(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンクにその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度の磁界をその分離タンクの水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程とを含むトリチウムの分離法。
【請求項２】
トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンクにその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度の磁界をその分離タンクの水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程と、引き続いて、その分離工程でその純水に拡散されて含まれるところの電荷を有しないトリチウム水や他の水などが、その分離タンクからその純水と一緒に取り出され、再び、その取り出された水にその帯電工程および分離工程を同様に繰り返し、さらに、必要な繰返し回数に応じてその帯電工程および分離工程を同様にして順次繰り返し、そして、最終的に高純度の水に浄化する工程とを含むトリチウムの分離法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、トリチウムの分離法に関し、詳細には、原子力発電プラントや核燃料再処理施設などから放出される汚染水からトリチウムを分離し、そして、それを除いて浄化するところのトリチウムの分離法に関する。
【背景技術】
【０００２】  通常、原子力発電プラントや核燃料再処理施設などから放出される汚染水には高濃度のトリチウム水が含まれるのが一般的である。
このトリチウム（Ｔ）は、トリチウム水（ＨＴＯ）、つまり、本来水は水素（Ｈ）としてＨ２Ｏの形態となっているが、この水素（Ｈ）がトリチウム（Ｔ）に置き変わった形態で存在するので、その化学的性質が水（Ｈ２Ｏ）とほぼ同じで化学的に分離できず、また、物理的に分離する実用的な分離技術が確立されていないところが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】  （非）特許文献ｎ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  この発明の課題は、原子力発電プラント、核燃料再処理施設や原子炉関連施設などから海洋に放出される汚染水からトリチウムをトリチウム水の状態で高い濃度に、少ない消費エネルギーで、しかも、安全で、かつ効率的で経済的に分離してその汚染水を浄化し、そして、浄化された水となって海洋に放出可能にするところのトリチウムの分離法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  この発明のトリチウムの分離法が汚染水からトリチウムを分離してその汚染水を浄化するところの技術的性質・本質は、トリチウムが汚染水にトリチウム水の状態で含まれるので、核反応による大きなエネルギーを要したり、発したりすることなく、また、多くの化学物質による化学反応を利用することなく、トリチウム水が水とほぼ同一の化学的性質を有するところを利用して先ず、化学的処理でトリチウム水に帯電させて電荷を持たせ、次に物理的処理、すなわち、その電荷を持ったトリチウム水を回転水流に置いてそれに磁界を掛け、その電荷を持ったトリチウム水をその水流による遠心力とその磁界によるローレンツ力で決まる箇所に高い濃度に分離して集め、そして、汚染水を浄化するところにある。
そして、この発明のトリチウムの分離法は、トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンクにその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度の磁界をその分離タンクの水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程とを含む。
【発明の効果】
【０００６】  この発明のトリチウムの分離法では、原子力発電プラント、核燃料再処理施設や原子炉関連施設などから海洋に放出される汚染水からトリチウムが、トリチウム水の状態で高い濃度に少ない消費エネルギーで、しかも、安全で、かつ効率的で経済的に分離されて集められ、それに伴って、その汚染水が、そのトリチウムの濃度を規制基準値を超えないまでに低減可能になって浄化され、そして、浄化された水となって海洋に放出可能になり、また、その分離された高濃度のトリチウム水は、適宜安全に貯蔵されて放射性崩壊を待って適宜に放出され、加えて、そのための分離装置が、簡単な構造に具体化され、点検修理が簡単で容易になり、そして、維持管理にかける費用が低減されてさらに経済的になり、その結果、汚染水の浄化に実用的になって有用である。
さらに、その汚染水が金属イオン、ハロゲン・イオン、電荷を持たない物質、および有機化合物なども含む場合にも、この発明のトリチウムの分離法は、その汚染水からそれら金属イオン、ハロゲン・イオン、電荷を持たない物質、および有機化合物などを取り除いた後に活用可能でそうするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】原子力発電プラントから海に放出される汚染水からトリチウムを除いてその汚染水を浄化された水にするところのこの発明のトリチウムの分離法の具体例を示した概説斜視図である。
【図２】同様に原子力発電プラントから海に放出される汚染水からトリチウムを除いてその汚染水を浄化された水にするところのこの発明のトリチウムの分離法の別の具体例を示した概説斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  この発明のトリチウムの分離法は、トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンクにその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度の磁界をその分離タンクの水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程とを含むところに具体化される。
【０００９】  また、この発明のトリチウムの分離法は、トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンクにその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度の磁界をその分離タンクの水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程と、引き続いて、その分離工程でその純水に拡散されて含まれるところの電荷を有しないトリチウム水や他の水などが、その分離タンクからその純水と一緒に取り出され、再び、その取り出された水にその帯電工程および分離工程を同様に繰り返し、さらに、必要な繰返し回数に応じてその帯電工程および分離工程を同様にして順次繰り返し、そして、最終的に高純度の水に浄化する工程とを含むところに具体化される。
【実施例１】
【００１０】  以下、特定されて図示された具体例に基づいて、この発明のトリチウムの分離法を説明するに、図１は、原子力発電プラントから海洋に放出される汚染水に含まれるトリチウムを分離して除去し、そして、その汚染水を浄化するのに適するように具体化されるところのこの発明のトリチウムの分離法の具体例１０を示す。
先ず、この発明のトリチウムの分離法１０が、最初に、化学的処理、酸処理あるいはアルカリ処理をトリチウム水に施してそのトリチウム水に電荷を持たせ、そして次に、物理的処理、遠心力とローレンツ力をその電荷を有するトリチウム水に利用して高い濃度のトリチウム水に分離するところの基本的な考え方を説明しよう。
その最初の化学的処理工程について、それは、トリチウム（Ｔ）がどのような形態で存在するのかということにある。そのトリチウム（Ｔ）は、本来水素をＨとしてＨ２Ｏ、ＨＨＯの形態であるが、この水素（Ｈ）をトリチウム（Ｔ）に置き変わったトリチウム水の形態で存在する。そして、このトリチウム水は化学的性質も水（Ｈ２Ｏ、ＨＨＯ）とほぼ同一である。
そこで、そのトリチウム（Ｔ）の分離のために、そのトリチウム水が水とほぼ同一の化学的性質を有するということを利用するところを説明しよう。
水（Ｈ２Ｏ、ＨＨＯ）の分子に水素イオン（Ｈ＋）が配位結合すると、
Ｈ２Ｏ＋Ｈ＋→Ｈ３Ｏ＋
となり、オキソニウム・イオン（Ｈ３Ｏ＋）となる。つまり、溶液を、酸性にする。水素イオン（Ｈ＋）の濃度を高くするということは、オキソニウム・イオン（Ｈ３Ｏ＋）の濃度が高くなるということであり、そして、酸としての性質はこのオキソニウム・イオン（Ｈ３Ｏ＋）による。ここで、別の見方をすれば、酸性の溶液中では、水（Ｈ２Ｏ、ＨＨＯ）の分子が水素イオン（Ｈ＋）の配位結合により正の電荷を得るということになる。そして、そのトリチウム水も水と同様の化学的性質を有するので、水素イオン（Ｈ＋）の濃度が高くなれば、
ＨＴＯ＋Ｈ＋→Ｈ２ＴＯ＋、ＴＴＯ＋Ｈ＋→ＨＴＴＯ＋
となり、正の電荷を持つ。【００１１】  また、このトリチウム水は、負に帯電されて負の電荷を持つことも可能である。
先ず、水（Ｈ２Ｏ）の分子がアルカリ性、水酸化物イオン（ＯＨ−）の濃度の高い溶液中でどのような動きをするのかということであるが、水（Ｈ２Ｏ）の分子は、
Ｈ２Ｏ＋ＯＨ−→ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ
と反応し、水素イオン（Ｈ＋）を奪われ、そして、負の電荷を持って水酸化物イオン（ＯＨ−）になる。
その一方で、その水酸化物イオン（ＯＨ−）になった水（Ｈ２Ｏ）の分子もまた、別の水分子と、
ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｏ＋ＯＨ−
のように反応し、今度は水素イオン（Ｈ＋）を奪い、再度、水（Ｈ２Ｏ）の分子に戻る。
水（Ｈ２Ｏ）の分子はこのような反応を繰り返している。つまり、一度水素イオン（Ｈ＋）を奪われた水分子は水酸化物イオン（ＯＨ−）のままで存在するということはなく、このような水素イオン（Ｈ＋）のやりとりをしている。そして、全体として水酸化物イオン（ＯＨ−）の量が変わらない状態を維持している。
このようなことがトリチウム水（ＨＴＯ、ＴＴＯ）についても起こり、
ＨＴＯ＋ＯＨ−→ＯＴ−＋Ｈ２Ｏ
又は、Ｔ＋が放出された場合、
ＨＴＯ＋ＯＨ−→ＯＨ−＋ＨＴＯ
と、そして、
ＴＴＯ＋ＯＨ−→ＯＴ−＋ＨＴＯ
と反応し、水素イオン（Ｈ＋）又はトリチウム・イオン（Ｔ＋）を奪われて負の電荷を持ち、そして、水酸化物イオン（ＯＨ−）又はＯＴ−になる。
その一方で、水酸化物イオン（ＯＨ−）又はＯＴ−になったトリチウム水分子自体もまた、別の水分子と、
ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｏ＋ＯＨ−
ＯＴ−＋Ｈ２Ｏ→ＨＴＯ＋ＯＨ−
のように反応し、今度は水素イオン（Ｈ＋）を奪い、水（Ｈ２Ｏ）の分子、トリチウム水分子に戻る。【００１２】  さらに、第２、第３の反応式で生成されたトリチウム水（ＨＴＯ）もまた、第１の反応式のような反応をするため同様となる。
そして、トリチウム水もまた、水分子と同様に、一度水素イオン（Ｈ＋）を奪われたとしてもそのままの状態で存在するということはなく、水素イオン（Ｈ＋）又はトリチウム・イオン（Ｔ＋）をやりとりしている。そのために水素イオン（Ｈ＋）、トリチウム・イオン（Ｔ＋）が奪われ、そして、負に帯電したＯＴ−をより多く溶液中に存在させるためには、やはり水素イオン（Ｈ＋）、トリチウム・イオン（Ｔ＋）を奪う水酸化物イオン（ＯＨ−）の量を多くしなければならない。つまり、アルカリ性を強めることになる。【００１３】  それの次になるこの物理的処理工程は、回転水流の遠心力と磁界によるローレンツ力を利用してその電荷を有するトリチウム水を高い濃度に集めて分離する。
それは、純水の回転水流の中でその遠心力とそのローレンツ力で決まる位置にその帯電されて電荷を有するトリチウム水を高い濃度に集める仕方にある。
図１に示されたように、最初に、トリチウム水が含まれ、そして、その原子力発電プラントから放出される汚染水が酸処理装置２１に導かれ、そこでは、水素イオン（Ｈ＋）の濃度を高くしてそのトリチウム水にその水素イオン（Ｈ＋）を配位結合させ、そして、正の電荷を持たせるので、この物理的処理工程では、予め、竪型円筒形分離タンク２２が所定の大きさに設計製作されて準備され、そして、きれいな水、純水で適宜に満たされ、この分離タンク２２内に一定の水位を維持するために純水を補充するようになされ、そして、変速機構（図示せず）を介して電動モーター（図示せず）で縦軸線０を中心として時計廻り方向に回転され、そして、回転水流が一定の回転流速で維持される。勿論、その回転水流を一定の回転流速に安定させるためには、円柱状ピラー（図示せず）がその竪型円筒形分離タンク２２内にその縦軸線０に同軸的に配置される。
そしてさらに、磁界発生装置２３が、その竪型円筒形分離タンク２２の下に配置され、その縦軸線０の方向でその竪型円筒形分離タンク２２の下から上方向に磁界を発生するように準備され、そして、その磁界はその竪型円筒形分離タンク２２内でその電荷を有するトリチウム水に掛けられる。【００１４】  そのように準備されたところで、その酸処理装置２１からその帯電されて電荷を有するトリチウム水を含んだ汚染水を導いてその竪型円筒形分離タンク２２の中心部に注入する。
その帯電されて正の電荷を有するトリチウム水はその竪型円筒形分離タンク２２内の回転水流に乗り、その縦軸線０から半径方向へ遠心力を受けてその竪型円筒形分離タンク２２の内側面方向へと拡散して行く。同時に、その磁界発生装置２３が適宜の磁束密度Ｂの磁界を発生しているので、その帯電されたトリチウム水は正の電荷を持つためにその磁界よりその遠心力と反対方向のローレンツ力を得る。そして、この２つの力がその竪型円筒形分離タンク２２内でその縦軸線０から一定の距離になる半径方向の位置ｒ、すなわち、半径位置ｒにその電荷を有するトリチウム水は高濃度円筒状トリチウム水層を形成する。【００１５】  具体的には、その帯電されたトリチウム水の分子量をｍ、回転水流の流速、すなわち、回転流速をｖ、集められる位置の半径をｒとすると、そのトリチウム水が受ける遠心力は、ｍｖ２／ｒとなり、そのトリチウム水の電荷をｑ、その磁界の磁束密度をＢとすると、そのトリチウム水が得るローレンツ力はｑｖＢとなり釣り合うのであるから運動方程式より、
ｍｖ２／ｒ＝ｑｖＢ
となり、中心、すなわち、その縦軸から一定の距離とする半径ｒは、
ｒ＝ｍｖ／ｑＢ
となる。その集められる位置の半径ｒがこのように求められることから、この半径はｍの大きさ、つまり、トリチウム水の分子量により決まる。そして、それは固有のものとなることが分かる。【００１６】  実際には、トリチウム水は、ＨＴＯ、ＴＴＯの形態で存在するためにその分子量は、トリチウム（Ｔ）自体、その原子核が陽子１個と中性子２個に構成されていることから３ということになり、ＨＴＯ、ＴＴＯは、それぞれ２０、２２となり、そして、水素イオン（Ｈ＋）が配位結合していることを考慮すれば、２１、２３になる。
このことから、ＴＴＯのトリチウム水の層はＨＴＯのトリチウム水の層の外側に形成される。
さらに、その層の半径ｒが、このように求められることからこの半径ｒはその磁界の磁束密度Ｂの大きさにより変化することも分かる。
このことより、例えば、その磁束密度Ｂを大きくすれば、その半径ｒが小さくなり、そして、その半径が小さくなるということは、トリチウム水が集められて形成されるところの円筒状層はそのトリチウム水の濃度が高まり、言い換えれば、トリチウム水が高濃度に集められて分離することができるということになる。【００１７】  上述より、水素イオン（Ｈ＋）が配位結合した形でトリチウム水はその竪型円筒形分離タンク２２内に円筒状層を形成して分離され、そして、貯留することも可能になるが、ここで注意すべきところは水分子に配位結合した水素イオン（Ｈ＋）は一度配位結合すれば水分子から離れることはないということはなく、その水素イオン（Ｈ＋）は水分子から離れても、また、別の水分子に配位結合するということである。つまり、トリチウム水についても同じようなことが起きることになるので、水素イオン（Ｈ＋）が、一度トリチウム水に配位結合したとしても離れてしまうためにトリチウム水ではなく、水分子に配位結合してしまうこともあるということである。
このことから、トリチウム水を効率よく取り除くためには、水素イオン（Ｈ＋）をトリチウム水に配位結合させなければならないのであるからトリチウム水に水素イオン（Ｈ＋）が配位結合している確率を高くすれば、つまり、その割合を高くすればよい。つまり、水素イオン（Ｈ＋）がトリチウム水から離れてしまったとしても、再び水素イオン（Ｈ＋）がトリチウム水に配位結合し易くすればよい。そのためには、溶液中の水素イオン（Ｈ＋）の量を増やすということである。【００１８】  しかしながら、幾ら水素イオン（Ｈ＋）の濃度を高めたとしても、必ずしも全てのトリチウム水に水素イオン（Ｈ＋）が配位結合するわけではなく、その竪型円筒形分離タンク２２の中心部に注入されたところのその帯電されたトリチウム水だけが半径方向の半径位置に環状に止まり、そして、円筒状層２８を形成して集まるが、電荷を持たなかったトリチウム水を含んだ水は、やがてその円筒状層２８を通過してその竪型円筒形分離タンク２２の内側面の付近に追いやられる。
上述から、トリチウム水を含んだ水を海洋に放出可能にするまでには、あるいは、普通の水までに浄化するためには、帯電されて電荷を持ったトリチウム水をその竪型円筒形分離タンク２２内に留める精度や取り除く効率を上げる必要がある。
そこで、図１に示したように、その帯電されずに電荷を持たなかったトリチウム水を含む水は、その帯電されて電荷を持ったトリチウム水の集まる円筒状層２８を通過して外側に流れるので、その帯電されずに電荷を持たなかったトリチウム水を含む水はその竪型円筒形分離タンク２２の内側面付近から取り出され、再び酸処理し、そして、別の磁界発生装置２３を付設して同様に機能する別の竪型円筒形分離タンク２２の中心部に注入する。
この再度の酸処理で帯電されて電荷を持ったトリチウム水は円筒状層２８に集められて形成され、そして、ここでも帯電されずに電荷を持たなかったトリチウム水を含む水はトリチウムの濃度を下げられて再度帯電されて電荷を持ったトリチウム水の円筒状層２８を通過して外側に流れる。
トリチウムの濃度に応じてさらにこのような処理を繰り返すことで、最終的に浄化された水が取り出し可能になる。
この再度の繰返し処理では、その帯電されずに電荷を持たなかったトリチウム水に水素イオン（Ｈ＋）を配位結合させるためにその水素イオン（Ｈ＋）の濃度を高めることが必要である。【００１９】  一方、前述のように、トリチウム水はアルカリ処理で負に帯電されて負の電荷を持つことから上述の酸処理、物理的処理同様にしてそのトリチウム水（トリチウム）は分離して取り除かれる。
最初に、トリチウム水を含む水（汚染水）は、その酸処理装置２１に換えて、アルカリ処理装置（図示せず）に導かれ、そして、その酸処理と異なりそのトリチウム水を負に帯電させる。
次に、その負に帯電されて負の電荷を持つトリチウム水を含んだ水は、そのアルカリ処理装置からその竪型円筒形分離タンク２２に導かれてその竪型円筒形分離タンク２２の中心部に注入される。ここでは、そのトリチウム水が負に帯電されて負の電荷を持つために、その竪型円筒形分離タンク２２は縦軸線０を中心として反時計廻り方向に回転されて回転水流の方向を逆にするか、又は、その磁界発生装置２３で発生される磁界Ｂの方向を逆にすることが必要でその負の電荷を持ったトリチウム水はその竪型円筒形分離タンク２２内に円筒状層２８に形成されて集められる。【００２０】  また、このトリチウム水を高い濃度に分離する精度や取り除く効率を高めるためには、水溶液中のＯＴ−の量を多くすることが必要で、やはり、水酸化物イオン（ＯＨ−）の量を多くしなければならないことが求められる。【００２１】  さらに具体的に説明するに、このトリチウムの分離法１０は、図１に示されたトリチウムの分離法２０で実施される。
このトリチウムの分離装置２０は、酸処理装置２１、竪型円筒形分離タンク２２、磁界発生装置２３、トリチウム取出し装置２４、浄水取出し装置２５、およびトリチウム貯蔵タンク２６などを順序だてて組み立て、そして、コントローラー（図示せず）に電気的に接続されて運転制御される。
その酸処理装置２１は、汚染水タンク３０、二酸化炭素バブリング装置３２、および汚染水電磁弁３７などで組み立てられる。
その汚染水タンク３０は、汚染水パイプ３１でその原子力発電プラントの汚染水リザーバーに接続され、そして、タンク前でその汚染水パイプ３１にその汚染水電磁弁３７を入れ、その汚染水電磁弁３７がそのコントローラーで開かれてその汚染水パイプ３１を通ってその汚染水リザーバーから汚染水を導き入れる。
そして、この汚染水タンク３０は、その二酸化炭素バブリング装置３２を使ってタンク内で汚染水に酸処理可能にしている。勿論、この二酸化炭素バブリング装置３２は、多数の小穴明きバブリング管３３がそのタンク３０内に適宜に沈められ、そして、接続パイプ３６で二酸化炭素供給源３４およびポンプ３５に接続されて組み立てられている。勿論、この二酸化炭素バブリング装置３２はそのコントローラーで運転制御される。【００２２】  その竪型円筒形分離タンク２２は、底壁３８および円筒形側壁３９からなる構造で上端を開放し、そして、縦軸線０を中心として回転可能に支持されるところの大きな竪型円筒形容器に制作され、そして、変速装置（図示せず）を介して電動モーター（図示せず）で時計廻りに回転される。勿論、この電動モーターはそのコントローラーで運転制御される。
この分離タンク２２は、また、内部に断面円形センター・ピラー（図示せず）を固定的に配置し、そして、（内部でその縦軸線０に直交する半径方向において）回転水流ｖに乱れを生じさせないようにしている。すなわち、このセンター・ピラーは、そのタンク内にその縦軸線０に同軸的にその底壁３８上に配置され、その底壁３８からその開口４０側に伸びて立ち上げられ、そして、その底壁３８に固定的に取り付けられる。そして、この分離タンク２２は、そのセンター・ピラーによってその円筒形側壁３９の内側面部とタンク中心部とで摩擦力の大きさの差を無視できるようにしてその回転水流ｖに乱れを生じさせないようにしている。【００２３】  その磁界発生装置２３は、電磁コイル４２および電源（図示せず）などで構成され、そして、電流がそのコントローラーで制御されてその電源からその電磁コイル４２に通電され、そして、その電磁コイル４２が磁界Ｂを発生する。
この電磁コイル４２は、その分離タンク２２の直下に同心軸的に配置され、そして、その分離タンク２２が時計廻りに回転されてタンク内に回転水流ｖを時計廻りに発生するので、通電されると、この分離タンク２２の下から上方向に磁界Ｂを発生する。勿論、この電磁コイル４２はその分離タンク２２の上下の両方に、また、上方あるいは下方の何れか一方に配置されてもかまわない。【００２４】  そのトリチウム取出し装置２４は、適宜の箇所にトリチウム水通路（図示せず）を貫通させ、そして、台（図示せず）に支持されて電動モーター付き横位置決め機構（図示せず）で左右に移動可能にされる本体（図示せず）、先端をＬ字形に曲げて取入れ口４４に用い、その取入れ口４４をその分離タンク２２の水面に臨ませてその本体に支持され、電動モーター付き縦位置決め機構（図示せず）で上下動可能にされ、そして、そのトリチウム水通路の入口側に接続されるトリチウム水取出しパイプ４３、および吸込み口をそのトリチウム水通路の出口側に接続されてその本体に取り付けられ、そして、吐出し口にトリチウム・パイプ４６を接続する電動モーター付きトリチウム・ポンプ４５などで構成され、そして、それら電動モーターはそのコントローラーで運転制御される。
そして、そのトリチウム水取出し管４３は、その取出し口４４をその回転水流ｖに向けて開口させ、そして、水位に応じてその縦位置決め機構で上下動される。【００２５】  その浄水取出し装置２５は、適宜の箇所に浄水通路を貫通させ、そして、台（図示せず）に支持されて電動モーター付き横位置決め機構（図示せず）で左右に移動可能にされる本体（図示せず）、先端をＬ字形に曲げて取入れ口になし、その取入れ口４８をその分離タンク２２の水面に臨ませてその本体に支持され、電動モーター付き縦位置決め機構（図示せず）で上下動可能にされ、そして、その浄水通路の入口側に接続される浄水取出しパイプ４７、および吸込み口をその浄水通路の出口側に接続させてその本体に取り付けられ、そして、吐出し口に浄水パイプ５０を接続し、そして、浄水を海洋に放出する電動モーター付き浄水ポンプ４９などで構成され、そして、それら電動モーターはそのコントローラーで運転制御される。勿論、その浄水取出しパイプ４７は、その取入れ口４８をその回転水流ｖに向けて開口させ、そして、水位に応じてその縦位置決め機構で上下動される。【００２６】  そのトリチウム貯蔵タンク２６は、そのトリチウム・パイプ４６でそのトリチウム水取出し装置２４に接続され、そして、そのトリチウム・ポンプ４５でその分離タンク２２から取り出されて送られる高濃度のトリチウム水を貯蔵する。
そして、この高濃度のトリチウム水はそのトリチウム貯蔵タンク２６内で放射性崩壊されるのが待たれる。【００２７】  次に、このトリチウムの分離装置２０が、そのトリチウム分離法１０を実施する動作について説明する。
このトリチウムの分離装置２０は、運転に先立って純水がその竪型円筒形分離タンク２２に適宜の水位に満たされ、そして、この分離タンク２２内に一定の水位を維持するために純水を補充可能に準備される。
そこで、このトリチウムの分離装置２０は、最初に、起動スイッチが入れられ、そして、そのコントローラーで運転制御される。
その酸処理装置２１では、その汚染水電磁弁３７が開かれ、その原子力発電プラントの汚染水がその汚染水リザーバーからその汚染水タンク３０に導かれ、それに合わせるようにして、その二酸化炭素バブリング装置３２が運転されてその汚染水に二酸化炭素をバブリングし、そして、その汚染水を酸の溶液になしてその汚染水に含まれるトリチウム水に水素イオン（Ｈ＋）を配位結合させて帯電させ、そして、そのトリチウム水に正の電荷を持たせる。【００２８】  そして、その正電荷を持ったトリチウム水を含む汚染水は、その汚染水タンク３０からその竪型円筒形分離タンク２２に導かれる。
そこでは、その竪型円筒形分離タンク２２は、そのコントローラーで運転制御され、その変速機構を介してその電動モーターによりその縦軸線０を中心にして所定の回転速度で時計廻り方向に回転され、その純水が所定の回転流速の回転水流に維持され、同時に、磁界発生装置２３は、そのコントローラーで制御されてその電磁コイル４２に適宜の磁束密度Ｂの磁界を発生させているので、その正電荷を持ったトリチウム水を含む汚染水は、汚染水注入パイプ４１でその分離タンク２２の中心部でそのセンター・ピラーの側面に沿って注入されてその純水の回転水流に乗せられ、そして、その正電荷を持ったトリチウム水を含めてその縦軸線０から半径方向へ遠心力を受けてその分離タンク２２の内側面方向に拡散し、同時に、その正電荷を持ったトリチウム水は、その磁界発生装置２３が発生しているその適宜の磁束密度Ｂの磁界を受けてその遠心力と反対方向のローレンツ力を得る。
その正電荷を持ったトリチウム水は、その分離タンク２２内でその遠心力とローレンツ力で決まる半径方向の位置ｒに高い濃度で集められ、そして、高濃度の円筒状トリチウム水層２８を形成する。【００２９】  そのように、その正の電荷を持ったトリチウム水がその分離タンク２２内に高濃度円筒状トリチウム水層２８に、浄化された水がその高濃度の円筒状トリチウム水層２８を通過し、それの外側に流れてその分離タンク２２内で内側壁面側にそれぞれ分離されて集まるので、そのトリチウム取出し装置２４および浄水取出し装置２５はそのコントローラーで同時的に運転制御され、そして、そのトリチウム取出し装置２４は、その分離タンク２２内の水位に応じてその縦位置決め機構でそのトリチウム水取出しパイプ４３を上下動させ、そのトリチウム・ポンプ４５でその高濃度のトリチウム水を吸い込んでそのトリチウム貯蔵タンク２６に流し、そして、その高濃度のトリチウム水をそのトリチウム貯蔵タンク２６に貯蔵する。この高濃度のトリチウム水はその貯蔵タンク２６内で放射性崩壊を待って放出されるか若しくは再利用される。
一方、その浄水取出し装置２５は、その分離タンク２２内の水位に応じてその縦位置決め機構でその浄水取出しパイプ４７を上下動させ、その浄水ポンプ４９でその浄化された水を吸い込み、そして、その浄水をその浄水パイプ５０に通して海洋に放出する。【００３０】  したがって、このトリチウムの分離法２０で実施されるそのトリチウムの分離法１０では、原子力発電プラント、核燃料再処理施設や原子炉関連施設などから海洋に放出される汚染水からトリチウムが、トリチウム水の状態で高い濃度に少ない消費エネルギーで、しかも、安全で、かつ、効率的で経済的に分離されて集められ、それに伴って、その汚染水が、そのトリチウムの濃度を規制基準値を超えないまでに低減可能になって浄化され、そして、浄化された水となって海洋に放出可能になり、また、その分離された高濃度のトリチウム水は、適宜安全に貯蔵されて放射性崩壊を待って適宜に放出され、加えて、その分離装置２０が、簡単な構造に具体化され、点検修理が簡単で容易になり、そして、維持管理にかける費用が低減されてさらに経済的になり、その結果、汚染水の浄化に実用になって有用である。
さらに、その汚染水が金属イオン、ハロゲン・イオン、電荷を持たない物質、および有機化合物なども含む場合にも、このトリチウムの分離法１０は、その汚染水からそれら金属イオン、ハロゲン・イオン、電荷を持たない物質、および有機化合物などを取り除いて後に活用可能でそうするのが望ましい。
【実施例２】
【００３１】  図２は、原子力発電プラントから海洋に放出される汚染水に含まれるトリチウムを分離して除去し、そして、そのようにしてその汚染水を浄化するところのこの発明のトリチウムの分離法の別の具体例６０を示す。そして、この別のトリチウムの分離法６０は、その前述のトリチウムの分離装置１１が、最初の分離段階６１に活用され、そして、次の分離段階６２から最終の分離段階６３にも繰り返し活用され、そして、全体に順序立てて組み立てられるところの別のトリチウムの分離装置７０で実施される。
特に、この別のトリチウムの分離法６０および分離装置７０はその原子力発電プラントから放出される汚染水に含まれるトリチウムが、少なくとも濃度を規制基準を超えないレベルまで効率的に低減可能に改良される。【００３２】  この別のトリチウムの分離法６０は、トリチウム水を含む汚染水に酸処理を施してそのトリチウム水に正の電荷を持たせる帯電工程１１と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流ｖを発生する竪型円筒形分離タンク２２にその酸処理された汚染水を注入し、そして、その正電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の正電荷およびその水の回転水流ｖの方向で決まる方向に適宜の磁束密度Ｂの磁界をその分離タンク２２の水に掛けてその正電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク２２内にその正電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程１２と、引き続いて、その分離工程１２でその純水に拡散されて含まれるところの電荷を有しないトリチウム水や他の水などが、その分離タンク２２からその純水と一緒に取り出され、再び、その取り出された水にその帯電工程１１および分離工程１２を同様に繰り返し、さらに、必要な繰返し回数に応じてその帯電工程１１および分離工程１２を同様にして順次繰り返し、そして、最終的にトリチウムの濃度を規制基準値を超えないレベルに効率的に低減させてその汚染水を高純度の水に浄化する工程６４、すなわち、浄化工程６４とを含むところに改良される。【００３３】  そのように、その別のトリチウムの分離法６０が改良されるに伴って、この別のトリチウムの分離装置７０は、最初の分離段階６１にそのトリチウムの分離装置１１が活用され、そして、次の分離段階６２にも最終の分離段階６３にもそのトリチウムの分離装置１１が同様に活用され、全体に順序だてて組む立てられ、そして、その各分離段階６１、６２、６３で帯電工程１１および分離工程１２を同様に繰り返してこのトリチウム分離法６０を実施可能にするところに改良される。【００３４】  このトリチウムの分離装置７０は、その最初の分離段階６１、次の分離段階６２、および最終の分離段階６３のそれぞれが、その酸処理装置２１、竪型円筒形分離タンク２２、磁界発生装置２３、トリチウム取出し装置２４、浄水取出し装置２５、およびトリチウム貯蔵タンク２６などで順序だてて組み立てられ、そして、その互いに隣り合った分離タンク２２、２２、２２がそのトリチウム水取出しパイプ４３、４３で接続されるところの分離システムに組み立てられ、そして、その汚染水パイプ３１でその原子力発電プラントのその汚染水リザーバーに接続される。勿論、その次の分離段階６２および最終の分離段階６３では、その最初の分離段階６１の汚染水電磁弁３７が省かれる。【００３５】  次に、このトリチウムの分離装置７０がそのトリチウムの分離法６０を実施する動作について説明する。
このトリチウムの分離装置７０は、前述のトリチウムの分離装置２０同様にして、運転に先立って各分離段階６１、６２、６３で純水がその分離タンク２２、２２、２２に適宜の水位に満たされ、そして、その分離タンク２２、２２、２２内に一定の水位を維持するために純水を補充可能に準備される。
そこで、このトリチウムの分離装置７０は、最初に、起動スイッチが入れられ、そして、コントローラーで運転制御される。
そして、このトリチウムの分離装置７０は運転されると、その最初の分離段階６１、次の分離段階６２、および最終の分離段階６３のそれぞれは、前述のトリチウムの分離装置２０同様に動作され、その各分離段階６１、６２、６３で分離された高濃度のトリチウム水のそれぞれはその対応する各分離段階６１、６２、６３のトリチウム貯蔵タンク２６、２６、２６に流れて貯蔵され、一方、その最初の分離段階６１および次の分離段階６２で正電荷を持ったトリチウム水を分離して除き、そして、純度を順々に高めた水は、最初の分離段階６１のその分離タンク２２からその次の分離段階６２のその酸処理装置２１へ、その次の分離段階６２のその分離タンク２２からその最終の分離段階６３のその酸処理装置２１へそれぞれ導かれ、そして、その最終の分離段階６３では、濃度が規制基準値を超えないところの高純度の水に安全にして効率的で経済的に浄化され、浄水となってその分離タンク２２から海洋へその浄水パイプ５０を通って放出される。【００３６】  したがって、このトリチウムの分離法６０では、そのトリチウムの分離装置７０で実施され、このトリチウムの分離装置７０がその最初の分離段階６１、次の分離段階６２、および最終の分離段階６３で前述のトリチウムの分離法１０を繰り返し活用するので、原子力発電プラント、核燃料再処理施設や原子炉関連施設などから海洋に放出される汚染水からトリチウムが、トリチウム水の状態で高い濃度に少ない消費エネルギーで、しかも、安全で、かつ、効率的で経済的に分離されて集められ、それに伴って、その汚染水が、そのトリチウムの濃度を規制基準値を超えないまでに確実に低減可能になって浄化され、そして、浄化された水となって海洋に放出可能になり、また、その分離された高濃度のトリチウム水が適宜安全に貯蔵することで放射性崩壊を待って海洋に放出され、加えて、その分離装置７０が簡単な構造に具体化され、点検修理が簡単で容易になり、そして、維持管理にかける費用が低減されてさらに経済的になり、その結果、汚染水の浄化に、特に、そのトリチウムの分離に実用になって有用である。勿論、その汚染水が金属イオン、ハロゲン・イオン、電荷を持たない物質、および有機化合物などを含む場合にも、このトリチウム分離法６０は、その汚染水からそれら金属イオン、ハロゲン・イオン、電荷を持たない物質、および有機化合物などを取り除いて後に活用可能でそうするのが望ましい。【００３７】  先に図面を参照して説明されたところのこの発明の特定された具体例から明らかであるように、この発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって、この発明の内容は、その発明の性質（ｎａｔｕｒｅ）および本質（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）に由来し、そして、それらを内在させると客観的に認められる別の態様に容易に具体化される。勿論、この発明の内容は、その発明の課題に相応し（ｂｅｃｏｍｍｅｎｓｕｒａｔｅ  ｗｉｔｈ）、そして、その発明の成立に必須である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】  上述から理解されるように、この発明のトリチウムの分離法は、トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンクにその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度の磁界をその分離タンクの水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層に集めて分離する分離工程とを含むので、この発明のトリチウムの分離法では、原子力発電プラント、核燃料再処理施設や原子炉関連施設などから海洋に放出される汚染水からトリチウムが、トリチウム水の状態で高い濃度で少ない消費エネルギーで、しかも、安全で、かつ、効率的で経済的に分離されて集められ、それに伴って、その汚染水が、そのトリチウムの濃度を規制基準値を超えないまでに低減可能になって浄化され、そして、浄化された水となって海洋に放出可能になり、また、その分離された高濃度のトリチウム水は、適宜安全に貯蔵されて放射性崩壊を待って適宜に放出され、加えて、そのための分離装置が、簡単な構造に具体化され、点検修理が簡単で容易になり、そして、維持管理にかける費用が低減されてさらに経済的になり、その結果、汚染水の浄化に実用になって有用である。
【符号の説明】
【００３９】１０  トリチウムの分離法
１１  帯電工程
１２  分離工程
２０  トリチウムの分離装置
２１  酸処理装置
２２  竪型円筒形分離タンク
２３  磁界発生装置
２４  トリチウム取出し装置
２５  浄水取出し装置
２６  トリチウム貯蔵タンク
２８  高濃度の円筒状トリチウム水層／円筒状層
６０  トリチウムの分離法
６１  最初の分離段階
６２  次の分離段階
６３  最終の分離段階
６４  浄化する工程／浄化工程
６６  高濃度の円筒状トリチウム水層／高濃度のトリチウム水層
６７  高濃度の円筒状トリチウム水層／高濃度のトリチウム水層
６８  高濃度の円筒状トリチウム水層／高濃度のトリチウム水層
７０  トリチウムの分離装置
【要約】
【課題】原子力発電プラント、核燃料再処理施設や原子炉関連施設などから海洋に放出される汚染水からトリチウムをトリチウム水の状態で高い濃度に少ない消費エネルギーで、しかも、安全で、かつ、効率的で経済的に分離してその汚染水を浄化し、そして、浄化された水となって海洋に放出可能にする。
【解決手段】トリチウム水を含む水に酸処理あるいはアルカリ処理をなしてそのトリチウム水に電荷を持たせる帯電工程１１と、次に、純水で適宜に満たされ、その純水を補充可能にして所定の流速の回転水流を発生する竪型円筒形分離タンク２２にその水を注入し、そして、その電荷を有するトリチウム水に遠心力を持たせ、一方、そのトリチウム水の電荷の正負およびその水の回転水流の方向で決まる方向に適宜の磁束密度Ｂの磁界をその分離タンク２２の水に掛けてその電荷を有するトリチウム水にローレンツ力を生じさせ、そして、その分離タンク２２内にその電荷を有するトリチウム水を円筒状層２８に集めて分離する分離工程１２とを含む。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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