KR20150045431A - 토양 등의 제염 방법 및 토양 등의 제염 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사성 물질에 오염된 논밭 등의 토양이나 물을 현지에서 확실하고 신속하게 제염(除染)하여 정밀한 제염과 제염의 능률 향상을 도모하는 동시에, 제염 후의 토양에 토양 활성제를 첨가하여 토양을 개량하고, 이것을 원래의 논밭에 신속하게 되돌려 농경의 재개를 촉진시키는 한편, 토양에 부착 내지 침착된 방사성 물질을 토양으로부터 정밀하게 분리·농축하여 오염 토양의 감용화와 방사성 물질의 안전한 처리를 도모하도록 한 제염 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제염 시스템은 방사성 물질로 오염된 제염 대상물(2)을 산성의 용리 용매(56)에 도입하여 용출하고, 제염 대상물은 오염 토양(17)과 오염 액체를 포함하며, 제염 대상물의 오염 토양(17) 또는 오염 액체의 한쪽 또는 양쪽을 채취하여 용리 용매(56)에 도입하여, 용리 용매(56)에 용출된 방사성 물질과 제염 대상물(2, 17)을 고액 분리하고, 용리 용매(56)로부터 분리하여 제거한 토양을 회수하여, 토양으로부터 분리하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매(56)를 농축하는 것을 특징으로 한다.

Description

토양 등의 제염 방법 및 토양 등의 제염 시스템{Method for decontaminating soil and the like and system for decontaminating soil and the like}

본 발명은 예를 들면 방사성 물질에 오염된 논밭 등의 토양이나 물을 현지에서 확실하고 신속하게 제염하여 정밀한 제염과 제염의 능률 향상을 도모하는 동시에, 제염 후의 토양에 토양 활성제를 첨가하여 토양을 개량하고, 이것을 원래의 논밭에 신속하게 되돌려 농경의 재개를 촉진시키는 한편, 토양에 부착 내지 침착된 방사성 물질을 토양으로부터 정밀하게 분리·농축하여 오염 토양의 감용화와 방사성 물질의 안전한 처리를 도모하도록 한 토양 등의 제염 방법 및 토양 등의 제염 시스템에 관한 것이다.

2011년 3월에 발생한 동일본 대진재에 의한 도쿄전력 후쿠시마 제1 원자력발전소의 사고에 의해 유해한 방사성 물질이 광역으로 비산되어 도시나 논밭, 산림, 바다, 호소, 하천 등이 오염되고, 또한 사람이나 동식물에 방사성 물질이 부착 내지 침착되어 생명을 위험에 노출시키고, 농업이나 임업, 목축업, 어업 등의 각종 산업활동을 정지시키는 심대한 피해를 주었다.

이러한 산업활동의 부흥과 재개에는 생활환경 및 산업활동 영역으로부터 방사성 물질을 제거하는 것이 불가결하며, 특히 농업 종사자에게 있어서는 논밭의 토양의 제염은 매우 중요한 과제가 되어 있다.

그러나 논밭의 토양의 제염은 논밭이 광역으로 분포하고, 평지 외에 촌락이나 산간에 걸쳐 점재하기 때문에 이것을 인력으로 처리하기에는 다대한 시간과 노동력을 필요로 하여 능률적이지 못하며, 게다가 최근과 같은 농업 종사자의 고령화와 맞물려 매우 곤란하다.

이러한 토양의 오염 처리 내지 제염 처리에 대응하는 것으로서, 방사성 폐기물을 용매 중에 용해 후, 용매로부터 방사성 물질을 분리하고 할로겐화 방사성 폐기물을 제염하는 방법이 있어, 그때, 할로겐화물을 용매인 물에 용해시켜서 용액 중의 희토류원소를 침착시켜서 회수하고, 또한 용매로부터 비방사성 물질을 분리하는 수단으로서 용매를 증발시키거나 냉각하여 비방사성 물질을 석출 침착시키는 것이 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

그러나 상기 제염 방법에 있어서 할로겐화물을 물에 용해시켜서 방사성 물질을 회수하는 방법은 회수율이 낮으며, 또한 용매를 증발시키거나 냉각하는 수법은 가열 장치나 냉각 설비를 필요로 하여 설비가 대규모이며 고가가 되는 문제가 있다.

또한 오염 토양의 제염 방법으로서 유해한 화학물질로 오염된 토양을 파내어 가열장치의 호퍼에 투입하고, 그 토양을 질소 세정하고 산소를 배제하면서 가열하여 토양 중의 오염물을 탈착하여 분리하는 것이 있다(예를 들면 특허문헌 2 참조).

그러나 이 제염 방법은 오염 토양을 격리된 제염 장치로 이동시키고 제염이 끝난 토양을 원래 위치로 되돌리는 경우도 이동에 수고와 시간이 걸리며, 또한 오염 토양은 표토(表土)뿐 아니라 깊은 굴삭을 필요로 하기 때문에 적당한 굴삭 설비를 필요로 하여 고가이며 대규모가 되고, 게다가 제염 장치는 질소 세정 장치나 가열 장치, 분리기 등을 필요로 하여 대규모이며 고가가 되는 등의 문제가 있었다.

또한 방사성 세슘으로 오염된 토양의 제염 방법으로서, 오염된 토양을 급수 탱크에 수용하고, 그 탱크에 고분압의 이산화탄소 가스를 불어넣어 수소 이온을 공급하여 토양 입자 표면의 세슘 이온을 액상 중에 추출 후, 이 용액을 대기에 개방된 분리조로 이동시켜 이산화탄소 가스를 대기로 방출하고, 액상의 pH를 상승시켜서 세슘 이외의 알칼리토류금속 등의 공존 이온을 탄산염 또는 수산화물에 석출·분리하여 액상 중에 잔존하는 세슘을 농축 분리하는 것이 있다(예를 들면 비특허문헌 1 참조).

그러나 상기 토양의 제염 방법은 급수 탱크의 상청의 액상을 분리조로 보내고 있기 때문에 이 액상 중에는 비중이 큰 세슘의 함유량은 적어, 따라서 세슘의 농축 분리 효율이 나쁠 뿐 아니라 급수 탱크의 하부에 세슘이 체류되어 토양으로의 부착이나 침착을 조장하여 제염 효과가 매우 낮기 때문에, 제염 후의 토양의 사용을 도모하는 것이 곤란하여 실용적이지 못하다는 문제가 있었다.

또한 방사성 세슘으로 오염된 토양의 다른 제염 방법으로서, 오염된 토양을 반응조에 수용하여 물을 첨가하고, 그 반응조에 양극과 음극의 전극을 배치하고 그 전극에 전압을 인가하여 음극측에 방사성 세슘 이온을 끌어당기고 토양이나 다른 부착물을 양극측에 침착시켜 오염 토양으로부터 방사성 세슘을 분리·수집함으로써, 오염물의 대폭적인 감용화를 도모하도록 한 것이 있다(예를 들면 비특허문헌 2 참조).

그러나 상기 토양의 제염 방법은 토양을 다른 부착물과 함께 반응조에 수용하기 때문에 고전압의 인가를 필요로 하여 전해 효율이 나쁠 뿐 아니라 음극측에 끌어당겨진 방사성 세슘 이온은 협잡물을 함유하여 분리 정밀도가 낮고, 또한 제염 후의 토양도 다른 부착물을 함유하고 있기 때문에 그의 분리 처리를 필요로 하여 시간이 걸려 신속한 사용을 도모할 수 없다는 문제가 있었다.

일본국 특허공개 평10-213697호 공보 일본국 특허공개 평5-192648호 공보

제1회 환경 방사능 제염 연구발표회 요지집 환경 방사능 제염학회 21페이지 「방사성 세슘 오염 토양을 탄산가스만으로 세정·수복하는 안전 안심의 가반형 장치의 구축」 쵸지 데츠지, 다카다 에이지, 다후 마사모토(도야마 고등전문학교), 하라 마사노리(도야마 대학) 제1회 환경 방사능 제염 연구발표회 요지집 환경 방사능 제염학회 92페이지 「전기분해를 이용한 방사성 물질 제염 기술의 제안」 우에다 유코, 와타나베 오사무, 도이다 에이모토, 혼다 가츠히사(에히메대학 농학부 환경 첨단기술센터)

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 예를 들면 방사성 물질에 오염된 논밭 등의 토양이나 물을 현지에서 확실하고 신속하게 제염하여 정밀한 제염과 제염의 능률 향상을 도모하는 동시에, 제염 후의 토양에 토양 활성제를 첨가하여 토양을 개량하고, 이것을 원래의 논밭에 신속하게 되돌려 농경의 재개를 촉진시키는 한편, 토양에 부착 내지 침착된 방사성 물질을 토양으로부터 정밀하게 분리·농축하여 오염 토양의 감용화와 방사성 물질의 안전한 처리를 도모하도록 한 토양 등의 제염 방법 및 토양 등의 제염 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 발명은 방사성 물질로 오염된 제염(除染) 대상물을 산성의 용리 용매에 도입하여 용출하고, 그 용리 용매로부터 방사성 물질을 농축하여 분리하는 토양 등의 제염 방법에 있어서, 상기 제염 대상물은 오염 토양과 오염 액체를 포함하고, 이들 중 한쪽 또는 양쪽을 채취하여 용리 용매에 도입하여, 용리 용매에 용출된 방사성 물질과 상기 제염 대상물을 고액 분리하고, 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수하는 동시에, 토양으로부터 분리하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 농축하고, 제염 대상을 오염 토양과 오염 액체에 광범위하게 적용 가능하게 하여 그 이용의 편리성을 확보하는 동시에, 분리조의 용리 용매에 용출된 방사성 물질과 토양이나 오염 액체를 고액 분리하고, 이 중 용리 용매로부터 분리되어 방사성 물질을 함유하지 않는 토양을 회수하여 제염 토양의 재사용과 농경의 재개를 도모하도록 하고 있다.

청구항 2의 발명은 방사성 물질의 농축 내지 분리를 제염 대상물의 채취지에서 행하여, 오염 토양을 격리된 제염 처리장으로 반송하지 않고 이들 제염 작업을 채취지에서 합리적이며 신속하게 행하도록 하고 있다.

청구항 3의 발명은 토양으로부터 분리한 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를, 그 용리 용매를 전해액으로서 전기 분해하여 농축하고, 상기 용리 용매를 방사성 물질의 용출용과 방사성 물질의 농축용 전해액으로서 이용하여 그의 합리적이며 유효한 이용을 도모하도록 하고 있다.

청구항 4의 발명은 제염 대상물을 도입하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 고액 분리 과정에서 농축 과정으로 이동시키고, 상기 고액 분리 과정과 농축 과정을 연속해서 실행하여 합리적이며 신속하게 제염 처리할 수 있도록 하고 있다.

청구항 5의 발명은 방사성 물질을 농축한 용리 용매를 제염 대상물을 도입하는 용리 용매로서 환류하여 용리 용매를 합리적이며 유효하게 사용하여 물의 조달에 불편한 제염 대상물의 채취지에서의 사용에 대응할 수 있도록 하고 있다.

청구항 6의 발명은 용리 용매는 탄산수로, 고가이며 취급이 위험한 옥살산 등의 사용을 배제하여 저렴하고 안전하게 제염할 수 있도록 하고 있다.

청구항 7의 발명은 탄산수를 제염 대상물의 채취지에서 제작하여 제염 대상물의 채취량에 따라 합리적으로 제작하도록 하고 있다.

청구항 8의 발명은 회수한 토양에 토양 활성제를 첨가하고 이것을 제염 대상물의 채취지에 되돌려 제염한 토양을 개량 내지 개질하는 동시에, 이것을 신속하게 채취지로 되돌려서 농경의 신속한 재개를 촉진시키도록 하고 있다.

청구항 9의 발명은 토양 활성제로서 제1 인산암모늄 또는 황산암모늄을 함유하는 분말상의 소화제를 사용하고, 예를 들면 사용기간 경과 후의 소화기의 소화제를 사용함으로써 그의 합리적인 이용을 도모하도록 하고 있다.

청구항 10의 발명은 제염 대상물의 채취, 그 제염 대상물로부터의 방사성 물질의 용출, 상기 고액 분리와 토양의 회수, 방사성 물질의 농축 및 분리, 토양 활성제의 첨가, 토양 활성제를 첨가한 토양의 되돌리기 과정을 제염 대상물의 채취지에서 연관해서 행하여 일련의 제염 처리를 합리적이며 유기적으로 행하도록 하고 있다.

청구항 11의 발명은 방사성 물질은 세슘으로, 논밭이나 수전, 산림, 호소에 광역으로 비산되어 동식물의 생명을 위협하는 방사성 물질을 제거하도록 하고 있다.

청구항 12의 발명은 방사성 물질로 오염된 제염 대상물과 산성의 용리 용매를 수용하여 그 용리 용매에 방사성 물질을 용출 가능한 분리조, 및 상기 제염 대상물과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 수용하여 그 방사성 물질을 농축하여 분리 가능한 농축조를 구비한 토양 등의 제염 시스템에 있어서, 상기 제염 대상물은 오염 토양과 오염 액체를 포함하고, 이들 중 한쪽 또는 양쪽을 분리조에 도입 가능하게 설치하여 상기 분리조와 농축조를 고액 도관(導管)으로 연통(連通)하고, 그 고액 도관 사이에 토양과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 분리 가능한 고액 분리 필터를 삽입하여 그 필터를 매개로 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수 가능하게 하여, 제염 대상을 오염 토양과 오염 액체에 광범위하게 적용 가능하게 해서 그 이용의 편리성을 확보하는 동시에, 고액 분리 필터를 매개로 용리 용매로부터 분리되어 방사성 물질을 함유하지 않는 토양을 회수해, 제염한 토양의 사용을 도모하여 농경의 신속한 재개를 촉진시키도록 하고 있다.

청구항 13의 발명은 제염 대상물의 채취지로 이동 가능한 제염 차량을 설치하고, 그 차량에 상기 분리조와 농축조 및 고액 분리 필터와 용리 용매를 생성 가능한 이산화탄소 가스 봄베와 급수 탱크를 탑재하여, 제염 차량에 일련의 제염 설비를 구비하고, 이것을 산간이나 격리된 제염 대상물의 채취지로 자유롭게 이동 가능하게 하여, 그 기동성을 향상시켜 제염 능률을 향상시키도록 하고 있다.

청구항 14의 발명은 분리조에 공기를 급배(給排) 가능한 흡입 펌프를 설치하고, 그 흡입 펌프와 상기 분리조에 연통 가능한 흡입 호스를 신축(伸縮) 가능하게 장착하여, 그 흡입 호스의 선단부로부터 제염 대상물을 흡인 가능하게 해서 중장비나 고가의 설비를 필요로 하지 않고 경량으로 용이하게 사용할 수 있도록 하고 있다.

청구항 15의 발명은 고액 도관을 매개로 분리조로부터 토양과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 농축조로 이동 가능하게 하여 고액 성분을 일시에 분리조로부터 농축조로 이동시킬 수 있도록 하고 있다.

청구항 16의 발명은 고액 도관을 매개로 방사성 물질을 농축하여 분리한 용리 용매를 농축조로부터 분리조로 이동 가능하게 하여 제염 후의 용리 용매의 분리조에 있어서의 사용을 도모하여 그의 합리적이며 유효한 이용을 도모하도록 하고 있다.

청구항 17의 발명은 고액 분리 필터에 배출 밸브를 설치하여 그 배출 밸브를 매개로 상기 필터에 체류해 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수 가능하게 하여 제염한 토양의 꺼내기를 용이하게 하고 있다.

청구항 1의 발명은 제염 대상물은 오염 토양과 오염 액체를 포함하고, 이들 중 한쪽 또는 양쪽을 채취하여 용리 용매에 도입하여, 용리 용매에 용출된 방사성 물질과 상기 제염 대상물을 고액 분리하고 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수하는 동시에 토양으로부터 분리하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 농축하기 때문에, 제염 대상을 오염 토양과 오염 액체에 광범위하게 적용 가능하게 하여 그 이용의 편리성을 확보하는 동시에, 분리조의 용리 용매에 용출된 방사성 물질과 토양이나 오염 액체를 고액 분리하고, 이 중 용리 용매로부터 분리되어 방사성 물질을 함유하지 않는 토양을 회수하여 제염 토양의 재사용과 농경의 재개를 도모할 수 있다.

청구항 2의 발명은 방사성 물질의 농축 내지 분리를 제염 대상물의 채취지에서 행하기 때문에, 오염 토양을 격리된 제염 처리장으로 반송하지 않고 이들 제염 작업을 채취지에서 합리적이며 신속하게 행할 수 있다.

청구항 3의 발명은 토양으로부터 분리한 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를, 그 용리 용매를 전해액으로서 전기 분해하여 농축하기 때문에, 상기 용리 용매를 방사성 물질의 용출용과 방사성 물질의 농축용 전해액으로서 이용하여 그의 합리적이며 유효한 이용을 도모할 수 있다.

청구항 4의 발명은 제염 대상물을 도입하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 고액 분리 과정에서 농축 과정으로 이동시키기 때문에, 상기 고액 분리 과정과 농축 과정을 연속해서 실행하여 합리적이며 신속하게 제염 처리할 수 있다.

청구항 5의 발명은 방사성 물질을 농축한 용리 용매를 제염 대상물을 도입하는 용리 용매로서 환류시키기 때문에, 용리 용매를 합리적이며 유효하게 사용하여 물의 조달에 불편한 제염 대상물의 채취지에서의 사용에 대응할 수 있다.

청구항 6의 발명은 용리 용매는 탄산수로, 고가이며 취급이 위험한 옥살산 등의 사용을 배제하여 저렴하고 안전하게 제염할 수 있다.

청구항 7의 발명은 탄산수를 제염 대상물의 채취지에서 제작하기 때문에 제염 대상물의 채취량에 따라 합리적으로 제작할 수 있다.

청구항 8의 발명은 회수한 토양에 토양 활성제를 첨가하고 이것을 제염 대상물의 채취지로 되돌리기 때문에, 제염한 토양을 개량 내지 개질하는 동시에 이것을 신속하게 채취지에 되돌려 농경의 신속한 재개를 촉진시킬 수 있다.

청구항 9의 발명은 토양 활성제로서 제1 인산암모늄 또는 황산암모늄을 함유하는 분말상의 소화제를 사용하였기 때문에, 예를 들면 사용기간 경과 후의 소화기의 소화제를 사용함으로써 그의 합리적인 이용을 도모할 수 있다.

청구항 10의 발명은 제염 대상물의 채취, 그 제염 대상물로부터의 방사성 물질의 용출, 상기 고액 분리와 토양의 회수, 방사성 물질의 농축 및 분리, 토양 활성제의 첨가, 토양 활성제를 첨가한 토양의 되돌리기 과정을 제염 대상물의 채취지에서 연관해서 행하기 때문에, 일련의 제염 처리를 합리적이며 유기적으로 행할 수 있다.

청구항 11의 발명은 방사성 물질은 세슘이기에 논밭이나 수전, 산림, 호소에 광역으로 비산되어 동식물의 생명을 위협하는 방사성 물질의 제거를 촉진시킬 수 있다.

청구항 12의 발명은 제염 대상물은 오염 토양과 오염 액체를 포함하고, 이들 중 한쪽 또는 양쪽을 분리조에 도입 가능하게 설치하여 상기 분리조와 농축조를 고액 도관으로 연통하고, 그 고액 도관 사이에 토양과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 분리 가능한 고액 분리 필터를 삽입하여 그 필터를 매개로 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수 가능하게 하였기 때문에, 제염 대상을 오염 토양과 오염 액체에 광범위하게 적용 가능하게 해서 그 이용의 편리성을 확보하는 동시에, 고액 분리 필터를 매개로 용리 용매로부터 분리되어 방사성 물질을 함유하지 않는 토양을 회수해, 제염한 토양의 사용을 도모하여 농경의 신속한 재개를 촉진시킬 수 있다.

청구항 13의 발명은 제염 대상물의 채취지로 이동 가능한 제염 차량을 설치하고, 그 차량에 상기 분리조와 농축조 및 고액 분리 필터와 용리 용매를 생성 가능한 이산화탄소 가스 봄베와 급수 탱크를 탑재하였기 때문에, 제염 차량에 일련의 제염 설비를 구비하고, 이것을 산간이나 격리된 제염 대상물의 채취지로 자유롭게 이동 가능하게 하여, 그 기동성을 향상시켜 제염 능률을 향상시킬 수 있다.

청구항 14의 발명은 분리조에 공기를 급배 가능한 흡입 펌프를 설치하고, 그 흡입 펌프와 상기 분리조에 연통 가능한 흡입 호스를 신축 가능하게 장착하여, 그 흡입 호스의 선단부로부터 제염 대상물을 흡인 가능하게 하였기 때문에 중장비나 고가의 설비를 필요로 하지 않고 경량으로 용이하게 사용할 수 있다.

청구항 15의 발명은 고액 도관을 매개로 분리조로부터 토양과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 농축조로 이동 가능하게 하였기 때문에 고액 성분을 일시에 분리조로부터 농축조로 이동시킬 수 있다.

청구항 16의 발명은 고액 도관을 매개로 방사성 물질을 농축하여 분리한 용리 용매를 농축조로부터 분리조로 이동 가능하게 하였기 때문에 제염 후의 용리 용매의 분리조에 있어서의 사용을 도모하여 그의 합리적이며 유효한 이용을 도모할 수 있다.

청구항 17의 발명은 고액 분리 필터에 배출 밸브를 설치하여 그 배출 밸브를 매개로 상기 필터에 체류해 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수 가능하게 하였기 때문에 제염한 토양의 꺼내기를 용이하게 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제염 설비를 탑재한 제염 차량에 의한 제염 작업 상황을 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 제염 차량을 확대하여 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4 (a)~(g)는 본 발명에 의한 토양의 제염 작업 순서를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 의한 토양의 제염 작업의 상황을 나타내는 설명도로, 오염된 토양의 분리조로의 도입 전이며, 세슘의 분리 전의 상황을 나타내고 있다.
도 6은 본 발명에 의한 제염 작업의 상황을 나타내는 설명도로, 탄산수를 제작한 분리조로 오염된 토양을 도입하고, 세슘을 용출시켜 분리하고 있는 상황을 나타내고 있다.
도 7은 본 발명에 의한 제염 작업의 상황을 나타내는 설명도로, 분리조에서 세슘을 분리하고, 탄산수와 제염 토양을 고액 분리 필터와 농축조로 이동시키고 있는 상황을 나타내고 있다.
도 8은 본 발명에 의한 제염 작업의 상황을 나타내는 설명도로, 농축조에서 세슘을 농축하고 제염 토양을 회수하고 있는 상황을 나타내고 있다.
도 9는 본 발명에 의한 제염 작업의 상황을 나타내는 설명도로, 농축조에서 세슘을 농축 후, 탄산수를 분리조로 이동시키고 있는 상황을 나타내고 있다.
도 10 (a), (b)는 본 발명에 의한 제염 후의 토양의 처리 상황을 나타내고 있다.
도 11은 본 발명의 세슘 흡착 후의 흡착재의 보관 상황을 나타내고 있다.

아래에 본 발명을 논밭, 수전, 습지대 등의 토양의 제염에 적용한 도시하는 실시형태에 대해서 설명하자면, 도 1 내지 도 11에 있어서 1은 제염 대상지로, 이것에는 일정 습기를 갖거나 또는 건조되어 경화된 표토(2)를 갖는 논밭(3)과, 표토(2)를 수중(4)에 침지한 수전(5)이나 다량의 물을 함유하는 습지대 등을 포함하며, 본 발명은 이 양자의 제염에 대응 가능하게 하고 있다. 도면 중 6은 논밭(3)의 표토(2)에 난 잡초, 7은 수중(4)의 표토(2)에 난 벼나 잡초이다.

상기 제염 대상지(1)에 근접하는 농로(8) 또는 공터에 제염 차량(9)을 정차하고, 그 제염 탱크로부터 흡입 호스(11)를 풀어내고, 그 호스(11)의 선단으로부터 소정의 오염 토양 또는 오염 액체를 흡입하여 채취하고 있다. 도면 중 d는 논밭(3)의 표토(2)의 흡인 내지 채취 깊이로 방사성 물질인 세슘의 침투 깊이에 상당하며, 실시형태에서는 5 ㎝ 이상의 표토(2)를 채취하고 있다.

상기 제염 차량(9)은 종래의 바큠카(vacuum car)를 기초로 구성되어, 그 차체에 상기 제염 탱크의 분리조(10)와 급수 탱크(12), 농축조(13)와 이산화탄소를 소정 압으로 충전한 가스 봄베(14), 및 고체와 액체와 기체를 흡입 가능한 흡입 펌프(15)를 탑재하고 있다.

이 중, 분리조(10)는 뚜껑을 열 수 있는 상자형의 용기로 구성되고, 그 상부에 흡입 호스(11)를 권회(捲回) 가능한 원통 형상의 릴(16)이 회동 가능하게 설치되며, 그 릴(16)은 리코일 스프링(도시 생략)을 매개로 반시계 방향으로 회동 가능하게 힘이 가해져 그 둘레면에 흡입 호스(11)를 권회 가능하게 하고 있다.

그리고 오염 토양의 흡인시에 흡입 호스(11)를 바깥쪽으로 꺼내고 그 인장력에 의해 릴(16)을 시계 방향으로 회동하여 흡입 호스(11)를 풀어낼 수 있게 하고 있다.

상기 흡입 호스(11)의 일단은 분리조(10)의 내부에 연통하여 그 선단부에서 흡인한 오염 토양(17) 또는 오염 액체를 분리조(10) 내에 도입 가능하게 되며, 상기 흡입 호스(11)의 기단부(基端部)에 개폐 밸브(18)가 설치되고 타단부에 이물질 빨아들임 방지용 필터(19)가 설치되어 있다.

도면 중 20은 릴(16)의 바깥쪽에 동심원 상에 배치한 원통 형상의 호스 가이드로, 그 접선부에 호스 삽통구멍(21)이 형성되어 있다. 22는 분리조(10)의 후단부에 설치한 호스 클램프, 23은 바닥이 있는 호스 받이이다.

상기 급수 탱크(12)는 뚜껑을 열 수 있는 상자형의 용기로 구성되어 상기 분리조(10)에 인접하게 배치되고, 그 내부에 상기 분리조(10)와 농축조(13)에 정량 공급 가능한 청정한 물(24)이 수용되어 있다. 이 경우, 급수 탱크(12)의 둘레면에 히터를 설치하여 물(24)의 동결 방지를 도모하는 것이 바람직하다.

상기 급수 탱크(12)의 바닥부에 개폐 밸브(25, 26)가 설치되고, 이들에 급수관(27, 28)의 일단이 접속되며 이 중 급수관(27)의 타단이 분리조(10) 내의 상부에 배관되고, 또한 급수관(28)의 타단이 농축조(13)의 바닥부에 설치한 개폐 밸브(29)에 접속되어 있다.

상기 농축조(13)는 뚜껑을 열 수 있는 상자형의 용기로 구성되어 상기 급수 탱크(12)에 인접하게 배치되고, 그 내부에 양극, 음극 한쌍의 전극(30, 31)이 배치되며, 그 전극(30, 31)에 리드선(32)이 접속되고, 그 리드선(32) 사이에 DC 전원(33)과 스위치(34)가 삽입되어 있다.

이 중 음극(31)의 하반부 주변에 바닥이 있는 통형상의 바구니(35)가 둘러싸서 배치되고, 바구니(35) 내에 흡착재인 제올라이트(36)가 수용되어, 소정량의 세슘을 흡착 후, 바구니(35)와 함께 농축조(13)로부터 꺼낼 수 있게 되어 있다.

상기 가스 봄베(14)는 급수 탱크(12)와 농축조(13)로 구획된 빈 공간에 입설(立設)하여 배치되고, 그 상단부에 개폐 밸브(37)가 설치되며, 그 개폐 밸브(37)에 가스 도관(38)이 접속되고, 그 가스 도관(38)의 타단이 분리조(10)의 바닥부에 설치한 개폐 밸브(39)에 접속되어 있다.

또한 상기 가스 도관(38) 사이에 삼방 밸브(40)가 삽입되어, 그 삼방 밸브(40)에 가스 도관(41)의 일단이 접속되고, 그 타단이 농축조(13)의 하부 둘레면에 접속되어, 이산화탄소를 급수 탱크(12)나 농축조(13)에 선택적으로 공급 가능하게 하고 있다.

상기 급수 후의 분리조(10)에 가스 도관(38)으로부터 이산화탄소를 공급하여, 분리조(10)에 세슘의 용리 용매로서 소정 산성 농도의 탄산수(56)를 제작하여 유지 가능하게 하고 있다. 실시형태에서는 분리조(10)의 탄산수(56)의 산성 농도를 pH 3~7로 설정하고 있다.

그리고 분리조(10)에서의 세슘 분리 후, 분리조(10)로부터 농축조(13)로 탄산수(56)가 보내어져, 그 탄산수(56)의 산성 농도가 저하되었을 때 또는 그 후 탄산수(56)를 전해액으로서 농축조(13)에서 전기 분해가 행해져, 탄산수(56)의 산성 농도가 저하되었을 때, 가스 도관(41)으로부터 농축조(13)로 이산화탄소를 공급하여 농축조(13) 내의 탄산수(56)의 산성 농도를 일정하게 유지 가능하게 하고 있다.

실시형태에서는 농축조(13)의 탄산수(56)의 산성 농도를 pH 3~7로 설정하고 있다.

도면 중 42, 43은 분리조(10)와 농축조(13)에 설치한 pH 센서로, 각각의 탄산수(56)의 산성 농도를 측정 가능하게 하고 있다.

상기 농축조(13)의 바닥부에 개폐 밸브(45)가 설치되며, 그 개폐 밸브(45)에 고액 도관(47)이 접속되고, 그 도관(47)의 타단이 분리조(10)의 바닥부에 설치한 개폐 밸브(48)에 접속되어, 분리조(10)에서 분리된 세슘과 탄산수가 혼재된 고액 혼합체를 분리조(10)로부터 농축조(13)로 이동 가능하게 하는 한편, 세슘 농축 후의 탄산수(56)를 농축조(13)로부터 분리조(10)로 이동 가능하게 하고 있다.

이 경우, 분리조(10)와 농축조(13) 사이에 고액 도관(47)과 별개로 리턴 파이프를 설치하여 고액 도관(47)을 보완하는 것이 바람직하다.

상기 고액 도관(47) 사이에 고액 분리 필터(49)가 수직으로 삽입되고, 그 필터(49)에 의해 상기 분리조(10)에서 세슘과 분리한 토양(17a)과 세슘을 용출시킨 탄산수를 분리하여, 무거운 토양(17)을 필터(49)의 아래쪽으로 침강시키고 상기 토양(17a)을 포함하지 않는 경량의 탄산수(56)를 농축조(13)로 이동 가능하게 하고 있다.

실시형태의 고액 분리 필터(49)는 회전통(도시 생략)을 내장한 원심 분리기를 구비하여, 고액 성분을 분리조(10)로부터 농축조(13)로 이동시킬 때 상기 원심 분리기를 작동하여 무거운 토양(17a)을 회전통 바깥쪽으로 이동시키고, 상기 토양(17a)을 포함하지 않는 가벼운 탄산수(56)를 회전통 안쪽으로 이동시켜 고액 분리되도록 하고 있다. 　

이때 세슘 이온을 탄산수(56)에 용출시킨 채로 분리하고 또한 토양(17a)에 부착된 탄산수(56)를 원심 분리 작용에 의해 세슘 이온과 함께 토양(17a)으로부터 분리하여 세슘 이온의 대략 전량을 탄산수(56)와 함께 농축조(13)로 송출하고, 세슘 이온을 함유하지 않는 무거운 토양(17a)을 상기 분리 필터(49)의 아래쪽으로 침강시켜 퇴적되도록 하고 있다.

따라서 고액 도관(47)에 복수의 고액 분리 필터(49)를 배치하면 토양(17a)으로부터 세슘 이온을 고정밀도로 분리할 수 있게 된다.

그리고 농축조(13)에서 세슘을 농축 후, 세슘 이온을 함유하지 않는 청정한 탄산수(56)를 농축조(13)로부터 분리조(10)로 이동시킬 때, 상기 원심 분리기를 정지하여 탄산수(56)를 이동 가능하게 하고 있다.

도면 중 50은 고액 분리 필터(49)의 하부에 설치한 배출 밸브로, 그 배출 밸브(50)를 열어 상기 필터(49)의 내부에 저류된 토양(17)을 외부로 꺼내 회수 가능하게 하고 있다.

한편, 상기 흡입 펌프(15)에 한쌍의 루프 도관(51, 52)이 접속되고, 그 루프 도관(51, 52)의 타단에 사방 밸브(53)가 접속되며, 그 사방 밸브(53)의 2개의 포트에 일단을 대기로 개구한 통기관(54)과 일단을 분리조(10) 내에 배관한 연통관(55)이 접속되어 있다.

상기 사방 밸브(53)는 전환 레버(57)에 의해 포트를 전환 가능하게 되며, 사방 밸브(53)에 접속한 통기관(54) 및 연통관(55)과 분리조(10)에 배관한 흡입 호스(11)의 흡입 및 배출 작동을 제어 가능하게 하고 있다.

즉 오염 토양(17)을 채취하여 분리조(10)로 도입하는 경우는 흡입 펌프(15)를 구동하여 도 6과 같이 전환 레버(57)를 중립 위치에서 흡입 위치로 전환하며, 루프 도관(51, 52)을 연통관(55)에 연통하여 분리조(10) 내를 음압으로 형성하고, 또한 흡입 호스(11)를 음압으로 형성하여 흡입 호스(11)의 선단부로부터 표토(2)의 오염 토양(17)을 흡입하고, 그 토양(17)을 흡입 호스(11)로 유도하여 분리조(10)로 도입하도록 하고 있다.

또한 분리조(10)에서 세슘을 분리 후, 제염된 토양(17a)을 탄산수(57)와 함께 고액 분리 필터(49) 내지 농축조(13)로 이동시키는 경우는, 흡입 펌프(15)를 구동하여 도 7과 같이 전환 레버(57)를 흡입 위치에서 배출 위치로 전환하며, 루프 도관(51, 52)과 통기관(54)을 연통관(55)에 연통하여 개폐 밸브(18, 39)를 여는 동시에, 개폐 밸브(45, 48)를 열어 연통관(55)으로부터 대기를 흡입하고 이것을 루프 도관(51, 52)으로부터 연통관(55)으로 송출하고, 분리조(10) 내를 가압하여 분리조(10) 내의 토양(17a)과 탄산수(57)를 고액 도관(47)으로 송출하며, 추가로 고액 분리 필터(49)로부터 탄산수(56)를 농축조(13)로 송출하도록 하고 있다.

추가로 세슘을 농축 후, 농축조(13) 내의 탄산수(56)를 분리조(10)로 되돌리는 경우는, 흡입 펌프(15)를 구동하여 도 9와 같이 전환 레버(57)를 배출 위치에서 흡입 위치로 전환해서 개폐 밸브(18, 39)를 닫는 동시에, 개폐 밸브(45, 48)를 열고 연통관(55)을 매개로 분리조(10) 내를 음압으로 형성하고, 그 분리조(10)에 연통하는 고액 도관(47)을 음압으로 하여 농축조(13) 내의 탄산수(56)를 고액 도관(47)에 빨아들여, 이것을 분리조(10)로 도입하도록 하고 있다.

도면 중 58, 59는 분리조(10)와 농축조(13)의 바닥부에 배치한 팬, 교반기, 초음파 진동자 등의 교반 장치, 60은 농축조(13)의 둘레면에 피복한 히터, 61, 62는 급수관(27, 28) 사이에 삽입한 급수 펌프, 63은 세슘을 흡착한 흡착재(36)를 안전하게 수용하는 밀폐 용기로, 안전한 보관 시설(64)에 보관되어 있다.

이 밖에, 도면 중 65는 제염 후의 토양(17a)에 첨가하는 토양 활성제로, 퇴비 등의 유기 비료, 균근균 또는 질소, 인, 칼륨을 포함하는 각종 화학 비료가 포함되며, 이들을 상기 토양(17a)에 첨가하고 혼합하여 채취한 원래의 논밭으로 되돌리도록 하고 있다. 도면 중 66은 제염 작업자이다.

실시형태에서는 소화기의 사용기간 경과 후의 제1 인산암모늄 또는 황산암모늄을 함유하는 분말상의 소화제를 사용하여 그의 유효한 이용을 도모하고 있다.

이와 같이 구성한 토양 등의 제염 방법 및 토양 등의 제염 시스템은 제염 차량(9)을 필요로 하며, 그 제염 차량(9)은 종래의 바큠카를 기초로 구성하고, 그 차체에 분리조(10)와 급수 탱크(12), 농축조(13)와 이산화탄소를 충전한 가스 봄베(14), 토양이나 자갈, 초목 등의 고체, 수전이나 습지대 등에 체류된 물 등의 액체, 대기 등의 기체를 흡입 가능한 흡입 펌프(15)와, 고액 분리 필터(49), 토양 활성제(65) 등을 탑재하고 있다. 이 상황은 도 2, 3과 같다.

이 중 분리조(10)는 뚜껑을 열 수 있는 상자형의 용기로 구성하고, 그 상부에 흡입 호스(11)를 권회 가능한 원통 형상의 릴(16)을 회동 가능하게 설치하며, 그 릴(16)은 리코일 스프링(도시 생략)을 매개로 반시계 방향으로 회동 가능하게 힘이 가해져 그 둘레면에 흡입 호스(11)를 권회 가능하게 한다.

그리고 오염 토양의 흡인 시에 흡입 호스(11)를 바깥쪽으로 꺼내고 그 인장력으로 릴(16)을 시계 방향으로 회동하여 흡입 호스(11)를 풀어낼 수 있게 하고 있다.

상기 흡입 호스(11)의 일단은 분리조(10)의 내부에 연통하고 그 타단부에서 흡인한 오염 토양(17)을 분리조(10) 내에 도입하여, 그 기단부 측에 개폐 밸브(18)를 설치하고 타단부에 이물질 빨아들임 방지용 필터(19)를 설치한다.

상기 급수 탱크(12)는 상자형의 뚜껑이 열리는 용기로 구성하여 상기 분리조(10)에 인접하게 배치하고, 그 내부에 상기 분리조(10)와 농축조(13)에 공급 가능한 일정량의 청정한 물(24)을 수용 가능하게 한다.

상기 급수 탱크(12)의 바닥부에 개폐 밸브(25, 26)를 설치하고, 이들에 급수관(27, 28)의 일단을 접속하여 이 중 급수관(27)의 타단을 분리조(10) 내의 상부에 배관하고, 급수관(28)의 타단을 농축조(13)의 바닥부에 설치한 개폐 밸브(29)에 접속하여 이들 급수관(27, 28)에 급수 펌프(61, 62)를 배치한다.

상기 농축조(13)는 뚜껑을 열 수 있는 상자형의 용기로 구성하여 상기 급수 탱크(12)에 인접하게 배치하고, 그 내부에 양극, 음극 한쌍의 전극(30, 31)을 배치하며, 그 전극(30, 31)에 리드선(32)을 접속하고, 그 리드선(32) 사이에 DC 전원(33)과 스위치(34)를 삽입한다.

상기 음극(31)의 하반부 둘레면에 바닥이 있는 통형상의 바구니(35)를 둘러싸서 배치하고, 그 바구니(35) 내에 흡착재인 제올라이트(36)를 수용하여 소정량의 세슘을 흡착 후, 바구니(35)와 함께 농축조(13)로부터 꺼낼 수 있게 한다.

상기 가스 봄베(14)는 급수 탱크(12)와 농축조(13)로 구획된 빈 공간에 입설하여 배치하고, 그 상단부에 개폐 밸브(37)를 설치하며, 그 개폐 밸브(37)에 가스 도관(38)을 접속하고, 그 가스 도관(38)의 타단을 분리조(10)의 바닥부에 설치한 개폐 밸브(39)에 접속한다.

또한 상기 가스 도관(38) 사이에 삼방 밸브(40)를 삽입하고, 그 삼방 밸브(40)에 가스 도관(41)의 일단을 접속하며, 이 타단을 농축조(13)의 하부 둘레면에 접속하여 이산화탄소를 급수 탱크(12)나 농축조(13)로 선택적으로 공급 가능하게 한다.

상기 고액 분리 필터(49)를 고액 도관(47)의 중간 위치에 수직으로 장착하여, 상기 분리조(10)의 세슘 분리 후의 토양(17a)과 탄산수를 고액 분리하고, 무거운 토양(17)을 필터(49)의 아래쪽으로 침강시켜서 상기 토양(17a)을 포함하지 않는 경량의 탄산수(56)를 농축조(13)로 이동 가능하게 한다.

실시형태의 고액 분리 필터(49)는 회전통(도시 생략)을 내장한 원심 분리기를 구비하고, 분리조(10)로부터 농축조(13)로 고액 성분을 보낼 때 상기 원심 분리기를 작동하여 분리 기능시켜, 무거운 토양(17a)을 회전통 바깥쪽으로 이동시키고, 상기 토양(17a)을 포함하지 않는 가벼운 탄산수(56)를 회전통 안쪽으로 이동시켜 고액 분리하고, 분리 후의 토양(17a)을 상기 필터(49)의 아래쪽으로 침강시켜 분리 후의 탄산수(56)를 농축조(13)로 송출 가능하게 하고 있다.

상기 토양 활성제(65)는 퇴비 등의 유기 비료, 균근균 또는 질소, 인, 칼륨을 포함하는 각종 화학 비료가 포함되고, 이들을 제염 차량(9)의 적소에 적재하여 그 일부를 제염지의 상황에 따라 선택해서 이것을 제염 후의 토양(17a)에 첨가하고 혼합하여 채취한 원래의 논밭으로 되돌리도록 하고 있다.

실시형태에서는 소화기의 사용기간 경과 후의 제1 인산암모늄 또는 황산암모늄을 함유하는 분말상의 소화제를 사용해서 이것을 친수화 처리한 비료로 하여 그의 유효한 이용을 도모하고 있다.

이와 같이 상기 제염 차량(9)은 분리조(10)와 급수 탱크(12), 농축조(13)와 가스 봄베(14), 흡입 펌프(15)와 고액 분리 필터(49), 분리조(10)의 상부에 권회 가능하게 한 흡입 호스(11) 등을 합리적이며 콤팩트하게 배치하고 있기 때문에, 그의 소형화와 경량화 및 저렴화를 도모할 수 있어 산간의 계단식 논이나 집락 주변의 농지의 지세가 좁고 험한 농로로도 이동할 수 있어, 그 기동성을 발휘시켜 토양(17)의 채취에 중장비를 필요로 하지 않고 상기 탑재 기재로 일련의 제염 작업을 행할 수 있다.

다음으로 상기 제염 차량(9)에 의해 오염된 토양을 제염하는 경우는 현지에서 청정한 물(24)을 조달할 수 없는 경우가 있기 때문에, 사전에 급수 탱크(12)에 소정량의 물(24)을 수용하고 이와 함께 분리조(10)에도 소정량의 물(24)을 수용하여 이 제염 차량(9)을 제염 대상지(1)의 논밭(3)이나 수전(5), 산림이나 휴경지, 호소로 이동시켜 인접하는 농로(8) 등에 정차한다.

그 다음에 가스 봄베(14)에 충전한 이산화탄소를 가스 도관(38)을 매개로 분리조(10)의 물(24) 속으로 보내고 교반 장치(58)를 구동해서 이산화탄소와 물(24)을 교반하여 pH 센서(42)를 기초로 소정의 산성 농도의 탄산수(56)를 제작한다. 실시형태에서는 탄산수(56)의 산성 농도를 pH 3~6으로 설정하고 있다. 이 상황은 도 5와 같다.

이 경우 이산화탄소는 대기압 내지 그 이상으로 가압되고, 이것이 물(24)에 용해되기 때문에 그 용해도가 촉진되어 탄산수(56)의 산성 농도의 상승을 촉진시킨다.

이와 같이 실시형태에서는 세슘의 용리 용매로서 이산화탄소와 물(24)에 의해 약산성의 탄산수(56)를 사용하고 있기 때문에, 고가이며 취급이 위험한 옥살산 등의 강산을 필요로 하지 않고 후술하는 제염 작업을 안전하게 행할 수 있다.

이렇게 하여 탄산수(56)의 제작 후, 흡입 호스(11)를 분리조(10)로부터 풀어내어 흡입 호스(11)를 작업자(66)가 보유 지지하고 소정의 제염 작업 위치로 이동한다. 또한 이와 전후하여 흡입 펌프(15)를 구동하여 그 전환 레버(57)를 흡입 위치로 전환해서, 통기관(54)과 연통관(55)에 의해 분리조(10) 내의 공기를 빨아내고 흡입 호스(11)의 선단으로부터 흡인 가능하게 하는 동시에 교반 장치(58)를 작동시킨다.

이러한 상황하에서 흡입 호스(11)의 선단을 오염된 논밭(3)의 표토(2) 바로 위에 위치시키고, 또한 수전(5)이나 습지대의 경우는 수중에 파묻어 바로 아래의 오염 토양(17)이나 오염수(4)를 흡인한다. 이 상황은 도 1 및 도 4(a)와 같다.

이와 같이 하여 흡입 호스(11)의 선단으로부터 체류된 오염수(4)나 오염 토양(17)이 흡인되고 이들이 흡입 호스(11) 내를 이동하여 분리조(10)로 이동한다. 이 상황은 도 4(b) 및 도 6과 같다.

이때, 흡입 호스(11)는 건조되어 경화된 토양(17)을 흡인할 수 있는데 토양(17)이 덩어리 형상으로 흡인되어 필터(19)로 배제될 우려가 있기 때문에, 상기 토양(17)의 흡인 전에 사전에 표토(2)를 삽이나 적절한 농기구를 사용하여 파내어 세립(細粒) 형상으로 조제해 두는 것이 바람직하다.

이와 마찬가지로 표토(2)에 난 초목(6, 7)이나 쓰레기는 필터(19)에 의해 도입을 배제당해 토양(17)의 원활한 도입을 방해하며, 또한 그것들에 침착된 세슘에 의해 분리조(10)의 분해 능력의 부담을 증대시키기 때문에, 사전에 그것들을 깎아 제거해 두는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 흡인된 토양(17)이나 물(4)은 흡입 호스(11)에 유도되어 분리조(10) 상부로 이동하고, 그 호스(11)의 개구단으로부터 분리조(10) 내의 탄산수(56) 중에 낙하하여 파묻혀 혼입된다. 이 상황은 도 6과 같다.

이 때문에 토양(17)이나 물(4)에 부착 내지 침착된 세슘 이온이 탄산수(56)에 용출되고, 그 이온이 토양(17)이나 물(4)에 혼재되며 또한 분리된 상태로 탄산수(56) 중에 존재한다.

이 경우, 토양(17)이나 물(4)의 도입에 수반하여 탄산수(56)의 산성 농도가 서서히 저하되기 때문에, 그 변화를 pH 센서(42)로 확인하고 필요에 따라 가스 봄베(14)로부터 이산화탄소를 공급하여 산성 농도를 일정하게 유지한다.

그 다음에, 오염 토양(17)이나 오염수(4)를 소정량 흡인하여 흡인을 정지하고, 그것들을 분리조(10)에서 소정 시간 교반하여 탄산수(56)에 세슘 이온을 충분히 용출시킨 시점에서, 개폐 밸브(18)를 닫고, 흡입 호스(11)를 릴(16)에 권회하여 되감아 오염 토양(17)이나 오염수(4)의 흡인 작업을 종료한다.

다음으로 개폐 밸브(48)를 열어 전환 레버(27)를 흡입 위치에서 배출 위치로 전환한다.

이와 같이 하면, 통기관(54)으로부터 대기가 흡입되고 이것이 루프관(51, 52)을 거쳐 연통관(55)으로 송출되어, 분리조(10) 내의 상부로부터 내뿜어져 분리조(10)를 가압한다.

이 때문에 토양(17a)이나 물(4)이 분리된 세슘 이온과 함께 개폐 밸브(48)로부터 고액 도관(47)으로 송출되고, 이들 고액 성분이 고액 분리 필터(49)에 도입된다.

상기 고액 분리 필터(49)는 전환 레버(27)의 전환 조작과 전후하여 원심 분리기가 작동해, 그 회전통에 상기 고액 성분이 도입되어 무거운 토양(17a)이 회전통 바깥쪽으로 이동하고, 상기 토양(17a)을 포함하지 않는 가벼운 탄산수(56)가 회전통 안쪽으로 이동하여 고액 분리된다.

이때, 세슘 이온은 탄산수(56)에 용출되어 분리되고, 또한 토양(17a)에 부착된 탄산수(56)는 원심 분리 작용에 의해 세슘 이온과 함께 토양(17a)으로부터 분리된다.

따라서 세슘 이온의 대략 전량이 탄산수(56)와 함께 농축조(13)로 송출되고, 세슘 이온을 함유하지 않는 무거운 토양(17a)이 상기 분리 필터(49)의 아래쪽으로 침강되어 퇴적된다.

상기 농축조(13)에는 음극(31)의 하부 주변에 흡착재인 제올라이트(36)를 수용한 바구니(35)가 설치되고, 그 농축조(13)에 세슘 이온을 함유한 탄산수(56)를 도입한다. 이 상황은 도 7과 같다.

이와 같이 하여 세슘 이온을 함유한 탄산수(56)를 농축조(13)에 도입하기를 마친 시점에서, 교반 장치(59)를 작동시켜 탄산수(56)를 교반하는 동시에 흡입 펌프(15)의 구동을 정지하여 개폐 밸브(45)를 닫는다.

또한 탄산수(56)의 산성 농도를 pH 센서(43)로 확인하고 필요에 따라 이산화탄소를 농축조(13)에 보급하여 탄산수(56)의 산성 농도를 조정하는 동시에 히터(60)를 발열시켜 세슘 이온의 영동(泳動)을 촉진시킨다.

그 다음에, 스위치(34)를 ON으로 하여 전극(30, 31) 간을 통전시키면 탄산수(56)에 용출된 세슘 이온이 음극(31) 쪽으로 영동하고, 그 세슘 이온이 음극(31) 주변에 배치된 제올라이트(36)에 흡착되어 농축된다. 이 상황은 도 8과 같다.

그리고 전극(30, 31) 간을 소정 시간 통전시켜 제올라이트(36)에 세슘 이온을 흡착시키기를 마친 시점에서, 스위치(34)를 OFF로 하여 교반 장치(59)를 정지시키고, 농축조(13)로부터 상기 바구니(35)를 꺼내고 세슘 이온을 흡착한 제올라이트(36)를 회수한다.

또한 상기 조작과 전후하여 고액 분리 필터(49) 바로 아래의 배출 밸브(50)를 열고, 그 필터(49) 내에 퇴적된 세슘 이온을 포함하지 않는 토양(17a)을 상기 필터(49) 외부로 꺼내고 이것을 적절한 위치로 이동시켜 건조한다.

이렇게 하여 농축조(13)로부터 바구니(35)를 꺼내고 제올라이트(36)를 회수 후, 개폐 밸브(45)를 열고 전환 레버(57)를 흡입 위치로 전환하여 흡입 펌프(15)의 구동을 재개한다.

이와 같이 하면, 통기관(54)과 연통관(55)에 의해 분리조(10) 내의 공기를 빨아내고 분리조(10) 내를 음압으로 하여 농축조(13) 내의 세슘 이온을 포함하지 않는 청정한 탄산수(56)를 고액 도관(47)에 빨아내고 이것을 분리조(10)로 보낸다. 이때, 고액 분리 필터(49)의 원심 분리기의 작동을 정지시키고 고액 도관(47)의 연통 상태를 확보한다. 이 상황은 도 9와 같다.

그리고 농축조(13) 내의 탄산수(56) 전량을 분리조(10)로 옮기기를 마친 시점에서, 흡입 펌프(15)의 구동을 정지시키고 개폐 밸브(45, 48)를 닫아 제염 차량(9)에 의한 일련의 제염 작업을 종료한다.

또한 세슘 이온을 흡착한 제올라이트(36)는 용기(63)에 밀폐되어 수납되고, 적당한 보관 설비(64)에 보관되어 방사성 물질로부터의 피폭을 저지한다.

그 다음에, 상기 회수한 세슘 이온을 함유하지 않는 토양(17a)을 건조시키고, 이것에 소정의 토양 활성제(65)를 첨가하여 상기 토양(17a)을 개량 내지 개질한다.

상기 토양 활성제(65)로서 퇴비 등의 유기 비료, 균근균 또는 질소, 인, 칼륨을 포함하는 각종 화학 비료를 선택하여 사용하고, 이것을 상기 토양(17a)에 첨가하고 혼합하여 이것을 채취한 원래의 논밭(3)에 살포하여 되돌린다. 이 상황은 도 4(f), (g), 도 10(a), (b)와 같다.

실시형태에서는 상기 토양 활성제(65)로서 소화기의 사용기간 경과 후의 제1 인산암모늄 또는 황산암모늄을 함유하는 분말상의 소화제를 사용해서 이것을 친수화 처리한 비료로 하여 그의 유효한 이용을 도모하고 있다.

따라서 오염 토양(17)을 채취한 논밭(3)은 개량 내지 개질된 토양(17a)이 살포되어 본래 형편 이상의 토양을 회복하여 비옥해지기 때문에, 오염 토양을 단순히 제염하여 원래의 논밭(3)으로 되돌리는 경우에 비해 농경을 신속하게 재개할 수 있다.

이와 같이 실시형태에서는 제염 차량(9)을 오염 대상지(1)로 이동시키고, 그 오염 대상지(1)에 있어서 오염 토양(17)이나 오염수(4)를 채취하여 그 오염 토양(17)이나 오염수(4)를 제염 차량(9)에 탑재한 설비에 의해 신속하게 제염하고, 제염한 토양(17a)을 개질하여 원래의 논밭(3)으로 되돌리는 이들 일련의 제염 작업을 오염 대상지(1)에서 완결시키고 있기 때문에, 이러한 종류의 제염 작업을 능률적으로 신속하게 행할 수 있어 농경을 신속하게 재개할 수 있다.

게다가 실시형태에서는 오염된 토양(17)에 한정되지 않고, 오염된 물(4)이 존재하는 수전(5)이나 습지대의 제염에도 적용할 수 있기 때문에, 이것을 광역에 걸쳐 채용할 수 있는 실용적인 효과가 있다.

이와 같이 본 발명의 토양 등의 제염 방법 및 토양 등의 제염 시스템은, 예를 들면 방사성 물질에 오염된 논밭 등의 토양이나 물을 현지에서 확실하고 신속하게 제염하여 정밀한 제염과 제염의 능률 향상을 도모하는 동시에, 제염 후의 토양에 토양 활성제를 첨가하여 토양을 개량하고, 이것을 원래의 논밭에 신속하게 되돌려 농경의 재개를 촉진시키는 한편, 토양에 부착 내지 침착된 방사성 물질을 토양으로부터 정밀하게 분리·농축하여 오염 토양의 감용화와 방사성 물질의 안전한 처리를 도모할 수 있다.

1 제염 대상지(제염 대상물의 채취지)
4 오염수(제염 대상물)
9 제염 차량
10 분리조
11 흡입 호스
12 급수 탱크
13 농축조
14 이산화탄소 가스 봄베
15 흡입 펌프
17 오염 토양(제염 대상물)
17a 제염 토양
49 고액 분리 필터
50 배출 밸브
56 용리 용매, 전해액(탄산수)
65 토양 활성제

Claims (17)

1. 방사성 물질로 오염된 제염(除染) 대상물을 산성의 용리 용매에 도입하여 용출하고, 그 용리 용매로부터 방사성 물질을 농축하여 분리하는 토양 등의 제염 방법에 있어서, 상기 제염 대상물은 오염 토양과 오염 액체를 포함하고, 이들 중 한쪽 또는 양쪽을 채취하여 용리 용매에 도입하여, 용리 용매에 용출된 방사성 물질과 상기 제염 대상물을 고액 분리하고, 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수하는 동시에, 토양으로부터 분리하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 농축하는 것을 특징으로 하는 토양 등의 제염 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방사성 물질의 농축 내지 분리를 제염 대상물의 채취지에서 행하는 토양 등의 제염 방법.
3. 제1항에 있어서,
   토양으로부터 분리한 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를, 그 용리 용매를 전해액으로서 전기 분해하고 농축하는 토양 등의 제염 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제염 대상물을 도입하여 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 고액 분리 과정에서 농축 과정으로 이동시키는 토양 등의 제염 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방사성 물질을 농축한 용리 용매를 제염 대상물을 도입하는 용리 용매로서 환류하는 토양 등의 제염 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 용리 용매는 탄산수인 토양 등의 제염 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 탄산수를 제염 대상물의 채취지에서 제작하는 토양 등의 제염 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 회수한 토양에 토양 활성제를 첨가하고 이것을 제염 대상물의 채취지에 되돌리는 토양 등의 제염 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 토양 활성제로서 제1 인산암모늄 또는 황산암모늄을 함유하는 분말상의 소화제를 사용하는 토양 등의 제염 방법.
10. 제1항, 제3항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제염 대상물의 채취, 그 제염 대상물로부터의 방사성 물질의 용출, 상기 고액 분리와 토양의 회수, 방사성 물질의 농축 및 분리, 토양 활성제의 첨가, 토양 활성제를 첨가한 토양의 되돌리기 과정을 제염 대상물의 채취지에서 연관해서 행하는 토양 등의 제염 방법.
11. 상기 방사성 물질은 세슘인 토양 등의 제염 방법.
12. 상기 방사성 물질로 오염된 제염 대상물과 산성의 용리 용매를 수용하여 그 용리 용매에 방사성 물질을 용출 가능한 분리조, 및 상기 제염 대상물과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 수용하여 그 방사성 물질을 농축하여 분리 가능한 농축조를 구비한 토양 등의 제염 시스템에 있어서, 상기 제염 대상물은 오염 토양과 오염 액체를 포함하고, 이들 중 한쪽 또는 양쪽을 분리조에 도입 가능하게 설치하여 상기 분리조와 농축조를 고액 도관으로 연통하고, 그 고액 도관 사이에 토양과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 분리 가능한 고액 분리 필터를 삽입하여 그 필터를 매개로 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수 가능하게 한 것을 특징으로 하는 토양 등의 제염 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제염 대상물의 채취지로 이동 가능한 제염 차량을 설치하고, 그 차량에 상기 분리조와 농축조 및 고액 분리 필터와 용리 용매를 생성 가능한 이산화탄소 가스 봄베와 급수 탱크를 탑재한 토양 등의 제염 시스템.
14. 제12항에 있어서,
    상기 분리조에 공기를 급배(給排) 가능한 흡입 펌프를 설치하고, 그 흡입 펌프와 상기 분리조에 연통 가능한 흡입 호스를 신축 가능하게 장착하여, 그 흡입 호스의 선단부로부터 제염 대상물을 흡인 가능하게 한 토양 등의 제염 시스템.
15. 제12항에 있어서,
    상기 고액 도관을 매개로 토양과 방사성 물질을 용출시킨 용리 용매를 분리조로부터 농축조로 이동 가능하게 한 토양 등의 제염 시스템.
16. 제12항에 있어서,
    상기 고액 도관을 매개로 방사성 물질을 농축하여 분리한 용리 용매를 농축조로부터 분리조로 이동 가능하게 한 토양 등의 제염 시스템.
17. 제12항에 있어서,
    상기 고액 분리 필터에 배출 밸브를 설치하여 그 배출 밸브를 매개로 상기 필터에 체류해 용리 용매로부터 분리된 토양을 회수 가능하게 한 토양 등의 제염 시스템.

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