(57)【要約】      （修正有）【課題】海水成分等の吸着阻害物質を含む放射性汚染水から放射性核種を除去するにあたり、充填された吸着材を効率的に運用することができる放射性核種除去システム、及びその方法を提供する。【解決手段】放射性核種除去システム１０は、タンク１１に収容されている放射能汚染水を配送する配管１２と、吸着阻害物質の溶存する放射能汚染水２５に対して放射性核種の吸着能が異なる吸着材を別々に充填した複数の吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と、タンク１１における吸着阻害物質の濃度の測定値に応じて複数の吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）のうちいずれか一つに放射能汚染水２５を通過させる切替部１４とを備え、吸着阻害物質の濃度に応じて吸着ユニットを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに収容されている放射能汚染水を配送する配管と、
吸着阻害物質の溶存する前記放射能汚染水に対して放射性核種の吸着能が異なる吸着材を別々に充填した複数の吸着ユニットと、
前記タンクにおける前記吸着阻害物質の濃度の測定値に応じて前記複数の吸着ユニットのうちいずれか一つに前記放射能汚染水を通過させる切替部と、を備えることを特徴とする放射性核種除去システム。
【請求項２】
それぞれの前記吸着ユニットは、前記放射性核種に依存して吸着能の異なる吸着材が別々に充填された複数の吸着塔が直列に接続されたものであることを特徴とする請求項１に記載の放射性核種除去システム。
【請求項３】
前記吸着塔は、切替部を介して直列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の放射性核種除去システム。
【請求項４】
前記吸着ユニットよりも上流側に、前記吸着阻害物質の除去手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射性核種除去システム。
【請求項５】
前記吸着阻害物質の除去手段は、沈殿槽及び濾過槽から構成されることを特徴とする請求項４に記載の放射性核種除去システム。
【請求項６】
前記吸着ユニットよりも下流側に、中性物質の除去手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射性核種除去システム。
【請求項７】
吸着阻害物質の溶存する放射能汚染水に対して放射性核種の吸着能が異なる吸着材を複数の吸着ユニットにそれぞれ別々に充填するステップと、
タンクに収容されている放射能汚染水における吸着阻害物質の濃度を測定するステップと、
前記吸着阻害物質の濃度の測定値に応じて前記複数の吸着ユニットのうちいずれか一つに前記放射能汚染水を通過させるステップと、を含むことを特徴とする放射性核種除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能汚染水から放射性核種を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設で使用される水は、フィルタによりろ過や樹脂によるイオン交換などにより処理され、放射性核種などの不純物が除去される。
例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）における一次冷却水の復水は、中空糸等の復水ろ過器とイオン交換樹脂等の復水脱塩塔とからなる復水浄化設備により浄化される。
また炉水は、プリコートした粉末イオン交換樹脂や混床式脱塩塔からなる炉水浄化設備により浄化される（特許文献１）。
【０００３】
そして、原子炉の冷却水以外の例えば洗濯により発生した廃液は、濃縮器や脱塩処理装置により浄化・再利用される（特許文献２）。
このようにして、通常運転中の原子力発電プラントで使用される水は、常時、放射能レベルを十分低く維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−６９４６０号公報
【特許文献２】特開２０１２−７１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、原子力発電プラントで過酷事故が発生して燃料が破損した場合は、ウランの核分裂生成物であるセシウム、ヨウ素、ストロンチウム等の放射性核種を含んだ放射能汚染水が、発生する。
また、事故後の冷却に海水を用いた場合は、この放射能汚染水に、海水由来の塩素、ナトリウム、カルシウム等も含まれることになる。
【０００６】
放射性核種を除去する方法として、元素の種類やその形態、例えば、中性物質、陽イオン、陰イオンなどに応じた、適切な吸着材を用いる方法がある。
吸着塔に、このような適切な吸着材を充填し、処理対象水を通水することで、水中の放射性核種を除去することができる。
この吸着塔において、核種を十分に除去できなくなった場合や、表面の線量率が高くなった場合は、吸着材を充填し直したり、又は吸着塔を交換したりすることとなる。
【０００７】
しかし、セシウムの吸着材として有力なゼオライトは、塩分濃度が高い条件において吸着性能が低下することが知られている。
また、ヨウ素の吸着材として有力な銀も、ヨウ素と塩素の化学的性質が類似しているために、塩分濃度が高い条件において吸着性能が低下することが知られている。
同様に、ストロンチウムの吸着材の吸着性能も、カルシウム濃度に影響され、その高濃度条件における性能低下が避けられない。
【０００８】
したがって、塩分濃度やカルシウム濃度が高い汚染水を処理対象とする場合は、放射性核種に対する吸着材の飽和点が低くなる。その結果、吸着塔は、放射性核種の吸着量が少ないまま、短時間のうちにその除去能力を喪失してしまう課題がある（図２（Ａ）参照）。
一方、塩分濃度やカルシウム濃度が低い汚染水を処理対象とする場合は、吸着塔の上部で放射性核種が多量に吸着される。その結果、吸着塔の末端の吸着材が放射性核種を吸着し始める前に、吸着塔表面の線量率が制限値を超えて高くなり（図２（Ｂ）参照）、吸着材交換又は吸着塔交換の必要に迫られる課題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、海水成分等を含む放射能汚染水から放射性核種を除去するにあたり、充填された吸着材を効率的に運用することができる放射性核種除去技術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】
本発明の放射性核種除去システムは、タンクに収容されている放射能汚染水を配送する配管と、吸着阻害物質の溶存する前記放射能汚染水に対して放射性核種の吸着能が異なる吸着材を別々に充填した複数の吸着ユニットと、前記タンクにおける前記吸着阻害物質の濃度の測定値に応じて前記複数の吸着ユニットのうちいずれか一つに前記放射能汚染水を通過させる切替部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、海水成分等を含む放射能汚染水から放射性核種を除去するにあたり、充填された吸着材を効率的に運用することができる放射性核種除去技術を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る放射性核種除去システムの第１実施形態を示す概略図。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）各々は、汚染水中の塩分濃度に対する吸着ユニット内の放射性核種の吸着濃度を示す特性図。
【図３】本発明に係る放射性核種除去システムの第２実施形態を示す概略図。
【図４】本発明に係る放射性核種除去システムの第３実施形態を示す概略図。
【図５】本発明に係る放射性核種除去システムの第４実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係る放射性核種除去システム１０は、タンク１１に収容されている放射能汚染水２５を配送する配管１２と、吸着阻害物質の溶存する前記放射能汚染水２５に対して放射性核種の吸着能が異なる吸着材を別々に充填した複数の吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と、タンク１１における吸着阻害物質の濃度の測定値に応じて複数の吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）のうちいずれか一つに放射能汚染水２５を通過させる切替部１４と、を備えている。
【００１４】
タンク１１は、放射能汚染水２５を一時的に収容するものであって、接続される配管１２によってこの放射能汚染水２５を外部に配送することができる。
この放射能汚染水２５には、ウランの核分裂生成物であるセシウム、ヨウ素、ストロンチウム等の放射性核種が含まれ、さらに冷却に用いた海水に由来する塩素、ナトリウム、カルシウム等の成分も含まれている。
【００１５】
なお、図面において一つのみ記載されているタンク１１は、実際には、複数存在している。そして、収容されている放射能汚染水２５の放射性核種及び海水由来成分の濃度は、複数のタンク１１のそれぞれにおいて相違している。
したがって、タンク１１から放射能汚染水２５の一部をサンプル２７として採取し、離れにある分析室２８において定性定量分析を行い、それぞれのタンク１１における放射性核種及び海水由来成分の濃度を認識する。
【００１６】
ここで、図１に示される吸着ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、説明上この順番で、吸着阻害物質（海水由来成分）が溶存する条件下で、汚染水中の放射性核種の吸着能が高位、中位、低位の三種類の吸着材がそれぞれに充填されているとする。
【００１７】
図２に基づいて、放射性核種の吸着能が中位である吸着ユニット１３ｂを例にとり、汚染水中の塩分濃度に対する吸着ユニット内の放射性核種の吸着濃度の分布を説明する。
図２（Ａ）に示すように、吸着能が中位である吸着ユニット１３ｂに塩分濃度の高い放射能汚染水２５を通過させると、低い飽和点で吸着材は、入口から出口に向かい徐々に吸着飽和に達する。そして、短時間（汚染水２５の処理量が少ない）のうちに、放射性核種の除去が不十分な処理水２６が出口から出力されてしまう。
【００１８】
図２（Ｂ）に示すように、吸着能が中位である吸着ユニット１３ｂに塩分濃度の低い放射能汚染水２５を通過させると、高い飽和点で吸着材は、入口から徐々に吸着飽和に達する。そして、この飽和点が吸着ユニット１３ｂの出口に到達する前にその表面線量率が制限値を超えて高くなり、未使用の吸着材を多く残したまま吸着ユニット１３ｂの交換に迫られることになる。
【００１９】
図２（Ｃ）に示すように、吸着能が中位である吸着ユニット１３ｂに塩分濃度が中程度の放射能汚染水２５を通過させると、適切な高さの飽和点で吸着材は、入口から出口まで吸着飽和に達する。これにより、吸着ユニット１３ｂは、表面線量率が制限値を超えることなく大量の放射能汚染水２５を処理することができる。
【００２０】
切替部１４は、吸着阻害物質の濃度の測定値が高いタンク１１の放射能汚染水２５を放射性核種の吸着能が高位の吸着ユニット１３ａに通過させ、この測定値が低いタンク１１の放射能汚染水２５をその吸着能が低位の吸着ユニット１３ｃに通過させ、この測定値が中間のタンク１１の放射能汚染水２５をその吸着能が中位の吸着ユニット１３ｂに通過させる。
なお、吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の末端には、逆止弁１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）が設けられ、いずれか一つの吸着ユニット１３を通過した処理水２６が、他の吸着ユニット１３を逆流しないように構成されている。
【００２１】
これにより、吸着阻害物質の濃度に応じて放射能汚染水２５は、適切な吸着ユニット１３を通過して、これら吸着ユニット１３は図２（Ｃ）に示すように、入口から出口まで適度な飽和点で吸着飽和に達し、効率的に使用されたことになる。
なお、吸着ユニット１３を通過して放射能汚染水２５は、無害化された処理水２６となってプール１５に蓄積される。
【００２２】
（第２実施形態）
次に図３に基づいて本発明における第２実施形態について説明する。
図３に示すように、第２実施形態に係る放射性核種除去システム１０は、それぞれの吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）は、放射性核種に依存して吸着能の異なる吸着材が別々に充填された複数の吸着塔１７（１７a1〜１７a4、１７b1〜１７b4、１７c1〜１７c4）がそれぞれ直列に接続されている。
なお、図３において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２３】
吸着材は、放射性核種の種類（例えば、Ｃｓ，Ｓｒ，Ｃｏ等）に応じて吸着能の優劣が存在し、いずれの放射性核種の吸着能が優位であるかについても、この吸着材の種類に依存する。
このため、例えば、一段目にはＣｓの吸着能が優位である吸着材を充填した吸着塔１７a1〜１７c1を配置し、二段目にはＳｒの吸着能が優位である吸着材を充填した吸着塔１７a2〜１７c2を配置し、三段目にはＣｏの吸着能が優位である吸着材を充填した吸着塔１７a3〜１７c3を配置し、四段目にはその他の放射性核種の吸着能が優位である吸着材を充填した吸着塔１７a4〜１７c4を配置する。
これにより、放射能汚染水２５に含まれる多くの種類の放射性核種を偏りなく除去することができる。
【００２４】
（第３実施形態）
次に図４に基づいて本発明における第３実施形態について説明する。
図４に示すように、第３実施形態に係る放射性核種除去システム１０は、吸着塔１７（１７a1〜１７c1、１７a2〜１７c2、１７a3〜１７c3、１７a4〜１７c4）は、切替部１４（１４1，１４2，１４3，１４4）を介して直列に接続されている。
なお、図４において図３と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
これにより、放射能汚染水２５に含まれる多種類の放射性核種のそれぞれの濃度に応じて適切に吸着塔１７を直列接続し、これら放射性核種を高効率に除去することができる吸着ユニット１３のパスを形成することができる。
【００２５】
（第４実施形態）
次に図５に基づいて本発明における第４実施形態について説明する。
図５に示すように、第４実施形態に係る放射性核種除去システム１０は、吸着ユニット１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）よりも上流側に、吸着阻害物質の除去手段２０が設けられている。
この吸着阻害物質の除去手段２０は、沈殿槽２１及び濾過槽２２から構成されている。
【００２６】
放射能汚染水２５に、吸着阻害物質である金属イオン成分（放射性核種も含む）が多く含まれる場合は、適切な薬剤を投与して、この金属イオン成分を中和沈殿させて、吸着阻害物質の濃度を軽減することができる。
沈殿槽２１は、この沈殿物と上澄み水とを二相分離し、さらにこの上澄み水を濾過槽２２に通過させることで、固形分を含まない液体成分のみを吸着ユニット１３に導くことができる。
【００２７】
例えば、放射能汚染水２５にカルシウムが存在する場合、吸着ユニット１３においてストロンチウムの吸着が阻害される。そこで、放射能汚染水２５をタンク１１から沈殿槽２１に移送し炭酸ナトリウムを添加することで、カルシウムは炭酸カルシウムとなって沈殿し、ろ過により除去することができる。
これにより、吸着ユニット１３において放射性核種であるストロンチウムの効率的な除去が実現される。なお、放射能汚染水２５を吸着阻害物質の除去手段２０に通過させるか否かについては、吸着阻害物質の含有濃度に応じて、バルブＶの切り替えにより選択することができる。
【００２８】
また、第４実施形態に係る放射性核種除去システム１０は、吸着ユニット１３よりも下流側に、中性物質の除去手段２３が設けられている。
吸着ユニット１３を通過させイオン状の放射性核種を除去した後であっても、放射能汚染水２５には、中性の放射性核種が残留する場合がある。
中性物質の除去手段２３は、このように放射能汚染水２５に残留している中性の放射性核種を除去するものであって、例えば、活性炭、モレキュラーシーブ等により実現される。
【００２９】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の放射性核種除去システムによれば、放射性核種の吸着能が異なる吸着材を別々に充填した複数の吸着ユニットに対し、吸着阻害物質の濃度の測定値に応じて放射能汚染水を切り換えて通過させることにより、海水成分等を含む放射能汚染水の無害化処理を効率的に実施することができる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０…放射性核種除去システム、１１…タンク、１２…配管、１３（１３ａ,１３ｂ,１３ｃ）…吸着ユニット、１４…切替部、１５…プール、１６…逆止弁、１７（１７a1〜１７a4、１７b1〜１７b4、１７c1〜１７c4）…吸着塔、２０…吸着阻害物質の除去手段、２１…沈殿槽、２２…濾過槽、２３…中性物質の除去手段、２５…放射能汚染水、２６…処理水、２７…サンプル、２８…分析室。
【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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