(57)【要約】【課題】トリチウム含有水から吸着反応によりトリチウムを好適に分離可能なトリチウム分離システム及びトリチウム分離方法を提供する。【解決手段】トリチウム分離システムは、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含むトリチウム吸着材を用いてトリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離システムである。第１の処理部では、トリチウム含有水をトリチウム吸着材に接触させ、第２の処理部では、第１の処理部から取得したトリチウム吸着材を、トリチウム回収水に接触させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリチウム吸着材を用いてトリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離システムであって、
前記トリチウム含有水を前記トリチウム吸着材に接触させる第１の処理部と、
前記第１の処理部から取得した前記トリチウム吸着材を、トリチウム回収水に接触させる第２の処理部と、
を備えることを特徴とするトリチウム分離システム。
【請求項２】
前記トリチウム吸着材は、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含むことを特徴とする請求項１に記載のトリチウム分離システム。
【請求項３】
前記トリチウム回収水は、前記第１の処理部から前記トリチウム吸着材が移送される毎に繰り返し使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトリチウム分離システム。
【請求項４】
前記第２の処理部から取得した前記トリチウム吸着材に再生処理を実施する第３の処理部を更に備え、
前記再生された前記トリチウム吸着材は、前記第１の処理部で再び使用されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項５】
前記第１の処理部では、前記トリチウム含有水のｐＨ値に対応して予め設定された時間で、前記トリチウム含有水の前記トリチウム吸着材との接触を終了させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項６】
前記第２の処理部は、前記トリチウム吸着材の水分を低減する水分低減部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項７】
前記トリチウム含有水は、化学体積制御設備を備える加圧水型原子炉における一次冷却材の余剰水であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項８】
前記化学体積制御設備は、前記余剰水に含まれるホウ酸を回収するホウ酸回収部を含み、
前記第１の処理部は、前記ホウ酸回収部を通過した再利用水を前記トリチウム含有水として供給することを特徴とする請求項７に記載のトリチウム分離システム。
【請求項９】
前記トリチウム含有水は、前記第１の処理部によって前記トリチウムが分離された後、前記一次冷却材として再利用可能に貯留する第１のタンクに戻されることを特徴とする請求項７又は８に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１０】
前記トリチウム含有水は、前記第１の処理部によって前記トリチウムが分離された後、前記ホウ酸回収部に供給される前記余剰水を貯留する第２のタンクに戻されることを特徴とする請求項８に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１１】
前記第１の処理部及び前記第２の処理部は、異なる処理槽として構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１２】
前記第１の処理部及び前記第２の処理部は、同じ処理槽として構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１３】
前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、
前記第１の処理部では、前記トリチウムが吸着された後のトリチウム吸着材が、磁気分離法、フィルタードプレス法、及び、遠心分離法の少なくとも１つによって前記トリチウム含有水から分離されるように構成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１４】
前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、
前記第３の処理部では、遠心分離法、フィルタードプレス法、及び、磁気分離法の少なくとも１つによって、前記トリチウム吸着材の再生処理に用いられる再生液から前記トリチウム吸着材が分離されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１５】
前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、
前記第２の処理部は、前記トリチウム回収水を第１の逆洗水として使用する第１の膜分離器によって、前記トリチウム含有水から前記トリチウム吸着材を分離して取得することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１６】
前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、
前記第３の処理部は、前記トリチウム吸着材の再生処理に用いられる再生液を第２の逆洗水として使用する第２の膜分離器によって、前記再生液から前記トリチウム吸着材を分離して取得することを特徴とする請求項４に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１７】
前記第１の処理部及び前記第２の処理部は、前記トリチウム含有水に対して少なくとも１のバルブを介して並列に接続された複数の処理塔として構成されており、
前記少なくとも１のバルブは、前記トリチウム吸着材による前記トリチウムの吸着処理が前記複数の処理塔の各々において交互に実施されるように切り換えられるように構成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載のトリチウム分離システム。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載されたトリチウム分離システムと、
前記トリチウム含有水を外部から供給可能に構成された供給ラインと、
前記トリチウムが分離された前記トリチウム含有水を排出可能に構成された第１の排出ラインと、
前記トリチウム回収水を排出可能に構成された第２の排出ラインと
を備えることを特徴とするトリチウム分離システム。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載のトリチウム分離システムを備えることを特徴とする可搬式トリチウム分離システム。
【請求項２０】
スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含むトリチウム吸着材を用いてトリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離方法であって、
前記トリチウム含有水を前記トリチウム吸着材に接触させる第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記トリチウム吸着材を前記トリチウム含有水よりトリチウム濃度が高いトリチウム回収水に接触させる第２の工程と、
を備えることを特徴とするトリチウム分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、トリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離システム及びトリチウム分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核分裂反応を利用する原子力施設では、核分裂反応によって生じた放射性物質を含む廃水が生成される。このような廃水には様々な放射性物質が含まれている。セシウムやストロンチウムをはじめとする大半の放射性物質は、技術の進歩によって、既存の浄化設備でも比較的容易に除去可能であるが、トリチウム（Ｔ）のように分離が困難な物質も存在する。特にトリチウムは水素（Ｈ）の放射性同位体であり、典型的には、同位体水（Ｔ２Ｏ、ＴＨＯ）やトリチウムイオン（３Ｔ＋）として通常の水（Ｈ２Ｏ）の中に存在するため、他の同位体と分離することが困難である。
【０００３】
トリチウムの分離技術として、他の同位体との僅かな沸点差を利用する蒸留プロセスが知られているが、大がかりな設備が必要となるためコストが高く、大容量の廃水処理には向いていない。またトリチウム含有水の分離以外による処理方法としては、長期的に廃水を貯留することによって放射能減衰を図る方法もあるが、トリチウムの半減期は約１２年と長い。そのため、やはり大容量の廃水を処理するためには大規模な貯留設備が必要となってしまい、適していない。
【０００４】
このような課題を解決するための一つの手掛かりとして、特許文献１では、トリチウムを吸着により分離可能な新規な材料として、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンが開示されている。このような新規材料による吸着反応では、従来の蒸留プロセスに比べてエネルギー消費が少なく、簡易な設備でトリチウム分離が可能であることが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１５／０３７７３４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、トリチウム分離は上述したように蒸留プロセスを利用したものが主流であったため、特許文献１のような吸着反応を利用したトリチウム分離技術は確立されていないのが現状である。特に、特許文献１に開示されているスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンがもたらすトリチウムの吸着反応は、濃度差による平衡反応である一般的な吸着反応とは、異なる振る舞いを有しているため、トリチウム分離に利用するためには、様々な創意工夫が要求される。
【０００７】
このような吸着反応を利用したトリチウム分離技術は、従来の蒸留プロセスに比べてエネルギー消費が少なく、簡易な設備でトリチウム分離が可能であるため、特に以下のような用途において確立が望まれている。例えば、加圧水型原子炉を有する原子力プラントでは、一次冷却材の再利用を継続するに伴って一次冷却材中にトリチウムが蓄積することにより、従事者の被曝量が増加することなどがある。また近年問題となっている福島第一原子力発電所では、日々汚染水が発生し、敷地内に大量の汚染水タンクが増加し続けている。汚染水の処理には多核種除去装置によって放射性物質の除去が進められているが、上述したようにトリチウムの分離が困難であり、敷地内にトリチウムを含む汚染水が増え続けている。
【０００８】
本発明の少なくとも１実施形態は例えば上記問題点に鑑みなされたものであり、トリチウム含有水から吸着反応によりトリチウムを好適に分離可能なトリチウム分離システム及びトリチウム分離方法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】
（１）本発明の少なくとも１実施形態にかかるトリチウム分離システムは上記課題を解決するために、トリチウム吸着材を用いてトリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離システムであって、前記トリチウム含有水を前記トリチウム吸着材に接触させる第１の処理部と、前記第１の処理部から取得した前記トリチウム吸着材を、トリチウム回収水に接触させる第２の処理部と、を備える。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、第１の処理部では、トリチウム含有水をトリチウム吸着材に接触させることにより、トリチウム含有水に含まれるトリチウムがトリチウム吸着材に吸着される。その結果、トリチウム含有水からトリチウムが分離される。一方、第２の処理部では、トリチウム吸着材に吸着されたトリチウムが、トリチウム回収水に放出される。これにより、トリチウム回収水にトリチウムの濃縮が進められる。このようにして、本構成では、トリチウム含有水から吸着分離されたトリチウムをトリチウム回収水に濃縮して抽出できるので、トリチウム含有水の減容処理が可能となる。
尚、トリチウム回収水としては、トリチウム含有水を用いてもよいし、トリチウム含有水のトリチウム濃度より低いもの、または高いものを用いてもよい。
【００１１】
補足して説明すると、上述の吸着反応を利用した分離プロセスは、特許文献１に開示されたトリチウム吸着材に含まれるスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンの特徴的な吸着性を利用したものであることに注意されたい。一般的な吸着反応は、分離物質が高濃度側から低濃度に向かって移動する、いわゆる平衡的な反応である。一方、上記吸着材による吸着反応は、濃度差によらない非平衡的な反応である。この特徴的な性質は、第２の処理部において、トリチウム吸着材に吸着しているトリチウムを、濃度の高いトリチウム回収水に放出できることを可能にしている。具体的に説明すると、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンは、トリチウム含有水
に接触させると所定期間ある程度の吸着性能を発揮するが、その後、一度吸着したトリチウムを逆に放出する振る舞いを有する。このようなトリチウムの放出は、濃度差によらず行われる。第２の処理部では、このように、吸着されたトリチウムが所定期間後に放出される性質を利用して、高濃度のトリチウム回収水にトリチウムを放出する。これにより、トリチウム含有水から分離したトリチウムによるトリチウム回収水の濃縮化を進めることができる。
【００１２】
尚、第１の処理部及び第２の処理部は、必ずしも物理的に独立した構造を有する必要はない。例えば、第１の処理部及び第２の処理部は、それぞれ物理的に異なる処理槽として実現されていてもよいし、同一槽として実現されていてもよい。
【００１３】
尚、トリチウム吸着材は第１の処理部及び第２の処理部で繰り返し使用されてもよいし、必要がなければ適正な基準を満たすことを確認したうえ後、排出されてもよい。前者の場合、トリチウム吸着材に後述する再生処理を施すことによって、トリチウムの吸着性能を回復した後に、第１の処理部で再び使用するようにしてもよい。
【００１４】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記トリチウム吸着材は、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含む。
【００１５】
上記（２）の構成によれば、上記構成を実現するためのトリチウム吸着材の一例として、上述の特許文献１で開示されているスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを用いることができる。
【００１６】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記トリチウム回収水は、前記第１の処理部から前記トリチウム吸着材が移送される毎に繰り返し使用される。
【００１７】
上記（３）の構成によれば、トリチウム含有水からトリチウム吸着材に吸着されたトリチウムを繰り返しトリチウム回収水に放出することで、トリチウム回収水の濃縮化を進めることができる。これにより、トリチウム含有水から分離されたトリチウムを、より高濃度のトリチウム回収水に濃縮できるので、トリチウム含有水の減容化に有利である。
【００１８】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか１構成において、前記第２の処理部から取得した前記トリチウム吸着材に再生処理を実施する第３の処理部を更に備え、前記再生された前記トリチウム吸着材は、前記第１の処理部で再び使用される。
【００１９】
上記（４）の構成によれば、第３の処理部では、トリチウム吸着に使用済のトリチウム吸着材に再生処理を実施することで、吸着性能を回復させることができる。これにより、トリチウム吸着材の吸着性能を良好に確保しつつ、繰り返し使用できる。
【００２０】
尚、第３の処理部は、上述の第１の処理部及び第２の処理部と同様に、他の処理部と必ずしも物理的に独立した構造を有する必要はない。また、前記第２の処理部でトリチウム回収水の濃縮化と使用済のトリチウム吸着材の再生処理が同時に行われてもよい。
【００２１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか１構成において、前記第１の処理部では、前記トリチウム含有水のｐＨ値に対応して予め設定された時間で、前記トリチウム含有水の前記トリチウム吸着材との接触を終了させる。
【００２２】
上記（５）の構成によれば、トリチウム吸着材がトリチウム含有水に接触させてから所定期間、良好な吸着性能を発揮するという性質に鑑みて、トリチウム吸着材による吸着処理を当該所定期間が経過するタイミングで終了させる。これにより、所定期間経過後、一度吸着されたトリチウムが再びトリチウム含有水に放出されることを回避することができ、トリチウムの良好な分離が可能となる。そして、この所定期間は、処理対象であるトリチウム含有水のｐＨ値に対応することから、予めトリチウム含有水のｐＨ値に基づいて所定期間を設定しておくことで、スムーズに良好なトリチウム分離を行うことができる。
【００２３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか１構成において、前記第２の処理部は、前記トリチウム吸着材の水分を低減させる水分低減部を備える。
【００２４】
トリチウム吸着材に含まれるスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンは、その吸着性能を維持するために湿潤保管が好ましい物質である。上記（６）の構成によれば、このようなトリチウム吸着材の性質に鑑み、水分低減部によってトリチウム吸着材の水分を低減させることにより、意図的に吸着性能を低下させる。これにより、第２の処理部におけるトリチウム回収水へのトリチウム放出を促進できる。
【００２５】
尚、トリチウム吸着材の水分が極端に低下すると、トリチウム吸着材に含まれるスピネル結晶構造がラムダ型結晶構造に変化してしまい、再生処理による吸着性能の回復が困難になってしまう。そのため、使用済のトリチウム吸着材を廃棄する場合には問題ないが、例えば上記（４）の構成のように、トリチウム吸着材に再生処理を実施して再使用する場合には、トリチウム吸着材が再生可能な範囲で水分を低減するとよい。
【００２６】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか１構成において、前記トリチウム含有水は、化学体積制御設備を備える加圧水型原子炉における一次冷却材の余剰水である。
【００２７】
上記（７）の構成によれば、上述のトリチウム分離システムを加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）に適用することにより、一次冷却材に蓄積されたトリチウムを好適に分離できる。特に、化学体積制御設備を備える加圧水型原子炉では、化学体積制御によって生じる一次冷却材の余剰水からトリチウム分離可能に構成することで、稼働中の原子炉において効率的なトリチウム分離が可能となる。
【００２８】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、前記化学体積制御設備は、前記余剰水に含まれるホウ酸を回収するホウ酸回収部を含み、前記第１の処理部は、前記ホウ酸回収部を通過した再利用水を前記トリチウム含有水として供給する。
【００２９】
上記（８）の構成によれば、化学体積制御設備がホウ酸回収部を備える場合、当該ホウ酸回収部によって水中のホウ酸が回収済の再利用水について、トリチウム分離が実施される。このようにホウ酸が予め除去された再利用水を処理対象とすることで、トリチウム分離プロセスにおける不純物が少なくなる。
【００３０】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）の構成において、前記トリチウム含有水は、前記第１の処理部によって前記トリチウムが分離された後、前記一次冷却材として再利用可能に貯留する第１のタンクに戻される。
【００３１】
上記（９）の構成は、既存の加圧水型原子炉の設備を流用するため新規に追加する設備が少なく、簡単なライン接続で実施可能であるため、実用的である。
【００３２】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、前記トリチウム含有水は、前記第１の処理部によって前記トリチウムが分離された後、前記ホウ酸回収部に供給される前記余剰水を貯留する第２のタンクに戻される。
【００３３】
上記（１０）の構成もまた、既存システムに対して新規に追加する機器類を削減することができ、実用的である。
【００３４】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）から（１０）のいずれか１構成において、前記第１の処理部及び前記第２の処理部は、異なる処理槽として構成されている。
【００３５】
上記（１１）の構成によれば、各処理部で実施されるそれぞれの処理内容は、物理的に異なる処理槽で実施される。すなわち、各処理部を異なる処理槽で実現することにより、各処理段階で使用される処理液等を明確に分離し、良好な処理効率が得られる。例えば上述したように、第１の処理部でトリチウム吸着材にトリチウムを吸着した後、時間が経過すると、トリチウム吸着材からトリチウムが放出されるが、所定時間経過後にトリチウム吸着材を別の処理槽に移送することで、一度吸着されたトリチウムが元のトリチウム含有水に放出されることによりトリチウム分離性能が悪化してしまうことを防止できる。
【００３６】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）から（１０）のいずれか１構成において、前記第１の処理部及び前記第２の処理部は、同じ処理槽として構成されている。
【００３７】
上記（１２）の構成によれば、各処理部におけるそれぞれの処理は、同一の処理槽で実施される。これは、例えば、単一の処理槽に対して、各処理に対応する処理液を注入出することによって、複数の処理部として機能させることができる。この場合、装置を小規模にすることができるため、有利である。
【００３８】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）から（１２）のいずれか１構成において、前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、前記第１の処理部では、前記トリチウムが吸着された後のトリチウム吸着材が、磁気分離法、フィルタードプレス法、及び、遠心分離法の少なくとも１つによって前記トリチウム含有水から分離されるように構成されている。
【００３９】
上記（１３）の構成によれば、粉末形状のトリチウム吸着材を用いることによって、トリチウム含有水との接触面積が増加し、良好なトリチウム吸着率が得られる。そして第１の工程では、トリチウム吸着後のトリチウム吸着材が、これらの方法によって、トリチウム含有水から良好に分離される。
【００４０】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、前記第３の処理部では、遠心分離法、フィルタードプレス法、及び、磁気分離法の少なくとも１つによって、前記トリチウム吸着材の再生処理に用いられる再生液から前記トリチウム吸着材が分離されるように構成されている。
【００４１】
上記（１４）の構成によれば、上記（１３）に倣って、第３の処理部においても、これらの方法によって再生液からトリチウム吸着材を良好に分離できる。
【００４２】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（１２）のいずれか１構成において、前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、前記第２の処理部は、前記トリチウム回収水を第１の逆洗水として使用する第１の膜分離器によって、前記トリチウム含有水から前記トリチウム吸着材を分離して取得する。
【００４３】
上記（１５）の構成によれば、トリチウムが吸着されたトリチウム吸着材を、トリチウム除去後のトリチウム含有水から分離する際に、続く第２の処理部で用いられるトリチウム回収水を第１の逆洗水として用いる第１の膜分離器を用いる。これにより、第１の逆洗水は第２の処理部でトリチウム回収水として機能させることができるので、装置構成の効率化に貢献できるとともに、トリチウム吸着材に吸着されたトリチウムを無駄なくトリチウム回収水に放出して回収することができる。また他の溶液を第１の逆洗水として用いると、不純物の混入が問題となるが、そのような問題も生じない。
【００４４】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記トリチウム吸着材は粉末形状を有しており、前記第３の処理部は、前記トリチウム吸着材の前記再生処理に用いられる再生液を第２の逆洗水として使用する第２の膜分離器によって、前記再生液から前記トリチウム吸着材を分離して取得する。
【００４５】
上記（１６）の構成によれば、トリチウムが除去されたトリチウム吸着材を、トリチウムを回収した再生液から分離する際に、続く第３の処理部で用いられる再生液を第２の逆洗水として用いる第２の膜分離器を用いる。これにより、第２の逆洗水は第３の処理部で再生液として機能できるので、装置構成の効率化に貢献できる。
【００４６】
（１７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（１６）のいずれか１構成において、前記第１の処理部及び前記第２の処理部は、前記トリチウム含有水に対して少なくとも１のバルブを介して並列に接続された複数の処理塔として構成されており、前記少なくとも１のバルブは、前記トリチウム吸着材による前記トリチウムの吸着処理が前記複数の処理塔の各々において交互に実施されるように切り換えられる。
【００４７】
上記（１７）の構成によれば、複数の処理塔の各々において交互にトリチウム分離が実施されるので、処理対象のトリチウム含有水に対して時間的に連続処理を実施することができる。これにより、トリチウムの分離処理の効率化を図ることができ、大容量のトリチウム含有水の処理にも対応することができる。
【００４８】
（１８）本発明の少なくとも１実施形態に係るトリチウム分離システムは上記課題を解決するために、上述のトリチウム分離システム（上記各種態様を含む）と、前記トリチウム含有水を外部から供給可能に構成された供給ラインと、前記トリチウムが分離された前記トリチウム含有水を排出可能に構成された第１の排出ラインと、前記トリチウム回収水を排出可能に構成された第２の排出ラインとを備える。
【００４９】
上記システムによるトリチウム分離プロセスは従来技術に比べてエネルギー消費が大幅に少なくて済むため、設備自由度が高く、例えばニーズに応じて処理容量や設備規模を柔軟に設計できる。
【００５０】
（１９）本発明の少なくとも１実施形態に係る可搬式トリチウム分離システムは、上述のトリチウム分離システム（上記各種態様を含む）を備える。
【００５１】
上記（１９）の構成によれば、このような特性を活用し、可搬式のシステムとすることもできる。この場合、例えば福島第１原子力発電所の敷地内数保管されている汚染水タンクのように、多くのタンクが広範囲に亘って分布している場合においても、本システムによってローカル処理が可能となり、処理効率化を図ることができる。
【００５２】
（２０）本発明の少なくとも１実施形態に係る可搬式トリチウム分離方法は、上記課題を解決するために、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含むトリチウム吸着材を用いてトリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離方法であって、前記トリチウム含有水を前記トリチウム吸着材に接触させる第１の工程と、前記第１の工程の後、前記トリチウム吸着材を前記トリチウム含有水よりトリチウム濃度が高いトリチウム回収水に接触させる第２の工程と、を備える。
【００５３】
上記（２０）の方法は、上述のトリチウム分離システム又は可搬式トリチウム分離システム（上記各種態様を含む）によって好適に実施可能である。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の少なくとも１実施形態によれば、トリチウム含有水から吸着反応によりトリチウムを好適に分離可能なトリチウム分離システム及びトリチウム分離方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の少なくとも１実施形態に係るトリチウム分離システムの基本原理を概念的に示す模式図である。
【図２】図１のトリチウム分離システムによって実施されるトリチウム分離方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係るトリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【図４】実施例２に係るトリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【図５】実施例３に係るトリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【図６】実施例４に係るトリチウム分離システムを備える原子力プラントの全体構成を示す模式図である。
【図７】図６の変形例を示す模式図である。
【図８】図６の変形例を示す模式図である。
【図９】図６の変形例を示す模式図である。
【図１０】実施例５に係るトリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【図１１】トリチウム濃度計測装置の一構成例を示す模式図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】トリチウム濃度計測装置の他の構成例を示す模式図である。
【図１４】図１３の本体近傍の断面構造を示す模式図である。
【図１５】実施例６に係るトリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【図１６】実施例７に係るトリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【図１７】実施例８に係る可搬式トリチウム分離システムの全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００５７】
はじめに図１及び図２を参照して、本発明の少なくとも１実施形態に係るトリチウム分離システムの基本原理について説明する。図１は本発明の少なくとも１実施形態に係るトリチウム分離システムの基本原理を概念的に示す模式図であり、図２は図１のトリチウム分離システムによって実施されるトリチウム分離方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００５８】
トリチウム分離システム１（以下、適宜「システム１」と称する）は、トリチウム含有水２からトリチウムを分離するシステムである。システム１は、吸着処理を実施する第１の処理部３と、回収処理を実施する第２の処理部４と、再生処理を実施する第３の処理部５と、処理水６を貯留する処理水タンク７と、トリチウム回収水８を貯留する濃縮水タンク９と、再生処理を行うための再生液１０を貯留する再生液タンク１１とを備える。
【００５９】
尚、図１では、システム１の概念的構成をわかりやすく説明するために、第１の処理部３、第２の処理部４、及び、第３の処理部５を独立した構成として示しているが、これらは必ずしも物理的に独立した構造を有する必要はない。例えば後述するように、これらの各処理部は、それぞれ物理的に異なる処理槽として構成されていてもよいし、同一の処理槽として構成されていてもよい。
【００６０】
システム１では、トリチウム含有水２にトリチウム吸着材１２を接触させることにより、トリチウム分離が実施される。トリチウム吸着材１２は、特に、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含む。スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンは、トリチウム含有水に接触した際に、トリチウムを取り込む吸着効果を有する。特許文献１によれば、当該材料は、当該吸着反応は、酸化マンガンのスピネル結晶構造に含有されている水素イオン又はリチウムイオンが、水中のトリチウムイオンとイオン交換することで、水中のトリチウムイオンがスピネル結晶構造内に移動し、さらに結晶内の酸素原子との弱い共有結合（強い水素結合）によって固相内に補足され、結果として水中のトリチウム濃度が減じるとされている。
【００６１】
トリチウム分離処理は、まず処理対象となるトリチウム含有水２を第１の処理部３に取り込むことから開始される（ステップＳ１）。第１の処理部３は、取得したトリチウム含有水２をトリチウム吸着材１２に接触させることにより、吸着処理を実施する（ステップＳ２）。トリチウム吸着材１２は、トリチウム含有水２からトリチウムを吸着し、トリチウム含有水２のトリチウム濃度を低下させる。トリチウムが分離された後のトリチウム含有水２は、処理水６として処理水タンク７に送られる。一方、トリチウム吸着材１２は、トリチウム含有水２から分離されたトリチウムを吸着した状態のまま、第２の処理部４に移送される（図１の破線矢印ａ）。
【００６２】
第１の処理部３における吸着処理は、処理対象であるトリチウム含有水２のｐＨ値に対応して予め設定された時間で終了されてもよい。ここでトリチウム吸着材１２に含まれるスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンは、例えば特許文献１に記載されているように、トリチウム含有水２に接触することにより吸着反応が開始した後、所定期間は良好な吸着効果を示すが、その後、一度吸着したトリチウムを放出する性質を有しており、当該所定時間はトリチウム含有水２のｐＨ値に依存することが知られている。第１の処理部３では、このようなトリチウム吸着材１２の性質に鑑み、トリチウム含有水２のｐＨ値から所定時間を予め算出しておき、当該所定時間で吸着処理を終了させてもよい。これにより、トリチウム吸着材１２に吸着されたトリチウムが処理水６に再び放出されることを防ぐことができる。
【００６３】
尚、システム１に取り込まれるトリチウム含有水２は、事前にｐＨ値が調整されることにより、第１の処理部３におけるトリチウム吸着処理の終了時間を意図的に調整するようにしてもよい。また、このようにトリチウムの吸着反応の経過時間に基づいて吸着処理の終了タイミングを判定する他に、トリチウム含有水２のトリチウム濃度の変化を連続的に監視することにより、吸着処理の終了タイミングを判定するようにしてもよい。この場合、トリチウム濃度の連続的な監視には、後述するトリチウム濃度計測装置１３６が適している。
【００６４】
続いて、第１の処理部３から移送されたトリチウム吸着材１２は、第２の処理部４において、トリチウム回収水８に接触されることにより、回収処理が実施される（ステップＳ３）。ここで、トリチウム吸着材１２に吸着されたトリチウムは、上述したように、吸着反応の開始から所定期間が経過した後に放出される性質を有する。このようなトリチウム放出は、濃度差に基づく平衡的な反応とは異なり、濃度差に関わらず時間経過によって必然的に生じる非平衡的な反応である。ステップＳ３では、このようなスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンが有する特有な性質を利用することにより、トリチウム吸着材１２から放出されたトリチウムが、トリチウム回収水８に濃縮化される。トリチウム回収水８は、トリチウム含有水２を用いてもよいし、トリチウム含有水２のトリチウム濃度より低いもの、または高いものを用いてもよい。
【００６５】
その後、濃縮化されたトリチウム回収水８は、濃縮水タンク９に送られるとともに、トリチウムが放出された後のトリチウム吸着材１２は、次の第３の処理部５に移送される（図１の破線矢印ｂ）。
【００６６】
第３の処理部５では、第２の処理部４から移送されたトリチウム吸着材１２に対して再生処理が実施される（ステップＳ４）。この再生処理は、トリチウム吸着材１２に含まれるスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンのトリチウム吸着性能を回復させるための再生液１０をトリチウム吸着材１２に接触させることによって行われる。再生液１０は酸性溶液であり、特許文献１にも記載されているように、例えば、ｐＨ１〜２程度の希酸を好適に用いることができる。再生液１０は再生液タンク１１から第３の処理部５に供給され、再生処理の終了後廃棄する場合には、廃液として処理水タンク７に送られる。
【００６７】
第３の処理部５では、このような再生処理を実施することで、トリチウム吸着材１２の吸着性能を回復させる。これにより、トリチウム吸着材１２が本来有する吸着性能を維持しながら、トリチウム吸着材１２を本システム１で繰り返し使用することが可能となる（図１の破線矢印ｃ）。
【００６８】
尚、上述のステップＳ１乃至Ｓ４は、処理対象であるトリチウム含有水２のトリチウム濃度が目標値以下となるまで繰り返し実施されてもよい。また、トリチウム含有水２の容量が多い場合には、システム１で処理可能な容量に分けて繰り返し実施されてもよい。
【００６９】
尚、第３の処理部５は任意であってもよい。第３の処理部５は、トリチウム吸着材１２繰り返し使用するために再生処理を実施するものであるため、例えば使用済のトリチウム吸着材１２を廃棄する場合には、第３の処理部５は省略されてもよい。また、第２の処理部４で再生処理を兼ねてもよい。
【００７０】
以上説明したように、本システム１では、トリチウム含有水２からトリチウムを好適に分離できるとともに、当該分離されたトリチウムをトリチウム回収水８として濃縮できる。これによりトリチウム濃度が低い大量のトリチウム含有水２をトリチウム濃度が高い少量のトリチウム回収水８として大幅に減容できる。また、このような分離プロセスは、蒸留法のような従来プロセスに比べてエネルギー消費が非常に少なく済み、システム設備の規模やコストを大幅に抑制できる。
【００７１】
上述の例では、システム１にトリチウム含有水２が取り込まれる度に、一連のステップが繰り返し実施されるようにしてもよい。このように複数回に亘って処理が実施される場合、特に、第２の処理部４では同一のトリチウム回収水８が繰り返し使用されることで、より高濃度なトリチウム回収水８を得ることができる。これは、大容量のトリチウム含有水２を減容化して、小容量で高濃度のトリチウム回収水８に濃縮できることを意味する。
尚、一連のステップが繰り返し実施されない場合（すなわち、各処理が１回で完結する場合）には、トリチウム回収水８が繰り返し使用されなくてもよいし、また、一連のステップが繰り返される場合であっても途中でトリチウム回収水８を交換してもよいことは言うまでもない。
【００７２】
続いて上記基本原理を利用した具体的な構成例について説明していく。
尚、以下の説明では、基本原理の説明で言及した構成に対応する構成に対して共通の符号を付すこととし、基本原理の対応構成と同等、又は、基本原理の対応構成の下位概念に相当するとして述べることとする。
【００７３】
（実施例１）
図３は実施例１に係るトリチウム分離システム１Ａの全体構成を示す模式図である。実施例１では、第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５は、それぞれ物理的に異なる処理槽である吸着槽１３、回収槽１４及び再生槽１５として構成されている。
【００７４】
システム１Ａでは、処理対象であるトリチウム含有水２は、まず吸着槽１３にてトリチウム吸着材１２と接触させられることにより吸着処理が実施される。吸着処理は、トリチウム吸着材１２が良好な吸着効果を発揮可能な所定期間継続される。吸着処理が完了すると、トリチウム濃度が低減したトリチウム含有水２は、処理水６として排出ライン１６を介して処理水タンク７に送られる。排出ライン１６には、処理水６を圧送するためのポンプ１７と、処理水６のｐＨ値を調整するためのｐＨ調整液を注入可能に構成されたｐＨ調整液注入部１８と、処理水６をサンプルとして採取可能に構成されたサンプル採取部１９と、が設けられている。一方、トリチウムを吸着したトリチウム吸着材１２は、吸着槽１３から、回収槽１４に移送される（図３の破線矢印ａ）。
【００７５】
回収槽１４では、吸着槽１３から移送されたトリチウム吸着材１２に対して、トリチウム回収水８を接触させることにより回収処理が実施される。回収処理では、トリチウム吸着材１２に吸着されたトリチウムがトリチウム回収水８に放出されることにより、トリチウム回収水８が濃縮化される。その後、トリチウム回収水８は排出ライン２０を介して濃縮水タンク９に移される。排出ライン２０には、トリチウム回収水８を圧送するためのポンプ２１と、トリチウム回収水８のｐＨ値を調整するためのｐＨ調整液を注入可能に構成されたｐＨ調整液注入部２２と、トリチウム回収水８をサンプルとして採取可能に構成されたサンプル採取部２３と、が設けられている。
一方、トリチウム放出後のトリチウム吸着材１２は再生槽１５に移送される（図３の破線矢印ｂ）。
【００７６】
再生槽１５では、回収槽１４から移送されたトリチウム吸着材１２に再生液１０が接触させられることにより、再生処理が実施される。再生処理が完了すると、トリチウム吸着材１３は再び吸着槽１２に戻され、再利用される（図３の破線矢印ｃ）。一方、再生液１０は排出ライン２４を介して処理タンク７に排出される。排出ライン２４には、使用済の再生液１０を圧送するためのポンプ２５と、再生液１０のｐＨ値を調整するためのｐＨ調整液を注入可能に構成されたｐＨ調整液注入部２６と、再生液１０をサンプルとして採取可能に構成されたサンプル採取部２７と、が設けられている。
【００７７】
尚、再生槽１５で使用される再生液１０には、トリチウム吸着材１２を介してトリチウムが少なからず蓄積されることがある。再生液１０のトリチウム濃度が高くなると、再生液１０の機能が低下するおそれがあるため、再生液１０を繰り返し使用する場合には、再生液１０のトリチウム濃度を監視し、許容値を超えた場合に、中和処理を施した後、吸着槽１３または処理水タンク７に送られるようにしてもよい。
尚、このような再生液１０におけるトリチウム濃度の監視に関しても、後述するトリチウム濃度計測装置１３６を用いることができる。
【００７８】
以上説明したように実施例１によれば、吸着処理、回収処理及び再生処理が、それぞれ物理的に異なる吸着槽１３、回収槽１４及び再生槽１５で実施される。すなわち、第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５を異なる処理槽で実現することにより、各処理段階で使用される処理液等を明確に分離し、良好な処理効率が得られる。例えば上述したように、第１の処理部３でトリチウム吸着材１２にトリチウムを吸着した後、時間が経過すると、トリチウム吸着材１２からトリチウムが放出されるが、所定時間経過後にトリチウム吸着材１２を別の処理槽に移送することで、一度吸着されたトリチウムが元のトリチウム含有水２に放出されることによりトリチウム分離性能が悪化してしまうことを防止できる。
【００７９】
（実施例２）
図４は実施例２に係るトリチウム分離システム１Ｂの全体構成を示す模式図である。本実施例では、第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５は、単一の処理槽２８として構成されている。処理槽２８の内側にはトリチウム吸着材１２が予め配置されている。
【００８０】
システム１Ｂでは、まず処理槽２８に対して、処理対象であるトリチウム含有水２が供給されることにより、トリチウム吸着材１２に接触させられ、吸着処理が実施される。このとき、処理槽２８は第１の処理部３として機能する。その後、トリチウム濃度が低減された処理水６は、処理水タンク７に送られる。この吸着処理は、処理水６を処理水タンク７と処理槽２８の間で循環させながら行うことができるようにしてもよい。
【００８１】
続いて、トリチウムが吸着されたトリチウム吸着材１２を処理槽２８に残した状態で、濃縮水タンク９からトリチウム回収水８を供給する。これにより、トリチウム吸着材１２に吸着しているトリチウムがトリチウム回収水８に放出され、トリチウム回収水８が濃縮化される。このとき処理槽２８は第２の処理部４として機能する。その後、濃縮化されたトリチウム回収水８は、濃縮水タンク９に送られる。
【００８２】
続いて、トリチウム放出後のトリチウム吸着材１２を処理槽２８に残した状態で、再生液タンク１１から再生液１０を供給する。これにより、トリチウム吸着材１２の再生処理が実施される。その結果、トリチウム吸着材１２の吸着性能が回復し、上述の一連の処理を繰り返し実施することが可能となる。このとき処理槽２８は第３の処理部５として機能する。その後、再生液１０は再生液タンク１１に送られ、システム１Ｂは初期状態に戻る。再生液１０に中和処理を施した後、処理水タンク７に送ってもよい。
【００８３】
以上説明したように、実施例２では第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５を単一の処理槽２８として構成するとともに、各処理に応じたプロセス流体を切り換えることで、一連のトリチウム分離プロセスを実施できる。そのため、システム構造を小規模にすることができる。
【００８４】
（実施例３）
図５は実施例３に係るトリチウム分離システム１Ｃの全体構成を示す模式図である。本システム１Ｃでは、図１に比べて第２の処理部４に水分低減部２９が設けられていることに特徴がある。水分低減部２９は第２の処理部４においてトリチウム吸着材１２の水分を低減させる。水分低減部２９としては、例えば、加熱によってトリチウム吸着材１２の水分を低減するヒータや、乾燥によってトリチウム吸着材１２の水分を低減するブロア等が使用可能である。
【００８５】
ここで、トリチウム吸着材１２に含まれるスピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンは、その吸着性能を維持するために湿潤保管が好ましい物質である。このような性質に鑑み、水分低減部２９はトリチウム吸着材１２の水分を低減させることにより、その吸着性能を意図的に低下させることで、回収処理におけるトリチウム吸着材１２からのトリチウム放出を促進することができる。
【００８６】
尚、このように水分低減部１９によってトリチウム放出を行う場合には、トリチウム吸着材１２の酸化マンガン結晶内に存在する水素およびトリチウムイオンが、水として結晶外に蒸散する反応が進むことにより、吸着材内にイオン状で残存するトリチウムも回収できる点でも有利である。また、少量の水にトリチウム放出を行うことで高い濃縮度のトリチウム回収水が得られる利点もある。
【００８７】
尚、水分低減部２９によって放出されたトリチウムは、典型的には水分と混在している状態であるため、凝縮器３０によって凝縮された後、濃縮水タンク９に回収されてもよい。またトリチウム吸着材１２から放出される水分には、水素ガスの形で分離されるトリチウムも存在すると考えられるため、凝縮器３０に加えて、再結合するためのリコンバイナを併せて備え、水の形態として蒸散した水と同様に濃縮水タンク９に回収してもよいし、水素ガスの形で分離されるトリチウムは気体廃棄物として処理してもよい。
【００８８】
また水分低減部２９を使用する場合、トリチウム吸着材１２の水分が極端に低下すると、トリチウム吸着材１２に含まれるスピネル結晶構造がラムダ型結晶構造に変化してしまい、再生による吸着性能の回復が困難になってしまう。そのため、使用後のトリチウム吸着材１２を廃棄する場合には問題ないが、再生処理により繰り返し使用する場合には、トリチウム吸着材１２が再生可能な範囲で水分の低減を行うとよい。
【００８９】
尚、実施例２のように第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５を単一の処理槽２８として構成する場合には、処理槽２８に水分低減部２９を設け、トリチウム吸着材１２に吸着されたトリチウムをトリチウム回収水８に放出するタイミングで動作させるとよい。
【００９０】
（実施例４）
続いてトリチウム分離システムを加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）を備える原子力プラント１００に適用する場合を例に説明する。図６は実施例４に係るトリチウム分離システム１Ｄを備える原子力プラント１００の全体構成を示す模式図である。原子力プラント１００は、炉心１０２を冷却する一次冷却材を取り扱う一次冷却系統１０４を有しており、一次冷却材の化学体積制御を実施するための化学体積制御設備１０６と、原子力プラント１００で生じる各種廃棄用液体を処理する液体廃棄物処理設備１０８と、実施例４に係るトリチウム分離システム１Ｄと、を備える。
【００９１】
化学体積制御設備１０６は、一次冷却系統１０４における一次冷却材の体積制御を実施する体積制御部１１０と、体積制御によって生じる一次冷却材の余剰水を貯留する第２のタンク（冷却材貯蔵タンク）１１２と、余剰水に含まれるホウ酸を回収するホウ酸回収部１１４と、を備える。ホウ酸が回収された余剰水である再利用水（純水）は第１のタンク（純水タンク）１１６に貯留される。また化学体積制御設備１０６の余剰水のうち廃棄するものは、ホウ酸回収部１１４から処理水タンク７に送られ、適正な基準を満たすことを確認した後、環境放出をしてもよい。
尚、液体廃棄物処理設備１０８からの液体廃棄物もまた、処理水タンク７に送られた後、適正な基準を満たすことを確認した後、環境放出をしてもよい。
【００９２】
一般的にＰＷＲでは、炉心１０２で生成されたトリチウムは、主に水（ＨＴＯ）の状態で一次冷却材中に蓄積される。一次冷却材に蓄積されたトリチウムは、一次冷却系統１０４からさまざまな系統設備へ移行し、その系統水中に分布している。このような系統水は、化学体積制御による余剰水として取り出された際に、化学体積制御設備１０６や液体廃棄物処理設備１０８によって放射性物質の除去処理が実施されたのち、再利用されるか、または環境放出される。ＰＷＲプラントでは、余剰水の浄化処理は、このような化学体積制御設備１０６や液体廃棄物処理設備１０８による放射性物質除去プロセスで対処するが、トリチウムに関しては分離が困難であった。このような問題点は、本実施例に係るシステム１Ｄを導入することにより好適に解決できる。
【００９３】
図６に示されるように、システム１Ｄは、ホウ酸回収部１１４に接続されたライン１１８を介して、ホウ酸回収部１１４でホウ酸が回収された余剰水を処理対象として供給される。ライン１１８は、化学体積制御設備１０６の第１のタンク１１２又はホウ酸回収部１１４の下流側に設けられている。このような構成によって、例えば、以下のメリットが得られる。
【００９４】
第１に、一次冷却系統１０４から化学体積制御設備１０６に抽出される一次冷却材は、炉心１０２内と同等のトリチウム水であり、プラント系内でトリチウムがもっとも高い濃度の状態で存在する。この構成によれば、高濃度のトリチウムを含む一次冷却材を、他の廃液と混合する前にトリチウム分離システム１Ｄで処理することができるため処理効率がよい。
第２に、一次冷却材系統１０４内の高温高圧の一次冷却材は、化学体積制御設備１０６において第２のタンク１１２に排出される段階で、減温、減圧されており、取扱いやすい状態で処理できる。
第３に、化学体積制御設備１０６の浄化系統では他の放射性物質が低減されており、トリチウム分離システム１Ｄへの不必要な放射性物質の混入を低減できる。特に化学体積制御設備１０６にホウ酸回収部１１４が設けられている場合には、他の不純物がほぼ除去された再利用水を処理対象とできる。
【００９５】
システム１Ｄに取り込まれた余剰水は、まず吸着槽１３でトリチウム吸着材１２と接触されることにより、吸着処理が実施される。そして所定時間が経過した後、トリチウム吸着材１２は回収槽１４に移送され（図６の破線矢印ａ）、一方、トリチウムが分離された余剰水は処理水６として処理水タンク７に送られる。処理水タンク７には線量計などによって放射性物質のモニタリングが行われるようになっていてもよく、適正な基準を満たすことを確認した後、環境放出をしてもよい。
尚、処理水６は、不純物除去や脱気を行った後、一次冷却材として求められる水質基準を満すことを条件に再利用するようにしてもよい。
【００９６】
続いて、回収槽１４に移送されたトリチウム吸着材１２は、トリチウム回収水８に接触されられることにより、回収処理が実施される。これにより、トリチウム吸着材１２からトリチウム回収水にトリチウムが放出され、トリチウム回収水８のトリチウムの濃度は高くなる。その後、濃縮化されたトリチウム回収水８は、濃縮水タンク９に送られる。
尚、濃縮水タンク９に貯留されるトリチウム回収水８は、長期保管による減衰、もしくは固化による安定化などの処理が行われてもよい。
【００９７】
続いて、トリチウムを放出したトリチウム吸着材１２は再生槽１５に移送され（図６の破線矢印ｂ）、再生液タンク１１から供給される再生液１０に接触されることにより、再生処理が実施される。再生処理によって吸着性能が回復されたトリチウム吸着材１２は、再度、上記プロセスで繰り返し使用される（図６の破線矢印ｃ）。
【００９８】
尚、トリチウム吸着材１２は繰り返し使用されると劣化が進行し、再生処理によっても吸着性能が十分に回復できなくなることがある。このような場合、トリチウム吸着材１２を廃棄処分することとなるが、その際にはトリチウム吸着材１２に対して乾燥処理を行い、意図的に吸着能力を低下させることで、付着しているトリチウムを十分に分離しておくとよい。これにより、トリチウム吸着材１２に含まれるトリチウムを十分に低減した状態で廃棄できる。
【００９９】
尚、上述したようにシステム１Ｄは、主にホウ酸回収部１１４から処理対象となるトリチウム含有水２が供給されるように構成されているが、これに加えて図６の例では、第１のタンク１１６からもライン１２０を介して処理対象となるトリチウム含有水２が供給可能に構成されている。第１のタンク１１６に貯留される再利用水は、基本的に体積制御部１１０に戻されることにより一次冷却材として再利用されるが、一次冷却材の水質基準を満足しないものであっても、環境放出基準を満足したものであれば、環境放出をしてもよい。このような場合、第１のタンク１１６に貯留されている再利用水を、ライン１２０を介してシステム１Ｄに導入することにより、トリチウムを分離したのち、処理水タンク７に排出して、環境放出することができるようになっている。
【０１００】
続いて図７乃至図９を参照して、実施例４の変形例について説明する。図７乃至図９は、それぞれ図６の変形例を示す模式図である。
【０１０１】
上述したように、システム１Ｄでトリチウム分離がなされた処理水６は、ライン１２２を介して処理水タンク７に貯留され、適正な基準を満足することを確認した後、環境放出されるが、図７のように、ライン１２２から分岐するように設けられたライン１２４を介して、処理水６が第２のタンク１１６にも供給可能に構成されていてもよい。この場合、第１のタンク１１６に貯留される余剰水は一次冷却系統１０４に戻されるものであるため、非常に高度な水質が要求される。そこで、ライン１２４上に浄化部１２６を設けるとよい。浄化部１２６は、例えば処理水６中に含まれる塩、固体やイオン状で存在するマンガンなどの不純物をフィルタ・脱塩・脱気によって処理する機能を有する。このような浄化部１２６は、既存設備を流用してもよいし、既存設備では機能が不足する場合には適宜増設してもよい。
【０１０２】
また図８のように、システム１Ｄの処理水６が流れるライン１２２から分岐するように設けられたライン１２８を介して、処理水６が第２のタンク１１２に導入されるように構成されていてもよい。この構成では、ホウ酸回収部１１４の上流側に処理水６が戻されるためシステム負荷が少なからず増加することとなるが、既存システムに対して新規に追加する機器類を削減することができるため、実用的な構成である。
【０１０３】
またシステム１Ｄは、図９のように、化学体積制御設備１０６がホウ酸回収部１１４を備えていない場合にも適用可能である。この場合、化学体積制御設備１０６は、体積制御部１１０と、体積制御の余剰水を貯留する第２のタンク１１２と、を備えて構成されている。システム１Ｄは、体積制御部１１０によって取り込まれた余剰水が貯留される第２のタンク１１２から、ライン１３０を介して処理対象となるトリチウム含有水２を供給される。そしてシステム１Ｄでトリチウム分離された処理水６は、ライン１３２を介して、再び第２のタンク１１２に戻される。この例では、第２のタンク１１２の貯留水を環境放出する前に、システム１Ｄでトリチウム分離することで、外部へのトリチウム放出を効果的に防止できる。
【０１０４】
以上説明したように、本実施例によれば、ＰＷＲプラントの一次冷却材中に蓄積されるトリチウムを好適に分離できる。
【０１０５】
（実施例５）
図１０は実施例５に係るトリチウム分離システム１Ｅの全体構成を示す模式図である。この実施例では、まず処理対象となるトリチウム含有水２が、原水として原水貯留槽１３４に貯留される。原水貯留槽１３４にはトリチウム含有水のトリチウム濃度を計測するためのトリチウム濃度計測装置センサ１３６が設けられており、貯留されているトリチウム含有水２のトリチウム濃度が計測可能に構成されている。またトリチウム吸着材１２は粉末形状を有しており、吸着材保管槽１３８に保管されている。触媒保管槽１３８にはトリチウム吸着材１２を吸着槽１３に供給するためのアクチュエータ（不図示）が備えられており、トリチウム濃度計測装置１３６の計測値に基づいて推定されるトリチウム含有量に対する適量のトリチウム吸着材１２が供給されるようになっている。
【０１０６】
ここで図１１乃至図１４を参照して、トリチウム濃度計測装置１３６の構成例について簡潔に説明する。図１１はトリチウム濃度計測装置１３６の一構成例を示す模式図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ線断面図であり、図１３はトリチウム濃度計測装置１３６の他の構成例を示す模式図であり、図１４は図１３の本体１３６ｂ近傍の断面構造を示す模式図である。
【０１０７】
図１１及び図１２に示されるトリチウム濃度計測装置１３６は、処理対象であるトリチウム含有水２についてトリチウム濃度を連続的に監視可能に構成されている。具体的には、図１１に示されるように、トリチウム吸着材１２と同種（すなわち、スピネル結晶構造を有する水素又はリチウム含有の酸化マンガンを含む）のトリチウム吸着材１３６ａが表面に設けられた本体１３６ｂをトリチウム含有水２に浸漬することにより使用される。本実施例では特に、本体１３６ｂは例えば金属などの導体を含んで構成された電極であり、その表面にトリチウム吸着材１３６ａが付着して構成されている。
【０１０８】
本装置にトリチウム含有水２を供給すると、トリチウム吸着材１３６ａにトリチウムが吸着される。ここでトリチウム吸着材１３６ａに吸着されたトリチウムは、トリチウム含有水２のトリチウム濃度に比べて大幅に濃縮された形で捕捉されている（典型的には１０００倍程度に濃縮される）。一般的にトリチウムから放出される電子線（主にβ線）は微弱であるため検知が困難であるが、このように濃縮されて存在するトリチウムから電子線を計測することにより、検知が容易になる。特にβ線は到達距離が短いが、トリチウムが吸着されるトリチウム吸着材１３６ａは導体である本体１３６ｂ上に設けられているため、β線によって本体１３６ｂに電子が誘起されられる。
【０１０９】
本体１３６ｂには接地線１３６ｃが接続されているため、本体１３６ｂに誘起された電子は、地面との電位差に基づいて流れ、電流Ｉが生じる。当該電流Ｉは、接地線１３６ｃに設けられた電流検知センサ１３６ｄによって検知される。電流検知センサ１３６ｄの検知値は、トリチウム吸着材１３６ａの吸着量に対応しており、例えばコンピュータのような電子演算器である算出手段１３６ｅに送られ、トリチウム濃度として算出される。
【０１１０】
また図１３及び図１４に示される実施例では、トリチウム濃度計測装置１３６は、トリチウム吸着材１３６ａに吸着されたトリチウムから放出される電子線によって発光可能な蛍光体１３６ｆを備えてもよい。蛍光体１３６ｆは本体１３６ｂとトリチウム吸着材１３６ａとの間に設けられているため、トリチウム吸着材１３６ａに吸着されたトリチウムから放出される電子線は、それに接触する蛍光体１３６ｆに容易に到達できるように構成されている。その結果、トリチウム吸着材１３６ａに吸着されたトリチウムから放出された電子線によって、蛍光体１３６ｆが発光することとなる。
【０１１１】
また本体１３６ｂは透過性材料を含んで円筒形状に構成されている。本実施例では特に、本体１３６ｂはガラス材料からなり、蛍光体１３６ｆから発せられた光が透過可能になっている。その結果、蛍光体１３６ｆから発せられた光は本体１３６ｂを透過した後、円筒形状の内側を通って、光検出センサ１３６ｇが配置された端部に向かって出力される。
【０１１２】
円筒形状を有する本体１３６ｂの端部近傍には、光検知センサ１３６ｇが設けられている。光検知センサ１３６ｇは、円筒形状の内側を通って伝達される上記光を検知する。光検知センサ１３６ｇの検知信号は、光検知器１３６ｈに送られ、対応する電気信号に変換された後、算出手段１３６ｅに送られる。算出手段１３６ｅでは、取得した電気信号に基づいてトリチウム濃度が算出される。
【０１１３】
再び図１０に戻って、吸着槽１３には、原水貯留槽１３４からトリチウム含有水２が供給されるとともに、吸着材保管層１３８からトリチウム吸着材１２が供給され、互いに接触させることによって吸着処理が実施される。トリチウム吸着材１２は粉末形状を有しているので、トリチウム含有水２と広い接触面積が得られ、良好な吸着率が得られる。また吸着槽１３には、撹拌機構（不図示）が備えられていてもよく、これを駆動することにより、トリチウム含有水２とトリチウム吸着材１２とが良好に混合されることでトリチウム吸着が促進されるようにしてもよい。
【０１１４】
吸着層１３には、原水貯留槽１３４と同様にトリチウム濃度計測装置１３６が設けられている。これにより、吸着処理中におけるトリチウム濃度を連続的な監視が可能になり、吸着反応の進行具合を把握しつつ、適切なタイミングで吸着処理を完了させることができる。トリチウム吸着が完了すると、バルブ１４２を開閉制御することにより、トリチウム含有水２とトリチウム吸着材１２とは互いに混合した状態で遠心分離機１４４に送られる。遠心分離機１４４は、トリチウム分離後の処理水６と、トリチウムが吸着されたトリチウム吸着材１２とに分離する。分離された処理水６は処理水タンク７に送られる一方、トリチウムを含むトリチウム吸着材１２は、回収槽１４に移送される。
【０１１５】
尚、本実施例では、遠心分離機１４４による遠心分離法によってトリチウム含有水２とトリチウム吸着材１２とを分離したが、これに代えて或いは加えて、フィルタードプレス法、及び、磁気分離法を用いてもよい。
【０１１６】
回収槽１４に移送されたトリチウム吸着材１２は、濃縮水タンク９から供給されるトリチウム回収水８を接触させられることにより、トリチウム回収水８に対してトリチウムを放出し、トリチウム回収水８を濃縮化する。
【０１１７】
ここで回収槽１４にもまた上述のトリチウム濃度計測装置１３６が設けられており、トリチウム回収水８のトリチウム濃度を監視しながら、トリチウムの放出プロセスをモニタリング可能に構成されている。そして、トリチウム吸着材１２からのトリチウム放出が完了するタイミングで、吐出バルブ１４８が開閉制御されることにより、トリチウム吸着材１２とトリチウム回収水８とが混合された状態で遠心分離機１５０に移送される。
【０１１８】
遠心分離器１５０は、トリチウム濃度が上昇したトリチウム回収水８と、トリチウム放出後のトリチウム吸着材１２とに分離する。トリチウム回収水８は、再び濃縮水タンク９に戻され、再利用される。一方、トリチウム吸着材１２は、再生槽１５に移送される。
【０１１９】
尚、本実施例では、遠心分離機１５０による遠心分離法によってトリチウム回収水８とトリチウム吸着材１２とを分離したが、これに代えて或いは加えて、フィルタードプレス法、及び、磁気分離法を用いてもよい。
【０１２０】
再生槽１５では、遠心分離機１５０から移送されたトリチウム吸着材１２に、再生液タンク１１から再生液１０が取り込まれ、再生処理が実施される。これにより、トリチウム吸着材１２の吸着性能が回復する。再生槽１１には再生液１０のｐＨ値を検出するためのｐＨ値センサ１５２が設けられており、ｐＨ値を監視することにより再生処理の進行具合を把握可能に構成されている。再生処理が完了すると、バルブ１５４が開閉制御されることにより、トリチウム吸着材１２と再生液は互いに混合された状態で遠心分離機１５６に移送される。
【０１２１】
遠心分離機１５６は、混合状態にあるトリチウム吸着材１２と再生液１０とに分離する。分離後のトリチウム吸着材１２は吸着材保管槽１３８に戻される一方で、再生液１０は再生液タンク１１に戻される。
【０１２２】
尚、本実施例では、遠心分離機１５６による遠心分離法によって再生液１０とトリチウム吸着材１２とを分離したが、これに代えて或いは加えて、フィルタードプレス法、及び、磁気分離法を用いてもよい。
【０１２３】
尚、使用済の再生液１０は再生液タンク１１に戻されて再利用されるようになっているが、再生液１０はトリチウム吸着材１２との接触を繰り返すに従って、不純物成分が少なからず取り込まれ、次第に変質を生じることがある。そのため、再生液タンク１１には再生液１０のｐＨ値を検知するためのｐＨ値センサ１５８が設けられており、当該ｐＨ値センサの検知値に応じてバルブ１６０を調整することによって、ｐＨ調整試薬槽１６２からｐＨ調整試薬を適量供給し、変質を緩和するように構成されている。
【０１２４】
（実施例６）
図１５は実施例６に係るトリチウム分離システム１Ｆの全体構成を示す模式図である。本実施例では、実施例５と比較して、遠心分離機１４４、１５０に代えて膜分離器１６４、１６８を用いている点において特徴がある。
尚、実施例５と同様の構成には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【０１２５】
吸着層１３で互いに接触されたトリチウム吸着材１２及びトリチウム含有水２は、第１の膜分離器１６４において分離される。トリチウム吸着材１２及びトリチウム含有水２の混合液は、膜分離器１６４を通過させることにより、トリチウムが吸着されたトリチウム吸着材１２のみが残存し、処理後のトリチウム含有水２は処理水６として処理水タンク７に送られる。一方、膜分離器１６４に残存しているトリチウム吸着材１２は、第１の逆洗水タンク１６６から供給される第１の逆洗水によって洗い流され、第１の逆洗水とともに回収槽１４に移送される。
【０１２６】
回収槽１４では、膜分離器１６４から取り込まれた第１の逆洗水とトリチウム吸着材との混合物において、トリチウム吸着材から第１の逆洗水へのトリチウム放出が行われる。トリチウム放出が完了すると、この混合物は膜分離器１６８に送られる。膜分離器１６８では、混合液が通過させることにより、トリチウム放出を終えたトリチウム吸着材１２のみが残存し、トリチウムが濃縮された第１の逆洗水は、第１の逆洗水タンク１６６に戻される。このようにして第１の逆洗水のトリチウム濃度は、サイクルを経る毎に上昇していく。一方、膜分離器１６８に残存しているトリチウム吸着材１２は、第２の逆洗水タンク１６９から供給される第２の逆洗水によって洗い流され、第２の逆洗水とともに再生槽１５に移送される。
【０１２７】
再生槽１５に移送されたトリチウム吸着材１２と第２の逆洗水との混合物は、再生槽１５にて再生処理が完了した後、遠心分離機１５６で分離される。分離された第２の逆洗水は、再生液タンク１１を介して第２の逆洗水タンク１６９に戻される。
【０１２８】
このように本実施例では、混合液からトリチウム吸着材を分離する際に逆洗水を使用する膜分離器１６４、１６８を用いている。膜分離器１６４では、第１の逆洗水で膜分離器１６４に残存したトリチウム吸着材１２を洗い流すとともに、回収槽１４では当該第１の逆洗水にトリチウム吸着材１２からトリチウムを放出することにより、第１の逆洗水を、上述の実施例におけるトリチウム回収水８として実質的に使用することとなる。これにより、装置構成の複雑化を抑制しながらも、トリチウム吸着材に吸着されたトリチウムを無駄なくトリチウム回収水８に濃縮することができるシステムを構築することができる。また他の溶液を第１の逆洗水として用いると、不純物の混入が問題となるが、上記構成では
、そのような問題も生じない。
【０１２９】
また膜分離器１６８では、第２の逆洗水で膜分離器１６８に残存したトリチウム吸着材１２を洗い流すとともに、再生槽１４では当該第２の逆洗水に再生液１０を加え、その後、第２の逆洗水を再生液１０とともに取り扱う。すなわち、第２の逆洗水を、上述の実施例における再生液１１として実質的に使用することとなる。これにより、装置構成の複雑化を抑制できる。また他の溶液を第２の逆洗水として用いると、不純物の混入が問題となるが、上記構成では、そのような問題も生じない。
【０１３０】
（実施例７）
図１６は実施例７に係るトリチウム分離システム１Ｇの全体構成を示す模式図である。本実施例は、第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５を兼ねる処理塔１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄを備えて構成されている。処理塔１７０は、長手方向に延在するケーシング内にトリチウム吸着材１２が充填されてなり、その両端側から各種処理液が注入出可能に構成されている。
【０１３１】
システム１Ｇは、同構成を有する複数の処理塔１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄを備えており、これらは互いに並列に接続されている。複数の処理塔１７０の一端（入口）側１７４には、三方弁１７６Ａ、１７６Ｂ、１７６Ｃ、１７６Ｄ、１７８Ａ、１７８Ｂ、１７８Ｃ及び１７８Ｄを介して、トリチウム含有水２が貯留された原水貯留槽１３４、再生液１０が貯留される再生液タンク１１、トリチウム回収水８が貯留される濃縮水タンク９がそれぞれ接続されている。一方、複数の処理塔１７０の他端（出口）側１８０には、四方弁１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃ及び１８２Ｄを介して処理水タンク７が接続されている。
【０１３２】
尚、再生液タンク１１には、再生液１０のｐＨを検知するためのｐＨ値センサ１５８が設けられており、再生液１０のｐＨ計測結果に応じてバルブ１６０の開度を調整することにより、ｐＨ調整試薬槽１６２から供給されるｐＨ調整試薬によって再生液１０のｐＨが調整可能になっている。
【０１３３】
制御手段１８４は、例えばコンピュータのような電子演算器によって構成されたコントロールユニットであり、電子信号を送受信することにより各バルブを開閉することで、各処理塔１７０に対して各種処理液を注入出可能に制御する。
【０１３４】
ここで制御手段１８４による制御例について説明する。まず説明をわかりやすくするために、処理塔１７０Ａのみに着目して説明する。
【０１３５】
まず三方弁１７６Ａ及び１７８Ａを開閉制御することにより、原水貯留槽１３４から処理対象であるトリチウム含有水２を処理塔１７０Ａに導入する。処理塔１７０Ａには、トリチウム吸着材１２が充填されており、供給されたトリチウム含有水２と接触することにより、吸着処理が実施される。吸着処理が完了すると、制御手段１８４は四方弁１８２Ａを開閉制御することにより、トリチウムが低減された処理水６を処理水タンク７に移す。一方、トリチウムが吸着されたトリチウム吸着材１２は、そのまま処理等１７０Ａ内に残ったままである。
【０１３６】
続いて制御手段１８４は三方弁１７８Ａを開閉制御することにより、濃縮水タンク９からトリチウム回収水８を処理塔１７０Ａに導入し、回収処理が実施される。これにより、トリチウム吸着材１２からトリチウムが放出され、トリチウム回収水８が濃縮化される。その後、制御手段１８４は四方弁１８２Ａを開閉制御することにより、トリチウム回収水８を濃縮水タンク９に戻す。ここでもまた、トリチウムを放出したトリチウム吸着材１２は処理等１７０Ａ内に残ったままである。
【０１３７】
続いて制御手段１８４は三方弁１７６Ａ及び１７８Ａを開閉制御することにより、処理塔１７０Ａに再生液タンク１１から再生液１０を供給する。これにより、再生処理が実施され、トリチウム吸着材１２の吸着性能が回復される。処理塔１７０Ａで使用された再生液１０は、四方弁１８２Ａを開閉制御することにより、再生液タンク１１にも戻せるように構成されている。
また、処理塔１７０Ａで使用された再生液１０は、再生処理が完了した後、制御手段１８４によって四方弁１８２Ａが開閉制御されることにより、処理水６とともに処理水タンク７に送られる。ここでもまた、再生されたトリチウム吸着材１２は処理塔１７０Ａ内に残ったままである。
【０１３８】
このように処理塔１７０Ａでは、処理塔１７０Ａの内部に充填されたトリチウム吸着材に対して各種処理液を注入出することにより、一連のトリチウム分離プロセスが実施される。以上では、処理塔１７０Ａについて説明したが、他の処理塔１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄにおいても同様に一連のトリチウム分離プロセスが実施される。
【０１３９】
本実施形態では特に、制御手段１８４は、互いに並列に接続された４つの処理塔１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄのいずれかにおいて連続的に吸着処理が継続的に実施されるように、各バルブの開閉制御が行われる。具体的に説明すると、例えば処理塔１７０Ａで吸着処理が実施されている場合には、他の処理塔１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄで回収処理又は再生処理が実施されるように各バルブの切り換えを行う。そして処理塔１７０Ａでの吸着処理が完了すると、続いて、直前まで再生処理を実施していた処理塔１７０Ｂにおいて吸着処理を実施するとともに、他の処理塔１７０Ａ、１７０Ｃ及び１７０Ｄで回収処理又は再生処理が実施されるように各バルブの切り換えを行う。
【０１４０】
このようにしてシステム１Ｇでは、吸着処理が実施される処理塔１７０を交互に切り換え、且つ、好ましくは常にいずれかの処理塔１７０で吸着処理が実施されるように、バルブ切換制御がなされる。これにより、トリチウム含有水２の継続的な分離処理が可能となり、特に大容量のトリチウム含有水２を処理する場合に有利である。
【０１４１】
（実施例８）
図１７は実施例８に係る可搬式トリチウム分離システム１Ｈの全体構成を示す模式図である。本実施例では、各種処理液を注入出することにより第１の処理部３、第２の処理部４及び第３の処理部５として使用可能に構成された処理槽２８を備える点において、上述の実施例２（図４を参照）と共通しているが、外部にあるトリチウム含有水２を貯留する原水貯蔵タンク１８６、及び、濃縮されたトリチウム回収水８を取り出して貯蔵する濃縮水貯蔵タンク１８７を後付けで接続可能に構成されており、可搬式である点に特徴がある。
尚、図１７に示されるシステム１Ｈの内部には各種バルブが配置されているが、この配置は一例に過ぎず、以下の構成が実現されるように適宜配置されていれば足りる。
【０１４２】
上述したような酸化マンガンを用いたトリチウム分離プロセスは、従来のように蒸留塔のような大掛かりな設備を必要としないため、設備規模を縮小化することが可能であり、このような可搬式システムとして構築することができる
。これは、例えば、福島第一原子力発電所の敷地内の汚染水タンクのように、トリチウム水を貯留するタンクが広範囲に亘って多数存在している場合には、各タンクにシステム１Ｈを移動してローカル処理を可能とできるため有利である。
【０１４３】
システム１Ｈは、外部の原水貯蔵タンク１８６に接続することにより、トリチウム含有水２を供給可能に構成された供給ライン１８８と、システム１Ｈでトリチウムが分離された後の処理水６を排出可能に構成された第１の排出ライン１９０と、濃縮水貯蔵タンク１８７に接続することにより、システム１Ｈで濃縮化されたトリチウム回収水８を排出可能に構成された第２の排出ライン１９２とを備える。
供給ライン１８８、第１の排出ライン１９０及び第２の排出ライン１９２における外部との接続構造については、接続対象と接断可能に構成されていればよく、ここでは具体的な構造については割愛する。
【０１４４】
システム１Ｈの具体的な使用プロセスを以下に説明する。まず処理対象であるトリチウム含有水２を貯留している原水貯蔵タンク１８６の出口ライン及び入口ラインを、供給ライン１８８及び第１の排出ライン１９０にそれぞれ接続する。そして、原水貯蔵タンク１８６及び処理槽２８間に設けられたポンプ１９４を駆動することにより、原水貯蔵タンク１８６に貯蔵されているトリチウム含有水２を処理槽２８に供給し、吸着処理を実施する。
【０１４５】
処理槽２８では、供給されたトリチウム含有水２が、予め処理槽２８の内部に配置されたトリチウム吸着材１２に接触されることで、吸着処理が実施される。吸着処理では、トリチウム吸着材１２による吸着効果が良好に得られる間、あるいは、トリチウム含有水２の濃度が目標値に達するまでの間、ポンプ１９４を駆動し続けることによって、原水貯蔵タンク１８６から供給ライン１８８を介して導入されたトリチウム含有水２からトリチウムを分離し、分離後の処理水６を第１の排出ライン１９０を介して原水貯蔵タンク１８６に戻すという循環サイクルを繰り返す。このようにトリチウム含有水２を循環させながらトリチウム分離を行うことによって、比較的容量の少ない処理槽２８においても、大容量のトリチウム含有水２の分離処理が可能となる。すなわち、処理槽２８の規模を小さく抑えることができるので、可搬性に適しながらも、大容量のトリチウム分離処理が可能なシステムを実現できる。
【０１４６】
吸着処理が完了すると、ポンプ１９４を停止するとともに、排出ライン１９６を介して処理槽２８内の残存水を原水貯蔵タンク１８６に排出する。続いて、ポンプ１９８を動作させることにより、濃縮水タンク９から処理槽２８にトリチウム回収水８を導入し、回収処理を実施する。これにより、トリチウム吸着材１２からトリチウム回収水８にトリチウムが放出され、トリチウム回収水８が濃縮化される。ポンプ１９８もまた、回収処理が実施されている間、継続して駆動されることで、トリチウム回収水８が処理槽２８と濃縮水タンク９との間で循環するようにしてもよい。
【０１４７】
トリチウム回収水８は、基本的には濃縮水タンク９に貯留されているが、濃縮化が進行して濃縮水タンク９のトリチウム濃度が所定基準に達した場合、ポンプ１９８を動作することにより、外部の濃縮水貯蔵タンク１８７に排出される。その結果、濃縮水貯蔵タンク１８７には、大量のトリチウム含有水が減容され、トリチウムが高濃度のトリチウム回収水８が貯蔵されることとなる。濃縮水貯蔵タンク１８７に回収されたトリチウムは、長期保管による減衰、もしくは固化による安定化などの処理を行うことができる。
【０１４８】
回収処理が完了すると、ポンプ１９８を停止するとともに、排出ライン２００を介して、処理槽２８内のトリチウム回収水８を濃縮水タンク９に送る。続いて、ポンプ２０２を動作させることにより、再生液タンク１１から再生液１０を処理槽２８に導入され、再生処理が実施されることにより、トリチウム吸着材１２の吸着性能が回復される。尚、再生処理の実施中は、ポンプ２０２の動作を継続することにより、処理槽２８と再生液タンク１１との間で再生液１０を循環させるようにしてもよい。
【０１４９】
再生処理が完了すると、ポンプ２０２によって処理槽２８から再生液タンク１１に再生液１０が回収され、システム１Ｈは初期状態に戻ることとなる。
【０１５０】
尚、上述のシステム１Ｈの説明では、単一の処理槽２８を備える場合について述べたが、処理槽２８を複数備えるように構成してもよい。この場合、例えば実施例７（図１６を参照）に倣って、いずれかの処理槽２８において吸着処理が実施されるように各種処理液の注入出を制御することにより、トリチウム含有水２の分離処理を継続的に実施できるようにしてもよい。
【０１５１】
尚、システム１Ｈの各ラインには、サンプルを採取するサンプル取得ラインや、各種処理液のｐＨを調整するための薬品注入ラインが設けられていてもよい。
【０１５２】
以上説明したように、本発明の少なくとも１実施形態によれば、トリチウム含有水２から吸着反応によりトリチウムを好適に分離可能なトリチウム分離システム及びトリチウム分離方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本開示は、トリチウム含有水からトリチウムを分離するトリチウム分離システム及びトリチウム分離方法に関する。
【符号の説明】
【０１５４】
１  トリチウム分離システム
２  トリチウム含有水
３  第１の処理部
４  第２の処理部
５  第３の処理部
６  処理水
７  処理水タンク
８  トリチウム回収水
９  濃縮水タンク
１０  再生液
１１  再生液タンク
１３  吸着槽
１４  回収槽
１５  再生槽
１６、２０、２４  排出ライン
２８  処理槽
２９  水分低減部
３０  凝縮器
１００  原子力プラント
１０２  炉心
１０４  一次冷却系統
１０６  化学体積制御設備
１０８  液体廃棄物処理設備
１１０  体積制御部
１１２  第２のタンク
１１６  第１のタンク
１１４  ホウ酸回収部
１２６  浄化部
１３４  原水貯留槽
１３６  トリチウム濃度計測装置
１３８  吸着材保管槽
１４４、１５０、１５６  遠心分離機
１６４、１６８  膜分離器
１６６  第１の逆洗水タンク
１６９  第２の逆洗水タンク
１７０  処理塔
１７６、１７８、１８２  バルブ
１８０  供給ライン
１８４  制御手段
１８６  原水貯蔵タンク
１８７  濃縮水貯蔵タンク
１９０  第１の排出ライン
１９２  第２の排出ライン
１９４，１９８，２０２  ポンプ
【図１】
2017015542.tif 000003
【図２】
2017015542.tif 000004
【図３】
2017015542.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017015542.tif 000009
【図８】
2017015542.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2017015542.tif 000014
【図１３】
2017015542.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2017015542.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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