(57)【要約】【課題】原子力発電所から発生する処理対象水を処理するときに発生する廃棄物を削減することができる放射性廃液処理技術を提供する。【解決手段】放射性廃液処理方法は、セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、アンチモン、ルテニウム、テクネチウム、コバルト、ウラン、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、ネプツニウム、バリウム、カルシウム、マグネシウムのうちの少なくとも１種類の特定物質が処理の対象となる第１処理対象水Ｗ１に含まれており、第１処理対象水Ｗ１の特定物質を吸着材２に吸着させるステップと、特定物質の濃度が第１処理対象水Ｗ１とは異なる第２処理対象水Ｗ２に含まれる特定物質を、第１処理対象水Ｗ１の特定物質の吸着に用いた吸着材２に吸着させるステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、アンチモン、ルテニウム、テクネチウム、コバルト、ウラン、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、ネプツニウム、バリウム、カルシウム、マグネシウムのうちの少なくとも１種類の特定物質が処理の対象となる第１処理対象水に含まれており、前記第１処理対象水の前記特定物質を吸着材に吸着させるステップと、
前記特定物質の濃度が前記第１処理対象水とは異なる第２処理対象水に含まれる前記特定物質を、前記第１処理対象水の前記特定物質の吸着に用いた前記吸着材に吸着させるステップと、
を含む、
放射性廃液処理方法。
【請求項２】
前記特定物質の濃度が前記第１処理対象水の２倍以上となる前記第２処理対象水に含まれる前記特定物質を、前記第１処理対象水の前記特定物質の吸着に用いた前記吸着材に吸着させる、
請求項１に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項３】
前記特定物質は、
セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、アンチモン、ルテニウム、テクネチウム、コバルト、ウラン、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、ネプツニウム、バリウムのうちの少なくとも１種類と、
カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、アンモニア、炭酸イオン、硫酸イオン、塩化物イオン、水酸化物イオンのうちの少なくとも１種類と、
を含む、
請求項１または請求項２に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項４】
前記第１処理対象水を処理する第１処理系統で破過状態となった前記吸着材を、前記第２処理対象水を処理する第２処理系統で再利用する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項５】
前記吸着材が収容された１つの吸着塔に対して、前記第１処理対象水を処理させる形態から、前記第２処理対象水を処理させる形態に切り換えるステップを含む、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項６】
前記第１処理対象水を処理する第１吸着塔に収容された前記吸着材の少なくとも一部を前記第１吸着塔から抜き出して、前記第２処理対象水を処理する第２吸着塔に移送するステップを含む、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項７】
前記第１吸着塔から前記吸着材を抜き出すときに、前記第１吸着塔の下から上へ通水を行うステップを含む、
請求項６に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項８】
前記第１吸着塔から抜き出された前記吸着材を前記第１吸着塔に接続された配管を介して移送するステップを含む、
請求項６または請求項７に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項９】
前記第１吸着塔から前記第２吸着塔まで接続された前記配管を介して前記吸着材を移送する、
請求項８に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項１０】
前記第１吸着塔から移送用タンクに前記吸着材を移送し、前記移送用タンクを用いて前記第２吸着塔まで前記吸着材を移送する、
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項１１】
前記第１吸着塔から前記吸着材を抜き出すときに、前記第１吸着塔に移送用の流体を供給する、
請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項１２】
前記移送用の流体に含まれる前記特定物質の濃度は、処理後の前記第１処理対象水に含まれる前記特定物質の濃度以下となっている、
請求項１１に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項１３】
前記第１吸着塔から抜き出された前記吸着材の移送量を監視するステップを含む、
請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項１４】
前記第１吸着塔から前記第２吸着塔まで前記吸着材を移送するときの少なくとも一部で、水力移送機構、ベルトコンベアによる移送機構、スクリュによる移送機構、重力落下機構、押し出し機構、空気移送機構のうちの少なくとも１つの機構を用いる、
請求項６から請求項１３のいずれか１項に記載の放射性廃液処理方法。
【請求項１５】
セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、アンチモン、ルテニウム、テクネチウム、コバルト、ウラン、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、ネプツニウム、バリウム、カルシウム、マグネシウムのうちの少なくとも１種類の特定物質が処理の対象となる第１処理対象水に含まれており、前記第１処理対象水の前記特定物質を吸着材に吸着させる第１処理形態から、
前記特定物質の濃度が前記第１処理対象水とは異なる第２処理対象水に含まれる前記特定物質を、前記第１処理対象水の前記特定物質の吸着に用いた前記吸着材に吸着させる第２処理形態に切り換えられる、
放射性廃液処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射性廃液処理方法および放射性廃液処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃液中に溶解または微粒子で存在している物質、特に、セシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ヨウ素（Ｉ）などの放射性核種、およびその他アルファ核種（Ｕ、Ｐｕ、Ｎｐ、Ａｍ、Ｃｍ）などの物質を吸着処理により分離回収する技術が知られている。
【０００３】
福島第一原子力発電所の事故に伴い、海水成分を含有する大量の汚染水（放射性廃液）が発生した。この放射性廃液には、高濃度の放射性ＣｓおよびＳｒの他、Ｃｏ、Ｒｕ、ｉ、Ｓｂ、Ｔｃなどの物質が含まれている。さらに、燃料部分における循環冷却水およびデブリ中には、Ｃｓ、Ｓｒの他、Ｕ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｎｐなどのα核種も含まれる。そのため放射性廃液の海洋または地下水への流出による環境汚染のリスクを有している。
【０００４】
また、海外の複数の原子力サイトでは、事故炉で発生した汚染水処理が行われている。Ｃｓ、Ｓｒが主な処理対象となっているが、それぞれの水質中の濃度組成が大きく異なっている。放射性廃棄物の処分場の確保の観点から、廃吸着材の発生量を抑制することが強く望まれている。
【０００５】
従来、液体から放射性核種を除去する処理方法の１つに吸着法が用いられている。例えば、Ｓｒについては、Ａ型ゼオライトなどのＳｉ／Ａｌ比の小さなゼオライト、チタン酸塩、チタンケイ酸塩などの吸着材を用いた吸着法が知られている。しかし、吸着材の吸着量には処理水質に応じた上限が存在する。例えば、吸着上限に達した吸着材を再利用する技術が知られている。例えば、吸着上限に達した吸着材から被吸着成分を脱着させて、吸着材の吸着能力を回復させる技術がある。しかし、放射性廃液の処理に使用された吸着材は放射能を帯びており、このような吸着材を脱着して再利用することは行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１０７４５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Abe, H., Shunsuke, S., Toshiaki, S., Naoki, T., Seiji, Y., Hisao, O., Akira, I., Michitaka, S. (2016). “Radioactive Waste Water Treatment for Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant - 16081,”Proc., WM2016 Conference, Phoenix, Arizona, USA.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
福島第一原子力発電所の事故で発生した大量の汚染水（処理対象水）では、現在も吸着処理が行われている。安定した処理が実現できてはいるものの、そこで、使用した廃吸着材が大量に発生しているという課題がある。そこで、放射性廃棄物量の発生量を抑制したいという要望がある。特に、福島第一原子力発電所の事故に伴い、原子力分野での吸着に適した効率的な吸着材の使用形態が望まれている。
【０００９】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、原子力発電所から発生する処理対象水を処理するときに発生する廃棄物を削減することができる放射性廃液処理技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態に係る放射性廃液処理方法は、セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、アンチモン、ルテニウム、テクネチウム、コバルト、ウラン、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、ネプツニウム、バリウム、カルシウム、マグネシウムのうちの少なくとも１種類の特定物質が処理の対象となる第１処理対象水に含まれており、前記第１処理対象水の前記特定物質を吸着材に吸着させるステップと、前記特定物質の濃度が前記第１処理対象水とは異なる第２処理対象水に含まれる前記特定物質を、前記第１処理対象水の前記特定物質の吸着に用いた前記吸着材に吸着させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態により、原子力発電所から発生する処理対象水を処理するときに発生する廃棄物を削減することができる放射性廃液処理技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の放射性廃液処理システムを示す図。
【図２】第１実施形態の放射性廃液処理方法を示すフローチャート。
【図３】第２実施形態の放射性廃液処理システムを示す図。
【図４】第２実施形態の放射性廃液処理方法を示すフローチャート。
【図５】第３実施形態の放射性廃液処理システムを示す図。
【図６】第３実施形態の放射性廃液処理方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の放射性廃液処理システムおよび放射性廃液処理方法について図１から図２を用いて説明する。
【００１４】
図１の符号１は、第１実施形態の放射性廃液処理システムである。この放射性廃液処理システム１は、原子力発電所から発生する放射性廃液としての処理対象水Ｗ１，Ｗ２を浄化処理する。例えば、処理対象水Ｗ１，Ｗ２に含まれる特定物質を、吸着材２に吸着させて浄化処理を行う。
【００１５】
本実施形態の特定物質は、セシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ヨウ素（Ｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、テクネチウム（Ｔｃ）、コバルト（Ｃｏ）、ウラン（Ｕ）、プルトニウム（Ｐｕ）、アメリシウム（Ａｍ）、キュリウム（Ｃｍ）、ネプツニウム（Ｎｐ）、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）のうちの少なくとも１種類を含む。
【００１６】
なお、特定物質は、放射性核種としてのセシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ヨウ素（Ｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、テクネチウム（Ｔｃ）、コバルト（Ｃｏ）、ウラン（Ｕ）、プルトニウム（Ｐｕ）、アメリシウム（Ａｍ）、キュリウム（Ｃｍ）、ネプツニウム（Ｎｐ）、バリウム（Ｂａ）のうちの少なくとも１種類と、海水由来の物質としてのカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、アンモニア（ＮＨ３）、炭酸イオン（ＣＯ２−  ＨＣＯ３−）、硫酸イオン（ＳＯ４２−）、塩化物イオン（Ｃｌ−）、水酸化物イオン（ＯＨ−）のうちの少なくとも１種類と、を含むものでも良い。
【００１７】
つまり、特定物質は、放射性廃液の汚染源となっている放射性核種と、海水由来の物質との両方を含むものでも良い。海水由来の物質は、人体に対して無害なものである。しかし、処理対象水Ｗ１，Ｗ２に含まれる放射性核種を吸着材２に吸着させる場合に、海水由来の物質がその吸着作用を阻害してしまう場合がある。特に、吸着材２には、放射性核種よりも海水由来の物質の方を多く吸着するものがある。そこで、本実施形態の放射性廃液処理システム１では、放射性核種と海水由来の物質との両方を処理できるようにしている。
【００１８】
本実施形態では、放射性核種と海水由来の物質との少なくとも２種類の特定物質を含む処理対象水Ｗ１，Ｗ２を、吸着材２で除去することができる。特に、放射性物質の吸着を阻害する海水由来の物質を効率的に除去することができる。
【００１９】
図１に示すように、放射性廃液処理システム１は、吸着材２を収容する第１吸着塔３と、吸着材２を収容する第２吸着塔４とを備える。吸着材２は、ゼオライトまたはチタン系の物質で形成され、紛体またはスラリーの状態で吸着塔３，４に収容される。なお、吸着材２の種類は、吸着の対象となる特定物質に応じて調整される。この吸着材２は、比重が１より僅かに大きく、水に沈むものであるが、ほぼ水と同じ比重を有している。そのため、水の流速または圧力が所定の値以上になると、水と一緒に吸着材２を流すことができる。
【００２０】
第１吸着塔３には、処理前の第１処理対象水Ｗ１が貯留される第１処理前タンク５が第１供給配管６を介して接続される。さらに、処理後の第１処理対象水Ｗ１が貯留される第１処理後タンク７が第１排出配管８を介して接続される。
【００２１】
第２吸着塔４には、処理前の第２処理対象水Ｗ２が貯留される第２処理前タンク９が第２供給配管１０を介して接続される。さらに、処理後の第２処理対象水Ｗ２が貯留される第２処理後タンク１１が第２排出配管１２を介して接続される。
【００２２】
処理前の第１処理対象水Ｗ１には、所定の濃度の特定物質が含まれている。さらに、処理前の第２処理対象水Ｗ２には、処理前の第１処理対象水Ｗ１の２倍以上の濃度の特定物質が含まれている。つまり、処理前の第１処理対象水Ｗ１と処理前の第２処理対象水Ｗ２とでは、含有される特定物質の濃度が異なる。なお、本実施形態の濃度とは、イオン濃度でも良いし、重量濃度でも良いし、体積濃度でも良いし、モル濃度でも良い。
【００２３】
本実施形態では、第２処理前タンク９に貯留される処理対象水Ｗ２の特定物質の濃度が最も高い。第２処理後タンク１１および第１処理前タンク５に貯留される処理対象水Ｗ１，Ｗ２は、少なくとも第１処理後タンク７に貯留される処理対象水Ｗ１よりも特定物質の濃度が高い。
【００２４】
なお、処理前の第２処理対象水Ｗ２は、処理前の第１処理対象水Ｗ１に含まれる特定物質と同一の特定物質の濃度が、処理前の第１処理対象水Ｗ１と異なるものであれば良い。さらに、処理前の第１処理対象水Ｗ１に含まれる特定物質が２種類ある場合において、処理前の第２処理対象水Ｗ２は、少なくとも１種類の特定物質の濃度が、処理前の第１処理対象水Ｗ１の以上あれば良い。例えば、処理前の第１処理対象水Ｗ１にセシウムとカルシウムとの２種類の特定物質が含まれている場合に、処理前の第２処理対象水Ｗ２に含まれるセシウムの濃度が２倍以上あれば、カルシウムの濃度が処理前の第１処理対象水Ｗ１よりも低くても良い。
【００２５】
また、本実施形態において、処理前の第１処理対象水Ｗ１と処理前の第２処理対象水Ｗ２とで特定物質の濃度が異なる態様には、いずれか一方の処理前の処理対象水Ｗ１，Ｗ２に特定物質が全く含まれていないこと、つまり、濃度がゼロであることが含まれる。
【００２６】
第１吸着塔３を備える第１処理対象水Ｗ１を処理する第１処理系統１３（第１処理装置）と、第２吸着塔４を備える第２処理対象水Ｗ２を処理する第２処理系統１４（第２処理装置）とが設けられている。なお、第１吸着塔３で用いた吸着材２を第２吸着塔４で再利用することができる。使用済みの吸着材２は、放射性廃棄物となるため、この吸着材２を再利用し、複数の処理系統１３，１４で使用することで、放射性廃棄物の発生量が低減される。
【００２７】
第１吸着塔３に収容された吸着材２を用いて第１処理対象水Ｗ１を処理する形態が第１処理形態である。この第１吸着塔３で用いた吸着材２を第２吸着塔４に移送し、この第２吸着塔４で第２処理対象水Ｗ２を処理する形態が第２処理形態となっている。本実施形態の放射性廃液処理システム１は、第１処理形態から第２処理形態に切り換え可能となっている。
【００２８】
なお、吸着材２が第２処理形態にて処理する処理前の第２処理対象水Ｗ２の特定物質の濃度は、第１処理形態にて最後（形態の切換直前）に処理した処理前の第１処理対象水Ｗ１の濃度の２倍以上となっている。つまり、第１処理形態から第２処理形態に切り換えられる前後（直前と直後）で、吸着材２に接触する処理対象水Ｗ１，Ｗ２に含まれる特定物質の濃度が異なっている。
【００２９】
なお、第１吸着塔３に収容された吸着材２を第２吸着塔４に移送するときにおいて、既に第２吸着塔４に別の吸着材２が収容されている場合には、予め第２吸着塔４の吸着材２を抜き出しておくようにする。
【００３０】
なお、第１処理系統１３と第２処理系統１４とで１つの水処理システムを構成しても良い。その場合に、同一の汚染源から発生した１種類の処理対象水を処理する系統において、第１処理系統１３は、第２処理系統１４の下流側に設けられたものでも良い。つまり、第２吸着塔４で処理された後の第２処理対象水Ｗ２が、第１吸着塔３で処理される前の第１処理対象水Ｗ１であっても良い。
【００３１】
次に、第１吸着塔３に収容された吸着材２を第２吸着塔４まで移送する機構、つまり、第１処理形態から第２処理形態に切り換える切換機構について説明する。
【００３２】
第１吸着塔３は、円筒形を成す容器であり、その円筒の軸が垂直方向を向くように設置されている。第１吸着塔３の下部（底板部）には、第１通水配管１５が接続される。また、第１吸着塔３の上部（天井部）には、第１循環配管１６が接続される。さらに、第１通水配管１５および第１循環配管１６は、第１液送ポンプ１７に接続される。第１通水配管１５および第１循環配管１６によりループ状の流路が形成される。なお、第１液送ポンプ１７には、補給水タンク１８が補給接続管１９を介して接続される。
【００３３】
第１液送ポンプ１７は、第１移送配管２０を介して移送ポンプ２１に接続される。さらに、移送ポンプ２１は、第２移送配管２２を介して第２吸着塔４に接続される。また、第２移送配管２２には、移送される吸着材２の移送量を監視するためのモニタ２３（検出器）が設けられる。
【００３４】
第２吸着塔４は、円筒形を成す容器であり、その円筒の軸が垂直方向を向くように設置されている。第２吸着塔４の下部（底板部）には、第２通水配管２４が接続される。また、第２吸着塔４の上部（天井部）には、第２循環配管２５が接続される。さらに、第２通水配管２４および第２循環配管２５は、第２液送ポンプ２６に接続される。第２通水配管２４および第２循環配管２５によりループ状の流路が形成される。なお、第２液送ポンプ２６には、第２処理前タンク９がタンク接続管２７を介して接続される。
【００３５】
放射性廃液処理システム１は、第１液送ポンプ１７と移送ポンプ２１と第２液送ポンプ２６とを制御する制御部２８を備える。なお、第１液送ポンプ１７と移送ポンプ２１と第２液送ポンプ２６の制御を人手により行っても良い。
【００３６】
モニタ２３で検出された吸着材２の移送量は、制御部２８に入力される。また、制御部２８は、経過時間をカウントする計時部を備える。
【００３７】
モニタ２３は、レーザなどの光を用いた監視装置となっている。このモニタ２３により第２移送配管２２を流れる水のスラリー濃度（濁り具合）を取得する。制御部２８は、スラリー濃度と移送ポンプ２１による流量とその時間を集計することで、吸着材２の移送量を算出することができる。この算出した移送量により、第１吸着塔３から第２吸着塔４まで吸着材２の移送が完了したか否かを把握することができる。
【００３８】
第１処理系統１３において、第１吸着塔３から吸着材２を抜き出すときには、補給水タンク１８から移送用の流体である補給水Ｗ３を第１液送ポンプ１７に供給し、第１液送ポンプ１７を駆動させる。すると、第１通水配管１５から第１吸着塔３の下部に補給水Ｗ３が供給され、第１吸着塔３の上部から第１循環配管１６に補給水Ｗ３が流出される。つまり、第１吸着塔３の下から上へ補給水Ｗ３の通水を行うことができる。この通水によって、第１液送ポンプ１７と第１通水配管１５と第１吸着塔３と第１循環配管１６とを循環するループ状の流路が形成される。この通水により吸着材２が流動化し、補給水Ｗ３と一緒に流れるようになる。
【００３９】
そして、移送ポンプ２１を駆動することで、第１移送配管２０および第２移送配管２２を介して補給水Ｗ３と一緒に吸着材２が第２吸着塔４に移送される。
【００４０】
第２処理系統１４では、第２処理前タンク９から処理前の第２処理対象水Ｗ２を第２液送ポンプ２６に供給し、第２液送ポンプ２６を駆動させる。すると、第２通水配管２４から第２吸着塔４の下部に第２処理対象水Ｗ２が供給され、第２吸着塔４の上部から第２循環配管２５に第２処理対象水Ｗ２が流出される。つまり、第２吸着塔４の下から上へ通水を行うことができる。この通水によって、第２通水配管２４と第２循環配管２５と第２液送ポンプ２６とを循環するループ状の流路が形成される。この通水によって、第１吸着塔３から移送された吸着材２が整えられる。そして、第２吸着塔４の内部で偏りなく吸着材２が収容される。
【００４１】
そして、第１吸着塔３に収容された吸着材２の全部または所定の量が、第２吸着塔４に移送された時点でポンプ１７，２１，２６を停止する。
【００４２】
本実施形態では、まず、第１吸着塔３にて第１処理対象水Ｗ１の特定物質を吸着材２に吸着させる。そして、第１吸着塔３に収容された吸着材２が破過状態になるまで使用する。ここで、破過状態とは、特定物質の吸着能力が上限に達した状態を示す。例えば、第１処理対象水Ｗ１に含まれる特定物質の濃度が、第１吸着塔３を通過する前と後とでほぼ同じ濃度である場合には、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態になったと見なすことができる。
【００４３】
なお、破過状態を示す吸着能力の上限値は、それぞれの処理系統１３，１４に応じて異なる値が設定される。例えば、第１処理系統１３で破過状態となった吸着材２であっても、第２処理系統１４では未だ破過状態ではない場合がある。また、所定の吸着材２が、第１処理系統１３で処理する第１処理対象水Ｗ１に含まれる１種類の特定物質に対する吸着能力が上限に達しても、第２処理系統１４で処理する第２処理対象水Ｗ２に含まれる他の種類の特定物質に対する吸着能力が上限に達していない場合がある。
【００４４】
本実施形態では、第１吸着塔３に収容された吸着材２を第２吸着塔４まで移送することで、第１処理対象水Ｗ１を処理する第１処理系統１３で破過状態となった吸着材２を、第２処理対象水Ｗ２を処理する第２処理系統１４で再利用することができる。つまり、第２吸着塔４にて第２処理対象水Ｗ２の特定物質を、第１処理対象水Ｗ１の特定物質の吸着に用いた吸着材２に吸着させる。このようにすれば、第１処理系統１３では、破過状態となった吸着材２を再利用できるため、廃棄物となる吸着材２の量を削減できる。
【００４５】
なお、処理対象水Ｗ１，Ｗ２に複数種類の特定物質が含まれているときに、１つの種類の特定物質に対しては破過状態になったとしても、他の種類の特定物質については未だ破過状態となっていない場合がある。そこで、このような吸着の対象となる特定物質が異なる複数種類の処理対象水Ｗ１，Ｗ２を処理する場合に、１種類の処理対象水Ｗ１の処理に用いた吸着材２を、他の種類の処理対象水Ｗ２の処理に用いるようにする。
【００４６】
また、第１処理対象水Ｗ１を処理する第１吸着塔３に収容された吸着材２の少なくとも一部を第１吸着塔３から抜き出して、第２処理対象水Ｗ２を処理する第２吸着塔４に移送するようにしている。このようにすれば、第１吸着塔３を用いて第１処理対象水Ｗ１を処理する第１処理形態から第２吸着塔４を用いて第２処理対象水Ｗ２を処理する第２処理形態に切り換えることができる。
【００４７】
また、特定物質の濃度が処理前の第１処理対象水Ｗ１の２倍以上となる処理前の第２処理対象水Ｗ２に含まれる特定物質を、第１処理対象水Ｗ１の特定物質の吸着に用いた吸着材２に吸着させる。このようにすれば、第１処理対象水Ｗ１の処理に用いた吸着材２を第２処理対象水Ｗ２の処理に再利用するときに、第２処理対象水Ｗ２の処理効率を向上させることができる。また、第１処理対象水Ｗ１の処理のときに吸着材２に吸着された特定物質が、第２処理対象水Ｗ２の処理のときに溶け出してしまうことを抑制することができる。
【００４８】
また、第１吸着塔３から吸着材２を抜き出すときに、第１吸着塔３の下から上へ通水を行うようにしている。このようにすれば、作業者が吸着材２に触れずに第１吸着塔３から吸着材２を抜き出すことができるため、作業者の被ばくを抑えることができる。さらに、第１吸着塔３に対して、吸着材２の脱着操作を行わないで、効率的に移送することができる。
【００４９】
また、第１吸着塔３から抜き出された吸着材２を、第１吸着塔３から第２吸着塔４まで接続された配管１６，２０，２２を介して移送するようにしている。このようにすれば、第１吸着塔３から吸着材２を抜き出すときに、作業者が吸着材２に触れずに行うことができるため、作業者の被ばくを抑えることができる。
【００５０】
また、第１吸着塔３から吸着材２を抜き出すときには、補給水タンク１８から移送用の流体である補給水Ｗ３を第１液送ポンプ１７に供給することで、作業者が吸着材２に触れずに、吸着材２を抜き出すことができる
【００５１】
また、移送用の流体である補給水Ｗ３に含まれる特定物質の濃度は、第１吸着塔３の吸着材２で処理後の第１処理対象水Ｗ１に含まれる特定物質の濃度以下となっていることが好ましい。このようにすれば、吸着材２の吸着能力を維持したまま移送することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、補給水タンク１８に貯留された補給水Ｗ３を第１吸着塔３に通水することで、吸着材２を抜き出しているが、その他の態様であっても良い。例えば、第１処理後タンク７に貯留された処理後の第１処理対象水Ｗ１を第１吸着塔３に通水することで、吸着材２を抜き出しても良い。
【００５３】
なお、特に図示はしないが、それぞれの配管には、バルブが設けられている。それぞれの配管に水を流すときには、対応するバルブが開放され、水を流さないときには、対応するバルブが閉鎖される制御がなされる。また、バルブの開閉の制御を人手により行っても良い。
【００５４】
次に、第１実施形態の放射性廃液処理システム１が実行する放射性廃液処理方法について図２のフローチャートを用いて説明する。この放射性廃液処理システム１の動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。なお、図１を適宜参照する。
【００５５】
図２に示すように、まず、ステップＳ１１において、作業者は、各種のバルブを制御し、処理前の第１処理対象水Ｗ１を第１処理前タンク５から第１吸着塔３に供給する。そして、第１吸着塔３の吸着材２が第１処理対象水Ｗ１に含まれる特定物質を吸着する。処理後の第１処理対象水Ｗ１は、第１処理後タンク７に貯留される。なお、制御部２８がバルブの制御を行っても良い。
【００５６】
次のステップＳ１２において、作業者は、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態になったか否かを判定する。この判定は、第１処理対象水Ｗ１の処理量または第１処理系統１３における吸着材２の使用期間を参照して行われる。なお、制御部２８がこの判定を行っても良い。ここで、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態でない場合（ステップＳ１２がＮＯ）は、前述のステップＳ１１に戻る。一方、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態である場合（ステップＳ１２がＹＥＳ）は、ステップＳ１３に進む。
【００５７】
ステップＳ１３において、制御部２８は、第１液送ポンプ１７を駆動し、補給水タンク１８の補給水Ｗ３を第１吸着塔３に供給する。そして、第１吸着塔３の下から上へ補給水Ｗ３の通水が行われる。
【００５８】
次のステップＳ１４において、補給水Ｗ３の流れに伴って吸着材２が第１吸着塔３から第１循環配管１６を介して抜き出される。ここで、第１液送ポンプ１７と第１通水配管１５と第１吸着塔３と第１循環配管１６とを循環するループ状の流路が形成される。この通水により吸着材２が流動化し、補給水Ｗ３と一緒に流れるようになる。
【００５９】
次のステップＳ１５において、制御部２８は、移送ポンプ２１を駆動することで、第１移送配管２０および第２移送配管２２を介して補給水Ｗ３と一緒に吸着材２を第２吸着塔４に移送する。なお、第１液送ポンプ１７と第１通水配管１５と第１吸着塔３と第１循環配管１６とを循環するループ状の流れと、吸着材２の第２吸着塔４に対する移送とを同時に行っても良い。
【００６０】
次のステップＳ１６において、制御部２８は、第２移送配管２２を介して移送される吸着材２の移送量をモニタ２３によって監視する。なお、作業者がこの監視を行っても良い。
【００６１】
次のステップＳ１７において、制御部２８は、監視される移送量に基づいて、第１吸着塔３から第２吸着塔４までの吸着材２の移送が完了したか否かを判定する。なお、作業者がこの判定を行っても良い。ここで、吸着材２の移送が完了していない場合（ステップＳ１７がＮＯ）は、前述のステップＳ１３に戻る。一方、吸着材２の移送が完了した場合（ステップＳ１７がＹＥＳ）は、ステップＳ１８に進む。
【００６２】
次のステップＳ１８において、作業者は、各種のバルブを制御し、処理前の第２処理対象水Ｗ２を第２処理前タンク９から第２吸着塔４に供給する。そして、第２吸着塔４の吸着材２が第２処理対象水Ｗ２に含まれる特定物質を吸着する。処理後の第２処理対象水Ｗ２は、第２処理後タンク１１に貯留される。なお、制御部２８がバルブの制御を行っても良い。
【００６３】
以上により、放射性廃液処理方法を終了する。なお、吸着材２が抜き出された第１吸着塔３に新しい吸着材２を投入しても良い。
【００６４】
本実施形態では、第１移送配管２０および第２移送配管２２を介して吸着材２を第１吸着塔３から第２吸着塔４まで移送している。つまり、水力移送機構を用いて吸着材２の移送を行っているが、その他の態様であっても良い。例えば、第１吸着塔３から第２吸着塔４まで吸着材２を移送するときの少なくとも一部で、ベルトコンベアによる移送機構、スクリュによる移送機構、重力落下機構、押し出し機構、または空気移送機構を用いても良い。このようにすれば、吸着材２の移送形態に応じて適切な機構を用いることができる。
【００６５】
なお、各機構の一例を述べる。ベルトコンベアによる移送機構とは、ベルトコンベアにより吸着材２を移送する機構である。スクリュによる移送機構とは、アルキメディアン・スクリュなどのスクリュ状の機械要素を用いて吸着材２を移送する機構である。重力落下機構とは、第１吸着塔３が第２吸着塔４の上部に設けられており、第１吸着塔３の底板を開放することで、第２吸着塔４の内部に吸着材２を落下させて移送する機構である。押し出し機構とは、ピストンなどの機械要素を用いて第１吸着塔３から吸着材２を押し出して移送する機構である。空気移送機構とは、補給水Ｗ３の替りに移送用の流体として空気を用いる移送機構である。
【００６６】
本実施形態では、第１吸着塔３が設けられた第１処理系統１３と、第２吸着塔４が設けられた第２処理系統１４のみを例示しているが、処理系統が３つ以上あっても良い。そして、第１処理系統１３にて破過状態になった吸着材２を第２処理系統１４に移送し、さらに、第２処理系統１４にて破過状態になった吸着材２を第３処理系統に移送しても良い。
【００６７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の放射性廃液処理方法および放射性廃液処理システム１Ａについて図３から図４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００６８】
図３に示すように、第２実施形態の放射性廃液処理システム１Ａは、第１吸着塔３から第２吸着塔４まで吸着材２を移送する途中の段階で用いる移送用タンク２９を備える。
【００６９】
移送用タンク２９には、第１吸着塔３から延びる第１循環配管１６が接続される。そして、移送用タンク２９から延びる補助循環配管３０が第１液送ポンプ１７に接続される。また、第１液送ポンプ１７から延びる第１移送配管２０が移送用タンク２９に接続される。さらに、移送用タンク２９から延びる補助移送配管３１が移送ポンプ２１に接続される。第１通水配管１５、第１循環配管１６、移送用タンク２９、補助循環配管３０によりループ状の流路が形成される。
【００７０】
なお、第１循環配管１６には、移送される吸着材２の移送量を監視するためのモニタ３２が設けられる。このモニタ３２で検出された吸着材２の移送量は、制御部２８に入力される。
【００７１】
第１処理系統１３において、第１吸着塔３から吸着材２を抜き出すときには、補給水タンク１８から移送用の流体である補給水Ｗ３を第１液送ポンプ１７に供給し、第１液送ポンプ１７を駆動させる。まず、第１液送ポンプ１７から第１通水配管１５を介して第１吸着塔３の下部に補給水Ｗ３を供給する。そして、第１吸着塔３の上部から第１循環配管１６に補給水Ｗ３が流出され、移送用タンク２９に流入される。そして、第１液送ポンプ１７と第１通水配管１５と第１吸着塔３と第１循環配管１６と移送用タンク２９と補助循環配管３０を循環するループ状の流路が形成される。この通水により吸着材２が流動化し、補給水Ｗ３と一緒に流れるようになる。
【００７２】
第１吸着塔３から抜き出された吸着材２は、移送用タンク２９に収容される。なお、移送用タンク２９において、補助循環配管３０に繋がる出口側に、吸着材２のみを保持して水を通過させるフィルタを設けても良い。
【００７３】
第１吸着塔３から抜き出された吸着材２の移送量をモニタ３２により監視する。そして、第１吸着塔３から第２吸着塔４まで充分な量の吸着材２が移送された後、第１液送ポンプ１７を一旦停止する。
【００７４】
次に、第１液送ポンプ１７は、補給水Ｗ３の供給先を切り換え、第１液送ポンプ１７から第１移送配管２０を介して移送用タンク２９に補給水Ｗ３を供給する。そして、移送ポンプ２１を駆動することで、移送用タンク２９から補助移送配管３１および第２移送配管２２を介して補給水Ｗ３と一緒に吸着材２が第２吸着塔４に移送される。
【００７５】
そして、移送用タンク２９に収容された吸着材２の全部または所定の量が、第２吸着塔４に移送された時点で移送ポンプ２１を停止する。
【００７６】
なお、第２処理系統１４が第１処理系統１３から離れた場所に設けられている場合には、第１吸着塔３から抜き出した吸着材２を移送用タンク２９に収容した後に、この移送用タンク２９を第１処理系統１３から取り外しても良い。そして、移送用タンク２９を第２処理系統１４まで移動させても良い。つまり、移送用タンク２９を車両または船舶などを用いて移送しても良い。そして、移送用タンク２９を第２処理系統１４に接続した後に、移送用タンク２９に収容された吸着材２を第２吸着塔４に導入させても良い。第２実施形態では、移送用タンク２９を用いることで、第１吸着塔３から第２吸着塔４まで配管が接続されていなくても、吸着材２を移送することができる。
【００７７】
次に、第２実施形態の放射性廃液処理システム１Ａが実行する放射性廃液処理方法について図４のフローチャートを用いて説明する。この放射性廃液処理システム１Ａの動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。なお、図３を適宜参照する。
【００７８】
図４に示すように、まず、ステップＳ２１において、作業者は、各種のバルブを制御し、処理前の第１処理対象水Ｗ１を第１処理前タンク５から第１吸着塔３に供給する。そして、第１吸着塔３の吸着材２が第１処理対象水Ｗ１に含まれる特定物質を吸着する。処理後の第１処理対象水Ｗ１は、第１処理後タンク７に貯留される。なお、制御部２８がバルブの制御を行っても良い。
【００７９】
次のステップＳ２２において、作業者は、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態になったか否かを判定する。なお、制御部２８がこの判定を行っても良い。ここで、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態でない場合（ステップＳ２２がＮＯ）は、前述のステップＳ２１に戻る。一方、第１吸着塔３の吸着材２が破過状態である場合（ステップＳ２２がＹＥＳ）は、ステップＳ２３に進む。
【００８０】
ステップＳ２３において、制御部２８は、第１液送ポンプ１７を駆動し、補給水タンク１８の補給水Ｗ３を第１吸着塔３に供給する。そして、第１吸着塔３の下から上へ補給水Ｗ３の通水が行われる。
【００８１】
次のステップＳ２４において、補給水Ｗ３の流れに伴って吸着材２が第１吸着塔３から第１循環配管１６を介して抜き出される。ここで、第１液送ポンプ１７と第１通水配管１５と第１吸着塔３と第１循環配管１６と移送用タンク２９と補助循環配管３０を循環するループ状の流路が形成される。この通水により吸着材２が流動化し、補給水Ｗ３と一緒に流れるようになる。
【００８２】
次のステップＳ２５において、第１吸着塔３から抜き出された吸着材２は、第１循環配管１６を介して移送用タンク２９まで移送される。そして、第１吸着塔３から抜き出された吸着材２は、移送用タンク２９に収容される。
【００８３】
次のステップＳ２６において、制御部２８は、第１循環配管１６を介して移送される吸着材２の移送量をモニタ３２によって監視する。なお、作業者がこの監視を行っても良い。
【００８４】
次のステップＳ２７において、制御部２８は、監視される移送量に基づいて、第１吸着塔３から移送用タンク２９までの吸着材２の移送が完了したか否かを判定する。なお、作業者がこの判定を行っても良い。ここで、吸着材２の移送が完了していない場合（ステップＳ２７がＮＯ）は、前述のステップＳ２３に戻る。一方、吸着材２の移送が完了した場合（ステップＳ２７がＹＥＳ）は、ステップＳ２８に進む。
【００８５】
ステップＳ２８において、第１液送ポンプ１７は、補給水Ｗ３の供給先を切り換え、第１液送ポンプ１７から第１移送配管２０を介して移送用タンク２９に補給水Ｗ３を供給する。この補給水Ｗ３の流れに伴って吸着材２が移送用タンク２９から補助移送配管３１を介して抜き出される。
【００８６】
次のステップＳ２９において、制御部２８は、移送ポンプ２１を駆動することで、補助移送配管３１および第２移送配管２２を介して補給水Ｗ３と一緒に吸着材２が第２吸着塔４まで移送される。
【００８７】
次のステップＳ３０において、制御部２８は、第２移送配管２２を介して移送される吸着材２の移送量をモニタ２３によって監視する。なお、作業者がこの監視を行っても良い。
【００８８】
次のステップＳ３１において、制御部２８は、監視される移送量に基づいて、移送用タンク２９から第２吸着塔４までの吸着材２の移送が完了したか否かを判定する。なお、作業者がこの判定を行っても良い。ここで、吸着材２の移送が完了していない場合（ステップＳ３１がＮＯ）は、前述のステップＳ２８に戻る。一方、吸着材２の移送が完了した場合（ステップＳ３１がＹＥＳ）は、ステップＳ３２に進む。
【００８９】
ステップＳ３２において、作業者は、各種のバルブを制御し、処理前の第２処理対象水Ｗ２を第２処理前タンク９から第２吸着塔４に供給する。そして、第２吸着塔４の吸着材２が第２処理対象水Ｗ２に含まれる特定物質を吸着する。処理後の第２処理対象水Ｗ２は、第２処理後タンク１１に貯留される。なお、制御部２８がバルブの制御を行っても良い。
【００９０】
以上により、放射性廃液処理方法を終了する。なお、吸着材２が抜き出された第１吸着塔３に新しい吸着材２を投入しても良い。
【００９１】
第２実施形態では、第１吸着塔３から移送用タンク２９に吸着材２を移送し、この移送用タンク２９を用いて第２吸着塔４まで吸着材２を移送する。そのため、第２吸着塔４が第１吸着塔３の遠隔地にあっても吸着材２を移送することができる。
【００９２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の放射性廃液処理方法および放射性廃液処理システム１Ｂについて図５から図６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００９３】
図５に示すように、第３実施形態の放射性廃液処理システム１Ｂは、１つの処理系統３３に１つの吸着塔３４が設けられている。
【００９４】
この１つの吸着塔３４には、処理前の第１処理対象水Ｗ１が貯留される第１処理前タンク５が第１供給配管６を介して接続される。さらに、処理後の第１処理対象水Ｗ１が貯留される第１処理後タンク７が第１排出配管８を介して接続される。
【００９５】
さらに、この１つの吸着塔３４には、処理前の第２処理対象水Ｗ２が貯留される第２処理前タンク９が第２供給配管１０を介して接続される。さらに、処理後の第２処理対象水Ｗ２が貯留される第２処理後タンク１１が第２排出配管１２を介して接続される。
【００９６】
放射性廃液処理システム１Ｂは、第１供給配管６に設けられるバルブ３５と、第１排出配管８に設けられるバルブ３６と、第２供給配管１０に設けられるバルブ３７と、第２排出配管１２に設けられるバルブ３８とを制御する制御部２８を備える。
【００９７】
第１処理形態では、第１供給配管６に設けられるバルブ３５と、第１排出配管８に設けられるバルブ３６とを開放し、他のバルブ３７，３８を閉鎖する。ここで、吸着塔３４にて第１処理対象水Ｗ１の特定物質を吸着材２に吸着させる。そして、吸着塔３４に収容された吸着材２が破過状態になるまで使用する。吸着材２が破過状態になったら、第１処理形態から第２処理形態に切り換える。
【００９８】
第２処理形態では、第２供給配管１０に設けられるバルブ３７と、第２排出配管１２に設けられるバルブ３８とを開放し、他のバルブ３５，３６を閉鎖する。そして、吸着塔３４にて第２処理対象水Ｗ２の特定物質を吸着材２に吸着させる。
【００９９】
次に、第３実施形態の放射性廃液処理システム１Ｂが実行する放射性廃液処理方法について図６のフローチャートを用いて説明する。この放射性廃液処理システム１Ｂの動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。なお、図５を適宜参照する。
【０１００】
図６に示すように、まず、ステップＳ４１において、制御部２８は、第１供給配管６に設けられるバルブ３５と、第１排出配管８に設けられるバルブ３６とを開放し、他のバルブ３７，３８を閉鎖する。ここで、処理前の第１処理対象水Ｗ１を第１処理前タンク５から吸着塔３４に供給する。そして、吸着塔３４にて第１処理対象水Ｗ１の特定物質を吸着材２に吸着させる。処理後の第１処理対象水Ｗ１は、第１処理後タンク７に貯留される。なお、作業者がバルブ３５〜３８の制御を行っても良い。
【０１０１】
次に、ステップＳ４２において、作業者は、吸着塔３４の吸着材２が破過状態になったか否かを判定する。なお、制御部２８がこの判定を行っても良い。ここで、吸着塔３４の吸着材２が破過状態でない場合（ステップＳ４２がＮＯ）は、前述のステップＳ４１に戻る。一方、吸着塔３４の吸着材２が破過状態である場合（ステップＳ４２がＹＥＳ）は、ステップＳ４３に進む。
【０１０２】
次に、ステップＳ４３において、制御部２８は、第２供給配管１０に設けられるバルブ３７と、第２排出配管１２に設けられるバルブ３８とを開放し、他のバルブ３５，３６を閉鎖する。このようにバルブ３５〜３８の開閉の切り換えが行われることで、第１処理形態から第２処理形態に切り換えることができる。
【０１０３】
次に、ステップＳ４４において、処理前の第２処理対象水Ｗ２を第２処理前タンク９から吸着塔３４に供給する。そして、吸着塔３４にて第２処理対象水Ｗ２の特定物質を吸着材２に吸着させる。処理後の第２処理対象水Ｗ２は、第２処理後タンク１１に貯留される。なお、作業者がバルブ３５〜３８の制御を行っても良い。
【０１０４】
第３実施形態の放射性廃液処理システム１Ｂでは、吸着材２が収容された１つの吸着塔３４に対して、第１処理対象水Ｗ１を処理させる第１処理形態から、第２処理対象水Ｗ２を処理させる第２処理形態に切り換えることができる。このようにすれば、第１処理対象水Ｗ１を処理する第１処理形態から第２処理対象水Ｗ２を処理する第２処理形態に変更するときに、吸着塔３４に対する吸着材２の入れ替えを行わずに済む。そのため、作業者が吸着材２に触れずに済むようになり、作業者の被ばくを抑えることができる。
【０１０５】
本実施形態に係る放射性廃液処理方法を第１実施形態から第３実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【０１０６】
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【０１０７】
なお、本実施形態では、第１処理系統１３に１つの第１吸着塔３が設けられる態様を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、第１処理系統１３に２つ以上の第１吸着塔３が設けられても良い。また、本実施形態では、第２処理系統１４に１つの第２吸着塔４が設けられる態様を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、第２処理系統１４に２つ以上の第２吸着塔４が設けられても良い。
【０１０８】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、特定物質の濃度が第１処理対象水とは異なる第２処理対象水に含まれる特定物質を、第１処理対象水の特定物質の吸着に用いた吸着材に吸着させるステップを含むことにより、原子力発電所から発生する処理対象水を処理するときに発生する廃棄物を削減することができる。
【０１０９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１（１Ａ，１Ｂ）…放射性廃液処理システム、２…吸着材、３…第１吸着塔、４…第２吸着塔、５…第１処理前タンク、６…第１供給配管、７…第１処理後タンク、８…第１排出配管、９…第２処理前タンク、１０…第２供給配管、１１…第２処理後タンク、１２…第２排出配管、１３…第１処理系統、１４…第２処理系統、１５…第１通水配管、１６…第１循環配管、１７…第１液送ポンプ、１８…補給水タンク、１９…補給接続管、２０…第１移送配管、２１…移送ポンプ、２２…第２移送配管、２３…モニタ、２４…第２通水配管、２５…第２循環配管、２６…第２液送ポンプ、２７…タンク接続管、２８…制御部、２９…移送用タンク、３０…補助循環配管、３１…補助移送配管、３２…モニタ、３３…処理系統、３４…吸着塔、３５〜３８…バルブ、Ｗ１…第１処理対象水、Ｗ２…第２処理対象水、Ｗ３…補給水。
【図１】
2020153699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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