特許 5961560 放射能汚染土壌の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961560

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】放射能汚染土壌の処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/28 20060101AFI20160719BHJP

   G21F 9/30 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/28 Z

   G21F9/30 Z

【請求項の数】2

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-5140(P2013-5140)

(22)【出願日】2013年1月16日

(65)【公開番号】特開2014-137253(P2014-137253A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年3月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】北本 優介

(72)【発明者】

【氏名】小畠 亨司

(72)【発明者】

【氏名】玉田 愼

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−３０２７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１３４５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０８４１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６１２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２９１１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０８５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３００８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／２８

Ｇ２１Ｆ ９／３０

Ｇ２１Ｆ ９／００

Ｂ０９Ｂ １／００−５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子力発電所の放射線管理区域外における放射能汚染土壌の処理方法において、
少なくともフレコンパックを含む容器に収容された前記放射能汚染土壌の放射能濃度を、前記フレコンパックの開梱前に測定し、当該測定された放射能濃度と予め設定された第１の所定値と比較し、比較結果に基づき低線量処理工程又は高線量処理工程を選択する工程と、
前記低線量処理工程は、
開梱後の放射能汚染土壌の放射能濃度が予め設定された第２の所定値未満の場合、前記開梱後の放射能汚染土壌を再利用に供する工程と、
開梱後の放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記予め設定された第２の所定値よりも高く、且つ、前記予め設定された第２の所定値よりも大きい第３の所定値未満の場合、当該放射能汚染土壌を産業廃棄物処理場にて処理する工程と、
開梱後の放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記第３の所定値よりも高い場合、当該放射能汚染土壌に対し除染係数２の除染処理又は減衰処理を施す工程と、
前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記第３の所定値よりも高い場合、汚染土壌最終処分場にて処理する工程と、を有し、
前記高線量処理工程は、
開梱後の放射能汚染土壌に対し除染係数２の除染処理又は減衰処理を施す工程と、
前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記予め設定された第２の所定値未満の場合、前記開梱後の放射能汚染土壌を再利用に供する工程と、
前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記予め設定された第２の所定値よりも高く、且つ、前記予め設定された第２の所定値よりも大きい第３の所定値未満の場合、当該放射能汚染土壌を産業廃棄物処理場にて処理する工程と、
前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記第３の所定値よりも高い場合、汚染土壌最終処分場にて処理する工程と、を有することを特徴とする放射能汚染土壌の処理方法。

【請求項2】

請求項１記載の放射能汚染土壌の処理方法において、
前記予め設定された第２の所定値は３,０００Ｂｑ／ｋｇであり、前記第３の所定値は８,０００Ｂｑ／ｋｇであることを特徴とする放射能汚染土壌の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は放射能汚染土壌の処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所等の放射線管理区域内で発生した放射性物質で汚染された廃棄物は、汚染レベルに関係なく全て放射性廃棄物に区分されて管理されている。この様に放射線管理区域内で発生した廃棄物は放射性廃棄物として管理され、最終的には所定の処理を施した後に放射性廃棄物の処分施設に埋設処分される。この埋設処分(最終処分)により一連の処理・処分が完了する。

【0003】

放射性廃棄物は、通常はセメントなどにより固形化処理されて、上述の最終処分に供されるのが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４−２４５０００号公報

【特許文献2】特開２００４−７７１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、福島第一原子力発電所の事故では、発電所敷地外の周辺で大量の汚染土壌等が発生することになった。このように、発電所敷地外で発生した汚染土壌等は、除染作業により収集して仮置場ないしは中間貯蔵施設にて貯蔵するとともに、適切な処理を行って約３０年間の貯蔵の後に最終的な処分に供されることになっている。

【0006】

汚染土壌等は具体的には、建物などの除染や地表土を数センチ除去するなどの除染作業を通して集められ、フレコンパックなどに充填されて仮置き場に集積され、最大３年間仮置き場にて貯蔵保管される。その後、汚染土壌等は中間貯蔵施設に受け入れられて処理を行うと共に、約３０年間貯蔵保管されることになっている。

【0007】

環境省は、福島第一原子力発電所の事故による除染に伴って発生する汚染土壌等の量を、福島県内より約２,８００万ｍ³、その他の地域より約１,３００万ｍ³の合計約４,１００万ｍ³と推定している。この量は、東京ドーム約３４杯分の量に相当し、非常に大量な量である。これらの多量の発生汚染土壌等は仮置き場にて約３年間保管された後に、中間貯蔵施設にて３０年間保管しその後最終処分に供される。

【0008】

中間貯蔵施設は、処理設備が併設されて汚染土壌等の処理が行われる計画となっている。福島県内で発生する２,８００万ｍ³の土壌を深さ１０mのピットにて保管するとなれば、それだけで約２km×２kmの敷地が必要となる。

【0009】

このような大量の汚染土壌を全量最終処分に供することは最終処分コスト及び最終処分場の確保などの観点より、大きな課題となっている。このため、これら大量の汚染土壌を分別や除染等の処理を行い各放射能濃度に応じて再利用も含めて適切に処置することが求められている。

【0010】

さて、発電所敷地内でも汚染土壌等の汚染物質が発生する。そのため例えば特許文献１、２のように、汚染物質（コンクリート）の放射性濃度を測定し、測定結果に基づいて除染を行う例が記載されている。

【0011】

このように、特許文献１，２は発電所敷地内で発生した汚染物質の放射性濃度に応じて除染を行うことが記載されている。しかしながら、発電所敷地外での放射性濃度に応じた除染については開示がない。これは福島第一原子力発電所の事故以前は、発電所敷地外で大量の汚染土壌が発生することを全く予測していなかったものと考えられる。

【0012】

ところで、発電所敷地外で発生する汚染土壌の物量は発電所敷地内で発生する汚染土壌の物量よりはるかに多い。そのため、これら汚染土壌を除染するには莫大な費用が発生してしまうという課題がある。したがって、発電所敷地外で発生した汚染土壌の除染は効率良く行い、低コストで除染を行うことが極めて重要である。

【0013】

そこで本発明の目的は、原子力発電所事故等により原子力発電所外周辺地の土壌や草木等が放射能で汚染された場合の管理および処理・処分を合理的に行うことができる放射能汚染土壌の処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために本発明は、原子力発電所の放射線管理区域外における放射能汚染土壌の処理方法において、少なくともフレコンパックを含む容器に収容された前記放射能汚染土壌の放射能濃度を、前記フレコンパックの開梱前に測定し、当該測定された放射能濃度と予め設定された第１の所定値と比較し、比較結果に基づき低線量処理工程又は高線量処理工程を選択する工程と、（１）前記低線量処理工程は、開梱後の放射能汚染土壌の放射能濃度が予め設定された第２の所定値未満の場合、前記開梱後の放射能汚染土壌を再利用に供する工程と、開梱後の放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記予め設定された第２の所定値よりも高く、且つ、前記予め設定された第２の所定値よりも大きい第３の所定値未満の場合、当該放射能汚染土壌を産業廃棄物処理場にて処理する工程と、開梱後の放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記第３の所定値よりも高い場合、当該放射能汚染土壌に対し除染係数２の除染処理又は減衰処理を施す工程と、前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記第３の所定値よりも高い場合、汚染土壌最終処分場にて処理する工程と、を有し、（２）前記高線量処理工程は、開梱後の放射能汚染土壌に対し除染係数２の除染処理又は減衰処理を施す工程と、前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記予め設定された第２の所定値未満の場合、前記開梱後の放射能汚染土壌を再利用に供する工程と、前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記予め設定された第２の所定値よりも高く、且つ、前記予め設定された第２の所定値よりも大きい第３の所定値未満の場合、当該放射能汚染土壌を産業廃棄物処理場にて処理する工程と、前記除染処理又は減衰処理が施された放射能汚染土壌の放射能濃度が、前記第３の所定値よりも高い場合、汚染土壌最終処分場にて処理する工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、原子力発電所事故等により原子力発電所外周辺地の土壌や草木等が放射能で汚染された場合の管理および処理・処分を合理的に行うことができる放射能汚染土壌の処理方法を提供できる。

【0016】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１に係る放射能汚染土壌の処理方法を示すフロー図である。

【図2】図１の前段で、粗分別を実施して、低線量用処理ラインと高線量処理ラインに分ける場合のフロー図である。

【図3】各ステップにて放射能濃度により分別した後に、判断ステップを設けた処理フロー図である。

【図4】汚染土壌の放射能濃度分布推定を示すグラフ図である。

【図5】８０００Ｂｑ／ｋｇ以下の占める割合を示した汚染土壌の放射能分布推定を示すグラフである。

【図6】汚染土壌等に除染係数２の除染(ＤＦ＝２)処理を行った場合の範囲を示すグラフである。

【図7】汚染土壌等に５年間の減衰を行った場合の土壌の範囲を示すグラフである。

【図8】除染(ＤＦ＝２)処理を実施しさらに５年間減衰させた場合を示したグラフである。

【図9】除染(ＤＦ＝２)処理を実施しさらに３０年間減衰させた場合の放射能濃度の結果を示したグラフである。

【図10】１,３００Ｂｑ／ｋｇ以下のものと２,６００Ｂｑ／ｋｇ以上の土壌の範囲を示すグラフである。

【図11】除染(ＤＦ＝２)処理後の１,３００Ｂｑ／ｋｇ未満の土壌の範囲を示すグラフである。

【図12】除染(ＤＦ＝２)処理後の１,３００〜２,６００Ｂｑ／ｋｇの土壌の範囲を示すグラフである。

【図13】除染(ＤＦ＝２)処理を実施しさらに５年間減衰させた場合のグラフである。

【図14】除染(ＤＦ＝２)処理を実施しさらに３０年間減衰させた場合のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

さて、種々の調査によると汚染土壌等に含まれる放射性物質は、Cs-１３７とCs-１３４が主要放射性物質で、それぞれ約１：１の比率で存在するとされている。

【0019】

Cs-１３７とCs-１３４は放射性同位元素で化学的な特性はまったく同一なため、この比率が変わる可能性はほとんどない。Cs-１３７の半減期は約３０年、Cs-１３４の半減期は約２年で、これらが当初約１：１の比率で存在するので、５年で約１/２、１５年で約１/３、３０年で約１/４に減衰する(表１参照)。
〔半減期：放射能濃度が１/２に減衰するのに要する期間〕
Cs−１３７(半減期３０年)は半減期が長く数年の貯蔵期間では有意な減衰は期待できないが、Cs−１３４(半減期２年)は半減期が短く減衰が十分期待できる。実際には、上述のようにCS-１３７とCS-１３４が１:１で混合しているので数年の貯蔵期間でも減衰が期待できるのである。

【0020】

【表1】

【0021】

汚染土壌の放射能濃度は図４に示すような分布をしているものと推定される。これは、福島県内の各エリアの空間線量率のデータより地表の放射能濃度を推定し算出した概算値である。土壌の放射能濃度は、中央値が約１０,０００Bq/kgで、その前後に分布している。高放射能汚染地域があるために高いほうに尾を引いた分布となっている。

【0022】

この様に、汚染土壌の具体的な放射能濃度を推定することにより具体的・実用的な対象方法が考えられる。

【0023】

一方で、汚染土壌等は法規制体系が放射性廃棄物と異なり、放射能濃度が所定値以下の場合には、産業廃棄物処分場に処分すること、ないしは再利用することが可能である。具体的には、８,０００Bq/kg以下の汚染土壌や１０万Bq/kg以下の焼却灰については一般の産業廃棄物処分場への処分が認められている。また、コンクリート片については、３,０００Bq/kg以下であれば一定の処置をすることにより道路や防潮堤整備の路盤材に使用できるとされている。

【0024】

これらの数値は今後変更される可能性はあるが、汚染土壌等は放射能濃度を低減させることにより適切な用途先にて再利用や産業廃棄物処分場、汚染土壌の最終処分場に処分することが出来る。

【0025】

放射能濃度の低減策としては、上述の放射能の減衰や除染などの方法があり、これらを組み合わせることにより効率的に処理することが望まれている。
〔汚染土壌の実態〕
汚染土壌等に含まれる放射性物質は、均一に分散している訳ではない。福島第一原子力発電所から放出された放射性物質は、あるエリア内においては地表に均一に降下したが、その後の降雨による雨水などによりその一部は流され、その一部は土壌中の粘土成分に吸着され、更には細かな粘土成分が雨水に流されるなどして移動する。事実、特定の場所で空間線量率が異常に高いホットスポットが発見されている。さらに、放射性物質は地中に浸透するが、各種調査によると途中で粘土などの土壌成分により吸着され、表土から数cmの範囲内に大半の放射性物質が留まるとされている。

【0026】

一方で、除染作業では一定深さの表土を除去する方法が一般的に採用されている。これは、ホットスポットを特定し当該部位のみの土壌を除去するのが多大な時間と労力を必要とし難しいからである。また、土壌表層の除去作業では、表土から数cmの深さで均等に除去することは技術的に非常に難しく、現実的には深めに除去される。このため、この様にして収集された汚染土壌中の放射性物質は均一に分布している訳ではなく、ある程度偏在している。
〔土壌の除染方法〕
前述のように、汚染土壌等は放射性廃棄物とは異なり、その放射能濃度に応じて各種の再利用・処分方法がある。また、一方で土壌の除染方法として各種方法が提案されている。

【0027】

土壌の除染方法は、乾式処理と湿式処理とに大別される。乾式処理とは、放射性物質を吸着している粘土成分を分離するものであり、具体的には粘土成分は粒径が細かいので土壌を乾燥・粉砕した後に細粒径土壌成分をふるい等で分級する方法が一般的である。乾式処理は、比較的簡便で二次廃棄物発生量が少ないというメリットがあるが、放射能の低減率に相当する除染係数は小さい傾向にある。

【0028】

一方で、湿式処理は、土壌を水と混ぜて液相に懸濁物質として移行した粒径の細かな粘土成分を上澄み水と一緒に懸濁液として分離する方式である。放射能の低減効果は大きいが、廃水などの二次廃棄物が発生するため処理が複雑であるなどのデメリットがある。このため、これらの土壌除染方法は必要とされる放射能低減効果に応じて使い分けるのが合理的である。

【0029】

また、乾式処理の中には加熱分離という除染方法もある。これは土壌に特別な添加剤を加えて加熱して、Cs成分を気化させて分離する方法である。この方式では排ガス側に放射性物質が移行するため排ガスからの放射性物質の除去処理が必要となり、処理システムが複雑となる欠点がある。しかし、放射性物質除去効率は高く、使用する条件を選択して使用する必要がある。

【0030】

また、湿式処理には、処理対象の汚染土壌等を酸性水溶液中で処理し土壌に吸着されたCsを土壌から分離して液相に移行させて放射性物質を土壌から除去する方法もある。この方法は除染性能は高いが、処理設備が更に複雑で処理コストが高価という欠点もあり、適用する対象物の条件をよく見極める必要がある。

【0031】

また、もう一方で土壌の放射能濃度測定が必要となる。この放射能濃度に応じて最適な処置方法(再利用、除染、減衰など)が異なるため、土壌の放射能濃度を測定し、分別する必要がある。また除染効果を確認するためにも、土壌の放射能濃度の測定が必要となる。

【0032】

前述のとおり、汚染土壌等中の放射能分布は均一ではなく偏在していることにより、放射能濃度の測定は土壌の放射能濃度による分級をする上でも必要である。これらの方法を組み合わせて最適な処理システムを組むことが重要である。

【0033】

このように、除染には各種の方法があるが、放射能濃度に応じた除染を行うことが除染の効率化を図ることができ、除染のコスト低減化を図れるものと本発明の発明者らが考えて検討した結果、以下のごとき実施例を得た。

【実施例1】

【0034】

以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。

【0035】

図１は本発明の実施例１に係る汚染土壌などの全体処理フロー図である。

【0036】

汚染土壌の最終的な処置方法は「一般分野での再利用(再利用)」「産業廃棄物処分場への処分(産廃処分)」「汚染土壌最終処分場への処分(最終処分)」の３つである。これらの３つの処置方法のコストは、再利用＜産廃処分＜最終処分の順であるといわれている。このため、より多くの土壌を再利用できることが好ましいが、放射能濃度が高い場合には放射能濃度を下げる処理(除染、減衰)が何度も必要となり、トータルコストの最適化が重要である。なお、ここでは地元住民の意見の反映も必要で、これらを加味した最適化が求められている。

【0037】

最終処分のための処分場は新規建設となり、かつ十分なバリアー性能が求められる為高価となる。一方で、産廃処分も既存処分場の容量にも限界があり新規に建設するには相応のコスト・労力(地元住民対策含む)が発生する。

【0038】

図１において、汚染土壌等は、ステップ１０１にて放射能濃度３,０００Bq/kgで分別を行い再利用可能な土壌を仕分ける。ついで、ステップ１０２にて放射能濃度８,０００Bq/kgで分別を行い産廃処分が可能な土壌を仕分ける。なお、この二つのステップの放射能濃度測定分別は一度に実施することも可能である。ステップ１０１、１０２の放射能濃度測定分別で分別された汚染土壌等はそれぞれ「一般分野での再利用」ないしは「産廃処分場への処分」に供される。

【0039】

ステップ１０３での処理では、放射能濃度を下げる処理が行われる。処理方法は、除染(湿式、乾式、他)と減衰(貯蔵保管)に大別される。これらの処理が実施された汚染土壌等はステップ１０４にて再利用可能なものを分別する。さらに次いでステップ１０５にて産廃処分可能なものを分別する。

【0040】

ステップ１０３で適用する処理方式は、コストの低い方式から順次適用していくのが合理的である。一般的に放射能除去効率の高い方法はコストが高い為、このような点を考慮して適用する処理方法の順序を決定する必要があり、この観点からは「乾式方式」を適用した後、次に「湿式方式」を適用するのが合理的である。

【0041】

このステップ１０３、ステップ１０４、ステップ１０５、及びステップ１０６の処理を繰り返し、ステップ１０３で処理しても十分な効果が得られず経済的に成り立たないと判断された時点で、「汚染土壌の最終処分場」に供される。

【0042】

放射能濃度の測定方法としては、コンベアなどに測定対象の土壌を広げて、コンベアを動かしながら土壌の表面から放射能を測定する方法が一般的である。しかし、フレコンパックなどの容器に収納された状態でその外表面から放射能を測定する方法でも、測定精度は劣るがある程度の分別には適用可能で、前段での粗分別に適用することが可能である。

【実施例2】

【0043】

図２は図１の前段で、粗分別を実施して、低線量用処理ラインと高線量処理ラインに分ける場合のフロー図である。

【0044】

図２において、放射能濃度差が大きい場合には、放射能濃度の低い土壌に放射能濃度の非常に大きな土壌が混入すると低い側の土壌の放射能濃度が高いほうに引っ張られてしまうコンタミが起こる。このため、ステップ１０７では、フレコンパック等に詰められてきた汚染土壌を開梱前に外部表面線量率の測定などの方法により、低線量と高線量に粗分別されてそれぞれの専用ラインにて処理するのがコンタミを避けるうえで合理的である。

【0045】

特に、開梱前に、表面線量率測定により粗分別をすることにより、粗分別装置や作業員が高線量汚染土壌に触れることが無く、コンタミや放射線被ばくを回避できる。高線量土壌を処理する場合には、作業員のアクセス性を改善する為に遮蔽の追設や除染効率を上げるための対策などを処理設備(放射能測定装置、除染装置、ハンドリング・移送装置、貯蔵装置など)に設ける必要がある。高線量と低線量土壌の処理ラインを分ける事により、これらの対策を施す範囲、対象機器数を限定することが出来る利点がある。また、この様に高線量と低線量土壌の処理ラインを分ける事により、遮蔽構造・遮蔽の有無や処理方式など、各ラインに最適な仕様とすることが可能となり、処理設備全体の最適化(経済性、作業効率、処理性能など)を図ることが出来る。

【0046】

ステップ１０７の粗分別で放射性濃度が高く、高線量用設備で処理が必要となった土壌はステップ１０３ａ〜１０５ａの放射能濃度測定が再度行われ、ステップ１０６ａで再度経済性の評価が行われる。

【0047】

なお、ステップ１０１〜１０６については、図１で説明したので、その説明は省略する。

【実施例3】

【0048】

図３は、各ステップにて放射能濃度により分別した後に、判断ステップを設けた処理フロー図である。

【0049】

図３において、最終的な再利用・処分方法の中で、経済的には再利用が一番大きいメリットである。一方で、「ステップ１０１」で再利用不適と判断され、「ステップ１０２」で産廃処分場への処分可と判断された汚染土壌について、産廃処分場へ処分するよりも安価なコストで、除染できて「一般分野で再利用」に適用させることが出来るのであれば、そのようにした方が合理的である。

【0050】

本実施例では、この様な判断を「ステップ１０８」で入れた例である。これは、最終的な対処方法(再利用、産廃処分場、最終処分場)の選定に当っては対処方法のコストとその区分となるまでの処理コスト(除染、減衰他)も加味して判断する必要があるためである。

【0051】

汚染土壌の放射能濃度分布(図４)にもとづいて、それぞれの対処方法に区分される汚染土壌等の量について検討する。

【0052】

８,０００Bq/kg以下の汚染土壌は一般作業廃棄物処分場(産廃処分場)に処分が可能で、３,０００Bq/kg以下の汚染土壌はある条件(覆土厚さ条件など)のもとで再利用が可能とした場合について検討する。また、処理の基本フローは図１をもとに検討するものとする。
[３０００Bq/kg以下の汚染土壌等の処理]
図４は汚染土壌の放射能濃度分布推定を示すグラフである。

【0053】

図４において、先ず初めに、汚染土壌等を放射能濃度の測定により３,０００Bq/kg以下のものと、それ以上の放射能濃度のものとに分別する。３,０００Bq/kg以下のものは再利用が可能である。

【0054】

「ステップ１０２」では、８,０００Bq/kg以下の汚染土壌等を分別する。この汚染土壌等は産廃処分場への処分が可能である。

【0055】

「ステップ１０３」は、８,０００Bq/kg以上の汚染土壌をどのように８,０００Bq/kg以下とするかの処理プロセスとなる。

【0056】

図４は現時点での福島県内のエリアの空間線量率をもとにして推定した汚染土壌の放射能濃度分布図であって、主要核種は、Cs-１３７,Cs-１３４で半減期が２年以上なので短期間に大幅な放射能の減衰は期待できない。

【0057】

分布の中央値は、１００００Bq/kgで放射能濃度が高い側にブロードな形の分布図となっている。これは、面積は限られているものの、高線量のエリアが存在するためである。現時点で推定される３０００Bq/kg以下および８０００Bq/kg以下の占める割合を図５に示す。

【0058】

図５は８０００Bq/kg以下の占める割合を示した汚染土壌の放射能分布推定のグラフである。

【0059】

図５において、３０００〜８０００Bq/kgの汚染土壌等だけでも全体の３割近くにも達する。この量をすべて産業廃棄物処分場に処分することは容量的に難しく現実的な対応ではなく、可能な限り再利用可能な３,０００Bq/kg以下へ放射能濃度を下げることが求められる。

【0060】

図６は汚染土壌等に除染係数２の除染(DF=２)処理を行った場合の範囲を示すグラフ。

【0061】

図７は汚染土壌等に５年間の減衰を行った場合の土壌の範囲を示すグラフ。

【0062】

図６、図７においては、「ステップ１０３」にて、それぞれ汚染土壌等に除染係数２の除染（ＤＦ＝２）処理、ないしは５年間の減衰を行った場合の“〜３,０００Ｂｑ／ｋｇ”、”３,０００〜８,０００Ｂｑ／ｋｇ”の土壌の範囲を示したものである。いずれの場合にも汚染土壌等の放射能濃度は約半分に低下するので、境界値は現時点での放射能濃度で約６,０００Ｂｑ／ｋｇ以下、１６,０００Ｂｑ／ｋｇ以下となる。

【0063】

このため、再利用可能ないしは産業廃棄物処分場への処分が必要な対象範囲が大きく拡大し、“〜３,０００Bq/kg”が全体の約２割、”３,０００〜８,０００Bq/kg”が全体の約２割と増加する。特に、“〜３,０００Bq/kg”の割合は当初の約０.５割から４倍の約２割と大幅に増加し、その効果は大きい。また、合計では４割強の汚染土壌を再利用ないしは簡易処分が可能となり、約半分近くの汚染土壌を処置できるため、その効果は大きい。

【0064】

図８は除染(DF=２)処理を実施しさらに５年間減衰させた場合を示したグラフである。

【0065】

図８において、除染(DF=２)処理を実施しさらに５年間減衰させた場合を示している。この場合にはこれらを合わせた効果により放射能濃度は約１/４に減少するので、境界値は現時点での放射能濃度で約１２,０００Bq/kg以下 , ３２,０００Bq/kg以下となる。

【0066】

これらの処理後に「〜３０００Bq/kg以下」は約４割、「３０００〜８０００Bq/kg以下」は約２割と、該当する割合はさらに拡大する。特に、「〜３０００Bq/kg以下」となる再利用可能対象物は分布図の中央値を内包するため、さらに大きく拡大する。

【0067】

図９は、除染(DF=２)を実施しさらに３０年間減衰させた場合の放射能濃度の結果を示したグラフである。

【0068】

図９において、この場合には、放射能は当初の約１/８に減少する。特に、「〜３０００Bq/kg以下」の対象範囲が汚染土壌発生分布の中央値を大きく超えるので、全体の約６割にも及び、かなりの量の汚染土壌を再利用可能とすることができ、効果が非常に大きくことが分かる。また「３０００〜８０００Bq/kg以下」は約１割と割合は減少する。このことから、ＤＦ=８以上の放射能低減を行うことは、３,０００Bq/kg以下の汚染土壌の割合が大幅に増加し、非常に効果が大きいことが分かる。除染係数ＤＦを大きくする為には、処理コストも当然上昇することを勘案すると、図９のグラフが、３〜４０,０００Bq/kg近傍に変曲点を有することから、ＤＦ＝〜１０程度までが非常に効果が大きいことが分かる。

【0069】

以上の例では、放射能低減の為の処理コストについては検討対象としていないが、放射能濃度が高くなると、つまり大きなＤＦを得る為には処理コストが高くなることを勘案すれば、前述のようにＤＦ＝８〜１０程度がひとつの区分範囲と考えられる。

【0070】

全体処理フローの図２で言うところの高線量処理ラインの対象となる放射能濃度は、３〜４０,０００Bq/kg以上とするのが合理的と考えられる。また、運用的には、低線量用処理ラインの対象となる３〜４０,０００Bq/kg以下の汚染土壌について、粗分別をして処理対処とすることもコスト効果的には合理的である。

【0071】

次に、汚染土壌等の放射能濃度の条件を、空間線量率への寄与を１mSv/年以下となる値に区切った場合について検討する。年間被ばく線量を１mSv/Yとは、以下の仮定のもとで算出するものとする。
・８時間を屋外で過ごし、のこり１６時間を屋内で過ごす。
・屋内での空間線量率は、屋外の４０%とする。
・自然由来の放射性核種による空間線量率は、０.０４mSv/Yとする。

【0072】

以上の条件から、１mSv/年となる空間線量率は、０.２３μSv/hrとなる。

【0073】

(０.２３μSv/hr-０.０４μSv/hr)×(８hr+１６h×０.４)×３６５日÷１０００mSv/μSv=１mSv/Y
この０.２３μSv/hrのなる時の、土壌の放射能濃度は約１,３００Bq/kgとなる。

【0074】

このことより、１,３００Bq/kg以下の汚染土壌等は再利用可能、この二倍の２,６００Bq/kg以下の汚染土壌等は産業廃棄物処分場などにおいて簡易処分が可能とした場合について以下検討する。

【0075】

先ず初めに、汚染土壌等を放射能濃度の測定により１,３００Bq/kg以下のものと、それ以上の放射能濃度の汚染土壌等に分別する。１,３００Bq/kg以下のものは再利用が可能である。つぎの「ステップ１０２」では２,６００Bq/kg以下の汚染土壌等を分別する、この汚染土壌等は産廃処分場などへの簡易処分が可能である。「ステップ１０３」では２,６００Bq/kg以上の汚染土壌等をどのようにして放射能濃度を下げるかという処理プロセスとなる。

【0076】

図１０は１,３００Bq/kg以下のものと２,６００Bq/kg以上の土壌の範囲を示すグラフである。

【0077】

図１０において、グラフに示すように、この段階では１,３００Bq/kg以下のものは全体の約１％程度、２,６００Bq/kg以上のものでも約５％程度と、全体からすると非常に少ない割合である。また、このように特に放射能濃度の低い値を測定する場合には、表面線量率などにて前段で粗分別にて分けて置く事くことにより放射能濃度の高いものと低いものとの混合(コンタミ)の回避や、明らかに基準値以上の汚染土壌等を測定対象外することができ、放射能濃度の測定や分別の作業を合理的に行うことができる。

【0078】

図１１は〜１,３００Bq/kgの土壌の範囲を示すグラフである。

【0079】

図１２は１,３００〜２,６００Bq/kgの土壌の範囲を示すグラフである。

【0080】

図１１と図１２において、本図では「ステップ１０３」にて、それぞれ汚染土壌等に除染係数２の除染処理ないしは５年間の減衰(除染係数２に相当)をした場合の、”〜１,３００Bq/kg”、”１,３００〜２,６００Bq/kg”の土壌の範囲を示した。

【0081】

いずれの場合も、汚染土壌等の放射能濃度は半分に低下するので、それぞれの境界値は現時点での放射能濃度で”〜２,６００Bq/kg”、”２,６００〜５,２００Bq/kg”となり、それぞれの割合は全体の約５%、約１０%となり合計で約１５%が再利用ないしは簡易処分の対象となる。しかし、割合的にはまだ少なくさらなる除染が必要である。

【0082】

図１３は除染(ＤＦ=２)処理を実施しさらに５年間減衰させた場合のグラフである。

【0083】

図１３において、除染(ＤＦ=２)処理を実施しさらに５年間減衰させた場合には、合計ＤＦ=４となり放射能濃度は１/４に低減されるが、この低減方法は前記の方法に限らず、どのような方法でもよい。

【0084】

このような処置により境界値は現在の放射能濃度で”〜５,２００Bq/kg”、”５,２００〜１０,４００Bq/kg”となり、それぞれの割合は全体の約１５%、約２０%弱となり合計で約３５%が再利用ないしは簡易処分の対象となる。しかし、対象範囲はまだ分布図の中央値を十分に内包しておらず、さらなる除染が効果的であることが分かる。

【0085】

図１４は除染(ＤＦ=２)処理を実施しさらに３０年間減衰させた場合のグラフである。

【0086】

図１４において、除染(ＤＦ=２)処理を実施しさらに３０年間減衰させた場合には、合計ＤＦ=８となり放射能濃度は１/８に低減されるが、この低減方法は前記の方法に限らず、どのような方法でもよい。このような処置により境界値は現在の放射能濃度で”〜１０,４００Bq/kg”、”１０,４００〜２０,８００Bq/kg”となり、それぞれの割合は全体の約３５%、約２０%弱となり合計で約５５%が再利用ないしは簡易処分の対象となる。この場合には、対象範囲は分布図の中央値を十分に内包しており、さらに再利用可能な割合が全体の１/３以上となっており前記の処置の効果が大きいことが分かる。

【0087】

上記の説明では汚染土壌の放射能濃度低減のために、除染や保管減衰の例を示したが、放射能低減の方法はこれらの組み合わせ例だけに限るものではなく、放射能濃度を低減できれば、除染のみないしは貯蔵減衰のみでも良い。

【0088】

境界値条件がそれぞれ３,０００Bq/kg, ８,０００Bq/kgであった例と境界値条件が低く厳しい今回の上述の例とを比べてもＤＦ=８の処置を実施することにより、それぞれ約７割ないしは約６割弱の汚染土壌等が、再利用ないしは簡易処分の対象となったことから、除染処置の効果としてはＤＦ=〜１０程度までが効果が非常に大きいことが分かる。

【0089】

つまり、残った約３〜４割程度の放射能濃度が高い汚染土壌等に対して、より高価であるが、より除染効果の大きな処置(除染方法)を施すのが合理的である。除染処置は、低級な(DF値が小さな)方法から適用していくのが合理的である。これは、放射能濃度の低い汚染土壌等には高価で除染効果の大きな処置は必要ないからで、そのためにも汚染土壌等の放射能濃度を測定して分別しその汚染土壌等に適した処置(除染等)を施すことが好ましい。

【0090】

以上のごとく本発明によれば、原子力発電所事故等により原子力発電所外周辺地の土壌や草木等が放射能で汚染され場合の管理および処理・処分を合理的に行うことができるため、除染に要するコストを大幅に低減することができる。

【0091】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されたものではない。またある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、またある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0092】

１０１…放射能濃度の分別、
１０２…放射能濃度の分別、
１０３…処理（除染/減衰）、
１０４…再利用可否の分別、
１０５…産廃処分可否の分別、
１０６…経済性評価、
１０７…汚染土壌の粗分別、
１０８…経済性評価、
１０９…経済性評価。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】