特許 6532077 放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システム

(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】6532077

(24)【登録日】2019年5月31日

(45)【発行日】2019年6月19日

(54)【発明の名称】放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システム

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/10 20060101AFI20190610BHJP

   G21F 9/06 20060101ALI20190610BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/10 B

   G21F9/06 521A

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-86822(P2014-86822)

(22)【出願日】2014年4月18日

(65)【公開番号】特開2015-206662(P2015-206662A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2017年2月28日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 汚染水問題への対応についての技術提案書、平成２５年１０月２３日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】土方 孝敏

(72)【発明者】

【氏名】塚田 毅志

(72)【発明者】

【氏名】小山 正史

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６４−０３９６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２２０４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１６１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４７４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２９０７３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／１０

Ｇ２１Ｆ ９／０６

Ｃ０２Ｆ １／５２−１／５６

Ｃ０２Ｆ １／５８−１／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性ストロンチウム汚染水のストロンチウム濃度に基づいて前記放射性ストロンチウムの目標除去率を決定し、前記目標除去率に応じた量の非放射性ストロンチウム及びカルシウムが前記汚染水に混合された、海水としての被処理溶液を準備する第１工程と、
前記被処理溶液にリン酸カルシウムを含むリン化合物を添加して前記放射性ストロンチウム及び非放射性ストロンチウムを含む沈殿を生じさせ、前記沈殿を固液分離する第２工程と、
を有することを特徴とする放射性ストロンチウムの分離方法。

【請求項2】

低レベル放射性ストロンチウム汚染水に対して、放射性ストロンチウムの目標除去率に応じて、少なくとも非放射性ストロンチウム及びカルシウムが混合された、海水としての被処理溶液を貯留する貯留手段と、
前記被処理溶液にリン化合物を添加する添加手段と、
リン酸カルシウムを含むリン化合物の添加によって生じる前記放射性ストロンチウム及び非放射性ストロンチウムを含む沈殿を固液分離する固液分離手段と、
を具備することを特徴とする放射性ストロンチウムの分離システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システムに関し、特に、低レベル放射性ストロンチウム汚染水を対象とした分離方法及び分離システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、放射能汚染水から放射性物質を分離する方法として、リン酸又はリン酸塩を添加するとともにマグネシウム塩を添加し、ｐＨをアルカリに調節して難溶性のリン酸塩であるＭｇＣｓＰＯ_４やＳｒ_３（ＰＯ_４）_２を沈殿させ、これを固液分離する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。また、高レベル放射能汚染水を対象として、リン酸塩溶液とともに塩化鉄や塩化アルミニウムを添加し、アルカリ性の溶液を加えて難溶性のリン酸塩ＳｒＰＯ_４等を沈殿させ、これを固液分離する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３―１５２２１８号公報

【特許文献2】特開２０１３−２１７６８６号公報

【特許文献3】特開２０１２−２４７４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１〜３に記載の従来例は、リン酸塩のストロンチウム成分が放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）のみに由来するものであるため、低レベル放射能汚染水を対象とする場合には特に、リン酸塩（^９０ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させることが難しく、所定の除去率を満足するようにストロンチウムを分離することができなかった。リン酸塩を沈殿させることができたとしても、かかる沈殿が微粒子化してしまい、そのようなコロイド状の微粒子の回収に、著しいコストの増加や工程の複雑化を要していた。

【0005】

本発明は、上記の従来技術に鑑み、低レベル放射性ストロンチウム被処理溶液であっても、放射性ストロンチウムを効率よく分離でき所定の除去率を満足できる放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システム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】

【0006】

上記目的を達成する本発明の態様は、放射性ストロンチウム汚染水のストロンチウム濃度に基づいて前記放射性ストロンチウムの目標除去率を決定し、前記目標除去率に応じた量の非放射性ストロンチウム及びカルシウムが前記汚染水に混合された、海水としての被処理溶液を準備する第１工程と、前記被処理溶液にリン酸カルシウムを含むリン化合物を添加して前記放射性ストロンチウム及び非放射性ストロンチウムを含む沈殿を生じさせ、前記沈殿を固液分離する第２工程と、を有することを特徴とする放射性ストロンチウムの分離方法にある。

【0007】

かかる態様によれば、リン化合物を添加する被処理溶液を、除去すべき放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）の同位体である非放射性ストロンチウム（例えば^８４Ｓｒ）が少なくとも含まれたものとすることで、低レベル放射能汚染水であっても、リン酸塩（^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができ、被処理溶液中での沈殿の微粒子化を抑制して、簡易な工程で効率よく固液分離できる。しかも、被処理溶液に少なくとも含まれる非放射性ストロンチウム量が、目標除去率に応じて決定されたものであるため、放射性ストロンチウムに対して過不足を生じることもなくなる。よって、上記のように放射性ストロンチウムと非放射性ストロンチウムとを沈殿させ固液分離した上澄み液に、ストロンチウムが過度に残存する事態も回避できるので、上澄み液を更にカラム吸着処理する等の追加プロセスも適用しやすくなる。

【0008】

ここで、前記第１工程では、前記被処理溶液としてカルシウムが更に混合されたものを準備することが好ましい。これによれば、カルシウムがストロンチウムとの共沈効果が高いことを利用して、放射性ストロンチウムを簡易な工程で効率よく固液分離できる。また、入手や取り扱いが容易なカルシウムが更に混合される分、被処理溶液に少なくとも含まれる非放射性ストロンチウムの量を少なくできる。

【0009】

また、前記第２工程では、前記放射性ストロンチウム、非放射性ストロンチウム及びカルシウムを含む共沈殿ＣａＳｒＰＯ_４を生じさせることが好ましい。これによれば、リン酸塩の共沈殿（Ｃａ^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができ、簡易な工程で更に効率よく固液分離できる。

【0011】

上記目的を達成する本発明の他の態様は、低レベル放射性ストロンチウム汚染水に対して、放射性ストロンチウムの目標除去率に応じて、少なくとも非放射性ストロンチウム及びカルシウムが混合された、海水としての被処理溶液を貯留する貯留手段と、前記被処理溶液にリン化合物を添加する添加手段と、リン化合物の添加によって生じる前記放射性ストロンチウム及び非放射性ストロンチウムを含む沈殿を固液分離する固液分離手段と、を具備することを特徴とする放射性ストロンチウムの分離システムにある。かかる態様によれば、リン酸カルシウムを含むリン化合物を添加する被処理溶液を、除去すべき放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）の同位体である非放射性ストロンチウム（例えば^８４Ｓｒ）が少なくとも含まれたものとすることで、低レベル放射能汚染水であっても、リン酸塩（^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができ、被処理溶液中での沈殿の微粒子化を抑制して、簡易な工程で効率よく固液分離できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システムによれば、リン化合物を添加する被処理溶液を、除去すべき放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）の同位体である非放射性ストロンチウム（例えば^８４Ｓｒ）が少なくとも含まれたものとすることで、低レベル放射能汚染水であっても、リン酸塩の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができ、被処理溶液中での沈殿の微粒子化を抑制して、簡易な工程で効率よく固液分離できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態１に係る分離方法の一例を示す概要図。

【図2】リン化合物の添加に応じたストロンチウム濃度の変化を示す図。

【図3】実施形態２に係る分離方法の一例を示す概要図。

【図4】カルシウムとストロンチウムとの共沈効果を説明する図。

【図5】実施形態３に係る分離方法の一例を示す概要図。

【図6】海水中へのリン化合物の添加に応じたＳｒ、Ｃａ及びＭｇの濃度を示す図。

【図7】実施形態３に係る分離方法と沈殿剤を用いる従来例とを比較する図。

【図8】実施形態３に係る分離システムの一例を示す概要図。

【図9】遠心分離及び乾燥・固化による沈殿物の割合変化等を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

【0015】

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る放射性ストロンチウムの分離方法の一例を示す概要図である。本実施形態の分離方法は、放射性ストロンチウム汚染水のストロンチウム濃度に基づいて放射性ストロンチウムの目標除去率を決定し、目標除去率に応じた量の非放射性ストロンチウムが汚染水に混合された被処理溶液を準備する第１工程（ステップＳ１〜Ｓ４）と、被処理溶液にリン化合物を添加して放射性ストロンチウム及び非放射性ストロンチウムを含む沈殿を生じさせ、沈殿を固液分離する第２工程（ステップＳ５〜Ｓ６）と、を有する。以下、各ステップについて詳述するが、本発明の要旨を変更しない範囲であれば、これらのステップの適宜順番を入れ替え、また同時に実施するようにしてもよい。

【0016】

ステップＳ１では、放射性ストロンチウム汚染水中のストロンチウムの濃度に基づいて放射性ストロンチウムの目標除去率を決定する。ここでは、処理後の放射性ストロンチウム濃度に対する処理前の放射性ストロンチウム濃度の比（処理前の濃度／処理後の濃度）で表される除染係数を算出し、これを用いたが、目標除去率の形式は前記の例に限定されない。処理前の放射性ストロンチウム濃度が変動し得ない、また、過去に算出した目標除去率を適用できる等、ストロンチウム濃度や目標除去率として既知の値を用いることができる場合には、フロー実行の度にストロンチウム濃度の測定や目標除去率の算出を行う必要は必ずしも無く、これらの測定や算出を省略し、また、所定間隔で行うものとすることができる。

【0017】

ここで、本実施形態は、特に低レベル放射性ストロンチウム汚染水（例えば数百Ｂｑ／Ｌ）を対象としている。すなわち、従来法においては放射性ストロンチウムの分離が特に困難であった低レベル放射性ストロンチウム汚染水であっても、本実施形態によれば、簡易な工程で効率よく固液分離できる。なお、本実施形態は、低レベル放射性ストロンチウム汚染水に限られず、もちろん高レベル放射性ストロンチウム汚染水を対象とすることも可能である。

【0018】

ステップＳ２では、低レベル放射性ストロンチウム汚染水を準備し、ステップＳ３では、ステップＳ１において決定した目標除去率に応じた量の非放射性ストロンチウムをステップＳ２において準備した低レベル放射性ストロンチウム汚染水に対して新たに混合する。そして、ステップＳ４では、この混合液を適宜撹拌することで被処理溶液とする。本発明の要旨を変更しない限りにおいて、非放射性ストロンチウムを低レベル放射性ストロンチウム汚染水に配合できればよく、非放射性ストロンチウムのイオンが含まれる溶液をそのまま配合してもよいし、非放射性ストロンチウムのイオンが含まれる溶液を所定の溶媒で希釈して、かかる希釈溶液を配合するようにしてもよい。

【0019】

このように本実施形態は、ストロンチウムを除去すべき汚染水にあえてストロンチウムを添加する、具体的には、リン化合物を添加する被処理溶液を、除去すべき放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）の同位体である非放射性ストロンチウム（例えば^８４Ｓｒ）が少なくとも含まれたものとするという知見に基づいて成されており、これによれば、低レベル放射能汚染水であっても、リン酸塩（^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができる。かかる理由について具体的に詳述する。

【0020】

溶液中のリン酸塩（ＳｒＰＯ_４）の溶解度をＳとし、放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）濃度をＷ_０とする。なお、初期状態である放射性ストロンチウム汚染水による放射能は、Ｒを定数とするとＷ_０・Ｒとなる。ここで、本実施形態では、例えば溶解度Ｓを与えるストロンチウム濃度のＸ倍の非放射性ストロンチウム（例えば^８４Ｓｒ）が新たに混合される。非放射性ストロンチウムの添加の前後で放射性ストロンチウム濃度は変化せず、放射能Ｗ_０・Ｒに変化はない一方、放射性ストロンチウムと非放射性ストロンチウムとのリン酸塩（^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度は溶解度Ｓを大きく超えて、溶解度Ｓを与えるストロンチウム濃度のＸ倍に相当する分の沈殿が得られることとなる。このリン酸塩（^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）を除去することにより、被処理溶液における放射性ストロンチウム濃度をＷ_０／Ｘとすることができ、すなわち、除染係数Ｘを達成できる。一例として、溶液中のリン酸塩（Ｓｒ_３（ＰＯ_４）_２）の溶解度が０．１１ｐｐｍであれば、かかる溶解度を与えるストロンチウム濃度０．０２ｐｐｍの１０倍の非放射性ストロンチウム０．２ｐｐｍを新たに混合することで、除染係数１０を達成できる。

【0021】

そして、本実施形態によれば、溶解度Ｓを与えるストロンチウム濃度のＸ倍に相当する分のリン酸塩（Ｓｒ_３（ＰＯ_４）_２）を沈殿させることができるため、被処理溶液中での沈殿の微粒子化を抑制して、簡易な工程で効率よく固液分離できる。しかも、ステップＳ３において被処理溶液に新たに添加した非放射性ストロンチウム量が、ステップＳ１において決定した目標除去率に応じたものであるため、放射性ストロンチウムに対して過不足を生じることもなくなる。よって、上記のように放射性ストロンチウムと非放射性ストロンチウムとを沈殿させ固液分離した上澄み液にストロンチウムが過度に残存する事態も回避できるので、後のステップで、上澄み液を更にカラム吸着処理する等の追加プロセスも適用しやすくなる。

【0022】

従って、以降のステップＳ５では、ステップＳ４で準備した被処理溶液にリン化合物を添加して放射性ストロンチウム及び非放射性ストロンチウムを含むリン酸塩を沈殿させ、ステップＳ６で、ステップＳ５で得られた沈殿を固液分離する。使用可能なリン化合物としては、リン酸、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素バリウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、メタリン酸及びポリリン酸等が挙げられるが、前記の例に限定されない。リン化合物は前記のものを単独で使用してもよく併用してもよい。ただし、使用するリン化合物の種類によっては、水酸化ナトリウム等の強塩基を併用し、被処理溶液のｐＨを調節しながら、又は被処理溶液のｐＨを調節した後で、リン化合物を添加するのが好ましい。

【0023】

図２は、リン化合物の種類を異ならせた場合におけるリン化合物の添加量に対するストロンチウム濃度の変化を示す図である。縦軸には、被処理溶液中のストロンチウム濃度（ストロンチウム濃度Ｃ／ストロンチウム初期濃度Ｃ_０）が表され、横軸には、リン化合物添加量が表されている。

【0024】

図示するように、リン酸二水素ナトリウム（弱酸性）を用いた場合には、リン化合物の添加量に応じたストロンチウム濃度Ｃ／Ｃ_０の低下は見られず、初期濃度の近傍を推移するが、リン酸三ナトリウム（弱塩基性）を用いた場合には、リン化合物の添加量に応じてストロンチウム濃度Ｃ／Ｃ_０が低下する。一方、リン酸二水素ナトリウム（弱酸性）を用いた場合でも、水酸化ナトリウム（強塩基性）を併用することにより、リン酸三ナトリウム（弱塩基性）を用いた場合のようにストロンチウム濃度Ｃ／Ｃ_０が低下する。つまりリン化合物の種類によっては、いわゆるｐＨ調整剤の使用によりストロンチウムを好適に沈殿させることができるようになり、リン酸三ナトリウムに代表される、被処理溶液を中性からアルカリ性領域にできるリン化合物であれば、ｐＨ調整剤を使用せずともストロンチウムを好適に沈殿させることができる。

【0025】

ステップＳ６における固液分離としては、例えば液体サイクロンをはじめとする遠心分離法を用いることができる。本実施形態によれば、低レベル放射性ストロンチウム被処理溶液であっても多量の沈殿を得ることができ、被処理溶液におけるリン酸塩の微粒子化が抑制されるため、遠心分離のような簡易な工程で効率よく固液分離できる。

【0026】

ステップＳ６以降は、必要に応じて沈殿物を乾燥し減容させた上で、低レベル放射性物質として廃棄することができる。また、固液分離した被処理溶液の上澄み液を一時保管し、リン化合物の排出基準を満足するように凝集処理を施すこともできる。更に、上澄み液をストロンチウム吸着用のカラムに通過させるようにしてもよい。上記のように、被処理溶液に少なくとも含まれる非放射性ストロンチウム量が、目標除去率に応じて決定されたものであるため、放射性ストロンチウムに対して過不足を生じることもなくなり、固液分離後の上澄み液に非放射性ストロンチウムが過度に残存する事態が回避されている。よって、上澄み液を更にカラム吸着処理するプロセスも追加する場合においてカラム廃棄物が著しく増大することを防止できる。

【0027】

以上、本実施形態によれば、ストロンチウムを除去すべき汚染水にあえてストロンチウムを配合し、放射性ストロンチウム（^９０Ｓｒ）の同位体である非放射性ストロンチウム（例えば^８４Ｓｒ）が少なくとも含まれた被処理溶液とすることで、低レベル放射能汚染水であっても、リン酸塩（^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができ、被処理溶液中での沈殿の微粒子化を抑制して、簡易な工程で効率よく固液分離できる。

【0028】

（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２に係る放射性ストロンチウムの分離方法の一例を示すフロー図である。本実施形態は、上記の実施形態１と比べて、第１工程では、被処理溶液としてカルシウムが更に混合されたものを準備し、第２工程では、放射性ストロンチウム、非放射性ストロンチウム及びカルシウムを含む共沈殿ＣａＳｒＰＯ_４を生じさせる点が異なる。以下、異なる部分を中心に説明する。

【0029】

ステップＳ１〜Ｓ２は実施形態１と同様である。ここで、ステップＳ３として、非放射性ストロンチウムを混合するステップＳ３ａと、カルシウムを混合するステップＳ３ｂと、を実施する。なお、ステップＳ３ａとステップＳ３ｂとの順番は逆でもよく、同時に実施してもよい。本発明の要旨を変更しない限りにおいて、非放射性ストロンチウム及びカルシウムを低レベル放射性ストロンチウム汚染水に配合できればよく、非放射性ストロンチウムやカルシウムのイオンが含まれる溶液をそのまま配合してもよいし、非放射性ストロンチウムやカルシウムのイオンが含まれる溶液を所定の溶媒で希釈して、かかる希釈溶液を配合するようにしてもよい。リン化合物としてリン酸カルシウム等のカルシウムを含有するものを用いる場合には、リン化合物に含まれるカルシウムイオンを考慮して、ステップＳ１において決定された目標除去率に応じた量の非放射性ストロンチウムやカルシウムを混合することができる。

【0030】

ステップＳ４ａでは、この混合液を適宜撹拌することで、目標除去率に応じた量の非放射性ストロンチウム及びカルシウムが汚染水に混合された被処理溶液とする。図４は、カルシウムとストロンチウムとの共沈効果を説明する図である。図示するように、カルシウムはストロンチウムとの共沈効果が高く、カルシウムの有無以外を同条件とした場合において、数倍程度まで除染係数の向上を図ることができる。

【0031】

そして、実施形態１と同様のステップＳ５におけるリン化合物の添加により、ステップＳ６ａでは、放射性ストロンチウム、非放射性ストロンチウム及びカルシウムを含む共沈殿ＣａＳｒＰＯ_４を生じさせることができる。リン酸塩の共沈殿（Ｃａ^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）の濃度を高めて溶解度に到達させ好適に沈殿させることができ、ストロンチウムのリン酸塩が極めて微粒子化しにくくなって、簡易な工程でより効率よく固液分離できる。

【0032】

以上、本実施形態２によれば、カルシウムがストロンチウムとの共沈効果が高いことを利用して、放射性ストロンチウムを簡易な工程で効率よく固液分離できる。また、入手や取り扱いが容易なカルシウムが更に混合される分、被処理溶液に少なくとも含まれる非放射性ストロンチウムの量を少なくできる。

【0033】

（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３に係る放射性ストロンチウムの分離方法の一例を示す概要図である。本実施形態は、上記の実施形態１と比べて、第１工程で、被処理溶液として放射性ストロンチウムが含まれた海水を準備する点が異なる。以下、異なる部分を中心に説明する。

【0034】

まず海水には、ナトリウム、マグネシウム及びカリウム等をはじめとして、数ｐｐｍの天然ストロンチウムイオンや、数百ｐｐｍのカルシウムイオンが含まれている。本実施形態は、この天然ストロンチウムイオンやカルシウムイオンを、上記の非放射性ストロンチウムやカルシウムとして機能させる点に着目したものである。

【0035】

これによれば、放射性ストロンチウム汚染水への非放射性ストロンチウムやカルシウムの添加量を少なくでき、本実施形態のように目標除去率によっては、上記のステップ２に相当する低レベル放射性汚染水を準備するステップや、ステップＳ３等に相当する非放射性ストロンチウムやカルシウムを添加するステップを省略できる。それでいて、低レベル放射性ストロンチウム被処理溶液であっても、放射性ストロンチウム、非放射性ストロンチウム及びカルシウムを含む共沈殿ＣａＳｒＰＯ_４を生じさせることができ、ステップＳ６ａで、この共沈殿を簡易な工程でより効率よく固液分離できる。

【0036】

図６は、海水中へのリン化合物（例えばＮａ_３ＰＯ_４）の添加に応じたストロンチウム、カルシウム及びマグネシウムの濃度（濃度Ｃ／初期濃度Ｃ_０）を示す図である。マグネシウムはストロンチウムとの共沈効果が弱い一方、リン化合物の添加に応じてストロンチウム濃度及びカルシウム濃度が同じような傾向で減少することから分かるように、ストロンチウムとの共沈効果の高いカルシウムを利用して、リン化合物の添加により共沈殿（Ｃａ^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）を好適に生成できる。

【0037】

なお、従来例においては、リン酸塩の沈殿を促進させるため、それ自体は公知であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸バンド（ＦｅＳＯ_４）等の沈殿剤を併用することがあるが、図７に示すように、本実施形態においてアルミニウムや鉄等からなる沈殿剤を併用すると、ストロンチウムのリン酸塩を形成する前にリン成分が単独で沈殿してしまい、ストロンチウム濃度の除去率が低下する。このように、本実施形態は、アルミニウムや鉄等からなる沈殿剤を併用し得る従来例とは、根本的に異なるものである。

【0038】

海水中の天然ストロンチウムの量はほぼ一定である。また、放射性ストロンチウムが港湾内海水等に広く流出している場合には、被処理溶液としての海水に対する放射性ストロンチウム濃度をほぼ一定であると仮定でき、これにより、換算により、海水中のストロンチウム合計濃度を測定することで放射性ストロンチウム濃度を容易に求めることも可能になって、放射性ストロンチウム濃度の管理が極めて容易になる。

【0039】

ここで、本実施形態の分離方法を実現する分離システムの一例について説明する。図８は、本実施形態の分離システムの概略構成を示す図である。

【0040】

本実施形態の分離システム１は、水路１１からの海水が導入される油水分離器１２と、油水分離器１２を経た海水を送液するポンプ１３と、ポンプ１３によって海水が導入される貯留手段（沈殿槽１４）と、沈殿槽１４にリン化合物を添加するための添加手段（リン化合物タンク１５及びポンプ１６）と、目標除去率を決定するとともに目標除去率に応じて上記のポンプ１３，１６の動作を制御する制御手段１７と、沈殿槽１４を経た海水が導入される遠心分離器１８と、遠心分離によって分離させた共沈殿（Ｃａ^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）を乾燥させ、低レベル放射性物質として排出する乾燥・固化装置１９と、遠心分離による上澄み液が導入される吸着カラム２０と、吸着カラム２０を経た海水が保管される管理タンク２１と、を具備している。なお、これらの各装置の間にはポンプが適宜配置されているが、かかるポンプの図示は省略されている。

【0041】

このように、分離システム１は、いわゆる沈殿法によるストロンチウム分離と吸着カラム２０とのストロンチウム分離とを組み合わせて構成されている。上記のように、目標除去率に応じてポンプ１３，１６等の動作が制御されるため、遠心分離後の上澄み液に非放射性ストロンチウム等が過度に残存する事態を回避でき、後段に吸着カラムを配置してストロンチウム分離の万全を図ることができるとともにカラム廃棄物が著しく増大することも防止できる。なお、本実施形態では吸着カラム２０が複数（図８では２つ）用いられているが、前記の例に限定されない。吸着剤としては、シリカやゼオライト等、それ自体は公知のものが用いられる。

【0042】

沈殿槽１４へのリン化合物（例えばＮａ_３ＰＯ_４）の添加が多くなるほど海水中のリン濃度が高くなりやすいが、リン濃度の所定の排出基準（例えば８ｐｐｍ以下）を目標として、管理タンク２１において一時保管され公知の凝集剤が添加される。また、管理タンク２１を経た海水は、水路１１に戻される。

【0043】

遠心分離器１８における遠心分離は、例えば６０００ｐｐｍで１０分間行うことができる。これにより、図９（ａ）に示すように、各種のリン化合物を用いた何れの場合でも、上澄み液に対して数質量％〜十数質量％の共沈殿（Ｃａ^９０Ｓｒ^８４ＳｒＰＯ_４）が分離される。乾燥・固化装置１９での乾燥温度は、例えば６０℃とすることができ、これにより、図９（ｂ）に示すように、沈殿物を約１／１０に減容でき低レベル放射性物質として廃棄できる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システム、特に、低レベル放射性ストロンチウム汚染水を対象とした放射性ストロンチウムの分離方法及び分離システムを実施する産業分野で有効に利用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ 分離システム
１１ 水路
１２ 油水分離器
１３，１６ ポンプ
１４ 沈殿槽
１５ リン化合物タンク
１７ 制御手段
１８ 遠心分離器
１９ 乾燥・固化装置
２０ 吸着カラム
２１ 管理タンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】