下水汚泥焼却灰中のCsの化学状態の解明及び放射能濃度低減方法
Chemical states of Cs in sewage sludge ash and radioactivity concentration reduction method
香西 直文 ; 鈴木 伸一; 青柳 登 ; 坂本 文徳 ; 大貫 敏彦
Kozai, Naofumi; Suzuki, Shinichi; Aoyagi, Noboru; Sakamoto, Fuminori; Onuki, Toshihiko
福島第一原子力発電所の事故により、大量の放射性物質が東日本の広い範囲に降下した結果、高濃度の放射性物質(主にCs)が濃縮した下水汚泥焼却灰が各地で発生した。これらの焼却灰の安全な埋設処分に資するため、本研究では、焼却灰中のCsの化学状態を、Csの溶解実験及び静的浸出実験を行って検討した。焼却灰中のCsは、一部がアルカリ金属の塩に、大部分が酸化鉄に、残りがケイ酸塩(石英,長石)に含まれていた。Csの約80-90%がアルカリ金属の塩及び酸化鉄に含まれており、塩酸水溶液中で加熱することでそれらの固相の大部分が溶解した。焼却灰を微粉砕したのち塩酸水溶液中に入れ95Cで加熱することにより、それらの塩酸溶解性成分を完全に溶解させることができ、ほぼケイ酸塩のみの残渣が得られた。この残渣には、焼却灰の約10-20%のCsが残留した。粉砕していない焼却灰では一部のCsが人工海水に溶出したが、微粉砕試料の塩酸溶解残渣からはCsは全く溶出しなかった。
Huge quantities of radionuclides were emitted by the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant and descended in wide areas of east Japan. A great amount of sewage sludge ashes (SSAs) containing fallout radionuclides (mainly Cs) at high concentration was generated and has been stored in sewage treatment plants until being disposed of. To contribute for the safety landfill disposal, we investigated the chemical states of Cs in SSAs by dissolution and static leach experiments. A fraction of Cs was contained in alkali metal salts, the major fraction of Cs was in iron oxides, and the rest was in silicates (quartz and feldspar). About 80-90% of Cs was contained in alkali metal salts and iron oxides and most of these solid phases were dissolved by heating in HCl aqueous solutions. These HCl-dissolvable phases were completely dissolved by pre-pulverizing SSAs and the subsequent heating in HCl aqueous solution at 95C. The residues were mostly silicates and contained about 10-20% of Cs in the original SSAs. Several percent of Cs in the original SSA was leachable to synthetic seawater, while the Cs in the residue was non-leachable.