地域循環共生概論 59

2022年09月16日 | 防災と琵琶湖


 作成日：2022.9.15｜更新日：


□　その後の彦根広域ごみ処理施設建設問題 Ⅴ
８月５日、欧州最大の出力を誇るウクライナ中南部ザポリ
ージャ原発が攻撃を受けると事変が発生（ブログ『極東極
楽』2022.8.9 参照）。つづく、16日には、今年8月7日に
米議会上院、そして12日に下院は米国で過去最大規模の気
候変動対策を盛り込んだ「インフレ抑制法案 （ Inflation
Reduction　Act: IRA）」------ 2022年のインフレ削減法は、
クリーン エネルギーを促進しながら、 赤字の削減、処方
薬の価格の引き下げ、国内のエネルギー生産への投資によ
り、インフレを抑制することを目的とした米国の法律 ---
が可決され、16日、バイデン大統領が署名し成立。「米史
上最大の気候変動対策」と呼ばれるこの法律は、2030年ま
でに温室効果ガスの排出量を2005年に比べて40％削減を目
指し、今後10年間で、再生可能エネルギーのインフラ改善、
クリーンエネルギー設備、電気自動車の導入を促進するた
めに約3600億ドルもの予算が割り当てられる。さらに、今


Credit:AP

9月9日、東京都は新築住宅などに太陽光発電パネルの設置
を義務付ける新たな制度について2025年4月の施行を 目指
すことを公表しており、加えて、米国・中国・欧州が電気
自動車普及を目指す『ＥＶ元年』がスタートており、「環
境リスク」の調査・研究（➲非営利の『環境工学研究所
WEEF』的なウェブ事務所）の負担が倍増し、やっと本シ
リーズの掲載再開にこぎつける。

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第７章 コンクリートの除染の基礎と汚染廃棄物の
       最終処分へのセメント･コンクリート技術の活用
７－４ Csの不溶化と飛灰のセメント固型化
７－４－１　はじめに
　前節で述べたように、飛灰に含まれる放射性Csの多くは
水溶性なので、吸湿や結露、あるいは外部からの水の流入
により飛灰に水が浸入すると、これが周囲に漏出し、放射
能汚染を引き起こす可能性がある。これを防ぐにはCsに対
して選択係数の高いイオン交換体を飛灰に加え、Csをこれ
に吸着させることが効果的である。Csはイオン半径が大き
く、従って水中ではイオン半径が実質的に最小のイオンと
なるため、イオン交換体に対する選択係数が非常に大きく、
吸着が容易なイオンです。しかし飛灰中には水和イオン半
径の比較的小さいカリウムが多量に含まれるため、これが
Csイオンの吸着を阻害する。カリウムイオンが吸着阻害し
ないイオン交換体としてはプルシアンブルーがよく知られ
ているが、飛灰には塩化水素の中和のために加えた水酸化
カルシウムが多量に含まれているので、これがプルシアン
ブルーを分解してしまう。このため飛灰中の放射性Cs不溶
化法としては、飛灰の洗浄液を中和処理し、その後プルシ
アンブルーに通して吸着させる手法がとられた。高アルカ
リ性溶液中で安定、かつ高濃度のカリウムイオン共存下で
選択的にCsイオンを吸着できる、安価かつ少量で有効なイ
オン交換体があれば、飛灰に直接イオン交換体の懸濁液を
加えるだけで、放射性Csの不溶化が達成できる。また不溶
化処理した飛灰をセメント固型化し、地中に埋没すること
も可能となるという。


７－７－２　固定化材の探索 
まず、適切な固定化剤を探索すべく、いくつかの材料につ
いて、飛灰漏出液を模した化 学組成を有する溶液中での固
定化剤のCs固定化能を調べる。飛灰の一例として、可溶性
塩類として10-4 mol/kg以下のCsClと、各々2mol/kg、1mol
/kg、1mol/kg程度のCaCl2、NaC、KCl、および難溶性の Ca
(OH)2 が含まれていた。よって模擬溶液は、上記組成比の
塩類と過剰量のCa(OH)2に適当量の水を加えて作製した。
CaCl2共存下での溶液のpHは、溶解度積の関係より、pH ＝
11.9 -0.5log［Ca2+] となる。なお、実際の放射能汚染飛
灰では、これに極微量のCs-134とCs-137が加わることにな
るが、その量は元来含まれている非放射性Csの量に比べ無
視できる。模擬溶液に固定化剤あるいは固定化剤の懸濁液
を加えて撹拌混合後、１昼夜静置し、0.2μmフィルターを
通し上澄み液を吸引濾過し てCsの定量分析用試料とした。
Csの定量は、非放射性Csの場合はICP分析で、放射性  Cs
を用いる場合には NaIシンチレータによるγ線測定により
行った。一部は、実際の放射能汚染飛灰を用いて効果を確
かめた。



Csをイオン吸着する固定化剤としては、石炭フライアッシ
ュなど様々な材料が知られている。これらの固定化剤の焼
却飛灰に対する有効性を知るため、飛灰模擬溶液に各種固
定化剤を添加し、24時間振盪後、溶液を吸引濾過し、溶液
組成をICP(誘導結合プラズマ発 光)分析しました(表7.4.1)。
石炭フライアッシュはCsを強く吸着することが報告されて
いるが、フライアッシュセメントペーストに固定化能は見
いだせていない。これは石炭フラ イアッシュがCsを特異
吸着しないため、共存するKイオンなどで吸着サイトが占
有されしまったことによる。


同様の現象は高炉セメントペーストや炭酸化セメントペー
ストにも見られた。ベントナイト(モンモリロナイト)やゼ
オライトの一種であるモルデナイトはCs の 固定化に有効
ですが、飛灰と同量程度添加しないとCsの漏出を阻止でき
ない。プルシアンブルーは多量のKイオン存在下でも選択
的にCsイオンを吸着することが知られている。しかしアル
カリ性の飛灰漏出液中では分解し、その固定化能は完全に
失われる。

７－４－３ 固型化の効果
8k～100kBq/kg の溶出性の高い放射性 Cs を含有する焼却
飛灰等について、管理型相当 の処分場で処分するには、
セメント固型化が求められている。Cs固定以外に、セメン
ト 固型化には、放射性 Cs と水との接触を低減させる効
果があり、8kBq/kg 超の高濃度に汚染 されたキレート処
理溶融飛灰をセメント固型化し、種々の溶出試験により溶
出抑制効果を検証した。固型化に用いたキレート処理溶融
飛灰(以下、キレート処理灰。64,000Bq/kg)を用いて、砕
石骨材有り無しの２種類の固型化体を作製しました。まず
骨材無しの作製では、キレー ト処理物と高炉セメント B
を１：１で混合、金型(φ115×300mm)に水を噴霧しながら
数回に分けて層状に充填し、プレス機(加圧能力：25t)を
用いて圧縮し、膨張を防ぐ蓋をした (圧密成型)。最終的
に水セメント比は 0.19。次に砕石有りの作製では、砕石
無しと同様にキレート処理物とセメントを混ぜ、金型に数
回に分けて充填する際に、つなぎ目に 20mm程度の砕石を
置いて圧密成型した。水セメント比は0.23。以降、砕石無
しの固型化体を C1、砕石有りの固型化体を C2とする。圧
密成型後、金型は室温で保管し、C1では 7日後、C2では
19 日後に脱型し、その後 C1 は 2 週間、C2 は 7 日間気
中養生した。溶出試験は、キレート処理灰と固化体(C1,C2
)を JISK0058-1 に準じて、液固比；10、撹 拌時間；6 時
間の条件で、溶媒を蒸留水または人工海水を用いて行った
(有姿撹拌試験)。 結果を図 7.4.1 と図 7.4.2 に示す。
キレート処理灰の 134Cs と 137Cs の溶出率は 90% 程度
であり、溶出性が高い結果である。放射性 Cs と安定 Cs、
その他の無機イオン類は同程の溶出率であり、溶媒の違い
による溶出率の差は見られませんでした。一方、固型化体
からの放射性 Cs 溶出率は、C1 で 4%、C2 で 1%未満であ
り、セメント固型化による溶出率の低減が確認された。タ
ンクリーチング試験は供試体を有姿のまま溶媒中に静置す
る溶出試験である。浸漬日数を変え、溶媒として蒸留水と
人工海水を用いて調べた。試験結果を図 7.4.3 に示す。
放射性 Cs や無機イオンの溶出率は浸漬日数が伸びるほど
大きくなり同じ挙動を示した。最終的に 32日間の浸漬に
よる放射性 Cs の溶出率は 9～17％程度で、有姿撹拌試験
の結果よりも大きくなったが、固形化により溶出速度を低
減させることができることが示された。

７－４－４　より効果的なCs固定化材
各種の材料の使用やセメント固型化により、放射性Csの溶
出は一定程度抑制できることが分かったが、より効率的な
抑制方法が望まれる。フェロシアン化鉄が高pHを除いて高
効率でCs固定することに着目しさらに検討した。フェロシ
アン 化カリウムと様々な遷移金 属塩を混合すると、プル
シ アンブルー類似の不溶性イオン交換体が生じるが、これ
らもまた、特異的にCs イオンを吸着しす。よってアルカリ
雰囲気下で安定 なプルシアンブルー類似化合物があれば、
飛灰中の放射性Csを不溶化できることとなる。マンガンか
ら亜鉛にわたる遷移金属のプルシアンブルー類似化合物の
懸濁液をCsの133 倍等量加えた際のCs固定化能を表7.4.2
に示す。Csを含む溶液がアルカリ性(pH=12.7、 Ca(OH)2の
飽和状態)であっても懸濁液が中性の場合は、Mn、Coは良
好なCs固定化能を示すが、懸濁液がアルカリ性になると固
定化能が低下しする。これに対してNiでは、懸濁液がアル
カリ性になってもCs固定化能は低下しません。よってフェ
ロシアン化ニッケル (NiFeCN)は飛灰からの放射性Csの溶
出阻止に有効であると推論されます。実際、放射能汚染飛
灰に1kg当たり0.01molを加えたところ、無添加の場合61％
であった放射性Csの溶出率が0％に低下した。よって以後
NiFeCNについて、そのCsイオン吸着特性を詳細に述べる。
　Csイオンに加えて飽和濃度のCa(OH)2とNaCI、KCI、およ
びCaC12を含む溶液に、フエロシアン化カジウムとこれの
1.5倍のモル比の塩化ニッケルを加えて作ったNiFeCN懸濁波
を添加した際のCs除去率とNiFeCNの濃度との関係を図7.4.4
に示す。溶液全量に対してのNiFeCNの濃度が2ｍＭ以下にな
るとCsの除去が不完全になるように見えるがこれはNiFeCN
の量が不足するためではなく、Csを吸着したNiFeCNの沈降
が遅くなるため､0.2μmのフィルターを通して放射線測定溶
液中に放射性Csが混入することによる。このためCsイオン
濃度と除去率の間に相関は見られない。
　NiFeCNの量を一定とし、Csイオン濃度を増加した際のCs
イオン濃度と除去率との関係を図7.4.5に示す。Csに対する
NiFeCNのモル比が1以上あれば、KイオンやNaイオン、Caイ
オンが多量にあってもNiFeCNはCsをほぼ100％吸着する。
NiFeCN懸濁液作製の際のFe(CN)62'とNi2゛のモル比を1:Iか
ら1:1.5にしてもCs除去率に変化は見られないことから、
NiFeCNの作製に要するフエロシアンイオンとニッケルイオ
ンのモル比は1:1でよいことが分かるす。飛灰には多くて
10ppm程度のcsが含まれているので、放射性セシウム溶出防
止に必要なNiFeCNは、飛灰１トン当たりNiFe(CN)診重量換
算で20g以ﾄ.あればよいということになる。
　NiFeCNのアルカリ耐性を表7.4.3に示す.NiFeCNはpH＝14
に近づくと分解することが知られているが、中性のNiFeCN
懸濁液をpH>14の強アルカリ溶液に添加しても、cs固定化能
に変化はない。また懸濁液をpHﾆ14にしてもかなりのcs固定
化能を示します。これはNiFeCNのアルカリ耐性がCsを吸着
することによって著しく増加したためと考えられる。



７－４－５　まとめ
　放射性Csの処分の難しい点は、安定Csも含めて、焼却飛
灰からの溶出率が悪い。溶出しないのであれば、遮蔽をき
ちんと行うだけで安全に処分できる。Csの溶出を抑制する
方法として、固定化とセメント固型化を検討した。その結
果、フェロシアン化ニッケルを１トンあたり20gという少量
用いることで、セメントが生成する商いアルカリ環境でも
安定してCsの溶出を防止できることを示した。セメント固
型化は他の重金属などの溶出防止にも効果的であるので、
フェロシアン化ニッケルを飛灰に混合し、さらにセメント
旧型化することで安全な可溶性Csを含有する汚染廃棄物の
最終処分が出来ると期待できる。


【関連技術情報】
・放射性物質の挙動からみた適正な廃棄物処理処分 国立環
  境研究所 2014.4.14 
    https://www.slideshare.net/3tarou/ss-33956703　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく
【エピソード】






図　気候変動リスクの認識　日本の水利の現状と気象変動
　リスクの認識
□　地球温暖化と琵琶湖
 琵琶湖の水不足27年前にも「大渇水」
昨年11月。滋賀県の三日月知事が懸念を示した、琵琶湖の
水の量を示す「水位」。16日時点でマイナス63センチと14
年ぶりの低い水準となる。過去には、1994年に水位がマイ
ナス123センチに達し、関西各地へ送られる水の量を2割減
らす取水制限が行われている。
● 琵琶湖の水不足 27年前にも「大渇水」【関西テレビ神
崎デスクの「これホンマ言いたかってん」】2021/11/16 -
YouTube　　
今月５日、TBSテレビは「"水位は史上最低を更新"アメリカ
で加速する「大規模干ばつ」　地下水の利用急増も」を報
じている。
via https://newsdig.tbs.co.jp/articles/-/143499?display=1
干ばつの頻度と期間は、2000年以降、世界全体で29%増加。
* 2050年までに干ばつが世界人口の75%以上に影響を与える
可能性があることや、その他の気候変動が原因で2億1,500
万人以上が家を追われる可能性があることが指摘されてい
る。via グリーンピース・ジャパン　2022.8.19
国連砂漠化防止条約（UNCCD）の新しい報告書によると、人
類は干ばつの影響により「岐路に立っている。早急に、あ
らゆる手段を用いて緩和を加速する必要がある」と発表。
因みに、米国の43%以上が7月末に干ばつに陥っていたこと
が、*米国政府の全米統合干ばつ情報システムによって明ら
かになった。2022年8月時点で1億3,000万人以上の人々が干
ばつの影響を受けており、2億2,900万エーカー分（北海道14
個分以上の面積）の作物に被害が生じているという。国連に
よると、米国経済は、干ばつと関連する作物の不作により、
推定 2億4,900万ポンド(406億3,300万円)を失っている。*
そこでは、さまざまな要因のなかでもっとも大きな原因の
一つが、人間活動による温室効果ガスの排出が影響し「地
球温暖化」で地球の平均気温が上であると指摘されている。




図２　今津沖中央（水深90ｍ）の観測定点における湖底直
上１㍍の用損酸素濃度の推移


[PDF] 7. 琵琶湖における将来予測・影響評価 - 環境省
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく
❏ 報告事項
昨夜、佐々木さんにハザードマップ（洪水/浸水）の対策の
ことで連絡を入れる（改築か vs.転居か）。コロナの弱毒
化。ピーク・アウト（パンデミックの終息視野に　コロナ
死者、初期以来の低水準　WHO,2022.9.13）にあわせ新年会
を企画してみてはとの打診。準備することを回答する。昨
年亡くなられた谷口さんの弔いのことや、今井さんが亡く
なったことなどを報告する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　幹事敬白




【脚注及びリンク】
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