JP6295218B2

JP6295218B2 - プラズマナノ粉末、多重分離フィルター及び放射性物質の除去剤の製造方法

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Publication number: JP6295218B2
Application number: JP2015045933A
Authority: JP
Inventors: 白光成
Original assignee: Ls Nova
Current assignee: Ls Nova
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: JP2015178449A

Description

本発明はプラズマナノ粉末の製造方法に関するものである。

原子力発電（ｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）は核分裂反応によって発生するエネルギーを利用した発電。原子炉で発生した熱を電気に変換して供給し、放射能の汚染のために発電所を建設時、放射能漏れに備えて安全を期するために敷地を広く設計して、使用済み核燃料の処理に特別な保管装置と放射性廃棄物の処理施設などを設置する。
原子力発電には放射能汚染のためにこのような短所があるが、核燃料は石炭や石油より長い間使用が可能だという点と発電ユニット用量が化石燃料に比べて大きいという利点を持っている。
現行の核廃棄物の処理過程は放射能廃棄物の形態に応じて気体放射能廃棄物、液体放射能廃棄物、固体放射能廃棄物に分けられる。いずれも放射能の強さが弱いものだが、より安全な管理のための処分に、それぞれの形態に応じて適切に処理していると見られる。そのほかに、高レベル放射能廃棄物は使用済み燃料をリサイクルするために再処理をする際に発生するが、高レベル放射能廃棄物の安全な除去技術や永久処分施設を現在運営している国はありませんし、今までどんな国も放射能核廃棄物の処分について、科学的にも政治的にも許容することができる解決の代替には至ってない。
このような実情から最近日本の東京電力原子力発電所事故の際、直接影響圏にある福島は大きな被害を被った。今でも深刻な放射能汚染状態である。
放射能は地上で一番強くて恐ろしい汚染物質だが、それぞれの国ごとに気体放射能廃棄物、液体放射能廃棄物、固体放射能廃棄物、高レベル放射能廃棄物の安全な処理方法が無いということに問題がある。

したがって本発明の目的は、上記の問題点を解決して特に気体放射能廃棄物、液体放射能廃棄物、固体放射能廃棄物、高レベル放射能廃棄物の安全な処理方法として（抗酸化力と波動、微生物）汚染された放射能物質を吸着、中和、還元させる放射性物質の除去剤に用いるプラズマナノ粉末を提供することである。

本発明は少なくともプラズマナノ粉末、多重分離フィルター及び放射性物質の除去剤に関する。

本発明に係るプラズマナノ粉末、抗酸化水、微生物を含む放射性物質の除去剤は吸着、中和、還元性を持って、放射能物質で汚染された気体放射能廃棄物、液体放射能廃棄物、固体放射能廃棄物、高レベル放射能廃棄物を、安全なレベルまで還元させ、汚染された放射能物質を無くしてくれる。本発明により製造されるプラズマナノ粉末は吸着、中和、還元力を持ってプラズマナノ粉末を通して抗酸化水を生成する。本発明のプラズマナノ粉末は放射能物質を吸着し、また微生物（ダイノーコクスラデーオディユランス）によって放射能物質を還元させる。

ゼオライト
本発明でゼオライトは結晶性アルミノシリケートを総称する意味で使用される。
ゼオライトは骨格を成すアルミノシリケートのアルミニウムがある場所ごとに陰電荷を
帯びているため、電荷相殺するための陽イオンが細孔（ｐｏｒｅ）の中に存在し、細孔内の残りの空間は、通常水分子で満たされている。ゼオライトが持つ３次元的な細孔構造は形態や大きさによって異なりますが、本発明によるゼオライトは細孔の径が分子の大きさに対応することが望ましい。本発明でゼオライトは細孔の大きさ及び形状に応じて細孔の中に受け入れる分子のサイズ選択性または形状選択性を制御できるため、分子ふるい（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｅｖｅ）と同じ働きをする。
排水または水に存在する重金属イオンをはじめとする有害な陽イオンとの有害な陰イオン性化合物を同時に除去できるイオン交換剤は知られていない。したがって、普通は水に存在する有害な陽イオンと陰イオンを同時に除去するためにそれぞれのイオンの除去に活性を示すイオン交換剤を単に物理的に混合して使用するのが一般的ですが、本発明に係るプラズマナノ粉末はゼオライト、マグネシウム、などを後述するように混合処理することで、放射能汚染物質を除去するだけでなく、有害な陽イオンと陰イオンを同時に除去することができる。
本発明に関連して使用される用語、″ゼオライト″は類似分子ふるいを含む広義のゼオライトを意味する。すなわち、本発明に相応しいゼオライトは分子ふるいとして、下記に制限されるわけではないが、天然および合成ゼオライト、ゼオライト骨格のシリコーン元素全部または一部をリン（Ｐ）などの他の元素で置換した類似分子ふるい（例：ＡｌＰＯ４、ＳＡＰＯ、ＭｅＡＰＯ、ＭｅＡＰＳＯ）、ゼオライト骨格のアルミニウム元素をホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）などの他の元素に、一部または全部置換した分子ふるい、または上記を組み合わせた分子ふるい、多孔性金属またはシリコン酸化物（例：シリカライト、ＭＣＭ系多孔性シリカ、多孔性二酸化チタン、二酸化ニオビウムなど）及びこれらの複合酸化物の分子ふるい、その他さまざまな元素を、単独または複合的に使用して製造した多孔性分子ふるいを利用することができる。

本発明でゼオライトは以下に限定されるものではないが、方沸石（水化ナトリュムアルミニウム硅酸塩）、ポルルサイト（Ｐｏｌｌｕｃｉｔｅ、水化セシウムナトリウム
アルミニウム硅酸塩）、及びワイロカイト（Ｗａｉｒａｋｉｔｅ、水化カルシウムナトリウムアルミニウム硅酸塩）、ベルベルザイト（Ｂｅｌｌｂｅｒｇｉｔｅ、水化カリウムバリウムストロンチウムナトリウムアルミニウム硅酸塩）、ビキタアイト（Ｂｉｋｉｔａｉｔｅ、水化リチウムアルミニウム硅酸塩）、ボーグサイト（Ｂｏｇｇｓｉｔｅ、水化カルシウムナトリウムアルミニウム硅酸塩）、ブリュストライト（Ｂｒｅｗｓｔｅｒｉｔｅ、水化ストロンチウムバリウムナトリウムカルシウム
アルミニウム硅酸塩）、ケボザイト（水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）及びウィルヘンデルソナイト（Ｗｉｌｌｈｅｎｄｅｒｓｏｎｉｔｅ、水化カリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、コウルレサイト（Ｃｏｗｌｅｓｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、ダチアルダイト（Ｄａｃｈｉａｒｄｉｔｅ、水化カルシウムナトリウムカリウムアルミニウム硅酸塩）、エディングトナイト（Ｅｄｉｎｇｔｏｎｉｔｅ、水化バリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、エピスティルバイト（Ｅｐｉｓｔｉｌｂｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、エリオナイト（Ｅｒｉｏｎｉｔｅ、水化ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、バウザサイト（Ｆａｕｊａｓｉｔｅ、水化ナトリウムカルシウムマグネシウムアルミニウム硅酸塩）、フェリーアライト（Ｆｅｒｒｉｅｒｉｔｅ、水化ナトリウムカリウムマグネシウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、アーミーサイト（Ａｍｉｃｉｔｅ、水化カリウムナトリウムアルミニウム硅酸塩）、ガロナイト（Ｇａｒｒｏｎｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、ジスモンディン（水化バリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）及びゴビンサイト（Ｇｏｂｂｉｎｓｉｔｅ、水化ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、グメルリナイト（Ｇｍｅｌｉｎｉｔｅ、水化ナトリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、ゴンナルダイト（Ｇｏｎｎａｒｄｉｔｅ、水化ナトリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、グセクリカイト（Ｇｏｏｓｅｃｒｅｅｋｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、ハモト
ム（水化バリウムカリウムアルミニウム硅酸塩）、フィリップサイト（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｉｔｅ、水化カリウムナトリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、ウェルサイト（Ｗｅｌｌｓｉｔｅ、水化バリウムカルシウムカリウムアルミニウム硅酸塩）、クルリノブティルロライト（Ｃｌｉｎｏｐｔｉｌｏｌｉｔｅ、水化ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）及びヒュルランダイト（水化ナトリウム
カルシウムアルミニウム硅酸塩）、ロモンタイト（Ｌａｕｍｏｎｔｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、レビン（Ｌｅｖｙｎｅ、水化カルシウムナトリウムカリウムアルミニウム硅酸塩）、マザイト（Ｍａｚｚｉｔｅ、水化カリウムナトリウムマグネシウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、メルルリノ−イト（Ｍｅｒｌｉｎｏｉｔｅ、水化カリウムナトリウムカルシウムバリウムアルミニウム硅酸塩）、モンテソムマイト（Ｍｏｎｔｅｓｏｍｍａｉｔｅ、水化カリウムナトリウム
アルミニウム硅酸塩）、モデナイト（Ｍｏｒｄｅｎｉｔｅ、水化ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、メソルライト（Ｍｅｓｏｌｉｔｅ、水化ナトリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、ナトロ−ルライト（Ｎａｔｒｏｌｉｔｅ、水化ナトリウムアルミニウム硅酸塩）、及びスコルレサイト（Ｓｃｏｌｅｃｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、オプレタイト（Ｏｆｆｒｅｔｉｔｅ、水化カルシウムカリウムマグネシウムアルミニウム硅酸塩）、パラナトロールライト（Ｐａｒａｎａｔｒｏｌｉｔｅ、水化ナトリウムアルミニウム硅酸塩）、パウルリンザイト（Ｐａｕｌｉｎｇｉｔｅ、水化カリウムカルシウムナトリウムバリウムアルミニウム硅酸塩）、ペルルリアルライト（Ｐｅｒｌｉａｌｉｔｅ、水化カリウムナトリウムカルシウムストロンチウムアルミニウム硅酸塩）、ベロライト（Ｂａｒｒｅｒｉｔｅ、水化ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、スチールバイト（Ｓｔｉｌｂｉｔｅ、水化ナトリウムカルシウムアルミニウム硅酸塩）、及びステルロライト（Ｓｔｅｌｌｅｒｉｔｅ、カルシウムアルミニウム硅酸塩）、トムソナイト（Ｔｈｏｍｓｏｎｉｔｅ、水化ナトリウムカルシウムアルミニウム珪酸塩）、チョニカイト（Ｔｓｃｈｅｒｎｉｃｈｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）、ユガワラライト（Ｙｕｇａｗａｒａｌｉｔｅ、水化カルシウムアルミニウム硅酸塩）またはこれらの混合物を使用しても良い。

本発明ではマグネシウムはプラズマナノ粉末に混入される。
マグネシウムは、硅酸塩、硫酸塩、または炭酸塩の形態のマグネシウムを利用することができるし、自然状態では単一元素としては存在せず、純粋なマグネシウムを利用しても良い。望ましくマグネシウムは粉末形態で、粒径０．０１ないし０．０９μｍの粉末を使用する。本発明で金、銀は粉末形態であり、望ましくは粒径が２ないし２０ｎｍである。
本願によるプラズマナノ粉末は放射能廃棄物処理器など、設備や装置の大きさ、目的、種類に拘束されず、適切な型態のナノｎｍ、ミクロンμ、パイπ、メッシュｍｅｓｈなどの多様な形態の粉体（ｐｕｌｖｅｒｕｌｅｎｔｂｏｄｙ）や球（ｓｐｈｅｒｅ）を放射能汚染浄化に使用することができる。
以下ではプラズマナノ粉末にゼオライト、マグネシウムを混入する方法を説明する。

ゼオライト、マグネシウム、を混合する。このように混合された材料はＲＦ電源増幅器を使用するプラズマトーチ装置を利用して、６０，０００ないし７０，０００℃に加熱して生成されたプラズマガスを真空条件で−２００ないし−２７３℃に急冷する段階を含んで製造される。このように本発明に応じてゼオライト、マグネシウム、で選択される一つ以上の粉末が混入されたプラズマナノ粉末は常磁性を帯びることが確認された。
本発明の一つの様態として、ゼオライトが混入されたプラズマナノ粉末の組成は以下の通りだ。

プラズマナノ粉末
本発明はプラズマナノ粉末を含む。
本発明でプラズマナノ粉末とは、高純度の天然無機物か人工物で合成した無機化合物を原料とし、高度な機能を持たせた製品を総称する。
マグネシウムは、Ｋの電子殻に２個、Ｌの電子殻に８個、Ｍの電子殻に２つの電子を保有しており、この電子の最外角電子の２つは不安定な状態で電子を容易に放出できるので還元力がある。マグネシウムが水と反応する場合、マグネシウム一個の分子と水２個の分子が反応をするようになって、この時マグネシウムは遊離されずに水酸化マグネシウムが形成され、この過程でマグネシウムから出た電子の一部は水素気体形成に使用されて残りの電子は水中に残っているようになる。水酸化マグネシウムはイオン化されてＯＨ−が形成され、すなわち、マグネシウムは酸化され、代わりに水は還元されて還元水になるようになる。
マグネシウムは自然状態では単一元素で存在しないで硅酸か硫酸か炭酸と一緒に結合した塩の形態で多く存在する。

本発明に係るプラズマナノ粉末は塩の形態のマグネシウムで成り立つ。望ましく本発明に係るプラズマナノ粉末は主成分をマグネシウムにして、不可避な不純物としてＡｌ、Ｓｉ、Ｍｎなどの金属を含むことがある。

本発明はプラズマナノ粉末を含む。
本願によるプラズマナノ粉末は放射能廃棄物処理機など設備や装置の大きさ、目的、種類に拘束されず、適切な型態のナノｎｍ、ミクロンμ、パイπ、メッシュｍｅｓｈなどの多様な形態の粉体（ｐｕｌｖｅｒｕｌｅｎｔｂｏｄｙ）または球（ｓｐｈｅｒｅ）を放射能汚染浄化に使用することができる。
本発明のプラズマナノ粉末はマグネシウムを主原料にし、一つの様態によれば次のような組成を持つ。

本発明に係るプラズマナノ粉末は、マグネシウムをＲＦ電源増幅器を使用するプラズマトーチ装置を利用して６０，０００ないし７０，０００℃に加熱して生成されたプラズマガスを真空条件で−２００ないし−２７３℃に急冷する段階を含んで製造される。このように本発明によるプラズマナノ粉末は常磁性を帯びることが確認された。

多重分離フィルター
本発明による多重分離フィルターは、例えば原水の水質に応じて精密ろ過膜、活性炭メカニズムフィルター、プラズマナノ粉末をカートリッジフィルターハウジング内部に順に積層させて製造される。
本発明の一つの様態によれば、多重分離フィルターは精密ろ過膜と活性炭メカニズムフィルターをカートリッジフィルターハウジング内部に順に積層させて製造される。
本発明の別の様態によれば、多重分離フィルターは精密ろ過膜と活性炭メカニズムフィルターをカートリッジフィルターハウジング内部に順に積層させて製造される。

抗酸化水の製造方法
本発明によれば、例えば、地下水がミネラルが豊富な岩盤層を通過して天然のアルカリ水となる自然の原理を適用したプラズマナノ粉末層を通過させることで抗酸化水を製造することができる。
本発明に係るプラズマナノ粉末を使用して抗酸化水を製造する方法について詳細に説明する。
本発明によれば、一次的に原水を精密ろ過膜と活性炭メカニズムフィルター及びプラズマナノ粉末フィルターで選択された１つの膜またはフィルターを通過させることで不純物を除去し、酸化還元電位を−１７２ｍＶないし−１１６０ｍＶに下げた後、引き続いて二次的に多重分離フィルターは精密ろ過膜と活性炭メカニズムフィルターをカートリッジフィルターハウジング内部に順に積層された多重分離フィルタを通過させることで、水素濃度が増加されて同時に水分子のクラスターが細かく裂かれた抗酸化水が製造される。

具体的に本願によるプラズマナノ粉末は表面に微細な孔が分布する多孔質構造のため、水が通過すれば速い速度でプラズマナノ粉末の内部に吸収される。このプラズマナノ粉末は磁性を帯びており、Ｎ極とＳ極の間に約２０ｍＶの電位差が作られて、これらのフィルターに水が吸収及び通過する間微細電流が流れるようになり、これによってＮ極から水素ガスが放出されて水に還元力を付与することになる。
本願による多重分離フィルターは放射能廃棄物処理器など設備や装置の大きさ、目的、種類に拘束されず、適切な型態のカートリッジフィルターハウジングに取り付けることができれば、様々な型態の放射能汚染水の浄化装置に利用することができる。
このような放射能汚染水の浄化装置で濾過された抗酸化水は陰（−）の酸化還元電位の値を持って還元力が優れており、望ましくは−１７２ｍＶないし−１１６０ｍＶの範囲の酸化還元電位を持って、より望ましくは−４６０ｍＶないし−１９６０ｍＶの範囲の値を持つ。

微生物（放射能抵抗性を持つ原始微生物）
本発明によるダイノーコクスラデーオディユランスＤｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ微生物培養液の１０ｇと上記に記述された抗酸化水１０００ｇとプラズマナノ粉末１００ｇを希釈して望ましくは固体放射能廃棄物を１ｍｍの厚さに塗布する。
本発明の一つの様態によると、多様な形態の大きさ，目的，種類に拘束されず、適切な量で利用されることができるし、ダイノーコクスラデーオディユランスＤｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ微生物培養液１００ｇと上記に記述された抗酸化水１０００ｇとプラズマナノ粉末５００ｇを望ましくは固体高レベル放射能廃棄物の上に１ｍｍの厚さに塗布する。
本発明にダイノーコクスラデーオディユランスＤｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ微生物による好塩性古細菌Ｈａｌｏａｒｃｈａｅａ、ピロコクスプリオスースＰｙｒｏｃｏｃｃｕｓｆｕｒｉｏｓｕｓ、クプリアビドスメタルリドランスＣｕｐｒｉａｖｉｄｕｓｍｅｔａｌｌｉｄｕｒａｎｓ、Ｄ．ｒａｄを含む。

本発明の別の様態によると、多様な形態の大きさ，目的，種類に拘束されず、適切な量で利用されることができるし、ダイノーコクスラデーオディユランスＤｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ微生物培養液１０ｇと上記に記述された抗酸化水１００ｇとプラズマナノ粉末５０ｇを望ましくは液体の高レベル放射能廃棄物１６００ｇに注入し希釈する。

本発明によれば、プラズマナノ粉末、抗酸化水、微生物［″Ｄ．ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ″は１５０万ｒａｄ（５００ｒａｄが人間の致死量）の放射能レベルでも耐えることができる］によって吸着、中和、還元されることでウランとテクテニュム、嫌気性クロムのような放射性物質や金属汚染、高レベル放射能廃棄物を低減することができる。

放射能物質で汚染された気体放射能廃棄物、液体放射能廃棄物、固体放射能廃棄物、高レベル放射能廃棄物を安全なレベルの数値を持つ放射能物質の除去剤として利用される。

Claims

ゼオライト、及びマグネシウムから選択される一つ以上を６０，０００〜７０，０００℃に加熱して生成されたガスを真空条件で−２００〜−２７３℃に急冷する工程を含むプラズマナノ粉末の製造方法。