(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリチウムを含む汚染水を処理する処理装置であって、
前記汚染水を遠心分離処理して、前記汚染水中の前記トリチウムの濃度を不均一化させる遠心機と、
前記トリチウムの濃度が不均一化された前記汚染水のうち、前記トリチウムの濃度が他の部分よりも相対的に高い高濃度部分を分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された前記高濃度部分を抽出する抽出手段と、
を有しており、
前記遠心機は、
前記汚染水を収容する容器と、
前記容器を前記汚染水とともに公転させる回転機構と、を有しており、
前記分離手段は、
前記容器の内部に設けられ、前記遠心分離処理中に、前記容器の公転軸側の部分と、前記容器の前記公転軸とは反対側の部分とを遮断する遮断手段を有する処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリチウムを含む汚染水を処理する処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故により発生した放射性物質トリチウム（三重水素、Ｔ）を含む汚染水（以下、トリチウム汚染水）の処理が問題となっている。
【０００３】
これに対し、非特許文献１では、トリチウム汚染水からトリチウムを除去する技術として、水蒸留法および化学交換方式が挙げられている。また、非特許文献２では、トリチウム汚染水からトリチウムを除去する技術として、非特許文献１に記載の技術の他、深冷蒸留法、電解法、二重温度交換法などが挙げられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】読売新聞、2015年10月18日
【非特許文献２】“福島第一原子力発電所のトリチウムの状況について”、［online］、平成25年4月26日、東京電力株式会社、［平成27年11月25日検索］、インターネット〈URL：http://www.tepco.co.jp/nu/fukushima-np/roadmap/images/c130426_06-j.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
福島第一原子力発電所で貯留されているトリチウム汚染水は約７０万トン以上もあるため、１日に４００トン以上のトリチウム汚染水を処理することが求められる。しかし、上記の従来技術は、いずれも分離効率が低いため、トリチウム汚染水を大量に処理することは難しい。
【０００６】
例えば、水蒸留法は、Ｈ２Ｏ、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの沸点の違いによりＨＴＯおよびＴ２Ｏを分離する技術である。しかし、Ｈ２Ｏ、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの沸点の違いは僅かであるため、分離効率が低い。そのため、蒸発および凝縮の繰り返し回数を多くする必要があり、大量のトリチウム汚染水を処理する場合、水蒸留法を行うための設備の大規模化およびエネルギー消費の増大が不可避となる。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、トリチウム汚染水を高効率に処理することができる処理装置および処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、トリチウム汚染水を遠心分離処理し、遠心分離処理中に、トリチウム汚染水の高濃度部分を分離することにより、トリチウム汚染水を高効率に処理することができることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、代表的には、以下の項に記載の処理装置および処理方法を提供するものである。
（項１）
トリチウムを含む汚染水を処理する処理装置であって、
前記汚染水を遠心分離処理して、前記汚染水中の前記トリチウムの濃度を不均一化させる遠心機と、
前記トリチウムの濃度が不均一化された前記汚染水のうち、前記トリチウムの濃度が他の部分よりも相対的に高い高濃度部分を分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された前記高濃度部分を抽出する抽出手段と、
を有する処理装置。
（項２）
前記遠心機は、
前記汚染水を収容する容器と、
前記容器を前記汚染水とともに自転させる回転機構と、を有しており、
前記分離手段は、
外形が前記容器の内壁よりも一回り小さい筒状に形成され、前記遠心分離処理中に、前記容器の自転軸に沿って前記容器の内部に移動可能な可動式隔壁板を有する、項１に記載の処理装置。
（項３）
前記遠心機は、
前記汚染水を収容する容器と、
前記容器を前記汚染水とともに公転させる回転機構と、を有しており、
前記分離手段は、
前記容器の内部に設けられ、前記遠心分離処理中に、前記容器の公転軸側の部分と、前記容器の前記公転軸とは反対側の部分とを遮断する遮断手段を有する、項１に記載の処理装置。
（項４）
前記遠心機は、
前記汚染水を収容する容器と、
前記容器を前記汚染水とともに自転させる回転機構と、を有しており、
前記分離手段は、
前記遠心分離処理中に、前記汚染水の前記容器の内壁側の部分を凍結させる凍結手段を有する、項１に記載の処理装置。
（項５）
トリチウムを含む汚染水を処理する処理方法であって、
前記汚染水を遠心分離処理して、前記汚染水中の前記トリチウムの濃度を不均一化させる遠心分離工程と、
前記汚染水のうち、前記トリチウムの濃度が他の部分よりも相対的に高い高濃度部分を分離する分離工程と、
前記分離工程によって分離された前記高濃度部分を抽出する抽出工程と、
を有する処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トリチウム汚染水を高効率に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る処理装置の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る処理装置の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る処理装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】遠心分離処理によって定常状態となったトリチウム汚染水における、トリチウムのモル濃度と自転軸からの距離との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る処理装置の斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る処理装置のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る容器の一変形例を示す断面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る容器の他の変形例を示す側面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る処理装置の斜視図および部分拡大斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る処理装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る処理装置の斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る処理装置の部分拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
〔第１の実施形態〕
以下、トリチウムを含む汚染水（トリチウム汚染水）を処理する処理装置および処理方法の第１の実施形態について説明する。
【００１４】
（処理装置１）
図１は、本実施形態に係る処理装置１の正面図であり、図２は、処理装置１の斜視図であり、図３は、処理装置１のＡ−Ａ断面図である。処理装置１は、遠心機２と、可動式隔壁板３と、汚染水取出管４を主な構成要素として有する。
【００１５】
（遠心機２）
遠心機２は、トリチウム汚染水を遠心分離処理して、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度を不均一化させる装置であり、本実施形態では、駆動モータ２１と、駆動伝達軸２２と、容器２３と、回転板２４とを有する。
【００１６】
本実施形態において、駆動モータ２１は、容器２３の下方に設置されている。なお、駆動モータ２１を容器２３の上方に設置してもよい。
【００１７】
駆動伝達軸２２は、駆動モータ２１から上方に伸びる円柱状の軸であり、駆動モータ２１によって回転する。また、駆動伝達軸２２の一部には、液体の流路が形成されている。当該流路の上端は汚染水供給口２２ａをなしており、当該流路の下端は汚染水流入口２２ｂをなしている。なお、図２では、汚染水流入口２２ｂの図示を省略している。
【００１８】
容器２３は、トリチウム汚染水を収容する円筒状の容器である。容器２３は、駆動モータ２１の上方に位置しており、容器２３の仮想の中心軸は、駆動伝達軸２２と重なっている。また、容器２３の蓋部２３ａおよび底部２３ｂの各中心部は、駆動伝達軸２２に接合されている。これにより、駆動伝達軸２２の回転に伴って、容器２３も駆動伝達軸２２を中心に自転する。また、蓋部２３ａには、円環状のスリット２３ｃが形成されている。さらに、底部２３ｂの中心部付近には、トリチウムが希薄になった汚染水の取出口２３ｄが形成されている。
【００１９】
図１に示すように、駆動伝達軸２２の汚染水供給口２２ａは、容器２３の上方に位置しており、駆動伝達軸２２の汚染水流入口２２ｂは、容器２３の内部に位置している。トリチウム汚染水を汚染水供給口２２ａに供給すると、トリチウム汚染水は、駆動伝達軸２２の内部の流路を通って、汚染水流入口２２ｂから容器２３の内部に供給される。なお、トリチウム汚染水を供給する態様は特に限定されず、例えば、汚染水供給口２２ａおよび汚染水流入口２２ｂを設けず、トリチウム汚染水をポンプなどによって容器２３に供給してもよい。
【００２０】
図２及び図３に示すように、回転板２４は、容器２３の内部において、駆動伝達軸２２から容器２３の内壁に向かって放射状に延びている。回転板２４の枚数は特に限定されないが、本実施形態では８枚の回転板２４が設けられている。回転板２４は駆動伝達軸２２に接合されているため、駆動伝達軸２２の回転に伴って、駆動伝達軸２２および容器２３と同じ角速度で回転する。これにより、トリチウム汚染水も容器２３と共に駆動伝達軸２２の周りを自転する。すなわち、駆動モータ２１、駆動伝達軸２２および回転板２４は、容器２３をトリチウム汚染水とともに自転させるための回転機構を構成している。なお、図１では、回転板２４の図示を省略している。
【００２１】
（可動式隔壁板３）
本実施形態において、可動式隔壁板３は、蓋部および底部を有さない円筒であり、図示しない保持機構により、駆動伝達軸２２（すなわち容器２３の自転軸）に沿って上下移動可能に保持される。可動式隔壁板３の外形は、容器２３の内壁よりも一回り小さい。すなわち、可動式隔壁板３の半径は、容器２３の内壁の半径よりも小さい。可動式隔壁板３の半径の容器２３の内部の半径に対する比は特に限定されないが、例えば、０．７である。
【００２２】
上述のように、容器２３の蓋部２３ａには、円環状のスリット２３ｃが形成されている。スリット２３ｃの外周は、可動式隔壁板３よりも一回り大きく、スリット２３ｃの内周は、可動式隔壁板３よりも一回り小さい。これにより、可動式隔壁板３は、スリット２３ｃを介して、容器２３の上方位置と、容器２３の内部との間を上下移動することができる。
【００２３】
（汚染水取出管４）
汚染水取出管４は、容器２３の側面下に接続されており、容器２３の内部と連通している。汚染水取出管４は、図示しない栓を有しており、当該栓の開けることにより、容器２３からトリチウム汚染水を取り出すことができる。
【００２４】
（処理方法）
以下、本実施形態に係る処理装置１によってトリチウム汚染水を処理する処理方法について説明する。
【００２５】
（遠心分離工程）
本実施形態に係る処理方法では、まず、トリチウム汚染水を遠心分離処理して、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度を不均一化させる遠心分離工程を行う。
【００２６】
具体的には、図１に示すように、可動式隔壁板３を容器２３の上方に保持した状態で、汚染水供給口２２ａからトリチウム汚染水を供給して、容器２３に一定量のトリチウム汚染水を貯める。その後、駆動モータ２１を駆動して駆動伝達軸２２を回転させる。これにより、容器２３および回転板２４が回転し、トリチウム汚染水も容器２３および回転板２４に追随して、駆動伝達軸２２の周りを自転し、遠心分離処理される。駆動伝達軸２２の回転速度は特に限定されないが、後述するように、トリチウムの濃度勾配を十分生じさせる回転速度（例えば、１０００〜２００００００ＲＰＭ程度）が好ましい。
【００２７】
ここで、トリチウム汚染水は、軽水（Ｈ２Ｏ）、トリチウムを含有する軽水（ＨＴＯ）およびトリチウム水（Ｔ２Ｏ）からなり、Ｈ２Ｏの分子量は１８、ＨＴＯの分子量は２０、Ｔ２Ｏの分子量は２２である。すなわち、ＨＴＯ及びＴ２Ｏの軽水に対する質量比は、それぞれ約１．１１、約１．２２である。そのため、トリチウム汚染水を遠心分離処理すると、ＨＴＯおよびＴ２ＯのほうがＨ２Ｏよりも遠心力を大きく受け、ＨＴＯおよびＴ２Ｏは、より外側（容器２３の内壁側）に濃縮される。これにより、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度が不均一となり、トリチウムの濃度勾配が生じる。
【００２８】
一方、トリチウム汚染水中の各分子には濃度勾配を減じようとする拡散も生じる。具体的には、トリチウム汚染水中のトリチウムには、フィックの第１法則による拡散流束と遠心力による流れとが作用するため、
【数１】
0006656909.tif 000002
Ｊ：トリチウムの流束
Ｄ：トリチウムの拡散係数
ｘ：駆動伝達軸２２の中心からの距離
ｃ：ｘにおけるトリチウムのモル濃度
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：熱力学温度
Ｆ：遠心力
が成り立つ。
【００２９】
また、トリチウムの受ける遠心力Ｆは、
【数２】
0006656909.tif 000003
ω：角速度
Ｍ：トリチウムの分子量
ρ：水の密度
Ｖ：トリチウムを水に溶解させたときの水の分子体積の変化
である。
【００３０】
遠心分離処理を開始してから一定時間が経過すると、遠心力によるトリチウムの流れと拡散によるトリチウムの流れ（逆流）とがつり合った定常状態となる。この定常状態では見掛け上のトリチウムの流束は０であるので、
【数３】
0006656909.tif 000004
となるので、
【数４】
0006656909.tif 000005
が成り立つ。故に、定常状態におけるトリチウムのモル濃度ｃは、
【数５】
0006656909.tif 000006
ただし、
【数６】
0006656909.tif 000007
によって示される。ここでｃ０は汚染水中のトリチウムの初期モル濃度である。ｘの範囲は、０≦ｘ≦ｘＴ（ｘＴは駆動伝達軸２２から容器２３の内壁までの距離）で規定される。
【００３１】
よって、図４の実線に示すように、定常状態において、トリチウムのモル濃度ｃは、駆動伝達軸２２（自転軸）からの距離ｘに対して、指数関数expの関係となり、容器２３の内壁に近づくにつれて、急激にトリチウムのモル濃度が高くなる。
【００３２】
（分離工程）
駆動伝達軸２２の回転を停止させると、やがてトリチウム汚染水の自転が止まり、トリチウム汚染水中の各分子に遠心力が作用しなくなるため、上記の定常状態から、トリチウムの濃度が均一な状態に戻ってしまう。そこで、本実施形態に係る処理方法では、遠心分離処理によってトリチウムの濃度が不均一化されたトリチウム汚染水のうち、トリチウムの濃度が他の部分よりも相対的に高い高濃度部分を分離する分離工程を行う。
【００３３】
本実施形態では、図５および図６に示すように、可動式隔壁板３を、遠心分離処理中に容器２３の自転軸に沿って容器２３の内部に移動させて、定常状態のトリチウム汚染水の内側部分と外側部分とを可動式隔壁板３によって分離する。ここで、定常状態のトリチウム汚染水は、内側から外側に向かってトリチウムのモル濃度が高くなるので、可動式隔壁板３によって分離されたトリチウム汚染水の内側部分がトリチウムの低濃度部分となり、トリチウム汚染水の外側部分がトリチウムの高濃度部分となる。また、可動式隔壁板３の底辺が容器２３の底部２３ｂと密着し、かつ、可動式隔壁板３の上辺が、トリチウム汚染水の液面よりも上方に位置するようにする。これにより、駆動伝達軸２２の回転を停止させた後も、トリチウム汚染水の高濃度部分と低濃度部分とは混合しなくなる。
【００３４】
このように、可動式隔壁板３は、トリチウム汚染水のうち、トリチウムの高濃度部分を分離する分離手段として機能する。
【００３５】
（抽出工程）
分離工程後は、トリチウム汚染水の高濃度部分を容器２３から抽出する抽出工程を行う。本実施形態では、駆動伝達軸２２の回転を停止させ、トリチウム汚染水の自転が止まった後、汚染水取出管４の図示しない栓を開くことにより、トリチウム汚染水の高濃度部分のみを抽出することができる。すなわち、汚染水取出管４は、可動式隔壁板３によって分離されたトリチウムの高濃度部分を抽出する抽出手段として機能する。トリチウム汚染水の低濃度部分も、容器２３の底部２３ｂの取出口２３ｄから取り出すことができる。
【００３６】
なお、トリチウム汚染水の高濃度部分および／または低濃度部分を容器２３から取り出す態様は特に限定されず、例えば、ポンプなどで汲み上げることにより、容器２３から取り出してもよい。また、トリチウム汚染水が自転している間に、トリチウム汚染水の高濃度部分および／または低濃度部分を容器２３から取り出してもよい。
【００３７】
また、必要に応じて、トリチウム汚染水の低濃度部分に対して、再度、遠心分離工程、分離工程および抽出工程を行ってもよい。例えば、トリチウム汚染水の低濃度部分を海に放出する場合は、トリチウム汚染水の低濃度部分のトリチウム濃度が、海洋などの放射能管理区域外に放出することが許可される規制基準値以下になるまで、遠心分離工程〜抽出工程を行う。
【００３８】
分離工程で分離されるトリチウム汚染水の高濃度部分と低濃度部分との比率は、特に限定されないが、遠心分離処理時のトリチウムの濃度分布や、可動式隔壁板３の駆動伝達軸２２からの設定位置や、遠心分離工程〜抽出工程の繰り返し回数等に応じて、適宜設定可能である。抽出工程で抽出されたトリチウム汚染水の高濃度部分については、地層へ注入することや、セメントで固めて地下に埋設することなどが検討されているが、総量を極力少なくすることが好ましい。
【００３９】
（本発明の優位性）
上述のように、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの軽水に対する質量比は、それぞれ約１．１１および約１．２２である。これに対し、例えば水蒸留法は、上述のように、Ｈ２Ｏ、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの沸点の違いによりＨＴＯおよびＴ２Ｏを分離する技術であるが、Ｔ２Ｏの沸点は、Ｈ２Ｏの沸点より約１．５℃高い程度であり、ＨＴＯの沸点は、Ｈ２Ｏの沸点以上、Ｔ２Ｏの沸点以下である。すなわち、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの軽水に対する沸点の比は高々約１．００４に過ぎない。そのため、水蒸留法では、分離効率が低く、非常に高精度の温度制御が必要となる。
【００４０】
このように、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの軽水に対する質量比のほうが、ＨＴＯおよびＴ２Ｏの軽水に対する沸点の比よりもはるかに大きいため、遠心分離処理のほうが、水蒸留法による処理よりも分離効率が高い。そのため、本実施形態では、トリチウム汚染水からＨＴＯおよびＴ２Ｏをより容易に分離することができ、トリチウム汚染水を高効率に処理することができる。
【００４１】
（変形例）
本実施形態において、遠心分離処理をより効率的に行うための変形例を図７および図８に示す。
【００４２】
図７は、図６に示す容器２３の一変形例を示す断面図である。この変形例では、図７に示すように、容器２３の内壁に、補助回転板２５が設けられている。補助回転板２５は、容器２３の内壁から駆動伝達軸２２に向かって延びている。補助回転板２５の枚数は特に限定されないが、本変形例では、回転板２４と同数の８枚である。補助回転板２５の一端は、回転板２４の一端と対向しており、補助回転板２５と回転板２４との間隙に、可動式隔壁板３が挿入可能となっている。補助回転板２５は容器２３の内壁に接合されているため、駆動伝達軸２２の回転に伴って、容器２３と同じ角速度で回転する。
【００４３】
補助回転板２５が設けられていることにより、遠心分離処理時に、トリチウム汚染水の回転板２４より外側の部分も容器２３に追随するため、遠心分離処理の効率がさらに向上する。
【００４４】
なお、回転板２４および補助回転板２５を省略することも可能である。しかしその場合、自転する容器２３にトリチウム汚染水が追随しにくくなるため、ＨＴＯおよびＴ２Ｏを容器２３の内壁側に十分に濃縮するために、容器２３の回転速度をさらに大きくする必要がある。
【００４５】
図８（ａ）および（ｂ）は、容器２３の他の変形例である容器２３’および容器２３''を示す側面図である。この変形例では、容器２３’・２３''の中心線を含む面で切った断面が、両端に向かってテーパー状を呈している。遠心分離処理されているトリチウム汚染水中の分子は、容器２３’・２３''のテーパー部分において、より大きい遠心力を受けるため、テーパー部分にトリチウムが濃縮される。分離工程では、トリチウム汚染水のテーパー部分を含む部分を、図示しない可動式隔壁板３によって分離することにより、高濃度部分をさらに効率的に分離することができる。
【００４６】
なお、図８（ａ）および（ｂ）では、図１に示す駆動モータ２１、可動式隔壁板３、汚染水取出管４等の図示を省略している。
【００４７】
（その他）
本実施形態では、容器２３の形状は円筒状であったが、これに限定されず、遠心分離処理中に、容器２３に収容されたトリチウム汚染水が駆動伝達軸２２の周りを自転可能な形状であればよい。例えば、容器２３として、楕円の筒状や多角形の筒状のものを用いてもよい。また、可動式隔壁板３の形状も、円筒状に限定されず、楕円の筒状や多角形の筒状であってもよい。
【００４８】
〔第２の実施形態〕
以下、トリチウム汚染水を処理する処理装置および処理方法の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態におけるものと同じ部材については、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４９】
（処理装置１’）
図９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る処理装置１’の斜視図および部分拡大斜視図である。処理装置１’は、遠心機２’と、電磁シャッター５とを主な構成要素として有する。
【００５０】
（遠心機２’）
遠心機２’は、トリチウム汚染水を遠心分離処理して、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度を不均一化させる装置であり、図９（ａ）に示すように、本実施形態では、駆動モータ２１と、駆動伝達軸２６と、フランジ板２７と、容器２８と、接続部材２９とを有する。
【００５１】
駆動モータ２１は、前述の第１の実施形態におけるものと同様であり、容器２８の下方に設置されている。駆動伝達軸２６は、駆動モータ２１から上方に伸びる円柱状の軸であり、駆動モータ２１によって回転する。駆動伝達軸２６は中空の部材であっても、内部が緻密な部材であってもよい。
【００５２】
また、駆動伝達軸２６にはフランジ板２７が形成されている。フランジ板２７は、円盤状であり、フランジ板２７の下面の外周縁部には、接続部材２９を介して容器２８が吊り下げられている。容器２８の個数は特に限定されないが、本実施形態では１０個の容器２８が設けられている。
【００５３】
容器２８は、トリチウム汚染水を収容する細長の円筒状の容器である。容器２８の一端（図９（ａ）では上端）は、接続部材２９に連結されている。また、容器２８は、第１収容部２８ａと第２収容部２８ｂとに区分されており、両者の境には括れ部分２８ｃが形成されている。括れ部分２８ｃの位置は特に限定されないが、容器２８の一端から括れ部分２８ｃの長さをＬａ、容器２８の他端から括れ部分２８ｃの長さをＬｂとすると、例えば、Ｌａ：Ｌｂ＝４：１である。
【００５４】
また、図９（ａ）に示すように、容器２８の一端には、トリチウム汚染水を供給および排出するための供給・排出口２８ｄが設けられており、容器２８の他端には、トリチウム汚染水を取り出するための汚染水取出口２８ｅが設けられている。供給・排出口２８ｄおよび汚染水取出口２８ｅは、取り外し可能なキャップが取り付けられている。トリチウム汚染水を遠心分離処理する際には、容器２８をフランジ板２７に吊るし、容器２８の一端側の供給・排出口２８ｄからトリチウム汚染水を供給する。
【００５５】
遠心分離処理においては、後述するように、駆動モータ２１を駆動させて、駆動伝達軸２６を回転させる。これにより、フランジ板２７が自転し、容器２８および内部のトリチウム汚染水が駆動伝達軸２６の周りを公転する。すなわち、駆動モータ２１、駆動伝達軸２６、フランジ板２７および接続部材２９は、容器２８をトリチウム汚染水とともに公転させるための回転機構を構成している。
【００５６】
なお、遠心分離処理中に容器２８がフランジ板２７から外れないようにするため、接続部材２９は、金属鎖のような十分な強度を有する部材であることが好ましい。
【００５７】
（電磁シャッター５）
第１収容部２８ａの内部と第２収容部２８ｂの内部とは、括れ部分２８ｃの内部通路を介して連通しており、図９（ｂ）に示すように、括れ部分２８ｃの内部通路には、電磁シャッター５が設けられている。電磁シャッター５は、遠隔操作により内部通路の遮断／開放を切り替えることができる。これにより、電磁シャッター５は、遠心分離処理中に、容器２８の第１収容部２８ａと第２収容部２８ｂとを遮断する遮断手段として機能する。
【００５８】
（処理方法）
以下、本実施形態に係る処理装置１’によってトリチウム汚染水を処理する処理方法について説明する。
【００５９】
（遠心分離工程）
本実施形態に係る処理方法においても、まず、トリチウム汚染水を遠心分離処理して、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度を不均一化させる遠心分離工程を行う。
【００６０】
具体的には、図９（ａ）に示すように、容器２８をフランジ板２７に吊るした状態で、容器２８の一端側の供給・排出口２８ｄからトリチウム汚染水を供給する。このとき、電磁シャッター５は、開放状態にしておき、容器２８に一定量のトリチウム汚染水を貯める。
【００６１】
その後、供給・排出口２８ｄのキャップを閉めて駆動モータ２１を駆動して駆動伝達軸２６を回転させる。これにより、図１０に示すように、フランジ板２７が自転し、容器２８および内部のトリチウム汚染水が駆動伝達軸２６の周りを公転する。このとき、遠心力により、容器２８は、一端が公転軸側を向き、他端が公転軸とは反対側を向く。すなわち、遠心分離処理中、容器２８の第１収容部２８ａは公転軸側の部分となり、第２収容部２８ｂは公転軸とは反対側の部分となる。
【００６２】
遠心分離処理中は、ＨＴＯおよびＴ２ＯのほうがＨ２Ｏよりも遠心力を大きく受けるため、ＨＴＯおよびＴ２Ｏは、容器２８の他端側に濃縮される。よって、公転軸とは反対側の第２収容部２８ｂ内におけるトリチウムの濃度のほうが、公転軸側の第１収容部２８ａ内におけるトリチウムの濃度よりも高くなる。このように、遠心分離工程によって、トリチウム汚染水のトリチウムの濃度が不均一化され、容器２８の一端から他端にかけて、トリチウムの濃度勾配が生じる。
【００６３】
（分離工程）
続いて、遠心分離処理によってトリチウムの濃度が不均一化されたトリチウム汚染水のうち、トリチウムの濃度が他の部分よりも相対的に高い高濃度部分を分離する分離工程を行う。
【００６４】
本実施形態では、遠心分離処理中に、容器２８の第１収容部２８ａ（公転軸側の部分）と、容器２８の第２収容部（公転軸とは反対側の部分）とを電磁シャッター５によって遮断する。これにより、トリチウムの濃度が不均一化されたトリチウム汚染水の第１収容部２８ａ内の部分（低濃度部分）と第２収容部２８ｂ内の部分（高濃度部分）とが、電磁シャッター５によって分離される。
【００６５】
このように、本実施形態では、電磁シャッター５によって、トリチウム汚染水のうち、トリチウムの高濃度部分を分離する。
【００６６】
（抽出工程）
分離工程後は、駆動伝達軸２６の回転を停止させ、容器２８の他端側の汚染水取出口２８ｅのキャップを外すことにより、第２収容部２８ｂ内のトリチウム汚染水の高濃度部分のみを抽出することができる。また、トリチウム汚染水の低濃度部分も、電磁シャッター５の開口後、容器２８の一端側の供給・排出口２８ｄから取り出すことができる。
【００６７】
なお、トリチウム汚染水を容器２８に供給する態様、および、トリチウム汚染水を容器２８から取り出す態様は、特に限定されない。例えば、第１収容部２８ａの括れ部分２８ｃ付近に、排出口をさらに設け、当該排出口からトリチウム汚染水の低濃度部分を取出してもよい。
【００６８】
また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、トリチウム汚染水の低濃度部分のトリチウム濃度が、海に放出することが許可される規制基準値以下になるまで、遠心分離工程、分離工程および抽出工程を繰り返してもよい。
【００６９】
（その他）
本実施形態では、容器２８の形状は円筒状であったが、遠心分離処理中に、容器２８に収容されたトリチウム汚染水が駆動伝達軸２６の周りを公転可能な形状であれば、特に限定されない。また、本実施形態では、容器２８の第１収容部２８ａと第２収容部２８ｂとを遮断する遮断手段として電磁シャッター５を用いているが、本発明はこれに限定されない。電磁シャッター５の代わりに、例えば開閉可能なバルブを用いることができる。また、容器２８に括れ部分２８ｃを形成しなくてもよい。
【００７０】
〔第３の実施形態〕
以下、トリチウム汚染水を処理する処理装置および処理方法の第３の実施形態について説明する。なお、上記第１および第２の実施形態におけるものと同一の部材については、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７１】
（処理装置１''）
図１１および図１２はそれぞれ、本実施形態に係る処理装置１''の斜視図および部分拡大斜視図である。処理装置１''は、遠心機２''と、チラー６とを主な構成要素として有する。
【００７２】
（遠心機２''）
遠心機２''は、トリチウム汚染水を遠心分離処理して、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度を不均一化させる装置であり、図１１に示すように、本実施形態では、駆動モータ２１と、駆動伝達軸２２と、容器２３'''と、回転板２４とを有する。駆動モータ２１、駆動伝達軸２２および回転板２４は、第１の実施形態におけるものと同一である。また、容器２３'''は、
・蓋部２３ａにスリット２３ｃ（図２）が形成されていない
・側面内部にチラー６（図１２）が設けられている
・汚染水取出管４（図２）が接続されていない
という点を除いて、第１の実施形態における容器２３と同一の構成である。
【００７３】
（チラー６）
チラー６は、容器２３'''内のトリチウム汚染水を冷凍する装置である。チラー６は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびこれらを接続する配管などから構成される公知のものであり、容器２３'''の側面内部に設けられている。なお、図１２では、チラー６の配管のみが図示されている。チラー６は、遠心分離処理中に、トリチウム汚染水の容器２３'''の内壁側の部分を氷状態に凍結させる凍結手段として機能する。
【００７４】
（処理方法）
以下、本実施形態に係る処理装置１''によってトリチウム汚染水を処理する処理方法について説明する。
【００７５】
（遠心分離工程）
本実施形態に係る処理方法においても、まず、トリチウム汚染水を遠心分離処理して、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度を不均一化させる遠心分離工程を行う。
【００７６】
具体的には、第１の実施形態と同様に、汚染水供給口２２ａからトリチウム汚染水を供給して、容器２３に一定量のトリチウム汚染水を貯め、その後、駆動モータ２１を駆動して駆動伝達軸２２を回転させる。これにより、容器２３'''および回転板２４が回転し、トリチウム汚染水も容器２３'''および回転板２４に追随して、駆動伝達軸２２の周りを自転し、遠心分離処理される。
【００７７】
このとき、ＨＴＯおよびＴ２ＯのほうがＨ２Ｏよりも遠心力を大きく受けるため、ＨＴＯおよびＴ２Ｏは、容器２３'''の内壁側に濃縮される。これにより、トリチウム汚染水中のトリチウムの濃度が不均一となり、トリチウムの濃度勾配が生じる。
【００７８】
（分離工程）
続いて、遠心分離処理によってトリチウムの濃度が不均一化されたトリチウム汚染水のうち、トリチウムの濃度が他の部分よりも相対的に高い高濃度部分を分離する分離工程を行う。
【００７９】
本実施形態では、遠心分離処理中に、チラー６を駆動して、トリチウム汚染水の容器２３'''の内壁側の部分を凍結させる。これにより、トリチウム汚染水の高濃度部分が氷層化するので、遠心分離処理を停止した後も、高濃度部分は低濃度部分と混合しなくなる。氷層化された高濃度部分の径方向の厚さの、容器２３'''の内部の半径に対する比率は特に限定されないが、例えば、０．３である。
【００８０】
このように本実施形態では、チラー６によって、トリチウム汚染水のうちトリチウムの高濃度部分を分離することができる。
【００８１】
（抽出工程）
分離工程後は、駆動伝達軸２２の回転を停止させ、まず、容器２３'''の取出口２３ｄから、凍結していないトリチウム汚染水の低濃度部分を取り出す。これにより、容器２３'''内には、凍結したトリチウム汚染水の高濃度部分のみが残る。その後、トリチウム汚染水の高濃度部分を解凍し、容器２３'''の取出口２３ｄから、解凍したトリチウム汚染水の高濃度部分を取り出す。このようにして、トリチウム汚染水の高濃度部分を抽出することができる。すなわち、本実施形態では、トリチウムの高濃度部分の解凍手段および取出口２３ｄが、高濃度部分を抽出する抽出手段として機能する。
【００８２】
なお、トリチウムの高濃度部分の解凍手段として、例えば、容器２３'''の側面を加熱する装置を用いてもよい。あるいは、チラー６が加熱機能を有するものである場合、チラー６を解凍手段として用いてもよい。
【００８３】
なお、トリチウム汚染水を容器２３'''に供給する態様、および、トリチウム汚染水を容器２３'''から取り出す態様は、特に限定されず、例えばポンプなどによってトリチウム汚染水の供給および／または取り出しを行ってもよい。
【００８４】
（その他）
容器２３'''の形状は、第１の実施形態における容器２３と同様、円筒状に限定されず、例えば、楕円の筒状や多角形の筒状であってもよい。また、本実施形態では、遠心分離処理中にトリチウム汚染水を部分的に凍結させる凍結手段として、チラー６を用いているが、本発明はこれに限定されない。例えば、容器２３'''の側面に冷気を吹き付ける装置を用いて、トリチウム汚染水を部分的に凍結させてもよい。
【００８５】
また、図１〜図３に示す処理装置１において、容器２３の側面内部にチラーを設けてもよい。この場合、図５および図６に示すように、可動式隔壁板３を容器２３の内部に移動させて、トリチウム汚染水の内側部分と外側部分とを可動式隔壁板３によって分離した後、トリチウム汚染水の外側部分をチラーによって氷状態に凍結させてもよい。
【００８６】
〔付記事項〕
以上のように、本発明では、従来のトリチウム汚染水の処理技術に比べて、トリチウムの分離効率が高い遠心分離技術を利用しているため、トリチウム汚染水を高効率に処理することができる。また、本発明では、可動式隔壁板、電磁シャッター等を用いて、トリチウムの濃度が不均一化された状態のまま、トリチウムの高濃度部分と低濃度部分とを分離している。よって、液体であるトリチウム汚染水から、容易にトリチウムの高濃度部分を分離することができる。
【００８７】
本発明は上記の各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限りにおいて、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、１’、１''  処理装置
２、２’、２''  遠心機
３  可動式隔壁板（分離手段）
４  汚染水取出管（抽出手段）
５  電磁シャッター（分離手段、遮断手段）
６  チラー（分離手段、凍結手段）
２１  駆動モータ
２２  駆動伝達軸
２２ａ  汚染水供給口
２２ｂ  汚染水流入口
２３、２３’、２３''  容器
２３ａ  蓋部
２３ｂ  底部
２３ｃ  スリット
２３ｄ  取出口
２４  回転板
２５  補助回転板
２６  駆動伝達軸
２７  フランジ板
２８  容器
２８ａ  第１収容部
２８ｂ  第２収容部
２８ｃ  括れ部分
２８ｄ  供給・排出口
２８ｅ  汚染水取出口
２９  接続部材
【図１】
0006656909.tif 000008
【図２】
0006656909.tif 000009
【図３】
0006656909.tif 000010
【図４】
0006656909.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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