(57)【要約】【課題】放射能汚染水からトリチウムを除去処理することを可能にした放射能汚染水の処理方法及び放射能汚染水の処理システムを提供する。【解決手段】放射性物質を含む放射能汚染水Ｓ１を処理する方法であって、放射能汚染水Ｓ１を加熱して汚染水蒸気Ｓ９を生成するとともに、放射性物質を濃縮し高放射能汚染水Ｓ３を生成・排出する汚染水蒸気／高放射能汚染水生成工程と、汚染水蒸気Ｓ９を遠心分離処理して、汚染水蒸気Ｓ９中からトリチウム水Ｓ２を分離するトリチウム水分離工程とを備える。【選択図】図１
2015080748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む放射能汚染水を処理する方法であって、
前記放射能汚染水を加熱して汚染水蒸気を生成するとともに、放射性物質を濃縮し高放射能汚染水を生成・排出する汚染水蒸気／高放射能汚染水生成工程と、
前記汚染水蒸気を遠心分離処理して、汚染水蒸気中からトリチウム水を分離するトリチウム水分離工程とを備えていることを特徴とする放射能汚染水の処理方法。
【請求項２】
放射性物質を含む放射能汚染水を処理するシステムであって、
前記放射能汚染水を加熱して汚染水蒸気を生成するとともに、放射性物質を濃縮し高放射能汚染水を生成・排出する汚染水蒸発濃縮装置と、
前記汚染水蒸発濃縮装置から汚染水蒸気を受け入れるとともに、前記汚染水蒸気を遠心分離処理して、汚染水蒸気中からトリチウム水を分離する遠心分離装置とを備えていることを特徴とする放射能汚染水の処理システム。
【請求項３】
前記遠心分離装置が複数設けられ、
前記遠心分離装置でトリチウム水を分離処理した後の汚染水蒸気を他の前記遠心分離装置に供給し、順次汚染水蒸気中からトリチウム水を分離処理するように構成されるとともに、後段の前記遠心分離装置で遠心分離処理した後の汚染水蒸気を前段の前記遠心分離装置に返送可能に構成されていることを特徴とする放射能汚染水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能汚染水の処理方法及び放射能汚染水の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば原子力発電所の事故が発生した場合など、原子力技術分野では、トリチウム、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７等の放射性物質を含む水（放射能汚染水）を処理することが求められるケースがある。
【０００３】
そして、従来、このような放射能汚染水の処理方法としては、イオン交換樹脂、吸着材、フィルターを用いて放射性物質を捕集する手法が多用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０６８５８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０３３０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、ストロンチウム−９０やセシウム−１３７などの放射性物質は、上記従来の吸着材等を用いた処理方法により除去することが可能であるが、トリチウムがトリチウム水（１Ｈと３ＨとＯが結合した水：ＨＴＯ）として存在し、このトリチウムを除去処理する際には、水から水を分離するような処理になるため、イオン交換樹脂、吸着材、フィルターなどを用いた手法を適用することができない。
【０００６】
また、トリチウムで汚染された放射能汚染水の濃縮処理技術として、電解濃縮法が多用されているが、多大な時間と電力を要する。さらに、ストロンチウムやセシウムの除去装置と組み合せると装置が大型化する。
【０００７】
そして、例えば原子力発電所の事故が発生した場合などでは、トリチウムを除去できない、あるいは効率的に除去できないがために、処理後の放射能汚染水を排水することができず、貯蔵・管理を必要とし、放射能汚染水がどんどんと増大してしまう。このため、放射能汚染水からトリチウムを効率的に除去処理する手法が強く望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、放射能汚染水からトリチウムを除去処理することを可能にした放射能汚染水の処理方法及び放射能汚染水の処理システム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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の放射能汚染水の処理方法は、放射性物質を含む放射能汚染水を処理する方法であって、前記放射能汚染水を加熱して汚染水蒸気を生成するとともに、放射性物質を濃縮し高放射能汚染水を生成・排出する汚染水蒸気／高放射能汚染水生成工程と、前記汚染水蒸気を遠心分離処理して、汚染水蒸気中からトリチウム水を分離するトリチウム水分離工程とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の放射能汚染水の処理システムは、放射性物質を含む放射能汚染水を処理するシステムであって、前記放射能汚染水を加熱して汚染水蒸気を生成するとともに、放射性物質を濃縮し高放射能汚染水を生成・排出する汚染水蒸発濃縮装置と、前記汚染水蒸発濃縮装置から汚染水蒸気を受け入れるとともに、前記汚染水蒸気を遠心分離処理して、汚染水蒸気中からトリチウム水を分離する遠心分離装置とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の放射能汚染水の処理システムにおいては、前記遠心分離装置が複数設けられ、前記遠心分離装置でトリチウム水を分離処理した後の汚染水蒸気を他の前記遠心分離装置に供給し、順次汚染水蒸気中からトリチウム水を分離処理するように構成されるとともに、後段の前記遠心分離装置で遠心分離処理した後の汚染水蒸気を前段の前記遠心分離装置に返送可能に構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放射能汚染水の処理方法及び放射能汚染水の処理システムにおいては、放射能汚染水を加熱処理することで、ストロンチウムやセシウムなどの放射性物質を濃縮した高放射能汚染水と、トリチウムの放射性物質を含む汚染水蒸気とに分離して生成することができる。また、汚染水蒸気を遠心分離処理することにより、汚染水蒸気中のトリチウム（トリチウム水）を分離処理することができる。すなわち、放射能汚染水を加熱蒸発処理し、さらに汚染水蒸気を遠心分離するという一連の操作によって、ストロンチウムやセシウムなどの放射性物質に加え、除去が困難なストロンチウムを同時に（一連の同作業で）除去処理することが可能になる。
【００１４】
これにより、放射能汚染水を処理するにあたり、従来のように前段にストロンチウムやセシウムを除去するための装置を利用する必要がなく、放射能汚染水からセシウム、ストロンチウム、トリチウムをまとめて除去することが可能になる。
【００１５】
また、ストロンチウムやセシウム、トリチウムなどの放射性物質を濃縮した高放射能汚染水とトリチウム水を保管し、遠心分離によってトリチウム水を除去した後の軽水を排水することができる。これにより、貯蔵・管理を要する放射性物質の量を減らすことが可能になる。
【００１６】
さらに、遠心分離装置の台数を増やし、汚染水蒸気を順次複数の遠心分離装置で処理することにより、高度なトリチウムの除去処理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射能汚染水の処理システム及び放射能汚染水の処理方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る放射能汚染水の処理方法及び高放射能汚染水の処理システムについて説明する。
【００１９】
本実施形態の放射能汚染水の処理方法では、放射能汚染水Ｓ１から同位体濃縮技術で放射性物質としてトリチウムを含むトリチウム水Ｓ２を濃縮し、ストロンチウムやセシウム、ストロンチウムなどの各種放射性物質を濃縮した高濃縮汚染水（高放射能汚染水）Ｓ３と、トリチウム水Ｓ２と、軽水Ｓ４の３種類の水に分離し、高濃縮汚染水Ｓ３とトリチウム水Ｓ２を貯蔵・管理（保管）し、軽水Ｓ４を除染された水として排水できるようにするためのものである。
【００２０】
具体的に、本実施形態の放射能汚染水の処理システムＡは、図１に示すように、汚染水蒸発濃縮装置１と、遠心分離装置２、３、４とを備えている。また、本実施形態では、第１〜第３の３台の遠心分離装置（複数の遠心分離装置）２、３、４が備えられている。
【００２１】
汚染水蒸発濃縮装置１には、その上部の汚染水供給口１ａに、開閉弁を備えた汚染水供給管５が接続され、また、上部の汚染水蒸気排出口１ｂに汚染水蒸気供給管６が接続されている。汚染水蒸気供給管６は第１遠心分離装置２に接続されている。さらに、汚染水蒸発濃縮装置１には、下部の高濃縮汚染水排出口１ｃに、開閉弁（排水弁）を備えた高濃縮汚染水排出管７が接続されている。
【００２２】
一方、第１から第３遠心分離装置２、３、４は、例えばウラン−２３５の濃縮技術で使用される遠心分離装置が適用されている。
【００２３】
そして、第１遠心分離装置２は、一端を汚染水蒸発濃縮装置１に接続した汚染水蒸気供給管６がその他端を第１遠心分離装置２の内部に配し、この汚染水蒸気供給管６を介して汚染水蒸発濃縮装置１と接続されている。また、第１遠心分離装置２には、遠心分離された高トリチウム水（トリチウム水）Ｓ２をその下端側の内部から外部に排出するためのトリチウム水排出管８が接続されている。さらに、第１遠心分離装置２には、遠心分離によって生成された低トリチウム水Ｓ５をその上端側の内部から外部に排出するとともに、第２遠心分離装置３に供給する第１低トリチウム水供給管９が接続されている。
【００２４】
第２遠心分離装置３は、一端を第１遠心分離装置２の上端側の内部に配した第１低トリチウム水供給管９がその他端を第２遠心分離装置３の内部に配し、この第１低トリチウム水供給管９を介して第１遠心分離装置２と接続されている。また、第２遠心分離装置３には、遠心分離された高トリチウム水Ｓ６（Ｓ２）をその下端側の内部から外部に排出し、汚染水蒸気供給管６内に返送して前段の第１遠心分離装置２に返送するための第１高トリチウム水返送管１０が接続されている。さらに、第２遠心分離装置３には、遠心分離によって生成された低トリチウム水Ｓ７をその上端側の内部から外部に排出するとともに、第３遠心分離装置４に供給する第２低トリチウム水供給管１１が接続されている。
【００２５】
第３遠心分離装置４は、一端を第２遠心分離装置３の上端側の内部に配した第２低トリチウム水供給管１１がその他端を第３遠心分離装置４の内部に配し、この第２低トリチウム水供給管１１を介して第２遠心分離装置３と接続されている。また、第３遠心分離装置４には、遠心分離された高トリチウム水Ｓ８（Ｓ２）をその下端側の内部から外部に排出し、第２低トリチウム水供給管１１内に返送して前段の第２遠心分離装置３に返送するための第２高トリチウム水返送管１２が接続されている。さらに、第３遠心分離装置４には、遠心分離によってトリチウムが除去されて得られた軽水Ｓ４をその上端側の内部から外部に排出する軽水排出管１３が接続されている。
【００２６】
また、第１から第２遠心分離装置（の回転体）２、３、４や、汚染水蒸気供給管６、第１低トリチウム水供給管９、第２低トリチウム水供給管１１、第１高トリチウム水返送管１０、第２高トリチウム水返送管１２、軽水排出管１３などの各種配管には、ヒーターが設けられ、内部を流通する水を蒸気の状態で維持できるように構成されている。
【００２７】
そして、本実施形態の放射能汚染水の処理システムＡ及び放射能汚染水の処理方法では、まず、放射能汚染水Ｓ１が汚染水供給管５から汚染水蒸発濃縮装置１に送られ、この汚染水蒸発濃縮装置１で加熱され、トリチウムを含む汚染水蒸気Ｓ９が汚染水蒸気供給管６を通じて第１遠心分離装置２に送られる。また、汚染水蒸発濃縮装置１では、トリチウムが蒸気とともに排出されるが、排出されなかったトリチウムや、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７などの各種放射性物質が濃縮し、高濃縮汚染水（高放射能汚染水）Ｓ３として残る。このため、高濃縮汚染水Ｓ３を、排水弁を開放することにより高濃縮汚染水排出管７を通じて外部に排出処理することができる（汚染水蒸気／高放射能汚染水生成工程）。
【００２８】
次に、汚染水蒸発濃縮装置１で生成され、汚染水蒸気供給管６を通じて第１遠心分離装置２に送られた汚染水蒸気Ｓ９は、第１遠心分離装置２の回転体によって遠心力が付加され、低トリチウム水Ｓ５と高トリチウム水Ｓ２とに分離される（トリチウム水分離工程）。具体的に、普通の軽水Ｓ４はＨ２１６Ｏでその質量数が１８である。トリチウム水Ｓ２はＨＴ１６Ｏでその質量数が２０である。このように軽水Ｓ４とトリチウム水Ｓ２の質量数に差があるため、第１遠心分離装置２（第１から第３遠心分離装置２、３、４）では、この質量数の差を利用しトリチウム水の同位体濃縮を行う。
【００２９】
そして、第１遠心分離装置２では、質量数の差によって、トリチウムを濃縮した高トリチウム水Ｓ２と、分離しきれなかったトリチウムを含む低トリチウム水Ｓ５に分離される。また、高トリチウム水Ｓ２は、トリチウム水排出管８から外部に排出されて回収され、低トリチウム水Ｓ５は、外部に排出されるとともに第１低トリチウム水供給管９から第２遠心分離装置３に送られる。
【００３０】
次に、第１低トリチウム水供給管９から第２遠心分離装置３に送られた低トリチウム水Ｓ５は、第２遠心分離装置３の回転体によって遠心力が付加され、さらに相対的にトリチウム濃度が大小異なる低トリチウム水Ｓ７と高トリチウム水Ｓ６とに分離される（トリチウム水分離工程）。
【００３１】
そして、第２遠心分離装置３で得られた高トリチウム水Ｓ６（Ｓ２）は、第１高トリチウム水返送管１０を通じて汚染水蒸気供給管６内に返送され、第１遠心分離装置２で再び処理される。また、第２遠心分離装置３で得られた低トリチウム水Ｓ７は、外部に排出されるとともに第２低トリチウム水供給管１１から第３遠心分離装置４に送られる。
【００３２】
次に、第２低トリチウム水供給管１１から第３遠心分離装置４に送られた低トリチウム水Ｓ７は、第３遠心分離装置４の回転体によって遠心力が付加され、さらに相対的にトリチウム濃度が大小異なる軽水Ｓ４と高トリチウム水Ｓ８とに分離される（トリチウム水分離工程）。
【００３３】
そして、第３遠心分離装置４で得られた高トリチウム水Ｓ８（Ｓ２）は、第２高トリチウム水返送管１２を通じて第１低トリチウム水供給管９内に返送され、第２遠心分離装置３で再び処理される。また、本実施形態では、上記のように、汚染水蒸発濃縮装置１、第１遠心分離装置２、第２遠心分離装置３、第３遠心分離装置４で順次処理することにより、すなわち汚染水蒸発濃縮装置１で処理した後の汚染水の蒸気を多段階の遠心分離装置２、３、４で処理することにより、トリチウムを同位体濃縮することができるとともに、最終の第３遠心分離装置４で軽水Ｓ４を得ることができる。そして、この軽水Ｓ４が軽水排出管１３から第３遠心分離装置４の外部に排出される。
【００３４】
したがって、放射能汚染水の処理システムＡ及び放射能汚染水の処理方法においては、放射能汚染水Ｓ１を加熱処理することで、ストロンチウムやセシウムなどの放射性物質を濃縮した高放射能汚染水Ｓ３と、トリチウムの放射性物質を含む汚染水蒸気Ｓ９とに分離して生成することができる。また、汚染水蒸気Ｓ９を遠心分離処理することにより、汚染水蒸気Ｓ９中のトリチウム（トリチウム水）Ｓ２を分離処理することができる。すなわち、放射能汚染水Ｓ１を加熱蒸発処理し、さらに汚染水蒸気Ｓ９を遠心分離するという一連の操作によって、ストロンチウムやセシウムなどの放射性物質に加え、除去が困難なストロンチウムを同時に（一連の同作業で）除去処理することが可能になる。
【００３５】
これにより、放射能汚染水Ｓ１を処理するにあたり、従来のように前段にストロンチウムやセシウムを除去するための装置を利用する必要がなく、放射能汚染水Ｓ１からセシウム、ストロンチウム、トリチウムをまとめて除去することが可能になる。
【００３６】
また、ストロンチウムやセシウム、トリチウムなどの放射性物質を濃縮した高放射能汚染水Ｓ３とトリチウム水Ｓ２を保管し、遠心分離によってトリチウム水Ｓ２を除去した後の軽水Ｓ４を排水することができる。これにより、貯蔵・管理を要する放射性物質の量（放射能汚染水の量）を減らすことが可能になる。
【００３７】
さらに、遠心分離装置２、３、４の台数を増やし、汚染水蒸気Ｓ９を順次複数の遠心分離装置２、３、４で処理することにより、高度なトリチウムの除去処理が可能になる。
【００３８】
ここで、重水素、１７Ｏ、１８Ｏが含まれる水分子も存在し、トリチウム水にＨ２１８ＯやＨＤ１７Ｏなどのトリチウムを含まない質量数２０の水も濃縮されるが、Ｄや１７Ｏ、１８Ｏは同位体存在度が小さく、トリチウム水の同位体濃縮を妨げるほどではない。
【００３９】
以上、本発明による放射能汚染水の処理システム及び放射能汚染水の処理方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一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で適宜変更可能である。
【００４０】
例えば、本実施形態では、第１から第３の３つの遠心分離装置２、３、４を用いるものとして説明を行ったが、遠心分離装置の数は放射能汚染水の処理能力に応じて適宜決められればよく、本実施形態のように限定する必要はない。
【符号の説明】
【００４１】
１      汚染水蒸発濃縮装置
１ａ    汚染水供給口
１ｂ    汚染水蒸気排出口
１ｃ    高濃縮汚染水排出口
２      第１遠心分離装置（遠心分離装）
３      第２遠心分離装置（遠心分離装）
４      第３遠心分離装置（遠心分離装）
５      汚染水供給管
６      汚染水蒸気供給管
７      高濃縮汚染水排出管
８      トリチウム水排出管
９      第１低トリチウム水供給管
１０    第１高トリチウム水返送管
１１    第２低トリチウム水供給管
１２    第２高トリチウム水返送管
１３    軽水排出管
Ａ      放射能汚染水の処理システム
Ｓ１    放射能汚染水
Ｓ２    高トリチウム水（トリチウム水）
Ｓ３    高濃縮汚染水（高放射能汚染水）
Ｓ４    軽水
Ｓ５    低トリチウム水
Ｓ６    高トリチウム水
Ｓ７    低トリチウム水
Ｓ８    高トリチウム水
Ｓ９    汚染水蒸気
【図１】
2015080748.tif 000003