特許 5758554 放射性セシウムの除去方法及び分離促進剤含有スラリー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5758554

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】放射性セシウムの除去方法及び分離促進剤含有スラリー

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/32 20060101AFI20150716BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/32 Z

【請求項の数】14

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2015-22219(P2015-22219)

(22)【出願日】2015年2月6日

【審査請求日】2015年2月6日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 開催日 ２０１４年９月１５日 集会名 第２５回廃棄物資源循環学会 研究発表会 開催場所 広島工業大学（広島市佐伯区三宅２−１−１） 〔刊行物等〕 ウェブサイトの掲載日 ２０１４年８月２６日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐ：／／ｊｓｍｃｗｍ．ｏｒ．ｊｐ／ｔａｉｋａｉ２０１４／

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000206

【氏名又は名称】宇部興産株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100169063

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 洋平

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 貴康

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊之

(72)【発明者】

【氏名】濱 利雄

(72)【発明者】

【氏名】市川 誠吾

(72)【発明者】

【氏名】西崎 吉彦

(72)【発明者】

【氏名】福士 静治

【審査官】 村川 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１７４０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５６７７６０８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５６７７６０９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５６７７６１０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 原田幸明 他１名，「溶融塩法による土壌からのセシウムの抽出」，資料・素材２０１３，一般社団法人 資源・素材学会，２０１３年 ９月 ３日，第５０９−５１０頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／００ − ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性セシウムで汚染された廃棄物と分離促進剤との混合物である処理対象物を得る混合工程と、
前記処理対象物を加熱することによって前記処理対象物に含まれる放射性セシウムを揮発させる加熱工程と、
前記加熱工程後、前記処理対象物を水洗することによって前記処理対象物に残存する放射性セシウムを溶出させる水洗工程と、
を備え、
前記分離促進剤は、２種類以上の塩化物を用いて調製され且つ融点が７００℃以下である混合物又は複塩を含み且つカルシウム源を更に含み、
前記混合工程において、前記分離促進剤と水とを含むスラリーと前記廃棄物とを混合することによって前記処理対象物を得る、放射性セシウムの除去方法。

【請求項2】

前記２種類以上の塩化物は、アルカリ土類金属の塩化物、アルカリ金属の塩化物及び塩化鉄からなる群から選ばれたものである、請求項１に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項3】

前記２種類以上の塩化物は、ＣａＣｌ_２、ＭｇＣｌ_２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＦｅＣｌ_３及びＦｅＣｌ_２からなる群から選ばれたものである、請求項１に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項4】

前記加熱工程における加熱温度は、６００℃以上１２００℃未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項5】

前記分離促進剤はカルシウム源として炭酸カルシウムを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項6】

前記処理対象物の全質量を１００質量部とすると、前記処理対象物に含まれるＣａＯ換算のカルシウム量は５．０質量部以上であり且つ前記処理対象物に含まれるＣｌ量は１．０〜２５．０質量部である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項7】

前記分離促進剤の全質量１００質量部に対し、前記分離促進剤における前記混合物及び前記複塩の含有量の合計は１〜６５質量部であり且つ前記カルシウム源の含有量は３５〜９９質量部である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項8】

前記処理対象物の全質量を１００質量部とすると、前記混合工程において前記廃棄物と混合される前記分離促進剤の量は５〜８０質量部である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項9】

前記混合物又は前記複塩は、以下の第１塩化物と第２塩化物の組合せ１〜６のいずれかを用いて調製されたものであり且つ前記混合物又は前記複塩における第１塩化物のモル数Ｍ_１と第２塩化物のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）が以下の範囲である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。
組合せ１：第１塩化物ＣａＣｌ_２と第２塩化物ＮａＣｌ、３／７≦Ｍ_１／Ｍ_２≦７／３
組合せ２：第１塩化物ＫＣｌと第２塩化物ＣａＣｌ_２、２／８≦Ｍ_１／Ｍ_２≦３／７又は６５／３５≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８５／１５
組合せ３：第１塩化物ＭｇＣｌ_２と第２塩化物ＮａＣｌ、２／８≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８／２
組合せ４：第１塩化物ＭｇＣｌ_２と第２塩化物ＫＣｌ、２／８≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８５／１５
組合せ５：第１塩化物ＮａＣｌと第２塩化物ＦｅＣｌ_３、１５／８５≦Ｍ_１／Ｍ_２≦３５／６５
組合せ６：第１塩化物ＮａＣｌと第２塩化物ＦｅＣｌ_２、４／６≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８／２

【請求項10】

前記加熱工程における加熱温度は、６００℃以上９００℃以下であり、
前記処理対象物の全質量を１００質量部とすると、前記処理対象物に含まれるＣａＯ換算のカルシウム量は２０．０質量部以上であり且つ前記処理対象物に含まれるＣｌ量は４．０〜２５．０質量部である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項11】

前記スラリーの水含有量は、前記分離促進剤の全質量１００質量部に対して１２〜４００質量部である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項12】

前記廃棄物又は前記処理対象物の放射能濃度をモニタリングする工程と、
前記放射能濃度の値に応じて前記スラリーの水含有量を変更する工程と、
を更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の放射性セシウムの除去方法。

【請求項13】

放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去するための分離促進剤含有スラリーであって、
２種類以上の塩化物を用いて調製され且つ融点が７００℃以下である混合物又は複塩と、
カルシウム源と、
水と、
を含む分離促進剤含有スラリー。

【請求項14】

前記混合物、前記複塩及び前記カルシウム源の合計質量を１００質量部とすると、水の含有量は１２〜４００質量部である、請求項１３に記載の分離促進剤含有スラリー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去するための方法及びこれに使用される分離促進剤含有スラリーに関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所の事故によって放出された放射性物質は土壌、下水汚泥、ごみ焼却灰などに濃縮され、これらに汚染された廃棄物の処理に苦慮している状況にある。一般に放射性物質量が８０００Ｂｑ／ｋｇを超える汚染物は管理型処分場に入れる必要があり、この処分場の容量も限界があることから、このような廃棄物はできるだけ減容化することが望まれる。

【0003】

放射性物質の中でも放射性セシウムが大部分を占めており、これを除去及び濃縮することが廃棄物の減容化につながる。廃棄物中の放射性セシウムの除去と減容化の方法としては、加熱処理によって廃棄物中の放射性セシウムを揮発させてバグフィルターなどで捕集する方法が挙げられる。また、水洗処理によって廃棄物中の放射性セシウムを溶出させ、溶出させた放射性セシウムを吸着剤で捕集する方法が挙げられる。

【0004】

特許文献１は廃棄物から放射性セシウムを除去する方法を開示する。この方法は、放射性セシウムで汚染された廃棄物を１２００〜１３５０℃で加熱して廃棄物中の放射性セシウムを揮発させる加熱工程を含む。この加熱工程において、ＣａＯ、ＭｇＯ、及びＳｉＯ_２の各々の質量が特定の条件を満たすように、廃棄物、ＣａＯ源及びＭｇＯ源の各々の種類及び配合割合が定められる。

【0005】

特許文献２は土壌からの放射性セシウムの除去方法を開示する。この方法は、放射性セシウムに汚染された土壌に、無機カルシウム化合物の割合が３質量％以上３０質量％以下、塩化ナトリウムを０．５質量％を超え５質量％以下で添加する添加工程と、９００℃以上１２００℃以下で３０分以上１２０分以下の時間加熱処理することにより、添加工程後の土壌から放射性セシウムを揮発させる加熱工程とを有する。

【0006】

特許文献３は放射性セシウムで汚染された土壌を対象とするセシウム除染法を開示する。この除染法は、除染対象土壌に所定量の塩化ナトリウムを混和し、当該混和物を９００℃以上の温度で所定時間にわたって加熱することによってセシウムを土壌から昇華させ、次にこの昇華したセシウムを冷却して固形物又は処理液に溶解した状態で回収することを特徴とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５１５９９７１号公報

【特許文献2】特許第５１７５９９５号公報

【特許文献3】特開２０１４−１３２２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の方法はセシウムの除去率は高いものの、（１）１２００〜１３５０℃の高温処理に非常に大きな熱量を必要とする点、（２）処理すべき廃棄物に対して多くのＣａＯ源及びＭｇＯ源を添加する必要があり、処理後の廃棄物を十分に減容化できない点において改善の余地がある。上記の改善点（２）に関し、例えば処理すべき廃棄物がＳｉＯ_２を多く含む土壌である場合、ＣａＯ源としての炭酸カルシウム等の添加量が非常に多くなり、処理した後の廃棄物量が大幅に増加する問題があった。

【0009】

なお、特許文献１は、廃棄物に含まれる放射性セシウムを揮発によって効率的に除去するため、他の成分の液相がなるべく生じないようにすべきことを開示する。すなわち、特許文献１の段落［００１０］には、特定式で算出されるＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯの質量比の範囲（１．０〜１．９）の下限値に関し、「該質量比が１．０未満であると、焼成温度が高温になるにつれて液相が生じやすくなり、放射性セシウムの揮発量が少なくなる。」と記載され、段落［００１２］には「加熱温度が１２００℃未満では放射性セシウムの揮発量が少なくなる。１３５０℃を超えると、液相が形成されることで放射性セシウムが取り込まれて揮発しにくくなるので好ましくない。」と記載されている。また、特許文献１の段落［００１１］には「放射性セシウムの塩化揮発を促進し、かつ揮発回収物を減容化する目的」で塩化カルシウム等の塩化物を用いてもよいことが記載され、更に「混合物中の塩素量が１５００ｍｇ／ｋｇ以下であると、高温でも液相が生じにくくなり、放射性セシウムが多く揮発する」と記載されている。

【0010】

他方、特許文献２に記載の方法の加熱工程は、特許文献１に記載の方法の加熱工程と比較して低温（９００℃以上１２００℃以下）であるという点でメリットがあると認められるものの、放射性セシウムの除去率の点において改善の余地がある。すなわち、土壌の化学組成によっては無機カルシウム化合物と塩化ナトリウムとの添加量を上記範囲に調整するだけでは放射性セシウムの除去率を十分に高めることができない場合がある。なお、特許文献２の段落［００２０］には無機カルシウムとともに塩化ナトリウムを使用する理由として、塩化ナトリウムは「従来セシウム除去促進剤として使用されていた塩化カルシウムよりも安価」であることが記載されている。

【0011】

特許文献３に記載のセシウム除染法は、塩化ナトリウムを反応促進剤として利用するものである（特許文献３の段落［００１０］）。また、特許文献３の段落［００３２］には「実施例５では、塩化ナトリウムに塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）や塩化カリウム（ＫＣｌ）等の添加物を加えて、塩化ナトリウムの融点を低下させる場合を実験している。」と記載されている。しかし、特許文献３は塩化ナトリウムと、塩化ナトリウムの融点を下げるための物質（例えば塩化カリウム）とを併用することを開示するに過ぎない（特許文献３の段落［００３７］参照）。

【0012】

本発明は、廃棄物から放射性セシウムを分離するための加熱処理の温度を十分に低くできるとともに、放射性セシウムの高い除去率と放射性セシウム汚染物の減容化を十分に両立できる放射性セシウムの除去方法及びこれに使用される分離促進剤含有スラリーを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者らは、廃棄物に含まれる放射性セシウムを除去しやすいか否かが廃棄物中における放射性セシウムの態様に依存することに着目し、検討を進めた。例えば、放射性セシウムを含む焼却灰（主灰及び飛灰）のうち、主灰に含まれるセシウムはセシウムアルミノシリケートの状態で主に存在し、他方、飛灰に含まれるセシウムは塩化セシウムの状態で主に存在する。セシウムアルミノシリケートは難揮発性であり且つ不溶性であるのに対し、塩化セシウムは易揮発性であり且つ水溶性である。したがって、これらのうち塩化セシウムの方が除去しやすい態様であるといえる。また、放射性セシウムで汚染された土壌においては、粘土鉱物に放射性セシウムがイオンとして吸着されており、土壌を水洗しても溶け出しにくい状態となっている。土壌はシリカとアルミニウムを含んでいることから、放射性セシウムで汚染された土壌を加熱すると、上述のセシウムアルミノシリケート（難揮発性且つ不溶性）が生じやすい。

【0014】

以上の検討結果から、本発明者らは廃棄物から放射性セシウムを効率的に除去するには、（１）放射性セシウムの塩化物化を促進すること、（２）セシウムアルミノシリケートの生成を抑制することが有効であるとの知見を得た。これらの知見に基づき、本発明者らは種々の化合物について評価試験及びシミュレーション等を実施した結果、２種類以上の塩化物を組み合わせからなり且つそれぞれ単独の塩化物の融点と比較して融点が低温化された混合物又は複塩を使用することが上記課題の解決に有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0015】

すなわち、本発明に係る放射性セシウムの除去方法は、放射性セシウムで汚染された廃棄物と分離促進剤とを混合して処理対象物を得る混合工程と、処理対象物を加熱することによって処理対象物に含まれる放射性セシウムを揮発させる加熱工程と、加熱工程後、処理対象物を水洗することによって処理対象物に残存する放射性セシウムを溶出させる水洗工程とを備える。分離促進剤は２種類以上の塩化物を用いて調製され且つ融点が７００℃以下である混合物又は複塩を含み且つカルシウム源を更に含み、上記混合工程において、上記分離促進剤と水とを含むスラリーと廃棄物とを混合することによって処理対象物を得る。

【0016】

本発明に係る放射性セシウムの除去方法によれば、廃棄物から放射性セシウムを分離するための加熱処理の温度を十分に低くできるとともに、放射性セシウムの高い除去率と放射性セシウム汚染物の減容化の両方を十分高水準に達成できる。このような効果が奏される理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のとおり推察する。すなわち、複数の塩化物を使用し、その融点を低温化させることで、比較的低い温度で処理設備（例えば加熱炉）内に部分的に生じた溶融塩に放射性セシウムを取り込むことができる。これにより、易揮発性であり且つ水溶性である塩化セシウムの生成を促進できるとともに（上記知見（１））、難揮発性であり且つ不溶性であるセシウムアルミノシリケートの生成を抑制できる（上記知見（２））。

【0017】

放射性セシウムのより高い除去率を達成する観点から、上述のとおり、分離促進剤はカルシウム源を含む。分離促進剤の全質量を１００質量部とすると、混合物及び複塩の含有量の合計は１〜６５質量部とすればよく、カルシウム源の含有量は３５〜９９質量部とすればよい。カルシウムを添加すると、カルシウムがセシウムよりも優先的にアルミノシリケートを生成し、塩化物のみを添加した場合よりもセシウムアルミノシリケートの生成をより効率良く抑制できる。また、放射性廃棄物に含まれるセシウムアルミノシリケートの分解も促進することが可能である。

【0018】

上述のとおり、混合工程において、分離促進剤と水とを含むスラリーと廃棄物とを混合することによって処理対象物を得る。分離促進剤を含有するスラリー（以下、場合により「分離促進剤含有スラリー」又は単に「スラリー」という。）を処理対象物の調製に使用することで、固体（例えば粉末状）の分離促進剤を廃棄物に直接添加する場合と比較し、より高度に放射性セシウムを除去することができる。これはスラリーの方が粉末よりも廃棄物と混和しやすいこと、また分離促進剤を構成する成分（例えば塩化物の混合物又は複塩）が水に溶け込んでいることに起因すると推察される。

【0019】

混合工程で使用するスラリーは、分離促進剤の全質量を１００質量部とすると、水の含有量が１２〜４００質量部であることが好ましく、２０〜３００質量部であることがより好ましく、２０〜１５０質量部であることが更に好ましい。水の含有量が１２質量部以上であれば分離促進剤に含まれる成分であって水溶性の成分が水に十分に溶け込むことができ且つ水に不溶な成分を水に十分に分散させることができる。他方、水の含有量が４００質量部以下（より好ましくは３００質量部以下、更に好ましくは１５０質量部以下）であれば処理対象物の含水量が過剰に多くなることを抑制できる。スラリーの水含有量は、廃棄物の放射能レベル（放射能濃度、放射線量）、廃棄物の種類、分離促進剤の種類などに応じて調整してもよい。例えば、本発明に係る放射性セシウムの除去方法は、廃棄物又は処理対象物の放射能濃度（廃棄物単位質量あたりの放射能、単位：Ｂｑ／ｋｇ）をモニタリングする工程と、この放射能濃度の測定値に応じてスラリーの水含有量、分離促進剤の組成（例えばカルシウム源の配合量）、及び、廃棄物に対する分離促進剤の添加量の少なくとも一つを変更する工程を更に備えてもよい。

【0020】

加熱処理によって効率的に放射性セシウムを揮発させる観点から、処理対象物の全質量を１００質量部とすると、処理対象物のＣａＯ換算のカルシウム量は５．０質量部以上であり且つ処理対象物のＣｌ量は１．０〜２５．０質量部であることが好ましい。更に低温で処理をするのであれば、処理対象物の全質量を１００質量部とすると、処理対象物のＣａＯ換算のカルシウム量は２０．０質量部以上であり且つ処理対象物のＣｌ量は４．０〜２５．０質量部であることがより好ましい。ここで処理対象物の全質量とは可燃物及び水分を除いた質量ベースである。例えば、水分を多く含む下水汚泥などや、可燃物を多く含む草木や木屑などを含む廃棄物の場合はそれらを加熱した後の灰分ベースでの質量を用いることが好ましい。なお、可燃物や水分を余り含まない土壌や焼却灰などはそのものの質量を用いてもよい。

【0021】

本発明において、２種類以上の塩化物はアルカリ土類金属の塩化物、アルカリ金属の塩化物及び塩化鉄からなる群から選ぶことができ、より具体的には、ＣａＣｌ_２、ＭｇＣｌ_２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＦｅＣｌ_３及びＦｅＣｌ_２からなる群から選ぶことができる。

【0022】

加熱工程における加熱温度は６００℃以上１２００℃未満であることが好ましく、６００℃以上９００℃以下であることがより好ましい。加熱温度を６００℃以上とすることで水溶性である塩化セシウムの生成を十分に促進させることができ、加熱工程後の水洗処理によって放射性セシウムを十分に溶出させることができる。他方、加熱温度を１２００℃未満、より好ましくは９００℃以下とすることで加熱に要するエネルギーを節減できるとともにこれに応じた耐熱性を有する加熱設備を準備すればよいという利点がある。

【0023】

処理対象物の全質量を１００質量部とすると、混合工程において廃棄物と混合される分離促進剤の量は５〜８０質量部であることが好ましい。分離促進剤の量を５質量部以上とすることで放射性セシウムのより高い除去率を達成しやすく、他方、８０質量部以下とすることで放射性セシウム汚染物をより高度に減容化しやすい。

【0024】

本発明において、混合物又は複塩は、以下の第１塩化物と第２塩化物の組合せ１〜６のいずれかを用いて調製されたものであってもよく、混合物又は複塩における第１塩化物のモル数Ｍ_１と第２塩化物のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は以下の範囲とすればよい。
組合せ１：第１塩化物ＣａＣｌ_２と第２塩化物ＮａＣｌ、３／７≦Ｍ_１／Ｍ_２≦７／３
組合せ２：第１塩化物ＫＣｌと第２塩化物ＣａＣｌ_２、２／８≦Ｍ_１／Ｍ_２≦３／７又は６５／３５≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８５／１５
組合せ３：第１塩化物ＭｇＣｌ_２と第２塩化物ＮａＣｌ、２／８≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８／２
組合せ４：第１塩化物ＭｇＣｌ_２と第２塩化物ＫＣｌ、２／８≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８５／１５
組合せ５：第１塩化物ＮａＣｌと第２塩化物ＦｅＣｌ_３、１５／８５≦Ｍ_１／Ｍ_２≦３５／６５
組合せ６：第１塩化物ＮａＣｌと第２塩化物ＦｅＣｌ_２、４／６≦Ｍ_１／Ｍ_２≦８／２

【0025】

本発明は放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去するための分離促進剤含有スラリーであって、２種類以上の塩化物を用いて調製され且つ融点が７００℃以下である混合物又は複塩と、カルシウム源と、水とを含む分離促進剤含有スラリーを提供する。この分離促進剤含有スラリーは本発明に係る上記除去方法に使用することができる。上述のとおり、分離促進剤含有スラリーの水の含有量は、上記混合物、複塩及びカルシウム源の合計質量を１００質量部とすると、１２〜４００質量部であることが好ましく、２０〜３００質量部であることがより好ましく、２０〜１５０質量部であることが更に好ましい。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、廃棄物から放射性セシウムを分離するための加熱処理の温度を十分に低くできるとともに、放射性セシウムの高い除去率と放射性セシウム汚染物の減容化を十分に両立できる放射性セシウムの除去方法及びこれに使用される分離促進剤含有スラリーが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】ＮａＣｌ−ＣａＣｌ_２の相平衡図である。

【図2】ＣａＣｌ_２−ＫＣｌの相平衡図である。

【図3】ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ_２の相平衡図である。

【図4】ＫＣｌ−ＭｇＣｌ_２の相平衡図である。

【図5】１１００℃での揮発処理に供される処理対象物に含まれるカルシウム量と、Ｃｌ量の適正範囲を示すグラフである。

【図6】１１００℃での揮発処理に供される処理対象物に含まれるカルシウム量と、低融点塩化物量と、放射性セシウムの除去率との関係を示すグラフである。

【図7】７００℃での揮発処理と水洗処理との一連の処理に供される処理対象物に含まれるカルシウム量と、Ｃｌ量の適正範囲を示すグラフである。

【図8】７００℃での揮発処理と水洗処理との一連の処理に供される処理対象物に含まれるカルシウム量と、低融点塩化物量と、放射性セシウムの除去率との関係を示すグラフである。

【図9】参考例で合成したセシウムアルミノシリケートのＸ線回折プロファイルである。

【図10】セシウム除去処理（揮発）における加熱温度とセシウム除去率との関係を示すグラフである（添加条件Ｎｏ．１〜６）。

【図11】セシウム除去処理（揮発＋水洗処理）における加熱温度とセシウム除去率との関係を示すグラフである（添加条件Ｎｏ．１〜６）。

【図12】セシウム除去処理（揮発）における加熱温度とセシウム除去率との関係を示すグラフである（添加条件Ｎｏ．７〜１１）。

【図13】セシウム除去処理（揮発＋水洗処理）における加熱温度とセシウム除去率との関係を示すグラフである（添加条件Ｎｏ．７〜１１）。

【図14】加熱温度７００℃で揮発除去されるセシウムとその後の水洗除去されるセシウムの割合を示すグラフであって、（ａ）は添加条件Ｎｏ．１〜６の結果を示し、（ｂ）添加条件Ｎｏ．７〜１１の結果を示す。

【図15】加熱温度９００℃で揮発除去されるセシウムとその後の水洗除去されるセシウムの割合を示すグラフであって、（ａ）は添加条件Ｎｏ．１〜６の結果を示し、（ｂ）添加条件Ｎｏ．７〜１１の結果を示す。

【図16】加熱温度１１００℃で揮発除去されるセシウムとその後の水洗除去されるセシウムの割合を示すグラフであって、（ａ）は添加条件Ｎｏ．１〜６の結果を示し、（ｂ）添加条件Ｎｏ．７〜１１の結果を示す。

【図17】参考例１４及び参考例１５等の結果を示すグラフである。

【図18】参考例１６及び実施例１，２の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る分離促進剤は、放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去するためのものである。この分離促進剤は２種類以上の塩化物を用いて調製され且つ融点が７００℃以下である混合物又は複塩を含む。まず、２種類の塩化物の混合物を含む分離促進剤について説明する。

【0029】

＜放射性セシウムの分離促進剤＞
本実施形態に係る分離促進剤は、放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去するためのものであり、第１の塩化物と、第１の塩化物と異なる種類の塩化物であって第１の塩化物とともに融点が７００℃以下の複塩（以下、「低融点塩化物」という。）を生成する第２の塩化物とを含む。低融点塩化物の融点は、第１の塩化物の融点及び第２の塩化物の融点のいずれもよりも低い温度であることが好ましい。第１の塩化物、第２の塩化物及び低融点塩化物はいずれも粉状又は粒状（平均粒径１μｍ〜５ｍｍ程度）であることが好ましい。

【0030】

第１の塩化物と第２の塩化物の混合物が加熱されることによって生じる低融点塩化物の融点は７００℃以下に調整されている。低融点塩化物の融点を７００℃以下とするには、特定の第１及び第２の塩化物を使用するとともに、これら２種類の塩化物の配合比率（モル比）を調整すればよい。低融点塩化物の融点は、廃棄物を処理する加熱温度よりも低い温度である。低融点塩化物の融点は好ましくは１５０℃以上７００℃以下であり、より好ましくは１５０℃以上６００℃以下であり、更に好ましくは３００℃以上６００℃以下である。低融点塩化物の融点が７００℃以下であれば、廃棄物から放射性セシウムを分離するための加熱処理の温度を十分に低くでき且つ十分に少ない添加量で放射性セシウムの十分に高い除去率を達成できる。低融点塩化物の融点が１５０℃以上であれば、廃棄物を処理する加熱装置への塩化物の付着を十分に抑制できる。

【0031】

第１の塩化物及び第２の塩化物は、アルカリ土類金属の塩化物、アルカリ金属の塩化物及び塩化鉄からなる群からそれぞれ選ぶことができ、より具体的には、ＣａＣｌ_２、ＭｇＣｌ_２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＦｅＣｌ_３及びＦｅＣｌ_２からなる群からそれぞれ選ぶことができる。

【0032】

２種類の塩化物の配合比率は、相平衡図に基づいて決定することができる。相平衡図は、市販の熱力学平衡計算ソフト（例えばＦａｃｔＳａｇｅ Ｖｅｒ．６．４（商品名、株式会社計算力学研究センター製）によって作成することができる。ここでは、２種類の塩化物の組合せ１〜６を例に挙げて説明する。

【0033】

（組合せ１）
図１は、ＮａＣｌ−ＣａＣｌ_２の相平衡図である。ＮａＣｌ単独の融点は８０２℃であり且つＣａＣｌ_２単独の融点は７７５℃であるのに対し、モル比でＣａＣｌ_２：ＮａＣｌ＝５０：４９である複塩（４９ＮａＣｌ・５０ＣａＣｌ_２）の融点は５０２．５℃である。融点が十分に低い複塩（低融点塩化物）を得るには、混合物中におけるＣａＣｌ_２（第１塩化物）のモル数Ｍ_１とＮａＣｌ（第２塩化物）のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は、好ましくは３／７〜７／３であり、より好ましくは４／６〜６／４であり、更に好ましくは４５／５５〜５５／４５である。

【0034】

（組合せ２）
図２は、ＣａＣｌ_２−ＫＣｌの相平衡図である。ＣａＣｌ_２単独の融点は７７５℃であり且つＫＣｌ単独の融点は７７２℃であるのに対し、ＫＣｌ含有率７５モル％であり且つＣａＣｌ_２含有率２５モル％である複塩（２５ＣａＣｌ_２・７５ＫＣｌ）の融点は５９９℃である。融点が十分に低い複塩（低融点塩化物）を得るには、混合物中におけるＫＣｌ（第１塩化物）のモル数Ｍ_１とＣａＣｌ_２（第２塩化物）のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は、好ましくは６５／３５〜８５／１５であり、より好ましくは７／３〜８／２であり、更に好ましくは７２／２８〜７８／２２である。

【0035】

（組合せ３）
図３は、ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ_２の相平衡図である。ＮａＣｌ単独の融点は８０２℃であり且つＭｇＣｌ_２単独の融点は７１４℃であるのに対し、ＭｇＣｌ_２含有率４３モル％であり且つＮａＣｌ含有率５７モル％である複塩（５７ＮａＣｌ・４３ＭｇＣｌ_２）の融点は４５８℃である。融点が十分に低い複塩（低融点塩化物）を得るには、混合物中におけるＭｇＣｌ_２（第１塩化物）のモル数Ｍ_１とＮａＣｌ（第２塩化物）のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は、好ましくは２／８〜８／２であり、より好ましくは２５／７５〜７／３であり、更に好ましくは３／７〜６／４、最も好ましくは３５／６５〜４８／５２である。

【0036】

（組合せ４）
図４は、ＫＣｌ−ＭｇＣｌ_２の相平衡図である。ＫＣｌ単独の融点は７７０℃であり且つＭｇＣｌ_２単独の融点は７１４℃であるのに対し、ＭｇＣｌ_２含有率３０モル％であり且つＫＣｌ含有率７０モル％である複塩（３ＭｇＣｌ_２・７ＫＣｌ）の融点は４２１．７℃である。融点が十分に低い複塩（低融点塩化物）を得るには、混合物中におけるＭｇＣｌ_２（第１塩化物）のモル数Ｍ_１とＫＣｌ（第２塩化物）のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は、好ましくは２／８〜８５／１５であり、より好ましくは２５／７５〜６５／３５であり、更に好ましくは２５／７５〜６／４、最も好ましくは２５／７５〜４／６である。

【0037】

（組合せ５）
ＦｅＣｌ_３単独の融点は３０６℃であり且つＮａＣｌ単独の融点は８０２℃であるのに対し、ＮａＣｌ含有率２５モル％であり且つＦｅＣｌ_３含有率７５モル％である複塩（２５ＮａＣｌ・７５ＦｅＣｌ_３）の融点は１５６℃である。融点が十分に低い複塩（低融点塩化物）を得るには、混合物中におけるＮａＣｌ（第１塩化物）のモル数Ｍ_１とＦｅＣｌ_３（第２塩化物）のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は、好ましくは１５／８５〜３５／６５であり、より好ましくは２０／８０〜３０／７０である。

【0038】

（組合せ６）
ＦｅＣｌ_２単独の融点は６７７℃であり且つＮａＣｌ単独の融点は８０２℃であるのに対し、ＮａＣｌ含有率５８モル％であり且つＦｅＣｌ_２含有率４２モル％である複塩（５８ＮａＣｌ・４２ＦｅＣｌ２）の融点は３７０℃である。融点が十分に低い複塩（低融点塩化物）を得るには、混合物中におけるＮａＣｌ（第１塩化物）のモル数Ｍ_１とＦｅＣｌ_２（第２塩化物）のモル数Ｍ_２の比（Ｍ_１／Ｍ_２）は、好ましくは４／６〜８／２であり、より好ましくは５／５〜６５／３５であり、更に好ましくは５５／４５〜６０／４０である。

【0039】

（その他の組合せ）
上記組合せの他に、二種類の塩化物から調製される低融点塩化物として、３７ＰｂＣｌ_２−６３ＦｅＣｌ_３（融点１７５℃）、６０ＳｎＣｌ_２−４０ＫＣｌ（融点１７６℃）、７０ＳｎＣｌ_２−３０ＮａＣｌ（融点１８３℃）、６０ＫＣｌ−４０ＦｅＣｌ_２（融点３５５℃）、７０ＰｂＣｌ_２−３０ＮａＣｌ（融点４１０℃）、５２ＰｂＣｌ_２−４８ＫＣｌ（融点４１１℃）、８０ＰｂＣｌ２−２０ＣａＣｌ_２（融点４７５℃）なども挙げられる。これらの塩化物は調達可能な材料を選択して適宜調製すればよい。

【0040】

本実施形態に係る分離促進剤は、第１塩化物と第２塩化物の混合物からなるものであってもよく、他の成分を更に含んでもよい。他の成分としては、カルシウム源が挙げられる。なお、低融点塩化物を構成する塩化物として塩化カルシウムを使用した場合、この塩化カルシウムはここでいう「カルシウム源」には該当しないものとする。カルシウム源を含む原料としては、例えば石灰石（炭酸カルシウム）、生石灰（酸化カルシウム）、消石灰（水酸化カルシウム）及びドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２）が挙げられる。分離促進剤に添加する成分は、セシウムアルミノシリケートをできるだけ生成させない観点から、なるべくケイ素及びアルミニウムの含有量が少ないものが好ましい。放射性セシウムのより高い除去率を達成する観点から、分離促進剤の全質量を１００質量部とすると、分離促進剤におけるカルシウム源の含有量は好ましくは３５〜９９質量部であり、より好ましくは５４〜９１質量部であり、更に好ましくは５７〜８８質量部、最も好ましくは７０〜８８質量部である。

【0041】

また放射性セシウムのより高い除去率を達成する観点から、第１塩化物と第２塩化物の混合物の含有量は好ましくは１〜６５質量部であり、より好ましくは９〜４６質量部であり、更に好ましくは１２〜４３質量部、最も好ましくは１２〜３０質量部である。

【0042】

本実施形態に係る分離促進剤は以下の２種類の分離処理に適用可能である。なお、２種類の分離処理については後述する。
（１）加熱処理（８００℃以上１２００℃未満）によって放射性セシウムを主に揮発させる方法。その後、水洗処理を行うことで更に除去効率を高めることができる。
（２）加熱処理（６００℃以上９００℃以下）によって放射性セシウムを揮発させるとともに、その後、水洗処理によって放射性セシウムを主に溶出させる方法。

【0043】

カルシウム源を予め含む分離促進剤を調製する場合、上記２種類の分離処理のいずれを適用するかに応じてカルシウム源の配合量を調節してもよい。

【0044】

図５は、上記（１）の方法（比較的高い温度の揮発除去で大部分のセシウムを除去した後水洗処理によって除去効率を高める）において、１１００℃で処理して最大限揮発で除去する場合に、分離促進剤を添加後の処理対象物に含まれるカルシウム量（ＣａＯ換算、水分と可燃物を除いた処理対象物全質量基準）と、Ｃｌ量（水分と可燃物を除いた処理対象物全質量基準）の適正範囲を示すグラフである。揮発処理に供される処理対象物のカルシウム量（ＣａＯ換算）及びＣｌ量は、図５の（ＣａＯ、Ｃｌ）が（５．０、１３．０）、（５．０、６．０）、（２０．０、２．０）、（４０．０、１．０）、（５０．０、１．０）、（５０．０、１０．０）及び（２５．０、１０．０）で囲われた範囲（点線で囲われた領域）に調整することが好ましく、（ＣａＯ、Ｃｌ）が（１０．０、１０．０）、（２０．０、３．０）、（５０．０、３．０）、（５０．０、８．０）及び（２５．０、８．０）の点に囲われた範囲（実線で囲われた領域）に調整することがより好ましい。更に、ＣａＯ量が２０．０〜４０．０質量％、Ｃｌ量が４．０〜８．０質量％に調整することが最も好ましい。この範囲で調整すれば、後工程での水洗処理でのセシウムの除去量が少なくて効率が良い。

【0045】

図６は、１１００℃での揮発処理に供される処理対象物に含まれるカルシウム量（ＣａＯ換算、処理対象物全質量基準）と、低融点塩化物量（処理対象物全質量基準）と、放射性セシウムの除去率との関係を示すグラフである。図６の点Ａはカルシウムを含まず且つ塩素も含まない、分離促進剤を添加前の廃棄物の組成を示す点であり、当該廃棄物は放射性セシウムの分離が最も困難なものの一つである。当該廃棄物に対してカルシウム源と低融点塩化物との両方を添加し、これによって処理対象物の組成を例えば図６中の点Ｂ〜Ｅに調整することにより、廃棄物に含まれる放射性セシウムを比較的容易に分離可能にすることができる。分離促進剤の使用量を抑制し且つ処理対象物に含まれる塩化物量をなるべく低く維持することを勘案し、処理対象物の組成を例えば図６中の点Ｄ又は点Ｅに調整することがより好ましい。なお、点Ｂ及び点Ｃは放射性汚染物を１１００℃で加熱した場合にセシウム除去率５０％を達成し得る低融点塩化物量の上限値（点Ｂ）及び下限値（点Ｃ）であり、点Ｄ及び点Ｅは放射性汚染物を１１００℃で加熱した場合にセシウム除去率７０％を達成し得る低融点塩化物量の上限値（点Ｄ）及び下限値（点Ｅ）である。

【0046】

点Ａの組成を有する廃棄物に分離促進剤を添加することによって図６中の点Ｂ〜点Ｅの組成の処理対象物を得るには、ＣａＣＯ_３（カルシウム源）と低融点塩化物との比率（質量比）が以下のとおりの分離促進剤をそれぞれ使用すればよい。ここでＣａＣＯ_３の量は図６中のＣａＯ量をＣａＣＯ_３換算量に計算したものである。
点Ｂ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝３５：６５
点Ｃ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝９９：１
点Ｄ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝５４：４６
点Ｅ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝８８：１２

【0047】

分離促進剤のＣａＣＯ_３（カルシウム源）の配合率をｘ質量％、分離促進剤の低融点塩化物の配合率をｙ質量％とすると、図６に基づく検討結果から上記（１）の方法で使用する分離促進剤は以下の条件を全て満たすことが好ましい。
（条件）
３５≦ｘ≦９９（より好ましくは５４≦ｘ≦８８）
１≦ｙ≦６５（より好ましくは１２≦ｙ≦４６）

【0048】

上記のように揮発によって大部分のセシウムを除去した後、後で記載する水洗処理方法によって加熱後の処理対象物を水洗することによって、より高いセシウムの除去率を得ることが可能となる。

【0049】

図７は、上記（２）の方法（比較的低い温度の揮発処理と水洗処理との一連の処理）において、７００℃で処理する場合に、分離促進剤を添加後の処理対象物に含まれるカルシウム量（ＣａＯ換算、水分と可燃物を除いた処理対象物全質量基準）と、Ｃｌ量（水分と可燃物を除いた処理対象物全質量基準）の最適範囲を示すグラフである。揮発処理に供される処理対象物のカルシウム量（ＣａＯ換算）及びＣｌ量は、図７の（ＣａＯ、Ｃｌ）が（２３．０、１７．０）、（２３．０、１０．０）、（４０．０、３．０）、（５０．０、３．０）、および（５０．０、１７．０）で囲われた範囲（実線で囲われた領域）に調整することが好ましい。

【0050】

図８は、上記（２）の方法において、分離促進剤を添加後の処理対象物に含まれるカルシウム量（ＣａＯ換算、処理対象物全質量基準）と、低融点塩化物量（処理対象物全質量基準）と、放射性セシウムの除去率との関係を示すグラフである。揮発処理に供される処理対象物のカルシウム量（ＣａＯ換算）及び低融点塩化物量は、図８の実線で囲われた領域に調整することが好ましい。

【0051】

図８の点Ａはカルシウムを含まず且つ塩素も含まない、分離促進剤を添加前の廃棄物の組成を示す点であり、当該廃棄物は放射性セシウムの分離が最も困難なものの一つである。当該廃棄物に対してカルシウム源と低融点塩化物との両方を添加し、これによって処理対象物の組成を例えば図８中の点Ｂ〜Ｅに調整することにより、廃棄物に含まれる放射性セシウムを比較的容易に分離可能にすることができる。分離促進剤（カルシウム源及び低融点塩化物）の使用量を抑制し且つ処理対象物に含まれる塩化物量をなるべく低く維持することを勘案し、処理対象物の組成を例えば図８中の点Ｄ又は点Ｅに調整することがより好ましい。なお、点Ｂ及び点Ｃは処理対象物を７００℃で加熱した後に水洗処理した場合にセシウム除去率５０％を達成し得る低融点塩化物量の上限値（点Ｂ）及び下限値（点Ｃ）であり、点Ｄ及び点Ｅは放射性汚染物を１１００℃で加熱した場合にセシウム除去率７０％を達成し得る低融点塩化物量の上限値（点Ｄ）及び下限値（点Ｅ）である。

【0052】

点Ａの組成を有する廃棄物に分離促進剤を添加することによって図８中の点Ｂ〜点Ｅの組成の処理対象物を得るには、ＣａＣＯ_３と低融点塩化物との比率（質量比）が以下のとおりの分離促進剤をそれぞれ使用すればよい。ここでＣａＣＯ_３の量は図８中のＣａＯ量をＣａＣＯ_３換算量に計算したものである。
点Ｂ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝５７：４３
点Ｃ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝９３：７
点Ｄ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝７０：３０
点Ｅ ＣａＣＯ_３：低融点塩化物＝９１：９

【0053】

分離促進剤のＣａＣＯ_３（カルシウム源）の配合率をｘ質量％、分離促進剤の低融点塩化物の配合率をｙ質量％とすると、水洗工程で確実にセシウムを除去するためには、図８に基づく検討結果から上記（２）の方法で使用する分離促進剤は以下の条件を全て満たすことが好ましい。
（条件）
５７≦ｘ≦９３（より好ましくは７０≦ｘ≦９１）
７≦ｙ≦４３（より好ましくは９≦ｙ≦３０）

【0054】

図５〜８において、○および×で示した「ＦａｃｔＳａｇｅによる推定値」は、株式会社計算力学研究センター製の熱力学平衡計算ソフトであるＦａｃｔＳａｇｅ Ｖｅｒ．６．４を用いて気体として存在する塩化セシウムの割合を推定したものである。なお、熱力学平衡計算は、熱力学データベースに通常計算に用いられるＮａＣｌ、ＣａＣｌ_２及びＣｓＣｌのような単独物質のデータベースだけでなく、ＮａＣｌ−ＣａＣｌ_２−ＣｓＣｌの複塩（溶体）や、セシウムアルミノシリケートの熱力学データも加え、電気炉中のガス条件等を設定して実験データに合うようにチューニングした上で行った。図５〜８において、●で示した「実験値」は表２及び表５に示す参考例に基づくデータをプロットしたものである。

【0055】

上記実施形態においては、低融点塩化物（融点７００℃以下）が２種類の塩化物の混合物からなる場合を例示したが、低融点塩化物は３種以上の塩化物の混合物からなるものであってもよい。

【0056】

また、低融点塩化物は２種類以上の塩化物の複塩からなるものであってもよい。２種類以上の塩化物の複塩は、以下のようにして調製することができる。まず、それぞれ所定量の塩化物を混合して混合物を得る。この混合物を加熱することによって溶融させた後、冷却して複塩が得られる。これを粉砕することによって粉状の複塩（低融点塩化物）を得ることができる。

【0057】

上記低融点塩化物を含む分離促進剤によれば、廃棄物から放射性セシウムを分離するための加熱処理の温度を十分に低くできる。具体的には、当該加熱処理の温度を６００℃以上１２００℃未満に設定することができる。廃棄物からの放射性セシウムの除去処理を、加熱による揮発除去で主に行う場合（上記（１）の方法）、加熱処理の温度は好ましくは８００℃以上１２００℃未満であり、より好ましくは９００℃以上１１００℃以下であり、更に好ましくは９００℃以上１０００℃以下である。廃棄物からの放射性セシウムの除去処理をその後の水洗処理で主に行うプロセスに上記分離促進剤を使用する場合、加熱処理の温度は６００℃以上９００℃以下まで低減でき、より好ましくは７００℃以上８５０℃以下であり、更に好ましくは７００℃以上８００℃以下に低減することが可能である。

【0058】

また、上記分離促進剤によれば、公知の分離促進剤よりも少ない添加量で放射性セシウムの十分に高い除去率を達成できる。

【0059】

＜分離促進剤含有スラリー＞
分離促進剤含有スラリーは、上述の分離促進剤と、水とを混合することによって調製することができる。分離促進剤含有スラリーは、分離促進剤の全質量を１００質量部とすると、水の含有量が好ましくは１２〜４００質量部であることが好ましく、２０〜３００質量部であることがより好ましく、２０〜１５０質量部であることが更に好ましい。水の含有量が１２質量部以上であれば分離促進剤に含まれる成分であって水に不溶な成分を水に十分に分散させることができ、他方、４００質量部以下であれば処理対象物の含水量が過剰に多くなることを抑制できる。

【0060】

＜放射性セシウム除去方法＞
次に、放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去する方法について説明する。処理対象の廃棄物は、例えば、土壌、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、ごみ由来の溶融スラグ、貝殻、草木等の一般廃棄物、下水汚泥、下水スラグ、浄水汚泥、建設汚泥等の産業廃棄物、がれき等の災害廃棄物であって放射性セシウムを含むものである。これらの廃棄物のうちの一種のみを処理対象としてもよいし、２種以上が組み合わされたものを処理対象としてもよい。

【0061】

なお、ここでいう「放射性セシウムで汚染された廃棄物」は、放射性セシウムをほとんど含まない部分（例えば、土壌の場合、砂、石）を予め取り除いて得られる、放射性セシウムが濃縮されたもの（中間処理物）も包含する概念である。また、ここでいう「放射性セシウム」は、セシウムの放射性同位体であるセシウム１３４及びセシウム１３７を意味する。これらの放射性セシウムが原子力発電所などの事故によって放散されると、廃棄物の中においてセシウムアルミノシリケートの状態で存在したり、粘土鉱物に吸着して存在したりし、いずれも従来の加熱処理（揮発）又は水洗処理では除去しにくい態様である。

【0062】

上記低融点塩化物（混合物もしくは複塩）又は分離促進剤を使用した除去処理によって、処理対象の廃棄物、特に放射性セシウムの除去効率の低い土壌及び下水汚泥などであっても、高い除去率で放射性セシウムを除去することができる。

【0063】

以下、廃棄物から放射性セシウムを除去する方法について具体的に説明する。

【0064】

（１）加熱処理による揮発除去で主にセシウムを除去する場合
加熱処理による除去方法は、処理対象の廃棄物を加熱することによって放射性セシウムを揮発除去するものである。この除去方法は以下の工程を備える。
・上記分離促進剤を含むスラリーと、処理対象の廃棄物とを混合することによって処理対象物を得る混合工程。
・上記処理対象物を加熱することによって放射性セシウムを揮発させる加熱工程。

【0065】

上記混合工程において、分離促進剤を含有するスラリー（分離促進剤含有スラリー）を処理対象物の調製に使用することで、固体（例えば粉末状）の分離促進剤を廃棄物に直接添加する場合と比較し、より高度に放射性セシウムを除去することができる。分離促進剤含有スラリーは、分離促進剤の全質量を１００質量部とすると、水の含有量が好ましくは１２〜４００質量部であり、より好ましくは２０〜３００質量部であり、更に好ましくは２０〜１５０質量部である。水の含有量が１２質量部以上であれば分離促進剤に含まれる成分であって水に不溶な成分を水に十分に分散させることができ、他方、４００質量部以下であれば処理対象物の含水量が過剰に多くなることを抑制できる。

【0066】

スラリーの水含有量は、廃棄物の放射能濃度、廃棄物の種類、分離促進剤の種類などに応じて調整してもよい。すなわち、上記（１）の除去方法は、廃棄物又は処理対象物の放射能濃度をモニタリングする工程と、当該放射能濃度の値に応じて処理条件を変更する工程とを更に備えてもよい。ここでいう処理条件は、スラリーの水含有量に限られず、分離促進剤の組成（例えばカルシウム源の配合量）、及び、廃棄物に対する分離促進剤の添加量なども含まれる。処理すべき廃棄物の放射能濃度を事前に把握し且つ処理条件の少なくとも一つを変更することで、廃棄物の放射能濃度を安定的に低減できるとともに、分離促進剤などの材料の過剰使用を抑制できる。例えば、処理中の廃棄物に比べて今後処理すべき廃棄物の放射能濃度が高いことがモニタリングによって把握された場合、現状の処理条件と比較して分離促進剤の添加量を増大させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を増大させたり、スラリーの水含有量を増大させたりすればよい。これとは逆に処理中の廃棄物に比べて今後処理すべき廃棄物の放射能濃度が低いことがモニタリングによって把握された場合、現状の処理条件と比較して分離促進剤の添加量を減少させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を減少させたり、スラリーの水含有量を減少させたりすればよい。

【0067】

更に、上記（１）の除去方法において、加熱処理後の処理物の放射能濃度を測定し、その値が目標値よりも下がっていない場合には、その測定値と所定値との差に基づき、その後の処理において分離促進剤の添加量を増大させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を増大させたり、スラリーの水含有量を増大させたりしてもよい。これにより、条件変更後の処理において、廃棄物の放射能濃度を十分に低減できる。放射能濃度が十分に低減しなかった処理後の廃棄物を処理前の廃棄物に添加し、再度処理するようにしてもよい。

【0068】

なお、混合工程及び加熱工程を実施する設備としては連続式でもバッチ式でもよい。混合工程を実施する設備として、例えばリボンミキサー、スクリューミキサー、ロッキングミキサーなどの容器回転型ミキサーを挙げることができる。加熱工程を実施する設備としては例えばストーカ炉やキルン炉などを使用できる。混合工程及び加熱工程を同じ設備（例えばキルン炉やストーカ炉内で混合しながら加熱）で実施してもよい。

【0069】

廃棄物に対して上記カルシウム源を添加する場合、加熱工程で可能な限り多くのセシウムを除去するには、上述のとおり、カルシウム源の添加量（ＣａＣＯ_３換算、ｘ質量％）及び２種以上の塩化物の添加量（ｙ質量％）は、以下の条件を全て満たすことが好ましい（図５参照）。
（条件）
３５≦ｘ≦９９（より好ましくは５４≦ｘ≦８８）
１≦ｙ≦６５（より好ましくは１２≦ｙ≦４６）

【0070】

処理対象物の全質量を１００質量部とすると、処理対象物に含まれるＣａＯ換算のカルシウム量は５．０質量部以上（より好ましくは５．０〜４０質量部、更に好ましくは１０．０〜３５質量部）であり且つ処理対象物に含まれるＣｌ量は１．０〜１５．０質量部（より好ましくは３．０〜１０．０質量部、最も好ましくは４．０〜８．０質量部）であることが好ましい。

【0071】

上記分離促進剤の添加量は、処理対象の廃棄物の種類にもよるが、廃棄物と分離促進剤（２種以上の塩化物とカルシウム源）の合量に対する分離促進剤の添加量（割合）は、５〜８０質量％（より好ましくは１０〜７５質量％、更に好ましくは１５〜７０質量％、最も好ましくは２０〜５０質量％）で放射性セシウムの十分に高い除去率を達成できる。２種以上の塩化物とカルシウム源との合計量が５質量％未満であると放射性セシウムの除去率が不十分となりやすく、他方、８０質量％を超えると処理後に得られる放射性セシウムを含む廃棄物の減量化が不十分となりやすい。

【0072】

加熱工程に使用する設備としては、連続式でもバッチ式でもよく、具体例として焼却炉、電気炉、ロータリーキルンなどが挙げられる。放射性物質の放散を防ぐためには、加熱設備にシールを設ければよい。

【0073】

加熱工程における処理温度は、好ましくは８００℃以上１２００℃未満であり、より好ましくは９００℃以上１１００℃以下であり、更に好ましくは９００℃以上１０００℃以下である。加熱工程における処理温度の上限値は１１５０℃であってもよい。処理温度が８００℃未満であると加熱処理後の水洗処理で主にセシウムを除去することになるため、セシウム吸着剤などの薬剤が多量に必要となる。他方、１２００℃以上であると加熱処理に要する燃料等のコストが増大しやすく且つより高い耐熱性を有する設備を使用する必要がある。これに加え、廃棄物が溶融し加熱設備に付着し過ぎるなどのトラブルが生じやすい。

【0074】

加熱工程における処理時間は、長ければ長いほど放射性セシウムの除去率は高まるが、廃棄物処理の効率性の観点から好ましくは３０分〜６時間であり、より好ましくは１〜４時間である。なお、加熱処理後の廃棄物の放射能濃度をモニタリングし、この値に応じて加熱工程の処理時間及び処理温度、並びに、混合工程における各種成分の添加量などを調節してもよい。加熱工程によって放射性セシウムの除去率１０％以上（より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上）を継続的に維持できるように、これらのパラメータを適宜変更することが好ましい。なお、当該（１）の除去方法において、加熱工程後に水洗処理を実施する場合においては、水洗処理によって放射性セシウムを追加的に除去できるため、加熱工程後における放射性セシウムの除去率は５〜９０％程度であってもよく、５〜８０％程度であってもよい。

【0075】

本実施形態に係る除去方法は、廃棄物と分離促進剤等の添加剤との混合度を高めたり、放射性セシウムの除去効率を高めたりする観点から、混合工程後に混合物を粉砕する粉砕工程を更に備えてもよい。また、加熱処理によって揮発した放射性セシウムを他の塩化物及びダスト分とともに集塵機（例えばバグフィルタ）で回収する回収工程を更に備えてもよい。

【0076】

上記のように加熱工程にて大部分のセシウムを除去したあと、後に記すのと同様の水洗工程で残りのセシウムを除去することにより、非常に高いセシウムの除去率を得ることが可能となる。このような（１）の方法では、水洗時に必要なセシウム吸着剤などの薬剤が少なくて済む利点がある。

【0077】

（２）加熱処理後の水洗処理で主にセシウムを除去する方法
加熱処理後の水洗処理で主にセシウムを除去する方法は、処理対象の廃棄物を加熱することによって放射性セシウムを揮発させた後、廃棄物を水洗することによって残存する放射セシウムを更に除去するものである。この揮発及び水洗除去方法は以下の工程を備える。
・上記分離促進剤を含むスラリーと、処理対象の廃棄物とを混合することによって処理対象物を得る混合工程。
・上記処理対象物を加熱することによって放射性セシウムを揮発させる加熱工程。
・加熱工程後の廃棄物を水洗することによって放射性セシウムを溶出させる水洗工程。
以下、上述の（１）加熱処理による除去方法と異なる点について主に説明する。

【0078】

水洗処理でより効率よくセシウムを除去するには、廃棄物に対して上記カルシウム源を添加する場合、上述のとおり、カルシウム源の添加量（ＣａＣＯ_３換算、ｘ質量％）及び２種以上の塩化物の添加量（ｙ質量％）は、以下の条件を全て満たすことが好ましい（図８参照）。
（条件）
５７≦ｘ≦９３（より好ましくは７０≦ｘ≦９１）
７≦ｙ≦４３（より好ましくは９≦ｙ≦３０）

【0079】

また、処理対象物の全質量を１００質量部とすると、処理対象物に含まれるＣａＯ換算のカルシウム量は２０．０質量部以上（より好ましくは２０．０〜４０質量部）であり且つ処理対象物に含まれるＣｌ量は４．０〜２５．０質量部（より好ましくは４．０〜２０．０質量部、最も好ましくは５．０．０〜１５．０質量部）とすることによって、より水洗処理でのセシウム除去が低い加熱温度で処理した場合でも可能となる。

【0080】

上記分離促進剤の添加量は、処理対象の廃棄物の種類にもよるが、廃棄物と分離促進剤（２種以上の塩化物とカルシウム源）の合量に対する分離促進剤の添加量（割合）は、５〜８０質量％（より好ましくは１０〜７５質量％、更に好ましくは１５〜７０質量％、最も好ましくは２０〜５０質量％）で放射性セシウムの十分に高い除去率を達成できる。２種以上の塩化物とカルシウム源との合計量が５質量％未満であると放射性セシウムの除去率が不十分となりやすく、他方、８０質量％を超えると処理後に得られる放射性セシウムを含む廃棄物の減量化が不十分となりやすい。

【0081】

上記分離促進剤を使用した場合、加熱工程における処理温度は、好ましくは６００℃以上９００℃以下であり、より好ましくは７００℃以上８５０℃以下であり、更に好ましくは７００℃以上８００℃以下に低減可能である。処理温度が６００℃未満であると放射性セシウムの除去率が不十分となりやすく、他方、９００℃を超えると加熱工程のみで十分に高い放射性セシウム除去率を達成できる場合があり、この場合、水洗工程を実施する必要性が低くなる。

【0082】

当該（２）の除去方法においても、加熱処理後又は水洗処理後の廃棄物の放射能濃度をモニタリングし、この値に応じて加熱工程の処理時間及び処理温度、並びに、混合工程における各種成分の添加量などを調節してもよい。加熱工程によって放射性セシウムの除去率２０％以上（より好ましくは３５％以上、更に好ましくは５０％以上）を継続的に維持できるように、これらのパラメータを適宜変更することが好ましい。なお、当該（２）の方法においては、加熱処理後の水洗処理によって放射性セシウムを主に除去するため、加熱工程後における放射性セシウムの除去率の６０％以下であってもよく、５５％以下であってもよい。

【0083】

水洗工程に使用する設備としては、連続式でもバッチ式でもよい。例えば、水槽の中に対象物を投入し、一定時間攪拌させればよく、この操作は1段階で行ってもよく複数段階で行ってもよい。放射性物質の放散を防ぐためには、水洗設備にシールを設ければよい。最終的な放射能汚染レベルを確認し、必要であれば水洗時間を延ばしたり、加熱工程の処理時間及び処理温度、並びに、混合工程における各種成分の添加量などを調節したりしてもよい。水洗工程によって水に溶出した放射性セシウムは、ゼオライト等の吸着剤によって捕集され、その後、濃縮工程等を経て最終処分場に搬送される。

【0084】

なお、水洗処理で主にセシウムを除去する（２）の方法は、加熱温度を低く抑えることが可能であり、燃料費を節約できる点で有利である。

【0085】

本実施形態の分離促進剤は、処理対象の廃棄物のカルシウム量や塩素量が少ないものほど、従来の分離促進剤よりも高いセシウム分離効果を得られる。処理対象の廃棄物のカルシウム量（ＣａＯ換算）は処理対象の廃棄物の全質量基準で０〜３０質量％（好ましくは０〜２０質量％、更に好ましくは０〜１０質量％、最も好ましくは０〜５質量％）、塩素量は０〜１０質量％（好ましくは０〜７％、更に好ましくは０〜５％、最も好ましくは０〜１％）であると、本実施形態の分離促進剤の効果が顕著に発揮される。

【0086】

当該（２）の除去方法も、廃棄物又は処理対象物の放射能濃度をモニタリングする工程と、当該放射能濃度の値に応じて処理条件（スラリーの水含有量、分離促進剤の組成（例えばカルシウム源の配合量）、及び、廃棄物に対する分離促進剤の添加量）を変更する工程とを更に備えてもよい。処理すべき廃棄物の放射能濃度を事前に把握し且つ処理条件の少なくとも一つを変更することで、廃棄物の放射能濃度を安定的に低減できるとともに、分離促進剤などの過剰使用を抑制できる。例えば、処理中の廃棄物に比べて今後処理すべき廃棄物の放射能濃度が高いことがモニタリングによって把握された場合、現状の処理条件と比較して分離促進剤の添加量を増大させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を増大させたり、スラリーの水含有量を増大させたりすればよい。これとは逆に処理中の廃棄物に比べて今後処理すべき廃棄物の放射能濃度が低いことがモニタリングによって把握された場合、現状の処理条件と比較して分離促進剤の添加量を減少させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を減少させたり、スラリーの水含有量を減少させたりすればよい。

【0087】

当該（２）の除去方法においても、加熱処理後及び／又は水洗処理後の処理物の放射能濃度を測定し、その値が目標値よりも下がっていない場合には、その測定値と所定値との差に基づき、その後の処理において分離促進剤の添加量を増大させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を増大させたり、スラリーの水含有量を増大させたりしてもよい。これにより、条件変更後の処理において、廃棄物の放射能濃度を十分に低減できる。放射能濃度が十分に低減しなかった処理後の廃棄物を処理前の廃棄物に添加し、再度処理するようにしてもよい。加熱処理後の処理物の放射能濃度を測定し、その後の水洗処理の実施が不要である程度にまで放射能濃度が下がっている場合には、その測定値と加熱処理後の所定値との差に基づき、その後の処理において分離促進剤の添加量を減少させたり、分離促進剤におけるカルシウム源の量を減少させたり、スラリーの水含有量を減少させたりしてもよい。これにより、分離促進剤などの材料の過剰使用を抑制できる。

【実施例】

【0088】

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0089】

［セシウム吸着粘土の作製］
放射性セシウムと安定型セシウムは同様の挙動をとると想定し、実験は放射性セシウムの代わりに安定型セシウムである炭酸セシウムを使用して行った。また、既往の検討で、放射性セシウムは土壌中では粘土鉱物に吸着されて水に溶けにくい形態で存在することが明らかとなったため、安定型セシウムを以下の方法で粘土鉱物に吸着させて試験に供した。セシウム吸着粘土試料の作製方法は以下のとおりである。粘性土１０００ｇに炭酸セシウムをＣｓ換算で２５０〜３００ｍｇ／ｋｇ加え、水を粘性土に対して４０質量％加え、ホバートミキサーで練り混ぜた。その後、一週間程度放置し、粘土鉱物にセシウムを十分吸着させた。そして、セシウムを吸着させた粘性土は１００℃で乾燥し余分な水分を除去してセシウム吸着粘土試料とした。

【0090】

［セシウム含有焼却灰の作製］
既往の検討で、焼却灰中の放射性セシウムはアルミノシリケートの形態で存在することが明らかとなったため、試薬の炭酸セシウム、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２とをＣｓＡｌＳｉＯ_４の化学成分となるように調合し、９００℃で１時間加熱して合成したセシウムアルミノシリケートを、セシウム換算で２５０〜３００ｍｇ／ｋｇとなるようにごみ焼却灰に添加して、セシウム含有焼却灰を作製した。図７は、合成したセシウムアルミノシリケートのＸ線回折プロファイルである。このプロファイルは、大部分がＣｓＡｌＳｉＯ_４として生成し、少量のＣｓＡｌＳｉ_２Ｏ_６を含み且つ未反応のＳｉＯ_２及びＣｓＯが若干残っていることを示している。

【0091】

セシウムを添加した粘性土（セシウム吸着粘土）及び焼却灰（セシウム含有焼却灰）の化学組成は表１のとおりである。

【0092】

【表1】

【0093】

［セシウム分離促進剤の調製］
セシウム分離促進剤は、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウムを使用し、表２の配合で調製した。また、ＣａＣｌ_２とＮａＣｌを共に添加した場合、その比率によって図１に示すＡ→Ｂ→Ｃのラインで示される融点となる。表２の参考例１〜４の条件は塩化物の融点が５０４℃となる比率（モル比でＣａＣｌ_２：ＮａＣｌ＝５０：４９）としたものである。表３に未加熱時の処理対象物のＣａＯ及びＣｌ量を示した。

【0094】

【表2】

※表２における「添加量」はセシウム吸着粘土と分離促進剤の合量（質量）に対する分離促進剤の質量の割合である。

【0095】

【表3】

【0096】

［加熱処理］
セシウム含有土及び焼却灰はセシウム分離促進剤を所定量添加した後、試料１０ｇを量り取り、アルミナボートの上に試料の深さが１ｃｍ程度となるように乗せて、電気炉にて加熱処理を行った。加熱温度は７００℃、９００℃及び１１００℃とし、いずれも加熱時間は２時間とした。

【0097】

［セシウム量及びセシウム除去率の測定］
セシウムの除去率は、揮発除去と水洗除去を考慮して、未処理の粘土中のセシウム量に対する、加熱処理後の粘土に含まれる揮発セシウム量及び水溶性セシウム量の割合とした。揮発セシウムと水溶性セシウムの測定方法は以下のとおりである。
（１）全セシウム量
試料に含まれる全セシウム量は、アルカリ溶融等で試料を全溶融させた後、ＩＣＰにより定量した。分離促進剤無添加及び非加熱の試料に含まれる全セシウム量を基準とし、加熱後の試料に含まれるセシウム量は、試料の一部が揮発して非加熱時のセシウム量よりも濃縮されているので、以下の式によって非加熱時のセシウム量に換算し、更に添加物量も補正して、加熱後の残存セシウム量とした。なお、加熱時の質量減少量にはセシウムや塩化物の揮発に加え、カルシウム源として用いたＣａＣＯ_３の脱炭酸分などが含まれる。
残存セシウム量（加熱処理後の全セシウム量（未処理ベース））＝
加熱処理試料中の全セシウム量×｛１００／（１００−加熱時の質量減少量％）｝
×｛１００／（１００−分離促進剤量％）｝

【0098】

（２）揮発セシウム量
揮発セシウムは未処理のセシウム含有粘性土あるいは焼却灰中の全セシウム量から、加熱処理後の試料中の全セシウム量を差し引くことで求めた。加熱処理後の全セシウム量、すなわち残存セシウム量は上式で求めた。
揮発セシウム量＝未処理試料の全セシウム量−加熱後の残存セシウム量（未処理ベース）

【0099】

（３）水溶性セシウム量
水溶性セシウム量は以下のように測定した。まず、試料１ｇを水１０ｇに入れ、１０分間攪拌してセシウムを溶出させた。その後、溶液を濾過し、ろ液中のセシウム量を水溶性セシウム量とした。なお、式１と同様に、水溶性セシウム量も未処理ベース時の量として以下の式で補正した。
水溶性セシウム量（未処理ベース）＝
加熱処理試料中の水溶性セシウム量×｛１００／（１００−加熱時の質量減少量％）｝
×｛１００／（１００−分離促進剤量％）｝

【0100】

（４）難溶性セシウム量
難溶性セシウム量は加熱処理後の全セシウム量（未処理ベース）から水溶性セシウム量を差し引き、難溶性セシウム量とした。
（５）セシウム除去率
セシウム除去率は以下のように求めた。
セシウム除去率％＝
（揮発セシウム量＋水溶性セシウム量^※）÷未処理時の全セシウム量×１００％
※揮発セシウム量と水溶性セシウム量はいずれも未処理時ベースの換算値を使用。

【0101】

１．放射性セシウム分離促進剤の効果確認（セシウム吸着粘土による実験）
各種分離促進剤を添加した場合の加熱処理後のセシウムの存在形態と揮発および水洗で除去可能なセシウム除去率の結果を表４に示した。セシウム量はいずれも未処理試料ベースでの量を記載した。
［未処理試料］
未処理試料（セシウム吸着粘土）のセシウム量は２４０ｍｇ／ｋｇである。

【0102】

［比較例１（無添加）］
分離促進剤無添加であるＮｏ．１（表４中の比較例１−１〜１−３）では、１１００℃まで加熱温度を高めても揮発セシウムは少なく、セシウム除去率は１２．５〜２５．０％と低い。また、水溶性セシウムを含めてもセシウム除去率は低く、加熱による分離は難しい。

【0103】

［表４の添加条件Ｎｏ．２〜４］
分離促進剤としてＣａＣＯ_３を用いた場合（表２のＮｏ．２〜４）、添加量を２０〜６０％とし、１１００℃まで加熱温度を高めても揮発セシウムはあまり増加せず、セシウムの分離促進効果が得られなかった（表４の比較例２−１〜４−３）。また、水溶性セシウムもあまり増加しなかった。

【0104】

［表４の添加条件Ｎｏ．５〜６］
ＣａＣｌ_２及びＣａＣＯ_３からなる分離促進剤（表２のＮｏ．５〜６）は、その添加量を５０％とし且つ１１００℃まで加熱した参考例６−３を除き、揮発セシウムおよび水溶性セシウムは増加せず、セシウムの分離促進効果は得られなかった（比較例５−１〜６−３）。この分離促進剤の場合は添加量を増やし、１１００℃以上の高温で加熱する必要があるため、経済的に好ましくない。

【0105】

［表５の添加条件Ｎｏ．７〜９］
ＣａＣＯ_３に塩化物が７００℃以下の低い温度で溶融するようにＣａＣｌ_２とＮａＣｌを適量配合（モル比で５０：４９）した添加条件Ｎｏ．７〜１０は、７００℃を超えた温度（９００℃及び１１００℃）で加熱するとセシウム除去率はいずれも５割以上であり、高いセシウム分離促進効果が得られた。

【0106】

［表５の添加条件Ｎｏ．１０］
塩化物が７００℃以下の低い温度で溶融するようにＣａＣｌ_２とＮａＣｌを適量配合（モル比で５０：４９）した分離促進剤も、９００℃及び１１００℃で加熱するとセシウム除去率は５割以上であり、高いセシウム分離促進効果が得られた。

【0107】

［表５の添加条件Ｎｏ．１１］
ＮａＣｌとＣａＣＯ_３を配合した分離促進剤は、１１００℃まで加熱してもセシウム除去率は５割以下であり、セシウム分離促進効果は高くなかった。

【0108】

表４，５にセシウムを吸着させた粘性土に分離促進剤を添加したものを２時間加熱処理した時のセシウム（Ｃｓ）存在形態と除去率を示す。なお、Ｃｓ除去率が５０％以上を「○」で示し、５０％未満を「×」で示した。図１０〜１３は、表４，５に示す結果をグラフ化したものである。

【0109】

【表4】

【0110】

【表5】

【0111】

２．放射性セシウム分離促進剤の効果確認（セシウム含有焼却灰による実験）
セシウム含有焼却灰についてもセシウム吸着粘土と同様に実験を行った。表６にセシウム含有焼却灰を使用した場合の分離促進剤種別及び添加量を示す。表７にセシウム分離促進剤の配合及び添加量を示す。表８に焼却灰で２時間加熱処理した時のセシウム（Ｃｓ）存在形態及び除去率を示す。なお、Ｃｓ除去率が５０％以上を「○」で示し、５０％未満を「×」で示した。表８に示すように、９００℃及び１１００℃でセシウム除去効率は５０％以上となり、土壌（セシウム吸着粘土）だけでなく焼却灰に対してもセシウム分離促進効果が認められた。

【0112】

【表6】

【0113】

【表7】

【0114】

【表8】

【0115】

３．ＣａＣｌ_２−ＮａＣｌ系以外の低融点塩化物の効果確認（セシウム吸着粘土による実験）
セシウム吸着粘土を用いて、ＣａＣｌ_２−ＮａＣｌ系以外の低融点塩化物の効果確認を行った。

【0116】

（参考例１４）
本例は上述の「組合せ２」に関し、低融点塩化物として２５ＣａＣｌ_２・７５ＫＣｌ（融点５９９℃）を使用した。本例においては、低融点塩化物を得るためにＣａＣｌ_２とＫＣｌとをモル比で３：７となるように混合し、更に炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）と低融点塩化物とを混合比が互いに異なる以下の２種類の分離促進剤を調製した。

【0117】

参考例１４−１に係る分離促進剤はＣａＣＯ_３：低融点塩化物（質量比）を６０：１０としたものである。当該分離促進剤とセシウム吸着粘土の合量に対し、当該分離促進剤を７０質量％添加することによって処理対象物を調製した。この場合の未加熱時の処理対象物中のＣａＯ量及びＣｌ量は３３．６質量％及び５．３質量％であった。この処理対象物を７００℃に加熱することによって加熱処理物を得た。更にこの加熱処理物を水洗処理した。表９に加熱処理によるセシウムの揮発除去率と、水洗処理によるセシウムの水洗除去率の結果を示す。

【0118】

参考例１４−２に係る分離促進剤はＣａＣＯ_３：低融点塩化物（質量比）を４０：１０としたものである。当該分離促進剤とセシウム吸着粘土の合量に対し、当該分離促進剤を５０質量％添加することによって加熱対象物を調製した。この場合の未加熱時の処理対象物中のＣａＯ量及びＣｌ量は２２．５質量％及び５．３質量％であった。この処理対象物を９００℃に加熱することによって加熱処理物を得た。更にこの加熱処理物を水洗処理した。表９に加熱処理によるセシウムの揮発除去率と、水洗処理によるセシウムの水洗除去率の結果を示す。

【0119】

（参考例１５）
本例は、上述の「組合せ４」に関し、低融点塩化物として３５ＭｇＣｌ２・６５ＫＣｌ（融点４２３℃）を使用した。本例においては、低融点塩化物を得るためにＭｇＣｌ_２とＫＣｌとをモル比で３５：６５となるように混合し、さらに炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）と低融点塩化物とを混合比が互いに異なる以下の２種類の分離促進剤を調製した。

【0120】

参考例１５−１に係る分離促進剤はＣａＣＯ_３：低融点塩化物（質量比）を６０：１０としたものである。当該分離促進剤とセシウム吸着粘土の合量に対し、当該分離促進剤を７０質量％添加することによって処理対象物を調製した。この場合の未加熱時の処理対象物中のＣａＯ量及びＣｌ量は３３．６質量％及び５．９質量％であった。この処理対象物を７００℃に加熱することによって加熱処理物を得た。更にこの加熱処理物を水洗処理した。表９に加熱処理によるセシウムの揮発除去率と、水洗処理によるセシウムの水洗除去率の結果を示す。

【0121】

参考例１５−２に係る分離促進剤はＣａＣＯ_３：低融点塩化物（質量比）を４０：１０としたものである。当該分離促進剤とセシウム吸着粘土の合量に対し、当該分離促進剤を５０質量％添加することによって加熱対象物を調製した。この場合の未加熱時の処理対象物中のＣａＯ量及びＣｌ量は２２．５質量％及び５．９質量％であった。この処理対象物を９００℃に加熱することによって加熱処理物を得た。更にこの加熱処理物を水洗処理した。表９に加熱処理によるセシウムの揮発除去率と、水洗処理によるセシウムの水洗除去率の結果を示す。

【0122】

【表9】

【0123】

図１７は、ＣａＣｌ_２単独又はＮａＣｌ単独で添加した場合の結果と、４９ＮａＣｌ・５０ＣａＣｌ_２を添加した場合の結果と、参考例１４，１５の結果とをまとめてグラフ化したものである。低融点塩化物を分離促進剤に配合することで、単独の塩化物（ＣａＣｌ_２又はＮａＣｌ）を配合する場合と比較してセシウム分離促進効果が非常に高くなることが確認できた。

【0124】

表４，５及び図１７に示したとおり、上記参考例で使用した分離促進剤は、７００〜１２００℃といった焼却炉やロータリーキルンで可能な加熱温度域において、放射性セシウムの十分な除去効果を有する。図１４〜１６は、表４，５に示す結果をグラフ化したものであって、廃棄物から揮発除去されるセシウムとその後に必要に応じて行われる水洗処理によって除去されるセシウムの割合を示すグラフである。加熱処理（揮発除去）と水洗処理（水洗除去）とを組み合わせることによって揮発除去のための加熱処理の温度をより低温化できる。

【0125】

４．放射性セシウム分離促進剤の効果確認（放射能汚染土壌を使用した実験）
上記参考例は、放射性セシウムと安定型セシウムは同様の挙動をとると想定し、放射性セシウムの代わりに安定型セシウムである炭酸セシウムを使用して行ったものであったが、以下の参考例及び比較例は放射能汚染土壌（放射能汚染レベル：１万Ｂｑ／ｋｇ）を使用したものである。表１０の参考例１６，１７の条件は塩化物の融点が５０４℃となる比率（モル比でＣａＣｌ_２：ＮａＣｌ＝５０：４９）としたものである。

【0126】

【表10】

※表１０における「分離促進剤添加量」は放射能汚染土壌と分離促進剤の合量（質量）に対する分離促進剤の質量の割合である。

【0127】

［加熱処理］
放射能汚染土壌に対し、表１０に示す組成の分離促進剤（粉末状）を添加した後、試料２００ｇを量り取り、アルミナボートの上に試料の深さが１ｃｍ程度となるように乗せて、電気炉にて加熱処理を行った。加熱温度は７００℃、９００℃及び１１００℃とし、いずれも加熱時間は２時間とした。
［水洗処理］
加熱処理後の試料を試料に対して１０倍の水で水洗処理した。水洗処理後、土壌中の放射性セシウムを定量することで、除去率を求めた。表１１に結果を示す。なお、比較例１２は放射能汚染土壌に分離促進剤を添加することなく、放射能汚染土壌に対して加熱処理及び水洗処理を実施した。

【0128】

【表11】

【0129】

５．分離促進剤含有スラリーの効果確認（放射能汚染土壌を使用した実験）
参考例１６は、粉末状の分離促進剤を放射線汚染土壌に添加したものであったが、以下の実施例及び比較例は放射能汚染土壌に対し、分離促進剤含有スラリーを添加したものである。以下の実施例１，２は粉末状の分離促進剤の代わりに分離促進剤含有スラリーを使用したことの他は参考例１６と同様にして混合処理、加熱処理及び水洗処理を実施した。

【0130】

【表12】

※表１２における「水添加量」は放射能汚染土壌と分離促進剤の合量（質量）に対する水の質量の割合である。
※表１２における「分離促進剤添加量」は放射能汚染土壌と分離促進剤の合量（質量）に対する分離促進剤の質量の割合である。

【0131】

【表13】

※表１３における「放射能濃度」は加熱・水洗前の土壌の質量（処理対象物の質量から分離促進剤の質量を除いた質量）を基準として算出した値である。なお、処理前の放射能汚染土壌の放射能濃度は１０６００Ｂｑ／ｋｇであった。

【0132】

表１３及び図１８に示したとおり、分離促進剤に水を添加してスラリーとすることで、粉末状の分離促進剤を使用する場合と比較して高いセシウム除去率を達成できる。これにより、加熱温度を低温化できるとともに、分離促進剤及びカルシウム源の使用量を削減できるという効果が奏される。

【要約】

【課題】廃棄物から放射性セシウムを分離するための加熱処理の温度を十分に低くできるとともに、放射性セシウムの高い除去率と放射性セシウム汚染物の減容化を十分に両立できる放射性セシウムの除去方法を提供する。
【解決手段】本発明の除去方法は、放射性セシウムで汚染された廃棄物と分離促進剤とを混合して処理対象物を得る混合工程と、処理対象物を加熱することによって処理対象物に含まれる放射性セシウムを揮発させる加熱工程と、加熱工程後、処理対象物を水洗することによって処理対象物に残存する放射性セシウムを溶出させる水洗工程とを備える。分離促進剤は２種類以上の塩化物を用いて調製され且つ融点が７００℃以下である混合物又は複塩を含み且つカルシウム源を更に含み、混合工程において、分離促進剤と水とを含むスラリーと廃棄物とを混合することによって処理対象物を得る。
【選択図】図１８

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】