JP6236752B2 - 水溶性又は水分散性高分子を利用した放射性物質含有森林土壌の固定化溶液及び該固定化溶液を用いた放射性物質除染方法 - Google Patents
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(1)本発明は、(a)デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース及びアセチル化デンプンから選ばれる少なくとも1種の生分解性の水溶性又は水分散性高分子、及び(b)水を主成分とする水系媒体、を含有し、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子を、前記の(b)水を主成分とする水系媒体に溶解又は分散したときの溶液の粘度が、4〜30℃において5〜4000mPa・sになるように調整したことを特徴とする放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(2)本発明は、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子を、前記の(b)水を主成分とする水系媒体に溶解又は分散したときの溶液の粘度が、4〜30℃において19〜1000mPa・sになるように調整したことを特徴とする前記(1)に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(3)本発明は、(b)水を主成分とする水系媒体を100質量部としたときに、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子の含有量が10〜90質量部であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(4)本発明は、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子がデンプンであることを特徴とする前記(1)〜(3)の何れかに記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(5)本発明は、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子及び(b)水を主成分とする水系媒体に、さらに(c)無機系の放射性物質吸着剤を含有することを特徴とする前記(1)〜(4)の何れかに記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(6)本発明は、前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤が、ベントナイトであることを特徴とする前記(5)に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(7)本発明は、前記の(b)水を主成分とする水系媒体を100質量部としたときに、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子及び(c)無機系の放射性物質吸着剤の含有量はそれぞれ10〜90質量部及び0.1〜15質量部であり、且つ、前記の(c)成分は前記の(a)成分よりも少ない含有量で配合されることを特徴とする前記(5)又は(6)に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(8)本発明は、前記の(b)水を主成分とする水系媒体を100質量部としたときに、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子及び(c)無機系の放射性物質吸着剤の含有量はそれぞれ20〜60質量部及び0.5〜5質量部であることを特徴とする前記(7)に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を提供する。
(9)本発明は、前記(1)〜(4)の何れかに記載の固定化溶液を用いて、該固定化溶液を放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌の表面に塗布又は散布する工程、前記の固定化溶液を乾燥して前記の(b)水を主成分とする水系媒体を揮散させることによって、前記の森林土壌を前記の(a)成分で固定化する工程、及び前記の森林土壌を前記の固定化溶液に含まれる不揮発成分とともに剥離除去する工程、を含む放射性物質除染方法を提供する。
(10)本発明は、前記(5)〜(8)の何れかに記載の固定化溶液を用いて、該固定化溶液を放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌の表面に塗布又は散布する工程、前記の固定化溶液を乾燥して前記の(b)水を主成分とする水系媒体を揮散させることによって、前記の森林土壌と前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤とを前記の(a)成分で固定化する工程、及び前記の森林土壌を前記の固定化溶液に含まれる不揮発成分とともに剥離除去する工程、を含む放射性物質除染方法を提供する。
(11)本発明は、前記の放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌を、前記の固定化溶液に含まれる不揮発成分とともに剥離除去した後、前記の不揮発成分を含む森林土壌を所定時間保管又は放置することによって、前記の落ち葉又は腐葉土の発酵を促して減容化処理を行うことを特徴とする前記(9)又は(10)に記載の放射性物質除染方法を提供する。
(12)本発明は、前記(5)〜(8)の何れかに記載の固定化溶液を森林全体に散布することによって、放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌を除去する際に、森林中の樹木の葉に付着する放射性物質を合わせて除去する放射性物質除染方法であって、次の(A)、(B)、(C)及び(D)の工程、すなわち(A)前記の樹木の葉に前記の固定化溶液を付着又は接着させる工程、(B)前記の固定化溶液が付着又は接着した状態で、前記の樹木の葉に付着の放射性物質を前記の固定化溶液に含まれる(c)無機系の放射性物質吸着剤に吸着させる工程、(C)森林全体に水を散布するか、若しくは雨水によって前記の固定化溶液の溶解とともに、前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤を森林土壌表面又は森林土壌中に移動させる工程、及び(D)前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤を含む森林土壌を、前記の放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌とともに除去する工程、からなることを特徴とする放射性物質除染方法を提供する。
[発明の効果]
(A1)コーンスターチ、小麦デンプン等の地上茎未変性デンプン、
(A2)タピオカ、馬鈴薯デンプン等の地下茎未変性デンプン、
(A3)各地上茎、地下茎デンプンの低度エステル化、低度エーテル化、架橋、酸化、酸処理、デキストリン化、α化された化工デンプン、
(B)セルロース類
カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カチオン化セルロース等
(C)海藻多糖類
寒天、アルギン酸、カラーギナン等
(D)微生物多糖類
プルラン、デキストラン、キサンタンガム等
(E)その他の植物性多糖類
マンナン、アラビアゴム、グアガム、トラガントガム、ローカストガム、タマリンド等。
上記で説明したような含有量に基づいて(a)〜(c)の各成分を配合するとともに、塗布又は散布を行うために上記で説明したような範囲に規定した粘度を有する本発明における放射性物質含有森林土壌の固定化溶液を調整する。必要に応じて、(a)〜(c)の各成分の他にも、接着型又は粘着型接合剤、可塑剤、分散剤、界面活性剤、増粘剤、粘度調整剤、防腐剤、着色剤、又は防臭剤を配合する。
上記の(1)で調整した固定化溶液は、放射性物質が付着又は吸着した落ち葉や腐葉土等を含む森林土壌へ室温(通年で4〜30℃の範囲)で塗布又は散布される。塗布又は散布は、汚染森林土壌の場所や設置形態に応じて、吹き付け法、流し込み法又は刷毛塗り法等によって行われるが、広範囲の除染を行う場合にはスプレー等による吹き付け法が一般的に使用される。また、塗布又は散布において、本発明の固定化溶液をあらかじめ加温して粘度調整することができる。さらに、塗布又は散布のときに、加温できる塗布装置又はスプレー装置を用いても良い。
上記の(2)の工程の後、本発明の固定化溶液を乾燥して(b)成分である水系媒体を揮散させる。乾燥は、外気温度で所定時間(通常は1時間〜1週間)行われるが、必要に応じて、塗布又は散布場所に熱風を加えて乾燥を速める方法を採用しても良い。本発明は、乾燥時間として通常、2〜3日あれば剥離を行うことができ、気温が高ければ、最短1日で剥離作業を開始することができる。
本発明の固定化溶液を乾燥後、上記の(a)成分である高分子によって放射性物質含有森林土壌の固定化を行う。場合によっては、前記の放射性物質含有森林土壌と接触している土壌の表面層を含めて固定を行う。このとき、固定化溶液の乾燥は、上記の(b)成分が完全に除去される必要はなく、前記の放射性物質含有森林土壌の剥離を容易に行うことができる程度の乾燥状態であれば良い。この工程で形成する連続層は、次の(5)の工程において最終的に剥離処理が行われる。
高分子で固定された放射性物質含有森林土壌は、手動で、若しくは剥離・捕集用のクレーン又はバキューム車による吸引等を用いて容易に剥離することができる。高分子で固定された放射性物質含有森林土壌は、上下に捕集用の爪を有するクレーンを用いて剥離除去した後、そのまま保管用の袋やパックに詰め込むことによって、作業者の内部被曝を軽減できるとともに、除染作業の迅速化及び簡素化を図ることができる。本発明においては、前記の放射性物質含有森林土壌が高分子によって強固に固定されるため、操作性と作業性に優れる。
上記の(5)の工程で剥離除去された後、高分子で固定された放射性物質含有森林土壌は、放射性物質が外部へ飛散又は漏洩しないような処置が施された場所に搬送されて集められた後に保管、保存される。あるいは、保管用の袋やパックに詰め込んだ放射性物質含有森林土壌を搬送せず、次の(7)の工程に示す発酵による減容化処理を現地にて行ってもよい。
上記の(6)の工程において、放射性物質含有土壌に含まれる落ち葉や腐葉土は、保管直後から発酵を開始するので、そのまま保管した状態でその発酵を促して減容化処理を進める。
(A)森林の樹木の葉に、上記の(a)〜(c)からなる固定化溶液を付着又は接着させる工程、
(B)前記の固定化溶液が付着又は接着した状態で、前記の樹木の葉表面に付着の放射性物質(例えば、セシウム等)を前記の固定化溶液に含まれる(c)無機系の放射性物質吸着剤(例えば、ベントナイト)に吸着させる工程、
(C)森林全体に水を散布するか、若しくは降雨によって前記の固定化溶液の溶解とともに、前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤を森林土壌表面又は森林土壌中に移動させる工程、及び
(D)前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤を含む森林土壌を、前記の放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土等を含む森林土壌とともに除去する工程、
からなる。このとき、落ち葉を含む森林土壌では、落ち葉中の放射性物質(例えば、セシウム等)が(c)無機系の放射性物質吸着剤(例えば、ベントナイト)に吸着されるようになる。
デンプン(コーンスターチ)を水媒体に溶解して、下記の表1に示すように、デンプンの含有量及び粘度の異なる各種溶液を調整した。デンプンの含有量は、水媒体の合計量を100質量部としたときの質量部で表したものである。粘度は、スピンドルタイプ粘度計(トキメック社製 TV−20型)を用いて室温(18〜25℃)で測定した。
実施例4で使用したデンプンの代わりに、重合度約2000のポリビニルアルコール(表2ではPVAと略す。)、カルボキシメチルセルロース(表2ではCMCと略す。)又は高置換アセチル化デンプンを用いて、水媒体に溶解又は分散して固定化溶液を調整した。PVA又はCMCの含有量は、水媒体100質量部に対して60質量部となるように水媒体に溶解した。また、高置換アセチル化デンプンは水に分散した状態で、可塑剤及び分散安定剤からなる可塑剤エマルジョンを加えて乳化分散した水分散液として用いた。高置換アセチル化デンプンの含有量は水媒体100質量部に対して60重量部となるように調整した。実施4と同じ方法で、固定化溶液の粘度、土壌の吸引量を測定した後、これらの物理量と固定化溶液の作業性と施工性を加味して総合評価を行った。評価結果を表2に合わせて示す。
実施例3又は4の固定化溶液に無機系の放射性物質吸着剤を配合して、水媒体によって希釈を行って、下記の表3に示すように、デンプン(コーンスターチ)と無機系の放射性物質吸着剤の含有量及び粘度の異なる各種の固定化溶液を調整した。表3に示す各成分の含有量は、水媒体を100質量部としたときの含有量である。無機系の放射性物質吸着剤としては、ベントナイトドンミン((株)ボルクレイ・ジャパン製、表3ではベントナイトAと略す)、ベントナイトブラックヒルズ(American Colloid Company社製、表3ではベントナイトBと略す。)、又はゼオライトを使用した。実施例1〜6と同じ方法で、固定化溶液の粘度、土壌の吸引量を測定した後、これらの測定結果と固定化溶液の作業性と施工性を加味して総合評価を行った。評価結果を表3に合わせて示す。
実施例3の固定化溶液を用いて、セシウム等の放射性物質で汚染された森林土壌の上に、室温(約20℃)においてスプレー装置によって5l(リットル)/m2の条件で均一に塗布し、室温で1日間放置して放射性物質含有森林土壌をデンプンによって固定した後、剥離除去を行った。初期の汚染森林土壌の表面と前記の放射性物質含有森林土壌を剥離除去した後の土壌表面について、それぞれの放射線量を測定した結果、初期に対する剥離除去後の放射線量の割合は15%であり、除染率は85%であった。
実施例11(ベントナイトBを1.0質量%含有)の固定化溶液を用いて、実施例18と同じ方法で、放射性物質含有森林土壌をデンプンによって固定した後、剥離除去を行った。初期の汚染森林土壌の表面と前記の放射性物質含有森林土壌を剥離除去した後の土壌表面について、それぞれの放射線量を測定した結果、初期に対する剥離除去後の放射線量の割合は8%であり、除染率は92%であった。このように、無機系の放射性物質吸着剤を含有する本発明の固定化溶液は、汚染森林土壌の除染を効果的に実施できることが確認された。
固定化溶液を用いないで、セシウム等の放射性物質で汚染された森林土壌から実施例18の場合と同じ量の放射性物質含有森林土壌を剥離除去した。この処理は、上記の比較例1に相当するものである。初期の汚染森林土壌の表面と所定量の放射性物質含有森林土壌を剥離除去した後の土壌表面について、それぞれの放射線量を測定した結果、初期に対する剥離除去後の放射線量の割合は65%であり、除染率は35%であった。これは、放射性物質含有森林土壌に付着又は吸着していた放射性物質が固定されていないために、剥離除去のときに、それらの放射性物質が揮散したり放散したりして、結果的に剥離後除去後の放射線量の割合が高くなったものと考えられる。
Claims (12)
- (a)デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース及びアセチル化デンプンから選ばれる少なくとも1種の生分解性の水溶性又は水分散性高分子、及び(b)水を主成分とする水系媒体、を含有し、
前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子を、前記の(b)水を主成分とする水系媒体に溶解又は分散したときの溶液の粘度が、4〜30℃において5〜4000mPa・sになるように調整したことを特徴とする放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。 - 前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子を、前記の(b)水を主成分とする水系媒体に溶解又は分散したときの溶液の粘度が、4〜30℃において19〜1000mPa・sになるように調整したことを特徴とする請求項1に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 前記の(b)水を主成分とする水系媒体を100質量部としたときに、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子の含有量は10〜90質量部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子は、デンプンであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子及び(b)水を主成分とする水系媒体に、さらに(c)無機系の放射性物質吸着剤を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤は、ベントナイトであることを特徴とする請求項5に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 前記の(b)水を主成分とする水系媒体を100質量部としたときに、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子及び(c)無機系の放射性物質吸着剤の含有量はそれぞれ10〜90質量部及び0.1〜15質量部であり、且つ、前記の(c)成分は前記の(a)成分よりも少ない含有量で配合されることを特徴とする請求項5又は6に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 前記の(b)水を主成分とする水系媒体を100質量部としたときに、前記の(a)生分解性の水溶性又は水分散性高分子及び(c)無機系の放射性物質吸着剤の含有量はそれぞれ20〜60質量部及び0.5〜5質量部であることを特徴とする請求項7に記載の放射性物質含有森林土壌の固定化溶液。
- 請求項1〜4の何れかに記載の固定化溶液を用いて、該固定化溶液を放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌の表面に塗布又は散布する工程、前記の固定化溶液を乾燥して前記の(b)水を主成分とする水系媒体を揮散させることによって、前記の森林土壌を前記の(a)成分で固定化する工程、及び前記の森林土壌を前記の固定化溶液に含まれる不揮発成分とともに剥離除去する工程、を含む放射性物質除染方法。
- 請求項5〜8の何れかに記載の固定化溶液を用いて、該固定化溶液を放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌の表面に塗布又は散布する工程、前記の固定化溶液を乾燥して前記の(b)水を主成分とする水系媒体を揮散させることによって、前記の森林土壌と前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤とを前記の(a)成分で固定化する工程、及び前記の森林土壌を前記の固定化溶液に含まれる不揮発成分とともに剥離除去する工程、を含む放射性物質除染方法。
- 前記の放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌を、前記の固定化溶液に含まれる不揮発成分とともに剥離除去した後、前記の不揮発成分を含む森林土壌を所定時間保管又は放置することによって、前記の落ち葉又は腐葉土の発酵を促して減容化処理を行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の放射性物質除染方法。
- 請求項5〜8の何れかに記載の固定化溶液を森林全体に散布することによって、放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌を除去する際に、森林中の樹木の葉に付着する放射性物質を合わせて除去する放射性物質除染方法であって、次の(A)、(B)、(C)及び(D)の工程、すなわち
(A)前記の樹木の葉に前記の固定化溶液を付着又は接着させる工程、
(B)前記の固定化溶液が付着又は接着した状態で、前記の樹木の葉に付着の放射性物質を前記の固定化溶液に含まれる(c)無機系の放射性物質吸着剤に吸着させる工程、
(C)森林全体に水を散布するか、若しくは降雨によって前記の固定化溶液の溶解とともに、前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤を森林土壌表面又は森林土壌中に移動させる工程、及び
(D)前記の(c)無機系の放射性物質吸着剤を含む森林土壌を、前記の放射性物質を含有する落ち葉又は腐葉土を含む森林土壌とともに除去する工程、
からなることを特徴とする放射性物質除染方法。
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