[發明專利]將內部吸收了放射性物質的物質中的放射性物質降低至生活環境的安全水平的處理方法以及處理裝置

有效

• 申請號: 201280038364.8
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN103733269A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 早藤茂人;釜谷武志;早川宏;神保安廣;最上要;竹下健二;有富正憲;吉川邦夫;菊池三郎;石堂昭夫
• 申請（專利權）人: CDM咨詢株式會社;原子力廢棄物處理及核設施除役推展中心
• 主分類號: G21F9/28
• 分類號: G21F9/28;G21F9/30
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及將內部吸收了放射性物質的物質中的放射性物質降低至生活環境的安全水平的處理方法以及處理裝置。

背景技術

使用固態核燃料的原子能發電、原子彈等依賴于人為破壞鈾235、钚239的原子核的核裂變反應。此時，鈾235、钚239的原子核裂變為兩個或者兩個以上的碎塊（核素即元素），這時產生能量。若控制該裂變緩慢地進行則為發電，若瞬間釋放則成為炸彈。裂變的結果產生的多個核素（核裂變產物）通常質子數和中子數不均衡，因而成為具有放射能的放射性核素。這些放射性核素形態（氣態/液態/固態）、放射能的強度根據核素不同而不同。放射性核素放出放射線并最終達到不具有放射性的穩定的其它的核素，但其時間也根據核素的不同而存在很大差異。某種核素的放射能變為一半的時間稱作該核素的半衰期，半衰期短的核素的放射能高。作為核裂變產物的放射性氪、放射性氙在常溫下為氣體，以其為主要成分的放射性云在移動中向其周邊放射強烈的放射線，如果通過其并離去則不會殘留放射線。另外，氣態的放射性碘的半衰期為8天，因而在半年后基本全部消失。

放射性銫在678℃下為氣體，因而易在核事故中放出，從而容易廣泛擴散到環境中。而且半衰期長達30年。另外，銫容易與土壤顆粒結合，因而長時間不能從地表流走。因此，半衰期短的放射性核素、放射性碘消失后也有殘留、并從地面繼續放出放射線，也會被農作物吸收而成為長期被輻射的原因。由于截至1960年代末的大氣層核實驗，1京（10的16次方）1億500萬倍的貝克勒爾的龐大的核裂變產物散布，污染了整個地球。核實驗產生的放射性銫現在也殘留在海水·地表·大氣中。另外，切爾諾貝利核事故中，遍布直徑約250km的范圍散布有高濃度污染區域。進而，福島核事故中距離核電站較遠的靜岡縣的茶中也檢出了放射性銫。

另外，放射性鍶的半衰期為28年，存在與放射性銫同樣的問題，但其是在原子彈爆炸實驗、原子能發電廠的事故中，像切爾諾貝利核事故那樣爐心被完全破壞的情況下因爆炸而放出的物質，對環境的擴散與放射性銫相比更受到限制。因而，考慮到放射性物質對環境的污染，首當其沖應對放射性銫是極其重要的。

作為從被這樣難對付的放射性銫污染的存在于環境的物質中去除這樣的放射性物質、并將放射性物質匯集至特定區域的方法，已知有如下的方法：將環境中的放射性銫附著在表面的物質放入水中，使溶于水的放射性銫溶解于水，在其中溶解亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化鎳等亞鐵氰化物，使水中的放射性銫吸附到亞鐵氰化物（非專利文獻1）。

使用該方法將土壤分散到水中，能夠使附著在土壤的表面的放射性銫溶解于水。然而，僅僅這樣是不充分的。其理由是比較熟知的，是因為放射性銫容易被土壤內的粘土礦物吸收。也有欲利用該性質，使用粘土將被放射性物質污染的環境快速清潔的舉動。換言之，暫時被粘土吸收的放射性銫不能容易地去除。粘土中尤其被叫做伊利石的為云母的一種的礦物所吸附的銫容易以植物也不能利用的狀態固定在土壤中（非專利文獻2，3）。認為是由于銫的離子嵌入伊利石的層中而難以脫落。若難以轉移到植物，則也難以轉移到人類食用的植物中，所以問題得到緩解，但還已知植物在鉀充分的狀態難以吸收銫，但鉀若不充分則會誤吸收銫。該現象是否適用于粘土的情況還不能確定，但在適用的情況下，使鉀肥常年處于過量的狀態由于鉀肥料昂貴而在實際操作上較困難，在銫為高濃度的狀況下無法進行農業活動。并且，消費者也無法安心購入從銫的含量并非為沒有問題的水平的量的土地收獲的農作物。粘土原本為水稻種植土壤中用于保持水的不可或缺的土壤的構成成分。即使僅將被污染的土地的最表面剝離而換成未被污染的土壤，也留有被污染的大量的土壤如何處置的問題。不能去除被粘土吸附的銫對水稻種植農業的影響非常大。

作為從被所述半衰期長至一定程度、放射能水平的影響大的放射性物質污染的土壤中去除這些放射性物質的方法，已知有：以甜高粱所代表的禾本科為首，使向日葵、油菜花、牧草、卷心菜等植物進行吸收的方法。然而，作為這些植物的其后的處理，為掩埋在土中、或進行焚燒處理，但保持植物的狀態掩埋在土中時，需要廣闊的土地和勞力。另外，在焚燒處理的情況下，存在植物的細胞內吸收的放射性物質在焚燒過程中濃縮，即使利用過濾器，高濃度的放射性物質仍以氣體形式飛散的擔憂。

另外，已知有將植物進行發酵處理，將得到的有機物制成生物燃料的方法（非專利文獻4）。

然而，該方法中，由于木質素、纖維素的分子量高，因此存在發酵處理花費過多時間的缺點，并且具有不能去除包含在細胞膜內的狀態的放射性物質的缺點。并且，在為土壤的情況下完全無法處理。