WO2015033957A1

WO2015033957A1 - 放射性物質の処理方法

Info

Publication number: WO2015033957A1
Application number: PCT/JP2014/073186
Authority: WO
Inventors: 毅矢板; 鈴木　伸一; 竜平元川; 有史宮崎; 小林　徹; 江口　勇司; 脇屋　武司
Original assignee: 積水化学工業株式会社
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-03-12
Also published as: JP2015052530A

Abstract

　担体と、担体に担持されており、放射性物質を吸着する吸着物質とを備え、担体及び吸着物質の両方が有機物質からなる吸着材と、放射性物質とを接触させ、吸着材に放射性物質を吸着させる。放射性物質を吸着した吸着材を燃焼させる。

Description

放射性物質の処理方法

　本発明は、放射性物質の処理方法に関する。

　原子力発電において、ウランやプルトニウムの核分裂反応が生じた際に、放射性同位体であるセシウム１３７（^１３７Ｃｓ）やセシウム１３４（^１３４Ｃｓ）等が生成する場合がある。これに鑑み、放射性セシウムを含有する物質の処理方法が種々提案されている。その一例として、特許文献１には、放射性セシウムをゼオライトに吸着させ、放射性セシウムを吸着したゼオライトをセメントにより固化する方法が記載されている。

特開２０１３－１１７４５０号公報

　特許文献１に記載の方法では、放射性セシウムを吸着したゼオライトが大量に生じる。このため、広大な処分場が必要になるという問題が生じる。

　本発明の主な目的は、広大な処分場を要さない放射性物質の処理方法を提供することにある。

　本発明に係る放射性物質の処理方法では、担体と、担体に担持されており、放射性物質を吸着する吸着物質とを備え、担体及び吸着物質の両方が有機物質からなる吸着材と、放射性物質とを接触させ、吸着材に放射性物質を吸着させる。放射性物質を吸着した吸着材を燃焼させる。

　担体は、担体が、樹脂製であってもよい。

　吸着物質は、吸着物質が、グライム等の直鎖状ポリエーテル類、クラウンエーテル等の環状エーテル類、カリックスアレーン、カリックスピロール、カリックスクラウン等のカリックスアレーン類、コリン、クロリン、ポルフィリン、フタロシアニン等の大環状複素環化合物類、シクロファン類、クリプタンド類、スフェランド類、シクロデキストリン類、テトラフェニルホウ酸類、及びこれらの誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一種であってもよい。

　本発明に係る放射性物質の吸着材は、担体と、吸着物質とを備える。吸着物質は、担体に担持されている。吸着物質は、放射性物質を吸着する。担体及び吸着物質の両方が有機物質からなる。

　本発明によれば、広大な処分場を要さない放射性物質の処理方法を提供することができる。

　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

　本実施形態では、放射性物質の吸着材を用いて、放射性物質を処理する方法について説明する。本実施形態において説明する吸着材、放射性物質の処理方法は、どのような放射性物質にも適用可能である。本実施形態において説明する吸着材、放射性物質の処理方法は、例えば、コバルト６０（^６０Ｃｏ）：ストロンチウム９０（^９０Ｓｒ）：ジルコニウム９３（^９３Ｚｒ）、ジルコニウム９５（^９５Ｚｒ）などの放射性ジルコニウム：テクネチウム９９（^９９Ｔｃ）：ルテニウム１０６（^１０６Ｒｕ）：ヨウ素１２９（^１２９Ｉ）、ヨウ素１３１（^１３１Ｉ）などの放射性ヨウ素：セシウム１３７（^１３７Ｃｓ）やセシウム１３４（^１３４Ｃｓ）などの放射性セシウム：トリウム２３０（^２３０Ｔｈ）などの放射性トリウム：ウラン２３５（^２３５Ｕ）やウラン２３８（^２３８Ｕ）などの放射性ウラン：プルトニウム２４０（^２４０Ｐｕ）などの放射性プルトニウム：アメリシウム２４２（^２４２Ａｍ）などの放射性アメリシウム：キュリウム２４４（^２４４Ｃｍ）などの放射性キュリウム等に好適に用いることができる。

　（放射性物質の吸着材）
　本実施形態において、放射性物質は、担体と、吸着物質とを有する。吸着物質は、放射性物質を吸着する物質である。吸着物質は、有機物質からなるものである限りにおいて特に限定されない。吸着物質は、例えば、グライム等の直鎖状ポリエーテル類：クラウンエーテル等の環状エーテル類：カリックスアレーン、カリックスピロール、カリックスクラウン等のカリックスアレーン類：コリン、クロリン、ポルフィリン、フタロシアニン等の大員複素環状化合物類：シクロデキストリン類：テトラフェニルホウ素酸類：及びこれらの誘導体等により構成することができる。

　吸着物質は、担体に担持されている。１種の吸着物質が担体に担持されていてもよいし、複数種類の吸着物質が担体に担持されていてもよい。吸着物質は、例えば、担体と結合することにより担持されていてもよいし、担体に吸着することにより担持されていてもよい。

　担体は、有機物質からなる。担体は、例えば、樹脂により構成することができる。具体的には、担体は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール等の線状または架橋高分子、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン－スチレン共重合体、ジビニルベンゼン－アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体、ベンゾグアナミン重合体等、及び、これらの混合物等により構成することができる。担体の形状は、吸着物質を好適に担持し得る形状である限りにおいて特に限定されない。担体は、例えば、粒子状、繊維状、ゲル状等であってもよい。

　（放射性物質の処理方法）
　まず、吸着材と放射性物質とを接触させることにより、吸着材に放射性物質を吸着させる（吸着工程）。具体的には、放射性物質のイオンを含む溶液に吸着材を投入することにより、吸着材に放射性物質を吸着させることができる。

　放射性物質のイオンを含んでいる溶液とは、例えば、放射性物質により汚染された河川、沼、池、田園等の水、放射能汚染土壌仮置場、放射能汚染物質中間貯蔵施設、原子力施設、地層処分施設等からの排水や、放射性物質を含む被処理物を酸性またはアルカリ性の溶液に投入し、放射性物質のイオンを溶出させた溶液であってもよい。

　酸性またはアルカリ性の溶液に投入する被処理物は、例えば、放射性物質を含む焼却灰、放射性物質を含む土壌等であってもよい。この場合、放射性物質のイオンを溶出させた後、濾過、遠心分離等によって、溶液と被処理物質とを分離しておくことが好ましい。

　次に、放射性物質を吸着した吸着材を回収する（回収工程）。吸着材は、担体を有するため、例えば、濾過等により、放射性物質を吸着した吸着材を容易に回収することができる。

　次に、回収した吸着材を燃焼させ、放射性物質を含む灰を得る（燃焼工程）。その後、放射性物質を含む灰をコンクリート等で固化させたり、放射線遮蔽能を有する容器に入れたりした状態で保管する。

　例えば、ゼオライト等の無機吸着材に放射性物質を吸着させた場合は、放射性物質が吸着した無機吸着材が大量に発生する。従って、その無機吸着材の処分場として、広大な処分場が必要となる。特に、無機吸着材の放射性物質に対する選択性が低い場合や、吸着効率が低い場合等にはより広大な処分場が必要となる。

　一方、本実施形態では、有機吸着材に放射性物質に吸着させる。有機吸着材は、燃焼により体積を減少させることができる。このため、有機吸着材に放射性物質を吸着させた後に、吸着材を燃焼させることにより、放射性物質を高濃度に濃縮することができる。従って、本実施形態の処理剤、処理方法を用いることにより、放射性物質の廃棄に要する処分場を小さくすることができる。例えば、有機吸着材の放射性物質に対する選択性が低い場合や、吸着効率が低い場合であっても、吸着後に燃焼させることにより体積を小さくできるため、放射性物質の廃棄に要する処分場を小さくすることができる。従って、本実施形態において説明した吸着材、吸着方法は、放射性物質に対する選択性が高い無機吸着材、吸着効率が高い無機吸着材が見出されていない放射性物質の処理に特に好適である。

　（実施例）
　（吸着粒子の調整）
　担体として、粒径が５μｍのジビニルベンゼンからなる担体粒子［１］（ミクロパールＳＰ、積水化学工業製）１０ｇと、吸着物質としてジベンゾ２０－クラウン－６（社内調製）０．１ｇとをメチルエチルケトン中に分散、溶解させ、６０℃で１０時間攪拌した。冷却後、濾過により、吸着粒子［１］を回収した。

　（放射性物質の吸着）
　４０ｍＭのセシウムイオンを含む水溶液１ｍＬに対して吸着粒子［１］１００ｍｇを添加し、一夜振とうした後、遠心分離により、上澄み液を分離した。上澄み液のセシウム濃度から、吸着粒子［１］に吸着されたセシウムイオンは３ｍＭであった。

　（燃焼処理）
　セシウムイオンが吸着された吸着粒子［１］を十分に乾燥させた後、熱重量分析装置（Ｔｇ／ＤＴＡ３２０，セイコーインスツルメント製）を用い、空気気流下、１０℃／ｍｉｎの速度で５００℃まで昇温した結果、重量変化率は９９．５ｗ％であった。

　（比較例）
　（吸着粒子の調製）
　担体として、粒径が５μｍのシリカからなる担体粒子［２］（ミクロパールＳＩ、積水化学工業製）１０ｇを用いた以外は実施例１を同じ操作を行い、吸着粒子［２］を得た。

　（放射性物質の吸着）
　吸着粒子［２］を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。吸着粒子［２］に吸着されたセシウムイオンは２ｍＭであった。

　（燃焼処理）
　セシウムイオンが吸着された吸着粒子［２］を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った結果、重量変化率は０．５ｗ％であった。

Claims

　担体と、前記担体に担持されており、放射性物質を吸着する吸着物質とを備え、前記担体及び前記吸着物質の両方が有機物質からなる吸着材と、放射性物質とを接触させ、前記吸着材に放射性物質を吸着させる工程と、
　前記放射性物質を吸着した前記吸着材を燃焼させる工程と、
を備える放射性物質の処理方法。
　前記担体が、樹脂製である、請求項１に記載の放射性物質の処理方法。
　前記吸着物質が、直鎖状ポリエーテル類、環状エーテル類、カリックスアレーン類、大環状複素環化合物類、シクロデキストリン類、テトラフェニルホウ酸類、及びこれらの誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項１または２に記載の放射性物質の処理方法。
　担体と、
　前記担体に担持されており、放射性物質を吸着する吸着物質と、
を備え、
　前記担体及び前記吸着物質の両方が有機物質からなる放射性物質の吸着材。