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JP6472118B2 - Radioion extraction method and radioion extraction system - Google Patents
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Description

本発明は、放射性イオンの抽出方法、及び放射性イオン抽出システムに関する。特に、本発明は、土壌等の除染対象物質からの放射性イオンの抽出方法、及び放射性イオン抽出システムに関する。   The present invention relates to a radioactive ion extraction method and a radioactive ion extraction system. In particular, the present invention relates to a method for extracting radioactive ions from a decontamination target material such as soil, and a radioactive ion extraction system.

2011年3月11日に発生した東日本大震災に起因する福島第一原発事故の後、放射性セシウムイオン等を含む放射性物質の除染が大きな課題となっている。その中で最も困難な課題の1つが、土壌の粘土鉱物に捕捉された放射性セシウムイオンを効率的かつ安全に抽出し、分離する技術の開発である。この技術は膨大な放射性土壌廃棄物を削減する要である。   After the Fukushima Daiichi nuclear accident caused by the Great East Japan Earthquake that occurred on March 11, 2011, decontamination of radioactive materials including radioactive cesium ions has become a major issue. One of the most difficult issues is the development of technology for efficiently and safely extracting and separating radioactive cesium ions trapped in soil clay minerals. This technology is key to reducing the amount of radioactive soil waste.

従来、テトラフェニルホウ酸ナトリムとセシウムイオンを含む土壌とを混合し、数百度で2週間加熱することでセシウムイオンを土壌から抽出する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。また、プルシアンブルーを用い、土壌からセシウムイオンを分離する方法が研究されている(例えば、非特許文献2参照。)。更に、汚染土壌を希硫酸で煮沸し、水洗いして脱水することで土壌からセシウムイオンを分離する方法が研究されている(例えば、非特許文献3参照。)。また、アオイ科トロロアオイ属由来成分と凝集剤成分とを含み、アオイ科トロロアオイ属由来成分がオクラを乾燥及び粉砕したものであるうどん粉、米粉又は小麦粉を含む排水を処理するための凝集剤組成物が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a method is known in which sodium tetraphenylborate and soil containing cesium ions are mixed and heated at several hundred degrees for two weeks to extract cesium ions from the soil (see, for example, Non-Patent Document 1). . In addition, a method for separating cesium ions from soil using Prussian blue has been studied (see, for example, Non-Patent Document 2). Furthermore, a method for separating cesium ions from soil by boiling contaminated soil with dilute sulfuric acid, washing with water and dehydrating has been studied (for example, see Non-Patent Document 3). In addition, a flocculant composition for treating wastewater containing udon powder, rice flour or wheat flour, which includes a mallow family troro-aoi genus component and a flocculant component, and a mallow troro-aoi genus component dried and crushed okra It is known (for example, refer to Patent Document 1).

特許第4422202号Patent No. 4422202

Clays and Clay min. 13th Nat. Clay Conf., 247−261Clays and Clay min. 13th Nat. Clay Conf. 247-261 川本 徹、他2名、”土壌中のセシウムを低濃度の酸で抽出することに成功 プルシアンブルーナノ粒子吸着材で回収し放射性廃棄物の大幅な減量化へ”、[online]、(独)産業技術総合研究所、[平成25年3月11日検索]、インターネット<URL:http://www.aist-renkeisensya.jp/innovation-online/pdf/press/110831.pdf>Toru Kawamoto and two others, “Succeeded in extracting cesium in the soil with low-concentration acid, and recovered it with Prussian blue nanoparticle adsorbents to significantly reduce radioactive waste”, [online], (Germany) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, [Search on March 11, 2013], Internet <URL: http://www.aist-renkeisensya.jp/innovation-online/pdf/press/110831.pdf> 冨安 博、”放射性セシウムで汚染された土壌の洗浄と環境改善”、[online]、農林水産省、[平成25年3月11日検索]、インターネット<URL:http://www.maff.go.jp/mobile/kinkyu/tohoku_saigai/jyosen/kenkyu06.html>Hiroshi Kasuyasu, “Cleaning and improving the environment of soil contaminated with radioactive cesium”, [online], Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, [Search on March 11, 2013], Internet <URL: http: //www.maff.go .jp / mobile / kinkyu / tohoku_saigai / jyosen / kenkyu06.html >

しかし、非特許文献1に記載されている抽出方法においては、高温での熱処理を要するだけでなく2週間の加熱処理が必要であり、実用には適さない。また、非特許文献2に記載されているプルシアンブルーナノ粒子吸着材を用いる方法においては、シアン化合物を用いているので環境中にシアン化合物を排出する危険性があると共に、土壌に酸処理を施すことで放射性セシウムイオンを溶出させているので、粘土鉱物の構造を破壊する可能性がある。   However, the extraction method described in Non-Patent Document 1 is not suitable for practical use because it requires not only heat treatment at high temperature but also heat treatment for 2 weeks. Further, in the method using the Prussian blue nanoparticle adsorbent described in Non-Patent Document 2, since cyanide is used, there is a risk of discharging cyanide into the environment, and the soil is subjected to acid treatment. As a result, radioactive cesium ions are eluted, which may destroy the structure of clay minerals.

また、非特許文献2及び非特許文献3に記載の方法では、酸を用いることを要するので、酸を取り扱うことができる容器の材質や場所が限定されてしまうだけでなく、粘土鉱物の構造が破壊される場合もある。更に、特許文献1に記載の凝集剤組成物を用いて放射性セシウムイオンを土壌から抽出する場合、土壌自体を凝集固化させて廃棄することを要するので廃棄物が多くなると共に、土壌を凝集固化させるまでの工程が非常に多く、実用に供するには難点がある。   Further, in the methods described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, since it is necessary to use an acid, not only the material and location of the container that can handle the acid are limited, but the structure of the clay mineral is also limited. It can be destroyed. Furthermore, when radioactive cesium ions are extracted from soil using the flocculant composition described in Patent Document 1, it is necessary to coagulate and solidify the soil itself, so that the amount of waste increases and the soil is coagulated and solidified. There are many steps up to this point, and there are difficulties in putting it to practical use.

したがって、本発明の目的は、常温において迅速、簡便に除染対象物質から放射性イオンを抽出することができる放射性イオンの抽出方法、及び放射性イオン抽出システムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a radioactive ion extraction method and a radioactive ion extraction system that can quickly and easily extract radioactive ions from a decontamination target substance at room temperature.

本発明は、上記目的を達成するため、放射性イオンを含む除染対象物質と、放射性イオンと反応して放射性イオンを含む放射性固体を生成する沈殿試薬の水溶液との混合溶液を格納している試料容器を、公転軸の周りを公転させながら自転させ、混合溶液を撹拌混合することで放射性イオンを含む放射性固体を生成させる固体生成工程を備える放射性イオンの抽出方法が提供される。   In order to achieve the above object, the present invention stores a mixed solution of a decontamination target substance containing radioactive ions and an aqueous solution of a precipitation reagent that reacts with the radioactive ions to produce a radioactive solid containing the radioactive ions. A method for extracting radioactive ions is provided, which includes a solid production step in which a container is rotated while revolving around a revolution axis, and a mixed solution is stirred and mixed to produce a radioactive solid containing radioactive ions.

また、本発明は、上記目的を達成するため、放射性イオンを含む除染対象物質と、放射性イオンと反応して放射性イオンを含む放射性固体を生成する沈殿試薬の水溶液との混合溶液を格納する試料格納部と、試料格納部を公転軸の周りを公転させながら自転させ、混合溶液を撹拌混合する撹拌混合部とを備える放射性イオン抽出システムが提供される。   In order to achieve the above object, the present invention stores a mixed solution of a decontamination target substance containing radioactive ions and an aqueous solution of a precipitation reagent that reacts with the radioactive ions to produce a radioactive solid containing the radioactive ions. A radioactive ion extraction system is provided that includes a storage unit, and a stirring and mixing unit that rotates the sample storage unit while revolving around a revolution axis and stirs and mixes the mixed solution.

本発明に係る放射性イオンの抽出方法、及び放射性イオン抽出システムによれば、常温において迅速、簡便に除染対象物質から放射性イオンを抽出することができる放射性イオンの抽出方法、及び放射性イオン抽出システムを提供できる。   According to the radioactive ion extraction method and the radioactive ion extraction system according to the present invention, a radioactive ion extraction method and a radioactive ion extraction system that can quickly and easily extract radioactive ions from a decontamination target material at room temperature. Can be provided.

本発明の第1の実施の形態に係る放射性イオンの抽出のフロー図である。It is a flowchart of extraction of the radioactive ion which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る放射性イオンの抽出に用いる自転・公転式ミキサーの概要図である。It is a schematic diagram of the autorotation / revolution mixer used for extraction of the radioactive ion which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る放射性イオン抽出システムの機能構成図である。It is a functional block diagram of the radioactive ion extraction system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る放射性イオンの抽出の流れを示す。また、図2は、本発明の第1の実施の形態に係る放射性イオンの抽出に用いる自転・公転式ミキサーの概要を示す。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a flow of extraction of radioactive ions according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an outline of a rotation / revolution mixer used for extraction of radioactive ions according to the first embodiment of the present invention.

本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法は、放射性イオンを捕捉している土壌等の除染対象物質の放射性イオンを、常温下、短時間で放射性を有さないイオンに置換して除染対象物質から放射性イオンを抽出する方法である。   In the method for extracting radioactive ions according to the present embodiment, the radioactive ions of the decontamination target material such as soil capturing the radioactive ions are replaced with non-radioactive ions in a short time at room temperature. This is a method for extracting radioactive ions from a target substance.

具体的に、放射性イオンの抽出方法は以下の工程を備える。まず、放射性イオンを表面若しくは層間に捕捉している除染対象物質と、放射性イオンとイオン交換反応して放射性イオンを含む放射性固体(すなわち、固体塩)を生成する沈殿試薬の水溶液との混合溶液を試料容器に格納する(格納工程:ステップ10。以下、ステップを「S」と表す。)。次に、試料容器を、公転軸の周りを公転させながら自転させて混合溶液を撹拌混合することで放射性イオンを含む放射性固体を生成させる(固体生成工程:S20)。続いて、放射性イオンが除去された除染対象物質と放射性固体とを分離する(分離工程:S30)。   Specifically, the radioactive ion extraction method includes the following steps. First, a mixed solution of a decontamination target substance that captures radioactive ions between the surfaces or layers, and an aqueous solution of a precipitation reagent that generates radioactive solids (ie, solid salts) containing radioactive ions by an ion exchange reaction with the radioactive ions. Is stored in the sample container (storage process: step 10; hereinafter, step is expressed as “S”). Next, the sample container is rotated while revolving around the revolution axis, and the mixed solution is stirred and mixed to generate a radioactive solid containing radioactive ions (solid generation step: S20). Subsequently, the decontamination target material from which the radioactive ions have been removed and the radioactive solid are separated (separation step: S30).

ここで放射性イオンは、放射性セシウムイオンである。また、除染対象物質は、例えば、表面若しくは層間に放射性イオンを含む金雲母(化学式:KMgAlSi10(OH,F))や黒雲母(化学式:K(Mg,Fe)AlSi10(OH,F))等の層状ケイ酸塩鉱物を含む土壌である。 Here, the radioactive ions are radioactive cesium ions. The decontamination target substances include, for example, phlogopite (chemical formula: KMg 3 AlSi 3 O 10 (OH, F) 2 ) containing radioactive ions between the surfaces or layers and biotite (chemical formula: K (Mg, Fe) 3 AlSi). It is a soil containing a layered silicate mineral such as 3 O 10 (OH, F) 2 ).

沈殿試薬としては、イオンと反応すると水に難溶性の固体塩を生成する化合物を用いる。具体的に本実施の形態において沈殿試薬としては、テトラフェニルホウ酸ナトリウム、又は塩化バリウムを用いることができる。沈殿試薬の使用量は、少なくとも除染対象物質中に含まれる放射性イオンの全てを置換できる以上の量を用いることが好ましい。例えば、除染対象物質に含まれる放射性イオン1モルに対し、沈殿試薬を1モル以上用いることが好ましい。また、沈殿試薬の使用量が多いほど、除染対象物質中の放射性イオンと沈殿試薬のイオンとのイオン交換に要する時間が短くなる。更に、除染対象物質に放射性セシウムイオンが含まれている場合、テトラフェニルホウ酸ナトリウムを用いることが最も好ましい。   As the precipitation reagent, a compound that forms a solid salt hardly soluble in water when reacted with ions is used. Specifically, sodium tetraphenylborate or barium chloride can be used as the precipitation reagent in the present embodiment. The amount of the precipitation reagent used is preferably an amount that can replace at least all of the radioactive ions contained in the decontamination target substance. For example, it is preferable to use 1 mol or more of precipitation reagent for 1 mol of radioactive ions contained in the decontamination target substance. In addition, the greater the amount of precipitation reagent used, the shorter the time required for ion exchange between radioactive ions in the decontamination target substance and ions of the precipitation reagent. Further, when radioactive cesium ions are contained in the decontamination target substance, it is most preferable to use sodium tetraphenylborate.

固体生成工程は、試料容器30を自公転させることで混合溶液に複雑な上下対流を与えて撹拌混合させ、イオン交換反応を促進する。ここで、固体生成工程は、撹拌混合を常温、常圧で実行する。具体的に、固体生成工程は、図2に示すように、試料容器30を公転軸10の周りを公転させながら、自転軸20を軸にして試料容器30を自転させることができる自転・公転式ミキサーを用いる。固体生成工程は、自転・公転式ミキサーを用い、試料容器30を公転軸の周りを予め定められた公転速度で公転させながら予め定められた自転速度で自転させる。公転速度に対して自転速度は予め定められた速度に設定される。一例として、公転速度は2000rpmに設定され、自転速度は800rpmに設定される。なお、公転速度及び自転速度はこれらの速度に限定されず、適宜変更することもできる。   In the solid production process, the sample container 30 is rotated and revolved to give a complicated up-down convection to the mixed solution to stir and mix to promote the ion exchange reaction. Here, a solid production | generation process performs stirring and mixing at normal temperature and a normal pressure. Specifically, as shown in FIG. 2, the solid generation process is a rotation / revolution type that can rotate the sample container 30 around the rotation axis 20 while revolving the sample container 30 around the rotation axis 10. Use a mixer. In the solid generation step, a sample container 30 is rotated at a predetermined rotation speed while revolving around the rotation axis at a predetermined rotation speed using a rotation / revolution mixer. The rotation speed is set to a predetermined speed with respect to the revolution speed. As an example, the revolution speed is set to 2000 rpm, and the rotation speed is set to 800 rpm. The revolution speed and the rotation speed are not limited to these speeds, and can be appropriately changed.

また、固体生成工程は、試料容器30を自公転させることで、地表における重力加速度以上の加速度を混合溶液に加えて混合溶液を撹拌混合することができる。本実施の形態において、固体生成工程は、混合溶液に400G程度の重力加速度を加えることができる。そして、本実施の形態において固体生成工程は、例えば、30分以上30時間以下程度の時間、継続される。なお、試料容器30の公転軸10に対する傾斜角度は、公転速度に応じて変化可能に設けることができる。   Moreover, a solid production | generation process can stir and mix a mixed solution by adding the acceleration more than the gravitational acceleration in the ground surface to a mixed solution by rotating and revolving the sample container 30. FIG. In the present embodiment, in the solid production step, a gravitational acceleration of about 400 G can be applied to the mixed solution. And in this Embodiment, a solid production | generation process is continued for the time about 30 minutes or more and 30 hours or less, for example. In addition, the inclination angle with respect to the revolution axis 10 of the sample container 30 can be provided so that it can be changed according to the revolution speed.

分離工程は、ろ過、遠心分離、又は水簸(エルトリエーション)等の手法を用い、放射性イオンが除去された除染対象物質と当該放射性イオンを含む放射性固体とを分離する。   In the separation step, a decontamination target material from which radioactive ions have been removed and a radioactive solid containing the radioactive ions are separated using a technique such as filtration, centrifugation, or elutriation.

(第1の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法は、公転軸の周りを公転しながら自転する試料容器30内で沈殿試薬と除染対象物質とを撹拌混合させるので、除染対象物質と沈殿試薬とを高効率で衝突させて除染対象物質から放射性イオンを高効率で除去できる。これにより、本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法によれば、従来の数百度の高温での加熱を要する手法、高濃度の酸を用いる手法、及び極めて有害な試薬を用いる手法に比べ、常温という条件下で、安全かつ容易に素早く粘土鉱物と放射性セシウムイオン等の放射性イオンを含む塩とを分離することができる。
(Effects of the first embodiment)
In the method for extracting radioactive ions according to the present embodiment, the precipitation reagent and the decontamination target substance are stirred and mixed in the sample container 30 that rotates while revolving around the revolution axis. The radioactive ions can be removed from the decontamination target material with high efficiency. Thereby, according to the method for extracting radioactive ions according to the present embodiment, compared to the conventional method that requires heating at a high temperature of several hundred degrees, the method that uses a high concentration acid, and the method that uses a very harmful reagent, Clay minerals and salts containing radioactive ions such as radioactive cesium ions can be separated safely and easily quickly under conditions of room temperature.

また、本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法は、イオンと反応すると水に難溶性の固体塩を生成する沈殿試薬を用いるので、除染対象物質から放射性イオンを固体塩として容易に分離できる。これにより、本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法によれば、除染対象物質から全て若しくは大部分の放射性イオンを除染できるので、厳重な管理を要する廃棄物の量を大幅に削減できる。   Moreover, since the extraction method of the radioactive ion which concerns on this Embodiment uses the precipitation reagent which produces | generates a solid salt hardly soluble in water when it reacts with ion, a radioactive ion can be easily separated from a decontamination target substance as a solid salt. . Thereby, according to the radioactive ion extraction method according to the present embodiment, all or most of the radioactive ions can be decontaminated from the decontamination target substance, so that the amount of waste requiring strict management can be greatly reduced. .

例えば、除染対象物質が放射性セシウムイオンを含む土壌であって、沈殿試薬がテトラフェニルホウ酸ナトリムである場合、本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法によれば、当該土壌中の放射性セシウムイオンがテトラフェニルホウ酸ナトリウムのナトリウムイオンに置換される。これにより、当該土壌の構造(すなわち、粘土鉱物の構造)を破壊せずに当該土壌から放射性セシウムイオンを除去できるので、除染後の土壌を、通常の土壌として再利用することもできる。   For example, when the decontamination target material is soil containing radioactive cesium ions and the precipitation reagent is sodium tetraphenylborate, the radioactive ion extraction method according to the present embodiment allows the radioactive cesium in the soil to be Ions are replaced by sodium tetraphenylborate sodium ions. Thereby, since radioactive cesium ions can be removed from the soil without destroying the structure of the soil (that is, the structure of the clay mineral), the soil after decontamination can be reused as normal soil.

[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る放射性イオン抽出システムの機能構成の一例を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows an example of a functional configuration of the radioactive ion extraction system according to the second embodiment of the present invention.

第2の実施の形態に係る放射性イオン抽出システム1は、第1の実施に形態に係る放射性イオンの抽出方法の工程及び機能の一部又は全部をシステムとして実現することができる。   The radioactive ion extraction system 1 according to the second embodiment can realize part or all of the steps and functions of the radioactive ion extraction method according to the first embodiment as a system.

放射性イオン抽出システム1は、放射性イオンを含む除染対象物質と、放射性イオンと反応して放射性イオンを含む放射性固体を生成する沈殿試薬の水溶液との混合溶液を格納する試料格納部としての試料容器30と、試料容器30を、公転軸の周りを公転させながら自転させ、混合溶液を撹拌混合する撹拌混合部40と、放射性イオンが除去された除染対象物質と放射性固体とを分離する分離部50とを備える。   The radioactive ion extraction system 1 is a sample container as a sample storage unit that stores a mixed solution of a decontamination target substance containing radioactive ions and an aqueous solution of a precipitation reagent that reacts with the radioactive ions to generate a radioactive solid containing the radioactive ions. 30, the sample container 30 is rotated while revolving around the revolution axis, and the stirring and mixing unit 40 that stirs and mixes the mixed solution, and the separation unit that separates the decontamination target material from which radioactive ions have been removed and the radioactive solid 50.

撹拌混合部40は、例えば、自転・公転式ミキサーであり、試料容器30内の混合溶液に、地表における重力加速度を超える加速度を加えることができる。また、分離部50は、ろ過装置、遠心分離器、又は水簸(エルトリエーション)装置である。   The stirring and mixing unit 40 is, for example, a rotation / revolution mixer, and can apply acceleration exceeding the gravitational acceleration on the ground surface to the mixed solution in the sample container 30. The separation unit 50 is a filtration device, a centrifuge, or a water tank (eltriation) device.

本発明の実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法を用い、以下の工程により、放射性セシウムイオンを吸着している粘土鉱物から当該放射性セシウムイオンを抽出した。   The radioactive cesium ion was extracted from the clay mineral which adsorb | sucked the radioactive cesium ion with the following processes using the extraction method of the radioactive ion which concerns on embodiment of this invention.

まず、テトラフェニルホウ酸ナトリウム(関東化学株式会社製)2.0gを秤量し、これをイオン交換水50mlに溶解させることでテトラフェニルホウ酸ナトリウム水溶液を調製した。次に、放射性セシウムイオンを吸着している粘土鉱物2.0gと調整したテトラフェニルホウ酸ナトリウム水溶液30mlとを混合して混合溶液を調製した。本実施例において用いた粘土鉱物は、放射性セシウムイオンが1480ppm吸着されている金雲母を用いた。続いて、常温常圧下において、自転・公転式ミキサーを用いて調製した混合溶液を撹拌混合した。   First, 2.0 g of sodium tetraphenylborate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was weighed and dissolved in 50 ml of ion-exchanged water to prepare a sodium tetraphenylborate aqueous solution. Next, 2.0 g of a clay mineral adsorbing radioactive cesium ions and 30 ml of an adjusted sodium tetraphenylborate aqueous solution were mixed to prepare a mixed solution. As the clay mineral used in this example, phlogopite with 1480 ppm of radioactive cesium ions adsorbed was used. Subsequently, the mixed solution prepared using a rotation / revolution mixer was stirred and mixed at room temperature and normal pressure.

本実施例では、自転・公転式ミキサーとして、株式会社シンキー製のTHINKY AR−100を用いた。公転速度は2000rpmに設定し、自転速度は800rpmに設定した。また、撹拌時間は30時間に設定した。   In this example, THINKY AR-100 manufactured by Shinky Corporation was used as a rotating / revolving mixer. The revolution speed was set to 2000 rpm, and the rotation speed was set to 800 rpm. The stirring time was set to 30 hours.

撹拌混合が終了した後、混合溶液は懸濁液になっていた。この懸濁液を静置し、粘土鉱物を沈殿させ、上澄みからテトラフェニルホウ酸セシウム塩を回収した。そして、沈殿した粘土鉱物及び上澄みから回収したテトラフェニルホウ酸セシウム塩を原子吸光分光光度計(島津製作所製:AA−6200、及びAA−7000)により分析し、粘土鉱物からどの程度の放射性セシウムを抽出することができたか算出した。   After stirring and mixing, the mixed solution was a suspension. This suspension was allowed to stand to precipitate clay minerals, and cesium tetraphenylborate was recovered from the supernatant. Then, the cesium tetraphenylborate recovered from the precipitated clay mineral and the supernatant is analyzed by an atomic absorption spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation: AA-6200 and AA-7000), and how much radioactive cesium is determined from the clay mineral. It was calculated whether it could be extracted.

その結果、本実施例に係る放射性イオンの抽出方法を用いた場合、77%以上の放射性セシウムイオンをテトラフェニルホウ酸セシウム塩として回収できたことが示された。本実施例において用いた粘土鉱物の放射性セシウムイオンの濃度は、福島第一原発に起因して汚染された土壌における放射性セシウムイオンの濃度の約1000倍であるので、福島第一原発に起因して汚染された実際の土壌に対して本実施の形態に係る放射性イオンの抽出方法を適用することで、実際の土壌から略100%の放射性セシウムイオンを抽出できると考えられる。なお、福島第一原発に起因して汚染された土壌における放射性セシウムイオンの濃度は、文部科学省による放射線モニタリング情報の土壌モニタリング結果(URL:http://radioactivity.mext.go.jp/ja/contents/6000/5622/24/116_0313.pdf)に示されている値の平均値(ただし、137CsのBq値をg換算した値)によるものである。 As a result, it was shown that 77% or more of radioactive cesium ions could be recovered as a cesium tetraphenylborate salt when using the method for extracting radioactive ions according to this example. The concentration of radioactive cesium ions in the clay mineral used in this example is about 1000 times the concentration of radioactive cesium ions in soil contaminated by Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. It is considered that approximately 100% of radioactive cesium ions can be extracted from the actual soil by applying the radioactive ion extraction method according to the present embodiment to the contaminated actual soil. In addition, the concentration of radioactive cesium ions in soil contaminated by the Fukushima Daiichi nuclear power plant is the result of soil monitoring in the radiation monitoring information by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (URL: http://radioactivity.mext.go.jp/en/ contents / 6000/5622/24 / 116_0313.pdf) (the value obtained by converting the Bq value of 137 Cs into g).

(比較例)
テトラフェニルホウ酸ナトリウムをアルキルアンモニウム塩に代え、実施例1と同様にして混合溶液を調整し、自転・公転式ミキサーを用いずに混合溶液を24時間加熱した。その結果、粘土鉱物から抽出することができた放射性セシウムイオンは5%程度であった。
(Comparative example)
Sodium tetraphenylborate was replaced with an alkylammonium salt to prepare a mixed solution in the same manner as in Example 1, and the mixed solution was heated for 24 hours without using a rotation / revolution mixer. As a result, the amount of radioactive cesium ions that could be extracted from the clay mineral was about 5%.

まず、塩化バリウム35.8gを秤量し、これをイオン交換水100mlに溶解させることで飽和塩化バリウム水溶液を調製した。次に、放射性セシウムイオンを吸着しているフロゴパイト1.0gと調整した飽和塩化バリウム水溶液20mlとを混合して混合溶液を調製した。そして、この混合溶液を実施例1と同様に自転・公転式ミキサーで90分間撹拌した。なお、公転速度は2000rpmに設定し、自転速度は800rpmに設定した。   First, 35.8 g of barium chloride was weighed and dissolved in 100 ml of ion exchange water to prepare a saturated barium chloride aqueous solution. Next, 1.0 g of phlogopite adsorbing radioactive cesium ions and 20 ml of an adjusted saturated barium chloride aqueous solution were mixed to prepare a mixed solution. Then, this mixed solution was stirred for 90 minutes by a rotation / revolution mixer in the same manner as in Example 1. The revolution speed was set to 2000 rpm, and the rotation speed was set to 800 rpm.

撹拌混合が終了した後、混合溶液は懸濁液になっていた。この懸濁液を濾過・洗浄し、得られた固体(塩化セシウム)を乾燥させた。これにより、フロゴパイトからセシウムイオンを抽出することができた。   After stirring and mixing, the mixed solution was a suspension. This suspension was filtered and washed, and the obtained solid (cesium chloride) was dried. As a result, cesium ions could be extracted from the phlogopite.

このように、本実施例に係る放射性イオンの抽出方法によれば、土壌中の粘土鉱物に強く捕捉されていることにより抽出することが困難な放射性イオン(例えば、放射性セシウムイオン)を、強酸や危険な試薬を用いずに、室温で高効率かつ高速に抽出分離することができることが示された。   Thus, according to the method for extracting radioactive ions according to the present embodiment, radioactive ions (for example, radioactive cesium ions) that are difficult to extract due to being strongly trapped by clay minerals in the soil are converted into strong acids or It was shown that extraction and separation can be performed efficiently and at high speed at room temperature without using dangerous reagents.

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。   While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. In addition, not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

1 放射性イオン抽出システム
10 公転軸
20 自転軸
30 試料容器
40 撹拌混合部
50 分離部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radioactive ion extraction system 10 Revolving shaft 20 Rotating shaft 30 Sample container 40 Agitation mixing part 50 Separation part

Claims (4)

放射性セシウムイオンを含む除染対象物質と、前記放射性イオンと反応して前記放射性イオンを含む放射性固体を生成する沈殿試薬である塩化バリウムの水溶液との混合溶液を格納している試料容器を、公転軸の周りを公転させながら自転させ、前記混合溶液を撹拌混合することで前記放射性イオンを含む前記放射性固体を生成させる固体生成工程
を備える放射性イオンの抽出方法。
A sample container storing a mixed solution of a decontamination target substance containing radioactive cesium ions and an aqueous solution of barium chloride, which is a precipitation reagent that reacts with the radioactive ions to produce radioactive solids containing the radioactive ions, A method for extracting radioactive ions, comprising: a solid generation step of generating a radioactive solid containing the radioactive ions by rotating around an axis while revolving, and stirring and mixing the mixed solution.
前記固体生成工程が、地表における重力加速度を超える加速度を前記混合溶液に加える請求項1に記載の放射性イオンの抽出方法。 The method for extracting radioactive ions according to claim 1, wherein the solid generation step adds acceleration exceeding gravitational acceleration on the ground surface to the mixed solution. 前記放射性イオンが除去された除染対象物質と前記放射性固体とを分離する分離工程を更に備える請求項1又は2に記載の放射性イオンの抽出方法。 The method for extracting radioactive ions according to claim 1, further comprising a separation step of separating the decontamination target material from which the radioactive ions have been removed and the radioactive solid. 放射性セシウムイオンを含む除染対象物質と、前記放射性セシウムイオンと反応して前記放射性セシウムイオンを含む放射性固体を生成する沈殿試薬としての塩化バリウムの水溶液との混合溶液を格納する試料格納部と、
前記試料格納部を、公転軸の周りを公転させながら自転させ、前記混合溶液を撹拌混合する撹拌混合部と
を備える放射性イオン抽出システム。
A decontamination substance containing radioactive cesium ions, and the sample storage unit for storing a mixed solution of an aqueous solution of barium chloride as a precipitating reagent to produce radioactive solid containing the radioactive cesium said radioactive cesium ions react with ions,
A radioactive ion extraction system comprising: a stirring and mixing unit that rotates the sample storage unit while revolving around a revolution axis and stirs and mixes the mixed solution.
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