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JP2016099264A - Radioactive material adsorbing ceramics for safe disposal of radioactive material - Google Patents

Radioactive material adsorbing ceramics for safe disposal of radioactive material Download PDF

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JP2016099264A
JP2016099264A JP2014237331A JP2014237331A JP2016099264A JP 2016099264 A JP2016099264 A JP 2016099264A JP 2014237331 A JP2014237331 A JP 2014237331A JP 2014237331 A JP2014237331 A JP 2014237331A JP 2016099264 A JP2016099264 A JP 2016099264A
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radioactive
adsorption
adsorbing
ceramics
ceramic
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JP2014237331A
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Japanese (ja)
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清家捷二
Seiji Seike
高田忠彦
Tadahiko Takada
高田哲也
Tetsuya Takada
清家晃
Akira Seike
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PEARL HEART KK
SILICA MATERIAL LLC
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PEARL HEART KK
SILICA MATERIAL LLC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radioactive-substance-adsorption porous ceramic material that has high performance of adsorbing radioactive substances and is excellent in a dry and wet resistance.SOLUTION: A ceramic adsorption agent is formed by carrying out first burning of a compound including: a radioactive substance adsorption agent made of one type or a plurality of types of components of inorganic substances, such as a radioactive substance adsorption material of diatomaceous earth, zeolite, calcium phosphate, titanium oxide and the like, excellent in performance of adsorption of radioactive substances, as a main raw material; a caking additive; and a burning auxiliary material and the like. After having undergone adsorption processing, the ceramic adsorption agent is further burned at a high temperature, thereby enabling being disposed of in the underground and the like for a long term safely.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、環境汚染物質の除染技術に関して最終処分を見越した環境物質吸着用セラミックスに関するものであり。特に環境物質が放射性物質であり、放射性物質をセラミックスに吸着あるいは混合して、緻密体に焼成して形成するセラミックスに関するものである。 The present invention relates to a ceramic for adsorbing environmental substances that allows for the final disposal of decontamination technology for environmental pollutants. In particular, the present invention relates to a ceramic material in which an environmental substance is a radioactive substance, and the radioactive substance is adsorbed or mixed with ceramics and fired into a dense body.

重大な環境汚染を招いている放射性物質の除染に関して、各分野で様々な除染技術が研究され提案されている。その技術のほとんどは、汚染物質の除去及び汚染物質から放射性物質を分離濃縮する技術であり、最終処分を見越した除染技術は無い。したがって、実効性のある除染技術は見通しが見えない状態に留まっている。   Various decontamination techniques have been researched and proposed in various fields for decontamination of radioactive materials that have caused serious environmental pollution. Most of the techniques are techniques for removing pollutants and separating and concentrating radioactive substances from the pollutants, and there is no decontamination technique in anticipation of final disposal. Therefore, effective decontamination technology remains invisible.

放射性物質の除染方法には、その形態によって、各々の除染方法が提案されている。原子炉内の核燃料を冷却する水には、高濃度の放射性物質が混在している。原子炉の爆発に伴って、放射性物質は原子炉外に放散し、気流に乗って、雨に溶解して、原子炉の周辺の森林の樹木、家屋、ビル、道路、田畑の土壌等の広範囲の物質に付着している。空中に飛散した放射性物質は、塵埃に付着し、微粒子の状態で体内に侵入する可能性がある。樹木や土壌等に付着した放射性物質は、長期間にわたり放射能を出し続け、この地域に住む人や動物の健康に被害を生じさせるので、重要な問題である。   As a method for decontaminating radioactive substances, each decontamination method has been proposed depending on its form. The water that cools the nuclear fuel in the reactor contains a high concentration of radioactive material. Along with the explosion of the nuclear reactor, radioactive materials are dissipated outside the reactor, riding in an air stream, dissolving in the rain, and a wide range of forest trees, houses, buildings, roads, field soil, etc. around the reactor Is attached to the substance. Radioactive material scattered in the air may adhere to dust and enter the body in the form of fine particles. Radioactive materials adhering to trees and soils are an important problem because they continue to emit radioactivity over a long period of time, causing damage to the health of people and animals living in this area.

放射性物質吸着材は、放射性物質を吸着できるだけでなく、放射性物質以外の成分を排除し、放射性物質を選択的に吸着できることが必要である。これまでに、爆発事故を起こした東京電力株式会社福島第一発電所で、発電容器を冷却水には、発電所の燃料から発生した放射性セシウム、放射性ストロンチウムが存在するが。海水が混在しており、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、また、非放射性セシウムイオン、非放射性ストロンチウムイオン等が存在している。このようなイオンが混在する中で、放射性セシウム、放射性ストロンチウム等を吸着し、除去できなければならない。   The radioactive material adsorbent is required not only to adsorb the radioactive material but also to exclude components other than the radioactive material and selectively adsorb the radioactive material. So far, at the Fukushima Daiichi Power Station, where there was an explosion, there was radioactive cesium and radioactive strontium generated from the fuel of the power plant in the cooling water of the power generation vessel. Seawater is mixed, and sodium ions, potassium ions, magnesium ions, calcium ions, non-radioactive cesium ions, non-radioactive strontium ions, and the like are present. In the presence of such ions, radioactive cesium, radioactive strontium, etc. must be adsorbed and removed.

吸着材としては、ゼオライト、モルデナイト、珪藻土、シリカゲル、酸化チタン、リン酸カルシウム、フェロシアン化鉄等がある。ゼオライト、モルデナイト、フェロシアン化鉄は結晶構造で、結晶の中の細孔結晶構造あるいは、層状結晶構造をしており、セシウムイオンやストロンチウムイオンをそれらの結晶構造に取り込み、吸着除去できる。   Examples of the adsorbent include zeolite, mordenite, diatomaceous earth, silica gel, titanium oxide, calcium phosphate, and ferrocyanide. Zeolite, mordenite, and iron ferrocyanide have a crystal structure, and have a pore crystal structure or a layered crystal structure in the crystal. Cesium ions and strontium ions can be taken into these crystal structures and removed by adsorption.

特許文献1では、各種イオン成分の混合液からセシウム及びストロンチウム以外の成分を沈殿除去し、セシウム及びストロンチウムを該成分に選択的に吸着するゼオライトのカラムに通し、除去した後に、ガラス溶融固化するものであり、本発明の吸着材と異なるものであり、本発明の技術を示唆するものではない。   In Patent Document 1, components other than cesium and strontium are precipitated and removed from a mixture of various ionic components, passed through a zeolite column that selectively adsorbs cesium and strontium, removed, and then glass melted and solidified. It is different from the adsorbent of the present invention, and does not suggest the technique of the present invention.

特許文献2では、不溶性フェロシアン化合物をゼオライトに接触させて、セシウム、ストロンチウムの吸着剤とし、該成分を含む水溶液から該成分を吸着した後に、成形し、焼成して形成するセラミックス固形体とする方法が記載されている。不溶性フェロシアン化合物とゼオライトを接触させる目的は、セラミックス固形体を形成する焼成において、不溶性フェロシアン化合物の細孔結晶構造が分解して、吸着したセシウム及びストロンチウムは揮発し、揮発物をゼオライトが吸着することであり、焼成することによって緻密なセラミックスを形成し、外部からのストレスに対して安定な状態とする本出願の技術とは異なり、また、示唆するものではない。   In Patent Document 2, an insoluble ferrocyan compound is brought into contact with zeolite to make an adsorbent for cesium and strontium, and after adsorbing the component from an aqueous solution containing the component, it is molded and fired to form a ceramic solid body. A method is described. The purpose of bringing the insoluble ferrocyan compound into contact with the zeolite is to decompose the pore crystal structure of the insoluble ferrocyan compound in the firing to form a ceramic solid, the adsorbed cesium and strontium volatilize, and the zeolite adsorbs the volatiles. This is different from the technique of the present application in which a dense ceramic is formed by firing and is stable with respect to external stress, and is not suggested.

特許文献3及び4は、リン酸カルシウムセラミックスに関わるものである。リン酸カルシウムは、生体セラミックスとして、人工骨材などに応用されている。その用途によって、緻密セラミックスで使用される場合も、多孔質セラミックスで使用される場合もある。いずれの場合にも、多孔質体で放射性物質を吸着して、緻密体に焼結して、水や溶液に不溶な状態とし、安全に処分できることを記述するものでなく、本特許の技術を示唆するものでない。   Patent documents 3 and 4 relate to calcium phosphate ceramics. Calcium phosphate is applied to artificial bones and the like as bioceramics. Depending on the application, it may be used in dense ceramics or in porous ceramics. In any case, it does not describe that the radioactive material is adsorbed by the porous body, sintered into a dense body, made insoluble in water or solution, and can be safely disposed of. It is not a suggestion.

これらの特許文献の他に、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖震災に伴い爆発事故を起こし、多くの放射性物質を飛散した後に、各種の対策試験が実施されている。非特許文献1の中の「No.1放射性物質汚染土壌等からの乾式セシウム除去技術の開発」(P−31)によると、汚染土壌に付着したセシウムは、1200℃加熱によっても遊離しないことが報告されている。土壌と結合したセシウムは、1200℃加熱によって土壌との結合を切断できない程度に強固の結合していることを意味している。同非特許文献の中の「No.13超高圧水表面処理工法『Jリムーバー』による除染技術」(P−55)によると、「超高圧水(最大280MPa)によって、道路表面に付着した放射性物質を除去できるとある。水圧が高くなりと、除染率が大きくなる結果は、放射性物質が化学的に強固に結合しており、物理的な剥離が有効であることが推定できる。同非特許文献の中の「No.20フェロシアン化鉄配合吸着凝集沈殿剤を使用した放射能汚染水浄化システムの提案」(P−69)によると、プール水をフェロシアン化鉄によって、放射性物質を吸着除去できることを示している。「No.22放射能汚染された木材・樹皮の水洗及び焼却による除染・廃棄物減容化技術の実証」(p−73)によると、樹木などの有機物は、焼却炉の燃焼で遊離し、焼成灰に付着する。汚染土壌などに付着した放射性物質に比較すると低温で分離することが推定される。その他の事項として、土壌、焼成灰等の粒度分けによる放射性物質の除去、薬品による分離・除去の試験結果が報告されている。 In addition to these patent documents, various countermeasure tests have been carried out after an explosion accident occurred due to the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake and many radioactive materials were scattered. According to "No. 1 Development of dry cesium removal technology from radioactive material contaminated soil" in Non-Patent Document 1 (P-31), cesium adhering to contaminated soil may not be released even by heating at 1200 ° C. It has been reported. The cesium combined with the soil means that the cesium is firmly bonded to the extent that the bond with the soil cannot be cut by heating at 1200 ° C. According to the “No. 13 Decontamination Technology by Ultra High Pressure Water Surface Treatment Method“ J Remover ”” (P-55) in the non-patent document, “Radioactivity attached to road surface by ultra high pressure water (maximum 280 MPa). As the water pressure increases, the decontamination rate increases, and it can be estimated that the radioactive material is chemically bonded and physical separation is effective. According to “No.20 Proposal of Radioactive Contaminated Water Purification System Using Adhesive Aggregation Precipitant with Iron Ferrocyanide” (P-69) in the patent literature, the pool water is converted to radioactive material by ferrocyanide. It shows that it can be removed by adsorption. According to “No.22 Demonstration of decontamination and waste volume reduction technology by washing and incineration of radioactively contaminated wood and bark” (p-73), organic substances such as trees are released by combustion in incinerators. , Adheres to the burned ash. Compared to radioactive materials attached to contaminated soil, it is estimated that they are separated at a low temperature. As other matters, the test results of removal of radioactive materials by particle size classification such as soil and calcined ash and separation / removal by chemicals have been reported.

非特許文献2のP−859〜863に、東北地方太平洋沖地震による放射性物質の汚染状況、汚染の形態、発電所内の高濃度汚染水及び瓦礫等の除染方法、除染による廃棄物処理の問題等記載されている。吸着剤としては、鉱物であるゼオライトやフェロシアン化合物が使用されているが、それらの処分に問題があることが記載されている。P862に、吸着した放射性物質セシウム137は、発熱性核種であり、保管中に、360℃から500℃に加熱されることが記載されている。P867には、「Cs吸着不溶性フェロシアン化合物は、熱分解しやすく、高温ではCs揮発が伴う。さらに、不活性および還元性雰囲気では、シアン発生が懸念される」と記載され、長期間、安全に、吸着剤を保管するには、これらの吸着剤は適切でない。   P-859 to 863 of Non-Patent Document 2 includes the status of radioactive material contamination caused by the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake, the form of contamination, decontamination methods for highly-contaminated water and debris in power plants, and waste treatment by decontamination. Problems etc. are described. As the adsorbent, zeolite or ferrocyan compound, which is a mineral, is used, but it is described that there is a problem in disposal thereof. P862 describes that the adsorbed radioactive substance cesium 137 is an exothermic nuclide and is heated from 360 ° C. to 500 ° C. during storage. P867 states that “Cs-adsorbing insoluble ferrocyan compounds are easily decomposed by heat and accompanied by Cs volatilization at high temperatures. Furthermore, there is a concern about the generation of cyanide in inert and reducing atmospheres”. Furthermore, these adsorbents are not suitable for storing adsorbents.

特許公開平8−105998Patent Publication No. 8-105998 特許公開2014−016311Patent Publication 2014-016311 特許公開平5−97551Patent Publication 5-97551 特許公開2010−018459Patent Publication 2010-018459

平成23年度「除染技術実証試験事業」結果報告 平成24年8月環境省水・大気環境局2011 “Decontamination Technology Demonstration Test” Results Report August 2012 Ministry of the Environment Water and Air Environment Bureau CERAMICS JAPAN 2012.11CERAMICS JAPAN 2012.11.1

放射性物質の除染の問題には、放射性物質が付着あるいは溶解した物体から、放射性物質を除去し、放射能の小さい安全な物にするかという課題と、放射性物質を吸着した吸着剤が高濃度に放射性物質を吸着し、その容積を小さくし、長期間にわたり、それを安全に、管理あるいは処分できるかという課題の2つの課題がある。前者を実現するためには、被汚染物質からできるだけ多くの汚染物質を除去し、吸着材の汚染物質濃度を高くし、すなわち、減容率を高くすることが必要である。後者の課題を解決するためには、発熱性核種による発熱に対して、耐熱性があり、外部から水や空気の流入を遮断する機能を持つことである。   The problem of decontamination of radioactive materials is the problem of removing radioactive materials from objects with radioactive materials attached or dissolved to make them safe with low radioactivity, and the high concentration of adsorbents that adsorb radioactive materials. There are two problems of adsorbing radioactive material on the surface, reducing its volume, and whether it can be safely managed or disposed of over a long period of time. In order to realize the former, it is necessary to remove as much pollutants as possible from the pollutants, and to increase the pollutant concentration of the adsorbent, that is, to increase the volume reduction rate. In order to solve the latter problem, it has heat resistance against heat generated by the exothermic nuclide and has a function of blocking the inflow of water and air from the outside.

水に溶解しないで、原発から外部へ飛散した放射性物質は、土壌や樹木等に付着することがある。例えば、シリカ成分を含む無機質に付着したセシウムは、強固に結合して、分離するのが困難である。非特許文献1に記載のように、飛散した放射性物質が下水汚泥として集められ、あるいは、樹木、草、農業副産物に付着して焼却した焼成灰には、焼成灰に無機成分が含まれ、セシウムは該無機成分と結合し、1200℃の焼成においても分離することができない。このような焼却灰を安全に処分するには、放射性物質を吸着する成分、例えば、ゼオライト、珪藻土、酸化チタン、シリカゲルなどを配合し、セラミックスの標準的な工程、例えば、押し出し成形、プレス成形で成形可能で、1100℃から1200℃で緻密体を形成することが可能であり、長期間にわたり、安全に保管できるセラミックスとすることができる。処分する放射性物質を含む物質の成分によって、長石質成分、シリカ成分、アルミナ成分の配合割合調整し、焼結温度を調整をすることができる。   Radioactive materials that are not dissolved in water and scattered from the nuclear power plant to the outside may adhere to soil, trees, and the like. For example, cesium adhering to an inorganic material containing a silica component is difficult to bind firmly and separate. As described in Non-Patent Document 1, the scattered radioactive material is collected as sewage sludge, or the burned ash that is incinerated by adhering to trees, grass, and agricultural byproducts contains an inorganic component in the burned ash, and cesium Binds to the inorganic component and cannot be separated even at calcination at 1200 ° C. In order to dispose of such incinerated ash safely, components that adsorb radioactive materials, such as zeolite, diatomaceous earth, titanium oxide, silica gel, etc., are blended, and standard ceramic processes such as extrusion and press molding are used. The ceramic can be molded, can form a dense body at 1100 ° C. to 1200 ° C., and can be safely stored for a long period of time. Depending on the components of the substance including the radioactive material to be disposed, the mixing ratio of the feldspar component, the silica component, and the alumina component can be adjusted, and the sintering temperature can be adjusted.

放射性物質で汚染した廃棄物を、放射能の小さい物資に変換するには、汚染廃棄物から放射物質をできるだけ多く除去すれば、廃棄物中の放射性物質は減少し、一般廃棄物処理場へ処分が可能なレベルである8000Bq/Kg以下とすることが好ましく、一般廃棄物の有価物への使用可能するためには、汚染濃度を100Bq/Kg以下にすることがさらに好ましい。そのためには、吸着セラミックスによって、放射性物質を高濃度に吸着することが好ましい。   In order to convert waste contaminated with radioactive materials into materials with low radioactivity, the radioactive material in the waste is reduced by removing as much radioactive material as possible from the contaminated waste and disposed of at a general waste disposal site. Is preferably 8000 Bq / Kg or less, and in order to be able to use general waste as a valuable resource, the contamination concentration is more preferably 100 Bq / Kg or less. For that purpose, it is preferable to adsorb the radioactive substance at a high concentration by the adsorbing ceramics.

放射性物質の処理剤としての吸着材も、処分しなければならない。汚染濃度8000Bq/Kgから100000Bq/Kgは特別な処分方法が規定されている。吸着剤の汚染濃度を高くすると減容率は大きくなり、処分量は小さくなりより好ましい。吸着量を調節できる形態が好ましい。例えば、吸着剤が粉体である場合、カラム等に挿入して、汚染物との接触時間を調節して、放射性物質の汚染濃度を調整することができる。吸着材は、吸着量が大きく、吸着速度が大きいことが好ましい。吸着材としては、フェロシアン化合物が、ゼオライト及び粘土鉱物が、吸着量が大きく好まれて使用されている。   Adsorbents as treatments for radioactive materials must also be disposed of. A special disposal method is defined for the contamination concentration of 8000 Bq / Kg to 100,000 Bq / Kg. Increasing the concentration of adsorbent contamination is preferable because the volume reduction rate increases and the amount of disposal decreases. A form in which the amount of adsorption can be adjusted is preferred. For example, when the adsorbent is powder, it can be inserted into a column or the like, and the contact time with the contaminant can be adjusted to adjust the contamination concentration of the radioactive substance. The adsorbent preferably has a large adsorption amount and a high adsorption rate. As adsorbents, ferrocyan compounds, zeolites and clay minerals are used because of their large adsorbed amount.

吸着剤が粉体であると、汚染物と吸着剤の分離が課題となる。汚染物質が気体あるいは液体の場合は、カラムの中を通過させると、吸着剤との接触は可能であるが、カラムを通過させる通過抵抗を小さくすること及び吸着剤と汚染物質との分離が課題である。   When the adsorbent is powder, separation of contaminants and adsorbent becomes a problem. If the pollutant is a gas or liquid, it can be contacted with the adsorbent when it is passed through the column. However, it is difficult to reduce the passage resistance through the column and to separate the adsorbent from the pollutant. It is.

汚染物質が固体であり、吸着助剤との接触が難しい場合は、汚染物質を薬品などによって、放射性物質を遊離して、吸着剤と接触して吸着する、あるいは、燃焼して焼成灰に結合した放射性を水に溶解して吸着剤で分離することが行なわれている。固体汚染物質から放射性物質の分離が難しく効率的に除染ができないことが課題である。   If the pollutant is solid and it is difficult to contact the adsorbent, the radioactive material is liberated by chemicals, etc., and adsorbed by contact with the adsorbent, or burned and bonded to the burned ash. It is practiced to dissolve the radioactivity in water and separate it with an adsorbent. The problem is that it is difficult to separate radioactive materials from solid pollutants and it cannot be efficiently decontaminated.

結晶性の鉱物であるゼオライトは、セシウム等の放射性物質を結晶内の細孔網目構造内あるいは層状構造に閉じ込め吸着する。ゼオライトの結晶構造は、700℃以上に加熱すると結晶構造が壊れ、放射性物質の吸着能力を維持できない。700℃未満であれば、吸着能力を維持することはできるが、成形体は、乾燥と水への浸漬を繰り返すと、成形体の形状を保持できない。吸着後に固体しようとすると、低融点ガラスなどを配合し、固体として、焼結することが必要である。結晶性成分を高温で焼成すると、結晶が壊れ、吸着した放射性物質が飛散する可能性がある。放射性物質を吸着したゼオライトを処分するには、放射性物質との結合安定性の問題など、解決しなければならない問題が残っている。   Zeolite, which is a crystalline mineral, traps and adsorbs radioactive substances such as cesium in a pore network structure or a layered structure in the crystal. When the crystal structure of zeolite is heated to 700 ° C. or higher, the crystal structure is broken and the adsorption ability of radioactive substances cannot be maintained. If it is less than 700 degreeC, adsorption | suction capability can be maintained, but if a molded object repeats drying and immersion in water, the shape of a molded object cannot be hold | maintained. In order to solidify after adsorption, it is necessary to mix low melting point glass or the like and sinter as a solid. When the crystalline component is baked at a high temperature, the crystal is broken and the adsorbed radioactive material may be scattered. In order to dispose of zeolite adsorbed with radioactive material, problems remain to be solved such as the problem of stability of binding with radioactive material.

シアン化合物やキレート物質が吸着剤として使用することがある。これらは、低温で分解する成分を使用されているために、高温で緻密体化することはできない。放射性物質を吸着した原子核燃料の冷却水の除染のために、これらの吸着材が使用されることがある。汚染物質の保管には、数十年の保管中に核熱発熱により300℃あるいは500℃に発熱すると非特許文献2で、いわれている。有機物は高温で分解し、吸収した放射性物質を放出する可能性がある。また、フェロシアン化合物は還元炎雰囲気で分解によって、有毒であるシアンを発生する可能性があるといわれている。   Cyanides and chelating substances may be used as adsorbents. Since these are components that decompose at low temperatures, they cannot be densified at high temperatures. These adsorbents are sometimes used for decontamination of cooling water of nuclear fuel that has adsorbed radioactive material. It is said in Non-Patent Document 2 that in the storage of pollutants, heat is generated at 300 ° C. or 500 ° C. due to nuclear heat generation during storage for several decades. Organic matter can decompose at high temperatures and release absorbed radioactive material. In addition, it is said that ferrocyan compounds may generate toxic cyanide by decomposition in a reducing flame atmosphere.

これらの課題を解決するために本発明においては、種々の試験研究から、吸着剤として、放射性物質の吸着能力が高く、耐熱性の優れたセラミックスを開発した。該セラミックスは、放射性物質の吸着性が優れた無機質物質、例えば、珪藻土、ゼオライト、リン酸カルシウム、酸化チタン等放射性物質吸着材の一種または複数の成分からなる放射性物質吸着剤を主原料とし、粘結材及び焼成助材等からなる混合物を1次焼成して、乾湿抵抗の優れた多孔質体を形成する。乾湿抵抗とは、半焼結セラミックスを乾燥状態から水に浸漬、一定時間保持し、乾燥状態と浸漬状態を繰り返し、形が保持できるかどうか評価したものであり、乾湿抵抗は、乾燥と湿潤の状態を繰り返しても形状を維持できる抵抗性示す特性である。   In order to solve these problems, in the present invention, ceramics having high adsorption ability of radioactive substances and excellent heat resistance have been developed as adsorbents from various test studies. The ceramic is mainly composed of a radioactive material adsorbent composed of one or a plurality of components of an inorganic material excellent in the adsorptivity of radioactive material, for example, diatomaceous earth, zeolite, calcium phosphate, titanium oxide and the like. And the mixture which consists of a baking auxiliary material etc. is first baked, and the porous body excellent in the moisture resistance is formed. Wet and dry resistance is a condition in which semi-sintered ceramics are immersed in water from a dry state and held for a certain period of time, and the dry state and the immersed state are repeated to evaluate whether the shape can be maintained. It is the characteristic which shows the resistance which can maintain a shape even if it repeats.

多孔質吸着剤は、吸着工程を効率的に行うために、汚染水や燃焼ガスなどの流動体と、該吸着剤の接触を良くし、吸着性能を高くし、吸着剤と流動体の分離を良くすることが必要である。そのためには、空隙が多く、かつ、接触面積が大きいことが好ましい。また、流動体と該吸着剤が接触して、該吸着剤が形状を保持できる必要がある。そのためには、1次焼成によって、放射性吸着機能が優れており、吸着性能が低下しない条件で、乾湿抵抗が優れていることが必要であり、それに対応した配合組成を選択しなければならない。 In order to perform the adsorption process efficiently, the porous adsorbent improves the contact between the adsorbent and a fluid such as contaminated water or combustion gas, increases the adsorption performance, and separates the adsorbent and the fluid. It is necessary to improve. For that purpose, it is preferable that there are many voids and the contact area is large. In addition, the fluid and the adsorbent need to be in contact with each other so that the adsorbent can maintain its shape. For this purpose, it is necessary that the primary calcination has an excellent radioactive adsorption function and that the adsorption performance is not deteriorated, and that the wet and dry resistance is excellent, and a corresponding composition must be selected.

放射性物質を吸着した多孔質吸着剤を長期間にわたり、安全に保管をするためには、吸着剤が粉状で飛散しないように、また、水などの液体に接触して溶出しないことが好ましい。放射性物質を吸着した多孔質吸着剤の配合割合を、1100℃から1300℃の2次焼成温度で、吸水率が1%以下になるように調整し、かつ、放射性物質を吸着できるように、セラミックスの配合割合を調整し、多孔質吸着剤に放射性物質を吸着した後に、そのままの姿で焼成し、吸水率1%以下の緻密体のセラミックスに形成することができる。吸着剤の処理工程が簡素化され、長期間の保管に安全な吸着剤処理物を容易に作成することができる。 In order to store the porous adsorbent adsorbing the radioactive substance safely for a long period of time, it is preferable that the adsorbent does not scatter in a powder form and does not elute in contact with a liquid such as water. Ceramics so that the mixing ratio of the porous adsorbent adsorbing the radioactive substance is adjusted so that the water absorption is 1% or less at the secondary firing temperature of 1100 ° C. to 1300 ° C., and the radioactive substance can be adsorbed. After adjusting the mixing ratio and adsorbing the radioactive substance to the porous adsorbent, it can be fired as it is to form a dense ceramic with a water absorption of 1% or less. The treatment process of the adsorbent is simplified, and a safe adsorbent-treated product can be easily prepared for long-term storage.

2次焼成で、緻密体になるセラミックスを作成するためには、無機質吸着物質を、除染対象の物質の放射性物質に応じて、目標とする吸着量になるように吸着剤の配合量を設定し、その他の成分として、成形助剤となる粘土成分、及び焼結助剤となる長石成分の配合割合を決定する。多孔質体を形成する1次焼成においては、できるだけ低温の焼成が好ましいが、吸着剤の吸着能力が低下しない温度範囲で、粘土、長石などの成分が分解を開始する700℃から900℃の温度範囲が好ましい。吸着特性を維持するためには、この1次焼成により、乾湿特性が一定以上の多孔質体を形成することが必要である。2次焼成は、1100℃から1300℃の2次温度範囲が好ましい。吸水率が1%以下となる温度から軟化溶融するまでの温度範囲が広い方が好ましく、天然原料を使用することによって、温度範囲が広くなり、焼成管理はやり易くなる。   In order to create a dense ceramic by secondary firing, the adsorbent compounding amount is set so that the inorganic adsorbing material becomes the target adsorbing amount according to the radioactive material of the substance to be decontaminated. In addition, as other components, the blending ratio of the clay component serving as a molding aid and the feldspar component serving as a sintering aid is determined. In the primary firing for forming the porous body, firing at as low a temperature as possible is preferable, but a temperature of 700 ° C. to 900 ° C. at which components such as clay and feldspar begin to decompose in a temperature range in which the adsorption capacity of the adsorbent does not decrease. A range is preferred. In order to maintain the adsorption characteristics, it is necessary to form a porous body having a certain level or higher of the wet and dry characteristics by this primary firing. Secondary firing is preferably in the secondary temperature range of 1100 ° C to 1300 ° C. It is preferable that the temperature range from the temperature at which the water absorption rate is 1% or less to the softening and melting is wider. By using natural raw materials, the temperature range is widened and the firing management is facilitated.

原子力発電所の爆発事故により、発電所の周辺の広範囲な森林、田畑、街路、学校などが汚染した。また、下水汚泥には、周辺の汚染物が集積し、下水汚泥の焼成灰には高濃度の放射性物質が含まれている地域もある。放射性物質を含浸した粉状体を、粘結材、焼成助材等からなるセラミックス調合用の原料混合物に配合、混合、成形、焼成して緻密体を形成することによって、長期間にわたり安全な放射性物質吸着セラミックスを可能とした。吸着後の焼成は、1100℃から1300℃の温度範囲が好ましい。が、吸水率が1%以下となり、軟化溶融するまでの温度範囲が広い方が作業はやり易い。 Due to the explosion at the nuclear power plant, extensive forests, fields, streets and schools around the power plant were contaminated. In some areas, sewage sludge accumulates surrounding contaminants, and the burned ash of sewage sludge contains a high concentration of radioactive substances. A radioactive material impregnated with a radioactive substance is blended into a raw material mixture for ceramics preparation consisting of a binder, a firing aid, etc., mixed, molded, and fired to form a dense body, thereby ensuring safe radiation over a long period of time. Made material-adsorbing ceramics possible. Firing after adsorption preferably has a temperature range of 1100 ° C to 1300 ° C. However, the work is easier if the water absorption is 1% or less and the temperature range until softening and melting is wider.

本発明は、放射性セシウムなどの吸着を可能とし、吸着物の長期間保管が安全となるセラミックス吸着剤を提供する。セラミックスとする効果は、汚染水の処分において、汚染水と吸着剤の接触抵抗が小さくなり、任意の速度で汚染水を通過することが出来ることである。汚染物を吸着したセラミックスは、乾燥後、成形などの工程がなく、そのままの状態で、焼成することができる。   The present invention provides a ceramic adsorbent that enables adsorption of radioactive cesium or the like and makes it safe to store an adsorbate for a long period of time. The effect of using ceramics is that in the disposal of contaminated water, the contact resistance between the contaminated water and the adsorbent is reduced, and the contaminated water can pass at an arbitrary speed. The ceramic adsorbed with the contaminants can be fired as it is without any steps such as molding after drying.

汚染土壌あるいは下水汚泥焼却灰の処分において、長期間の保管作業がしやすいように、球状、円柱体に成形でき、保管中の反応熱によって変化することなく、また、水等の液体の接触による溶出がなくなり、長期間の安全な保管が可能になる。 In disposal of contaminated soil or sewage sludge incineration ash, it can be molded into a spherical or cylindrical body so that it can be stored for a long period of time, and it does not change due to heat of reaction during storage, or by contact with liquids such as water Elution is eliminated and long-term safe storage becomes possible.

本発明の放射性物質吸着セラミックスは、球状、円柱状あるいはリング状などの任意の形状に成形でき、乾燥後、焼成炉で1次焼成してセラミックスとすることができる。本発明の放射性物質の除染は、気体あるいは液体を介して行われる。放射性物質を含む該流体は、セラミックスとの接触をよくすることが必要であるが、同時に、該流体の圧力損失を小さくすることが好ましく、流通経路に十分な空間が必要であり、それに適した形状を設定する。配合、混合、成形した原料混合物は、乾燥後に焼成炉において、1次焼成する。1次焼成にあたっては、吸着作業中に、破壊しないように、乾湿抵抗が優れていることが必要であるが。焼成温度が高すぎると、セラミックスが焼結し、あるいは、吸着剤の吸着特性が低下し、吸着による除染性能が低下する。原料混合物の 化学組成に対応して、1次焼成温度は700℃から900℃が好ましい。   The radioactive substance-adsorbing ceramic of the present invention can be formed into an arbitrary shape such as a spherical shape, a cylindrical shape, or a ring shape, and after drying, primary firing in a firing furnace can be made into a ceramic. Decontamination of the radioactive substance of the present invention is performed via a gas or a liquid. The fluid containing a radioactive substance needs to have good contact with ceramics, but at the same time, it is preferable to reduce the pressure loss of the fluid, and a sufficient space is required in the flow path, which is suitable for it. Set the shape. The blended, mixed, and molded raw material mixture is subjected to primary firing in a firing furnace after drying. In the primary firing, it is necessary that the wet and dry resistance is excellent so as not to break during the adsorption work. If the firing temperature is too high, the ceramics are sintered, or the adsorption properties of the adsorbent are lowered, and the decontamination performance by adsorption is lowered. Corresponding to the chemical composition of the raw material mixture, the primary firing temperature is preferably 700 ° C to 900 ° C.

原子炉や核燃料を冷却した水は、放射性物質によって高濃度に汚染している。該高濃度汚染物の除染を実施するには、除染容器に該セラミックスを浸漬し、所定濃度になると新しいセラミックスに交換して、順次汚染濃度を低下して、所定の濃度になるまで、この操作を繰り返す。タンクから流状の液体を除染するには、通路に該セラミックスを設置して、上流の高濃度に除染したセラミックスを順次交換して、流状の汚染水を所定の濃度までに、除染を行うことができる。   Water that cools nuclear reactors and nuclear fuel is highly contaminated with radioactive materials. To carry out decontamination of the high-concentration contaminants, immerse the ceramics in a decontamination container, replace with new ceramics when the predetermined concentration is reached, and sequentially reduce the contamination concentration until the predetermined concentration is reached. Repeat this operation. In order to decontaminate the flowing liquid from the tank, the ceramics are installed in the passage, and the upstream decontaminated ceramics are sequentially replaced to remove the flowing contaminated water to a predetermined concentration. Dyeing can be performed.

本発明の放射性物質吸着セラミックスは、セラミックスの配合組成を適切に調整し、1次焼成によって、吸水率が25%以上の多孔質セラミックスとし、また、1100℃以上の2次焼成で、吸水率1%以下の緻密なセラミックス焼結体にすることが可能である。多孔質体を水に乾燥、浸漬を繰り返すことによって崩壊しない1次焼成は(例えば、600℃)、膨潤水解することがあるが、1000℃で熔融を始める焼成助剤は、1000℃以上で吸水率が減少する傾向がみられ、1200℃程度の焼成温度で、吸水率がほとんど存在しない磁器状とすることができる。このような調整をするには、長石鉱物を適量配合し、2次焼成温度を調整することによって可能となる。   The radioactive substance adsorbing ceramic of the present invention is adjusted to a ceramic composition appropriately, and is made into a porous ceramic having a water absorption of 25% or more by primary firing, and a water absorption of 1 by secondary firing at 1100 ° C. or more. % Or less can be made into a dense ceramic sintered body. Primary firing that does not collapse by repeatedly drying and immersing the porous body in water (for example, 600 ° C.) may swell and disintegrate, but the firing aid that starts melting at 1000 ° C. absorbs water at 1000 ° C. or higher. There is a tendency for the rate to decrease, and at a firing temperature of about 1200 ° C., a porcelain shape having almost no water absorption rate can be obtained. Such adjustment can be achieved by blending an appropriate amount of feldspar mineral and adjusting the secondary firing temperature.

吸着セラミックスの放射性物質の吸着限界は、放射性物質を吸着したセラミックスの処分方法によって、決定され、その濃度まで放射性物質を吸着したセラミックスは、2次焼成によって、吸水率がほぼゼロの磁器状になっているために、水や酸によって、放射性物質が溶出することはない。放射性物質を吸着したセラミックスは、放射性物質濃度によって、放射線に決まるので、それに相当した距離を人、動植物から隔離することによって、処分が可能となる。   The adsorption limit of radioactive materials in adsorbed ceramics is determined by the disposal method of ceramics that adsorbed radioactive materials, and ceramics that have adsorbed radioactive materials up to their concentration become porcelain with a water absorption rate of almost zero by secondary firing. Therefore, radioactive materials are not eluted by water or acid. Ceramics that have adsorbed radioactive material are determined by radiation depending on the concentration of the radioactive material. Therefore, disposal is possible by isolating the corresponding distance from people, animals and plants.

樹木、草あるいは農業副産物の焼却処分における汚染ガスの場合は、汚染した燃焼ガスから、放射性物質を吸着除去する。焼却処分によって発生する放射性物質は、焼却灰や、その炉壁に付着し、集塵装置から外部に放出されることはないといわれている。すなわち、焼成中に発生した放射性物質は、炉壁あるいは焼却灰に付着して捕集される。焼却灰の放射性物質吸着能力には限界あるので、大量の焼却灰が発生する。この場合には、例えば、煙道の800℃以下の位置に円柱状をセラミックス設置し、または、煙道の炉壁にタイル状のセラミックスを設置することができる。放射性物質吸着セラミックスを設置しない場合は、焼成灰に放射性物質は付着するが、焼成灰に付着する前に、放射性物質吸着セラミックスに焼成ガスを接触することによって、焼成灰の汚染濃度は小さくなり、一般廃棄物と同じ処分が可能になる。焼成炉の表面の金属及び断熱材に汚染物が付着することがあるが、その表面にタイル状の放射性物質吸着セラミックスを配置することによって、焼成炉の延命を図ることができる。   In the case of polluted gas in incineration of trees, grass or agricultural by-products, radioactive material is adsorbed and removed from the contaminated combustion gas. It is said that radioactive materials generated by incineration do not adhere to incineration ash or its furnace wall and are not released to the outside from the dust collector. That is, radioactive material generated during firing adheres to the furnace wall or incineration ash and is collected. A large amount of incineration ash is generated because the incineration ash has a limited ability to adsorb radioactive materials. In this case, for example, cylindrical ceramics can be installed at a position of 800 ° C. or lower of the flue, or tile ceramics can be installed on the furnace wall of the flue. When no radioactive substance adsorbing ceramics are installed, radioactive substances adhere to the calcined ash, but before adhering to the calcined ash, contacting the calcining gas with the radioactive substance adsorbing ceramics reduces the contamination concentration of the calcined ash, The same disposal as general waste becomes possible. Contaminants may adhere to the metal and heat insulating material on the surface of the firing furnace. By placing tile-shaped radioactive material adsorbing ceramics on the surface, the life of the firing furnace can be extended.

所定の濃度まで放射性物質を吸着したセラミックスは、長期間にわたり安全に保管をする必要がある。放射性物質は、半減期に伴い、放射線を発生する。水や酸性水に接触すると溶出することがあり、2次災害の可能性がある。その手段として、本発明では、放射性物質を多孔質セラミックスに所定濃度まで吸着して、その後、2次焼成を行って磁器中に閉じ込めて、溶出するのを防いでいる。焼成灰に結合した放射性物質、土壌や無機質成分に付着した放射性物質は分離が容易でないので、2次焼成をすれば、磁器状になるように調整してセラミックスに固化することができる。例えば、下水汚泥焼却灰を、焼却灰を吸着するのに適した無機質吸着剤、粘結剤及び焼成助剤と配合して、2次焼成によって、吸水率が1%以下の磁器状とすることができる。下水汚泥焼却灰は地区あるいは季節によって化学成分が異なるので、2次焼成による焼結特性が異なる場合がある。その場合は、粘結剤及び焼成助剤の量を調節して配合することができる。   Ceramics that have adsorbed radioactive material to a predetermined concentration must be stored safely for a long period of time. Radioactive materials generate radiation with a half-life. If contacted with water or acidic water, it may elute and there is a possibility of secondary disaster. As a means for this, in the present invention, the radioactive substance is adsorbed to the porous ceramics to a predetermined concentration, and then subjected to secondary firing to be trapped in the porcelain and prevented from being eluted. Since the radioactive substance bonded to the baked ash and the radioactive substance attached to the soil and the inorganic component are not easily separated, the secondary calcination can be adjusted to become a porcelain and solidified into ceramics. For example, sewage sludge incineration ash is blended with an inorganic adsorbent suitable for adsorbing incineration ash, a binder, and a firing aid, and made into a porcelain shape having a water absorption of 1% or less by secondary firing. Can do. Since the chemical composition of sewage sludge incineration ash varies depending on the district or season, sintering characteristics by secondary firing may differ. In that case, it can mix | blend by adjusting the quantity of a binder and a baking adjuvant.

本発明の試料として、稚内産の珪藻土40重量%、クリノプチロライト型ゼオライト40重量%、瀬戸産のガイロメ粘土20%を配合し、押出し成形により、外径15mm、長さ20mmの円柱試料を作成し、乾燥後、800℃、1時間保持して、メソポーラスセラミックス(試料1)とした。同様にして、700℃及び800℃で保持した本発明のメソポーラスセラミックスを作成した(各々試料2及び試料3とした)。同様に比較として、600℃、1000℃、1100℃、1200℃で1次焼成したセラミックス(各々比較試料1、2、3及び4)とした。 As a sample of the present invention, 40% by weight of Wakkanai diatomaceous earth, 40% by weight of clinoptilolite-type zeolite, and 20% of Seto gileme clay are blended, and a cylindrical sample having an outer diameter of 15 mm and a length of 20 mm is formed by extrusion molding. It was prepared, dried, and held at 800 ° C. for 1 hour to obtain a mesoporous ceramic (sample 1). Similarly, mesoporous ceramics of the present invention maintained at 700 ° C. and 800 ° C. were prepared (referred to as Sample 2 and Sample 3, respectively). Similarly, for comparison, ceramics subjected to primary firing at 600 ° C., 1000 ° C., 1100 ° C., and 1200 ° C. (comparative samples 1, 2, 3, and 4 respectively) were used.

本発明の試料として試料1、試料2、試料3及び比較の試料として比較試料1、比較試料2、比較試料3、比較試料4について、焼成による緻密性の簡易的な評価法として吸水率を測定した。円柱試料を縦に立てて、水に1時間を浸漬し、膨潤水壊を判断した。セラミックスから粉体の崩れが起るあるいは、形状を維持できなかった場合は、膨潤水壊が発生したと判断した。放射性物質の吸着試験の模擬試験を実施した。吸着模擬試験は、非放射性セシウム1ppm溶液に、セラミックス約3gを使用し、非放射性セシウム溶液重量/試料重量が10になるようにし、5時間の振とう浸漬する吸着試験を行った。その溶液の非放射性セシウムの残渣をICP−MSで分析し、その結果を表1に示した。   Samples 1, 2, and 3 as samples of the present invention, and Comparative Sample 1, Comparative Sample 2, Comparative Sample 3, and Comparative Sample 4 as comparative samples are measured for water absorption as a simple evaluation method for denseness by firing. did. A cylindrical sample was set up vertically and immersed in water for 1 hour to determine swelling water breakage. When the powder collapsed from the ceramic or the shape could not be maintained, it was determined that swelling water breakage occurred. A simulation test of the radioactive material adsorption test was conducted. In the adsorption simulation test, about 3 g of ceramics was used in a non-radioactive cesium 1 ppm solution, and the non-radioactive cesium solution weight / sample weight was set to 10, and the adsorption test was performed by immersion for 5 hours. The non-radioactive cesium residue in the solution was analyzed by ICP-MS, and the results are shown in Table 1.

表1珪藻土セラミックスの焼成温度に対して、吸水率、膨潤水壊、セシウム、ストロンチウムの吸着量の測定結果を示したものである。 Table 1 shows the measurement results of the water absorption rate, swelling water breakage, cesium, and strontium adsorption with respect to the firing temperature of diatomaceous earth ceramics.

表1の吸着量の結果で、試料1部に対して、1ppmの溶液10部の割合であるので、吸着剤1部の吸着量は99%以上とは、9.9ppm以上となり、1ppm以下とは、0.1ppm以下を表す。1ppmの放射性物質濃度は、『g/Bq=半減期(秒)×原子量/6.022×1023×0.6931』の公式に基づいて計算すると、セシウム137及びストロンチウム90として計算すると、セシウム137の1ppm及び、ストロンチウム90の1ppmの各々は、33.3×10Bq/L、25.6×10Bq/Lとなり、発電所内高濃度汚染水及び汚染した土壌の汚染濃度に比較すると十分大きい数値である。 As a result of the adsorption amount shown in Table 1, since the ratio of 10 parts of 1 ppm solution with respect to 1 part of the sample, the adsorption amount of 1 part of the adsorbent is 9.9 ppm or more when it is 99% or more. Represents 0.1 ppm or less. The concentration of radioactive material of 1 ppm is calculated based on the formula of “g / Bq = half-life (seconds) × atomic weight / 6.022 × 1023 × 0.6931”. 1 ppm and 1 ppm of strontium 90 are 33.3 × 10 8 Bq / L and 25.6 × 10 8 Bq / L, respectively, which are sufficiently larger than the high-concentration contaminated water in the power plant and the contaminated soil. It is a numerical value.

多孔質吸着剤に放射性物質を吸着した後に、2次焼成の過程で、吸着した放射性物質が分離して、吸着能力を失うものかどうか評価した。実施例1の調合割合のメソポアセラミックスで1次焼成を800℃で行った試料を使用し、実施例1と同じ方法で非放射性セシウムを吸着した試料を使用した。吸着模擬試験は、実施例1と同じ方法で実施した。吸着模擬試験を行った後に、乾燥したセラミックスを試料4−1とした。乾燥した試料をさらに、1300℃で1時間保持する2次焼成を行い、緻密体のセラミックスを4−2とした。これらのセラミックスを溶解して、ICP−MS測定資料として分析し、その結果を表2に示した。 After the radioactive material was adsorbed on the porous adsorbent, it was evaluated whether the adsorbed radioactive material was separated and lost its adsorption ability in the course of secondary firing. A sample in which primary firing was performed at 800 ° C. with the mesopore ceramic of the mixing ratio of Example 1 was used, and a sample on which non-radioactive cesium was adsorbed in the same manner as in Example 1 was used. The adsorption simulation test was performed in the same manner as in Example 1. After performing the adsorption simulation test, the dried ceramic was used as Sample 4-1. The dried sample was further subjected to secondary firing that was held at 1300 ° C. for 1 hour to obtain a dense ceramic 4-2. These ceramics were dissolved and analyzed as ICP-MS measurement data. The results are shown in Table 2.

表2は、1次焼成の異なるセラミックスにセシウムの吸着試験の結果を示したものである。
表2 吸着後の熱処理による溶出量の変化
Table 2 shows the results of the cesium adsorption test on ceramics with different primary firings.
Table 2 Changes in elution amount due to heat treatment after adsorption

実施例2の試料4−1と4−2のセシウム分析結果には、分析精度のなかで、差は認められないものであった。メソポーラスセラミックスに吸着したセシウムは、2次焼成1300℃の過程で、減量するものでないことを示している。メソポーラスセラミックスが、セシウムを吸着するメカニズムは解明されていないが、メソポーラスセラミックスに含まれるシリカ成分と、セシウムが結合したものと推定され、メソポーラスセラミックスに存在するメソポーラス(直径4ナノメートルから20ナノメートルの気孔が存在)が、この結合のチャンスを多くし、多量の放射性物質を吸着し、結合は強く、1300℃の2次焼成では、分析精度の中で、減量することが起こらないものと推定される。この現象は、無機質に付着したセシウムが、1200℃の焼成においても、焼成灰とセシウムを分離できない現象と符合している。 In the cesium analysis results of Samples 4-1 and 4-2 of Example 2, no difference was recognized in the analysis accuracy. This indicates that cesium adsorbed on the mesoporous ceramic is not reduced in the process of secondary firing at 1300 ° C. The mechanism by which mesoporous ceramics adsorb cesium has not been elucidated, but it is presumed that the silica component contained in mesoporous ceramics and cesium were combined, and mesoporous ceramics (diameter 4 nm to 20 nm in diameter) existing in mesoporous ceramics. The presence of pores increases the chance of this binding, adsorbs a large amount of radioactive material, and the binding is strong. It is estimated that the secondary firing at 1300 ° C does not cause a reduction in the analytical accuracy. The This phenomenon coincides with a phenomenon in which cesium adhering to an inorganic substance cannot separate calcined ash and cesium even when calcined at 1200 ° C.

実施例1と同じ調合割合の試料で800℃焼成を行った試料(試料2)を使用し、同じ方法で非放射性セシウムを吸着した試料を使用し、溶液/試料=10とした1ppm溶液と試験試料を入れ、5時間振とうして浸漬して、溶液中に溶出したセシウムの量を測定した。溶出試験は、吸着試験と同じに、試料吸着試験を行った後に、乾燥した試料を試料2−1として、水及び1N塩酸に各々浸漬して、水および1N規定塩酸に溶解したセシウムを測定し、溶出量を求めた。このように、乾燥した試料をさらに、800℃、1000℃、1100℃、1200℃で2時間保持する熱処理を行い、各々、試料2−2、2−3、2−4及び2−5とした。これらの試料を、実施例2と同じに、水と1N規定塩酸を溶液として、液重量/試料重量比を10として。5時間、振とう浸漬を行い、その溶出液をICP−MSで測定し、その結果を表2に示した。熱処理を行い、塩酸溶液に溶解したセシウム量を測定した。その結果を表1に記載した。 Using a sample (sample 2) calcined at 800 ° C. with a sample having the same blending ratio as in Example 1, using a sample adsorbing non-radioactive cesium by the same method, a 1 ppm solution and a test with solution / sample = 10 The sample was put and immersed for 5 hours by shaking, and the amount of cesium eluted in the solution was measured. In the dissolution test, after performing the sample adsorption test in the same manner as the adsorption test, the dried sample was immersed in water and 1N hydrochloric acid as sample 2-1, and cesium dissolved in water and 1N normal hydrochloric acid was measured. The elution amount was determined. Thus, the dried sample was further subjected to a heat treatment of holding at 800 ° C., 1000 ° C., 1100 ° C., and 1200 ° C. for 2 hours to obtain Samples 2-2, 2-3, 2-4, and 2-5, respectively. . For these samples, water and 1N normal hydrochloric acid were used as a solution in the same manner as in Example 2, and the liquid weight / sample weight ratio was 10. Shaking immersion was performed for 5 hours, and the eluate was measured by ICP-MS. The results are shown in Table 2. Heat treatment was performed, and the amount of cesium dissolved in the hydrochloric acid solution was measured. The results are shown in Table 1.

表3は、セシウムの吸着試験の後の熱処理によって、溶出量の変化を示したものである。
表3 吸着後の熱処理による溶出量の変化
Table 3 shows the change in the amount of elution by the heat treatment after the cesium adsorption test.
Table 3 Changes in elution amount due to heat treatment after adsorption

1100℃以上の熱処理によって、1N規定塩酸においても、溶出は認められない。表2の結果のように、吸着試験によって吸着した成分は、水に溶出試験においては、溶出量1%は未満であるが、1N塩酸では、120℃の乾燥及び1100℃の熱処理では、セシウムの溶出は認められるが、再焼成温度が1100℃以上で、吸水率が1%未満の状態では、セシウムは吸着セラミックスと強固に結合している様子がみられる。 No elution is observed even with 1N normal hydrochloric acid by heat treatment at 1100 ° C. or higher. As shown in the results of Table 2, the components adsorbed by the adsorption test are less than 1% in the elution test in water, but with 1N hydrochloric acid, the drying of 120 ° C. and the heat treatment at 1100 ° C. Although elution is observed, when the recalcination temperature is 1100 ° C. or higher and the water absorption is less than 1%, cesium is seen to be firmly bonded to the adsorbed ceramic.

稚内産珪藻土10重量%、大平化学産業株式会社製第三リン酸カルシウム70重量%及び瀬戸産ガイロ目粘土20重量%を配合、水分25重量%に配合し、石膏板上で乾燥後10から20mmの塊状とし、800℃、2時間保持の焼成を行い、リン酸カルシウムセラミックスとした。   10% by weight of Wakkanai diatomaceous earth, 70% by weight of calcium phosphate manufactured by Ohira Chemical Industry Co., Ltd. and 20% by weight of Seto gypsum clay, 25% by weight of water, dried on gypsum board, 10 to 20 mm in bulk And firing at 800 ° C. for 2 hours to obtain calcium phosphate ceramics.

実施例1の初期値に示す溶液に5時間の振とう浸漬をし、吸着試験を実施した。ストロンチウムSr及びセシウムCsはいずれも非放射性元素を使用した。溶出液にカルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウムの各イオン成分を配合した理由は、海水中に分散したストロンチウム、セシウムの吸着量の疎外効果を確認したものである。 The solution shown in the initial value of Example 1 was immersed in shaking for 5 hours, and an adsorption test was performed. Both strontium Sr and cesium Cs used non-radioactive elements. The reason for adding calcium, magnesium, potassium, and sodium ion components to the eluate is to confirm the alienation effect of the adsorbed amount of strontium and cesium dispersed in seawater.

表4は、セシウムの吸着試験の後の熱処理によって、溶出量の変化を示したものである。
表4吸着後の熱処理による溶出量の変化
Table 4 shows the change in the amount of elution by the heat treatment after the cesium adsorption test.
Table 4 Change in elution amount due to heat treatment after adsorption

海水陽イオンが吸着溶液に含まれることによって、セシウム、ストロンチウムの吸着量は減少することはあっても、先述のように、セラミックス吸着剤の吸着能力は、1ppmを超えるものであり、海水が混入した場合においても、非放射性セシウム、ストロンチウムの1ppmの各々の吸着能力は、33.3×10Bq/L、25.6×10Bq/Lであり、十分大きい値である。 Although the adsorption amount of cesium and strontium may decrease due to the presence of seawater cation in the adsorption solution, as described above, the adsorption capacity of the ceramic adsorbent exceeds 1 ppm, and seawater is mixed in. Even in this case, the adsorption capacities of 1 ppm of non-radioactive cesium and strontium are 33.3 × 10 8 Bq / L and 25.6 × 10 8 Bq / L, which are sufficiently large values.

実施例にみられるように、本発明の放射性物質吸着セラミックスは、放射性物質の吸着及び固定化に大きな効果がみられ、原発事故で飛散したいろいろな形態の放射性物質を吸着、除染するのに大きな効果が期待でき、産業上の利用可能性は大きい。   As seen in the examples, the radioactive substance-adsorbing ceramics of the present invention have a great effect on the adsorption and fixation of radioactive substances, and adsorb and decontaminate various forms of radioactive substances scattered in the nuclear accident. A big effect can be expected, and industrial applicability is great.

本明細書は、放射性物質の除染について詳細に記載したが、その他の環境物質の除去についても期待できるものである。セラミックスを用途に応じた形状に成形及び焼成し、環境物質の一つであるNO、SOの処分、消臭物質の除去(脱臭)、オイルミストの吸着除去等広い範囲にわたって、環境物質の除去に活用が期待できるものである。





















Although this specification has described in detail the decontamination of radioactive materials, it can also be expected to remove other environmental materials. Forming and firing ceramics according to the application, disposing of NO X and SO X , one of the environmental substances, removing deodorant substances (deodorizing), removing and removing oil mist, and so on It can be used for removal.





















Claims (3)

放射性物質を吸着除染できる吸着成分において、放射性物質の吸着成分が、珪藻土、ゼオライト、リン酸カルシウム、酸化チタン等放射性物質吸着材の一種または複数の成分からなる放射性物質を吸着できる成分を主原料とし、粘結材、焼成助材等からなる混合物を焼成して、乾湿繰り返しで崩壊を起こさない多孔質体で、放射性物質を吸着できる能力を保持することを特徴とする放射性物質吸着多孔質セラミックス。   In the adsorbing component capable of adsorbing and decontaminating radioactive substances, the adsorbing component of the radioactive substance is mainly composed of a component capable of adsorbing a radioactive substance composed of one or a plurality of radioactive substance adsorbing materials such as diatomaceous earth, zeolite, calcium phosphate, titanium oxide, A radioactive substance-adsorbing porous ceramic, characterized in that it is a porous body that does not collapse by repeated drying and wetting, and retains the ability to adsorb radioactive substances, by firing a mixture comprising a binder, a firing aid, and the like. 請求項1に記載の放射性物質吸着多孔質セラミックスに放射性物質を吸着後、さらに高温で焼成し、緻密体を形成してなることを特徴とする放射性物質吸着セラミックス。   A radioactive substance-adsorbing ceramic, comprising a radioactive substance adsorbed to the porous ceramic according to claim 1 and then calcined at a high temperature to form a dense body. 放射性物質を含む粉状体を、粘結材、焼成助材等からなる原料混合物に配合、混合、成形、焼成して緻密体を形成することを特徴とする放射性物質吸着セラミックス。
























A radioactive substance-adsorbing ceramic characterized in that a powdery substance containing a radioactive substance is blended, mixed, molded, and fired into a raw material mixture composed of a binder, a firing aid and the like to form a dense body.
























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