低圧昇華法による粘土鉱物からのCs除去; 風化バイオタイトを用いた実証試験

Cs removal from clay minerals using low-pressure sublimation method; Demonstration for weathered biotite

下山 巖   ; 平尾 法恵; 馬場 祐治  ; 和泉 寿範; 岡本 芳浩  ; 矢板 毅; 鈴木 伸一

Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Baba, Yuji; Izumi, Toshinori; Okamoto, Yoshihiro; Yaita, Tsuyoshi; Suzuki, Shinichi

汚染土壌の減容化において鍵となるのが粘土鉱物からのCs除去である。そのための新たな乾式法として低圧昇華法を提案する。Csを飽和収着した風化バイオタイトに低圧環境下での加熱処理を行い、処理前後の分析を行った。熱重量分析の結果、大気圧中では脱離しないCsが低圧環境では750-800C付近で脱離することを見いだした。また高真空環境下における昇温脱離法(TDS)による分析では、Cs脱離成分のピークが680Cに観測された。さらにNaCl-CaCl混合塩を添加することにより、TDSスペクトル中のCs脱離成分のピークが200Cほど低温側にシフトすることを見いだした。また、X線蛍光分析(XRF)により組成分析を行い、塩と共に700C 2時間の加熱処理を行った場合風化バイオタイト中のCsが検出限界以下まで減少することも見いだした。一方、塩無添加での同様の加熱処理では約3割のCsが除去された。これらの結果により低圧昇華法が従来の乾式法よりも低温でのCs除染が可能であることを実証した。

We propose a low-pressure sublimation method as a new dry method for reduction of radioactive soil pollutant in Fukushima. We applied heat treatment for weathered biotite saturated and sorbed with Cs. Thermogravimetric analysis in low-pressure environment showed a mass decrease due to Cs desorption around 750-800 C, which was not observed in air. Thermal desorption spectroscopy (TDS) showed Cs desorption peak at 680 C in high vacuum environment. This peak shifted to low-temperature side by about 200 C by heating with NaCl-CaCl mixed salt. X-ray fluorescence (XRF) analysis clarified that only negligible amount of Cs was retained in the weathered biotite after heating with the mixed salt at 700 C for two hours. On the other hand, about one-third of Cs can be removed without the salt. These results demonstrated that low-pressure sublimation method can decontamination of Cs from clay minerals using lower temperatures than those for conventional dry methods.