JP2013054018A

JP2013054018A - 放射性廃棄物の放射能の減衰方法

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Publication number: JP2013054018A
Application number: JP2011206595A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Sawada; 重美澤田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-04
Filing date: 2011-09-04
Publication date: 2013-03-21

Abstract

【課題】各種の長半減期の放射性廃棄物を簡易な方法で、放射能の減衰処理により放射能を低レベルに処理する方法を提供する。
【解決手段】長半減期の放射能廃棄物と活性水素を接触反応させて、水中で放射性廃棄物の放射能を減衰させる。

Description

本発明は、各種の長半減期（長寿命）の放射性物質を活性水素により放射能を短時間で減衰する方法に関する。

放射性物質は、二酸化炭素を排出せずに莫大なエネルギーを取り出せる原子力発電のように、社会に大きな利益をもたらすが、一方において、それは極めて危険で長寿命の放射性廃棄物を産出し、その放射性廃棄物の処理が困難なため、長いもので数百万年の間危険な状態のまま存在する。しかも原子力発電所の稼動により年々廃棄物の量は増加している。

また、旧ソ連のチェルノブイリ原発や、福島原発のように事故によって放出された多量の放射性物質が国土の広範囲に拡散し、外部被爆、汚染された飲料水や食品の摂取による内部被爆などの長期に渡り被災者に甚大な被害を及ぼし続けている。
例えば、２０１１年３月の福島原発から放出されたセシウム−１３７は、下水処理場で汚泥中に高濃度に蓄積され、処分できない状況が発生している。福島原発事故後、日本の原子力安全委員会は放射線量が年間１０ミリシーベルト以上を「屋内退避が必要」な総量として発表しており、多くの原発周辺の住民は安全な場所に退避せざるを得ない状況が発生している。

従来、長寿命の放射性物質を処理するために、中性子発生設備から中性子を照射して、半減期１．５７×１０^７のヨウ素−１２９を半減期１２．３６時間のヨウ素−１３０に核変換する方法（特許文献１）があるが、ヨウ素−１２９を分離濃縮したり、前処理に手間と時間を要する。また設備も大掛かりで、多大なエネルギーを必要とする。現在、未だに研究レベルの域を越えていない。

また、使用済み核燃料に含まれる半減期が数千年のマイナーアクチニド等の放射性廃棄物に陽子を照射させて、核変換処理により、寿命の短い核や安定な核に変換する加速器駆動未臨界專焼炉システム（ＡＤＳ）の研究（非特許文献１）もなされているが、同様に、現在研究レベルの域をこえていない。

特開平３−１９６３９１号公報

ＲＩＳＴニュースＮｏ．３５（２００３）日本原子力研究所大強度陽子加速器施設開発センター高野秀機Ｐ．２−Ｐ．１８

本発明の目的は、各種の長半減期の放射性廃棄物を簡易な方法で健康に影響のないレベルまで放射能を減衰させることである。

以上の課題を解決するために、先ず第１の発明は、長半減期の放射性物質と活性水素を含む水と反応させて放射能を減衰させることを特徴とする放射性物質の放射能減衰方法である。

また、第２の発明は、活性水素を発生させる方法がマグネシウムと酸によることを特徴とする前記第１の発明に記載の放射能減衰方法である。

また、第３の発明は、活性水素を発生させる方法がマグネシウムとクエン酸であることを特徴とする前記第１乃至第２の放射能減衰方法である。

また、第４の発明は、長半減期の放射性物質がセシウム−１３７であることを特徴とする請求項１乃至３の放射能減衰方法である。

本発明において、長半減期の放射性物質とは、ウラン核燃料が燃焼（核分裂）して、その燃料のなかに生成された長寿命の核分裂生成物が選ばれる。代表例としては、アルファ線を放出するマイナーアクチノイド（ネプツニウム、アメリシウス、キュリウム等）やガンマ線を放出する核分裂生成物（テクネチウム−９９、ヨウ素−１２９、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７）がある。

また、本発明において、活性水素とは、原子状水素（＝水素ラジカル）（Ｈ・）、あるいはヒドリドイオン（Ｈ⁻））であり、例えば、電気分解のとき陰極から発生させたり、金属に酸を作用させたときに発生させることができる。電気分解で活性水素を発生させる方法は、設備も大掛かりで、ランニングコストも高い。金属に酸を作用させて活性水素を発生させる方法は、汎用の材料と簡易な方法で実施が出来てより好ましい。

水溶液中の活性水素の分析は、電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ）やラジカルトラップ剤との反応により着色生成物の吸光度を利用する方法、例えば登録特許番号３６５７５３５号等の公知の方法で測定することができる。

また、本発明における金属とは、特に還元作用の強い第２族元素の中から選ばれるが、汎用性のある材料としてカルシウム、マグネシウムが好ましい。また、空気中での安定性の点から、また取扱いのし易さの点からマグネシウムがより好ましい。

また、本発明における酸とは、塩酸、硫酸等の無機酸や、クエン酸、グルコン酸、乳酸、アスコルビン酸、酢酸等の有機カルボン酸も可能であるが、クエン酸がより好ましい。特にマグネシウムの組み合わせで、マグネシウムの酸化皮膜の溶解性の高いクエン酸がより好ましい。マグネシウムは水と反応させて活性水素を少量発生させることが出来るが、本発明の場合適応することは現実的でない。

無機酸及び有機カルボン酸の添加量は、金属の表面の酸化皮膜を溶解し、金属と反応して水素を発生させる量で十分で、例えばマグネシウム（Ｍ）と無水クエン酸（Ｃ）の場合、これらの重量比がＣ／Ｍ＝０．５〜１１になるように添加する。クエン酸は、水溶液のＰＨが２〜３の範囲になるように水素ガスの発生具合を見ながら少量ずつ無水クエン酸を添加する方が好ましい。最初にマグネシウムとクエン酸を添加して、活性水素を発生させてから、放射性物質を添加しても良いし、また活性水素を発生させながら放射性物質を同時並行に添加しても良い。水溶液の反応温度は特に限定ない。活性水素を発生させるため金属と酸との反応により発熱もあるが、水溶液の温度が低い場合は、目視で水素ガスの発生が確認できるレベルに加温することが好ましい。

また、本発明の放射性物質と活性水素を反応させる場合、酸と金属から発生した活性水素水を分離して放射性物質と反応させることも可能である。活性水素水中の水素ラジカルは容易に酸素と結合したり、水素ラジカルがお互いに結合する。このように活性水素は反応しやすく寿命が短いので、金属上に発生直後の活性水素を反応させることが好ましい。従って活性水素を発生させている金属を放射性物質と共存させて反応させる方がより好ましい。

本発明による、長半減期の放射性物質の放射能減衰のメカニズムは定かでないが、例えば、セシウム−１３７がバリウム−１３８への変換のように、水素ラジカルによって、陽子数が一つ多い安定同位体に核変換が起こったためと推定される。

前処理、濃縮・分離精製が不要な極めて簡易な方法により、長寿命（長半減期）の放射性物質の放射能を短期間に減衰させることができる。

上記放射性物質の放射能の減衰処理に使用する材料の汎用性、安全性が高く、特殊な装置も不要で処理が極めて容易である。

上記反応は、水相での反応あり、室温での反応物質を混合し攪拌することより容易に反応をコントロールすることができる。

以下、実施形態を具体的に説明するが、本発明はこの実施形態によって何ら限定されるものでない。また、放射能の線量の測定はガイガー＝ミュラー計数管（製簡易型放射線測定器ＲＡＤＥＸＲＤ−１５０３）を使用した。

ポリプレン製の２Ｌのビーカーに水道水１Ｌ、フレーク状のマグネシウム８０ｇを投入し、攪拌羽根付モーターで良く攪拌し、水素ガス発生を目視で確認しながら無水クエン酸７０ｇを少しずつ添加した。その後、放射能成分がセシウム−１３７を主成分とする放射能汚染土（線量６．３８μＳｖ）を１５０ｇ少量ずつ攪拌しながら添加し、添加終了後、攪拌を停止し室温のまま放置した。２日後、全量をポリエチレンの袋にいれて反応物の放射能線量を測定した結果、０．１３μＳｖに低下していた。マグネシウムとクエン酸の反応で発熱が見られたが、放射性物質の放射能減衰処理による発熱はほとんど観測されなかった。

本発明は、長半減期の放射性廃棄物を活性水素と水中で反応させることにより、簡易な装置により、放射能の減衰する方法を提供するものである。

Claims

長半減期の放射性物質と活性水素を含む水と反応させて放射能を減衰させることを特徴とする放射性物質の放射能減衰方法。
活性水素を発生させる方法がマグネシウムと酸によることを特徴とする請求項１の放射能減衰方法。
活性水素を発生させる方法がマグネシウムとクエン酸であることを特徴とする請求項２の放射能減衰方法。
長半減期の放射性物質がセシウム−１３７であることを特徴とする請求項１乃至３の放射能減衰方法。