(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底に配されて周回する周回軌道手段と、
前記周回軌道手段を周回駆動させる駆動手段と、
前記周回軌道手段に所定の間隔で備えられ海水中の金属を吸着させる捕集材とを備え、
前記周回軌道手段は陸域と海底とにわたり配され、
前記駆動手段は陸域に備えられ、
前記周回軌道手段は、
海岸線に沿った方向に対して交差する方向に延びて配され、海岸線から所定距離の海底地点で折り返されて陸域に循環して周回し、
前記周回軌道手段は、所定の水深の海底までは周囲が覆われた通路に配され、
前記捕集材は、浮力をもった基部材に設けられ、
前記基部材は、一端が前記周回軌道手段に固定される浮力をもった長尺状の軸部材であり、
前記捕集材は、前記軸部材に対して高分子化合物が撚り線状にされた捕集担体が多数取り付けられてモール状態にされ、
前記捕集担体に吸着材が結合され、
前記通路には、前記周回軌道手段と共に前記捕集材が連続して束ねられた状態で挿入される
ことを特徴とする海水中金属の捕集材の係留装置。
【請求項２】
請求項１に記載の海水中金属の捕集材の係留装置において、
前記所定の水深は、船舶が航行できる水深よりも深い深さである
ことを特徴とする海水中金属の捕集材の係留装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の海水中金属の捕集材の係留装置において、
前記捕集材から海水中の金属を回収する回収手段が陸域に備えられている
ことを特徴とする海水中金属の捕集材の係留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水中の金属、例えば、ウランを捕集する海水中金属の捕集材を係留する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力は主要なエネルギー源であり、原子力発電の燃料としてのウランの需要は高くなることが確実視されているのが実情である。しかし、ウラン資源は特定の国に集中しているため、安定供給に対するリスクが高く、電力の安定供給が妨げられる虞がある。
【０００３】
一方、海水中には極微量であるが多くの希少金属が含まれており、海水中の希少金属としてウランが存在することが知られている。このため、原子力発電の燃料として、海水中のウランを活用することが種々研究されている。海水中からウランを回収することができれば、ウランの安定供給に対するリスクを大幅に低減することが可能になる。
【０００４】
海水からウランを捕集する捕集材として、アミドキシム基を有する捕集材が知られている。アミドキシム基を有する捕集材を用いることにより、捕集材の量に対するウランの捕集量を一定量の割合で確保することができる。
【０００５】
このような捕集材を用いて海水中の金属を回収する捕集装置として、組紐状の多数の浮遊部に捕集材をモール状に設け、錘が備えられた着底部により浮遊部を所定間隔でつなげることで浮遊部を海水中の広範囲に亘り漂わせることが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された捕集装置では、着底部と浮遊部が直列に繋げられているため、巻き上げ装置等を用いて地上や船上に巻き上げることで、捕集材に捕集されたウランを回収することができる。
【０００６】
しかし、所望量のウランを回収するためには、浮遊部を大量に漂わせる必要があり、直列に繋げられた着底部と浮遊部のトータルの長さが長くなり、広範囲に亘り設置する必要があった。このため、巻き上げ装置や回収設備を必要とし、回収作業のために船舶による広範囲の移動を要していた。また、ウランを回収するため、巻き上げられた長尺物から浮遊部を分離し、捕集材からウランを溶離処理している。このため、浮遊物を再度海水中に投入するためには、分離された着底部と浮遊部を繋げる作業が必要になり、多大な労力と作業時間が必要であった。
【０００７】
従って、船舶による航行が必須であり、作業が天候に左右されることになり、また、連続した運転を行うためには重労働の作業になることは避けられないのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１９８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、船舶を用いることなく天候に左右されない状態で、所望量の海水中金属を連続して回収することができる海水中金属の捕集材の係留装置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】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の海水中金属の捕集材の係留装置は、海底に配されて周回する周回軌道手段と、前記周回軌道手段を周回駆動させる駆動手段と、前記周回軌道手段に所定の間隔で備えられ海水中の金属を吸着させる捕集材とを備え、前記周回軌道手段は陸域と海底とにわたり配され、前記駆動手段は陸域に備えられ、前記周回軌道手段は、海岸線に沿った方向に対して交差する方向に延びて配され、海岸線から所定距離の海底地点で折り返されて陸域に循環して周回し、前記周回軌道手段は、所定の水深の海底までは周囲が覆われた通路に配され、前記捕集材は、浮力をもった基部材に設けられ、前記基部材は、一端が前記周回軌道手段に固定される浮力をもった長尺状の軸部材であり、前記捕集材は、前記軸部材に対して高分子化合物が撚り線状にされた捕集担体が多数取り付けられてモール状態にされ、前記捕集担体に吸着材が結合され、前記通路には、前記周回軌道手段と共に前記捕集材が連続して束ねられた状態で挿入されることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る本発明では、周回軌道手段を周回させている過程で捕集材に海水中の金属を吸着させて金属を連続して捕集する。周回軌道手段の長さや周回速度、捕集材の間隔等を捕集する金属の海中濃度や海水温度等に基づいて設定し、所望量の金属を捕集する。捕集材に担持される吸着材を適宜選定することにより、例えば、吸着材としてアミドキシム基を用いることにより、海水中のウランを捕集して回収することができる。
そして、周回軌道手段を陸域と海底との間で周回させ、海水中を移動した後の周回軌道手段の捕集材から金属を回収し、金属が回収された捕集材は周回軌道手段の周回により再び海水中に移動する。
また、周回軌道手段は、海岸線に沿った方向に対して交差する方向、例えば、沖合に向けて海岸線から離れる方向に向かって延びて敷設されているので、海岸線に沿った潮流に対して交差する方向で周回移動させることができ、海岸線に沿った方向に流れがある海域で海水を捕集材に接触させることができる。
また、周回軌道は、所定の水深の海底までは周囲が覆われた通路に配されているので、捕集材が海岸近傍の波の影響を受けることがない。周囲が覆われた通路としては、陸域や海底下にトンネルを形成することが適用される。また、陸域から海域までトンネルを形成し、海域では所定の水深までの海底面に管状通路を敷設することが適用される。
また、浮力をもった基部材に捕集材が設けられているので、海水中では捕集材は浮遊して海底を引きずることがない。
また、浮力が軸方向に分散された軸部材に捕集担体が多数取り付けられた捕集材を用い、捕集材が所定間隔で備えられた周回軌道手段を走行させることにより、潮の流れに影響され難い状態で捕集材を浮遊させて海底を引きずることを確実に防止し、モール状態の捕集担体に海水中の金属を吸着させて海水中の金属を捕集することができる。
【００１２】
周回軌道手段としては、長尺チェーン部材を周回動自在に備え、スプロケットを介して長尺チェーン部材を周回駆動させることが好ましい。また、レールを敷設し、レールに対して多数の台車を数珠繋ぎ状に配して周回軌道手段とすることも可能である。この場合、一箇所で台車に駆動力を与えることで一斉に多数の台車をレールに沿って走行させることができる。
【００１３】
この結果、船舶を用いることなく天候に左右されない状態で、所望量の海水中金属を連続して回収することが可能になる。つまり、天候に拘わらず海水中金属の回収作業を行うことができ、また、天候が急変した場合であっても、危険な作業を伴う虞がないので、海水中金属の回収作業を中断することなく継続して行うことができる。
【００２０】
また、請求項２に係る本発明の海水中金属の捕集材の係留装置は、請求項１に記載の海水中金属の捕集材の係留装置において、前記所定の水深は、船舶が航行できる水深よりも深い深さであることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に係る本発明では、船舶の航行に支障をきたすことなく周回軌道手段を海底に周回させて捕集材により海水中の金属を捕集することができる。また、船舶が航行できる水深よりも深い深さとすることで、光が届きにくい深さで捕集材を周回させることができ、藻類の着生を抑制することができる。
【００２６】
また、請求項３に係る本発明の海水中金属の捕集材の係留装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の海水中金属の捕集材の係留装置において、前記捕集材から海水中の金属を回収する回収手段が陸域に備えられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項３に係る本発明では、陸上の回収手段により捕集材から海水中の金属を回収することができる。この場合、回収手段は、陸域の海面より低い位置に設けられることが好ましい。回収手段を海面より低い位置に設けることで、周回軌道手段を海面より低い位置に敷設することができ、海面下に位置する通路内で（海水が満たされる通路内で）捕集材を移動させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の海水中金属の捕集材の係留装置は、船舶を用いることなく天候に左右されない状態で、所望量の海水中金属を連続して回収することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例に係る海水中金属の捕集材の係留装置の概略側面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る海水中金属の捕集材の係留装置の概略平面図である。
【図３】図２中の要部拡大状態図である。
【図４】図３中の側面図である。
【図５】捕集材の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１には本発明の一実施例に係る海水中金属の捕集材の係留装置の全体を側面視状態で表した状況、図２には図１を平面視状態で表した状況、図３には図２中の陸上部分の詳細状況、図４には図３の側面視状況、図５には捕集材の詳細を表す説明を示してある。尚、図１の状態は、捕集材が沖に移動している状態の側面視を示してある。
【００３１】
本実施例の海水中金属の捕集材の係留装置は、陸域から所定の海底に亘って配されて周回する周回軌道手段（長尺チェーン部材）としてのチェーンコンベアと、陸域の建屋に設置されチェーンコンベアを周回駆動させる駆動手段と、チェーンコンベアに所定の間隔で多数備えられ海水中の金属を吸着させる捕集材とを備えている。
【００３２】
図１、図２に示すように、陸域１の建屋３１から沖合いの数キロまでの海底２に亘りチェーンコンベア３が設けられ、チェーンコンベア３は陸域１の建屋３１と沖合いの海底２の間を周回動するように設けられている。即ち、建屋３１には海面Ｓよりも深い地下位置に地下部位３２が備えられ、建屋３１の地下部位３２から所定の水深の海底２に亘りチェーンコンベア３が周回動自在に敷設されている。建屋３１の地下部位３２から所定の水深の海底２の位置２ａまでは、周囲が覆われた通路としてトンネル５内に配され、チェーンコンベア３はトンネル５の中を移動するように設けられている。そして、所定の水深の海底２の位置２ａからの海底面には、例えば、樋状のガイドが敷設され、ガイド内にチェーンコンベア３が配設されている。
【００３３】
トンネル５が設けられる所定の水深は、例えば、１００ｍ程度が好ましい。即ち、後述する捕集材によりウランの捕集効率を維持するためには、捕集材を水温１０℃から２０℃程度の海中に配する必要がある。この水温が維持される水深は、１００ｍから２００ｍ程度であり、所定の水深は、例えば、１００ｍ程度が好ましい。後述する捕集材を浮かせた場合に、船舶４の航行を可能にするためには、後述する捕集材との間に４０ｍ程度の距離を保つ必要がある。従って、後述する捕集材の長さを、例えば、６０ｍにすることで、船舶４の航行に支障をきたすことなく、捕集効率が維持できる水温域の海中に後述する捕集材を配することができる。
【００３４】
このため、陸域１からチェーンコンベア３を設けても、船舶４の航行に支障をきたすことがない。また、光が届きにくいため藻類がほとんど着生しない。尚、船舶４の航路がない場所にチェーンコンベア３を設ける場合、例えば、６０ｍ以上の水深までトンネル５を設けることにより、後述する浮力を有する捕集材が海面Ｓよりも深い位置を移動し、波の影響を抑制することができる。
【００３５】
上述した実施例では、建屋３１の地下部位３２から、例えば、１００ｍ程度の所定の水深までトンネル５を設けた例を挙げて説明したが、陸域１の部位をトンネルとし、海域における所定の水深の海底２の位置２ａの海底面まで管状通路（パイプ）を敷設し、所定の水深の海底２の位置２ａからの海底面にチェーンコンベア３を露出させることも可能である。この場合、トンネル及び管状通路により、周囲が覆われた通路が構成される。
【００３６】
チェーンコンベア３は、海岸線に沿った方向に対して直交（交差）して設けられ、海岸線から所定距離（例えば、２ｋｍから３ｋｍ程度）の海底２の地点でプーリ１１を介して折り返されて陸域１に循環して周回移動する。このため、海岸線に沿った潮流（図中矢印で示してある）に対して直交（交差）する方向で周回移動させることができ、海岸線に沿った方向に流れがある海域で海水を後述する捕集材に接触させることができる。
【００３７】
図１から図３に示すように、チェーンコンベア３が周回する陸域１の建屋３１の地下部位３２には、チェーンコンベア３を周回駆動させる駆動手段１２が備えられている。駆動手段１２は、例えば、建屋３１の地下部位３２の折り返し部位の２箇所にスプロケット１３が備えられ、スプロケット１３はチェーンコンベア３に噛み合っている。スプロケット１３は図示しない原動機により駆動回転され、スプロケット１３の駆動回転によりチェーンコンベア３が周回駆動される。
【００３８】
尚、周回軌道手段としては、レールを敷設し、レールに対して多数の台車を数珠繋ぎ状に配することも可能である。この場合、一箇所で台車に駆動力を与えることで一斉に多数の台車をレールに沿って走行させることができる。
【００３９】
図１、図４に示すように、チェーンコンベア３には、全周に亘って所定の間隔（数十ｃｍから１ｍ程度）で浮力を持った捕集材２１が取り付けられている。前述したように、捕集材２１の長さは、例えば、６０ｍ程度に設定され、例えば、１００ｍの海底に配した場合に、海面から４０ｍの位置に上端が配されることになる。
【００４０】
図４、図５に示すように、捕集材２１は、多数のフロート２２ａが軸状に繋げられ、軸全体として曲げ方向に対して自由度を有するフロート軸２２（基部材：軸部材）を有している。フロート軸２２には、高分子化合物が撚り線状にされた捕集担体２３が多数取り付けられてモール状態にされ、フロート軸２２の一端がチェーンコンベア３に固定されている。捕集担体２３には、例えば、アミドキシム基の吸着材が結合され、捕集材２１を海水中に係留することにより、海水中のウランが吸着される。
【００４１】
捕集材２１は、捕集担体２３が取り付けられることで、例えば、直径が１５ｃｍから２０ｃｍの長尺な部材とされる。前述したトンネル５の中では、チェーンコンベア３の駆動により捕集材２１が連続して束ねられた状態で移動することになる。例えば、１ｍ程度の間隔で捕集材２１がチェーンコンベア３に取り付けられていた場合でも、６０本の捕集材２１をトンネル５内に移動自在に存在させる必要がある。
【００４２】
このため、トンネル５は、直径が、例えば、１５０ｃｍから２００ｃｍ程度に設定される。また、トンネル５の入口部及び出口部は開口側に向かい漸次直径が大きくされ、チェーンコンベア３の駆動により捕集材２１が撓んで挿入される際、捕集材２１がトンネル５から繰り出される際に、捕集担体２３に無理な力が加わることがなく、捕集担体２３が破損したりチェーンコンベア３の駆動に支障が生じることがない。
【００４３】
図３に示すように、チェーンコンベア３が周回する陸域１の建屋３１の地下部位３２（海面Ｓよりも深い地下位置）には、捕集材２１に吸着したウランを回収するウラン回収槽１４が備えられている。ウラン回収槽１４にはウランを離脱させるための液体が貯留され、チェーンコンベア３の周回によりウラン回収槽１４の内部を捕集材２１が通過することにより、捕集材２１からウランが離脱される。
【００４４】
上記構成の海水中金属の捕集材の係留装置によるウランの捕集の状況を説明する。
【００４５】
多数の捕集材２１が所定の間隔で取り付けられたチェーンコンベア３をスプロケット１３の駆動により周回駆動させる。チェーンコンベア３を陸域１の建屋３１の地下部位３２（海面Ｓよりも深い地下位置）と海底２との間で周回動させ、周回動させている過程で捕集材２１の捕集担体２３に海水中のウランを吸着させてウランを連続して捕集する。海底２から建屋３１の地下部位３２に周回動したチェーンコンベア３の捕集材２１は、ウラン回収槽１４の内部を通過して捕集材２１からウランが離脱される。ウランが離脱された捕集材２１は、チェーンコンベア３の連続した周回駆動により再び海水中に移動する。
【００４６】
このため、船舶を用いることなく天候に左右されない状態で、所望量の海水中金属を２４時間連続して安全に回収することが可能になる。つまり、天候に拘わらず海水中金属の回収作業を行うことができ、また、天候が急変した場合であっても、船上の危険な作業が皆無であるため、海水中金属の回収作業を中断することなく継続して行うことができる。
【００４７】
そして、チェーンコンベア３は、海岸線に沿った方向に対して直交（交差）する方向に、即ち、沖合に向けて海岸線から離れる方向に向かってに延びて周回動するので、海岸線に沿った潮流に対して直交（交差）する方向で周回移動させることができ、海岸線に沿った方向に流れがある海域で海水を捕集材２１に接触させることができる。このため、効率よくウランを捕集材２１に吸着させることができる。
【００４８】
また、捕集材２１は、浮力を持ったフロート軸２２の一端がチェーンコンベア３に取り付けられているので、浮力が軸方向に分散され、潮流が生じてもフロート軸２２の一端側が海底側に流されて倒れることが抑制される。このため、潮の流れに影響され難い状態で捕集材を浮遊させて海底を引きずることを確実に防止することができる。また、フロート軸２２に捕集担体２３がモール状にされているので、海水の接触面積を多くして捕集材２１を浮遊させることができる。
【００４９】
また、陸域１及び沿岸部ではチェーンコンベア３はトンネル５の内部を移動するので、捕集材２１が海岸近傍の波の影響を受けることがない。また、沿岸を航行する船舶４が干渉することをなくすことができるので、船舶の航行に支障をきたすことがない。更に、チェーンコンベア３は海面Ｓよりも深い位置のトンネル５の内部を移動するので、海面下に位置する通路内で（海水が満たされる通路内で）捕集材を移動させることができる。
【００５０】
従って、上述した本発明の海水中金属の捕集材の係留装置は、船舶を用いることなく天候に左右されない状態で、所望量の海水中のウランを連続して回収することが可能になる。
【００５１】
上述した実施例では、海水中金属としてウランを捕集する例を挙げて説明したが、捕集材に担持される吸着材を適宜選定することにより、海水中のセシウム、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イットリウム等の種々のレアメタルを捕集して回収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、海水中の金属、例えば、ウランを捕集する海水中金属の捕集材の係留装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  陸域
２  海底
３  チェーンコンベア
４  船舶
５  トンネル
１１  プーリ
１２  駆動手段
１３  スプロケット
１４  ウラン回収槽
２１  捕集材
２２  フロート軸
２３  捕集担体
３１  建屋
３２  地下部位
【図１】
0005590555.tif 000002
【図２】
0005590555.tif 000003
【図３】
0005590555.tif 000004
【図４】
0005590555.tif 000005
【図５】
0005590555.tif 000006