(57)【要約】【課題】原子炉内の燃料集合体の冷却水や設備洗浄などで使用した大量の放射能汚染水や放射能汚染焼却灰を除染装置で除染後の汚染水を濃縮、貯蔵処理する。【解決手段】掘削により地下3〜5kmの大深度まで掘削して放射能汚染水を輸送して、マントルから地殻に伝熱された地熱と放射能汚染水の熱交換を行い水は蒸気として地上に回収されて濃縮された放射性物質は地熱貯留層に蓄積されて貯留される、【選択図】図１
2015078883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延性帯の大深度まで掘削した輸送管を備えて、全坑加圧することにより，水圧破砕現象による人口亀裂を生成させた地熱貯留層を備えて、前記地熱貯留層の末端には二相流体輸送管を備えて、放射能汚染水は前記輸送管に連続的に注入されて、前記地熱貯留層はマントルから供給されて延性帯層に伝熱された地熱と前記放射能汚染水は熱交換されて、前記二相流体輸送管に蒸気として導かれて、放射能汚染物質は比重差により前記地熱貯留層に濃縮されて蓄積されることを特長とする放射能汚染水の濃縮、貯留法。
【請求項２】
前記二相流体輸送管に導かれた蒸気は地上出口に圧力制御弁を備えて蒸気を一定圧力として、気液分離装置に導かれて除染フィルルターを通過後に、除湿を行いトリチウムは減容されて大気に放出される事を備えたことを特長とする放射能汚染水の濃縮、貯留法。
【請求項３】
前記気液分離装置で分離された熱水は気化熱により大気に放出されてトリチウムを濃縮する作用を備えて、前記トリチウムを含む水を比重差により凍結して前記トリチウムと水を分離することを特長とする放射能汚染水の濃縮、貯留法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染水に含まれる放射性物質を除去するための放射能汚染水処理方法で原子力発電システムの崩壊などにより、発生する大量の放射能汚染水に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電システムの崩壊などにより、原子炉内の燃料集合体などの冷却により発生する大量の放射能を含有する放射能汚染水を処理するプラントや施設などを洗浄する過程は複雑で高コストを要し、濃縮された汚染物質の管理も重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】放射能汚染水処理システムおよび放射能汚染水処理方法   特許公開２０１３−４０８６８放射能汚染水処理システムは、汚染水を減圧雰囲気下で気化させて蒸発水と濃縮汚染水とに分離する蒸発処理装置と、蒸発処理装置で分離された蒸発水が供給され、当該蒸発水に残存する放射性物質を除去する逆浸透膜装置とを備える。蒸発処理装置は、汚染水が供給される蒸発器と、蒸発器内を減圧して、放射性物質の融点よりも低い温度で汚染水を気化させる圧縮機と、圧縮機から排出される圧縮蒸気が供給され、当該圧縮蒸気の有する熱を蒸発器内の汚染水に与える蒸気移送兼伝熱管とを有する
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】延性帯地熱系の把握と涵養地熱系発電利用への展望  村岡洋文＊ 浅沼宏＊＊ 伊藤久男＊    Journal of Geography（Chigaku Zasshi） 122（2）343362 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
原子力発電システムの崩壊による放射能汚染被害は広域の山河、街並すべてが汚染されて、人海戦術で除染しているが、除染された汚染土、焼却灰などは水などを使用して洗浄されて汚染水が発生したり、崩壊した原子炉本体内に残った核燃料棒の冷却や崩壊して、汚染された施設などの汚染洗浄水は放射線量が非常に高く大量の放射線汚染水が発生するが62種類の核種が存在するために高度で複雑な処理を必要として汚染水処理が困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
何十万トンも発生する放射能汚染水を処理する技術は確立されておらず、複数のフィルターや、ろ過剤、ＲＯ膜等を通過させて除染をする方法が主であり、大量の放射能汚染水を処理するには処理コストが高く非効率的であり、フィルター、ろ過剤等に付着した放射線汚染物の増加により、逆洗浄や交換又は使用済みのフィルターの処分方法などを勘案すると現在の処理方法と異なった視点からのアプローチとして非参考文献（延性帯地熱系の把握と涵養地熱系発電利用への展望  村岡洋文＊ 浅沼宏＊＊ 伊藤久男＊ ）にある地熱発電の手法及びニューサンシャイン計画の熱水利用発電プラント等開発・深部地熱資源採取技術の開発を用いることにより、水から汚染物質の分離と汚染物質の貯蔵を行う事が可能となる。 放射能汚染水の総量に対し汚染物質は微量であり、汚染物質は水で希釈された状態になっており、本来は放射能汚染水を熱源で加熱して水を蒸発させて濃縮すれば良いが熱源とする電力や石油などのエネルギーを使用するとコスト面で難しく、また濃縮された汚染物質の取り扱いや保存場所を考えると無尽蔵の熱源とランニングコストが低く、濃縮された汚染物質の貯蔵場所を考えると地熱利用が望ましい。 地熱発電と異なり設置場所や設備、稼動期間、稼動条件などの条件は地熱発電よりも緩和されて、放射能汚染水を送り込む輸送管と熱交換をする地熱貯留層と熱交換して発生した蒸気を取り出す二相流体輸送管で構成されて、放射能汚染水は地熱貯留層で蒸気として回収されて汚染物質は濃縮されて地熱貯留層に蓄積、大深度で貯蔵される。
【発明の効果】
【０００７】
大量の放射能汚染水処理において高度処理を必要としないで放射能汚染水をランニングコストを安価にして、大深度地下に放射能汚染物質を安全に貯蔵して水資源は蒸気として地上に回収する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した放射能汚染水処理システムの実施の形態を示す概略構成図である
【図２】坑井を堀削説明図
【図３】地熱貯槽層を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
原発敷地内は地熱発電と異なり、掘削井としての最適地を選択する事は望めないので地熱発電に要する深度よりも深い延性帯まで掘削する必要がある。
【００１０】
図1は汚染水を処理する工程の概略図で図2は堀削工程の概略図で図3は貯熱層を備えることを説明する概略図で、図2による堀削装置1により、延性帯2と呼ばれる地層の3km〜5kmまで掘削することにより地上で蒸気化するのに必要な温度で概ね300℃〜400℃の範囲が得られる深さとする。                                                                                                            
【００１１】
図2による堀削装置1により、最初に高温の岩盤に1本の坑井を掘削して延性帯2まで堀削する。機器、機材はサンシャイン計画の熱水利用発電プラント等開発および深部地熱資源採取技術の開発により、耐熱耐久性ビットの開発 、高温掘削泥水の開発、高温用セメントスラリの開発、高温用ダウンホールモータの開発、高温用高強度セメントスラリの開発は実用化されており、生産技術もPTSD 検層技術、PTC モニタリング技術、高温トレーサモニタリング技術、スケールモニタリング技術、スケール防止・除去技術を応用できる。
【００１２】
図3によれば最初に1本の坑井掘削3を行い、掘削時には坑内を泥水によって，200℃未満に冷却し続ける事として，この冷却効果によって，坑内に設置された孔明管のまわりの坑壁には小さな脆性帯が生じ，小さな亀裂が生じこの局部的な脆性帯は，注水を続け低温域を広げることによって，成長していく。この局部的な脆性帯の周囲は，延性帯2で囲まれているため，逸水もなく，効果的に局部を冷却し続けているため，この冷却効果によって坑井のごく周辺は延性から脆性領域まで冷却されることが期待され，この領域はきわめて狭い領域に限定される。これを経済的熱回収が可能な範囲に拡大するため，圧入ポンプ4による加圧、送水をすることにより延性帯層2は水圧破砕により亀裂を生成させ，地熱貯留層5を形成する。
【００１３】
地熱貯留層5を形成後に前記地熱貯留層5をPTC モニタリング技術などにより、2相流体移送用の坑井を亀裂の端部に掘削して貫通させて2相流体輸送管7として、前記地熱貯留層5と地上のセパレータ9の配管を接続する。
【００１４】
前記地熱貯留層5と接続している輸送管端面6は放射能汚染水貯槽8に接続されて、送液ポンプを介して放射能汚染水を地熱貯留層5に輸送される。
【００１５】
蒸気輸送は高温トレーサモニタリング技術、スケールモニタリング技術などにより常に監視されてスケール防止・除去技術などにより最良の稼動を保ち5年〜10年間程度の稼動年数を10年程度として、熱交換効率が落ちてきた時には新たな貯留層を設ける
【００１６】
そして2相流体輸送管7の蒸気排出口には圧力調整弁により、一定の蒸気圧として制御されて排出される。
【００１７】
2相流体輸送管7の蒸気排出口は気液分離装置9と接続されて蒸気排出口には除染フィルターと除湿装置を備えて、トリチウム濃度に応じて除湿制御を行った後に蒸気は排出される。
【００１８】
そして、気液分離装置において分離された蒸気は大気に乾式で放出されるので、トリチウム含量は少量であり、大気放出は可能となるが、さらに除湿する事により、トリチウムは減容される。そして気液分離装置で分離された熱水は100℃前後の高温であり、気化熱として蒸発させて大気に放出させる事により、熱水は減量される共に、温度も低下する。
【００１９】
気化熱として蒸発した残水量中のトリチウムは濃縮された状態となっており、さらに蒸留装置を備えてトリチウムの濃縮を行い、最後にトリウム濃縮液として保管するか、または触媒によるトリチウムの濃縮を行う。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、大量の汚染水に含まれる放射性物質を濃縮して除去するための放射能汚染水処理に関して、汚染水を地下熱で加熱して放射性物質と水を分離して、水は蒸発させて放射性物質は大深度に貯留してランニングコストを安く抑え、放射性物質は大深度の地熱貯槽で安全に貯留される。
【符号の説明】
【００２１】
1   堀削装置
2  延性帯
3  抗井掘削
4  圧入ポンプ    
5  地熱貯槽      
6  送水輸送管    
7  二相流体輸送管    
8  汚染水貯槽    
9  気液分離装置      
10  除染フィルター
11  蒸気排出
12  熱水回収
【図１】
2015078883.tif 000003
【図２】
2015078883.tif 000004
【図３】
2015078883.tif 000005