JP5889038B2

JP5889038B2 - 放射性物質による地質汚染の除染方法

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Publication number: JP5889038B2
Application number: JP2012040009A
Authority: JP
Inventors: 楡井　久; 久楡井
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Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: JP2013174538A

Description

本発明は、例えば、原子力発電設備による事故または災害で大気中に飛散した放射性セシウム（Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７）などの放射性物質で汚染された広域の地質汚染に対して大規模に除染する方法に関するものである。

この種の放射性物質による汚染を除去する方法として、複数の手段が従来例として公知になっている。例えば、第１の従来例としては、ジカルボン酸を用いた化学除染方法にて生ずる鉄錯体およびジカルボン酸を含む化学除染液を処理する化学除染液処理方法において、ｎ型半導体と可視光照射装置から発する可視光を用いた還元装置によって鉄錯体の一部を還元する還元工程と、還元された２価の鉄イオンをカチオン樹脂塔により化学除染液中から除去する除去工程と、前記還元工程にて生成するヒドロキシラジカルと還元生成物である２価の鉄イオンによりジカルボン酸を分解する分解工程とを備えている化学除染液処理方法である（特許文献１）。

この処理方法によれば、装置が小型化されて装置コストが抑制され、化学除染液中の鉄およびジカルボン酸を効果的に除去することが可能である、というものである。

従来例に係る第２の方法としては、放射性物質取扱施設の機器、設備の除染部に除染液を満たして化学除染を行った際に配管の水平管部分に堆積した放射性付着物のクラッドを除去する放射性能汚染除去方法であって、前記クラッドの移動を可能にする前記除染液の流れを生起させる液駆動手段を設けて前記水平管内の前記除染液に前記配管外への流れを生起し、前記除染液の生起した流れによって、前記除染液と共に前記クラッドを前記配管外に排出するようにした放射能汚染除去方法である（特許文献２）。

上記の放射能汚染除去方法によれば、化学除染を行うことによって一次系配管の水平管底部に堆積する配管内の放射性付着物である不溶解の放射性体積皮膜を、簡単な操作、作業によって十分に除去し除染して、ほぼ完全に近い形で放射能を除去することができる、というものである。

従来例に係る第３の方法としては、原子力プラントの設備内に堆積した放射性クラッドを除去する放射性クラッド除去方法であって、前記設備内に除染液を循環させる化学除染中に、前記設備における放射性クラッドの線量率の高い位置に前記設備の外部からエネルギーを付与して、前記放射性クラッドを前記除染液中に浮遊させ、この放射性クラッドを前記除染液の流れによって移送させるようにした放射性クラッド除去方法である（特許文献３）。

この除去方法によれば、設備内に放射性クラッド除去装置を配設する必要がないので、原子力プラントの設備内に堆積した放射性クラッドを、放射能汚染による２次廃棄物の発生や設備内への異物の混入を防止しつつ好適に除去できる、というものである。

特開２００６−１６２２７７号公報特開２０１１−１５３８５５号公報特開２０１１−２０３０１８号公報

前記第１〜３の従来例においては、いずれも原子力発電設備における配管内に付着して溜まったソフトまたはハードクラッド等の放射能汚染物質を除染液で除去または除染すると言うものであって、あくまでも設備の一部領域に溜まった狭い範囲の放射能汚染物を除染するだけである。

原子力発電設備による事故または災害で大気中に飛散した放射性物質は、微細な物質とともに気流に乗って広い範囲に拡散し浮遊するのであり、そして放射性物質が地上に落下し、環境地質学的知見から放射性Ｃｓは、粘土鉱物などの微粒子に吸着されることも知られており、放射性Ｃｓが吸着した微粒子の物質移動は、放射性物質の調査・除染にとっては極めて重要な知見である。

特に、地面などに降下した放射性物質を吸着した微粒子は、降雨・風などの自然の営力で移動するが、主体的には表流水によって移動する。その表流水で移動した放射性物質の吸着微粒子は、表流水の合流地点周辺に集積する。例えば、放射性物質の吸着微粒子は、道路脇の側溝や集水升に泥やゴミとして溜まっている。そして、合流地点で高い放射線量を示す。屋根の雨樋下の合流地点でも、同じく高い放射線量を示す。屋根や大地の各集水区画からの表流水の各合流地点、そして、さらに下流側の表流水合流地点周辺（小川の合流地点も含む）ほど、放射性物質の中着物質が泥やゴミとして集積する。したがって、これらの合流地点周辺で高い放射線量を示す。

また、集水升や小川などの合流地点の水域では、水位の低下で水底が地表に露出する場合が多く、集積した集積物からの脱水効果もあり、単位集積量あたりの放射線量は更に高くなる。そして、小川の合流地点周辺での高い放射線量を示す集積物は、大雨時の河川増水で浸食され下流に移動する。また、校庭などの土のグランドにおいても、水溜りができる部分については他の平坦な部分よりも高い濃度の放射線量が検出されるのは、放射性物質の吸着物質が、地表の高い部分から浸食されて低い部分へと移動し集積するからである。しかも、Ｃｓ−１３７の放射線半減期は３０．１７年で、Ｓｒ−９０とともに２つの主要な中寿命核分裂生成物の１つであり、少なくとも３０年以上は放射能による被爆を受けやすい状態にあると言える。

このように大気中に飛散した放射性物質は、気象条件等により広い範囲に拡散し、それらが地表面や植生に効果した時点で降水等により表流水によって土砂・土埃とともに移動する。そして、放射性物質を吸着した土砂や土埃（吸着粘土鉱物）等の該細粒物質が、移動して集積することを繰り返した部所または領域では放射線量が、必然的に高くなるのである。これが地球の大気圏・地質圏における放射性物質を吸着した物質の広域的な浸食、移動、集積し、下流側の集積部所または領域ほど放射線量が多くなるのが放射性セシウム地質汚染に係る法則と言えるのである。

しかしながら、従来技術においては、原子力発電設備における配管内に付着して溜まったソフトまたはハードクラッド等の放射能汚染物質を除染液で除去または除染するだけであって、広範囲にわたる地質汚染の除染には適用できないのである。
したがって、地質汚染の法則に基づいて、地上の広範囲にわたる地質汚染の除染を効率的に且つ長期にわたって行えるようにすることに解決課題を有している。

本発明は、前記課題を解決する具体的手段として、原子力発電設備の事故または災害で大気中に飛散した放射性物質により汚染された広域地質汚染を除染する方法であって、汚染地域にある河川に大規模な利水用ダムと合わせて小規模な砂防ダムとからなる複数のダムを設け、前記大規模な利水用ダムには、その内部に少なくとも１つ以上の沈降堆積堰き止め堤を形成し、前記複数のダムに放射性物質を吸着した細粒物質を沈殿させて集積し、該集積層の上層水は水力発電用および農業用水または工業用水として使用することを特徴とする放射性物質による地質汚染の除染方法を提供するものである。

本発明に係る放射性物質による地質汚染の除染方法は、河川に前記大規模な利水用ダムと合わせて小規模な砂防ダムを設けること、を付加的な要件として含むものである。

本発明に係る放射性物質による地質汚染の除染方法によれば、汚染地域の河川に大規模な利水用ダムと合わせて小規模な砂防ダムとからなる複数のダムを設け、前記大規模な利水用ダムには、その内部に少なくとも１つ以上の沈降堆積堰き止め堤を形成したものであって、放射性物質が吸着し、且つ表流水によって移動する放射性物質を含んだ粘土鉱物や土砂等の細粒物質を沈降堆積堰き止め堤により効率良くダム底に導入して沈殿集積させるのであり、該沈殿集積することによって少なくとも３０年以上にわたって長期間維持することで放射線量が半減または消滅するのであり、また、放射性物質が吸着した細粒物質が沈殿集積することで、その上層水は放射性物質による汚染が解消されるので、ダムの上層水は工業用水または農業用水として利用することができるという優れた効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る放射性物質による地質汚染の除染方法の実施例を略示的に示した要部の説明図である。本発明の他の実施例に係る地質汚染の除染方法を略示した要部のみの説明図である。

本発明の第１の実施の形態について説明する。図１において、Ａの領域側は放射性物質によって汚染された地域または領域の平面を略示的に示し、Ｂの領域側は放射性物質を除染するための設備の断面を略示的に示す説明図であり、原子力発電所の事故または災害などによって、大気中に広範囲に飛散したＣｓ−１３４やＣｓ−１３７などの放射性物質を吸着した粘土鉱物などの細粒物質は、領域Ａにあたる山岳部の複数の小川１や排水溝から表流水が集まって河川２に流れる。

山岳部など大地上の放射性物質は、表流水によって移動する粘土鉱物や土砂等の細粒物質に吸着するのであり、該放射性物質が吸着した細粒物質３が枝分かれしている複数の小川１から集まった状態になって、所要大きさの河川２に順次移動するのである。そこで、放射性物質が吸着した細粒物質３が移動する河川２に放射性物質の除染設備を設けるのである。さらに、詳細な地質汚染調査を実施し、高濃度の放射性物質の流出が予測される場合は、連続したダムを構築し、Ｃｓ−１３４やＣｓ−１３７などを吸着した放射性物質が水中対流時間を長くしダムへの沈殿を促進させる。

この除染設備というのは、例えば、発電・利水用ダム４であり、利水の面からダム内の水位変動もあるので、そのダムの水位はダム集積層上面より数十ｍ以上である。そして、このダム４の堤体５の上部には、排水管または流出部６が設けられ、該排水部６から排出または吐出される水の落差を利用して水力発電設備７を設ける。この場合の発電規模としては地方自治体が管理できる程度の小規模のものでも良いのである。

このように利水用ダム４を設けることによって、河川２に流れ込んだ放射性物質が吸着した細粒物質３は順次ダム４の底部に沈殿して集積するのであり、その上層部に溜まっている上層水８には放射性物質はほとんどなくなるので、それを発電に使用したり農業用水として使用することができるのである。そして、放射性物質を吸着した細粒物質３がダム４の底部に集積物９として長期間溜まるのであり、その集積状態を３０年間維持できれば放射線量が半減して、人体に影響を及ぼさない程度まで低減するのである。なお、発電された電力は、送電線１０を介して所要場所に送電され、その地域における家庭用または産業用及びその他の電源として利用すれば良い。

次に、図２に示した他の実施例について説明する。なお、前記第１の実施の形態に係る実施例と同一部分については、説明が重複するので同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施例では、特に、利水用ダム４の中を仕切るように堤体５及び配水管６よりも低い高さの沈降堆積堰き止め堤１１ａ、１１ｂを少なくとも１つ以上を設けてたものである。このように沈降堆積堰き止め堤１１ａ、１１ｂを設けたことにより、流入した放射性物質を吸着している細粒物質３は、ダムの上流側の沈降堆積堰き止め堤１１ａで或る程度堰き止められて沈殿集積され、該沈降堆積堰き止め堤１１ａをオーバフローする薄められた微粒物質３が次の沈降堆積堰き止め堤１１ｂで更に堰き止められて沈殿集積され、最終的に堤体５で堰き止められてほとんどが沈殿集積される。

このように利水用ダム４の中に沈降堆積堰き止め堤１１ａ、１１ｂを設けることにより、上流側から順次沈降堆積堰き止め堤１１ａ、１１ｂで堰き止められる状態になってダム４内の放射性物質の再移動を最小限に限定でき、ダム４内に流入した水中の放射性物質を吸着している細粒物質３は水中対流時間が長くなるのである。従って、上流側から順次沈降堆積堰き止め堤１１ａ、１１ｂによって堰き止められて対流時間が長くなった放射性物質は上流側で沈殿して集積され、ダム４内の上層水８に含まれる放射性物質がどんどん薄められるので、排水部６から排出または吐出される水には放射性物質はほとんど含まれなくなるのである。

なお、図示の実施例では、１つのダム４しか図示していないが、河川２に沿って大小複数のダム、例えば、小さな砂防式ダムと大ダムとを一連に組み合わせて形成することにより、除染効果が高まるのである。つまり、人的作業によって放射線量の高い部所で除染に使用された汚染水または汚染物質や、大雨による浸食で移動する放射性物質を吸着した細粒物質３を砂防式ダムに一時的に集積させ、さらに降水により大ダムに移動させられて放射性エネルギーがゼロになるまで集積させておくことが可能である。

このように大気中に飛散した放射性物質は地上に落下し、放射性物質は粘土鉱物や土砂等の細粒物質３に吸着するのであり、その細粒物質３は雨による表流水によって移動し、淀んだ部所に停滞または沈殿して集積するのであり、その現象または性質を利用して、汚染地域の河川に除染設備としての少なくとも大規模な利水用ダム４を形成し、該ダム４の底に放射性物質を吸着した細粒物質３を沈殿集積させ、該集積層９の上部は上層水８にて封水することにより、放射性物質がダムの外部に漏れないのである。

いずれにしても、本発明に係る放射性物質による地質汚染の除染方法は、要するに、大気中に飛散した放射性物質による地質汚染の法則に基づいて、汚染地域の河川に複数の規模の異なるダムを形成し、該ダムに放射性物質を吸着した細粒物質を沈殿集積させて長期間維持することで放射能を半減させることが出来るのであり、原子力発電設備を有する地域とその地域と隣接する地域において広く利用できるのである。

１小川
２河川
３細粒物質
４ダム
５堤体
６排水管
７水力発電所
８上層水
９集積層
１０送電線
１１ａ、１１ｂ沈降堆積堰き止め堤
Ａ放射性物質によって汚染された地域または領域側
Ｂ放射性物質を除染するための設備を設けた領域側

Claims

原子力発電設備の事故または災害で大気中に飛散した放射性物質により汚染された広域地質汚染を除染する方法であって、
汚染地域にある河川に大規模な利水用ダムと合わせて小規模な砂防ダムとからなる複数のダムを設け、
前記大規模な利水用ダムには、その内部に少なくとも１つ以上の沈降堆積堰き止め堤を形成し、
前記複数のダムに放射性物質を吸着した細粒物質を沈殿させて集積し、
該集積層の上層水は水力発電用および農業用水または工業用水として使用すること
を特徴とする放射性物質による地質汚染の除染方法。