JP2014021074A

JP2014021074A - 放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステム

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Publication number: JP2014021074A
Application number: JP2012163139A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Matsui; 敏樹松井; Tsutomu Katamoto; 勉片元; Shinobu Inanaga; 忍稲永; Osamu Inanaga; 修稲永
Original assignee: TOELL CO Ltd; Toda Kogyo Corp
Current assignee: TOELL CO Ltd; Toda Kogyo Corp
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】本発明は、放射性物質で汚染された水道水を、簡単な装置で、安全に除染しながらモニタリングできるシステムを提供することを課題とする。
【解決方法】本発明は、水道水の水源配管の後段に、放射性物質吸着剤を充填あるいは配合したカートリッジ浄水器と該カートリッジ浄水器を通過する水量を積算計測する流量計を備えており、該カートリッジ浄水器には着脱可能な放射性物質吸着剤の放射線量を計測する測定器を取り付けたことを特徴とする放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムに関するものであり、さらに詳しくは放射性物質吸着剤を充填あるいは配合したカートリッジ浄水器に放射性物質で汚染された水道水を通過させることで、簡単かつ安全に放射性物質を除去しながら、水道水中の放射性物質濃度をモニタリングするシステムに関するものである。

２０１１年３月１１日に福島第一原子力発電所（東京電力）において、チェルノブイリ原子力発電所事故以来２例目の国際原子力事象評価尺度（ＩＮＥＳ）レベル７の原子力事故が起きた。日本近海の三陸沖で同日に発生した東北地方太平洋沖地震とこれに伴い発生した大津波によって施設が多大な複合的被害を受け、この被害によって、福島第一原子力発電所の炉心および使用済燃料プール内の燃料が冷却できなくなって燃料が損傷し、大量の放射性物質が外部に放出され周辺に甚大な影響をもたらした。

放出された主な放射性核種は、ヨウ素１３１（半減期約８日）、セシウム１３７（半減期約２８年）、セシウム１３４（半減期約２年）、ストロンチウム９０（半減期約２９年）等であり、セシウム１３７の放出量は１５０００ＴＢｑ（広島原爆の１６８個分）、ヨウ素１３１は１６０００ＴＢｑ（広島原爆約２．５個分）、ストロンチウム９０は１４０ＴＢｑ（広島原爆約２．４個分）と言われているが、半減期を考慮すると、放射能汚染に寄与する重要な核種は、セシウム１３７、セシウム１３４およびストロンチウム９０と考えられる。

福島第一原子力発電所事故によるこれら放射性核種の放出によって汚染された対象物は、発電所内の炉心冷却に使用された海水を含む汚染水、発電所施設内のドレン水、発電所周辺および福島県内外の広域の市街地、田畑、森林、港湾、湖沼等の多岐に渡って広がっている。

放射性物質を含む市街地や田畑等の土壌や港湾の底質汚泥については、国や自治体を中心に各種除染技術を用いた除染対策が取られつつあるが、森林、湖沼および河川については除染対策が殆ど施されていない状態である。森林、湖沼および河川は、浄水場における水道水の原水となっているが、浄水場においても放射性物質を除去するための特別な設備を設置している施設は殆ど見当たらず、放射性物質の除去対策を取れない状況である。

したがって、浄水場からの水道水の供給先となる各家庭や公共施設等での対策が必要となってくる。一方、近年、きれいな水、おいしい水に対する関心は、日増しに高まっており、家庭用を中心として水道水の残量塩素、カビ臭、トリハロメタン等の有機塩素化合物、重金属類の除去を目的とした浄水器カートリッジが普及しつつある。家庭用の浄水器カートリッジとしては、水道管の元栓に取り付ける元栓直結型、蛇口に取り付ける蛇口直結型、流し台の下に設置するビルトイン型、流し台の周りに据え置きする卓上型などがある。浄水器のろ過材の種類としては、活性炭、中空糸膜、セラミック、逆浸透膜等があり、それぞれの特徴と価格によって選択使用されている。しかしながら、これらのろ過材では、放射性セシウム、放射性ストロンチウム等の放射性物質を十分に分離除去できない。

一方、従来の水中の放射性物質イオン、特にセシウム１３７、セシウム１３４およびストロンチウム９０等の放射性陽イオンを吸着除去できるとされる吸着剤としては、陽イオン交換能を有するゼオライト、不溶性フェロシアン化物、バーミキュライトおよび含水アルミノケイ酸塩等が提案されている（特許文献１〜３、非特許文献１、２）。

特開平４−３４０４９７号公報特開平４−１１８５９６号公報特開平５−３４４９７号公報

山口紀子、高田裕介、林健太郎、石川覚、倉俣正人、江口定夫、吉川省子、坂口敦、浅田景、和穎朗太、牧野知之、赤羽幾子、平舘俊太郎、「土壌−植物系における放射性セシウムの挙動とその変動要因」、農環研報、３１、７５−１２９（２０１２）末益匠、鈴木正哉、犬飼恵一、前田雅喜、月村勝宏、片元勉、「Ｃｓ吸着能を持つ非晶質アルミニウムケイ酸塩の開発とその吸着特性」、第５５回粘土科学討論会、８０（２０１１）

しかし、前出特許文献１には、セシウムイオンを含むウラン水溶液とゼオライト吸着剤とを接触させて、セシウムイオンを吸着分離することが記載されているが、モルデナイト型の天然ゼオライトではセシウムイオンの吸着性能は高いがストロンチウムイオンの吸着性能は低い、あるいはＹ型の人工ゼオライトはストロンチウムイオンの吸着性能は良いがセシウムイオンの吸着は低い、といったセシウムおよびストロンチウムイオンの両者について良好な吸着性能を有するものがない。

また、前出特許文献２には、硝酸含有水溶液中のセシウムイオンと不溶性フェロシアン化物からなる吸着剤とを接触させて、セシウムイオンを吸着分離することが記載されているが、フェロシアン化物はセシウムイオン吸着能力が高いものの、熱やアルカリには弱くシアン化合物を遊離するため、吸着分離後の長期安定性に問題がある。

また、前出特許文献３には、クリストバライト等の天然シリカ化合物あるいはクリノプチロライト等の天然ゼオライトを用いた放射性廃液の処理方法が記載されているが、セシウムおよびストロンチウムイオンに対する十分な吸着性能があるとは言い難い。

また、前出非特許文献１には、セシウムイオンの吸着に係る主な土壌構成成分として、バーミキュライト族鉱物、スクメタイト族鉱物が挙げられているが、セシウムイオンは吸着するものの、十分な吸着性能があるとは言い難く、さらにストロンチウムイオンに対する吸着性能も十分でない。

また、前出非特許文献２には、Ｓｉ／Ａｌモル比が０．５および１．０とした非晶質アルミニウムケイ酸塩によるセシウムイオン吸着特性について開示しているが、セシウムの吸着性能は十分なものでなく、さらにストロンチウムイオンに対する吸着性能も優れているとは言い難い。

そこで、本発明は、水道水中の放射性物質含有量を、放射性物質吸着剤を充填あるいは配合したカートリッジ浄水器を用いて、簡単かつ安全にモニタリングできるシステムを提供することを課題とする。

前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。

即ち、本発明は、水道水の水源配管の後段に、放射性物質吸着剤を充填あるいは配合したカートリッジ浄水器と該カートリッジ浄水器を通過する水量を積算計測する流量計を備えており、該カートリッジ浄水器には放射性物質吸着剤の放射線量を計測する測定器を取り付けたことを特徴とする放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムである（本発明１）。

また、本発明は、本発明１記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、前記放射線量を計測する測定器が着脱可能である水道水のモニタリングシステムである（本発明２）。

また、本発明は、本発明１又は２記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、水道水の全量をカートリッジ浄水器に通水する水道水のモニタリングシステムである（本発明３）。

また、本発明は、本発明１又は２記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、水道水の一部をカートリッジ浄水器に通水する水道水のモニタリングシステムである（本発明４）。

また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、前記放射性物質吸着剤が、ＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である含水アルミノケイ酸塩粒子である水道水のモニタリングシステムである（本発明５）。

また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、前記放射性物質吸着剤が含水アルミノケイ酸塩粒子と、ゼオライト粒子又はプルシアンブルー粒子との混合物であり、該含水アルミノアルミノケイ酸塩粒子がＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である水道水のモニタリングシステムである（本発明６）。

また、本発明は、含水アルミノケイ酸塩粒子が非晶質であり、かつ、ＢＥＴ比表面積が３００〜７００ｍ^２／ｇであることを特徴とする本発明５又は６記載の水道水のモニタリングシステムである（本発明７）。

本発明に係る放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムによって、放射性物質で汚染された水道水の除染を行いつつ、該水道水の放射性物質濃度を安全、迅速かつ安価にチェックでき、水道水に対する安心感および満足感を得ることができる。

本発明３に係る集合住宅のモニタリングシステムの構成例を示す模式図である。本発明４に係る個人住宅のモニタリングシステムの構成例を示す模式図である。

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。

本発明は、水道水の水源配管の後段に、放射性物質吸着剤を充填あるいは配合したカートリッジ浄水器と該カートリッジ浄水器を通過する水量を積算計測する流量計を備えており、該カートリッジ浄水器には着脱可能な放射性物質吸着剤の放射線量を測定する測定器を取り付けたモンタリングシステムである。

先ず、本発明における放射性物質吸着剤について述べる。

本発明における放射性物質吸着剤は、含水アルミノケイ酸塩粒子、或いは含水アルミノケイ酸塩粒子とゼオライト粒子及び／又はプルシアンブルー粒子との混合物である。また、含水アルミノケイ酸塩粒子はナトリウムを含有しており、非結晶性である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子のナトリウム含有量は、ＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５である。Ｎａ含有量が０．１未満の場合には、放射性物質の吸着が十分ではない。Ｎａ含有量が０．５を超える場合には、アルミノケイ酸塩の微細構造が変化するので好ましくはない。好ましいＮａ含有量は０．１０〜０．４５であり、より好ましくは０．１２〜０．４０である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子の粒子形状は粒状又は板状が好ましい。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子はＳｉ／Ａｌのモル比は１．３〜１０．０が好ましい。Ｓｉ／Ａｌのモル比が１．３未満の場合、１０．０を越えた場合には放射性物質の吸着性能が低下して好ましくない。より好ましいＳｉ／Ａｌのモル比は１．３〜８．０であり、さらにより好ましくは１．４〜８．０である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子のＢＥＴ比表面積値は３００〜７００ｍ^２／ｇが好ましく、より好ましくは４００〜６００ｍ^２／ｇである。ＢＥＴ比表面積値が３００ｍ^２／ｇ未満の場合には、放射性物質との接触面積が小さくなってしまうので好ましくない。７００ｍ^２／ｇを超える場合には、放射性物質の吸着には問題ないが、工業的に生産するには困難であり、取扱いにおいても困難である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子の炭素含有量は０．０１〜０．５ｗｔ％が好ましく、より好ましくは０．０２〜０．３ｗｔ％である。硫黄含有量は０．５ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは０．３ｗｔ％以下である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子の平均１次粒子径は２〜５０ｎｍが好ましい。好ましくは３〜３０ｎｍである。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子はＴｉ、Ｚｒ、Ｆｅ及びＣｅから選ばれる１種以上の元素を含有してもよく、前記元素を含有することによって放射性物質の吸着性能が向上する。Ｔｉ、Ｚｒ、ＦｅまたはＣｅは含水アルミノケイ酸塩中に固溶して存在させることが好ましい。

本発明におけるゼオライト粒子は、天然ゼオライト、合成ゼオライト及び人工ゼオライトのいずれも用いることができる。ゼオライトの具体例としては例えば、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｔ型ゼオライト、ソーダライト、モルデナイト、アナルサイム、クリノプチロライト、チャバサイト、エリオナイト等を挙げることができる。

本発明におけるゼオライト粒子の平均粒子径は、微粒子の方が放射性セシウム及びストロンチウム等との接触効率が上がるため、１ｍｍ以下が好ましい。１ｍｍを超えると、後述の含水アルミノケイ酸塩粒子との混合物とする際に、均一な混合物が得られにくくなる。

本発明におけるゼオライト粒子のＢＥＴ比表面積は１０〜１０００ｍ^２／ｇが好ましく、より好ましくは２０〜１００ｍ^２／ｇである。ＢＥＴ比表面積値が１０ｍ^２／ｇ未満の場合には、放射性物質との接触面積が小さくなってしまうので好ましくない。１０００ｍ^２／ｇを超える場合には、放射性物質の吸着には問題ないが、工業的に生産するにはコストがかかる。

本発明におけるプルシアンブルー粒子は、公知のものを用いることができるが、安価な着色顔料用ものがより好ましい。平均一次粒子径は０．０１〜０．１μｍ程度である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子とゼオライト粒子の混合物において、含水アルミのケイ酸塩粒子に対するゼオライト粒子の添加量は、０〜５０ｗｔ％である。５０ｗｔ％を超えると、フィルターカートリッジに充填あるいは担持した場合に、通液性は良くなるものの、放射性物質の吸着性能、特に放射性ストロンチウムの吸着性能が顕著に低下してしまう。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子とプルシアンブルー粒子の混合物において、含水アルミのケイ酸塩粒子に対するプルシアンブルー粒子の添加量は、０〜５０ｗｔ％である。５０ｗｔ％を超えると、フィルターカートリッジに充填あるいは担持した場合に、放射性セシウムに対する吸着性能は顕著に向上するものの、放射性ストロンチウムに対する吸着性能は低下し、さらに通液性が著しく悪くなる。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子とゼオライト粒子とプルシアンブルー粒子との混合物において、含水アルミのケイ酸塩粒子に対するゼオライト粒子とプルシアンブルー粒子の合計添加量は、０〜５０ｗｔ％である。５０ｗｔ％を超えると、放射性ストロンチウムに対する吸着性能が低下する。

また、本発明における放射性物質吸着剤は、カートリッジ浄水器に充填して使用する場合、球状、円柱状、中空を有する円柱状、粒状などの造粒成型物とするのが好ましい。造粒成型物の平均粒径は０．３〜３．０ｍｍである。平均粒径が０．３ｍｍ未満の場合は、カートリッジ浄水器に充填して使用する際に圧力損失が高くなり、浄水器の設計が困難となる。３．０ｍｍを超える場合は、放射性物質との接触効率が悪くなり、吸着剤の使用量の増加や浄水器の能力低下に繋がり好ましくない。

前記造粒成形物を調製する場合には、樹脂を併用することができる。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子成形物の樹脂成分は、ポリウレタン樹脂や塩化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂などで特に限定するものではなく、ウレタン、塩化ビニリデンなどと、アクリレート、アクリロニトリルなどとを共重合させた共重合体なども本発明の樹脂成分として有効である。さらに、必要に応じて、エポキシ系やメラミン系などの架橋剤や他の添加剤を添加することもできる。

なお、本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子は、造粒の核となるような第３成分を加えて、吸着剤と樹脂成分を前記核の周囲に複合化して形成することで吸着剤成分の使用量を低減することも可能である。

次に、本発明における放射性物質吸着剤の製造法について述べる。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子は、水溶性ケイ素原料と水溶性アルミニウム原料及びアルカリ原料とを混合し、反応溶液のｐＨを６．０〜８．０に制御して加熱熟成反応を行って得ることができる。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子の水溶性ケイ素原料としては、オルトケイ酸ナトリウム、水ガラス、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等を使用することができる。水溶性アルミニウム原料としては、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム等を使用することができる。

アルカリ原料は、炭酸アルカリ水溶液としては炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸アンモニウム水溶液等であり、水酸化アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を使用することができる。

Ｓｉ／Ａｌモル比としては１．３〜１０．０が好ましく、より好ましくは１．５〜８．０である。１．３未満の場合には、吸着性能が低下して好ましくない。１０．０を越えると吸着性能が低下して好ましくない。

反応時のｐＨは６．０〜８．０が好ましい。ｐＨが６．０未満の場合には、含水アルミノケイ酸塩中のナトリウム含有量が少なくなり、放射性物質の吸着能が低下し、吸着剤として好ましくない。ｐＨ８．０を越える場合は、放射性物質の吸着能が低下し、吸着剤として好ましくない。

反応温度は、８５〜１１０℃の温度が好ましい。８５℃未満の場合には、反応時間が長くなるので好ましくない。１１０℃を超える場合には吸着性能が低下して好ましくない。

反応の終了後にナトリウムイオンを含むアルカリ溶液の添加による脱プロトン反応を伴う熟成を行い、ナトリウムイオンの含有量を向上させる後反応を行ってもよい。

前記後反応における反応溶液のｐＨは８．０〜９．５が好ましい。また後反応における反応溶液の温度は２０〜７０℃が好ましい。

本発明におけるＴｉを含有する含水アルミノケイ酸塩粒子を製造する際は、前記反応において、Ｔｉ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｔｉ原料としては、硫酸チタニル溶液、四塩化チタン溶液などである。

本発明におけるＺｒを含有する含水アルミノケイ酸塩粒子を製造する際は、前記反応において、Ｚｒ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｚｒ原料としては、硫酸ジルコニウム・オキシ塩化ジルコニウムなどの４価のジルコニウム塩である。

本発明におけるＦｅを含有する含水アルミノケイ酸塩粒子を製造する際は、前記反応において、Ｆｅ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｆｅ原料としては、硫酸第二鉄・塩化第二鉄・硝酸鉄などの３価の鉄塩である。また、鉄は硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩に不純物として含まれていることもある。

本発明におけるＣｅを含有する含水アルミノケイ酸塩粉末を製造する際は、前記反応において、Ｃｅ原料を添加して混合、熟成すればよい。Ｃｅ原料としては、硫酸第二セリウムなどの４価のセリウム塩である。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子と、ゼオライト粒子及び／又はプルシアンブルー粒子との混合物は、Ｖ型混合機、Ｗコーン型混合機、ロッキングミキサー等の転動式の混合機、エッジランナー等のホイール型混合機、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー等の撹拌式の混合機などを用いることができる。

次に、本発明におけるカートリッジ浄水器への放射性物質吸着剤の充填、配合方法およびカートリッジ浄水器の構造について述べる。

本発明におけるカートリッジ浄水器への放射性物質吸着剤の充填、配合方法やカートリッジの構造は、公知の活性炭カートリッジ浄水器と同様の方法や構造を用いることができる。例えば、円筒形の容器からなるカートリッジ浄水器内に放射性物質吸着剤の部屋と中空糸膜の部屋とにそれぞれを収納配置し、水道水をカートリッジ浄水器内に導入して放射性物質吸着剤の部屋へ送って放射性物質を除去し、次いで中空糸の部屋へ送って、放射性物質吸着剤で取り除けなかった微細な粒子や放射性物質吸着剤の微粉を除去する構造のもの、円筒形の容器からなるカートリッジ浄水器の中心に中空糸膜あるいは透水性セラミックスからなるチューブを、その外周側に放射性物質吸着剤を配置させて、外周側から水を流して放射性物質吸着剤の層を通過させた後、中空糸膜あるいは透水性セラミックスを通過させて処理済の水をカートリッジ浄水器から出すような構造のものを使用することができる。

また、放射性物質吸着剤粒子を多孔質ポリマーで固めてフィルターカートリッジとした構造のものや、側面に多孔質層にした２重管式のフィルターカートリッジの２重管内に放射性物質吸着剤を充填した構造のものなども使用できる。

本発明におけるカートリッジ浄水器は、放射性物質吸着剤に吸着している放射性物質の放射線量を計測する測定器を装着している。前記測定器としては、空間線量を計測できるＧＭ計数管型サーベイメーターあるいはＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション型サーベイメーターが好ましい。これらサーベイメーターによる放射線量率（μＳｖ／ｈ）をモニタリングし、その測定値から放射性物質吸着量１ｋｇ当たりの放射線濃度を算出する。前記サーベイメーターはカートリッジ浄水器に着脱可能としたものが好ましい。尚、サーベイメーターの装着位置としては、その検出部が放射性物質吸着剤に垂直に当たる向きとする。

モニタリングの方法としては、定期的に専門検針員が持参した着脱式サーベイメーターをカートリッジに装着して直接測定しても良いし、常時サーベイメーターを装着して遠隔操作にて測定・監視する方法を用いても良い。カートリッジの放射線量率が所定値に達した場合は、新規のカートリッジに交換して、その放射性物質吸着剤の放射能量（Ｂｑ／ｋｇ）を持ち帰って測定することも可能である。

本発明に係る放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムは、カートリッジ浄水器の前後のどちらかに通水量を測定すべく流量計を装備している。この流量計の表示値とカートリッジ浄水器の放射性物質吸着剤のモニタリング値から、水道水１リットル当たりの放射能濃度を算出し、飲料に適したものであるかを判断する。

以下、本発明に係る放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムを図に基づいて説明する。図１は、本発明３のモニタリングシステムついて、集合住宅用の構成例を示す模式図である。水道水原水１は、まず原水槽２に貯蔵された後、ポンプ３によって給水主管４から流量計５を通って、カートリッジ浄水器６に供給される。カートリッジ浄水器６に供給された原水の微量な放射性物質は、放射性物質吸着剤７により吸着処理されて、放射性物質の含まない処理水２０となり、処理水給水管８を通って各住戸へ供給される。カートリッジ浄水器６の放射性物質吸着剤の放射線量は、定期的にサーベイメーター９にてモニタリングし、所定値に達した場合、ワンタッチ着脱式ボールバルブ１０、１１を閉じて水道水の流れをバイパスライン１２に切り替え、カートリッジを交換する。尚、カートリッジ浄水器への通水速度（ＳＶ）は、カートリッジ容量に対して１０〜５００ｈ^−１が好ましい。

また、図２は、本発明４のモニタリングシステムについて、個人住宅用の構成例を示す模式図である。水道水原水１は、まず配水管１３から水道メーター１４を通過した後、給水主管４と給水枝管１５に分岐される。給水主管４を通過した水道水はそのまま飲料用等として供給される。一方、給水枝管１５を通過した水道水は流量計５を通って、カートリッジ浄水器６に供給される。カートリッジ浄水器６に供給された原水の微量な放射性物質は、放射性物質吸着剤７により吸着処理されて、放射性物質の含まない処理水２０となって処理水給水管８を通り、飲料用、トイレ用、お風呂用等として供給される。カートリッジ浄水器６の放射性物質吸着剤の放射線量は、定期的にサーベイメーター９にてモニタリングし、所定値に達した場合、ワンタッチ着脱式ボールバルブ１０を閉じてカートリッジを交換する。尚、カートリッジ浄水器への通水時の通水速度（ＳＶ）は、カートリッジ容量に対して１０〜５００ｈ^−１が好ましい。また、カートリッジ浄水器を住宅の屋外に設置して、検針員が室内に立ち入ることなくサーベイメーターで計測することも可能である。

＜作用＞
本発明の放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムにおいて重要な点は、市町村の浄水場（供給元）から供給されている水道水中に放射性物質が含まれているか否か、またどのくらい含まれているのかを、供給先である各家庭や公共施設等で、安全、迅速かつ安価にモニタリングできるという点である。通常、水道水中の有害物質は微量であり、その定量は困難である。特に、放射性物質はその含有量が希薄な状態では正確に定量することが非常に困難である。本発明においては、水中の希薄な放射性物質でも吸着能が高い吸着剤を用いるので、放射性物質の存在量を正確に定量することが可能である。よって、本発明の係るモニタリングシステムを通じて、各個人、特に放射能による健康被害が懸念される子供たちにおいて、飲料水となる水道水に対する安心感および信頼感が得られる。

また、本発明の放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムにおいては、水道水の除染を行いつつ、該水道水の放射性物質濃度をモニタリングできる。

本発明の放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムは、学校、マンション、会社ビル等の大型ビルのみならず、一戸建て住宅等にも適用可能である。

また、本発明４の放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステムについては、各家庭の水洗トイレのロータンク前にコンパクト化したものを取り付けて使用することも可能である。

本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子の結晶相の同定は、「Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００（理学電機（株）製）」（管球：Ｃｕ、管電圧：４０ｋＶ、管電流：３００ｍＡ、ゴニオメーター：広角ゴニオメーター、サンプリング幅：０．０１０°、走査速度：４．００°／ｍｉｎ、発散スリット：１／２°、散乱スリット：１／２°、受光スリット：０．１５ｍｍ）を使用して行った。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子及びゼオライト粒子のＢＥＴ比表面積値はＢＥＴ法により測定した値で示した。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子のＡｌ、Ｓｉ及びＮａ含有量の分析は、該粉末を塩酸で溶解し、「プラズマ発光分光分析装置ＳＰＳ４０００（セイコー電子工業（株））」で測定して求めた。

本発明における含水アルミノケイ酸塩粒子の炭素含有量（重量％）、硫黄含有量（重量％）は、カーボン・サルファーアナライザー：ＥＭＩＡ−２２００（ＨＯＲＩＢＡ製）により測定した。

＜含水アルミノケイ酸塩粒子の製造＞
内容積１００ｌの反応容器中に、Ｓｉとして１．０ｍｏｌ／ｌの３号オルトケイ酸ナトリウム溶液２８ｌを投入した後、Ａｌ^３＋０．５ｍｏｌ／ｌの塩化アルミニウム溶液４０ｌを添加・混合し、つぎに３ＮのＮａＯＨ溶液をｐＨ７．２になるまで滴下して、さらに水を加えて、溶液量９５ｌ・温度４０℃に調整した。

上記懸濁液を温度４０℃で３０分間保持して熟成した後、当該懸濁液の温度を９５℃とし、２０時間熟成撹拌反応を行った。得られた白色懸濁液の温度を５０℃まで冷却したところ、溶液のｐＨは６．１であった。さらに撹拌しながら１．０ＭのＮａＯＨ溶液を滴下してｐＨを８．５に調整し、５０℃、１時間アルカリ処理した。次に濾別、水洗、乾燥、粉砕し、白色粒子粉末３．５ｋｇを得た。

得られた白色粒子粉末は、Ｘ線回折の結果、非晶質であり、ＢＥＴ比表面積が４５２ｍ^２／ｇの粒状を呈した粒子からなり、組成分析の結果、Ｓｉ／Ａｌモル比１．４、Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ）が０．１７、硫黄（Ｔ−Ｓ）０．０１ｗｔ％、炭素（Ｔ−Ｃ）０．０７ｗｔ％であった。

＜放射性物質吸着剤１の製造＞
容量１０ｌの混練機「ニーダ（ＫＤＨ−１０；（株）ダルトン製）」に、前記の含水アルミノケイ酸塩粒子粉末２．０ｋｇを投入し、撹拌しながら１５ｗｔ％エチレンビニルアルコール共重合樹脂溶液（ソアノール１６ＤＸ；日本合成化学（株）製，溶媒；水／アルコール＝５０／５０重量比）１ｋｇを徐々に添加し、１０分間混練した。得られた混練物を押出し造粒機「ファインディスクペレッター（ＰＶ−５型；（株）ダルトン製）」を用いて、スクリーン０．７ｍｍ、回転数６５ｒｐｍの条件で押出し造粒し、さらに整粒機「マルメライザー（ＱＪ−２３０型；（株）ダルトン製）」で整粒を行った。この造粒物を８０℃で乾燥し、篩により分級して５００〜７１０μｍの粒径をもつ放射性物質吸着剤１を製造した。

＜放射性物質吸着剤２の製造＞
容量１０ｌの混練機「ニーダ（ＫＤＨ−１０；（株）ダルトン製）」に、上記の含水アルミノケイ酸塩粒子粉末１．８ｋｇとゼオライト粒子粉末「日東粉化工業（株）製日東ゼオライト＃１５０（粒径１ｍｍ以下、ＢＥＴ比表面積４５ｍ^２／ｇ）」２００ｇを投入し、撹拌しながら１５ｗｔ％エチレンビニルアルコール共重合樹脂溶液（ソアノール１６ＤＸ；日本合成化学（株）製，溶媒；水／アルコール＝５０／５０重量比）８５０ｇを徐々に添加し、１０分間混練した。得られた混練物を押出し造粒機「ファインディスクペレッター（ＰＶ−５型；（株）ダルトン製）」を用いて、スクリーン０．７ｍｍ、回転数６５ｒｐｍの条件で押出し造粒し、さらに整粒機「マルメライザー（ＱＪ−２３０型；（株）ダルトン製）」で整粒を行った。この造粒物を８０℃で乾燥し、篩により分級して５００〜７１０μｍの粒径をもつ放射性物質吸着剤２を製造した。

＜放射性セシウム含有汚染水の調製＞
容量３００ｍｌのビーカーに、放射性セシウム濃度３００００Ｂｑ／ｋｇの汚染土壌１００ｇと溶脱液溶液として１．０ｍｏｌ／ｌ塩酸を２００ｍｌ添加し、羽根攪拌機を用いて５０℃で１時間攪拌混合した。次いで、この溶脱懸濁液に１０ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウムでｐＨ７に調整した後、ヌッチェ（濾紙Ｎｏ．６）にて濾過・洗浄（超純水）し、得られた濾液をメスフラスコにて１０００ｍｌにメスアップした。得られた溶脱濾液中の放射性セシウム濃度を「ゲルマニウム半導体検出器ＧＥＭ２０Ｐ４−７０（オルテック社）」を用いて測定した結果、１０００Ｂｑ／ｌであった。この溶液を１０倍に希釈することで、１００Ｂｑ／ｌの放射性セシウム含有汚染水を得た。

＜放射性セシウム含有汚染水を用いた除染・モニタリング＞
実施例１：
内径２０ｍｍ×高さ４０ｃｍのガラスカラムの底部にグラスウールを詰め、上記の放射性物質吸着剤１を５０ｍｌ（２５ｇ）充填した。このカラムに、定量ポンプにて上記の１００Ｂｑ／ｌ放射性セシウム含有汚染水１０ｌを、空間速度ＳＶ５０ｈ^−１でカラム下部から上向流で通水し、処理液は２０ｌのタンクに全量採取した。得られた処理液の放射能濃度を「ゲルマニウム半導体検出器ＧＥＭ２０Ｐ４−７０（オルテック社）」を用いて測定した結果、１０Ｂｑ／ｌ以下であった。また、通水後の放射性物質吸着剤１を取り出して、「シンチレーションサーベイメータＴＣＳ−１７２Ｂ（日立アロカメディアカル（株）製）」で空間線量率を計測した結果、２０μＳｖ／ｈであり、放射性セシウム濃度を「ゲルマニウム半導体検出器ＧＥＭ２０Ｐ４−７０（オルテック社）」を用いて測定した結果、３９０００Ｂｑ／ｋｇであった。

実施例２：
放射性物質吸着剤２を用いて空間速度ＳＶ２００ｈ^−１とした以外は、実施例１と同様にして吸着操作を実施した。その結果、得られた処理液の放射能濃度は１０Ｂｑ／ｌ以下であり、通水後の放射性物質吸着剤２の空間放射線率は、１８μＳｖ／ｈ、放射性セシウム濃度は、３６８００Ｂｑ／ｋｇであった。

１原水
２原水槽
３ポンプ
４給水主管
５流量計
６カートリッジ浄水器
７放射性物質吸着剤
８処理水給水管
９サーベイメーター
１０ワンタッチ着脱式ボールバルブ
１１ワンタッチ着脱式ボールバルブ
１２バイパスライン
１３配水管
１４水道メーター
１５給水枝管
２０処理水

Claims

水道水の水源配管の後段に、放射性物質吸着剤を充填あるいは配合したカートリッジ浄水器と該カートリッジ浄水器を通過する水量を積算計測する流量計を備えており、該カートリッジ浄水器には放射性物質吸着剤の放射線量を計測する測定器を取り付けたことを特徴とする放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステム。
請求項１記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、前記放射性線量を計測する測定器が着脱可能である水道水のモニタリングシステム。
請求項１又は２記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、水道水の全量をカートリッジ浄水器に通水する水道水のモニタリングシステム。
請求項１又は２記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、水道水の一部をカートリッジ浄水器に通水する水道水のモニタリングシステム。
請求項１〜４のいずれかに記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、前記放射性物質吸着剤が、ＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である含水アルミノケイ酸塩粒子である水道水のモニタリングシステム。
請求項１〜４のいずれかに記載の水道水のモニタリングシステムにおいて、前記放射性物質吸着剤が含水アルミノケイ酸塩粒子と、ゼオライト粒子又はプルシアンブルー粒子との混合物であり、該含水アルミノアルミノケイ酸塩粒子がＳｉとＡｌとの合計量に対するナトリウム含有量のモル比（Ｎａ／（Ｓｉ＋Ａｌ））が０．１〜０．５であり、かつＳｉ／Ａｌモル比が１．３〜１０．０である水道水のモニタリングシステム。
含水アルミノケイ酸塩粒子が非晶質であり、かつ、ＢＥＴ比表面積が３００〜７００ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項５又は６記載の水道水のモニタリングシステム。