(57)【要約】  分離性能（比揮発度）が格段に向上し、理論段数を実用可能レベルまで小さくでき、実用可能な装置の小型化を図ることができるトリチウム水蒸留装置及びトリチウム水蒸留方法を提供する。  トリチウム水蒸留装置１は、原液として供給される、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）を、原液よりも高濃度のトリチウム水と原液よりも低濃度のトリチウム水とに分離する装置である。蒸留装置１は４０℃の低温蒸留を行う蒸留塔２を有し、蒸留塔２は充填材としてシリカゲルビーズを使用する。蒸留塔２は塔頂部に凝縮器３を備え、凝縮器３には真空ポンプ５が接続されている。真空ポンプ５によって蒸留塔２内部が所定の高真空度に保持され、蒸留塔２において原液を４０℃の低温蒸留を行うことができる。蒸留塔２の塔底部には加熱循環経路Ｌ１が配管され、加熱循環経路Ｌ１には循環ポンプ６と加熱器４が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸留塔を備え、原液として供給される、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）を、原液よりも高濃度のトリチウム水と原液よりも低濃度のトリチウム水とに分離するトリチウム水蒸留装置であって、
前記蒸留塔は充填材としてシリカゲルビーズが充填されており、この蒸留塔によって４０℃以下の低温蒸留を行うようにしたことを特徴とするトリチウム水蒸留装置。
【請求項２】
前記蒸留塔は原液を加熱するリボイラーを備えるとともに、前記蒸留塔からの蒸気を圧縮昇温し、リボイラーの加熱源とするヒートポンプを備えている請求項１記載のトリチウム水蒸留装置。
【請求項３】
原液は前処理として蒸発濃縮でスケールが除去されている請求項１又は２記載のトリチウム水蒸留装置。
【請求項４】
蒸留塔を備え、原液として供給される、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）を、原液よりも高濃度のトリチウム水と原液よりも低濃度のトリチウム水とに分離するトリチウム水蒸留方法であって、
前記蒸留塔は充填材としてシリカゲルビーズが充填されており、当該蒸留塔において原液に対して４０℃以下の低温蒸留を行うことを特徴とするトリチウム水蒸留方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低濃度で且つ大量のトリチウムを含む汚染水の処理に際して、分離性能が向上し、理論段数が小さく、装置の小型化が図れることによって、実用的なレベルでの処理を可能としたトリチウム水蒸留装置及びトリチウム水蒸留方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原発の汚染水処理として、多核種除去設備（ＡＬＰＳ）では６２種の放射性物質（トリチウムを除く）の除去が可能になっており、そのため、トリチウムを含む汚染水の処理が問題となっている。即ち、トリチウムを含む汚染水を、トリチウム濃度を法的規制値（６×１０４Ｂｑ／Ｌ）以下まで下げることが要請されている。
ここで、トリチウムは水素の同位体であり、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）の形態で存在するため、軽水（Ｈ２Ｏ）とトリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）との分離が困難とされている。
トリチウム除去技術の従来例としては、水蒸留法がある。この水蒸留法は軽水（Ｈ２Ｏ）とトリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）の蒸気圧の違いにより分離する方法である。【０００３】
しかし、低濃度でかつ大量のトリチウムを含む汚染水を処理するには、分離性能が小さく、理論段数が大きくなり、装置の大型化やエネルギー消費が大きいという問題がある（下記の非特許文献１の１９３頁、右欄５行目〜１０行目参照）。なお、非特許文献１には、低濃度の重水について分離性能が小さく、理論段数が大きくなることが記載されており、当該記載はトリチウムについても当てはまる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本海水学会誌、第４３巻、第４号、「重水製造法と蒸発法海水淡水化装置における重水の濃縮」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、分離性能（比揮発度）が向上し、理論段数が小さくできる水蒸留法を用いた装置が所望されていた。【０００６】
本願発明は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、分離性能（比揮発度）が格段に向上し、理論段数を実用可能レベルまで小さくでき、実用可能な装置の小型化を図ることができるトリチウム水蒸留装置及びトリチウム水蒸留方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、蒸留塔を備え、原液として供給される、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）を、原液よりも高濃度のトリチウム水と原液よりも低濃度のトリチウム水とに分離するトリチウム水蒸留装置であって、前記蒸留塔は充填材としてシリカゲルビーズが充填されており、この蒸留塔によって４０℃以下の低温蒸留を行うようにしたことを特徴とする。【０００８】
上記構成によれば、４０℃以下という低温蒸留を行うと、比揮発度を向上させることができる（例えば６０℃での蒸留の場合には比揮発度が１．０５であり、４０℃での蒸留の場合には比揮発度が１．１６である。）。更に、蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用すると、比揮発度が向上することが知られている。そして、本実施の形態では、（１）４０℃という低温蒸留を採用し、且つ（２）蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用することにより、各（１）、（２）の比揮発度の相乗効果による比揮発度が得られることが本願発明者の実験結果によって確認されている。この結果、理論段数を実用可能レベルまで小さくでき、実用可能な装置の小型化を図ることができる。【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のトリチウム水蒸留装置であって、前記蒸留塔は原液を加熱するリボイラーを備えるとともに、前記蒸留塔からの蒸気を圧縮昇温し、リボイラーの加熱源とするヒートポンプを備えていることを特徴とする。【００１０】
上記構成によれば、蒸留塔からの蒸気を圧縮昇温しリボイラーの加熱源とすることにより、エネルギー効率がよく、省エネルギー化が図られる。【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のトリチウム水蒸留装置であって、原液は前処理として蒸発濃縮でスケールが除去されていることを特徴とする。【００１２】
上記構成によれば、前処理として蒸発濃縮でスケールが除去されることにより、不純物含有量の少ない原液が得られ、蒸留塔で高濃度まで濃縮されてもスケール付着なしで運転することができる。【００１３】
また、請求項４記載の発明は、蒸留塔を備え、原液として供給される、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）を、原液よりも高濃度のトリチウム水と原液よりも低濃度のトリチウム水とに分離するトリチウム水蒸留方法であって、前記蒸留塔は充填材としてシリカゲルビーズが充填されており、当該蒸留塔において原液に対して４０℃以下の低温蒸留を行うことを特徴とする。【００１４】
上記構成によれば、比揮発度が格段に向上したトリチウム水蒸留方法が構築される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、比揮発度（分離性能）が格段に向上し、この結果、理論段数を実用可能レベルまで小さくでき、実用可能な装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係るトリチウム水蒸留装置１の全体構成図。
【図２】実施の形態２に係るトリチウム水蒸留装置１Ａの全体構成図。
【図３】実施の形態３に係るトリチウム水蒸留装置１Ｂの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るトリチウム水蒸留装置１の全体構成図である。
ここで、本発明のトリチウム水蒸留装置に供給される原液は、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）である。また、本発明のトリチウム水蒸留装置とは、原液として供給される、トリチウム水（ＨＴＯ又はＴ２Ｏ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）を、原液よりも高濃度のトリチウム水と原液よりも低濃度のトリチウム水とに分離する装置を意味する。
トリチウム水蒸留装置１は４０℃の低温蒸留を行う蒸留塔２を有する。蒸留塔２は充填式の多段の蒸留塔であって、充填材としてシリカゲルビーズが使用されている。蒸留塔２は塔頂部に凝縮器３を備えている。凝縮器３には真空ポンプ５が接続されている。この真空ポンプ５によって蒸留塔２の内部が所定の高真空度に保持され、この結果、蒸留塔２において、原液を４０℃で低温蒸留を行うことができるように構成されている。
【００１８】
また、蒸留塔２は塔底部には加熱循環経路Ｌ１が配管されている。加熱循環経路Ｌ１には、塔底部の貯留液を循環させる循環ポンプ６と、貯留液を加熱する加熱器（リボイラーに相当）４とが設けられている。加熱器４には蒸気が供給され、加熱循環経路Ｌ１を循環する貯留液を加熱するようになっている。
【００１９】
原液は蒸留塔２の塔頂部に供給される。なお、原液は、前処理によって６２種の放射性物質及びスケール成分が除去されている。即ち、汚染水を多核種除去設備（ＡＬＰＳ）により６２種の放射性物質（トリチウムを除く）が除去され、更に蒸発濃縮装置によりスケール成分が除かれている。
なお、後述する実施の形態２のトリチウム水蒸留装置１Ａ及び実施の形態３のトリチウム水蒸留装置１Ｂにおいても、原液は上記と同様の前処理がなされている。
【００２０】
次いで、上記構成のトリチウム水蒸留装置１の処理動作について説明する。
先ず、２５℃の原液は蒸留塔２の塔頂部に供給され、蒸留塔２内を流下し、蒸留塔２の塔底部に貯留する。この貯留液は、加熱循環経路Ｌ１を循環し、加熱器４において加熱されて蒸発し塔底部に供給される。加熱されて塔底部に供給された液は、フラッシュ蒸発によって蒸気を発生させる。発生蒸気は蒸留塔２内を上昇し、蒸留塔２内を下降する原液と気液接触が行われる。即ち、蒸留塔２に充填されているシリカゲルビーズの表面において上昇蒸気と下降液体とが気液接触し、液体が蒸発するのに必要な熱、即ち蒸発潜熱がやり取りされる。そして、蒸留塔２内が所定の真空度に維持されていることから、下降液が４０℃で蒸発し、それぞれ発生した蒸気は塔頂部に上昇していく。この気液接触の過程で、下降液中のトリチウム濃度は増加し、上昇蒸気中のトリチウム濃度は減少する。
【００２１】
そして、気液接触後の上昇蒸気は塔頂部に到達し、更に、凝縮器３に導かれる。凝縮器３では、供給された蒸気が冷却水によって冷却され、原液よりもトリチウム濃度の低い低濃度トリチウム水として排出される。一方、気液接触後の下降液体は塔底部に貯留され、この貯留液の一部は原液よりもトリチウム濃度の高い高濃度トリチウム水として回収される。
【００２２】
このようにして、本実施の形態では、４０℃という低温蒸留を採用することにより、比揮発度を向上させ、更に、蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用することにより、比揮発度を格段に向上させたトリチウム水蒸留装置１を構築することができる。より詳しく説明すると、４０℃という低温蒸留を行うと、比揮発度を向上させることができる（具体的には、６０℃での蒸留の場合には比揮発度が１．０５であり、４０℃での蒸留の場合には比揮発度が１．１６である。）。更に、蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用すると、比揮発度が向上することが知られている。そして、本実施の形態では、（１）４０℃という低温蒸留を採用し、且つ（２）蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用することにより、各（１）、（２）の比揮発度の相乗効果による比揮発度が得られることが本願発明者の実験結果によって確認されている。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２に係るトリチウム水蒸留装置１Ａの全体構成図である。トリチウム水蒸留装置１Ａは、１つの蒸留塔を備えている構成である点において上記実施の形態１に係るトリチウム水蒸留装置１と同様であり、ヒートホンプ１１を備えている点において、上記実施の形態１に係るトリチウム水蒸留装置１と相違する。以下、図２を参照して、トリチウム水蒸留装置１Ａの構成を説明する。
【００２４】
トリチウム水蒸留装置１Ａは、４０℃の低温蒸留を行う蒸留塔１０を有する。蒸留塔１０は充填式の多段の蒸留塔であって、充填材としてシリカゲルビーズが使用されている。蒸留塔１０の塔頂部には配管Ｌ２を介して圧縮機としてのヒートポンプ１１が接続されている。ヒートポンプ１１は蒸留塔１０からの蒸気を圧縮昇温し、この圧縮昇温された蒸気はリボイラー１２に供給され、リボイラー１２の加熱源とされる。なお、リボイラー１２には、真空ポンプ１４が接続されている。この真空ポンプ１４によって蒸留塔１０及びヒートポンプ１１の内部が所定の高真空度に保持され、この結果、蒸留塔１０において、原液を４０℃の低温蒸留を行うことができるように構成されている。
【００２５】
また、蒸留塔１０の塔底部には、塔底部貯留液をリボイラー１２に供給する供給ラインＬ３が設けられている。
【００２６】
なお、本実施の形態２は起動用加熱器１３を備えており、起動時における場合及び運転温度を維持するための補助熱源が必要な場合に外部熱を供給できるようになっている。即ち、蒸留塔１０の塔底部には、起動用加熱ラインＬ６が配管されており、この起動用加熱ラインＬ６には循環ポンプ１５と起動用加熱器１３とが設けられている。起動時には、循環ポンプ１５が駆動され、蒸留塔１０塔底部貯留液は、起動用加熱ラインＬ６を循環し、起動用加熱器１３において加熱されて蒸発し塔底部に供給されるようになっている。
【００２７】
次いで、上記構成のトリチウム水蒸留装置１の処理動作について説明する。先ず、２５℃の原液は蒸留塔１０の塔頂部に供給され、蒸留塔１０内を流下し、蒸留塔１０の塔底部に到達して貯留される。この蒸留塔１０の塔底部貯留液は、起動用加熱ラインＬ６を循環し、起動用加熱器１３において加熱されて蒸発し塔底部に供給される。この塔底部に供給された加熱蒸気は蒸留塔１０内を上昇し、蒸留塔１０内を下降する原液と気液接触が行われる。即ち、蒸留塔に充填されているシリカゲルビーズの表面において上昇蒸気と下降液体とが気液接触し、液体が蒸発するのに必要な熱、即ち蒸発潜熱がやり取りされる。そして、蒸留塔１０内が所定の真空度に維持されていることから、下降液が４０℃で蒸発し塔頂部に上昇していく。この気液接触の過程で、下降液中のトリチウム濃度は増加し、上昇蒸気中のトリチウム濃度は減少する。
【００２８】
そして、気液接触後の上昇蒸気は蒸留塔１０の塔頂部に到達し、更に、ヒートポンプ１１に導かれる。第１ヒートポンプ１１では、供給された蒸気を圧縮昇温し、リボイラー１２の熱源とする。リボイラー１２では、供給ラインＬ３を経て供給された塔底部貯留液が加熱され、供給ラインＬ４を経て塔底部に戻されるとともに、リボイラー１２でフラッシュ蒸発した蒸気は供給ラインＬ５を経て塔底部に戻される。そして、塔底部に戻された加熱蒸気は再び蒸留塔１０内を上昇し、蒸留塔１０内を下降する原液と気液接触が行われ、下降液中のトリチウム濃度は増加し、上昇蒸気中のトリチウム濃度は減少する。そして、このような一連の処理が繰り返し行われる。
【００２９】
一方、上記一連の処理が繰り返し行われることにより、蒸留塔１０の塔底部では、貯留液が高濃度となり、貯留液の一部が供給ラインＬ３、排出ラインＬ７を通って、原液よりもトリチウム濃度の高い高濃度トリチウム水として回収される。また、ヒートポンプ１１からリボイラー１２に供給された蒸気は、リボイラー１２において塔底部貯留液と熱交換されて冷却凝縮され、原液よりもトリチウム濃度の低い低濃度トリチウム水として排出される。
【００３０】
このようにして、本実施の形態２においても、４０℃という低温蒸留を採用することにより、比揮発度を向上させ、更に、蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用することにより、比揮発度を格段に向上させたトリチウム水蒸留装置を構築することができる。加えて、蒸留塔１０からの蒸気を圧縮昇温しリボイラー１２の加熱源とすることにより、エネルギー効率がよく、省エネルギー化が図られる。
【００３１】
（実施の形態３）
図３は実施の形態３に係るトリチウム水蒸留装置１Ｂの全体構成図である。トリチウム水蒸留装置１Ｂは複数個（本実施の形態では３個）の蒸留塔郡を備えている。即ち、トリチウム水蒸留装置１Ｂは、第１蒸留塔郡Ｆ１、第２蒸留塔郡Ｆ２及び第３蒸留塔郡Ｆ３を有している。第１蒸留塔郡Ｆ１は、４０℃の低温蒸留を行う第１蒸留塔Ａ１、圧縮機としての第１ヒートポンプＢ１、第１リボイラーＲ１及び第１循環ポンプＰ１を有している。第２蒸留塔郡Ｆ２及び第３蒸留塔郡Ｆ３も第１蒸留塔郡Ｆ１と同様な構成を有している。即ち、第２蒸留塔郡Ｆ２は、４０℃の低温蒸留を行う第２蒸留塔Ａ２、第２ヒートポンプＢ２、第２リボイラーＲ２及び第２循環ポンプＰ２を有しており、第３蒸留塔郡Ｆ３は、４０℃の低温蒸留を行う第３蒸留塔Ａ３、第３ヒートポンプＢ３、第３リボイラーＲ３及び第３循環ポンプＰ３を有している。これら蒸留塔Ａ１、Ａ２，Ａ３は充填式の多段の蒸留塔であって、充填材としてシリカゲルビーズが使用されている。
【００３２】
なお、第２蒸留塔Ａ２には原液が供給され、原液は、第２蒸留塔Ａ２内で処理されているトリチウム水濃度と原液のトリチウム水濃度とが同じ濃度となるように、第２蒸留塔Ａ２の中間部へ給液されるようになっている。また、リボイラーＲ１，Ｒ２，Ｒ３には真空ポンプＰが接続されており、ヒートポンプＢ１，Ｂ２，Ｂ３及び蒸留塔Ａ１、Ａ２，Ａ３の内部が所定の高真空度に保持され、この結果、蒸留塔Ａ１、Ａ２，Ａ３において、原液を４０℃の低温蒸留を行うことができるように構成されている。
【００３３】
また、第１蒸留塔郡Ｆ１は起動用加熱器２０を備えている。即ち、蒸留塔Ａ１の塔底部には、起動用加熱ラインＬ２０が配管されており、この起動用加熱ラインＬ２０には循環ポンプＰ１と起動用加熱器２０とが設けられている。起動時には、第１蒸留塔Ａ１塔底部の貯留液は、起動用加熱ラインＬ２０を循環し、起動用加熱器２０において加熱されて蒸発し塔底部に供給されるようになっている。
【００３４】
また、トリチウム水蒸留装置１Ｂは原液予熱器２１を備えており、トリチウム水蒸留装置１Ｂによって原液よりもトリチウム濃度が減少した低濃度トリチウム水と、２５℃の原液とが熱交換されるようになっている。
【００３５】
次いで、上記構成のトリチウム水蒸留装置１Ｂの処理動作について説明する。先ず、原液は第２蒸留塔Ａ２の中間部に供給され、第２蒸留塔Ａ２内を流下し、第２蒸留塔Ａ２の塔底部に貯留する。この第２蒸留塔Ａ２の塔底部貯留液は、循環ポンプＰ２→供給ラインＬ２１を経て、第１蒸留塔Ａ１の塔頂部に供給され、更に、第１蒸留塔Ａ１内を流下して第１蒸留塔Ａ１の塔底部に到達して貯留される。この第１蒸留塔Ａ１の塔底部貯留液は、起動用加熱ラインＬ２０を循環し、起動用加熱器２０において加熱されて蒸発し塔底部に供給される。この塔底部に供給された加熱蒸気は第１蒸留塔Ａ１内を上昇し、第１蒸留塔Ａ１内を下降する原液と気液接触が行われる。ここで、蒸留塔Ａ１内が所定の真空度に維持されていることから、下降液が４０℃で蒸発し塔頂部に上昇していく。この気液接触の過程で、下降液中のトリチウム濃度は増加し、上昇蒸気中のトリチウム濃度は減少する。
【００３６】
そして、気液接触後の上昇蒸気は第１蒸留塔Ａ１の塔頂部に到達し、更に、第１ヒートポンプＢ１に導かれる。第１ヒートポンプＢ１では、供給された蒸気を圧縮昇温（４８℃）し、第１リボイラーＲ１の熱源とする。第１リボイラーＲ１では、供給ラインＬ２２を経て供給された第１蒸留塔Ａ１の塔底部貯留液は加熱され供給ラインＬ２３を経て第１蒸留塔Ａ１の塔底部に戻されるとともに、リボイラーＲ１で加熱蒸発した４５℃の蒸気は供給ラインＬ２４を経て第１蒸留塔Ａ１の塔底部に戻される。このようにして、第１蒸留塔Ａ１の塔底部では、貯留液が高濃度となり、この塔底部貯留液の一部は排出ラインＬ４０を通って原液よりもトリチウム濃度の高い高濃度トリチウム水として回収される。一方、第１ヒートポンプＢ１から第１リボイラーＲ１に供給された蒸気は、第１リボイラーＲ１において熱交換され冷却凝縮し、第１蒸留塔Ａ１の塔底部貯留液よりもトリチウム濃度が減少処理されたトリチウム水として第２蒸留塔Ａ２の塔底部に供給される。
【００３７】
次いで、第２蒸留塔Ａ２においては、第２蒸留塔Ａ２の塔底部貯留液が第２リボイラーＲ２によって加熱され、加熱蒸気として塔底部に戻される。この加熱蒸気は第２蒸留塔Ａ２内を上昇し、下充填部５１においては、上充填部５０を下降する下降液および下充填部５１を下降する原液の混合液と気液接触が行われる。また、加熱蒸気は、第２蒸留塔Ａ２の上充填部５０を上昇する際に、上充填部５０を下降する下降液（第３蒸留塔Ａ３の塔底部から第２蒸留塔Ａ２の塔頂部に供給された貯留液）と気液接触が行われる。ここで、第２蒸留塔Ａ２が所定の真空度に維持されていることから、下降液が４０℃で蒸発し塔頂部に上昇していく。この気液接触の過程で、下降液中のトリチウム濃度は増加し、上昇蒸気中のトリチウム濃度は減少する。
【００３８】
そして、気液接触後の上昇蒸気は第２蒸留塔Ａ２の塔頂部に到達し、更に、第２ヒートポンプＢ２に導かれる。第２ヒートポンプＢ２では、供給された蒸気を圧縮昇温（４８℃）し、第２リボイラーＲ２の熱源とする。第２リボイラーＲ２では、供給ラインＬ２５を経て供給された第２蒸留塔Ａ２の塔底部貯留液は加熱され供給ラインＬ２６を経て第２蒸留塔Ａ２の塔底部に戻されるとともに、第２リボイラーＲ２で加熱蒸発した４５℃の蒸気は供給ラインＬ２７を経て第２蒸留塔Ａ２の塔底部に戻される。一方、第２ヒートポンプＢ２から第２リボイラーＲ２に供給された蒸気は第２リボイラーＲ２において熱交換され冷却凝縮し、第２蒸留塔Ａ２の塔底部貯留液よりもトリチウム濃度が減少処理されたトリチウム水として第３蒸留塔Ａ３の塔底部に供給される。
【００３９】
次いで、第３蒸留塔Ａ３においては、第３蒸留塔Ａ３の塔底部貯留液が第３リボイラーＲ３によって加熱され、加熱蒸気として塔底部に戻される。この加熱蒸気は第３蒸留塔Ａ３内を上昇し、第３蒸留塔Ａ３内を下降する下降液（第３リボイラーＲ３から排出ラインＬ３０、Ｌ３１を経て第３蒸留塔Ａ３の塔頂部に供給されるトリチウム水）と気液接触が行われる。ここで、蒸留塔Ａ３内が所定の真空度に維持されていることから、下降液が４０℃で蒸発し塔頂部に上昇していく。この気液接触の過程で、下降液中のトリチウム濃度は増加し、上昇蒸気中のトリチウム濃度は減少する。
【００４０】
そして、気液接触後の上昇蒸気は第３蒸留塔Ａ３の塔頂部に到達し、更に、第３ヒートポンプＢ３に導かれる。第３ヒートポンプＢ３では、供給された蒸気を圧縮昇温（４８℃）し、第３リボイラーＲ３の熱源とする。第３リボイラーＲ３では、供給ラインＬ３２を経て供給された第３蒸留塔Ａ３の塔底部貯留液は加熱され、供給ラインＬ３３を経て第３蒸留塔Ａ３の塔底部に戻されるとともに、第３リボイラーＲ３で加熱蒸発した４５℃の蒸気は供給ラインＬ３４を経て第３蒸留塔Ａ３の塔底部に戻される。一方、第３ヒートポンプＢ３から第３リボイラーＲ３に供給された蒸気は、第３リボイラーＲ２において熱交換されて冷却凝縮され、一部が第３蒸留塔Ａ３の塔底部に供給され、一部が予備熱交換器２１を経て原液よりもトリチウム濃度の低い低濃度トリチウム水とし排出される。
【００４１】
このようにして、本実施の形態３においては、第１蒸留塔Ａ１、第２蒸留塔Ａ２、第３蒸留塔Ａ３の順に、塔底部貯留液のトリチウム濃度が高濃度、中濃度、低濃度と低下していくことになる。
【００４２】
また、上記実施の形態１，２と同様に、本実施の形態３においても、４０℃という低温蒸留を採用することにより、比揮発度を向上させ、更に、蒸留塔の充填材としてシリカゲルビーズを使用することにより、比揮発度を格段に向上させたトリチウム水蒸留装置１Ｂを構築することができる。
【００４３】
なお、トリチウム水蒸留装置１Ｂは蒸留塔を３塔とした構成であったけれども、実用に際しては、原液の処理量、トリチウム濃度をどの程度まで減少させるか等によって、必要な理論段数から蒸留塔の数を決定すればよい。勿論、比揮発度が格段に向上することから、従来例よりも格段に理論段数が小さく、実用化可能なレベルの設備の小型化が可能となり、コストも実用化レベルまで低減が図れる。従って、上記トリチウム水蒸留装置１、１Ａ、１Ｂの発明思想を、原発の汚染水処理装置に適用すれば、実用化レベルで汚染水処理の解決策となり得るものと考えられる。
【００４４】
（その他の事項）
上記実施の形態では４０℃で蒸留を行う構成であったけれども、本発明はこれに限定されず、４０℃よりも低温で蒸留を行う構成であってもよい。比揮発度をより向上し、理論段数を小さくするためには、より低温での蒸留を行う構成であるのが好ましい。但し、より低温蒸留を行う場合は、ヒートポンプ（蒸気圧縮機）を容量の大きい大型のものを使用する必要があり、却ってコストの増加、装置の極端な大型化を招き、実用化に不向きなものとなる。従って、比揮発度の向上と圧縮比とを考慮して実用化可能な温度範囲での蒸留を行う構成とするのが実用的である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、トリチウム水蒸留装置及びトリチウム水蒸留方法等に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１Ａ，１Ｂ：トリチウム水蒸留装置
２，１０，Ａ１，Ａ２，Ａ３：蒸留塔
１１，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３：ヒートポンプ
１２，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：リボイラー
５，１４，Ｐ：真空ポンプ
【図１】
2015098160.tif 000003
【図２】
2015098160.tif 000004
【図３】
2015098160.tif 000005
【国際調査報告】
2015098160.tif 000006
2015098160.tif 000007
2015098160.tif 000008
2015098160.tif 000009