JP6654302B2 - 放射性汚染物の剥離洗浄方法 - Google Patents
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Description
放射性汚染物の処理は、除染作業で発生した放射性汚染物を一時的に仮置場に収容し、中間処理施設で減容し、最終処理場で最終処理、保管するという基本方針が決まっている。しかしながら、中間処理場及び最終処理場の立地が未定である。また、一般廃棄物の場合に最も有力な減容手段である焼却は、密閉処理が原則である放射性汚染物の場合には採用することができない。このため仮置場に集積され放置されている放射性汚染物の減容は、ほとんど手が付けられておらず、大量の放射性汚染物が各所の仮置場に放置されたままになっている。
原発事故により拡散し、森林に降下した放射性物質は、事故直後は樹木の樹冠部の枝葉と樹皮に付着したが、現在では雨に洗われて放射性物質の大部分が林地の地面の粘土鉱物に吸着されて固定され、ほとんど流出しないと考えられている。このため、当面、人の立ち入らない森林は、放射性セシウムを保持する生態系であると見なされている(例えば非特許文献1〜3を参照)。
しかし、洗浄により除染するためには多量の水が必要であり、通常の方法による洗浄は、放射能汚染物を水中に拡散させ、放射性汚染物の容積を更に拡大させるだけであるという問題がある。また、水素水による洗浄が提案されたが、効果が不充分である(例えば特許文献1を参照)。
固体の表面に付着した放射性汚染物を効率よく剥離洗浄する方法を提供することが求められていた。
更に本発明の放射性汚染物の処理システムは、放射線汚染物の放射線量を環境基準値以下まで除染して、放射性汚染物の再利用を可能にすること課題とする。
凝縮工程の後、放射性物質捕捉物と排水とを分離する脱水工程と、を備え、
前記化学式H 3 O 2 − を含む電解水素水は、電気導電率が500μS/cm以下である水を、100L/分の水を処理するのに100〜300V、50〜300Aの3相交流電力を用い、発生するジュール熱により80〜150℃及び1〜5気圧(但し、1気圧を除く)の加圧下で電気分解して製造したものであることを特徴とする。
また、前記剥離洗浄工程では、放射性物質が付着した放射性汚染物を洗浄水に浸漬し、この浸漬状態で放射性汚染物を振動させることが好ましい。
また、前記放射性汚染物は、放射性物質が付着した樹皮であることができる。
また、前記脱水工程後の排水は、川又は海に放水することができる。
この記載は本発明を説明するためのものであって、この記載によって本発明の技術範囲を限定するものではない。本発明は、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で、多様に変更して実施することが可能である。
図1に示すように、本発明の放射性汚染物の剥離洗浄システムは、放射性汚染物を電解水素水に浸漬して放射性物質を剥離洗浄する剥離洗浄工程(S−1)と、除染された汚染物及び放射性洗浄液を分離する分離工程(S−2)と、放射性洗浄液に高分子凝縮剤を混合することにより放射性物質を前記高分子凝縮剤に捕捉させて放射性物質捕捉物を生成する凝縮工程(S−3)と、凝縮された放射性物質捕捉物及び排水を分離する排水工程(S−4)と、を含むことができる。
本発明の方法で除染する放射性汚染物は、原発事故によって降下した放射性物質が付着し、或は2次汚染によって放射性物質が表面に付着した放射性汚染物であって、上記の電解水素水により剥離洗浄可能なものであれば、特に制限されない。
本発明で用いる電解水素水は、水素を含んでいるので水のクラスターが小さくなり、固体の表面と、付着した微細粒子と、の間に浸透して固体の表面に付着した微細粒子を剥離しやすくすると共に、化学式H3O2 −で示されるマイナスに帯電した活性成分を含有しており、固体の表面に付着した微細粒子との間に浸透して固体の表面に付着した微細粒子を電気的な反発力で剥離させることによって、微細粒子を洗浄除去するという特徴を有している。
放射性汚染物を、4〜20倍(重量/容積)の電解水素水を収容する洗浄槽中の水面下に15〜100℃で5〜600分間浸漬し、放射性物質を放射性汚染物の表面から剥離させて洗浄液中に移行させることによって剥離洗浄することが好ましい。
ここで用いる電解水素水の量が4倍以下では、電解水素水の量が少なすぎて十分な剥離洗浄ができず、また20倍以上用いても剥離洗浄効果は比例して増加しないので、経済的に好ましくない。
また更に、複数の洗浄槽を収容する複数の洗浄槽を並設し、放射性汚染物を対向する順に一方の洗浄槽から他方の洗浄槽に順次浸漬させて複数回剥離洗浄操作を繰り返すことによって、剥離洗浄効果を向上させると共に、電解水素水の使用量を減少させることが可能である。
本発明の分離工程は、放射性物質が洗浄液中に移動して除染された汚染物と、放射性物質が移行した放射性洗浄液と、を分離する工程である。分離する方法は、放射性洗浄液が漏出しない方法であれば、汚染物の形状に応じて、適宜に選択することができる。
例えば実例として、ろ過法や、放射性汚染物が通過しないような金網でできた籠に放射性汚染物を収容して水層中に浸漬し、洗浄終了後に引き上げる方法を挙げることができる。
また本発明の凝縮工程は、洗浄後の放射性洗浄液に凝縮剤を加えて、放射性洗浄液に分散する放射性物質を含む固体を放射性物質凝縮剤に捕捉させて放射性物質捕捉物を生成し、放射性物質捕捉物を分離させる工程である。ここで使用する凝縮剤は、放射性洗浄液に含まれる放射性物質を捕捉、分離し、本発明の目的に適うものであれば特に制限されないが、硫酸バンド、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、又はポリ硫酸第二鉄を含む無機凝縮剤と、ポリアミン、メラミン酸コロイド、又はジシアンジアミドを含む有機凝縮剤と、ポリ(メタ)アクリルアミドを含むノニオン系凝縮剤、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリカルボン酸、ポリスルホン酸、ポリ−γ−グルタミン酸を含むアニオン系凝縮剤、(メタ)アクリル酸エステルを含むカチオン系凝縮剤、又はポリ(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステルを含む両性凝縮剤を含む高分子凝縮剤と、から選ばれる1以上であることができる。
より好ましくは、凝縮剤は高分子凝縮剤であることができる。
脱水工程は、凝縮工程で生成され沈殿した放射性凝縮物と、排水とを分離する工程であり、例えば遠心分離装置を用いて行うことができる。分離された放射性凝縮物は、放射性汚染物の放射能が凝縮され減容されたものである。また排水の放射能は環境基準以下に低下させることができ、海や川に放流することができ、また農業用水などに用いることもできる。
(放射性汚染物)
以下に、本発明の一実施例として、里山地区及び住宅周辺地区の山林で伐採された樹木から剥がされ、フレキシブルコンテナパック(以下「フレコンパック」と記す)に充填されて中間施設仮置場(以下「仮置場」と記す)に集積された樹皮を例として、本発明の放射性汚染物の剥離洗浄システムによる放射能汚染物の除染、減容について詳細に記載する。しかしながら、以下の記載は本発明を明確に説明するためのものであって、本発明を何ら制限するものではない。本発明は、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
図2に示すように、「仮置場」には「フレコンパック」に充填された大量の放射性樹皮が集積されている。「フレコンパック」の耐用年限は日射条件では3年間とされている。「フレコンパック」にはシートがかけられ遮光、防水されているので、日射による「フレコンパック」の劣化や、雨水による放射能の漏洩は一応防がれているが万全ではなく、早急な対策が必要とされている。
本発明の電解水素水は、電解水素水製造装置(GFX11−MA001、株式会社エフ・オー・ラボ製)を用いて、水温3℃で導電率148μS/cmの水を5.0L/分の流量で、電圧200V、電流77.6〜83.8Aの3相交流(60Hz)で電気分解し、出口温度80〜92℃の電解水素水を得て、これを冷却して用いた。
放射線量の異なる放射能汚染された放射性樹皮3検体(A〜C)各5.0kgそれぞれをチップ化し、目開き2mmの金網を用いた金属製籠に均一に収容し、20℃の電解水素水50Lを容れた水槽の水面下に浸漬して1時間振盪して放射性物資を剥離洗浄した。
て放射性物資を剥離洗浄した除染後の汚染物を収容した籠を水面上に引き上げて振盪して洗浄液を水切りした。次いで、金属製籠中の樹皮チップに、すすぎ液として電解水素水10Lを複数回に分割して均一に散布した後、各回毎に水切りし、更に水洗液として水10Lを均一に散布した後振盪し水切りして除染された汚染物及び放射性洗浄液を得た。
すすぎ液として用いた電解水素水は、回収して次ロットの電解水素水として用いることができる。また水洗液は、放射線量が基準値以下であれば放流し、基準値を超えていれば放射性洗浄液と混ぜて処理することが好ましい。
実施例のAで用いた放射性樹皮を、実施例と同様に、但し、電解水素水の代わりに水道水を用いて剥離洗浄工程及び分離工程の操作を行って比較例1の試料を得た。
実施例A〜C及び比較例の樹皮の除染前及び除染後の放射線量を測定した。
測定施設 食品分析センターつくば分室
測定方法 ゲルマニウム半導体検出器を用いたガンマ線スペクトロメトリーによる核種
測定法(精密測定)
なお、表1の「検出せず」は、検出限界(1Bq/kg)以下であることを示す。
表1に、実施例(A〜C)各検体及び比較例の洗浄前の放射線量と除染後の放射線量を示す。
(凝縮工程)
分離工程で生成した放射性洗浄液10Lに対してポリアクリルアミドアクリル酸共重合体である高分子凝縮剤1.0グラムを加えて6時間放置後、連続遠心分離機を用いて0.82kgの放射性凝縮物と、すすぎ液及び水洗液を含む72Lの排水と、を分離した。
放射性凝縮物は、水分を多く含んだペースト状であって、簡易測定によれば3000Bq/kg以上の放射線量を有するが、更に濃縮乾燥することによって微細な放射性物質が飛散する可能性があるのでそのまま密閉容器に収容した。
排水の放射線量は、検出限界(1Bq/kg)以下であって、川又は海に放水することができる。
Claims (5)
- 放射性物質が付着した樹皮から、水洗浄水として化学式H3O2 −を含む電解水素水を用いて、前記放射性物質を剥離洗浄する剥離洗浄工程と、
洗浄後の洗浄液から、除染された樹皮と放射性洗浄水とを分離する分離工程と、
分離された前記放射性洗浄水に高分子凝縮剤を混合することにより前記放射性物質を前記高分子凝縮剤に捕捉させて放射性物質捕捉物を生成する凝縮工程と、
前記凝縮工程の後、前記放射性物質捕捉物と排水とを分離する脱水工程と、
を備え、
前記化学式H 3 O 2 − を含む電解水素水は、電気導電率が500μS/cm以下である水を、100L/分の水を処理するのに100〜300V、50〜300Aの3相交流電力を用い、発生するジュール熱により80〜150℃及び1〜5気圧(但し、1気圧を除く)の加圧下で電気分解して製造したことを特徴とする放射性汚染物の剥離洗浄方法。 - 前記剥離洗浄工程では、前記放射性物質が付着した放射性汚染物を前記洗浄水に浸漬し、この浸漬状態で前記放射性汚染物を振動させることを特徴とする請求項1に記載の放射性汚染物の剥離洗浄方法。
- 前記凝縮工程では、前記高分子凝縮剤として、ポリ(メタ)アクリルアミドを含むノニオン系凝縮剤と、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリカルボン酸、ポリスルホン酸、又はポリ−γ−グルタミン酸を含むアニオン系凝縮剤と、ポリ(メタ)アクリル酸エステルを含むカチオン系凝縮剤と、ポリ(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体を含む両性凝縮剤と、の内の少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射性汚染物の剥離洗浄方法。
- 前記樹皮は、チップに裁断された形態で用いられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の放射性汚染物の剥離洗浄方法。
- 前記脱水工程後の排水を川又は海に放水することを特徴とする請求項1に記載の放射性汚染物の剥離洗浄方法。
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