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汚染土壌の減容化と再利用を目指したセシウムフリー鉱化法の開発

Development of cesium-free mineralization for volume reduction and reuse of radioactive contaminated soil

下山 巖; 本田 充紀; 小暮 敏博*; 馬場 祐治; 平尾 法恵*; 岡本 芳浩; 矢板 毅; 鈴木 伸一

Shimoyama, Iwao; Honda, Mitsunori; Kogure, Toshihiro*; Baba, Yuji; Hirao, Norie*; Okamoto, Yoshihiro; Yaita, Tsuyoshi; Suzuki, Shinichi

放射性セシウム(Cs)により汚染された土壌に対する除染法開発のため、我々は非放射性$$^{133}$$Csを飽和収着した風化黒雲母をモデル土壌とし、KCl, CaCl$$_{2}$$等のアルカリ塩と共に低圧環境下で加熱処理を行い、構造と組成分析を行った。CaCl$$_{2}$$を添加して700$$^{circ}$$Cで加熱処理を行うとCsは100%除去され、Caの組成比が温度と共に増加する蛍光X線分析の結果を得た。透過型電子顕微鏡とX線回折を用いた構造解析により、700$$^{circ}$$Cでの主な生成物がCaを主要元素とする輝石であることを明らかにした。一方KCl塩添加時は700$$^{circ}$$Cまで大きな構造変化は生じず、約55%のCsが除去された。これらの結果から、塩由来のCaが輝石形成を誘起すると共にイオン半径の大きいCs+は輝石から排出されるというモデルに基づき、土壌除染と再利用を可能にするCsフリー鉱化法を提唱する。

The decontamination method has not been established for soil contaminated with radioactive Cs. We adopted weathered biotite (WB) which sorbed non-radioactive $$^{133}$$Cs as a model contaminated soil and applied heating treatment to the WB at 700$$^{circ}$$C under a low pressure condition with CaCl$$_{2}$$ or KCl salt. X-ray fluorescence analysis showed that almost all Cs was removed after the heating at 700$$^{circ}$$C with CaCl$$_{2}$$ and Ca became dominant with temperature. X-ray diffraction and transmission electron microscopy analysis indicated some phase transition from WB after the heating treatment. These results suggest a model that Ca derived from the salt induced the formation of augite, and that Cs$$^{+}$$ were eliminated from the product as these large-size cations cannot constitute augite. Based on this model, we propose Cs free mineralization which can achieve decontamination and reuse of soil in Fukushima.

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