽3bで加熱されて発生した蒸気Vを通流させることで、この蒸気Vに含まれる放射性セシウムを除去して蒸気Vを浄化するものである。
このガス浄化装置4は、浄化塔4b内に設けられたラシヒリング等の充填材4aと、浄化塔4bの底部に貯留された薬液Rと、この薬液RをポンプPで汲み上げて、浄化塔4bの頂部で散液する散液ノズル4cと、を備えている。また、ポンプPで薬液Rを浄化塔4bの頂部に向けて汲み上げる配管21の途中には、三方バルブ4dを介して配管22が分岐している。そして、この配管22は、脱水装置6と捕集装置5とを繋ぐ配管23に合流している。
The gas purification device 4 is included in the steam V by causing the steam V generated by heating the mixture of the soil S and the chemical R in the
The gas purification device 4 includes a
また、このガス浄化装置4では、浄化塔4bの底部に貯留される薬液R中の放射性セシウムの濃度が高くなると、浄化塔4bの底部に貯留される薬液Rを三方バルブ4d及び配管22を介して捕集装置5に通流させて薬液Rに含まれる放射性セシウムを除去するようになっている。ちなみに、浄化塔4bの底部には、捕集装置5側に薬液Rが抜き出されても薬液Rが十分に貯留されるように、図示しない配管を介して新たな薬液Rが補充されるようになっている。
Further, in this gas purification device 4, when the concentration of radioactive cesium in the chemical liquid R stored at the bottom of the
(土壌含有放射性セシウムの除去方法)
次に、土壌含有放射性セシウム(134Cs、137Cs)の除去方法について説明する。
本実施形態に係る除去方法は、土壌Sに含まれるケイ酸塩鉱物が破砕されるように土壌Sを粉砕する粉砕工程と、この粉砕工程で粉砕された土壌Sに、前記の薬液Rを接触させる接触工程と、を有することを特徴とする。
(Removal method of soil-containing radioactive cesium)
Next, a method removing the soil containing radioactive cesium (134 Cs, 137 Cs).
In the removal method according to the present embodiment, the chemical solution R is brought into contact with the pulverizing step of pulverizing the soil S so that the silicate mineral contained in the soil S is crushed, and the soil S pulverized in the pulverizing step. And a contacting step.
図2は、本発明の実施形態に係る土壌含有放射性物質(放射性セシウム)の除去方法を説明するためのフロー図である。
図2に示すように、本実施形態に係る除去方法では、まず土壌S(図1参照)の採取が行われる(ステップS1)。
次いで、採取された土壌Sは、粉砕装置1(図1参照)に供給されることで粉砕される(ステップS2の粉砕工程)。この粉砕工程では、前記したように、土壌Sのケイ酸塩鉱物が破砕される。そして、本実施形態では、この粉砕工程でケイ酸塩鉱物が破砕されることによって、土壌S中に、後記する粒子径75μm以下の粒子が多く形成されることが望ましい。ちなみに、本発明での「粒子径75μm以下」とは、JIS Z 8801(ISO 3310)に準拠した目開きが75μmの篩いを通過した土壌Sの粒子径の範囲をいう。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a method for removing a soil-containing radioactive substance (radiocesium) according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, in the removal method according to the present embodiment, the soil S (see FIG. 1) is first collected (step S1).
Next, the collected soil S is pulverized by being supplied to the pulverizing apparatus 1 (see FIG. 1) (the pulverizing step of step S2). In this crushing step, as described above, the silicate mineral of the soil S is crushed. And in this embodiment, it is desirable that many particles having a particle diameter of 75 μm or less, which will be described later, are formed in the soil S by crushing the silicate mineral in this crushing step. Incidentally, the “particle diameter of 75 μm or less” in the present invention refers to the range of the particle diameter of the soil S that has passed through a sieve having an opening of 75 μm according to JIS Z 8801 (ISO 3310).
次に、粉砕装置1(図1参照)で粉砕された土壌Sが分級装置2(図1参照)に供給されて分級される(ステップS3の分級工程)。このステップS3の分級工程は、特許請求の範囲にいう「細粒分級工程」に相当する。そして、分級装置2の篩い2a(図1参照)上には、粒子径2000μmを超える土壌Sの粒子が残り、分級装置2の篩い2b(図1参照)上には、粒子径1180μmを超える土壌Sの粒子が残り、分級装置2の篩い2c(図1参照)上には、粒子径300μmを超える土壌Sの粒子が残り、分級装置2の篩い2d(図1参照)上には、粒子径75μmを超える土壌Sの粒子が残ることとなる。
そして、分級装置2は、前記したように、篩い2d下で得られる粒子径75μm以下の土壌Sの粒子を洗浄装置3(図1参照)のホッパHに供給する。
Next, the soil S pulverized by the pulverizer 1 (see FIG. 1) is supplied to the classifier 2 (see FIG. 1) and classified (classifying step of step S3). This classification step in step S3 corresponds to the “fine-grain classification step” in the claims. And the particle | grains of the soil S exceeding 2000 micrometers of particle diameter remain on the
As described above, the classifying
次に、ステップS4では、洗浄装置3にて土壌Sと薬液R(図1参照)との混合攪拌が行われる(ステップS4の接触工程)。
前記の薬液Rは、土壌Sに含まれる放射性セシウム、更に具体的には土壌Sに物理的又は化学的に担持された放射性セシウムを溶出可能な薬剤から選ばれる。中でも望ましい薬液Rは、土壌Sを構成するケイ酸塩鉱物の荷電基に結合している放射性セシウムのイオンを溶出可能な薬剤であって、ケイ酸塩鉱物の荷電基に結合するカウンターイオン(金属イオン、水素イオン)を含む薬剤から選択される1種である。このような薬液Rとしては、例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、マグネシウム塩等の塩の水溶液、シュウ酸等の酸の水溶液等が挙げられる。特に、塩の水溶液及び弱酸の水溶液は、除去装置(図1参照)に対する腐食性が低いので望ましい。
Next, in step S4, the mixing and stirring of the soil S and the chemical solution R (see FIG. 1) is performed in the cleaning device 3 (contact process in step S4).
The said chemical | medical solution R is chosen from the chemical | medical agent which can elute the radioactive cesium contained in the soil S, more specifically the radioactive cesium carry | supported by the soil S physically or chemically. Among them, a desirable chemical solution R is a drug capable of eluting radioactive cesium ions bound to the charged group of the silicate mineral constituting the soil S, and is a counter ion (metal) that binds to the charged group of the silicate mineral. Ions, hydrogen ions). Examples of such a chemical solution R include aqueous solutions of salts such as potassium salts, sodium salts, ammonium salts, and magnesium salts, and aqueous solutions of acids such as oxalic acid. In particular, an aqueous salt solution and an aqueous weak acid solution are desirable because they are less corrosive to the removing device (see FIG. 1).
薬液R(水溶液)における溶質の濃度は、土壌Sから分離する放射性セシウムの目標量、当該溶質の水に対する溶解度等に応じて適宜に設定することができるが、0.1モル/L以下に設定することが望ましく、0.001モル/L以上、0.1モル/L以下に設定することが更に望ましい。 The concentration of the solute in the chemical solution R (aqueous solution) can be appropriately set according to the target amount of radioactive cesium separated from the soil S, the solubility of the solute in water, etc., but is set to 0.1 mol / L or less. It is desirable to set it to 0.001 mol / L or more and 0.1 mol / L or less.
ステップS4での土壌Sと薬液Rとの混合比率は、固液比(土壌体積/薬液体積)で、1/30〜1/10が望ましい。
ステップS4での土壌Sと薬液Rとの混合攪拌温度は、薬液Rの沸点未満であればよく、大気圧下でステップS4を実施する場合には、溶質濃度に応じての沸点上昇を見込んだ上限を設定すると、100℃以下が望ましく、15℃〜100℃程度が更に望ましい。より望ましくは30℃〜80℃程度である。本実施形態におけるステップS4の混合攪拌温度は、図1に示すジャケット槽3bで制御されて設定されることとなる。
このような接触工程が行われることによって、粉砕された土壌Sに含まれる放射性セシウムは、後に詳しく説明するように、薬液Rに溶出する。
The mixing ratio of the soil S and the chemical solution R in step S4 is a solid-liquid ratio (soil volume / chemical solution volume), and is preferably 1/30 to 1/10.
The mixing and stirring temperature of the soil S and the chemical solution R in step S4 only needs to be lower than the boiling point of the chemical solution R, and when performing step S4 under atmospheric pressure, an increase in boiling point is expected according to the solute concentration. If an upper limit is set, 100 degrees C or less is desirable and about 15 to 100 degreeC is still more desirable. More desirably, the temperature is about 30 ° C to 80 ° C. The mixing and stirring temperature in step S4 in this embodiment is controlled and set by the
By performing such a contact process, the radioactive cesium contained in the pulverized soil S is eluted in the chemical solution R as will be described in detail later.
次に、図1参照に示すように、洗浄装置3の貯留槽3aの底部近傍から配管20を通じて抜き出された土壌Sと薬液Rのスラリー状の混合物は、脱水装置6で土壌Sと、放射性セシウムを含む薬液Rとに分離される(図2に示すステップS5の分離工程)。
Next, as shown in FIG. 1, the slurry-like mixture of the soil S and the chemical solution R extracted from the vicinity of the bottom of the
次に、脱水装置6で分離された放射性セシウムを含む薬液Rは、前記したように、捕集装置5(図1参照)に送り込まれる。そして、薬液Rに含まれる放射性セシウムCsは、ステップS6の捕集工程で捕集装置に捕集される(ステップS6の捕集工程)。次いで、捕集装置5で放射性セシウムが除かれた薬液Rは、再び薬液槽9に戻されて再利用され(ステップS7)、ステップS4に戻って接触工程に使用される。
Next, as described above, the chemical solution R containing radioactive cesium separated by the
そして、脱水装置6(図1参照)にて薬液Rと分離された土壌Sは、ステップS1の土壌Sの採取場所に埋め戻されることで(ステップS8)、本実施形態に係る除去方法の工程は終了する。 And the soil S isolate | separated from the chemical | medical solution R with the spin-drying | dehydration apparatus 6 (refer FIG. 1) is backfilled to the collection place of the soil S of step S1 (step S8), and the process of the removal method which concerns on this embodiment Ends.
次に、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法の作用効果について説明する。
前記したように、原子燃料取扱い施設の不測の事故により大気中に放出された放射性セシウムは、風によって運ばれ、降雨等によって地表に降下する。そして、地表に降下した放射性セシウムは、土壌S中で主に1価の陽イオン(Cs+)として存在する。
Next, the effect of the soil-containing radioactive cesium removal method according to this embodiment will be described.
As described above, radioactive cesium released into the atmosphere due to an unexpected accident at a nuclear fuel handling facility is carried by the wind and descends to the ground due to rainfall or the like. And the radioactive cesium which fell to the earth surface exists in the soil S mainly as a monovalent cation (Cs <+> ).
この土壌S中の放射性セシウムは、ケイ酸塩鉱物に化学的に強く吸着される。図3(a)は、土壌のケイ酸塩鉱物に吸着された土壌含有放射性セシウムを模式的に示した概念図である。図3(b)は、粉砕した土壌に薬液としてのアンモニウム塩の水溶液を接触させた際の様子を示した概念図である。図3(c)は、粉砕した土壌に薬液としてのカリウム塩の水溶液を接触させた際の様子を示した概念図である。なお、図3(a)から(c)においては、ケイ酸塩鉱物層の荷電基(アニオン部分)の記載を省略している。 The radioactive cesium in the soil S is chemically strongly adsorbed by the silicate mineral. FIG. 3A is a conceptual diagram schematically showing soil-containing radioactive cesium adsorbed on the silicate mineral of the soil. FIG.3 (b) is the conceptual diagram which showed the mode at the time of making the aqueous solution of the ammonium salt as a chemical | medical solution contact the ground soil. FIG.3 (c) is the conceptual diagram which showed the mode at the time of making the aqueous solution of the potassium salt as a chemical | medical solution contact the ground soil. In FIGS. 3A to 3C, the description of the charged group (anion portion) of the silicate mineral layer is omitted.
図3(a)に示すように、土壌S中の放射性セシウムのイオンCs+(以下、単に「放射性セシウムCs+」という)は、土壌S中の、例えばケイ酸塩鉱物層Lの荷電基(図示省略。以下図3(b)及び(c)において同じ)に化学的に吸着している。ちなみに、図示しないが、放射性セシウムCs+は、このように土壌S中で化学的に吸着していないものも存在する。そして、この化学的に吸着していない放射性セシウム(図示省略)は、水洗によって土壌Sから分離される場合もある。 As shown in FIG. 3A, radioactive cesium ions Cs + in the soil S (hereinafter simply referred to as “radiocesium Cs + ”) are charged groups (for example, silicate mineral layer L in the soil S). (The same is true in FIGS. 3B and 3C). Incidentally, although not shown, there is a radioactive cesium Cs + that is not chemically adsorbed in the soil S in this way. And this radioactive cesium which is not chemically adsorbed (illustration omitted) may be separated from soil S by water washing.
しかしながら、ケイ酸塩鉱物層Lの荷電基(図示省略)に化学的に吸着した放射性セシウムCs+(例えば、フレイド・エッジ・サイトと呼称される部位に存在する荷電部分に吸着した放射性セシウムCs+)は、ケイ酸塩鉱物層Lの層間に3次元的に入り込んで、水洗によっては殆ど分離することができない。また、前記したように、カルボン酸で土壌中の放射性セシウムを分離する方法(例えば、特許文献1参照)では、多種多様のケイ酸塩鉱物を含む様々な土壌Sに有効ではない。 However, radioactive cesium Cs + chemically adsorbed on a charged group (not shown) of the silicate mineral layer L (for example, radioactive cesium Cs + adsorbed on a charged portion present at a site called a freid edge site) ) Enters three-dimensionally between the layers of the silicate mineral layer L and can hardly be separated by washing with water. Moreover, as described above, the method of separating radioactive cesium in soil with carboxylic acid (see, for example, Patent Document 1) is not effective for various soils S containing a wide variety of silicate minerals.
これに対して、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法では、土壌Sの粉砕が行われる(図2のステップS2の粉砕工程)。このことで、図3(b)又は図3(c)に示すように、土壌Sのケイ酸塩鉱物層Lには、符号8で示すシリカ結合(≡Si−O−Si≡)の破断が生じる。特に、粉砕工程(図2のステップS2)において、粒子径75μm以下の土壌Sの粒子が増加するように土壌Sを粉砕することによって、この破断8は、確実に形成される。その結果、土壌Sのケイ酸塩鉱物層Lにおける荷電基(図示省略)に放射性セシウムCs+が結合した固着サイトが露出する。また、ケイ酸塩鉱物層Lに破断8が形成されることによって、ケイ酸塩鉱物層Lの放射性セシウムCs+の吸着能が弱まる。このことは、ステップS2の粉砕工程によるケイ酸塩鉱物層Lの破断8が形成されることでシリカ結合(≡Si−O−Si≡)が部分的に切断されて、ケイ酸塩鉱物層Lのアニオン部分の電荷が弱まることが起因すると考えられる。
On the other hand, in the soil-containing radioactive cesium removal method according to the present embodiment, the soil S is pulverized (the pulverization step of step S2 in FIG. 2). Thus, as shown in FIG. 3B or FIG. 3C, the silicate mineral layer L of the soil S is broken by the silica bond (≡Si—O—Si≡) indicated by
そして、このように粉砕された土壌Sに薬液Rとしてのアンモニウム塩の水溶液が接触すると、図3(b)に示すように、ケイ酸塩鉱物層Lに吸着された放射性セシウムCs+は、アンモニウムイオンNH4 +とイオン交換されて、ケイ酸塩鉱物層Lから薬液Rに溶出する。また、粉砕された土壌Sに薬液Rとしてのカリウム塩の水溶液が接触すると、図3(c)に示すように、ケイ酸塩鉱物層Lに吸着された放射性セシウムCs+は、カリウムイオンK+とイオン交換されて、ケイ酸塩鉱物層Lから薬液Rに溶出する。 When the aqueous solution of ammonium salt as the chemical solution R comes into contact with the ground soil S in this way, as shown in FIG. 3B, the radioactive cesium Cs + adsorbed on the silicate mineral layer L is converted to ammonium. It is ion-exchanged with ions NH 4 + and is eluted from the silicate mineral layer L into the chemical solution R. Further, when an aqueous solution of potassium salt as the chemical solution R comes into contact with the crushed soil S, as shown in FIG. 3C, the radioactive cesium Cs + adsorbed on the silicate mineral layer L is converted to potassium ion K +. And is eluted from the silicate mineral layer L into the chemical solution R.
したがって、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法によれば、粉砕された土壌Sに薬液Rを接触させる接触工程を有することによって、土壌Sに含まれる放射性セシウムCs+を効率よく分離することができる。 Therefore, according to the method for removing soil-containing radioactive cesium according to the present embodiment, the radioactive cesium Cs + contained in the soil S is efficiently separated by having a contact step of bringing the chemical solution R into contact with the crushed soil S. be able to.
また、前記したように、土壌Sを構成するケイ酸塩鉱物の種類及び割合に応じて土壌Sにおける放射性セシウムCs+の吸着能がそれぞれ異なるところ、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法によれば、土壌Sの粉砕工程(図2のステップS2)によって、土壌Sのケイ酸塩鉱物を破砕し、放射性セシウムCs+の固着サイトを露出させるので、従来のカルボン酸で放射性セシウムを土壌から分離する方法(例えば、特許文献1参照)と比較して、様々な吸着能を有する土壌Sに対して適用することができる。 In addition, as described above, the method for removing soil-containing radioactive cesium according to the present embodiment is different in that the adsorption ability of radioactive cesium Cs + in the soil S varies depending on the type and ratio of the silicate mineral constituting the soil S. According to the present invention, the silicate mineral in the soil S is crushed by the pulverization process of the soil S (step S2 in FIG. 2), and the fixing site of the radioactive cesium Cs + is exposed. Compared with the method of separating from (for example, refer to Patent Document 1), the method can be applied to soil S having various adsorption capacities.
また、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法によれば、粉砕した土壌Sに薬液Rを接触させることで土壌Sから放射性セシウムCs+を分離することができるので、土壌Sを安価で大量に処理できる。 In addition, according to the method for removing soil-containing radioactive cesium according to the present embodiment, the radioactive cesium Cs + can be separated from the soil S by bringing the chemical solution R into contact with the pulverized soil S. Can be processed in large quantities.
また、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法によれば、薬液Rを、塩の水溶液及び弱酸からなる群、望ましくは塩の水溶液からなる群より選択することで、この除去方法を実施する除去装置(図1参照)の腐食耐久性を向上させることができる。 Further, according to the method for removing soil-containing radioactive cesium according to this embodiment, the chemical solution R is selected from the group consisting of an aqueous salt solution and a weak acid, preferably the group consisting of an aqueous salt solution. The corrosion durability of the removing device (see FIG. 1) to be improved can be improved.
また、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法によれば、薬液Rを循環させて再利用するので、放射性セシウムの分離に要するコストを低減することができる。 Moreover, according to the removal method of the soil containing radioactive cesium which concerns on this embodiment, since the chemical | medical solution R is circulated and reused, the cost required for isolation | separation of a radioactive cesium can be reduced.
また、本実施形態に係る土壌含有放射性セシウムの除去方法によれば、放射性セシウムCs+を分離した後の土壌Sを、元の土壌Sを採取した場所に埋め戻すので、この除去方法を実施する地域の環境変化を防止することができる。 Moreover, according to the removal method of the soil containing radioactive cesium which concerns on this embodiment, since the soil S after isolate | separating radioactive cesium Cs <+> is refilled in the place which extract | collected the original soil S, this removal method is implemented. It is possible to prevent regional environmental changes.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、土壌含有放射性セシウムの除去方法について説明したが、本発明は土壌Sに含まれる放射性ストロンチウム、放射性バリウム、放射性コバルト、ウラン、プルトニウム、トリウム等の他の土壌含有放射性物質の除去方法に適用することができる。また、本発明は、半減期の比較的短い土壌含有放射性ヨウ素の除去方法を除外するものでもない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with a various form.
In the said embodiment, although the removal method of soil containing radioactive cesium was demonstrated, this invention removes other soil containing radioactive substances, such as radioactive strontium, radioactive barium, radioactive cobalt, uranium, plutonium, and thorium contained in the soil S. Can be applied to. Further, the present invention does not exclude a method for removing soil-containing radioactive iodine having a relatively short half-life.
また、前記実施形態では、粉砕工程(図2のステップS2参照)及び分級工程(図2のステップS3参照。特許請求の範囲にいう「細粒分級工程」に相当する)を経た後の土壌Sを、薬液Rと接触させる接触工程(図2のステップS4参照)に付する構成について説明したが、本発明は、図2に示すステップS1で土壌Sを採取した後、この土壌Sを分級して粒子径75μmを超える土壌Sの粒子を得て(この分級工程は、特許請求の範囲にいう「粗粒分級工程」に相当する)、この粒子径75μmを超える粒子からなる土壌S(例えば、図1の篩い2d上、篩い2c上、篩い2b上、及び篩い2a上で得られる土壌Sの少なくとも1つ)を粉砕することで(粉砕工程)、粒子径75μm以下となった土壌Sを薬液Rと接触させる接触工程を有する構成とすることもできる。
Moreover, in the said embodiment, soil S after passing through a grinding | pulverization process (refer step S2 of FIG. 2) and a classification process (refer step S3 of FIG. 2. It corresponds to the "fine-grain classification process" said to a claim). However, the present invention classifies the soil S after collecting the soil S in step S1 shown in FIG. 2. To obtain particles of soil S having a particle diameter exceeding 75 μm (this classification step corresponds to the “coarse particle classification step” in the claims), and soil S composed of particles having a particle diameter exceeding 75 μm (for example, By pulverizing at least one of the soil S obtained on the
なお、この構成においては、前記の粉砕工程を経た後の土壌Sを更に分級し(分級工程)、粒子径75μm以下の粒子のみからなる土壌Sを薬液Rとの前記の接触工程に付するものであってもよいし、分級せずに粒子径75μm以下の粒子に粒子径75μmを超える粒子を含む土壌Sを薬液Rとの前記の接触工程に付するものであってもよい。 In this configuration, the soil S after the pulverization step is further classified (classification step), and the soil S consisting only of particles having a particle diameter of 75 μm or less is subjected to the contact step with the chemical solution R. Alternatively, the soil S containing particles having a particle size of 75 μm or less in the particles having a particle size of 75 μm or less without being classified may be subjected to the contact step with the chemical solution R.
また、前記実施形態では、図2に示すステップS2の粉砕工程で使用する粉砕装置1としては、乾式のものを想定しているが、本発明は湿式の粉砕装置を使用することもできる。この際、粉砕時に土壌Sを湿潤させる液体は水であってもよいが、前記薬液Rとすることが望ましい。このような薬液Rで土壌Sを湿潤させながら粉砕することで、粉塵の発生を防止することができるほか、図2のステップS4に示す薬液Rとの接触工程において、更に効率よく土壌Sに含まれる放射性セシウムを薬液Rに溶出させることができる。
なお、このような湿式の粉砕装置を使用する構成においては、図2のステップS3の分級工程において、前記した湿式の分級装置が使用されることとなる。
Moreover, in the said embodiment, although the dry-type thing is assumed as the grinding | pulverization apparatus 1 used at the grinding | pulverization process of step S2 shown in FIG. 2, this invention can also use a wet-type grinding | pulverization apparatus. At this time, the liquid for wetting the soil S at the time of pulverization may be water, but is preferably the chemical solution R. By crushing the soil S with such a chemical solution R while being moistened, dust can be prevented from being generated, and more efficiently included in the soil S in the contact process with the chemical solution R shown in step S4 of FIG. The radioactive cesium produced can be eluted in the chemical solution R.
In the configuration using such a wet pulverizer, the above-described wet classifier is used in the classification step of step S3 in FIG.
また、前記実施形態の除去装置10においては、粉砕装置1によって粉砕した土壌S、及び分級装置2によって分級した土壌Sに対し、これらの土壌Sから放出される放射線量を測定する測定装置を備える構成とすることもできる。そして、この測定装置により測定された放射線量が所定の基準値以下の場合、土壌Sは、図2に示すステップS4,S5を経ることなく土壌を埋め戻すことができる。
Moreover, in the
1 粉砕装置
2 分級装置
3 洗浄装置
3a 貯留槽
3b ジャケット槽
3c 攪拌装置
4 ガス浄化装置
4a 充填材
4b 浄化塔
4c 散液ノズル
5 捕集装置
6 脱水装置
9 薬液槽
10 除去装置
H ホッパ
R 薬液
Rn 薬液
S 土壌
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記粉砕工程で粉砕した土壌に、放射性物質の洗浄液を接触させる接触工程と、を有することを特徴とする土壌含有放射性物質の除去方法。 A pulverization step of pulverizing the soil so that the silicate mineral layer of the silicate mineral contained in the soil breaks ;
A method for removing soil-containing radioactive material, the method comprising: contacting the soil pulverized in the pulverizing step with a radioactive liquid cleaning solution.
前記粉砕工程の後に、土壌を分級して粒子径75μm以下の粒子を得る細粒分級工程を更に有し、この粒子径75μm以下の土壌の粒子を前記接触工程に付することを特徴とする土壌含有放射性物質の除去方法。 In the removal method of the soil-containing radioactive substance according to claim 1,
After the pulverization step, the method further comprises a fine particle classification step of classifying the soil to obtain particles having a particle size of 75 μm or less, and subjecting the soil particles having a particle size of 75 μm or less to the contact step Method for removing contained radioactive material.
土壌を分級して粒子径75μmを超える土壌の粒子を得る粗粒分級工程を更に有し、この粒子径75μmを超える土壌の粒子を前記粉砕工程及び前記接触工程に付することを特徴とする土壌含有放射性物質の除去方法。 In the removal method of the soil-containing radioactive substance according to claim 1,
A soil further comprising a coarse particle classification step of classifying soil to obtain soil particles having a particle size exceeding 75 μm, and subjecting the soil particles having a particle size exceeding 75 μm to the crushing step and the contacting step Method for removing contained radioactive material.
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