JP2015105884A - 放射性物質除去システム及び放射性物質除去方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1では、金属類を担持させたろ過砂に汚染水を通過させてろ過処理を行う砂ろ過装置が開示されている。
例えば、特許文献2では、固形分を含む汚染水を貯留するタンクにおいて、汚染水を収容し固形分を沈降させる沈降槽と、沈降槽内の上澄み液のみを流入する開口部と、開口部に上澄み液中の固形分を捕捉するフィルタとを備えて、汚染水中の固形分を除去する装置が開示されている。
原子力発電所で過酷事故が発生した際に生じる汚染水には、炉心溶融物が含まれる場合がある。この場合、汚染水を貯留するタンク内に炉心溶融物が堆積することになり、再臨界を起こすおそれがある。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示す第一実施形態に係る放射性物質除去システム10は、原子炉建屋11から放射性物質を含む汚染水を吸引して移送する汚染水移送ライン12と、汚染水移送ライン12から汚染水を流入させて、沈降分離させる沈降分離槽14と、沈降分離して得られた上澄水を吸引して移送する上澄水移送ライン15と、上澄水移送ライン15から上澄水を流入させて、この上澄水中の固形分を分離させた分離水を流出させる固液分離装置17と、流出された分離水を移送する分離水移送ライン18と、分離水移送ライン18に設けられ、分離水を通水して放射性物質を吸着させる吸着塔20(20a〜20c)と、を備える。
なお、図1では、沈降分離槽14及び固液分離装置17をそれぞれ1つ、吸着塔20を3つで構成しているが、本構成に限定されるものではない。
まず、汚染水の水面に対して鉛直上向きに設けられた鉛直ライン24の内径をD1とする。そして、固形分のうち汚染水移送ライン12に吸引させたくない粒子径の下限値をd1とする。
D1>[72・η・F/{π・(ρP−ρL)・g}]0.5/d1 (1)
η:流体の粘性係数(Pa・s)、F:流体の吸引流量(m3/s)、ρP:固形分の密度(kg/m3)、ρL:流体の密度(kg/m3)、g:重力加速度(m/s2)、π:円周率である。
鉛直ライン24の長さをL1として、原子炉建屋11の汚染水面から鉛直ライン24の下端(汚染水の吸引口)までの深さをLDとする。
なお、鉛直ライン25の具体的な内径、長さの設定方法は、前述した鉛直ライン24(汚染水移送ライン12)の設定方法と同様となるため省略する。
分離水の通水方向において最後尾に位置する吸着塔20cの出口放射線濃度を常時測定する。そして、出口放射線濃度が、規定の濃度を超える場合には、先頭に位置する吸着塔20aを新品に交換して最後尾に配置する。したがって、交換前に2番目に位置していた吸着塔20bが先頭に位置することになる。
循環ライン21は、分岐点Aで分離水移送ライン18に接続されている。循環ライン21には、循環ポンプ22が設けられており、この循環ポンプ22を用いて分岐点Aから固液分離装置17から排出された分離水を分岐させて、原子炉建屋11に戻す構成となっている。
循環ライン21は、循環ポンプ22を用いて分離水移送ライン18の分岐点Aから固液分離装置17から流出された分離水を分岐させて、原子炉建屋11に戻す(S14)。
図4は、第二実施形態に係る放射性物質除去システム10の構成図を示す。なお、第一実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、重複する動作について説明を省略する。
吸引された上澄水は、分岐点Bで分岐されて(S17)、一方の上澄水は循環ライン21を介して分離水に合流され原子炉建屋11に戻る。
図6(A)に示すように、沈降分離槽14として上部開放系の容器を用意し、容器内に水と固形分を混合したスラリーを注入した後、静置した。温度20℃、固形分濃度1%、固形分密度7g/cm3、排出口深さ1〜8m、沈降時間24hとした。固形分除去率を次式(2)で定義した。試験結果を表1に示す。
固形分除去率=(1−回収液中の固形分濃度/初期固形分濃度)×100 (2)
Kd=(初期Pu濃度−浸漬後Pu濃度)/浸漬後Pu濃度×液固比 (3)
汚染水移送ライン12の鉛直ライン24(図1)の模擬ラインとして、高さ500mmで内径を8mm、15mm、25mmの配管の一端を固形分を含む懸濁水を貯水したタンク内に入れ、タンク底部から10mmの高さで維持した。温度20℃、固形分濃度1%、固形分密度7g/cm3、固形分粒度分布は表4に示す。別の一端をポンプに繋ぎ、0.2m3/hの流量で吸込試験を実施した。回収した固形分の粒度分布を表5に示す。
11 原子炉建屋
12 汚染水移送ライン
13 汚染水吸引ポンプ
14 沈降分離槽
15 上澄水移送ライン
16 上澄水吸引第一ポンプ
17 固液分離装置
18 分離水移送ライン
19 分離水吸引ポンプ
20 吸着塔
21 循環ライン
22 循環ポンプ
23 固形分排出ライン
24、25 鉛直ライン
26 貯留槽
27 分岐ライン
28 上澄水吸引第二ポンプ
A、B 分岐点
C 合流点
Claims (12)
- 原子炉建屋から放射性物質を含む汚染水を吸引して移送する汚染水移送ラインと、
前記汚染水移送ラインから前記汚染水を流入させて、沈降分離させる沈降分離槽と、
沈降分離して得られた上澄水を吸引して移送する上澄水移送ラインと、
前記上澄水移送ラインから前記上澄水を流入させて、この上澄水中の固形分を分離させた分離水を流出させる固液分離装置と、
流出された前記分離水を移送する分離水移送ラインと、
前記分離水移送ラインに設けられ、前記分離水を通水して前記放射性物質を吸着する吸着塔と、を備えることを特徴とする放射性物質除去システム。 - 前記固液分離装置から流出される前記分離水を分岐させて、前記原子炉建屋に戻す循環ラインをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の放射性物質除去システム。
- 前記上澄水移送ラインは、前記循環ラインに接続されて、
前記上澄水移送ラインで移送される前記上澄水を分岐させて、前記固液分離装置に流入させる分岐ラインをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の放射性物質除去システム。 - 前記分離水移送ラインに設けられ、前記吸着塔で前記放射性物質を吸着させる前に前記分離水を一時的に貯留する貯留槽をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 前記沈降分離槽は、前記汚染水の沈降方向と直角する方向の長さが一定値以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 前記沈降分離槽は、流入させる前記上澄水を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 中性子吸着材を前記沈降分離槽に設けることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 前記固液分離装置は、砂ろ過、セラミックフィルタ、中空糸膜フィルタ、液体サイクロン及び遠心分離機のいずれかを用いて前記上澄水中の固形分を分離させることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 前記吸着塔は、ゼオライト系、フェロシアン化物、チタン酸系、ケイチタン酸系の吸着材が充填されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 前記吸着塔は、前記分離水移送ラインに複数直列に設けられ、
前記分離水の通水方向において最後尾に位置する前記吸着塔の出口放射線濃度が規定の濃度を超える場合には、先頭に位置する前記吸着塔が新品に交換されて最後尾に配置されることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。 - 前記汚染水移送ラインは、前記汚染水の水面に対して垂直かつ吸引する前記汚染水の吸引流量、粘性係数、密度及び前記汚染水に含まれる固形分の密度をパラメータとして計算された特定の粒子径以上の固形分を吸引しない内径で設けた鉛直ラインを有することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の放射性物質除去システム。
- 原子炉建屋から放射性物質を含む汚染水を汚染水移送ラインにより吸引し移送するステップと、
前記汚染水移送ラインから前記汚染水を流入させて、沈降分離させるステップと、
沈降分離して得られた上澄水を上澄水移送ラインにより吸引し移送するステップと、
前記上澄水移送ラインから前記上澄水を流入させて、この上澄水中の固形分を分離させた分離水を流出させるステップと、
流出された前記分離水を分離水移送ラインにより移送するステップと、
前記分離水移送ラインに設けられ、前記分離水を通水して前記放射性物質を吸着するステップと、を含むことを特徴とする放射性物質除去方法。
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