空気中の放射性セシウムの除去方法及びその装置
【課題】空気中に浮遊する微細浮遊汚染物となる放射性セシウムを５０μｍ以下の微細粒径を有する水粒子に付着させて回収し、新鮮な空気に入れ換える放射性セシウムの除去方法とその装置を提供する。
【解決手段】放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧し、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸込室５に取り込み、該吸込室５で汚染微細粒子含有水を沈殿させるとともに空気は空気浄化室７へ送出させ、該空気浄化室７内においてクラスター水を噴霧し、空気浄化室７内の空気中に含む残った放射性セシウムと付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈殿させ、放射性セシウムの除去された除染空気は大気中へ排出し、沈殿した該汚染微細粒子含有水は鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室９へ排出させ、該鉄バクテリアにより放射性セシウムを吸着固定することを特徴とする方法。
【解決手段】放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧し、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸込室５に取り込み、該吸込室５で汚染微細粒子含有水を沈殿させるとともに空気は空気浄化室７へ送出させ、該空気浄化室７内においてクラスター水を噴霧し、空気浄化室７内の空気中に含む残った放射性セシウムと付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈殿させ、放射性セシウムの除去された除染空気は大気中へ排出し、沈殿した該汚染微細粒子含有水は鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室９へ排出させ、該鉄バクテリアにより放射性セシウムを吸着固定することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラスター水を空気中に噴霧することにより、空気中に存在する放射性セシウムを該クラスター水に結合させ、その結合水を回収し、該放射性セシウムを鉄バクテリアに吸着固定させ、空気中より該放射性セシウムを除去する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今回の東日本大震災により、福島の原子力発電所に大きな損傷が加わり、風や雨等の影響により広範囲の地域の空気中に大量の放射性セシウム（セシウム１３４、１３７）が飛散した。１０，０００ベクレル／１ｍ２の蓄積量を超える地域は１３都県に及び日本の国土の８％を超えたと文部科学省より発表があった。その多くは地表に落ちたが、瓦礫の処理、表土の処理時の埃、家外部の洗浄、学校等の室内の壁や床、野菜や果物の倉庫や作業室等において、その処理、清掃、作業等ではその周辺に再度放射性セシウムが浮遊するおそれがあり、また、池や沼地等には多くの放射性セシウムが含まれた状態が続いている。
【０００３】
チェルノブイリの原発事故から２０年以上経った現在においても、周辺住民に放射性セシウムを原因とした内部被爆が続いていることが報告されている。ベラルーシに住む子供の体内の放射性セシウム量を調べると、平均で約４，５００ベクレル、その内約２割の子供は７，０００ベクレル以上の内部被爆があったと報告されている。
【０００４】
２００３年にベラルーシで死亡した成人及び子供の脳や心筋、腎臓、肝臓等を調べた結果、８臓器の全てから放射性セシウムが検出されたと報告されている。特にセシウム１３７は筋肉や骨に集結し易い性質がある。この内部被爆の原因の一つとして、今においても汚染されている周辺地域の食品等にあるとされている。周辺の子供を３箇月間、汚染のない地域に移住させると、体内の放射性セシウム量はかなり減少したと報告されている。
【０００５】
上記事実及びセシウム１３７の半減期が約３０年といわれており、空気中や地表又は池や沼等の液体中にある放射性セシウムの除去回収は、急務であるが、遅々として進展していないのが実状である。
【０００６】
下記特許文献は、水溶液中のセシウムを効率よく回収することができる材料及びその回収方法を提案したものであるが、その回収材料は、還元状態の酸化・還元型不溶性鉄シアノ錯塩であり、この材料をセシウムと接触させることによりセシウムを吸着させるものである。そして、水溶液からセシウムを分離し、該酸化・還元型不溶性鉄シアノ錯塩を酸化剤で処理して酸化状態に変換させる水溶液中のセシウムの回収方法である。
【０００７】
しかし、上記鉄シアノ錯塩は、人体に吸引されると肺深部に沈着し、取り込まれた水溶性のセシウム１３７を当該部分で吸着し、肺胞組織にβ線による極めて重篤な内部被爆をもたらすことが知られている。従って、放射性セシウムが存在する環境下での使用は、かえって被害を深刻化させる懸念がある。
【０００８】
また、鉄シアノ錯塩の放射性セシウムの吸着性能は低く、該放射性セシウムに対して有効といえる一定レベルの吸着効果を生じさせるためには大量の鉄シアノ錯塩を使用する必要がある。２０１１年４月に行われた東京工業大学の公開実験では、１０ｐｐｍのセシウムを含む模擬汚染水１００ｍＬに対し、１ｇもの大量の鉄シアノ錯塩が使用された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２５４８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、空気中に浮遊することが考えられる微細浮遊汚染物となる放射性セシウム、例えば粒径０．０１μｍ〜１０μｍ程度のセシウム１３７等を５０μｍ以下の微細粒径を有する水粒子に付着させて回収し、新鮮な空気に入れ換える放射性セシウムの除去方法とその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧し、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸込室に取り込み、該吸込室で汚染微細粒子含有水を沈殿させるとともに空気は空気浄化室へ送出させ、該空気浄化室内においてクラスター水を噴霧し、空気浄化室内の空気中に含む残った放射性セシウムと付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈殿させ、放射性セシウムの除去された除染空気は大気中へ排出し、沈殿した該汚染微細粒子含有水は鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室へ排出させ、該鉄バクテリアにより放射性セシウムを吸着固定し、放射性セシウムの除去された除染水は通常の水として利用されてなる空気中の放射性セシウムを除去する方法を特徴とする。
【００１２】
また、上記クラスター水は、５０μｍ以下の微細水粒子とし、水煙状態で噴霧してなる空気中の放射性セシウムを除去する方法を特徴とする。
【００１３】
更に、上記鉄バクテリアは、水溶性の二価の鉄イオンＦｅ２＋又は二価のマンガンイオンＭｎ２＋を酸化し、水酸化第２鉄Ｆｅ（ＯＨ）３又は二酸化マンガンＭｎＯ２の沈殿物を生成した細菌群とした空気中の放射性セシウムを除去する方法を特徴とする。
【００１４】
また、放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧する噴霧室、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸い込むためのファンを設けた吸込室、該吸込室に取り込まれた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、且つ取り込んだ空気を浄化するための空気浄化室で取り込んだ空気中に含む放射性セシウムをクラスター水と付着させた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、その両者のための沈殿室、該放射性セシウムの除去された浄化空気にクラスター水を付与する噴霧室へ送出すると同時に、上記汚染微細粒子含有水を該沈殿室より外部へ排出する排出口、該排出口より排出された汚染微細粒子含有水を通過させる鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室、該放射性セシウムが除去された除染水を溜める除染水室とよりなる空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【００１５】
更に、上記吸込室は、上方に吸込ファンを設け、下方に放射性セシウムやその他の微細汚染物を付着した汚染微細粒子含有水をストックするための上方部を開放した沈殿室を設けた空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【００１６】
また、上記空気浄化室は、一方側に吸込室に吸込まれた空気を流通させる空気流通路を設け、他方側に新鮮とされた空気を噴霧室へ流出する空気流通路を設け、この間に仕切壁により仕切られた適数個の個別空気浄化室を形成し、該個別空気浄化室には給水槽と連結された給水管の先端となるノズルを露出させ、該ノズルはポンプ圧により高速流出した微細水粒子を被衝突物質に衝突させることにより水煙とし、該水煙に放射性セシウムを付着させて沈殿させてなる空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【００１７】
更に、上記放射性セシウム除去室は、上方から下方へ向かう折り返す全折階段状の傾斜水路とし、該水路面に配設した鉄バクテリア上を放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を流出させ、該鉄バクテリアと放射性セシウムとを結合させてなる空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の空気中の放射性セシウムの除去方法及びその装置は、所定空間に５０μｍ以下の微細水粒子を水煙状態で噴霧することにより、該所定空間に浮遊している放射性セシウム等の微細汚染物を捉え、それら微細汚染物を放射性セシウム除去装置へ取り込んで除去し、その放射性セシウムの除去された新鮮な空気は上記微細水粒子を放射性セシウムを除去しようとする所定空間に再度噴霧することで、多くの所定空間を常に新鮮な空気とした空間とし、他方、放射性セシウムは鉄バクテリアと付着し、それらを合理的に捕捉して新鮮な水とすることが可能となった。
【００１９】
また、放射性セシウムを含む汚染空気中からの放射性セシウムや他の微細汚染物の除去と新鮮な微細水粒子の噴霧とを循環させて行うことができるので、多くの所定空間において効率的に放射性セシウムを含む空気と新鮮な空気とを入れ換えることができ、身体にとって快適な環境を得ることが可能となった。
【００２０】
更に、所定空間に浮遊している上記５０μｍ以下の放射性セシウムは、ほぼ同じ粒径或いは５０μｍ以下のクラスター水状にされた粒径の微細水粒子と付着し易く、効率良くそれら放射性セシウムを除去することが可能となった。
【００２１】
また、放射性セシウム除去装置は、現場において簡単に組み立てることができ且つ移動設置することもできるので、所定空間が屋内はもとより屋外のような場所でも放射性セシウムや他の微細浮遊汚染物を除去することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の放射性セシウムを除去する装置の概略図。
【図２】同斜視図。
【図３】吸込室、空気浄化室及び噴霧室を示す断面図。
【図４】空気浄化室における第１ノズル位置の断面図。
【図５】空気浄化室における第２ノズル位置の断面図。
【図６】放射性セシウム除去室の断面図。
【図７】塩化セシウム濃度の経時変化を示すグラフ。
【図８】塩化セシウム溶液の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参考に本発明を実施するための最良の形態について、その実施例に沿って説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の放射性セシウム（１３４、１３７）を除去する方法とその装置の概略図を示している。放射性セシウム除去装置１は、汚染空気中の放射性セシウムをクラスター水と付着させるためのクラスター水を噴霧する吹出しファン２を設けた噴霧室３、空気中の放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を空気とともに吸い込むための吸込ファン４を設けた吸込室５、該吸込室５に吸い込まれた放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を沈殿させる沈殿室６、取り込んだ空気中に含まれている残存放射性セシウムを除去するための空気浄化室７、該空気浄化室７においてクラスター水と付着させ放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を沈殿させる上記沈殿室６と連結された沈殿室６、該放射性セシウムの除去された浄化空気を該噴霧室３へ送出し、上記汚染微細粒子含有水を該沈殿室６、６ａより外部へ排出する排出口８、該排出口８より排出された放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を狭い通路を通過させることにより放射性セシウムを鉄バクテリアと結合させる.放射性セシウム除去室９及び放射性セシウムが除去された水を溜める除染水室１０とより構成されている。
【００２５】
図２は、放射性セシウム除去装置１の斜視図を示している。該吸込室５の下部には沈殿室６が設けられ、該吸込室５と空気浄化室７との間には第１仕切壁１１が設けられ、その底板側の両室間には連通する空気流通路１２が設けられている。
【００２６】
該空気浄化室７は、必要に応じて適数個の室７ａ、７ｂ、…を設け、各々の室間には上記と同様、第２仕切壁１１ａ、第３仕切壁１１ｂ、…が各々空気流通路１２ａ、１２ｂ、…を設けて形成されている。
【００２７】
上記第１仕切壁１１は、天井面に接する位置より垂下して形成し、空気浄化室７の底板側に空気流通路１２が形成される間隙を有して形成している。該空気浄化室７内の該底板側の沈殿室６ａの貯留水面の位置からは立ち上げた上方を開放して空気流通路１２ａを形成し、下部を沈殿室６の仕切壁１３とした第２仕切壁１１ａを形成し、更に、下方を開放して空気流通路１２ｂを形成した第３仕切壁１１ｂ、…と順次必要に応じて形成し、上記第１仕切壁１１、第２仕切壁１１ａ、第３仕切壁１１ｂ、…によって上下方向に蛇行する空気流通路１２、１２ａ、１２ｂ、…を形成している。
【００２８】
上記空気浄化室７は、外部の大気中から取り込んだ放射性セシウムを含む微細浮遊汚染物を付着した微細水粒子の内、沈殿室６に貯留しきれなかった空気中に浮遊している残存放射性セシウムを該吸込室５より受け入れて浄化している。該吸込室５と隣接する空間となる該空気浄化室７において、新鮮な水を得るための給水槽と連結された第１給水管１４の先端となる第１ノズル１５が突出し、該第１ノズル１５からポンプ１６の圧力により噴出された高圧水を被衝突物体１７に衝突させることで微細水粒子となる水煙を発生させ、その水煙によるクラスター水で放射性セシウムを捕捉し、該噴霧室３に至る前に空気中に浮遊している残存放射性セシウムを除去し、下方の沈殿室６ａに沈殿させている。
【００２９】
所定空間に浮遊している放射性セシウムを含む空気は、噴霧された粒径５０μｍ以下の微細水粒子に粒径０．０１μｍ〜１０μｍ程度の放射性セシウムは吸着され、放射性セシウム除去装置１の上部に形成された空気取込口から該吸込室５内へ取り込まれるが、該空気取込口に設けた吸込ファン４により放射性セシウムを含む微細水粒子とともに汚染空気を強制的に効率良く取り込むことができる。
【００３０】
吸込室５の下部に、汚染水をストックする所定の深さを有する沈殿室６が設けられ、少なくとも該沈殿室６に溜まった汚染水の上面と該第１仕切壁１１の下端との間には空気流通路１２が形成され、天井側は空間を閉鎖するように該第１仕切壁１１を側壁より突出形成し、それらにより所定空間と空気の流通路を形成している。
【００３１】
第２仕切壁１１ａは、底板から立ち上がり、下方側を沈殿室６との仕切壁１３とし、上方側に空気流通路１２ａが形成されるように側壁に取着されている。
【００３２】
放射性セシウムを含んだ汚染空気は、空気取込口から吸込室５内へ取り込まれ、放射性セシウムを付着した汚染微細粒子含有水は重量が付加されているので下方へ自然降下すると同時に、吸込ファン４からの強制導入により下方への空気の流れが生じており、該沈殿室６の貯留水に吸収されることになる。放射性セシウムは微細水粒子に付着した状態で沈殿室６にストックされることになる。
【００３３】
上記のようにして放射性セシウムを含んだ微細水粒子を付着した汚染物が除去された空気は、吸込室５から空気流通路１２を通過して側壁と第１仕切壁１１及び第２仕切壁１１ａとによって形成された空気浄化室７へと導かれることになる。該第１仕切壁１１と第２仕切壁１１ａとの中間部上方には側壁より第１給水管１４を突出形成し、該第１給水管１４はその先端に第１ノズル１５を形成している。該第１ノズル１５は、第１コ字形金具１８の一端に固定している。該第１ノズル１５の先端を固定した第１コ字形金具１８は、図４に示すように、そのコ字形の開放部を上にして取着形成している。該第１コ字形金具１８の他端側には球体状等の被衝突物体１７を固定している。
【００３４】
第１ノズル１５から噴出した高圧水を該被衝突物体１７に衝突させることにより微細水粒子を製造し、空気浄化室７内に吸込まれた残存放射性セシウムには、微細水粒子が付着して重量が付加され、その重さにより降下し、下方部の沈殿室６ａにストックされるが、放射性セシウムと付着しなかった微細水粒子は、軽いため浮遊状態となり、隣接する空気浄化室７ａへ導入されることになる。
【００３５】
また、次の空気浄化室７ａとなる側壁、第２仕切壁１１ａと第３仕切壁１１ｂとの空間にも別途、図５に示すように、側壁から突出した第２給水管１９と第２ノズル２０を形成している。該第２ノズル２０も上記同様、その先端を第２コ字形金具２１の一端に固定し、他端側には球体状等の被衝突物体２２を固定している。該第２コ字形金具２１は、そのコ字形の開放部を下にして取着形成している。第２ノズル２０から噴出した水も、上記同様、ポンプ１６の高圧力により被衝突物体２２に衝突させて微細水粒子として噴霧することになる。
【００３６】
吸込室５に取り込まれた放射性セシウムを含む汚染空気は、上記した空気浄化室７、７ａ、…で、放射性セシウムが該噴霧水と吸着して降下沈殿することにより除去され、それら放射性セシウムが除去された空気は、適宜数の仕切壁と空気流通路を順次蛇行状に通過し、その通過過程において放射性セシウムを噴霧水と付着させて重さを付加し、沈殿室６、６ａ、…へ下降させ、適宜空気浄化室７、７ａ、…を通過して浄化された空気は軽い微細水粒子として最終段階で噴霧室３より該空気取込口に形成された吹出ファン２の強制力により新鮮な空気とともに所定空間に噴霧されることになる。
【００３７】
放射性セシウムを含む汚染空気は、上記空気浄化室７内の空間を蛇行状に移動する過程で浄化されることになるが、第１ノズル１５を有する空気浄化室７でそのほとんどが浄化されることになる。該第１ノズル１５より噴出された水は、上記のように、球体状等の被衝突物体１７に衝突させる。第１ノズル１５と連結された第１給水管１４は、例えば、約１４φｍｍのもので、その先端の第１ノズル１５の噴出口径は約０．２φｍｍ程度とする。この場合、該第１給水管１４と連結されたポンプ１６の加圧力は１．０ＭＰとし、約８０ｍｍ前後離隔した該被衝突物体１７に対し１０ＫＭＰの圧力で水を噴出させて衝突させることになる。この衝突によりその多くの水が粒径５０μｍ以下の微細水粒子とし、水煙として噴霧され、浮遊放出されることになる。
【００３８】
また、上記第２仕切壁１３の上方となる空気流通路１２ａから入り込んできた空気に対して第２給水管１９と連結された上記第１ノズル１５と同様の第２ノズル２０が、開放部を下方にして固定した第２コ字形金具２１に設けた被衝突物体２２と対向し、該第２ノズル２０よりポンプ１６により１．０ＭＰに加圧された水を該被衝突物体２２に衝突させ、上記同様、水煙を発生させることになる。
【００３９】
上記各々の水煙は、最終的には噴霧室３の吹出ファン２による強制手段により新鮮な空気とともに水煙吹出口より所定空間へ噴霧されることになる。上記噴霧は、噴霧室３において該第１、２ノズル１５、２０と同様の水煙発生装置を設けることにより行うこともできるし、吹出ファン２により隣室より導入してもよい。噴霧された粒径５０μｍ以下の微細水粒子は、所定空間に浮遊している放射性セシウムの他、塵芥、細菌、煙或いは臭い等の汚染粒子径とほぼ同じかやや大きな粒径となる汚染粒子を捕捉し、付着し、上記と同様、放射性セシウム除去装置１に吸収され、そのことを繰り返すことのできる循環型の装置となる。
【００４０】
上記第１給水管１４及び第２給水管１９から第１ノズル１５及び第２ノズル２０に供給される水は、放射性セシウム除去装置１と連結した別途給水槽から新鮮な水として提供されることになる。
【００４１】
また、吸込室５に取り込まれた放射性セシウムや他の汚染空気中の汚染物は、沈殿室６、６ａ、…に貯留水としてストックされ、汚水としてオーバーフローした位置に設けた汚水排出口８より外部へ排出されることになる。
【００４２】
排出口８より排出された放射性セシウムを含む汚染水は、図６に示す放射性セシウム除去室９へ取り込まれることになる。該放射性セシウム除去室９は、立体形成された箱状体の中に対向する側壁間を折り返す全折階段状の傾斜水路２３を形成し、その多数の階段状となる棚２４上を放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水が流出する水路２３として構成し、その棚２４上に鉄バクテリア２５を配設する。該棚２４上には所定間隔毎に突起２６を形成し、該突起２６の前方となる水路２３の上流側に鉄バクテリア２５を配設する。
【００４３】
該鉄バクテリア２５は、その粉体を該棚２４上の突起２６の前方に配設することによって行われる。それにより棚２４上には１μｍ〜１０μｍ／個の鉄バクテリア２５が２，０００〜３，０００億個／ｃｍ２で載置され、約３０〜５０ｍｇが配設されることになる。この鉄バクテリア２５を配設した棚２４上を放射性セシウムを含んだ汚染水を通過させることで、鉄バクテリア２５と放射性セシウムとがイオン化結合し、放射性セシウムが鉄バクテリア２５に吸着固定されることになる。放射性セシウム等が除去された水は、除染水室１０へ排出されることになる。該鉄バクテリア２５は、該突起２６に目の細かい駕籠状又は網状のものを被せるようにして押さえて配設することができる。
【００４４】
放射性セシウムは、アルカリ金属の一種で、反応性はアルカリ金属の中で最大である。また、イオン化結合し易い元素で、水とも強力的に反応する。また、水酸化セシウムは水酸化アルカリの中で最もアルカリ性が強く、更に、窒素、炭素、水素と直接反応し、空気中でも常温で直ちに酸化される。
【００４５】
他方、鉄バクテリアは、他の金属同様、上記したアルカリ金属の放射性セシウムをエネルギー源として取り込むことが確かめられている。鉄バクテリアは、環境水中に微量含まれる放射性セシウム等の放射性金属の除去にも有効に作用すると考えられ、それら放射性セシウム等を菌体内に蓄積させる。鉄バクテリアは、鞘を持つ糸状のバクテリアのため、比重が大きく、且つスライムを形成するため、表面積の大きい面に接種繁殖させると、大量の水を処理することが可能である。また、沈降速度が高く、水との分離が容易で、放射性セシウム等の回収に特別な装置は必要なく、沈殿した汚染水を回収するだけでよい。鉄バクテリアは、その回収後において自然乾燥させると更に容積は小さくなる。
【００４６】
上記放射性セシウムと鉄バクテリアの特性を利用し、放射性セシウムを吸着した汚染水は、上記実施例のように、該放射性セシウム除去室９において、連続的に放射性セシウム等の汚染物が除去され、除染水として除染水室１０へ排出され、純水として再利用されることになる。
【実施例２】
【００４７】
空気中の放射性セシウムを回収する実験として、密閉空間（縦２．０ｍ×横２．０ｍ×高さ２．０ｍ）を形成した。該密閉空間において、放射性セシウム（１３４、１３７）と同等の物質で比較的無害な塩化セシウムを利用し、その塩化セシウム溶液１０ｍｇ／Ｌを実施例１で示した放射性セシウム除去装置と同じ装置より微細水クラスターを噴霧した。８ｍＬ／分で３時間にわたり噴霧した。計算上は１４．４ｍｇの塩化セシウムが空間に放出されたことになる。上記の塩化セシウム溶液は、塩化セシウム標準溶液（１ｇ／Ｌ）を希釈して用いた。
【００４８】
その後、空気中の塩化セシウムを回収するため、純水の微細クラスターを当該装置又は別の放射性セシウム除去装置より２０ｍＬ／分噴霧し、先に噴霧してある塩化セシウムと結合させて回収した。回収溶液は、３．６Ｌであった。その回収された水に含まれたセシウム量は、１３ｍｇであったので、この実験での塩化セシウム回収率は、約９０％であった。密閉空間中に浮遊する塩化セシウムを効率よく回収できたことが検証された。
【００４９】
上記により回収した塩化セシウム水を、実施例１と同様の放射性セシウム除去室に送出した。該放射性セシウム除去室内の鉄バクテリアは、レプトシリックス属細菌（Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ ｓｐ．）と同定しているものを用いた。純水１００ｍＬに塩化セシウムを最終１０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、湿重量５ｇの菌体を加えて、通気しながら２５℃で培養を行った。一定時間後に、培養液と菌体内のセシウムを定量して比較した。
【００５０】
図７に示したような結果が得られた。当初１０ｍｇ／Ｌあった培養液中のセシウム濃度は、急激に低下し、１８時間経過後にはほぼ０となった。一方、同量の菌懸濁液を遠心分離したものでは、時間とともに増加していた。このことは、セシウムが菌体内部に取り込まれ、培養液から無くなったことを示している。レプトシリックス属細菌は、鞘を持つことが知られており、該セシウムは鞘に溜められた結果であることを示している。
【００５１】
空気中の塩化セシウムは、放射性セシウム除去装置の運転前と運転後では、濃度は０．００１２ｍｇ／Ｌから、ほぼ０までに減った。
【００５２】
上記実験の結果、放射性セシウム除去装置は、空気中に存在する放射性セシウムもクラスター水に結合させて、水溶液として効率よく回収ができることが示された。また、鉄バクテリアは、他の金属同様、アルカリ金属のセシウムをエネルギー源として取り込むことが確かめられた。鉄バクテリアは、環境水中に微量含まれる放射性セシウム等の放射性金属の除去にも有効に作用すると考えられ、放射性セシウム等は菌体内に蓄積される。鞘を持つ糸状のバクテリアのため、比重が大きく、且つスライムを形成するため、表面積の大きい面に接種繁殖させると、大量の水を処理することが可能である。また、沈降速度が高く、水との分離が容易であるので、放射性セシウム等の回収に特別な装置は必要なく、沈殿したものを回収するだけでよい。バクテリア回収後は、自然乾燥させると更に容積は小さくなる。また、容積を小さくしたものを凝固させて封印してストックさせることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 放射性セシウム除去装置
２ 吹出しファン
３ 噴霧室
４ 吸込ファン
５ 吸込室
６ 沈殿室
７ 空気浄化室
８ 排出口
９ 放射性セシウム除去室
１０ 除染水室
１１ 第１仕切壁
１２ 空気流通路
１３ 仕切壁
１４ 第１給水管
１５ 第１ノズル
１６ ポンプ
１７、２２ 被衝突物体
１８、２１ コ字形金具
１９ 第２給水管
２０ 第２ノズル
２３ 水路
２４ 棚
２５ 鉄バクテリア
２６ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラスター水を空気中に噴霧することにより、空気中に存在する放射性セシウムを該クラスター水に結合させ、その結合水を回収し、該放射性セシウムを鉄バクテリアに吸着固定させ、空気中より該放射性セシウムを除去する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今回の東日本大震災により、福島の原子力発電所に大きな損傷が加わり、風や雨等の影響により広範囲の地域の空気中に大量の放射性セシウム（セシウム１３４、１３７）が飛散した。１０，０００ベクレル／１ｍ２の蓄積量を超える地域は１３都県に及び日本の国土の８％を超えたと文部科学省より発表があった。その多くは地表に落ちたが、瓦礫の処理、表土の処理時の埃、家外部の洗浄、学校等の室内の壁や床、野菜や果物の倉庫や作業室等において、その処理、清掃、作業等ではその周辺に再度放射性セシウムが浮遊するおそれがあり、また、池や沼地等には多くの放射性セシウムが含まれた状態が続いている。
【０００３】
チェルノブイリの原発事故から２０年以上経った現在においても、周辺住民に放射性セシウムを原因とした内部被爆が続いていることが報告されている。ベラルーシに住む子供の体内の放射性セシウム量を調べると、平均で約４，５００ベクレル、その内約２割の子供は７，０００ベクレル以上の内部被爆があったと報告されている。
【０００４】
２００３年にベラルーシで死亡した成人及び子供の脳や心筋、腎臓、肝臓等を調べた結果、８臓器の全てから放射性セシウムが検出されたと報告されている。特にセシウム１３７は筋肉や骨に集結し易い性質がある。この内部被爆の原因の一つとして、今においても汚染されている周辺地域の食品等にあるとされている。周辺の子供を３箇月間、汚染のない地域に移住させると、体内の放射性セシウム量はかなり減少したと報告されている。
【０００５】
上記事実及びセシウム１３７の半減期が約３０年といわれており、空気中や地表又は池や沼等の液体中にある放射性セシウムの除去回収は、急務であるが、遅々として進展していないのが実状である。
【０００６】
下記特許文献は、水溶液中のセシウムを効率よく回収することができる材料及びその回収方法を提案したものであるが、その回収材料は、還元状態の酸化・還元型不溶性鉄シアノ錯塩であり、この材料をセシウムと接触させることによりセシウムを吸着させるものである。そして、水溶液からセシウムを分離し、該酸化・還元型不溶性鉄シアノ錯塩を酸化剤で処理して酸化状態に変換させる水溶液中のセシウムの回収方法である。
【０００７】
しかし、上記鉄シアノ錯塩は、人体に吸引されると肺深部に沈着し、取り込まれた水溶性のセシウム１３７を当該部分で吸着し、肺胞組織にβ線による極めて重篤な内部被爆をもたらすことが知られている。従って、放射性セシウムが存在する環境下での使用は、かえって被害を深刻化させる懸念がある。
【０００８】
また、鉄シアノ錯塩の放射性セシウムの吸着性能は低く、該放射性セシウムに対して有効といえる一定レベルの吸着効果を生じさせるためには大量の鉄シアノ錯塩を使用する必要がある。２０１１年４月に行われた東京工業大学の公開実験では、１０ｐｐｍのセシウムを含む模擬汚染水１００ｍＬに対し、１ｇもの大量の鉄シアノ錯塩が使用された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２５４８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、空気中に浮遊することが考えられる微細浮遊汚染物となる放射性セシウム、例えば粒径０．０１μｍ〜１０μｍ程度のセシウム１３７等を５０μｍ以下の微細粒径を有する水粒子に付着させて回収し、新鮮な空気に入れ換える放射性セシウムの除去方法とその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧し、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸込室に取り込み、該吸込室で汚染微細粒子含有水を沈殿させるとともに空気は空気浄化室へ送出させ、該空気浄化室内においてクラスター水を噴霧し、空気浄化室内の空気中に含む残った放射性セシウムと付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈殿させ、放射性セシウムの除去された除染空気は大気中へ排出し、沈殿した該汚染微細粒子含有水は鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室へ排出させ、該鉄バクテリアにより放射性セシウムを吸着固定し、放射性セシウムの除去された除染水は通常の水として利用されてなる空気中の放射性セシウムを除去する方法を特徴とする。
【００１２】
また、上記クラスター水は、５０μｍ以下の微細水粒子とし、水煙状態で噴霧してなる空気中の放射性セシウムを除去する方法を特徴とする。
【００１３】
更に、上記鉄バクテリアは、水溶性の二価の鉄イオンＦｅ２＋又は二価のマンガンイオンＭｎ２＋を酸化し、水酸化第２鉄Ｆｅ（ＯＨ）３又は二酸化マンガンＭｎＯ２の沈殿物を生成した細菌群とした空気中の放射性セシウムを除去する方法を特徴とする。
【００１４】
また、放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧する噴霧室、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸い込むためのファンを設けた吸込室、該吸込室に取り込まれた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、且つ取り込んだ空気を浄化するための空気浄化室で取り込んだ空気中に含む放射性セシウムをクラスター水と付着させた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、その両者のための沈殿室、該放射性セシウムの除去された浄化空気にクラスター水を付与する噴霧室へ送出すると同時に、上記汚染微細粒子含有水を該沈殿室より外部へ排出する排出口、該排出口より排出された汚染微細粒子含有水を通過させる鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室、該放射性セシウムが除去された除染水を溜める除染水室とよりなる空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【００１５】
更に、上記吸込室は、上方に吸込ファンを設け、下方に放射性セシウムやその他の微細汚染物を付着した汚染微細粒子含有水をストックするための上方部を開放した沈殿室を設けた空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【００１６】
また、上記空気浄化室は、一方側に吸込室に吸込まれた空気を流通させる空気流通路を設け、他方側に新鮮とされた空気を噴霧室へ流出する空気流通路を設け、この間に仕切壁により仕切られた適数個の個別空気浄化室を形成し、該個別空気浄化室には給水槽と連結された給水管の先端となるノズルを露出させ、該ノズルはポンプ圧により高速流出した微細水粒子を被衝突物質に衝突させることにより水煙とし、該水煙に放射性セシウムを付着させて沈殿させてなる空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【００１７】
更に、上記放射性セシウム除去室は、上方から下方へ向かう折り返す全折階段状の傾斜水路とし、該水路面に配設した鉄バクテリア上を放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を流出させ、該鉄バクテリアと放射性セシウムとを結合させてなる空気中の放射性セシウムの除去装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の空気中の放射性セシウムの除去方法及びその装置は、所定空間に５０μｍ以下の微細水粒子を水煙状態で噴霧することにより、該所定空間に浮遊している放射性セシウム等の微細汚染物を捉え、それら微細汚染物を放射性セシウム除去装置へ取り込んで除去し、その放射性セシウムの除去された新鮮な空気は上記微細水粒子を放射性セシウムを除去しようとする所定空間に再度噴霧することで、多くの所定空間を常に新鮮な空気とした空間とし、他方、放射性セシウムは鉄バクテリアと付着し、それらを合理的に捕捉して新鮮な水とすることが可能となった。
【００１９】
また、放射性セシウムを含む汚染空気中からの放射性セシウムや他の微細汚染物の除去と新鮮な微細水粒子の噴霧とを循環させて行うことができるので、多くの所定空間において効率的に放射性セシウムを含む空気と新鮮な空気とを入れ換えることができ、身体にとって快適な環境を得ることが可能となった。
【００２０】
更に、所定空間に浮遊している上記５０μｍ以下の放射性セシウムは、ほぼ同じ粒径或いは５０μｍ以下のクラスター水状にされた粒径の微細水粒子と付着し易く、効率良くそれら放射性セシウムを除去することが可能となった。
【００２１】
また、放射性セシウム除去装置は、現場において簡単に組み立てることができ且つ移動設置することもできるので、所定空間が屋内はもとより屋外のような場所でも放射性セシウムや他の微細浮遊汚染物を除去することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の放射性セシウムを除去する装置の概略図。
【図２】同斜視図。
【図３】吸込室、空気浄化室及び噴霧室を示す断面図。
【図４】空気浄化室における第１ノズル位置の断面図。
【図５】空気浄化室における第２ノズル位置の断面図。
【図６】放射性セシウム除去室の断面図。
【図７】塩化セシウム濃度の経時変化を示すグラフ。
【図８】塩化セシウム溶液の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参考に本発明を実施するための最良の形態について、その実施例に沿って説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の放射性セシウム（１３４、１３７）を除去する方法とその装置の概略図を示している。放射性セシウム除去装置１は、汚染空気中の放射性セシウムをクラスター水と付着させるためのクラスター水を噴霧する吹出しファン２を設けた噴霧室３、空気中の放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を空気とともに吸い込むための吸込ファン４を設けた吸込室５、該吸込室５に吸い込まれた放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を沈殿させる沈殿室６、取り込んだ空気中に含まれている残存放射性セシウムを除去するための空気浄化室７、該空気浄化室７においてクラスター水と付着させ放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を沈殿させる上記沈殿室６と連結された沈殿室６、該放射性セシウムの除去された浄化空気を該噴霧室３へ送出し、上記汚染微細粒子含有水を該沈殿室６、６ａより外部へ排出する排出口８、該排出口８より排出された放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を狭い通路を通過させることにより放射性セシウムを鉄バクテリアと結合させる.放射性セシウム除去室９及び放射性セシウムが除去された水を溜める除染水室１０とより構成されている。
【００２５】
図２は、放射性セシウム除去装置１の斜視図を示している。該吸込室５の下部には沈殿室６が設けられ、該吸込室５と空気浄化室７との間には第１仕切壁１１が設けられ、その底板側の両室間には連通する空気流通路１２が設けられている。
【００２６】
該空気浄化室７は、必要に応じて適数個の室７ａ、７ｂ、…を設け、各々の室間には上記と同様、第２仕切壁１１ａ、第３仕切壁１１ｂ、…が各々空気流通路１２ａ、１２ｂ、…を設けて形成されている。
【００２７】
上記第１仕切壁１１は、天井面に接する位置より垂下して形成し、空気浄化室７の底板側に空気流通路１２が形成される間隙を有して形成している。該空気浄化室７内の該底板側の沈殿室６ａの貯留水面の位置からは立ち上げた上方を開放して空気流通路１２ａを形成し、下部を沈殿室６の仕切壁１３とした第２仕切壁１１ａを形成し、更に、下方を開放して空気流通路１２ｂを形成した第３仕切壁１１ｂ、…と順次必要に応じて形成し、上記第１仕切壁１１、第２仕切壁１１ａ、第３仕切壁１１ｂ、…によって上下方向に蛇行する空気流通路１２、１２ａ、１２ｂ、…を形成している。
【００２８】
上記空気浄化室７は、外部の大気中から取り込んだ放射性セシウムを含む微細浮遊汚染物を付着した微細水粒子の内、沈殿室６に貯留しきれなかった空気中に浮遊している残存放射性セシウムを該吸込室５より受け入れて浄化している。該吸込室５と隣接する空間となる該空気浄化室７において、新鮮な水を得るための給水槽と連結された第１給水管１４の先端となる第１ノズル１５が突出し、該第１ノズル１５からポンプ１６の圧力により噴出された高圧水を被衝突物体１７に衝突させることで微細水粒子となる水煙を発生させ、その水煙によるクラスター水で放射性セシウムを捕捉し、該噴霧室３に至る前に空気中に浮遊している残存放射性セシウムを除去し、下方の沈殿室６ａに沈殿させている。
【００２９】
所定空間に浮遊している放射性セシウムを含む空気は、噴霧された粒径５０μｍ以下の微細水粒子に粒径０．０１μｍ〜１０μｍ程度の放射性セシウムは吸着され、放射性セシウム除去装置１の上部に形成された空気取込口から該吸込室５内へ取り込まれるが、該空気取込口に設けた吸込ファン４により放射性セシウムを含む微細水粒子とともに汚染空気を強制的に効率良く取り込むことができる。
【００３０】
吸込室５の下部に、汚染水をストックする所定の深さを有する沈殿室６が設けられ、少なくとも該沈殿室６に溜まった汚染水の上面と該第１仕切壁１１の下端との間には空気流通路１２が形成され、天井側は空間を閉鎖するように該第１仕切壁１１を側壁より突出形成し、それらにより所定空間と空気の流通路を形成している。
【００３１】
第２仕切壁１１ａは、底板から立ち上がり、下方側を沈殿室６との仕切壁１３とし、上方側に空気流通路１２ａが形成されるように側壁に取着されている。
【００３２】
放射性セシウムを含んだ汚染空気は、空気取込口から吸込室５内へ取り込まれ、放射性セシウムを付着した汚染微細粒子含有水は重量が付加されているので下方へ自然降下すると同時に、吸込ファン４からの強制導入により下方への空気の流れが生じており、該沈殿室６の貯留水に吸収されることになる。放射性セシウムは微細水粒子に付着した状態で沈殿室６にストックされることになる。
【００３３】
上記のようにして放射性セシウムを含んだ微細水粒子を付着した汚染物が除去された空気は、吸込室５から空気流通路１２を通過して側壁と第１仕切壁１１及び第２仕切壁１１ａとによって形成された空気浄化室７へと導かれることになる。該第１仕切壁１１と第２仕切壁１１ａとの中間部上方には側壁より第１給水管１４を突出形成し、該第１給水管１４はその先端に第１ノズル１５を形成している。該第１ノズル１５は、第１コ字形金具１８の一端に固定している。該第１ノズル１５の先端を固定した第１コ字形金具１８は、図４に示すように、そのコ字形の開放部を上にして取着形成している。該第１コ字形金具１８の他端側には球体状等の被衝突物体１７を固定している。
【００３４】
第１ノズル１５から噴出した高圧水を該被衝突物体１７に衝突させることにより微細水粒子を製造し、空気浄化室７内に吸込まれた残存放射性セシウムには、微細水粒子が付着して重量が付加され、その重さにより降下し、下方部の沈殿室６ａにストックされるが、放射性セシウムと付着しなかった微細水粒子は、軽いため浮遊状態となり、隣接する空気浄化室７ａへ導入されることになる。
【００３５】
また、次の空気浄化室７ａとなる側壁、第２仕切壁１１ａと第３仕切壁１１ｂとの空間にも別途、図５に示すように、側壁から突出した第２給水管１９と第２ノズル２０を形成している。該第２ノズル２０も上記同様、その先端を第２コ字形金具２１の一端に固定し、他端側には球体状等の被衝突物体２２を固定している。該第２コ字形金具２１は、そのコ字形の開放部を下にして取着形成している。第２ノズル２０から噴出した水も、上記同様、ポンプ１６の高圧力により被衝突物体２２に衝突させて微細水粒子として噴霧することになる。
【００３６】
吸込室５に取り込まれた放射性セシウムを含む汚染空気は、上記した空気浄化室７、７ａ、…で、放射性セシウムが該噴霧水と吸着して降下沈殿することにより除去され、それら放射性セシウムが除去された空気は、適宜数の仕切壁と空気流通路を順次蛇行状に通過し、その通過過程において放射性セシウムを噴霧水と付着させて重さを付加し、沈殿室６、６ａ、…へ下降させ、適宜空気浄化室７、７ａ、…を通過して浄化された空気は軽い微細水粒子として最終段階で噴霧室３より該空気取込口に形成された吹出ファン２の強制力により新鮮な空気とともに所定空間に噴霧されることになる。
【００３７】
放射性セシウムを含む汚染空気は、上記空気浄化室７内の空間を蛇行状に移動する過程で浄化されることになるが、第１ノズル１５を有する空気浄化室７でそのほとんどが浄化されることになる。該第１ノズル１５より噴出された水は、上記のように、球体状等の被衝突物体１７に衝突させる。第１ノズル１５と連結された第１給水管１４は、例えば、約１４φｍｍのもので、その先端の第１ノズル１５の噴出口径は約０．２φｍｍ程度とする。この場合、該第１給水管１４と連結されたポンプ１６の加圧力は１．０ＭＰとし、約８０ｍｍ前後離隔した該被衝突物体１７に対し１０ＫＭＰの圧力で水を噴出させて衝突させることになる。この衝突によりその多くの水が粒径５０μｍ以下の微細水粒子とし、水煙として噴霧され、浮遊放出されることになる。
【００３８】
また、上記第２仕切壁１３の上方となる空気流通路１２ａから入り込んできた空気に対して第２給水管１９と連結された上記第１ノズル１５と同様の第２ノズル２０が、開放部を下方にして固定した第２コ字形金具２１に設けた被衝突物体２２と対向し、該第２ノズル２０よりポンプ１６により１．０ＭＰに加圧された水を該被衝突物体２２に衝突させ、上記同様、水煙を発生させることになる。
【００３９】
上記各々の水煙は、最終的には噴霧室３の吹出ファン２による強制手段により新鮮な空気とともに水煙吹出口より所定空間へ噴霧されることになる。上記噴霧は、噴霧室３において該第１、２ノズル１５、２０と同様の水煙発生装置を設けることにより行うこともできるし、吹出ファン２により隣室より導入してもよい。噴霧された粒径５０μｍ以下の微細水粒子は、所定空間に浮遊している放射性セシウムの他、塵芥、細菌、煙或いは臭い等の汚染粒子径とほぼ同じかやや大きな粒径となる汚染粒子を捕捉し、付着し、上記と同様、放射性セシウム除去装置１に吸収され、そのことを繰り返すことのできる循環型の装置となる。
【００４０】
上記第１給水管１４及び第２給水管１９から第１ノズル１５及び第２ノズル２０に供給される水は、放射性セシウム除去装置１と連結した別途給水槽から新鮮な水として提供されることになる。
【００４１】
また、吸込室５に取り込まれた放射性セシウムや他の汚染空気中の汚染物は、沈殿室６、６ａ、…に貯留水としてストックされ、汚水としてオーバーフローした位置に設けた汚水排出口８より外部へ排出されることになる。
【００４２】
排出口８より排出された放射性セシウムを含む汚染水は、図６に示す放射性セシウム除去室９へ取り込まれることになる。該放射性セシウム除去室９は、立体形成された箱状体の中に対向する側壁間を折り返す全折階段状の傾斜水路２３を形成し、その多数の階段状となる棚２４上を放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水が流出する水路２３として構成し、その棚２４上に鉄バクテリア２５を配設する。該棚２４上には所定間隔毎に突起２６を形成し、該突起２６の前方となる水路２３の上流側に鉄バクテリア２５を配設する。
【００４３】
該鉄バクテリア２５は、その粉体を該棚２４上の突起２６の前方に配設することによって行われる。それにより棚２４上には１μｍ〜１０μｍ／個の鉄バクテリア２５が２，０００〜３，０００億個／ｃｍ２で載置され、約３０〜５０ｍｇが配設されることになる。この鉄バクテリア２５を配設した棚２４上を放射性セシウムを含んだ汚染水を通過させることで、鉄バクテリア２５と放射性セシウムとがイオン化結合し、放射性セシウムが鉄バクテリア２５に吸着固定されることになる。放射性セシウム等が除去された水は、除染水室１０へ排出されることになる。該鉄バクテリア２５は、該突起２６に目の細かい駕籠状又は網状のものを被せるようにして押さえて配設することができる。
【００４４】
放射性セシウムは、アルカリ金属の一種で、反応性はアルカリ金属の中で最大である。また、イオン化結合し易い元素で、水とも強力的に反応する。また、水酸化セシウムは水酸化アルカリの中で最もアルカリ性が強く、更に、窒素、炭素、水素と直接反応し、空気中でも常温で直ちに酸化される。
【００４５】
他方、鉄バクテリアは、他の金属同様、上記したアルカリ金属の放射性セシウムをエネルギー源として取り込むことが確かめられている。鉄バクテリアは、環境水中に微量含まれる放射性セシウム等の放射性金属の除去にも有効に作用すると考えられ、それら放射性セシウム等を菌体内に蓄積させる。鉄バクテリアは、鞘を持つ糸状のバクテリアのため、比重が大きく、且つスライムを形成するため、表面積の大きい面に接種繁殖させると、大量の水を処理することが可能である。また、沈降速度が高く、水との分離が容易で、放射性セシウム等の回収に特別な装置は必要なく、沈殿した汚染水を回収するだけでよい。鉄バクテリアは、その回収後において自然乾燥させると更に容積は小さくなる。
【００４６】
上記放射性セシウムと鉄バクテリアの特性を利用し、放射性セシウムを吸着した汚染水は、上記実施例のように、該放射性セシウム除去室９において、連続的に放射性セシウム等の汚染物が除去され、除染水として除染水室１０へ排出され、純水として再利用されることになる。
【実施例２】
【００４７】
空気中の放射性セシウムを回収する実験として、密閉空間（縦２．０ｍ×横２．０ｍ×高さ２．０ｍ）を形成した。該密閉空間において、放射性セシウム（１３４、１３７）と同等の物質で比較的無害な塩化セシウムを利用し、その塩化セシウム溶液１０ｍｇ／Ｌを実施例１で示した放射性セシウム除去装置と同じ装置より微細水クラスターを噴霧した。８ｍＬ／分で３時間にわたり噴霧した。計算上は１４．４ｍｇの塩化セシウムが空間に放出されたことになる。上記の塩化セシウム溶液は、塩化セシウム標準溶液（１ｇ／Ｌ）を希釈して用いた。
【００４８】
その後、空気中の塩化セシウムを回収するため、純水の微細クラスターを当該装置又は別の放射性セシウム除去装置より２０ｍＬ／分噴霧し、先に噴霧してある塩化セシウムと結合させて回収した。回収溶液は、３．６Ｌであった。その回収された水に含まれたセシウム量は、１３ｍｇであったので、この実験での塩化セシウム回収率は、約９０％であった。密閉空間中に浮遊する塩化セシウムを効率よく回収できたことが検証された。
【００４９】
上記により回収した塩化セシウム水を、実施例１と同様の放射性セシウム除去室に送出した。該放射性セシウム除去室内の鉄バクテリアは、レプトシリックス属細菌（Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ ｓｐ．）と同定しているものを用いた。純水１００ｍＬに塩化セシウムを最終１０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、湿重量５ｇの菌体を加えて、通気しながら２５℃で培養を行った。一定時間後に、培養液と菌体内のセシウムを定量して比較した。
【００５０】
図７に示したような結果が得られた。当初１０ｍｇ／Ｌあった培養液中のセシウム濃度は、急激に低下し、１８時間経過後にはほぼ０となった。一方、同量の菌懸濁液を遠心分離したものでは、時間とともに増加していた。このことは、セシウムが菌体内部に取り込まれ、培養液から無くなったことを示している。レプトシリックス属細菌は、鞘を持つことが知られており、該セシウムは鞘に溜められた結果であることを示している。
【００５１】
空気中の塩化セシウムは、放射性セシウム除去装置の運転前と運転後では、濃度は０．００１２ｍｇ／Ｌから、ほぼ０までに減った。
【００５２】
上記実験の結果、放射性セシウム除去装置は、空気中に存在する放射性セシウムもクラスター水に結合させて、水溶液として効率よく回収ができることが示された。また、鉄バクテリアは、他の金属同様、アルカリ金属のセシウムをエネルギー源として取り込むことが確かめられた。鉄バクテリアは、環境水中に微量含まれる放射性セシウム等の放射性金属の除去にも有効に作用すると考えられ、放射性セシウム等は菌体内に蓄積される。鞘を持つ糸状のバクテリアのため、比重が大きく、且つスライムを形成するため、表面積の大きい面に接種繁殖させると、大量の水を処理することが可能である。また、沈降速度が高く、水との分離が容易であるので、放射性セシウム等の回収に特別な装置は必要なく、沈殿したものを回収するだけでよい。バクテリア回収後は、自然乾燥させると更に容積は小さくなる。また、容積を小さくしたものを凝固させて封印してストックさせることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 放射性セシウム除去装置
２ 吹出しファン
３ 噴霧室
４ 吸込ファン
５ 吸込室
６ 沈殿室
７ 空気浄化室
８ 排出口
９ 放射性セシウム除去室
１０ 除染水室
１１ 第１仕切壁
１２ 空気流通路
１３ 仕切壁
１４ 第１給水管
１５ 第１ノズル
１６ ポンプ
１７、２２ 被衝突物体
１８、２１ コ字形金具
１９ 第２給水管
２０ 第２ノズル
２３ 水路
２４ 棚
２５ 鉄バクテリア
２６ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧し、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸込室に取り込み、該吸込室で汚染微細粒子含有水を沈殿させるとともに空気は空気浄化室へ送出させ、該空気浄化室内においてクラスター水を噴霧し、空気浄化室内の空気中に含む残った放射性セシウムと付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈殿させ、放射性セシウムの除去された除染空気は大気中へ排出し、沈殿した該汚染微細粒子含有水は鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室へ排出させ、該鉄バクテリアにより放射性セシウムを吸着固定し、放射性セシウムの除去された除染水は通常の水として利用されてなることを特徴とする空気中の放射性セシウムを除去する方法。
【請求項２】
クラスター水は、５０μｍ以下の微細水粒子とし、水煙状態で噴霧してなることを特徴とする請求項１又は２記載の空気中の放射性セシウムを除去する方法。
【請求項３】
鉄バクテリアは、水溶性の二価の鉄イオンＦｅ２＋又は二価のマンガンイオンＭｎ２＋を酸化し、水酸化第２鉄Ｆｅ（ＯＨ）３又は二酸化マンガンＭｎＯ２の沈殿物を生成した細菌群としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の空気中の放射性セシウムを除去する方法。
【請求項４】
放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧する噴霧室、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸い込むためのファンを設けた吸込室、該吸込室に取り込まれた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、且つ取り込んだ空気を浄化するための空気浄化室で取り込んだ空気中に含む放射性セシウムをクラスター水と付着させた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、その両者のための沈殿室、該放射性セシウムの除去された浄化空気にクラスター水を付与する噴霧室へ送出すると同時に、上記汚染微細粒子含有水を該沈殿室より外部へ排出する排出口、該排出口より排出された汚染微細粒子含有水を通過させる鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室、該放射性セシウムが除去された除染水を溜める除染水室とよりなることを特徴とする空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項５】
吸込室は、上方に吸込ファンを設け、下方に放射性セシウムやその他の微細汚染物を付着した汚染微細粒子含有水をストックするための上方部を開放した沈殿室を設けたことを特徴とする請求項５記載の空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項６】
空気浄化室は、一方側に吸込室に吸込まれた空気を流通させる空気流通路を設け、他方側に新鮮とされた空気を噴霧室へ流出する空気流通路を設け、この間に仕切壁により仕切られた適数個の個別空気浄化室を形成し、該個別空気浄化室には給水槽と連結された給水管の先端となるノズルを露出させ、該ノズルはポンプ圧により高速流出した微細水粒子を被衝突物質に衝突させることにより水煙とし、該水煙に放射性セシウムを付着させて沈殿させてなることを特徴とする請求項５又は６記載の空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項７】
放射性セシウム除去室は、上方から下方へ向かう折り返す全折階段状の傾斜水路とし、該水路面に配設した鉄バクテリア上を放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を流出させ、該鉄バクテリアと放射性セシウムとを結合させてなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか記載の空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項１】
放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧し、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸込室に取り込み、該吸込室で汚染微細粒子含有水を沈殿させるとともに空気は空気浄化室へ送出させ、該空気浄化室内においてクラスター水を噴霧し、空気浄化室内の空気中に含む残った放射性セシウムと付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈殿させ、放射性セシウムの除去された除染空気は大気中へ排出し、沈殿した該汚染微細粒子含有水は鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室へ排出させ、該鉄バクテリアにより放射性セシウムを吸着固定し、放射性セシウムの除去された除染水は通常の水として利用されてなることを特徴とする空気中の放射性セシウムを除去する方法。
【請求項２】
クラスター水は、５０μｍ以下の微細水粒子とし、水煙状態で噴霧してなることを特徴とする請求項１又は２記載の空気中の放射性セシウムを除去する方法。
【請求項３】
鉄バクテリアは、水溶性の二価の鉄イオンＦｅ２＋又は二価のマンガンイオンＭｎ２＋を酸化し、水酸化第２鉄Ｆｅ（ＯＨ）３又は二酸化マンガンＭｎＯ２の沈殿物を生成した細菌群としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の空気中の放射性セシウムを除去する方法。
【請求項４】
放射性セシウムを含む汚染空気中にクラスター水を噴霧する噴霧室、該クラスター水に放射性セシウムを付着させた汚染微細粒子含有水を空気とともに吸い込むためのファンを設けた吸込室、該吸込室に取り込まれた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、且つ取り込んだ空気を浄化するための空気浄化室で取り込んだ空気中に含む放射性セシウムをクラスター水と付着させた汚染微細粒子含有水を沈殿させ、その両者のための沈殿室、該放射性セシウムの除去された浄化空気にクラスター水を付与する噴霧室へ送出すると同時に、上記汚染微細粒子含有水を該沈殿室より外部へ排出する排出口、該排出口より排出された汚染微細粒子含有水を通過させる鉄バクテリアを配設した放射性セシウム除去室、該放射性セシウムが除去された除染水を溜める除染水室とよりなることを特徴とする空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項５】
吸込室は、上方に吸込ファンを設け、下方に放射性セシウムやその他の微細汚染物を付着した汚染微細粒子含有水をストックするための上方部を開放した沈殿室を設けたことを特徴とする請求項５記載の空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項６】
空気浄化室は、一方側に吸込室に吸込まれた空気を流通させる空気流通路を設け、他方側に新鮮とされた空気を噴霧室へ流出する空気流通路を設け、この間に仕切壁により仕切られた適数個の個別空気浄化室を形成し、該個別空気浄化室には給水槽と連結された給水管の先端となるノズルを露出させ、該ノズルはポンプ圧により高速流出した微細水粒子を被衝突物質に衝突させることにより水煙とし、該水煙に放射性セシウムを付着させて沈殿させてなることを特徴とする請求項５又は６記載の空気中の放射性セシウムの除去装置。
【請求項７】
放射性セシウム除去室は、上方から下方へ向かう折り返す全折階段状の傾斜水路とし、該水路面に配設した鉄バクテリア上を放射性セシウムを含む汚染微細粒子含有水を流出させ、該鉄バクテリアと放射性セシウムとを結合させてなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか記載の空気中の放射性セシウムの除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１３６５８（Ｐ２０１３−１１３６５８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８７７９（Ｐ２０１１−２５８７７９）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（５０２２５７１５５）ノリ・トレーディング有限会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（５０２２５７１５５）ノリ・トレーディング有限会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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