(57)【要約】【課題】放射性汚染物質を含有した汚染水を蒸発させて減量する汚染水処理装置を提供する。【解決手段】放射性汚染物質を含有した汚染水が注水されるタンク内に加熱板を設置し、フレネルレンズを介して集光した太陽光で加熱板を加熱する。タンク内にはゼオライトを配設し、汚染水中の放射性汚染物質、その化合物を吸着させる。加熱されて蒸発する水蒸気は、ゼオライトを含む不織布フィルタを介して外部に放出される。不織布フィルタにて放射性汚染物質などを二次的に吸着する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染水に含まれた放射性物質を除去する汚染水処理装置であって、
汚染水が注入されるコンテナタンクと、
このコンテナタンクに設けられ、太陽光を集光するレンズ部材と、
上記コンテナタンク内に設置され、集光されたこの太陽光が照射されることにより加熱される加熱板と、
上記コンテナタンク内に配設され、注水された汚染水に含まれる放射性汚染物質を吸着することによりこの汚染水からこの放射性汚染物質を除去する吸着材と、
加熱された上記加熱板により放射性汚染物質が除去された汚染水が蒸発し、発生した水蒸気を上記コンテナタンクの外部に放出する放出手段とを備えた汚染水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は汚染水処理装置、詳しくは放射性物質により汚染された汚染水をコンテナに供給し、吸着材により放射性物質を捕集するとともに、放射性物質を除去した汚染水を蒸発させ外部に放出する汚染水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉事故により発生した放射性物質を含む多量の汚染水の処理が問題となっている。従来から、汚染水から放射性物質を除去する方法として、蒸発濃縮による方法が知られている。
【０００３】
蒸発法を大気中で行なうには、汚染水をその蒸発温度（摂氏100度）近くに上げなければならず、蒸発させるには重油の燃焼などの熱エネルギーが必要であった。
一方、真空雰囲気での蒸発は脱水には効果があるが、電力消費量が多い大型真空装置が必要であった。
ところで、水は常温で放置して置けば、絶えず気化して水蒸気となる。そして、密閉容器の中では、水蒸気は一定圧力（飽和蒸気圧）になるまでは蒸発するが、それ以上は蒸発しない。この飽和蒸気圧は温度と気圧とに関係し、水温が上昇すると飽和蒸気圧の値は大きくなるから水の蒸発量は大きくなる。同様に、温度が低ければ飽和蒸気圧の値は低いため、蒸発量は少ない。一方、雰囲気の気圧を下げると、飽和蒸気圧の値が下がるため、水の沸点温度も下がり、水温が低い場合でも水の蒸発量は大きくなる。このように、たとえ水温が低くても、気圧を下げれば、水蒸気の蒸発が起こる。
例えば特許文献１に記載の脱汚染装置では、放射能汚染水を高温蒸気などで加熱して沸騰させて、放射性物質濃度の低い蒸気を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平３−３６１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、放射性物質の１つであるセシウムは、融点が２８度と低いため、特許文献１のように汚染水を常温よりも高い温度に加熱すると、セシウムは液化し、蒸発しやすくなる。その結果、汚染水を沸騰させて得られる水蒸気に、高濃度の放射性物質が含まれてしまう。
【０００６】
そこで、この発明は、汚染水から放射性物質を除去した後に蒸発させ外部に放出できる汚染水処理装置を提供することを目的とする。また、この発明は、太陽光エネルギを利用して汚染水を蒸発させ、そのコストを大幅に低減した汚染水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、汚染水に含まれた放射性物質を除去する汚染水処理装置であって、汚染水が注入されるコンテナタンクと、このコンテナタンクに設けられ、太陽光を集光するレンズ部材と、上記コンテナタンク内に設置され、集光されたこの太陽光が照射されることにより加熱される加熱板と、上記コンテナタンク内に配設され、注水された汚染水に含まれる放射性汚染物質を吸着することによりこの汚染水からこの放射性汚染物質を除去する吸着材と、加熱された上記加熱板により放射性汚染物質が除去された汚染水が蒸発し、発生した水蒸気を上記コンテナタンクの外部に放出する放出手段とを備えた汚染水処理装置である。
【０００８】
放射性物質としては、ヨウ素、セシウムなどがある。また、これらの化合物を含む。放射性物質を含む汚染水とは、原子炉の燃料棒の冷却水などである。
コンテナタンクとしては密閉性の高いコンテナであって、壁材は放射能が漏れ難い素材（鉛や放射能遮断フィルム）で覆われた容器とする。
加熱板は、金属製板材を用いることができる。加熱板にはヒートシンク（蓄熱材）を含むことができる。
【０００９】
レンズ部材は、コンテナタンクの屋根材として兼用可能であって、例えばフレネルレンズなどで集光し、その焦点位置に上記加熱材を配置する。レンズ部材は通常水平に配置されるが、その角度を変更可能として太陽追尾型とすることもできる。板材様であるレンズ部材をその重心位置に揺動軸を設け、この揺動軸を中心に揺動自在な構造とする。
【００１０】
また、コンテナタンク内で蒸発した水蒸気は、吸着材（ゼオライト粉末）を含む不織布フィルタを通して外部に排出される構成とすることもできる。不織布フィルタは複数枚の不織布を積層して構成してもよい。
【００１１】
汚染水に含まれる放射線物質を吸着する吸着材としては、例えばゼオライトを用いた吸着材をコンテナタンクの底部に敷設することで、構成する。ゼオライト粉末を例えば不織布に保持させたシート状として、これを多数枚積層して構成できる。
【００１２】
放射性物質の吸着材としては、この他にも例えば酸化チタン（ＴｉＯｘ）、チタン珪酸塩、活性炭、紺青なども採用することができる。
放出手段は、例えばコンテナタンクの壁面に外部と連通する通気口を設けることにより構成され、さらに、この通気口に吸着材を含むフィルタを備えることができる。また、放出手段として換気用のファンを設けることもできる。
なお、レンズ下面が水分で曇らないようにするため、レンズに小孔を穿つこともできる。または、複数の小孔穿設に併せてレンズ内面（下面）にファンにより送風することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、コンテナタンクに注入された汚染水に対してはコンテナタンク内部に配設された吸着材が放射性物質を吸着する。すなわち、汚染水から放射性物質を除去する。また、レンズ部材により太陽光を集光して加熱板を加熱する。
加熱板を加熱することにより汚染水の水分が蒸発し、その水蒸気は放出手段によりコンテナタンクの外部に放出される。このようにして汚染水から放射性物質を除去することができるとともに、汚染水を蒸発させて放出することにより、汚染水を減容することができる。コンテナタンクには汚染水の注水を繰り返すことにより、その吸着材には放射性物質が濃縮されることとなる。よって、この吸着材を格納した状態でコンテナタンクは最終的には地中に埋設するなどの手段により、隔離保存することとなる。これは、多量の汚染水をそのまま貯水タンク内に保持する必要がなくなることを意味する。その結果、汚染水処理での設備・コストの大幅な低減につながる。同時に、熱源として太陽光を利用するため、汚染水の蒸発処理（減容処理）に要するコストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施例１に係る汚染水処理装置の使用状態を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係る汚染水処理装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施例２に係る汚染水処理装置の使用状態を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施例２に係る汚染水処理装置の使用状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
この実施例では、コンテナタンクが車両に搭載されて移動可能な構成とされている。
【実施例１】
【００１６】
図１〜図２において、１０はこの発明の実施例１に係る車載式の汚染水処理装置である。この汚染水処理装置１０は、トラック（トレーラヘッド）１３の荷台に脱離可能に搭載される直方体形状のコンテナタンク１４を有している。コンテナタンク１４は水密性が高く、かつ底壁および４側壁の各壁体が鉛板を内蔵した放射線遮蔽構造に構成されている。コンテナタンク１４の屋根１５はフレネルレンズにて構成されている。コンテナタンク１４の内部にはタンク高さの１／２〜２／３の高さ位置に水平な加熱板１６が配設されている。所定厚さの加熱板１６はタンク底壁（すなわち屋根１５）とほぼ同じ面積の金属製板材で構成され、その上側空間と下側空間とを密閉した状態で仕切ることができる。また、加熱板１６の上面は例えば黒色に塗装されている。加熱板１６はヒートシンク１７により底壁から上記高さ位置に立設されており、その高さ位置は例えばヒートシンク１７構成部材の長さを調節することによって調節可能である。ヒートシンク１７は、複数本の金属柱を底壁に立設し、それらの上端に加熱板１６を搭載するようにして構成されており、加熱板１６に与えられた熱を蓄えることを目的としている。
そして、このコンテナタンク１４内の加熱板１６の下側空間にはその側壁に設けた注水口１８より汚染水が注水され、フレネルレンズ製の屋根１５から集光された太陽光で加熱された加熱板１６によって汚染水は加熱される構成である。
また、コンテナタンク１４の底面には吸着材（図示していない）が配設されている。この吸着材は、ヨウ素やセシウムなどの放射性物質を含む汚染水から、この放射性物質を吸着するものであって、例えば不織布にゼオライト粉末などを保持させたシート形状としてある。
さらに、コンテナタンク１４の前記下側空間で後部側壁の所定高さ位置（加熱板１６より低い位置）には水蒸気を外部に排出する通気口１９が、前部側壁には外気をこの下側空間に導入するための通気口２０が所定高さ位置にそれぞれ形成されている。これらの通気口１９，２０（水蒸気の放出手段を構成する）にはシート状の吸着材が装着され、通気口１９，２０を覆っている。この吸着材は、不織布をシート状に加工してあり、不織布は水蒸気中に含まれる放射性物質などを吸着するためのゼオライト粉末を保持している。
吸着材に使用される不織布としては、ポリエチレンテレフタレートを主原料とした樹脂繊維を、所定のバインダにより接着して得られたものとする。この不織布にゼオライト粉末を例えばバインダにより保持させている。
この吸着材シートは４側壁の内面全域に配設してもよい。
なお、加熱板１６でコンテナタンク１４の内部空間を、汚染水を蒸発させるための下側空間と、フレネルレンズ（凸レンズ）で加熱板１６を加熱した場合の高温の空気を封入する上側空間とに分離したため、熱効率を高めつつ、水蒸気を排出することができる。
【００１７】
ここで、上記フレネルレンズ製の屋根１５と加熱板１６の間の距離は、レンズの焦点位置に加熱板１６が位置するように調節されている。加熱板１６はヒートシンク１７の高さを調節することによりその高さが調整されている。
なお、フレネルレンズ製の屋根１５はその重心位置に水平な揺動軸を配して所定角度範囲で揺動可能に構成することもできる。この軸を中心にして揺動させることで屋根１５が太陽位置を追尾可能として効率的に集光を可能とする。
【００１８】
次に、この発明の実施例１に係る汚染水処理装置１０の運転について説明する。
コンテナタンク１４への所定量の注水が終了すると（例えば加熱板１６の上面が空気中に露出する程度まで注水する）、太陽光をレンズ１５により集光して加熱板１６を加熱する。加熱板１６が所定温度まで加熱されると、ヒートシンク１７を介して汚染水が加熱されその温度が上昇し、汚染水の蒸発が開始される。このとき、汚染水からは放射性物質は除かれている。吸着材によりすでに吸着されているからである。したがって、放射性物質が除去された汚染水（水分）が蒸発し、その水蒸気はコンテナタンク１４の外部に通気口１９から排出される。この通気口１９にあっても吸着材を含む不織布フィルタが装着されているため、外部への放射性物質の排出は皆無とされる。
よって、蒸発が終了すると、コンテナタンク１４内部には放射性物質を吸着した吸着材が残されることとなる。さらに、汚染水の再注入を行い（または汚染水の減少に対応して注水する）、再度の加熱を行うことにより、蒸発、排出が行われる。このサイクルが繰り返されることで大量の汚染水は減量・減容される結果となる。同時に、放射性物質はコンテナタンク１４内の吸着材に濃縮されて残ることとなる。放射性物質の最終的な処分は、例えばコンテナタンク１４とともに、地中埋設などで行うこととなる。
車載式とすることで、機動的に配置でき、かつ、太陽光の追尾にあってもきわめて有効である。これは、その車両位置を運転により容易に変更できて、かつ上述の揺動角度変更と併せることで、全体として屋根（レンズ）位置（角度）を太陽光に応じて変更できるためである。
【実施例２】
【００１９】
図３〜図４において、３０はこの発明の実施例２に係る車載式の汚染水処理装置である。実施例２に係る車載式の汚染水処理装置３０は、コンテナタンクが、その上側空間と下側空間とを板材により密閉した状態で仕切ることでコンテナタンクが２分割され、下側が一次処理槽３４ａ、上側が二次処理槽３４ｂに構成されている。一次処理槽３４ａと二次処理槽３４ｂとはボルト等により着脱自在に固定されている。一次処理槽３４ａと二次処理槽３４ｂとは、着脱可能な連結パイプ３４ｃにより連通されている。具体的には、一次処理槽３４ａと二次処理槽３４ｂの側壁に、連結パイプの中空形状と同形状の貫通孔をそれぞれ１箇所に形成し、一次処理槽３４ａの貫通孔と二次処理槽３４ｂの貫通孔に連結パイプの一端と他端にそれぞれ接続することにより一次処理槽３４ａと二次処理槽３４ｂとが連結される。なお、連結パイプ３４ｃを取り外したときは、一次処理槽３４ａと二次処理槽３４ｂにそれぞれ形成された貫通孔は図示しない専用の蓋によりふさがれることにより、一次処理槽３４ａ、二次処理槽３４ｂの内部は密閉状態となる。
【００２０】
一次処理槽３４ａの内部には、ゼオライトと活性炭とが充填されている。ゼオライトと活性炭に放射性汚染物質が吸着・固定化されることにより、一次処理槽３４ａに設置された注水口３８から注水された汚染水から放射性汚染物質が除去され、連結パイプ３４ｃを通じて二次処理槽３４ｂに放射性物質が除去された汚染水が注水される。
【００２１】
二次処理槽３４ｂの内部には、図４に示すように湾曲した黒鉄板３６が設けられている。また、二次処理槽の天井部はフレネルレンズ３５により構成されている。太陽光が照射された際に、フレネルレンズ３５により太陽光は集光される。集光された太陽光が黒鉄板３６に照射されることで、黒鉄板３６は加熱される。黒鉄板３６に接触した汚染水は加熱、蒸発される。そして、汚染水の蒸発により生じた水蒸気は二次処理槽３４ｂに形成された水蒸気排出口３９より排出される。
【００２２】
前記一次処理槽３４ａ内に充填されているゼオライト・活性炭は交換可能である。ゼオライト・活性炭の交換時には、二次処理槽３４ｂ内に汚染水が存在していないことを確認した後に、連結パイプ３４ｃを取り外し、専用の蓋により一次処理槽３４ａ、二次処理槽３４ｂに形成された貫通孔をふさぐとともに、二次処理槽３４ｂに形成された水蒸気排出口３９もあわせて専用の蓋によりふさぐ。その後、一次処理槽３４ａに存在する汚染水を別途用意された交換用貯水層に排水させる。一次処理槽３４ａに汚染水が存在しないことを確認した後にゼオライト・活性炭を交換する。
その他の構成は、実施例１と同様であるため、省略する。
【００２３】
なお、実施例２に係る車載式の汚染水処理装置３０は二次処理槽３４ｂのみにより汚染水を蒸発させる構成を示したが、二次処理槽を多段蒸留器としてもよい。また、実施例２に係る黒鉄板３６をヒートシンク型の加熱部材に置き換えてもよい。ヒートシンク型の加熱部材を用いることにより汚染水の加熱効率を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明の汚染水処理装置は、原子炉の事故時において発生した放射能汚染水の減容処理に有用である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  汚染水処理装置、
１４  コンテナタンク、
１５  フレネルレンズ、
１６  加熱板、
１９  通気口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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