JP6164631B2 - Cesium removal method and cesium removal apparatus used therefor - Google Patents
Cesium removal method and cesium removal apparatus used therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6164631B2 JP6164631B2 JP2013003068A JP2013003068A JP6164631B2 JP 6164631 B2 JP6164631 B2 JP 6164631B2 JP 2013003068 A JP2013003068 A JP 2013003068A JP 2013003068 A JP2013003068 A JP 2013003068A JP 6164631 B2 JP6164631 B2 JP 6164631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cesium
- soil
- adsorbing
- ball mill
- ball
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
本発明は、原子力発電所の事故等により広範囲の地域が放射性セシウムに汚染された場合に用いて好適な、大量の土壌や瓦礫等におけるセシウム除染法に関し、特に土壌を常温に保持したままセシウムの除染をする方法及びこれに用いるセシウム除去装置に関する。 The present invention relates to a cesium decontamination method suitable for a large area contaminated with radioactive cesium due to an accident at a nuclear power plant or the like, and in particular, a cesium decontamination method for a large amount of soil, debris, etc. The present invention relates to a method for decontaminating cesium and a cesium removing apparatus used therefor.
原子力発電所の事故等により広範囲に放射性物質に汚染された場合、大量の土壌や瓦礫等の処理が必要になる。放射性汚染物質にはいろいろな種類があるが、例えば、セシウム137とストロンチウム90は現在、チェルノブイリ原子力発電所事故の周囲の地域で発生している放射能の発生源の大部分を占めている。セシウム137は、半減期が30年と長く、体内に入ると血液の流れに乗って腸や肝臓にベータ線とガンマ線を放射し、カリウムと置き換わって筋肉に蓄積したのち、腎臓を経て体外に排出される。セシウム137は、体内に取り込まれてから体外に排出されるまでの100日から200日にわたってベータ線とガンマ線を放射し体内被曝の原因となる。そこで、汚染土壌から放射性セシウムを効率的に除染することは強く求められている。 When radioactive materials are extensively contaminated by an accident at a nuclear power plant, a large amount of soil, rubble, etc. must be treated. There are various types of radioactive pollutants, but for example, cesium 137 and strontium 90 currently account for most of the sources of radioactivity occurring in the area surrounding the Chernobyl nuclear power plant accident. Cesium 137 has a long half-life of 30 years. When it enters the body, it rides on the blood stream and emits beta and gamma rays to the intestines and liver. Is done. Cesium 137 emits beta rays and gamma rays from 100 days to 200 days after being taken into the body and discharged outside the body, causing internal exposure. Therefore, there is a strong demand for efficiently decontaminating radioactive cesium from contaminated soil.
しかし、汚染された土壌等は大量であるため、体積、重量を減らすことが重要である。そこで、汚染された土壌に含まれる放射性セシウムを分離し回収する必要がある。しかし、セシウムは土壌と強く結合することが知られており、これを安価な費用で効果的に分離することは現状では困難である。 However, it is important to reduce the volume and weight of the contaminated soil because it is a large amount. Therefore, it is necessary to separate and collect radioactive cesium contained in the contaminated soil. However, cesium is known to bind strongly to soil, and it is difficult to separate it effectively at low cost.
例えば、特許文献1には、セシウムの抽出方法が提案されている。しかし、特許文献1は、経済的に重要なセシウム源の鉱物であるポルサイト(Cs(AlSi2O6))からルビジウムを分離する技術に関するものである。現在におけるセシウムの世界鉱山からの採掘量は年間5から10トンであり、可採年数は数千年にもなるため、わざわざ放射能汚染された土壌からセシウムを分離しても、鉱業として商業的な成功は見込めない。
他方、放射能汚染された土壌の改善も、特許文献2、3で提案されている。
しかし、特許文献2、3の処理対象とする放射性物質はプルトニウムやウランのような重金属を対象としており、セシウムのようなアルカリ金属を対象とするものではない。
For example, Patent Document 1 proposes a method for extracting cesium. However, Patent Document 1 relates to a technique for separating rubidium from porcite (Cs (AlSi 2 O 6 )), which is an economically important cesium source mineral. Currently, the amount of cesium mined from the world mine is 5 to 10 tons per year, and the harvestable period is several thousand years. Therefore, even if cesium is purposely separated from radioactively contaminated soil, No success is expected.
On the other hand, improvement of radioactively contaminated soil is also proposed in Patent Documents 2 and 3.
However, the radioactive substances to be treated in Patent Documents 2 and 3 are intended for heavy metals such as plutonium and uranium, and are not intended for alkali metals such as cesium.
そこで、非特許文献1では、セシウムを含む土壌の原位置加熱による分離方法が検討されている。しかし、セシウムを土壌から分離する場合に、下記(a)、(b)の性質があるため、顕著な効果は得られなかった。
(a)水に溶けたセシウムは、土壌中で1価の陽イオンとして振る舞い、負に帯電している土壌粒子表面の粘土層である薄い層状構造の間に取り込まれて、きわめて強く「固定」され、他の陽イオンによって簡単に置き換えることができない。
(b)セシウムを吸着した土壌をセシウムの沸点である685℃や、セシウムの化合物の融点や沸点を考慮した1300℃程度に加熱しても、セシウムの顕著な揮発挙動は見られない。
他方、非特許文献2では、除染対象物が土壌、手法が熱処理で、高性能反応促進剤を特徴とする除染実証技術が開示されている。福島原子力発電所付近の除染対象地域での実証試験の結果によると、当該除染実証技術の除染率は99.9%と湿式分級と比較して格段に高いが、処理費用も20万円/トンと10倍以上の費用がかかる問題点がある。
また、農地や林地の除染においては、高温に曝すと土壌に含まれる有機性物質が損壊されるため、常温であって、有害な化学物質を用いないセシウム除染法が望まれている。
Therefore, in Non-Patent Document 1, a separation method by in-situ heating of soil containing cesium is studied. However, when separating cesium from the soil, the following effects (a) and (b) are present, so that a remarkable effect cannot be obtained.
(A) Cesium dissolved in water behaves as a monovalent cation in the soil and is taken in between the thin layered structure, which is a clay layer on the surface of negatively charged soil particles, and is extremely “fixed” And cannot be easily replaced by other cations.
(B) Even if the soil adsorbed with cesium is heated to 685 ° C., which is the boiling point of cesium, or about 1300 ° C. in consideration of the melting point and boiling point of the cesium compound, no remarkable volatilization behavior of cesium is observed.
On the other hand, Non-Patent Document 2 discloses a decontamination demonstration technique characterized by a high-performance reaction accelerator characterized by soil to be decontaminated and heat treatment as a method. According to the results of the verification test in the decontamination target area near the Fukushima nuclear power plant, the decontamination rate of the decontamination verification technology is 99.9%, which is much higher than wet classification, but the processing cost is also 200,000. There is a problem that the cost is more than 10 times as much as yen / ton.
In decontamination of agricultural land and forest land, organic substances contained in soil are damaged when exposed to high temperatures. Therefore, a cesium decontamination method that is normal temperature and does not use harmful chemical substances is desired.
本発明は上記課題を解決するもので、除染対象土壌を常温に保持しながら、土壌からのセシウム除去が行えるセシウム除去方法及びセシウム除去装置を提供することを目的とする。 This invention solves the said subject, and it aims at providing the cesium removal method and cesium removal apparatus which can remove cesium from soil, hold | maintaining decontamination object soil at normal temperature.
本発明のセシウム除去方法は、上記課題を解決するもので、例えば図1に示すように、セシウムを含有する土壌から当該セシウムを除去するセシウム除去方法において、粉砕機を用いて前記土壌を粉砕して、前記土壌に含まれる粘土鉱物をメカノケミカル処理する工程(120)を備え、前記メカノケミカル処理することで前記粘土鉱物の層間に捕獲されたセシウムを揮発させることを特徴とする。 The cesium removal method of the present invention solves the above problems. For example, as shown in FIG. 1, in the cesium removal method for removing cesium from soil containing cesium, the soil is pulverized using a pulverizer. The clay mineral contained in the soil is mechanochemically treated (120), and the cesium trapped between the clay mineral layers is volatilized by the mechanochemical treatment.
土壌中のセシウムは、もっぱらゼオライト系の粘土鉱物に捕獲されている。この粘土鉱物は通常5μm以下の層状物質であるため、この粘土物質の層状構造を高エネルギーの粉砕力でメカノケミカルに破壊すれば、閉じ込められたセシウムは空気に触れ酸化セシウムなどの気相安定化合物のかたちで揮発せしめることができる。
「メカノケミカル処理」とは、例えば、ボールミル等の衝撃粉砕装置で機械的エネルギーを加えつつ被処理物を混合粉砕する処理で、ボールの落下に伴う衝撃力による粉砕の過程で被処理物は物理的に引きちぎられ、活性の高い分子面ができる。そのため、メカノケミカル処理を行うことによって、常温では起こり得ない反応(メカノケミカル反応)を進行させることができる。
Cesium in the soil is captured exclusively by zeolitic clay minerals. Since this clay mineral is usually a layered material of 5 μm or less, if the layered structure of this clay material is mechanochemically destroyed by high energy grinding force, the trapped cesium will come into contact with the air and vapor phase stable compounds such as cesium oxide It can be volatilized in the form.
“Mechanochemical treatment” is a process of mixing and crushing an object to be processed with an impact crushing device such as a ball mill while applying mechanical energy. Torn apart, creating a highly active molecular surface. Therefore, by performing a mechanochemical treatment, a reaction (mechanochemical reaction) that cannot occur at room temperature can be advanced.
本発明のセシウム除去方法において、好ましくは、前記メカノケミカル処理に先立つか、若しくは当該メカノケミカル処理の途中で、前記土壌に所定量のNaClを添加する工程を有することを特徴とする。
さらに、NaClは揮発したセシウムを吸着する作用があるため、メカノケミカル反応を行わせる容器内にNaClをおくことで、揮発したセシウムを吸着し散逸を防止することができる。
The cesium removal method of the present invention preferably includes a step of adding a predetermined amount of NaCl to the soil prior to the mechanochemical treatment or during the mechanochemical treatment.
Further, since NaCl has an action of adsorbing volatilized cesium, by placing NaCl in a container for performing a mechanochemical reaction, volatilized cesium can be adsorbed and dissipated.
本発明のセシウム除去方法において、好ましくは、例えば図1に示すように、前記土壌の粉砕処理に先立ち、土壌を70μm以下に分級する工程(100)を有し、前記分級された粒径が微細な土壌に含まれるシルト分又は粘土鉱物の少なくとも一方に対して粉砕処理を行う工程を有することを特徴とする。
特に好ましくは、土壌の分級レベルを5μm以下とすると、土壌中のセシウムの大部分を捕獲している粘土鉱物を集中的に粉砕処理することができ、特に効果的である。
In the cesium removal method of the present invention, preferably, for example, as shown in FIG. 1, prior to the soil pulverization treatment, the method has a step (100) of classifying the soil to 70 μm or less, and the classified particle size is It has the process of grind | pulverizing with respect to at least one of the silt part contained in fine soil, or a clay mineral, It is characterized by the above-mentioned.
Particularly preferably, when the soil classification level is 5 μm or less, the clay mineral capturing most of the cesium in the soil can be intensively pulverized, which is particularly effective.
本発明のセシウム除去方法において、好ましくは、前記粉砕処理にボールミルを用い、当該ボールミルの容器中央にできる空間部に、揮発セシウムを吸着する物質を配し、揮発セシウムを吸着させつつ粉砕処理を行うことを特徴とする。
好ましくは、ボールミルは臨界速度を持たずにボールに粉砕エネルギーを与えうる三次元ボールミルが効果的である。
ここで、ボールミルでの土壌の粉砕処理時に、粉砕により吸着物質も粉砕されることが懸念される。しかし、他方で、粉砕に用いるボール径より大きくかつ見かけ密度もボールより小さい物体は、ボールミルポットで粉砕ボールより内側の中心近くに押し出される性質がある。そこで、この性質を利用して、吸着物質収容物を、粉砕に用いるボール径より大きくかつ見かけ密度もボールより小さい外殻体の中に通気性のある物質で吸着体を包んだ状態で格納することで、吸着物質を粉砕から保護する。
In the cesium removal method of the present invention, preferably, a ball mill is used for the pulverization process, and a substance that adsorbs volatile cesium is arranged in a space formed in the center of the ball mill container, and the pulverization process is performed while adsorbing the volatile cesium. It is characterized by that.
The ball mill is preferably a three-dimensional ball mill that can give grinding energy to the ball without having a critical speed.
Here, when the soil is pulverized by the ball mill, there is a concern that the adsorbed material is also pulverized by the pulverization. On the other hand, however, an object that is larger than the ball diameter used for pulverization and whose apparent density is smaller than the ball has a property of being pushed out near the center inside the pulverized ball by the ball mill pot. Therefore, using this property, the adsorbed substance container is stored in a state where the adsorbent is wrapped with a breathable substance in an outer shell larger than the diameter of the ball used for pulverization and smaller in appearance density. This protects the adsorbed material from crushing.
本発明のセシウム除去装置は、上記課題を解決するもので、例えば図3に示すような、上記のセシウム除去方法に用いるセシウム除去装置であって、ボールミル容器122、ボール124、および吸着構造体を備え、前記吸着構造体は、前記揮発セシウムを吸着する物質、当該吸着物質に対して通気状態を維持しつつ収容する吸着物質収容物、並びに前記吸着物質収容物を前記ボールからの衝撃から保護すると共に、前記吸着物質収容物と前記ボールミル容器内との通気性を保持する外殻体を備えることを特徴とするセシウム除去装置である。 The cesium removal apparatus of the present invention solves the above-described problems. For example, as shown in FIG. 3, the cesium removal apparatus is a cesium removal apparatus used in the above-described cesium removal method. The adsorbing structure includes a substance that adsorbs the volatile cesium, an adsorbing substance containing that adsorbs the adsorbing substance while maintaining a ventilation state, and protects the adsorbing substance contained from an impact from the ball. The cesium removing apparatus further includes an outer shell body that maintains air permeability between the adsorbed substance container and the ball mill container.
このように構成された装置において、ボールミル容器122とボール124は通常の粒子破砕にもちいるものと同等でよい。好ましくは、ボールミルは臨界速度を持たずにボールに粉砕エネルギーを与えうる三次元ボールミルが効果的である。
吸着物質は気相中のセシウムもしくはその化合物蒸気を常温で吸着できる物質ならば任意のもので良く、例えば塩化ナトリウムなどのハロゲン化土類金属塩を用いることができる。
吸着物質収容物は、吸着物質をボールミル容器内に散逸させず、処理土壌が吸着物質に付着することを防ぐ容器や包装物であり、かつ、通気性を有することが必要であり、例えば布製の袋が用いられる。
外殻体は、ボールの衝突から吸着物質とそれを覆う吸着物質収容物を保護するものであり、ボールより大きな直径を有することで、ボールより内部の空間に存在させうる。なお、外殻体の材質は、金属のような堅牢な物質である場合と、スポンジのようなボールの衝撃吸収体である場合のいずれかであり、共に通気性を確保する構造としてある。
本発明のセシウム除去装置において、好ましくは、セシウム揮発促進剤は、塩化ナトリウムであるとよい。
In the apparatus configured as described above, the ball mill container 122 and the ball 124 may be equivalent to those used for normal particle crushing. The ball mill is preferably a three-dimensional ball mill that can give grinding energy to the ball without having a critical speed.
The adsorbing material may be any material as long as it can adsorb cesium in the gas phase or its compound vapor at room temperature. For example, a halogenated earth metal salt such as sodium chloride can be used.
The adsorbed material container is a container or package that does not dissipate the adsorbed material in the ball mill container, prevents the treated soil from adhering to the adsorbed material, and must have air permeability. A bag is used.
The outer shell body protects the adsorbing substance and the adsorbing substance container covering it from the collision of the ball, and has an outer diameter larger than that of the ball so that it can exist in the space inside the ball. The material of the outer shell body is either a strong substance such as a metal or a ball shock absorber such as a sponge, and both have a structure that ensures air permeability.
In the cesium removing apparatus of the present invention, preferably, the cesium volatilization accelerator is sodium chloride.
本発明のセシウム除去方法では、粉砕機を用いて除染対象土壌を粉砕して、当該土壌に含まれる粘土鉱物をメカノケミカル処理することで、セシウムを高濃度で有する土壌を分級すると共に、セシウムの揮発処理も同時進行的に行うことで、セシウム除去率を高く保持し、かつ常温のままでセシウム除去が行える。そこで、例えば農地や林地のように従前の効用を保持することが望まれる分野では、土壌に含まれる有機物が保持されて、好ましい。
さらに、本発明のセシウム除去装置では、除染対象土壌のメカノケミカル処理が容易に行える。
In the cesium removal method of the present invention, the soil to be decontaminated is pulverized using a pulverizer, and the clay mineral contained in the soil is mechanochemically treated to classify the soil having a high concentration of cesium, and cesium By performing the volatilization process simultaneously, the cesium removal rate can be kept high and cesium removal can be performed at room temperature. Therefore, for example, in fields where it is desired to maintain conventional utility such as farmland and forest land, organic substances contained in soil are retained, which is preferable.
Furthermore, in the cesium removal apparatus of this invention, the mechanochemical process of the decontamination object soil can be performed easily.
以下、図面を用いて本発明を説明する。
図1は、本発明の一実施例を示す原理説明図である。
除染処理対象土壌10は、分級工程100にて約70μm以下に分級される。一般に、粒径が約70μm以上の砂礫はセシウムの含有率が少ないため、低線量土壌12として、分別される。好ましくは、土壌の分級レベルを5μm以下とすると、土壌中のセシウムの大部分を捕獲している粘土鉱物を集中的に粉砕処理することができる。
分級工程100で分級された微細土壌14は、ミリング処理工程120にて粉砕されて、微細土壌14に含まれる粘土鉱物がメカノケミカル処理される。すると、微細土壌14の粉砕に伴って、微細土壌14に含まれるセシウムが空気に触れて酸化セシウムの形で揮発する。この場合に、ミリング処理工程120にて、セシウムの吸着物質20や塩化ナトリウム22を微細土壌14に投入すると良い。すると、セシウムの吸着物質20や塩化ナトリウム22に揮発したセシウムの酸化物が吸着されて、セシウム吸着物質24となる。
粉砕処理された微細土壌14は、セシウムの酸化物が揮発して除去されるため、線量が減少した微細土壌26が得られる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of an embodiment of the present invention.
The decontamination target soil 10 is classified to about 70 μm or less in the classification step 100. In general, gravel having a particle size of about 70 μm or more is classified as low-dose soil 12 because the content of cesium is small. Preferably, when the soil classification level is 5 μm or less, the clay mineral capturing most of the cesium in the soil can be intensively pulverized.
The fine soil 14 classified in the classification step 100 is pulverized in a milling treatment step 120, and the clay mineral contained in the fine soil 14 is mechanochemically treated. Then, as the fine soil 14 is pulverized, the cesium contained in the fine soil 14 comes into contact with the air and volatilizes in the form of cesium oxide. In this case, the cesium adsorbing substance 20 and sodium chloride 22 are preferably added to the fine soil 14 in the milling process 120. Then, the cesium adsorption material 20 and the cesium oxide volatilized in the sodium chloride 22 are adsorbed to form the cesium adsorption material 24.
Since the pulverized fine soil 14 is volatilized and removed by the cesium oxide, the fine soil 26 having a reduced dose is obtained.
図2は、三次元ボールミルの構成を説明する要部写真である。
通常の一軸のボールミル(転動ミルという)には臨界速度というものがあり、それを超えると回転数を上げても粉砕ボールが遠心力で壁面に固定されて粉砕効果が低下する。これに対して、三次元ボールミルは、転動ミルの回転軸に加えてさらに直角方向の回転軸を有するため、臨界速度がなくボールと壁面の間で効果的に粉砕効果が発揮できるため、この三次元ボールミル(3Dミルと呼ぶ)を用いる。
FIG. 2 is a photograph of the main part for explaining the configuration of the three-dimensional ball mill.
A normal uniaxial ball mill (referred to as a rolling mill) has a critical speed, and beyond that, even if the rotational speed is increased, the pulverized ball is fixed to the wall surface by centrifugal force and the pulverization effect is lowered. On the other hand, since the three-dimensional ball mill has a rotation axis in a perpendicular direction in addition to the rotation axis of the rolling mill, there is no critical speed, and an effective crushing effect can be exhibited between the ball and the wall surface. A three-dimensional ball mill (referred to as a 3D mill) is used.
表1は、分級による高線量微細土壌成分の取り出しを説明するものである。セシウムは土壌中でも微細土壌、特に5μm以下の粘土鉱物に吸着されていることが知られており、ここで用いた土壌の例では5μm以下の分級で95%の放射能を対象とできる。このように、ボールミル処理の前に分級を行うことで、処理量が大幅に削減でき、効率的な処理が可能となる。
Table 1 explains the extraction of high-dose fine soil components by classification. Cesium is known to be adsorbed to fine soils, particularly clay minerals of 5 μm or less, among soils. In the example of soil used here, 95% of radioactivity can be targeted by classification of 5 μm or less. Thus, by performing classification before the ball mill treatment, the amount of treatment can be greatly reduced and efficient treatment becomes possible.
表2は、ミリングによる土壌中セシウムの減量を説明するものである。3Dミルおよび比較のためにスタンプミルで処理を行い、放射性セシウムの減量効果を示してある。表2は、測定後の土壌中の放射性セシウム量を、処理前との比率で示したものであり、100からこの比率値を引いたものが、放射性セシウムの除去率となる。
Table 2 explains the reduction of cesium in soil due to milling. Processed with a 3D mill and a stamp mill for comparison, showing the weight loss effect of radioactive cesium. Table 2 shows the amount of radioactive cesium in the soil after measurement as a ratio to that before the treatment, and the value obtained by subtracting this ratio value from 100 is the removal rate of radioactive cesium.
図3は、ボールミル内での3Dミル粉砕の説明図である。
3Dミルは、ボールミル容器122としての直径20cmの準球形ポットに、ボール124としての直径17.4mmの鋼球40個を入れたものを用いる。3Dミルは、水平回転を行うX軸と垂直回転を行うY軸とがあり、X軸は左右遠心加速度を生成し、Y軸は上下遠心加速度を生成する。X軸とY軸は、ともに回転速度240rpmで被処理土壌128を粉砕処理して、粉砕した被処理土壌126を生成する。
表2の測定値は、3Dミルで被処理土壌128を粉砕処理している場合を示している。3Dミルの処理時間は30分と60分であり、粉砕した被処理土壌126をサンプリングし、その放射性セシウム量を測定した。スタンプミルはポット径10cm、スタンプバー高さ5cmからの落下で行ない、一時間処理後の試料をサンプリングし、その放射性セシウム量を測定した。
スタンプミルでも放射性セシウムは一時間で1/4近く除去されており、メカノケミカル反応でセシウムが粘土鉱物より離脱できていることがわかるが、さらに3Dミルは、ボールミルポット内部壁面とボールの間の接触粉砕力を有効に使えるために、より短時間で処理でき、かつ同一時間の到達放射性セシウム減量もおおきい。
FIG. 3 is an explanatory diagram of 3D mill grinding in a ball mill.
As the 3D mill, a quasi-spherical pot having a diameter of 20 cm as a ball mill container 122 and 40 steel balls having a diameter of 17.4 mm as balls 124 are used. The 3D mill has an X axis that performs horizontal rotation and a Y axis that performs vertical rotation. The X axis generates lateral centrifugal acceleration, and the Y axis generates vertical centrifugal acceleration. The X-axis and the Y-axis both pulverize the treated soil 128 at a rotational speed of 240 rpm to generate crushed treated soil 126 .
The measured value of Table 2 has shown the case where the to-be-processed soil 128 is grind | pulverized with 3D mill. The treatment time of the 3D mill was 30 minutes and 60 minutes, the ground soil 126 to be treated was sampled, and the amount of radioactive cesium was measured. The stamp mill was performed by dropping from a pot diameter of 10 cm and a stamp bar height of 5 cm. A sample after one hour treatment was sampled, and the amount of radioactive cesium was measured.
Even in the stamp mill, radioactive cesium is removed by almost 1/4 in one hour, and it can be seen that the cesium can be separated from the clay mineral by mechanochemical reaction. In addition, the 3D mill is located between the ball mill pot inner wall and the ball. In order to effectively use the contact crushing force, it can be processed in a shorter time, and the amount of radioactive cesium that can be reached in the same time is greatly reduced.
表3はNaCl添加の影響を説明するものである。
NaClは1000℃程度の高温加熱による放射性セシウムの揮発において、揮発の促進効果があることが知られている。3Dミル粉砕(鋼球、回転速度は前出と同条件)においてNaClを添加しないもの、土壌量に対して10%添加したもの、200%添加したものを比較した。10%程度では効果がないが、土壌より多い200%添加すると4割の減量率からさらに2割程度減量できる。
Table 3 explains the effect of NaCl addition.
NaCl is known to have an effect of promoting volatilization in volatilization of radioactive cesium by high-temperature heating at about 1000 ° C. In 3D mill pulverization (steel balls, rotation speed is the same as the above), a case where NaCl was not added, a case where 10% was added to the amount of soil, and a case where 200% was added were compared. Although there is no effect at about 10%, it can be reduced by about 20% from the 40% reduction rate when 200% more than soil is added.
表4は吸着体の効果を説明するものである。
保護ケース中の保護バッグに吸着体(バーミキュライト)を濾紙で包み封じた吸着材パッケージと、吸着材を含まないダミーパッケージを入れ、NaClを10%加えた3Dミル(実験1)およびNaClを200%加えた3Dミル(実験2)で処理し、処理後のセシウム吸着量を測定した。ここで、バーミキュライトは、中国、南アフリカ、オーストラリア、ジンバブエ、米国などに産出する原鉱石の蛭石を800℃ほどで焼結処理し、10倍以上に膨張させたものである。
Table 4 explains the effect of the adsorbent.
An adsorbent package in which an adsorbent (vermiculite) is wrapped with filter paper in a protective bag in a protective case and a dummy package that does not contain the adsorbent are placed, a 3D mill with 10% NaCl (Experiment 1) and 200% NaCl It processed with the added 3D mill (experiment 2), and measured the cesium adsorption amount after a process. Here, vermiculite is a raw ore meteorite produced in China, South Africa, Australia, Zimbabwe, the United States, etc., sintered at about 800 ° C. and expanded 10 times or more.
ダミーバッグを用いたのは、パッケージ材、保護バック、保護ケースとも通気性を持たせているために、粉砕された微細な土壌粒子もパッケージにごくわずかであるが付着するため、その影響を控除するためである。
現時点では気相用のセシウム吸着材が開発されていないので、液中でセシウム吸着能が高いとされるバーミキュライトを用いたが、実験1、実験2とも、吸着材を入れないダミーに対して有意な差を持ち吸着が起きている。
The dummy bag was used because the packaging material, protective bag, and protective case were made to be breathable, so the finely pulverized soil particles adhered to the package even though they were very small. It is to do.
At present, no cesium adsorbent for gas phase has been developed, so vermiculite, which is considered to have high cesium adsorption capacity in liquid, was used, but both Experiment 1 and Experiment 2 were significant for the dummy without adsorbent. Adsorption occurs with a great difference.
表5は本発明の実施結果を説明する図で、各工程での重量割合と線量割合を示している。ここでは、土壌を篩分けし、5μm以下の粘土物質にNaClをその二倍量加えて内部に吸着材を置いた三次元ボールミルで直径17mmの鋼球ボールgを用い、X軸、Y軸ともに240rpmで1時間処理した例を示している。土壌分級工程では、篩分け篩上に土壌の約98%が残るがその線量は5%以下に落とすことができる。ミリング処理では、三次元ボールミル処理後の重量2.3%の土壌についても、約40%の線量となるため、減容とともに線量も半減以下にすることができた。
Table 5 is a figure explaining the implementation result of this invention, and has shown the weight ratio and dose ratio in each process. Here, the soil is sieved, a steel ball ball g having a diameter of 17 mm is used in a three-dimensional ball mill in which NaCl is added to a clay material of 5 μm or less and an adsorbent is placed inside, and both the X axis and the Y axis are used. An example of processing at 240 rpm for 1 hour is shown. In the soil classification process, approximately 98% of the soil remains on the sieving sieve, but the dose can be reduced to 5% or less. In the milling treatment, the dose of about 40% of the soil having a weight of 2.3% after the three-dimensional ball mill treatment was about 40%.
吸着材はいまだ気相吸着に適するものは開発されていないが、液相中での吸着に用いられるバーミキュライトでも一部気相からの吸着が行われており、今後気相吸着できる素材が開発されれば、散逸した60%近いセシウムを粉砕段階で吸着し、格納容器がなくとも環境中への散逸を防止できる。 Adsorbents that are suitable for gas phase adsorption have not yet been developed, but some of the vermiculite used for adsorption in the liquid phase is also adsorbed from the gas phase. If so, the dissipated nearly 60% of cesium can be adsorbed at the pulverization stage, and it can be prevented from dissipating into the environment without a containment vessel.
次に、メカノケミカル効果について、説明する。結晶質物質に対し粉砕操作を継続すると、新生表面積の増大と共に継ぎ手を失った表面原子・分子数が増大する。それらの結合状態の乱れは表面層近傍に及び、粉末固体は活性となり、乾式粉砕では微粒子の凝集が起こり、見かけの表面積が減少する。また、この活性表面では空気中の水分やガスが吸着する。これら微粒子凝集やガスの表面吸着は、活性化した微粒子表面の化学ポテンシャルの低下をもたらし安定になる。安定化の結果として、種々の相転移や固体表面で様々な化学反応が起こる。これらの変化を総称してメカノケミカル効果という。 Next, the mechanochemical effect will be described. If the pulverization operation is continued with respect to the crystalline material, the number of surface atoms / molecules that have lost the joint increases as the nascent surface area increases. The disorder of the bonding state extends in the vicinity of the surface layer, and the powdered solid becomes active. In dry pulverization, fine particles are aggregated and the apparent surface area is reduced. In addition, moisture and gas in the air are adsorbed on the active surface. These fine particle agglomeration and gas surface adsorption are stabilized by lowering the chemical potential of the activated fine particle surface. As a result of stabilization, various chemical reactions occur at various phase transitions and solid surfaces. These changes are collectively called mechanochemical effects.
なお、上記のメカノケミカル処理においては、空気中で除染対象土壌を粉砕する場合を示し、本発明はこれに限定されるものではなく、要は特段の加熱処理を行うことなく、常温でメカノケミカル処理するものであればよい。そこで、常温でのセシウムの気相安定化合物として、酸化セシウムの他に、他の元素による化合物セシウムを生成させてもよく、例えば窒素ガスや二酸化炭素ガスを用いて気相安定化合物を生成させても良い。 The above mechanochemical treatment shows the case where the soil to be decontaminated is pulverized in the air, and the present invention is not limited to this. In short, the mechanochemical treatment is performed at room temperature without performing any special heat treatment. Any chemical treatment can be used. Therefore, as a cesium gas phase stable compound at room temperature, in addition to cesium oxide, compound cesium by other elements may be generated. For example, a gas phase stable compound may be generated using nitrogen gas or carbon dioxide gas. Also good.
10 除染対象土壌
14 微細土壌
20 吸着物質
26 減線量微細土壌
100 土壌分級
120 ミリング処理(メカノケミカル処理)
10 Decontamination target soil 14 Fine soil 20 Adsorbed material 26 Reduced-dose fine soil 100 Soil classification 120 Milling treatment (mechanochemical treatment)
Claims (5)
粉砕機を用いて前記土壌を粉砕して、前記土壌に含まれる粘土鉱物をメカノケミカル処理する工程を備え、
前記メカノケミカル処理により前記粘土鉱物の層間に捕獲されたセシウムを揮発させることを特徴とするセシウム除去方法。 In the cesium removal method of removing the cesium from soil containing cesium,
Crushing the soil using a pulverizer, comprising a step of mechanochemical treatment of clay minerals contained in the soil;
The cesium removal method characterized by volatilizing the cesium captured between the clay mineral layers by the mechanochemical treatment.
前記メカノケミカル処理に先立つか、若しくは当該メカノケミカル処理の途中で、前記土壌に所定量のNaClを添加する工程を有することを特徴とするセシウム除去方法。 In the cesium removal method of Claim 1,
A method of removing cesium, comprising a step of adding a predetermined amount of NaCl to the soil prior to the mechanochemical treatment or in the middle of the mechanochemical treatment.
前記分級された粒径が微細な土壌に含まれるシルト分又は粘土鉱物の少なくとも一方に対して粉砕処理を行う工程を有することを特徴とするセシウム除去方法。 The method for removing cesium according to claim 1 or 2, further comprising a step of classifying the soil to 70 μm or less prior to the pulverization treatment of the soil.
A method for removing cesium, comprising a step of pulverizing at least one of a silt component and a clay mineral contained in soil having a fine classified particle size.
前記粉砕処理にボールミルを用い、当該ボールミルの容器中央にできる空間部に、揮発セシウムを吸着する物質を配し、揮発セシウムを吸着させつつ粉砕処理を行うことを特徴とするセシウム除去方法。 In the cesium removal method of any one of Claims 1 thru | or 3,
A method for removing cesium, wherein a ball mill is used for the pulverization treatment, a substance that adsorbs volatile cesium is disposed in a space formed in the center of the ball mill vessel, and the pulverization treatment is performed while adsorbing the volatile cesium.
ボールミル容器、ボールおよび吸着構造体を備え、
前記吸着構造体は、前記揮発セシウムを吸着する物質、当該吸着物質に対して通気状態を維持しつつ収容する吸着物質収容物、並びに前記吸着物質収容物を前記ボールからの衝撃から保護すると共に、前記吸着物質収容物と前記ボールミル容器内との通気性を保持する外殻体を備えることを特徴とするセシウム除去装置。
A cesium removal apparatus used for the cesium removal method according to claim 4,
A ball mill container, a ball and an adsorption structure;
The adsorbing structure protects the substance adsorbing the volatile cesium, the adsorbing substance containing the adsorbing substance while maintaining a ventilation state, and the adsorbing substance containing from the impact from the ball, An apparatus for removing cesium, comprising: an outer shell body that maintains air permeability between the adsorbed substance container and the ball mill container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013003068A JP6164631B2 (en) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Cesium removal method and cesium removal apparatus used therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013003068A JP6164631B2 (en) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Cesium removal method and cesium removal apparatus used therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014134473A JP2014134473A (en) | 2014-07-24 |
| JP6164631B2 true JP6164631B2 (en) | 2017-07-19 |
Family
ID=51412857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013003068A Expired - Fee Related JP6164631B2 (en) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Cesium removal method and cesium removal apparatus used therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6164631B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5894550B2 (en) * | 2013-03-11 | 2016-03-30 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Method for removing radioactive cesium from soil |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045240A (en) * | 1989-05-01 | 1991-09-03 | Westinghouse Electric Corp. | Contaminated soil restoration method |
| JP2004008953A (en) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Miyoshi Oil & Fat Co Ltd | Solid waste abatement method |
| JP2004141774A (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Kurita Water Ind Ltd | Soil or sediment purification method |
| JP2004162141A (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Energy Kankyo Sekkei Kk | Heavy metal separation and recovery method and lead separation and recovery method |
| JP2005169307A (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Miyoshi Oil & Fat Co Ltd | Waste disposal method |
| JP2005185873A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Sony Corp | Purification method of soil containing hazardous substances |
| JP2007209361A (en) * | 2005-09-22 | 2007-08-23 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Insolubilization of heavy metals by mechanochemical method |
| JP2013178131A (en) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Hitachi Ltd | Method of removing radioactive material in soil |
-
2013
- 2013-01-11 JP JP2013003068A patent/JP6164631B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014134473A (en) | 2014-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gomaa et al. | Green extraction of uranium (238U) from natural radioactive resources | |
| Choung et al. | Effects of radiation and temperature on iodide sorption by surfactant-modified bentonite | |
| Bayülken et al. | Investigation and modeling of cesium (I) adsorption by Turkish clays: bentonite, zeolite, sepiolite, and kaolinite | |
| Jin et al. | The adsorption of Eu (III) and Am (III) on Beishan granite: XPS, EPMA, batch and modeling study | |
| JP2013036883A (en) | Radioactive cesium processing method | |
| Parab et al. | A comparative study on native and gamma irradiated bentonite for cesium ion uptake | |
| Park et al. | Hybrid process of combined soil washing and selective adsorption to treat Cs-contaminated soil | |
| Štrok et al. | Fractionation of natural radionuclides in soils from the vicinity of a former uranium mine Žirovski vrh, Slovenia | |
| US20150025294A1 (en) | Decontamination Method for Radioactively Contaminated Material | |
| JP2014224696A (en) | Radioactive contamination water decontamination method | |
| Yin et al. | Selective removal of radiocesium from micaceous clay for post-accident soil decontamination by temperature-controlled Mg-leaching in a column | |
| JP6164631B2 (en) | Cesium removal method and cesium removal apparatus used therefor | |
| Jiao et al. | Use of thermal treatment with CaCl2 and CaO to remove 137Cs in the soil collected from the area near the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant | |
| Yi et al. | Removal of uranium from aqueous solution by using activated palm kernel shell carbon: adsorption equilibrium and kinetics | |
| JP2013242300A (en) | Method and device for treating radioactive substance contaminant | |
| JP2013068484A (en) | Processing method of radioactivity waste using ryukyus limestone | |
| JP2013178131A (en) | Method of removing radioactive material in soil | |
| JP6157857B2 (en) | Solidification method for radioactive waste | |
| JP6253046B2 (en) | Cesium extraction method | |
| WO2016018939A2 (en) | Methods for separating mixtures | |
| KR20230052638A (en) | Remediation method for uranium(U) contaminated soil | |
| JP2014055895A (en) | Adsorbent for radioactive material, reproduction method therefor, and purification method for radioactive contaminated material | |
| Yoon et al. | Contaminated Characteristic and Treatment Technology of Fine Particles (Silt/Clay) With Radionuclide | |
| JP6668215B2 (en) | Radioactive waste treatment method and treatment device | |
| Begum et al. | Dispersant-enhanced migration of radiocesium among soil size fractions: A novel strategy for volume reduction of radioactively contaminated soil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151228 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161004 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20161205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170606 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170614 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6164631 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |