(57)【要約】【課題】放射能汚染水からトリチウムを除去するトリチウム分解無害化装置及びトリチウム分解無害化システムを提供すること。【解決手段】トリチウム分解無害化装置１は、トリチウムを含む放射能汚染水中のトリチウムを分解処理するトリチウム分解無害化装置であって、本体部材２と、本体部材２に形成された放射能汚染水の通路部を有し、通路部の内側にα線放射体が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射能汚染水中のトリチウムを分解処理するトリチウム分解無害化装置であって、
本体部材と、前記本体部材に形成された通路部を有しており、
前記通路部を前記放射能汚染水が通過するように構成されており、
前記通路部の内側にα線放射体が配置されている、
トリチウム分解無害化装置。
【請求項２】
前記通路部は、前記本体部材に形成された複数の貫通孔で構成されており、  
前記貫通孔には、凹部が形成されており、
前記凹部を含む前記貫通孔の内側面に前記α線放射体が配置されている、
請求項１に記載のトリチウム分解無害化装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記貫通孔の入口方向から出口方向へ向かって連続した螺旋形状の溝、または、断続的に形成された溝として構成されている、
請求項２に記載のトリチウム分解無害化装置。
【請求項４】
前記通路部は、少なくとも一つの貫通孔で構成されており、
前記貫通孔には、複数の網状部材が配置されており、
複数の前記網状部材の間に、前記α線放射体が固定された複数の球状部材が配置されている、
請求項１に記載のトリチウム分解無害化装置。
【請求項５】
前記通路部は、少なくとも一つの貫通孔が形成されており、
前記貫通孔には、前記α線放射体が固定された少なくとも１つの網状部材が配置されている、
請求項１に記載のトリチウム分解無害化装置。
【請求項６】
放射能汚染水中のトリチウムを分解処理するトリチウム分解無害化装置であって、
回転軸部と、前記回転軸部に接続されたプロペラ部を有し、
前記プロペラ部にはα線放射体が配置されている、
トリチウム分解無害化装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のトリチウム分解無害化装置を含むトリチウム分解無害化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所などから排出される放射能汚染水中のトリチウムを分解・無害化するトリチウム分解無害化装置及びトリチウム分解無害化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉が自然災害などによって故障または損壊した場合、原子炉建屋内などに滞留している汚染水を処理する必要がある。一般的には、汚染水中に含まれるセシウムおよびストロンチウムの濃度を低減したうえで、多核種除去設備（ＡＬＰＳ）などでトリチウム（三重水素）以外の大半の放射性物質を取り除くようになっている（例えば、特許文献１）。トリチウムは、ベータ線を放出する放射性物質であり、主に水の形態で存在することから、ろ過などでは除去することができないとされている。
【特許文献１】特開２０１４−２４０７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
トリチウムを含む汚染水の最終的な処理は、希釈したうえで海洋に放出することが議論されているが、健康や環境への悪影響の可能性が払拭されていないという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる問題の解決を試み、放射能汚染水からトリチウムを除去するトリチウム分解無害化装置及びトリチウム分解無害化システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第一の発明は、放射能汚染水中のトリチウムを分解処理するトリチウム分解無害化装置であって、本体部材と、前記本体部材に形成された通路部を有しており、前記通路部を前記放射能汚染水が通過するように構成されており、前記通路部の内側にα線放射体が配置されている、トリチウム分解無害化装置である。
【０００６】
第一の発明の構成は、通路部を放射能汚染水が通過するようになっており、通路部の内側に配置されたα線放射体から放射されるα線によって放射能汚染水を浄化する。すなわち、放射能汚染水に含まれるトリチウムは、α線の照射を受けることによって分解し、無害な物質になる。
【０００７】
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記通路部は、前記本体部材に形成された複数の貫通孔で構成されており、前記貫通孔には、凹部が形成されており、前記凹部を含む前記貫通孔の内側面に前記α線放射体が配置されている、トリチウム分解無害化装置である。
【０００８】
第三の発明は、第二の発明の構成において、前記凹部は、前記貫通孔の入口方向から出口方向へ向かって連続した螺旋形状の溝、または、断続的に形成された溝として構成されている、トリチウム分解無害化装置である。
【０００９】
第四の発明は、第一の発明の構成において、前記通路部は、少なくとも一つの貫通孔で構成されており、前記貫通孔には、複数の網状部材が配置されており、複数の前記網状部材の間に、前記α線放射体が固定された複数の球状部材が配置されている、トリチウム分解無害化装置である。
【００１０】
第五の発明は、第一の発明の構成において、前記通路部は、少なくとも一つの貫通孔が形成されており、前記貫通孔には、前記α線放射体が固定された少なくとも１つの網状部材が配置されている、トリチウム分解無害化装置である。
【００１１】
第六の発明は、放射能汚染水中のトリチウムを分解処理するトリチウム分解無害化装置であって、回転軸部と、前記回転軸部に接続されたプロペラ部を有し、前記プロペラ部にはα線放射体が配置されている、トリチウム分解無害化装置である。
【００１２】
第七の発明は、第一の発明乃至第六の発明のいずれかに記載のトリチウム分解無害化装置を含むトリチウム分解無害化システムである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、汚染水からトリチウムを除去するトリチウム分解無害化装置及びトリチウム分解無害化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】トリチウム分解無害化装置の概略斜視図である。
【図２】本体部材の概略平面図である。
【図３】貫通孔の概略平面図である。
【図４】トリチウム分解無害化装置の貫通孔の内側面を示す概略透過図である。
【図５】貫通孔及び貫通孔近傍を示す概略断面図である。
【図６】トリチウム分解無害化システムを示す概略図である。
【図７】第二の実施形態のトリチウム分解無害化装置の貫通孔の内側面を示す概略透過図である。
【図８】第三の実施形態のトリチウム分解無害化装置の貫通孔の内側面を示す概略透過図である。
【図９】第四の実施形態のトリチウム分解無害化装置の外部及び内部を示す概略斜視図である。
【図１０】第五の実施形態のトリチウム分解無害化装置の外部及び内部を示す概略斜視図である。
【図１１】第六の実施形態のトリチウム分解無害化装置の概略図である。
【図１２】プロペラの一部の概略断面図である。
【図１３】トリチウム分解無害化システムを示す概略図である。
【図１４】トリチウム分解無害化システムにおける水流を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。
【００１６】
＜第一の実施形態＞
図１に示すように、トリチウム分解無害化装置１（以下、「装置１」という。）は、円柱状の全体形状に形成されている。装置１は、本体部材２を有する。図１及び図２に示すように、本体部材２には、複数の貫通孔１０が形成されている。貫通孔１０は、本体部材２の一方の面２ａから他方の面２ｂまで貫通している。貫通孔１０の内側にはα線放射体が配置されている。貫通孔１０を液体が通過する。液体は、トリチウムを含む放射能汚染水である。装置１はトリチウム分解無害化装置の一例である。貫通孔１０は、通路部の一例であり、貫通孔の一例でもある。
【００１７】
本体部材２は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、または、チタン合金等の金属で形成されている。本体部材２の大きさは、例えば、全体の長さL１が１００ｍｍ（ミリメートル）、直径Ｄ１が１００ｍｍである。
【００１８】
図３に示すように、貫通孔１０の直径φＡは、例えば、１０ｍｍであり、貫通孔１０の内側面にα線放射体１２が固定されている。α線放射体１２の厚さｔ１は、０．５ｍｍ乃至１．２ｍｍが望ましく、本実施形態においては、１．０ｍｍである。直径φＡからα線放射体１２の厚さを除いた長さである直径φＢの空間が放射能汚染水の通路Ｓとなる。本実施形態において、直径φＢは、８ｍｍである。
【００１９】
α線放射体１２（以下、「放射体１２」という。）は、酸化トリウムを主材とする。放射体１２は、４〜１０ＭeＶ／個程度の解離エネルギーを有するα線を放射するようになっている。放射体１２の解離エネルギーは、トリチウム（三重水素、３Ｈ）の結合エネルギーよりもはるかに大きい。放射体１２は、炭素を主成分とするポリマー等で構成される固着剤に混入され、その固着剤が貫通孔１０の内側面に吹き付けられ、あるいは、液体状態において貫通孔１０を通過させることで貫通孔１０の内側面に付着させ、その後、加熱焼成して固定される。α線の解離エネルギーによって、トリチウム（三重水素、３Ｈ）が分解され、無害な水素イオンまたは水素等になる（図６の式１及び式２参照）。さらに、トリチウムが分解されて、水素イオン等になると、その影響を受けて、まだ分解されていないトリチウムが連鎖的に分解することが期待できる。
【００２０】
α線は、液体中においては、空気中に場合に比べて、乖離エネルギーが大きく低下する。このため、α線の空気中における飛翔可能距離は約２５ｍｍであるが、貫通孔１０における通路Ｓの直径は、上述のように、その飛翔可能距離よりも十分に小さく形成されている。本実施形態においては、通路Ｓの直径は、空気中における飛翔可能距離の３分の１に規定している。
【００２１】
また、液体中におけるα線の解離エネルギーの低下を踏まえると、放射能汚染水がα線放射体の近傍を通過することが好ましい。放射能汚染水が貫通孔１０の通路Ｓを直線的に通過すると、水流の流れ方向の中心近傍に位置する放射能汚染水は、水流の流れ方向の外側（放射体１２が位置する側）に位置する放射能汚染水よりも、α線放射体から受ける乖離エネルギーが低い。そこで、装置１は、通路Ｓを通過する放射能汚染水を攪拌するための構成を備えている。放射能汚染水が攪拌されることによって、水流の中心近傍に位置する放射能汚染水の位置が、水流の流れ方向の外側に変わり、より高いレベルの解離エネルギーを受けることができる。具体的には、図４に示すように、貫通孔１０の内側面１０ａには、凹部２０が形成されている。凹部２０は、連続した螺旋形状に形成されている。実線で示す部分が奥手側の凹部２０であり、点線で示す部分が手前側の凹部２０である。放射体１２は、凹部２０にも固定されている。
【００２２】
図５は、便宜上、隣接する２つの貫通孔１０を示している。貫通孔１０の内側面は、拡径部１０ａａ、凸部１０ａｂ及び凹部２０から形成される。凸部１０ａｂは、凹部２０を形成したことによって、相対的に生じる形状である。なお、図５においては、放射体１２の記載は省略している。
【００２３】
図５の右側の貫通孔１０に示すように、放射能汚染水の水流Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４は、凹部２０の影響を受けて、蛇行する。これにより、通路Ｓの中心部近傍を通過する放射能汚染水が攪拌されて、放射能汚染水の大部分が放射体１２近傍を通過する可能性が高くなる。
【００２４】
図６は、装置１を含む汚染水浄化システム１００（以下、「システム１００」という。）を示す。システム１００は、トリチウム分解無害化システムの一例である。システム１００は、放射能汚染水１０２（以下、「汚染水１０２」という。）を格納する汚染水タンク１１０を有し、汚染水タンク１１０は、配管１１２ａ，１１２ｂ及び１１２ｃを介して、ポンプ１１４及び装置１と接続されている。ポンプ１１４が作動すると、汚染水１０２が配管１１２ａから吸い上げられて、ポンプ１１４及び配管１１２ｂを通過して、装置１に到達する。装置１において、例えば、式１及び式２に示す反応が生じ、放射能汚染水１０２中のトリチウムが分解処理される。トリチウムが分解処理された汚染水１０２は、配管１１２ｃを通過して、汚染水タンク１１０に戻る。すなわち、汚染水１０２は、矢印Ａ１に示すように循環する。上述のように、装置１は、その内部において、汚染水１０２が攪拌するように構成されているが、システム１００によって、汚染水１０２が装置１を複数回通過することによって、より効果的にトリチウムを分解処理することができる。
【００２５】
＜第二の実施形態＞
次に、第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と共通する構成は、説明を省略する。図７に示すように、第二の実施形態の貫通孔１０Ａの内側面１０ａには、断続的な螺旋形状の凹部２０Ａが形成されている。
【００２６】
＜第三の実施形態＞
次に、第三の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と共通する構成は、説明を省略する。図８に示すように、第三の実施形態の貫通孔１０Ｂの内側面１０ａには、連続的な直線状の凹部２０Ｂが形成されている。
【００２７】
＜第四の実施形態＞
次に、第四の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と共通する構成は、説明を省略する。図９に示すように、第四の実施形態の装置１Ｂの本体部材２Ａは、円筒形状に形成されている。本体部材２Ａの内部には、両端部近傍に、網状部材４Ａ及び４Ｂが、それぞれ配置されている。網状部材４Ａと網状部材４Ｂとの間には、多数の球状部材（ビーズ）６が配置されている。球状部材６の表面には、α線放射体が固定されている。
【００２８】
汚染水１０２（図６参照）が、装置１Ｂを矢印Ｚ１に示す方向に通過するときに、多数の球状部材６に接触し、あるいは、球状部材６の極めて近傍を通過するから、トリチウムを効果的に分解処理することができる。
【００２９】
＜第五の実施形態＞
次に、第五の実施形態について説明する。なお、第四の実施形態と共通する構成は、説明を省略する。図１０に示すように、第五の実施形態の装置１Ｃの本体部材２Ａの内部には、複数の網状部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ及び６Ｄが、配置されている。網状部材６Ａ乃至６Ｄには、α線放射体が固定されている。網状部材６Ａ等は、例えば、アルミニウム合金等の金属を心材とし、その上に、炭素を主成分とするポリマー等で構成される固着剤を塗布し、その固着剤にα線を放射する放射体（酸化トリウム）を固着して加熱焼成して形成する。網状部材６Ａ等の構造の一例については、例えば、特許第４９３８５０８号に記載されている
【００３０】
汚染水１０２（図６参照）が、装置１Ｃを矢印Ｚ１に示す方向に通過するときに、複数の網状部材６Ａ等に接触し、あるいは、網状部材６Ａ等の極めて近傍を通過するから、トリチウムを効果的に分解処理することができる。
【００３１】
＜第六の実施形態＞
次に、図１１を参照して、第六の実施形態について説明する。なお、第一の実施例と共通する構成については、説明を省略する。トリチウム分解無害化装置５０（以下、「装置５０」という。）は、モーター５２と、回転軸部５４、及び、回転軸部５４に接続された複数のプロペラ５６を備える。回転軸部５４は回転軸部の一例であり、プロペラ５６はプロペラ部の一例である。図１２に示すように、プロペラ５６は、中心部材５６ａの両面にα線放射体５８が配置されて構成されている。プロペラ５６は、水中で回転すると、下向き（矢印Ａ１方向）の水流を生じるように構成されている。装置５０は、トリチウム分解無害化装置の一例である。
【００３２】
図１３（ａ）に示すように、トリチウム分解無害化システム２００（以下、「システム２００」という。）は、放射能汚染水２０２（以下、「汚染水２０２」という。）を格納する汚染水タンク２１０を備える。汚染水タンク２１０には、複数の装置５０が配置されている。装置５０のプロペラ５６によって、汚染水２０２を攪拌しつつ、トリチウムを処理するようになっている。システム２００は、トリチウム分解無害化システムの一例である。
【００３３】
図１３（ｂ）には、図１３（ａ）のシステム２００を矢印Ｂ１方向から見た概略図であり、装置５０のプロペラ５６のみを示している。図１３（ｂ）に示すように、プロペラ５６は、汚染水タンク２１０の全体にわたって、平均的に配置される。
【００３４】
図１４に示すように、システム２００に配置された装置５０のモーター５２（図示せず）が回転し、プロペラ５６が回転すると、例えば、矢印Ｃ１に示すように、いったん下方へ向かい、汚染水タンク２０２の底部から反射する方向の水流Ｃ１が生じる。これにより、汚染水２０２が攪拌され、汚染水２０２の多くの部分がプロペラ５６と接触し、あるいは、近傍を通過し、効果的にトリチウムを分解処理することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。また、第一の実施形態と第六の実施形態のトリチウム分解無害化システムとを組み合わせるなど、本発明の技術思想に矛盾しない限り、複数の実施形態を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１，１Ｂ，１Ｃ，５０トリチウム分解無害化装置
２  本体部材
１０，１０Ａ，１０Ｂ  貫通孔
１２,５８  α線放射体
２０  凹部
５２  モーター
５４  回転軸部
５６  プロペラ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019028001.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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