JP5806085B2 - 放射能汚染土除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射能汚染土除去方法に関する。

東日本大地震及びこれに伴う津波により原子力発電所に事故が発生したため、放射性物質が大気に拡散され地表に降下して土壌が放射能で汚染されるという事態が起きた。放射能汚染された地域では、汚染土の除去及びその処分が急がれている。この汚染土の除去では、除去された汚染土が、仮置きや中間貯蔵された後、洗浄等の処理を経て、最終処分されることになり、これには、多大な用地面積と費用が必要になるため、この点にも十分に配慮した適切な方法が採用されることが望まれる。
なお、このような放射能による汚染土の除去方法に関する技術の蓄積がないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

そこで、ここでは、汚染された地域での除染対策と現状の問題点について検討する。
１．除染対策
そもそも放射性物質が地表に降下し土壌を放射能で汚染するという現象は、放射性物質がセシウム１３４、１３７等であった場合、これらの物質が土壌粒子に極めて強く吸着される状態である。つまり、降下した放射性物質は、地表面付近の土壌に吸着され、その後降雨等があった場合でも、ほとんど再溶出することなくその場所にとどまり、下方にはわずかしか移行しない。したがって、セシウム１３４、１３７等により汚染された土地の土壌は、表面のわずか２ｃｍ程度のみが高濃度に汚染され、それ以深はほとんど汚染されていないのが普通である。
よって、汚染された地域での除染対策としては、汚染土の表面の２ｃｍ程度の土のみを除去すればよく、これを超えて５ｃｍも１０ｃｍも除去（採取）したのでは、除去後の汚染土の仮置き、中間貯蔵、洗浄等の処理、最終処分の数量を大幅に増やすことになり、極めて不経済になるばかりか、用地の確保が困難になる。
このように汚染されている土地を修復するには、土壌表面のわずか２ｃｍ程度の高濃度の汚染土を除去するだけで十分である。なお、ここでいう「２ｃｍ」は例示であり、実際には状況により異なるが、１〜３ｃｍ程度になると考えられる。ここでは代表的な例として２ｃｍと表記する。
２．現状の問題点
しかしながら、汚染されている土地が、学校の校庭のようにほぼ平らで、ある程度以上の広い面積があり、雑草等が繁茂していない土地であれば、モーターグレーダー等の機械を用いて、表面の２ｃｍ程度のみの土を除去することは可能であるが、実際に汚染されている土地にこのような好条件のところは少なく、例えば、田畑等の土地では雑草等が繁茂していることが多く、そのままでは重機類を投入しても表土の除去は困難である。この場合、草刈機などを使って事前に地上の雑草等を刈り取った後に重機類ですき取りを行うことは可能であるが、地表面から下には雑草や以前栽培していた植物の根が残っていることが多く、この根が障害となるため、土壌の表層厚さ２ｃｍ程度の土のみを的確にすき取ることは難しい。また、汚染により放置されていた土壌の表面は硬く固結していることも多く、このことも２ｃｍ程度の土壌のみをすき取ることを困難にしている。また、草刈機等で事前に地上の雑草等を刈り取った後にさらに別の機械で根を切断し土壌をほぐし、その後に表土すきとり用の機械を投入したのでは、作業に手間がかかりすぎて効率的な表土除去ができない。

そこで、本願発明者らは、鋭意研究の結果、放射能で汚染された土地の除染に際し、汚染濃度の高い表面の土壌を除去する場合において、雑草等の刈り取りから表土除去までの作業を効率的に行うため、地上部の刈り取り、根の切断、土壌表面付近の土のほぐしまでを一度に行い得る装置を発明したものであり、本発明は、これを利用して汚染濃度の高い表面付近土壌の除去回収を容易にする新たな放射能汚染土除去方法及びこの方法に用いる草刈り・根切断・土壌ほぐし装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、放射能で汚染された土地の汚染土を除去するための放射能汚染土除去方法であって、 土壌の表層に差し込み当該表層を当該表層内の根を切断するとともにほぐす構造を有する回転式カッターを備える草刈り・根切断・土壌ほぐし装置を用い、汚染土上で前記回転式カッターを当該カッターの下端が地表面から下１−３ｃｍの深さに接するように差し込み回転させながら移動することを同じ場所で１回又は必要により複数回行って、汚染土の地表面から下１−３ｃｍの深さまでの土壌を土壌内の根を切断しながらほぐし、地上部に草が繁茂している場合は、草の刈り取りも同時に行い、当該ほぐし後の土壌を、切断した根や刈り取った草とともに、当該ほぐし後の土壌の下の土壌から除去回収する、ことを要旨とする。

また、この放射能汚染土除去方法では、草刈り・根切断・土壌ほぐし装置に、回転駆動体、及び前記回転駆動体の外周に突状に当該回転駆動体の軸方向に並列に配設され、先端に破砕用の爪を具備する複数のカッターを有する回転式カッターと、 前記回転式カッターを汚染土上で移動するための移動手段とを備える形式のものを採用する。
この場合、回転式カッターに、縦に長い板状に形成され、その先端縁に外側に向けて突出する一つ又は複数の爪を有するカッターを用いることが好ましい。
また、この場合、移動手段に、車両、又は手押し式若しくは動力前進式の台車を用い、回転式カッターを前記車両、又は前記手押し式若しくは動力前進式の台車に搭載することが好ましい。

本発明の放射能汚染土除去方法によれば、放射能で汚染された土地の除染に際し、汚染濃度の高い表面の土壌を除去する場合において、回転式カッターを汚染土上で地表面から下１−３ｃｍの深さに接するように差し込み回転させながら移動することを同じ場所で１回又は必要により複数回（例えば２〜４回）行って、汚染土の地表面から下１−３ｃｍの深さまでの土壌を土壌内の根を切断しながらほぐし、地上部に草が繁茂している場合は、草の刈り取りも同時に行い、ほぐし後の土壌を、根や草とともに、ほぐし後の土壌の下の土壌から除去回収するようにしたので、汚染土の地表面から下１−３ｃｍの深さまで、土壌のほぐし、土壌内の根の切断、地上部の草の刈り取りを一度に行うことができ、そして、ほぐし後の土壌の下の土壌は硬いままなので、ほぐし後の土壌を根や草とともに容易に除去することができ、これにより、汚染濃度の高い表面付近土壌の除去回収を容易にすることができる、という効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態における放射能汚染土除去方法に用いる草刈り・根切断・土壌ほぐし装置を示す図 同方法に用いる同装置の特に回転式カッターを示す図 本発明の第２の実施の形態における放射能汚染土除去方法に用いる草刈り・根切断・土壌ほぐし装置を示す図

以下、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
この放射能汚染土除去方法は、放射能で汚染された土地の汚染土を除去するためのもので、この方法では、特に、土壌の表層に差し込み当該表層を当該表層内に存在する根を切断するとともにほぐすことができる構造を有する回転式カッターを備える装置を用い、汚染土上で回転式カッターを当該カッターの下端が汚染土の表層の所定の深さに接するように回転させながら移動し、当該カッターにて地上部の草の切断を行いつつ、当該表層を所定の深さまで当該表層内の根を切断しながらほぐす、ものとした。

図１及び図２にこの放射能汚染土除去方法に用いる草刈り・根切断・土壌ほぐし装置を示している。
図１及び図２に示すように、この装置は、回転駆動体１０、及び回転駆動体１０の外周に突状に当該回転駆動体１０の軸方向に並列に配設され、先端に破砕用の爪１２を具備する複数のカッター１１を有する回転式カッター１と、回転式カッター１を汚染土上で移動するための移動手段２とを備えて構成される。
この場合、回転式カッター１は、回転駆動体１０と、複数のカッター１１と、これらの回転駆動体１０を収容するカッターハウジング１３とを備える。回転駆動体１０は、回転軸１０１、及びこれを駆動する駆動部（図示省略）により構成される。カッター１１はそれぞれ、縦に長い平板を２枚略くの字形に折り曲げて接合され、全体が略逆Ｙ字形に形成されて、先端に両側方に突出する爪１２を有する。爪１２は側方に突出しているため、地上部にあっては草を切断することが可能であると同時に地表面より下の部分では地中の根の切断及び土壌のほぐしが可能である。これらのカッター１１はそれぞれ、回転軸１０１の外周に周方向の所定の間隔でかつ軸方向に並列に突設される複数の取付部１０２に取付ピン１０３を介して取り付けられる。カッターハウジング１３はこれら回転軸１０１及び各カッター１１を上から各カッター１１が回転可能に覆い収容する下方を開放されたボックス形に形成され、前面の下半面が開閉部１３１になっている。移動手段２は車両が採用され、この場合、車両本体２１とクローラ２２とにより構成される。この車両２の車両本体２１に回転式カッター１が搭載される。この場合、回転式カッター１は車両本体２１の前部に各カッター１１が地表面よりも下方に所定の深さまで差し込み可能に高さ調整手段を介して取り付けられ、回転軸１０１の所定方向の回転駆動により、各カッター１１が下方から前方回りで上方に向けて回転される。なお、この車両２は車両本体２１の後部に立ち乗り操作式の操作部２１１が設けられており、作業者はこの操作部２１１に立った状態で乗り、車両２を運転し、回転式カッター１を操作するようになっている。
このようにして作業者が車両２に乗り、車両２の運転とともに回転式カッター１を操作して、汚染土のすき取り面上で各カッター１１を回転させ、すき取り面の表層の一定の厚さの範囲に差し込んだ状態で移動し、地上部の草の切断を行いつつ、当該一定の厚さの範囲の表層を当該表層内に存在する根を切断するとともにほぐす作業を行う。

本願出願人は、このような草刈り・根切断・土壌ほぐし装置の実機を作り、この実機で、地上部の草の切断を行いつつ、表層内に存在する根を切断し、土壌をほぐす実験を行った。
この装置では、回転式カッターの回転軸の高さを上下に変更できるようにしたので、土壌での実験に当たり、回転式カッターの高さを調整し、地表面より下の所望の深さ（表層の一定の厚さ）までの根の切断及び土壌のほぐしができるようにした。この場合、各カッターの下端が地表面から下２ｃｍ程度になるようにしてある。
作業者が車両に乗り、回転式カッターを駆動しながら、車両を移動すると、地表面から下２ｃｍ程度の土のほぐしとともに、地上部の草、地表面から下２ｃｍ付近の根を切断することができた。なお、根の密度、硬さや土壌の固結状態によって一度通過させただけでは根の切断や土壌のほぐしが不十分な場合は、同じ箇所を数回通過させることにより十分な切断やほぐしが可能となった。このようにして各カッターで根を切断する際、同時に地表面から下２ｃｍ程度の範囲の土壌がすべてほぐされるため、その後の表層土壌の回収が容易になる。
この装置により、地上部の雑草等の刈り取り、根の切断、土壌表面付近の土のほぐしまでを行った後は、この表層土を雑草や根等とともに、法面用バケットを装着したバックホウ等を使って回収した。土壌の深さ２ｃｍのところで根が切断され、２ｃｍより浅い部分の土壌がほぐされ、２ｃｍより深い部分の土壌は硬いままなので、２ｃｍより浅い部分の土壌を容易に回収することができた。
また、各カッターは回転軸に遊びのあるピン構造で取り付けられていることで、硬いものに当たったり抵抗が大きくなったりした場合は力を逃がすようにピン部分で回転するため、回転軸に過大なトルクを与えることがなく、カッターで地表面から下の根の切断や土壌のほぐしまでを行っても機械に過負荷を与えることがない。
なお、この装置では、回転式カッターは進行横断方向が斜面になっていても問題なく進行、刈り取りができる。すなわち、土壌が斜面になっていてもその斜面の形状なりに的確に地表面から２ｃｍの深さの根の切断や土壌のほぐしが可能である。したがって、堤防の土手の斜面などにも適用することができる。
この実験から、この装置を用いた方法により、地上に雑草等が繁茂し、地下には根が張り、ある程度固結している状態の土地でも、表層２ｃｍ程度の土壌の除去回収が効率的に可能であることが判明したため、実際にセシウムで放射能汚染されており雑草が繁茂している土地において、この方法での表層土の除去による除染効果を確認した。
この汚染土での実験では、除去前の表土１〜２ｍｍをスコップで剥ぎ取り、この土壌の放射能をゲルマニウム半導体分析器で測定して、処理前の土壌の放射能濃度とした。また、この草刈り・根切断・土壌ほぐし装置の実機を同じ場所で４回走行（４パス）させ、ほぐされた２ｃｍ程度の表層を除去した後の新しい土壌表面の土１〜２ｍｍをスコップで剥ぎ取り、同様に放射能分析して、処理後の土壌の放射能濃度とした。なお、参考のために１回走行（１パス）、２回走行（２パス）後、試料を採取するのに必要な部分のみほぐされた土壌を除去して同様に表面の土１〜２ｍｍを採取し、中間段階における放射能濃度を測定した。
その結果を表１に示す。

表１に示す通り、処理前には１８９０Bq/kgの濃度であったものが、草刈り・根切断・土壌ほぐし装置の実機による、根切断、ほぐし処理後の、ほぐされた土壌を除去した後の表土の放射能濃度は１３７Bq/kgと、当初の濃度の７％程度に下がっており、十分な効果が確認できた。

以上のことから明らかなように、この放射能汚染土除去方法及びこれに用いる装置では、放射能で汚染された土地の除染に際し、汚染濃度の高い表面の土壌を除去する場合において、土壌の表層に差し込み当該表層を当該表層内の根を切断するとともにほぐすと同時に地上部の草を刈り取る形式の回転式カッター１とクローラ式の車両２とからなる装置を用い、汚染土上で回転式カッター１をカッター１１の下端が汚染土の表層の所定の深さに接するように回転させながら走行移動して、当該表層を所定の深さまで当該表層内の根を切断するとともにほぐすようにしたので、汚染土の表層土を精度よく効率的に除去することができ、汚染濃度の高い表面付近の土壌の除去回収を容易にすることができる。

なお、この実施の形態では、移動手段２を車両としたが、図３に示すように、手押し式又は動力により前進する形式の台車としてもよい。この場合、回転式カッター１の基本構成は同じであるが、全体が車両に搭載するものに比べて小型になるため、施工面が小さい場合に適している。この装置の場合、手押し車を押す要領で回転式カッター１を移動すればよい。

１ 回転式カッター
１０ 回転駆動体
１０１ 回転軸
１０２ 取付部
１０３ 取付ピン
１１ カッター
１２ 破砕用の爪
１３ カッターハウジング
１３１ 開閉部
２ 移動手段（車両、手押し式の台車）
２１ 車両本体
２１１ 操作部
２２ クローラ

Claims (4)

1. 放射能で汚染された土地の汚染土を除去するための放射能汚染土除去方法であって、
   土壌の表層に差し込み当該表層を当該表層内の根を切断するとともにほぐす構造を有する回転式カッターを備える草刈り・根切断・土壌ほぐし装置を用い、汚染土上で前記回転式カッターを当該カッターの下端が地表面から下１−３ｃｍの深さに接するように差し込み回転させながら移動することを同じ場所で１回又は必要により複数回行って、汚染土の地表面から下１−３ｃｍの深さまでの土壌を土壌内の根を切断しながらほぐし、地上部に草が繁茂している場合は、草の刈り取りも同時に行い、
   当該ほぐし後の土壌を、切断した根や刈り取った草とともに、当該ほぐし後の土壌の下の土壌から除去回収する、
   ことを特徴とする放射能汚染土除去方法。
2. 草刈り・根切断・土壌ほぐし装置に、回転駆動体、及び前記回転駆動体の外周に突状に当該回転駆動体の軸方向に並列に配設され、先端に破砕用の爪を具備する複数のカッターを有する回転式カッターと、 前記回転式カッターを汚染土上で移動するための移動手段とを備える形式のものを採用する請求項１に記載の放射能汚染土除去方法。
3. 回転式カッターに、縦に長い板状に形成され、その先端縁に外側に向けて突出する一つ又は複数の爪を有するカッターを用いる請求項２に記載の放射能汚染土除去方法。
4. 移動手段に、車両、又は手押し式若しくは動力前進式の台車を用い、回転式カッターを前記車両、又は前記手押し式若しくは動力前進式の台車に搭載する請求項２又は３に記載の放射能汚染土除去方法。

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