천연 광물 유래 미세 분말에서 소각 비산재에서의 방사성 세슘의 용출 억제

[별의정원]

미번역입니다.

~ 방사능 오염 소각 비산재의 지속 가능한 보관 · 처분 형태로 이용 ~
2013 년 6 월 4 일

니시 마쓰 건설 (주)은 방사성 물질을 포함한 소각 비산재 (이하 비회)에 천연 광물 유래 미세 분말 인 '어드밴스 클레이 Z "를 소요량 첨가 시멘트 고화하여 비산재에서 방사성 세슘의 용출을 크게 억제 할 수있는 성능을 확인했습니다.


■ 배경
동일본 대지진 이후 일부 소각 시설에서 방사성 물질을 포함한 소각재 (주로 재, 비산재) ※ 1의 발생이 확인되었으며, 특히 비산재에 포함 된 방사성 세슘은 물과의 접촉에 의해 용출하기 쉬운 것으로 알려져 있습니다. 따라서 비산재를 안전하게 보관 · 처분하는데있어서, 방사성 세슘의 외부 유출을 억제 할 수있는 효과적인 방법이 요구되고 있습니다.
니시 마쓰 건설은 지진 후 비회를 대상으로 한 방사성 세슘의 불용 화 대책 연구를 수행하고 (유) 쇼와 가마 재와 (주) 시그마 크리에이트의 협력 아래 "고급 클레이 Z '(사진 1)이 방사성 세슘의 용출 억제에 높은 효과를 가지고 있음을 실험으로 테스트했습니다.


■ 개요
우리의 시험 결과는 비회 (방사성 세슘 농도 1kg 당 약 800 ~ 4,300 Bq)을 사용하면 방사성 세슘의 용출률은 비회 (原 재) 약 80 %, 비산재를 시멘트로 고화 처리 한 경우에도 약 50 %로 높고, 대부분이 용출 결과였습니다.
그래서 세슘의 흡착이 뛰어난 재료에 주목 해 시험을 거듭 한 결과, 벤토나이트를 주성분으로 한 천연 광물 유래 미세 분말 인 '어드밴스 클레이 Z "가 세슘의 고정화에 효과적임을 확인했습니다. 고급 클레이 Z는 원료를 특수 분쇄 · 정제 기술로 나노 입자에 가공 한 층상 결정 구조의 미세 분말, 비산재의 질량의 10 % 이상 첨가하여 시멘트 고화 처리 한 경우 (사진 2) 방사성 세슘의 용출률 약 10 %까지 억제되었다 (그림 1). 또한 비교 용으로 실시한 천연 제올라이트 미세 분말 (평균 입경 10μ)의 시험 결과와 비교하여 절반의 첨가량에서 방사성 세슘의 고정화 성능은 동등 이상이었습니다. 또한 용출 시험은 JIS 이용 유자 교반 시험 ※ 2하고 있으며, 용출 시간은 6 시간에서 분석 시료의 형상은 원통형 고화체가 아니라 방사성 세슘이 더 용출하기 쉽도록 10mm 이하 에 거친 분쇄 한 입상 물에하여 평가하고 있습니다.
다음은 방사성 세슘의 장기 용출 거동을 평가하기 위해 용출 시간을 보통 6 시간에서 1 일 3 일 7 일 14 일을 연장하여 물과의 접촉을 적극적으로 실시한 용출 시험 를 실시했습니다. 시험 결과 고급 클레이 Z를 10 % 첨가 한 플라이 애시 시멘트 고화 물의 경우 시작부터 1 일 이후 용출률은 대체로 정상 상태가되어, 방사성 세슘의 고정 화율은 80 %를 넘는 결과를 얻을 수 장기에 걸쳐 많은 방사성 세슘의 용출을 억제하는 효과를 기대할 수 있습니다 (그림 2). 또한, 용매 중에 용출 된 방사성 세슘의 농도는 100Bq/kg 이하로, 또한 국가의 잠정 배수 기준 ※ 3을 밑돌고있어 공공 수역에 방류 되어도 문제가없는 농도 수준이었습니다.


■ 향후의 전개
방사성 세슘을 포함한 비산재에 고급 클레이 Z를 첨가하여 시멘트 고화 처리하는 방법은 비회의 지속 가능한 보관 · 처분 형태의 하나로서 유효하고, 향후 지자체 및 관계 기관 등에 정보 발신 하고 있습니다.


※ 1 소각재에는 주로 화산재와 비산재의 2 종류가 있으며, 전자는 소각로로 바닥에 잔존 한 회분 후자는 배기 가스 중에 부유하는 회분 등을 집진 장치로 포집 (해 약 처리 ) 한 것입니다. 소각 전 가연성 폐기물에 포함 된 방사성 세슘은 소각 처리 과정에서 농축되어 많은 비산재로 전환하는 것으로 알려져 있습니다.
※ 2 JIS K 0058-1 (민달팽이 류의 화학 물질 시험 방법 - 제 1 부 : 용출량 시험 방법)의 이용 유자 교반 시험은 시료에 10 배량의 순수를 더해 분당 200 회전 6 시간 교반 혼합 한 후 혼합액을 원심 분리 한 후 상등액을 여과하여 농도 분석합니다. 또한 이용 유자는 실제로 사용할 때와 거의 같은 형태로 한 제품 또는 제품과 동일한 배합으로 제작 한 품질 관리 용 공시체를 나타내지 만, 당사에서는 직경 5cm × 높이 10cm의 원통 공급試体를 제작 한 후 입경 10mm 이하로 거친 분쇄 한 시료에서 용출 시험을 실시했습니다.
※ 3 국의 잠정 배수 기준 : 공공 수역의 수중에있어서 사고 유래 방사성 물질의 농도는 아래 식보다 1.0를 넘지 않는 것.
  

 



 

사진 1 고급 클레이 Z

 

사진 2 비산재의 시멘트 고화 물

 

그림 1 방사성 세슘의 용출 시험 결과 예

 

그림 2 방사성 세슘의 장기 용출 시험 결과 예

写真1　アドバンスクレイZ

写真2　飛灰のセメント固化物

図1　放射性セシウムの溶出試験結果例

図2　放射性セシウムの長期溶出試験結果例

http://www.nishimatsu.co.jp/news/2013/prel0604.html