(57)【要約】【課題】放射性汚染物質等を含む汚染水を大量にかつ長期間にわたって安定的に貯蔵する。【解決手段】高比重化処理部１２において汚染水２に塩化ナトリウム等の溶質４を溶解させ、汚染水２を海や湖等の水中環境３の環境水３Ａ（海水、湖水等）より高比重にする。この高比重の汚染水２Ａを閉じ込め手段に閉じ込めた状態で水中環境３の底部（海底、湖底等）に貯蔵する。閉じ込め手段は、好ましくは可撓性の袋２０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染水を水中環境に貯蔵する汚染水貯蔵方法であって、
前記汚染水が前記水中環境の環境水より高比重になるように、前記汚染水に溶質を溶解させ、
前記高比重の汚染水を閉じ込め手段にて閉じ込めた状態で前記水中環境の底部に貯蔵することを特徴とする汚染水貯蔵方法。
【請求項２】
前記水中環境の底部に設けられた凹地に前記閉じ込め手段を配置することを特徴とする請求項１に記載の汚染水貯蔵方法。
【請求項３】
前記閉じ込め手段が、可撓性の袋を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染水貯蔵方法。
【請求項４】
前記袋にガス抜き管が接続されており、前記ガス抜き管が前記環境水より低比重であることを特徴とする請求項３に記載の汚染水貯蔵方法。
【請求項５】
前記汚染水を液輸送船にて前記水中環境における貯蔵場所上の水面まで運搬し、この水面に浮遊させた前記袋に前記汚染水を前記液輸送船から送液管を介して注入することによって、前記袋を沈降させることを特徴とする請求項３又は４に記載の汚染水貯蔵方法。
【請求項６】
前記汚染水が放射性汚染物質を含んでおり、前記高比重の汚染水と前記環境水との比重差が、前記放射性汚染物質の崩壊熱による前記汚染水の比重低下量の収束値よりも大きくなるように、前記溶解を行なうことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の汚染水貯蔵方法。
【請求項７】
汚染水を水中環境に貯蔵する汚染水貯蔵システムであって、
前記汚染水が前記水中環境の環境水より高比重になるように、前記汚染水に溶質を溶解させる高比重化処理部と、
前記高比重の汚染水を閉じ込めた状態で前記水中環境の底部に配置される閉じ込め手段と、
を備えたことを特徴とする汚染水貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染水を貯蔵する方法及びシステムに関し、特に放射性汚染物質を含んだ汚染水を長期間にわたって貯蔵するのに適した汚染水貯蔵方法及び汚染水貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば原子力発電所の事故などで放射性汚染物質を含んだ放射性汚染水が生活環境に排出されることは社会的に受け入れられていない。しかし、大量の放射性汚染水を陸上に貯蔵することは、漏れたときの環境汚染をどのように防止するかが問題になるし、そもそも貯蔵施設の建設場所の確保が問題になる。
【０００３】
特許文献１には、沿岸海域の護岸を廃棄物処分場として用いることが記載されている。しかし、護岸は耐波浪強度などを確保する必要がある。
特許文献２には、フレキシブルなコンテナを海底に設置し、このコンテナに雨水等の淡水を貯蔵することが記載されている。しかし、貯蔵水の浮力でコンテナが浮かないようにコンテナを海底に固定する手段が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８８４１９号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、放射性汚染水等の汚染水を大量に、かつ長期間にわたって安定的に貯蔵する方法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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明方法は、汚染水を水中環境に貯蔵する汚染水貯蔵方法であって、前記汚染水が前記水中環境の環境水より高比重になるように、前記汚染水に溶質を溶解させ、前記高比重の汚染水を閉じ込め手段にて閉じ込めた状態で前記水中環境の底部に貯蔵することを特徴とする。また、本発明システムは、汚染水を水中環境に貯蔵する汚染水貯蔵システムであって、前記汚染水が前記水中環境の環境水より高比重になるように、前記汚染水に溶質を溶解させる高比重化処理部と、前記高比重の汚染水を閉じ込めた状態で前記水中環境の底部に配置される閉じ込め手段と、を備えたことを特徴とする。これによって、汚染水を大量にかつ長期間にわたって安定的に貯蔵できる。
前記溶質としては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、糖等が挙げられる。前記溶質は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を含むことが一層好ましい。前記溶質は、ガスを発生させないものであることが好ましい。
前記水中環境としては、海、湖、池等が挙げられる。
前記水中環境が海であることが好ましい。前記溶質は、貯蔵場所の海水（前記水中環境の底部における環境水）から採取したものであることが好ましい。
【０００７】
前記水中環境の底部に設けられた凹地に前記閉じ込め手段を配置することが好ましい。これによって、汚染水が水中環境を水平方向に拡散するのを防止できる。
【０００８】
前記閉じ込め手段が、可撓性の袋を含むことが好ましい。これによって、閉じ込め手段の製造、運搬、設置等を簡易化でき、施工コストを低減できる。袋は、内部の高比重の汚染水の重みで水中環境の底部に安定的に配置されるから、袋が浮かないように水中環境の底部に袋を固定する固定手段を設けなくても済む。また、前記凹地に配置する場合、閉じ込め手段（袋）を凹地の形状に倣うように変形させることができる。
【０００９】
前記袋にガス抜き管が接続されており、前記ガス抜き管が前記環境水より低比重であることが好ましい。これによって、ガス抜き管を環境水中において自立姿勢にすることができる。貯蔵中の汚染水内でガスが発生した場合、このガスを袋の内部からガス抜き管を経て水中環境等の外界に排出できる。これによって、袋が浮いたり、袋の内圧が過度に上昇したりするのを防止できる。
【００１０】
前記汚染水を液輸送船にて前記水中環境における貯蔵場所上の水面まで運搬し、この水面に浮遊させた前記袋に前記汚染水を前記液輸送船から送液管を介して注入することが好ましい。これによって、前記袋に注入した高比重の汚染水の重みによって、前記袋を水中環境の底部に向けて沈降させることができ、袋の設置作業を簡易に行うことができる。
【００１１】
前記汚染水は、例えば放射性汚染物質を含んでいる。この場合、前記高比重の汚染水と前記環境水との比重差が、前記放射性汚染物質の崩壊熱による前記汚染水の比重低下量の収束値よりも大きくなるように、前記溶解を行なうことが好ましい。これによって、汚染水の貯蔵期間中に放射性汚染物質の崩壊によって汚染水が加温されることで汚染水の比重が低下したとしても、汚染水が環境水よりも低比重になることを防止できる。したがって、汚染水を一層安定的に貯蔵できる。
前記溶解前に、前記汚染水から放射性物質を分離除去することによって、前記汚染水の放射性汚染物質濃度を低下させておくことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、汚染水を大量にかつ長期間にわたって安定的に貯蔵できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る汚染水貯蔵システムの概略を示す断面図である。
【図２】第１実施形態における貯蔵部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における貯蔵部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を示したものである。本発明は、汚染水を水中環境に貯蔵するものである。貯蔵対象の汚染水は、例えば原子力発電所１から出る放射性の汚染水２である。汚染水２は、汚染物質としてセシウム１３７等の放射性物質を含む。更に、汚染水２は、微生物や細菌等の生物やその餌等の有機系の汚染物質をも含んでいる場合がある。
【００１５】
図２に示すように、貯蔵場所となる水中環境は海３である。詳細には、海底３ｂ（水中環境の底部）が貯蔵場所となる。好ましくは、貯蔵場所は、海水３Ａ（環境水）が十分に長期間にわたって殆ど入れ替わることのない深海の海底であり、より好ましくは、汚染水中の放射性物質の半減期より十分長い期間にわたって海水の入れ替えが起きない深海の海底である。また、貯蔵場所は、火山活動などによって温水等が吹き出されることがない場所であることが望ましく、そのような温水等に含まれる塩分等の養分を摂取する海底生物がほとんどいない場所であることが望ましい。さらに貯蔵場所は、望ましくは周辺よりも水深が深い場所である。好ましくは、海底３ｂに凹地３ｃが設けられており、この凹地３ｃが貯蔵場所になっている。凹地３ｃは、天然の海底凹地であってもよく、人工的に構築したものであってもよい。
【００１６】
図１に示すように、貯蔵対象の汚染水２は、前処理として除染処理（汚染度合の低減化処理）及び高比重化処理を施されたうえで貯蔵場所３ｃに貯蔵される。汚染水貯蔵システム１０は、貯蔵のための前処理部として、除染処理部１１と、高比重化処理部１２とを含む。詳細な図示は省略するが、除染処理部１１は、汚染水２の汚染度合（放射性汚染物質濃度や有機系汚染物質の含有量）を低減するものであり、逆浸透膜等の分離膜、吸着剤、沈殿処理槽等を含む。高比重化処理部１２は、汚染水２を高比重化処理するものであり、溶解槽１３と、溶質供給部１４を含む。溶解槽１３は、除染処理部１１の後段に設けられている。溶解槽１３に溶質供給部１４が接続されている。溶質供給部１４の溶質４としては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が用いられている。貯蔵場所の海底３ｂから海水を採取し、この海水から塩分を析出させ、この塩分を上記溶質４として用いることが望ましい。
以下、高比重化処理部１２を経た汚染水２を適宜「高比重汚染水２Ａ」又は「汚染水２Ａ」と称す。
【００１７】
貯蔵システム１０は、閉じ込め手段として袋２０を含む。高比重汚染水２Ａが袋２０に閉じ込められた状態で海底凹地３ｃに貯蔵されている。袋２０は、例えばポリエチレン等の樹脂やゴム等のシートにて構成され、可撓性及び液密性を有している。袋２０の材質は、好ましくは、内部の汚染水２Ａ中の放射性物質の半減期（例えばセシウム１３７は３０年）よりも十分に長い時間の貯蔵耐久性を有している。好ましくは、袋２０は、複数のシートを積層した複層シートにて構成されている。各シートの厚みは、例えば数十μｍ〜数百μｍであり、ここでは１００μｍ程度であるが、これに限られるものではない。シートの積層枚数は、例えば数枚から数十枚であり、ここでは１０枚程度であるが、これに限られるものではない。袋２０の容量は、例えば１ｍ３〜１０００００ｍ３程度である。ハンドリングのしやすさ等を考えると、袋２０の容量は、１００００ｍ３以下が好ましく、破損時の影響を小さくするためには、１０ｍ３程度が好ましい。
【００１８】
上記貯蔵システム１０において、汚染水２を袋２０に貯蔵する迄の貯蔵方法を説明する。
＜除染処理工程＞
原子力発電所１から発生した放射性汚染水２を除染処理部１１に導入する。除染処理部１１において、汚染水２から放射性汚染物質や有機系汚染物質を分離して除去する。これによって、汚染水２の汚染度合が低減される。つまり、汚染水２の放射性物質濃度が低下される。除染処理後の汚染水２の放射性物質濃度は、１００００Ｂｑ／ｋｇ以下であることが好ましい。また、除染処理部１１の逆浸透膜等によって汚染水２中の有機系汚染物質をほとんど除去できる。
【００１９】
＜高比重化処理工程（溶解工程）＞
上記除染処理後の汚染水２を高比重化処理部１２の溶解槽１３に導入する。また、溶質供給部１４の溶質４（塩化ナトリウム）を溶解槽１３に投入し、攪拌機１５にて汚染水２と溶質４とを混合攪拌する、これによって、溶解槽１３内において、溶質４が汚染水２に溶解される。そのため、汚染水２の比重が高まる。ここで、汚染水２が貯蔵場所の海水３Ａより高比重になるように、汚染水２の目標比重（溶質４の溶解量）を設定する。例えば、海水の比重は通常１．０２５ｇ／ｃｃ程度であるから、汚染水２の比重は、少なくとも１．０２５ｇ／ｃｃを上回るようにし、好ましくは１．０５ｇ／ｃｃ（海水３Ａの比重の１．０２５倍）以上になるようにし、より好ましくは１．０７５ｇ／ｃｃ（海水の比重の１．０５倍）以上になるようにする。
【００２０】
好ましくは、高比重化処理時の汚染水２の温度と貯蔵場所の温度との温度差を考慮して、汚染水２の目標比重を設定する。温度によって水の体積が変化し、その結果、比重が変化するからである。ここで、貯蔵場所の上記温度は、海底３ｂの海水３Ａの平均温度ないしは予測される最低温度である。
更に好ましくは、高比重汚染水２Ａと海水３Ａとの比重差が、汚染水２Ａ中の放射性汚染物質の崩壊熱による汚染水２Ａの比重低下量の収束値よりも大きくなるように、溶質４の溶解を行なう。つまり、上記崩壊熱が汚染水２Ａに吸収されることで、汚染水２Ａが昇温されると、汚染水２Ａの体積が膨張し、その結果、汚染水２Ａの比重が小さくなる。一方、汚染水２Ａの放射能は時間の経過とともに減衰するため、上記崩壊熱の積算量はある大きさに収束し、汚染水２Ａの比重低下量はある値に収束する。そこで、上記崩壊熱のすべてが汚染水２Ａに吸収されたと仮定した場合でも、収束時（半減期よりも十分長い期間の経過時、好ましくは無限時間経過時）の汚染水２Ａが海水３Ａより高比重になっているように、汚染水２の目標比重を設定することが好ましい。なお、汚染水２Ａ中の放射性汚染物質がセシウム１３７（半減期３０．１年、１回の崩壊エネルギー１．１７６ＭｅＶ）であり、かつその初期濃度（上記除染処理終了時の濃度）が１００００Ｂｑ／ｃｃ程度である場合、崩壊熱の無限時間分の積算量は、水１ｃｃあたり２．５Ｊ程度であり、この熱量の全部が汚染水２Ａの加温に使われたとしても汚染水２Ａの温度は０．６℃程度しか上昇しないから、汚染水２Ａの比重はほとんど変化しない。したがって、汚染水２Ａの放射性汚染物質濃度が１００００Ｂｑ／ｃｃ程度であれば、放射性汚染物質の崩壊熱による汚染水２Ａの比重低下は実質的に考慮しなくてもよい。
【００２１】
＜輸送工程＞
次に、溶解槽１３の近くの港湾にタンカー等の液輸送船５を配船し、高比重汚染水２Ａを溶解槽１３から液輸送船５に移す。この液輸送船５によって汚染水２Ａを貯蔵場所３ｃの真上の海面（水面）まで運搬する。なお、液輸送船５自体が高比重化処理部１２を構成していてもよい。つまり、除染処理後の汚染水２を液輸送船５に貯め、かつ液輸送船５内において、汚染水２に溶質４を溶解させることによって汚染水２を高比重化してもよい。
【００２２】
＜貯液工程＞
次に、液輸送船５の近くの海面又は海中に袋２０を浮かべ、この袋２０と液輸送船５とを送液管２２で繋ぐ。そして、汚染水２Ａを液輸送船５から送液管２２を介して袋２０に注入する。この汚染水２Ａは海水３Ａよりも高比重であるから、袋２０が内部の汚染水２Ａの重みで沈降する。この袋２０を海底３ｂの凹地３ｃに導いて凹地３ｃ内に設置する。
凹地３ｃに予め袋２０を配置しておき、その真上の海上に配船した液輸送船５から汚染水２Ａを、送液管２２を経由して凹地３ｃの袋２０に充填してもよい。
高比重汚染水２Ａの充填後、袋２０から送液管２２を外し、かつ袋２０を密封する。
【００２３】
高比重汚染水２Ａは海水３Ａ（環境水）よりも比重が大きいから、袋２０が海底３ｂ（水中環境の底部）に安定的に載置される。これによって、高比重汚染水２Ａを安定的に貯蔵できる。袋２０を浮かないように海底に固定する固定手段は不要である。しかも、深海の海底３ｂは海流がほとんどないため、袋２０ひいては高比重汚染水２Ａを一層安定して貯蔵できる。
高比重汚染水２Ａを袋２０（閉じ込め手段）の内部に閉じ込めることで、高比重汚染水２Ａが拡散するのを防止できる。
さらに、袋２０ひいては高比重汚染水２Ａを凹地３ｃに貯蔵することによって、たとえ高比重汚染水２Ａが袋３０から漏れた場合でも、高比重汚染水２Ａが水平方向に広がるのを確実に防止できる。
溶質４として、貯蔵場所の海水から採取した塩分を用いることによって、汚染水２Ａが袋２０から漏れた場合でも、周辺環境における海水の塩分組成の変化等の、汚染物質による影響以外の影響を小さくすることができる。
【００２４】
高比重汚染水２Ａ中の放射性物質が放射性崩壊すると、その崩壊熱によって高比重汚染水２Ａの温度が上昇する。これに伴って、高比重汚染水２Ａの体積が膨張し、ひいては高比重汚染水２Ａの比重が低下する。一方、上記高比重化処理時の目標比重の設定によって、上記崩壊熱のすべてが汚染水２Ａに吸収されたとしても、高比重汚染水２Ａの比重が海水３Ａの比重を十分に長期間にわたって、好ましくは永続的に上回るようにすることができる。これによって、袋２０ひいては高比重汚染水２Ａが浮くのを防止できる。
【００２５】
除染処理部１１における低放射能化処理によって汚染水２Ａの放射性物質濃度が低下されているために、汚染水２Ａが拡散したとしても、環境に与える影響を実質的に無くすことができる。また、汚染水２Ａ中の放射性物質等の反応によるガスの発生量を抑制できる。したがって、袋２０が浮いたり、袋２０の内圧が高くなったりするのを防止できる。さらに、除染処理部１１における有機系汚染物質の除去処理によって、汚染水２Ａには微生物等の生物やその餌となる有機物がほとんど存在しないために、有機物の分解によるガスの発生量を十分に少なくできる。したがって、袋２０が浮いたり、袋２０の内圧が高くなったりするのを一層確実に防止できる。
【００２６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の実施形態と重複する内容に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図３は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態の袋２０にはガス抜き管２３が設けられている。ガス抜き管２３の基端部（下端部）が袋２０の上端部に接続されている。ガス抜き管２３の内部が袋２０の内部に連なっている。ガス抜き管２３の材質は、海水３Ａよりも低比重の樹脂等にて構成されている。そのため、ガス抜き管２３は、海中において袋２０から上へ向かって延びている。ガス抜き管２３の先端部（上端部）は、海中に開口されている。
なお、ガス抜き管２３の先端部が、海面に達していてもよい。
【００２７】
ガス抜き管２３の内部には海水３Ａが入り込んでいる。ガス抜き管２３の内径は、ガスと液とが管２３の内部で上下に入れ替わることができ、かつ袋２０内の汚染水２Ａが管２３を伝って漏れ出ることがないような大きさであることが好ましく、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。ガス抜き管２３の内径が小さすぎると、ガスと液とが管２３の内部で上下に入れ替わることができず、袋２０内からのガスが管２３の内部の液を押し上げてしまう。また、ガス抜き管２３の内径が大きすぎると、袋２０内の汚染水２Ａが管２３内に拡散して、外部に漏れ出るおそれがある。ガス抜き管２３の長さは、袋２０内の汚染水２Ａが管２３を伝って漏れ出ることがない程度に長くすることが好ましく、例えば１０ｍ以上である。ガス抜き管２３の数は、１つに限られず、複数であってもよい。
【００２８】
第２実施形態によれば、袋２０の汚染水２Ａ内でガスが発生した場合、このガスを袋２０の内部からガス抜き管２３を経て外界（海中）に排出できる。これによって、袋２０が浮いたり、袋２０の内圧が過度に上昇したりするのを防止できる。
【００２９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、水中環境は、海に限られず、湖でもよく、池でもよい。汚染水２を湖水より高比重にして湖底に貯蔵してもよい。汚染水２を池の水より高比重にして、池底に貯蔵してもよい。
閉じ込め手段として、袋２０に代えて、金属製容器、タンク、コンクリート製貯蔵室等を適用してもよい。
溶質４として、塩化ナトリウムに代えて、塩化カリウム（ＫＣｌ）や、糖等を用いてもよい。２以上の溶質の混合物を汚染水２に溶解させることにしてもよい。溶質４は、ガスを発生させないものであることが好ましい。
貯蔵場所は、海底３ｂ（水中環境の底部）における必ずしも凹地３ｃである必要はなく、海底３ｂ（水中環境の底部）の平地であってもよい。凹地３１に貯蔵すれば袋２０が破損しても高比重汚染水２Ａを凹地３ｃに留めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、例えば原子力発電所から排出された放射性物質を含む放射性汚染水を貯蔵するのに適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１      原子力発電所
２      放射性汚染水
２Ａ    高比重汚染水
３      海（水中環境）
３Ａ    海水（環境液）
３ｂ    海底（水中環境の底部）
３ｃ    凹地（貯蔵場所）
４      塩化ナトリウム（溶質）
５      液輸送船
１０    汚染水貯蔵システム
１２    高比重化処理部
１３    溶解槽
２０    袋（閉じ込め手段）
２２    送液管
２３    ガス抜き管
【図１】
2015007577.tif 000003
【図２】
2015007577.tif 000004
【図３】
2015007577.tif 000005