JP2017015542A - Tritium separation system and tritium separation method - Google Patents

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Shingo Yamazaki
慎吾 山▲崎▼
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Nobuo Ishihara
伸夫 石原
隆 霜島
Takashi Shimojima
隆 霜島
大胤 堤
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大胤 堤
眞樹 今野
Masaki Konno
眞樹 今野
良太 平野
Ryota Hirano
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涼吉 ▲濱▼口
涼吉 ▲濱▼口
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洋介 向井
Yosuke Mukai
洋介 向井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tritium separation system and a tritium separation method that can desirably separate tritium from a tritium-containing water by an adsorption reaction.SOLUTION: The tritium separation system separates tritium from a tritium-containing water, using a tritium adsorbent containing manganese oxide with the spinel crystal structure containing hydrogen or lithium. In the system, a first processing unit brings a tritium-containing water into a tritium adsorbent and a second processing unit brings the tritium adsorbent acquired from the first processing unit into a tritium recovery water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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。   The present disclosure relates to a tritium separation system and a tritium separation method for separating tritium from tritium-containing water.

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(TO、THO)やトリチウムイオン()として通常の水(HO)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。 In a nuclear facility that uses a fission reaction, wastewater containing radioactive materials generated by the fission reaction is generated. Such wastewater contains various radioactive substances. Most radioactive materials such as cesium and strontium can be removed relatively easily with existing purification equipment due to technological advances, but there are also materials that are difficult to separate such as tritium (T). In particular, tritium is a radioisotope of hydrogen (H), and is typically present in normal water (H 2 O) as isotope water (T 2 O, THO) or tritium ion ( 3 T + ). Therefore, it is difficult to separate from other isotopes.

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。   As a tritium separation technology, a distillation process that uses a slight difference in boiling point from other isotopes is known, but it requires a large amount of equipment and is expensive and unsuitable for treating large volumes of wastewater. . Further, as a treatment method other than the separation of tritium-containing water, there is a method of attenuating radioactivity by storing wastewater for a long time, but the half-life of tritium is as long as about 12 years. Therefore, in order to treat a large amount of wastewater, a large-scale storage facility is required, which is not suitable.

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。   As one clue for solving such a problem, Patent Document 1 discloses hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure as a novel material capable of separating tritium by adsorption. In such an adsorption reaction using a new material, it is expected that the energy consumption is less than that of a conventional distillation process, and tritium can be separated with simple equipment.

国際公開WO2015/037734A1International Publication WO2015 / 037734A1

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。   Conventionally, tritium separation has been mainly performed using a distillation process as described above, and therefore, a tritium separation technique using an adsorption reaction as in Patent Document 1 has not been established. In particular, the adsorption reaction of tritium caused by hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure disclosed in Patent Document 1 has a different behavior from a general adsorption reaction that is an equilibrium reaction due to a concentration difference. Therefore, in order to use for tritium separation, various inventive ideas are required.

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。   Tritium separation technology using such an adsorption reaction consumes less energy than conventional distillation processes, and tritium separation is possible with simple equipment, so establishment in the following applications is desired. . For example, in a nuclear power plant having a pressurized water nuclear reactor, tritium accumulates in the primary coolant as the primary coolant is continuously reused, resulting in an increase in worker exposure. The Fukushima Daiichi nuclear power plant, which has become a problem in recent years, generates contaminated water every day, and a large number of contaminated water tanks continue to increase on the premises. In the treatment of contaminated water, radioactive substances are being removed by a multi-nuclide removal device. However, as described above, it is difficult to separate tritium, and contaminated water containing tritium continues to increase in the site.

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。   At least one embodiment of the present invention has been made in view of, for example, the above problems, and an object thereof is to provide a tritium separation system and a tritium separation method that can suitably separate tritium from tritium-containing water by an adsorption reaction.

(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。 (1) A tritium separation system according to at least one embodiment of the present invention is a tritium separation system that separates tritium from tritium-containing water using a tritium adsorbent in order to solve the above-described problem. A first processing unit that contacts the tritium adsorbent; and a second processing unit that contacts the tritium adsorbent obtained from the first processing unit with tritium recovery water.

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。
According to the configuration of (1) above, in the first processing unit, tritium contained in the tritium-containing water is adsorbed to the tritium adsorbent by bringing the tritium-containing water into contact with the tritium adsorbent. As a result, tritium is separated from the tritium-containing water. On the other hand, in the second processing unit, tritium adsorbed on the tritium adsorbent is released into the tritium recovery water. Thereby, the concentration of tritium proceeds in the tritium recovered water. In this way, in this configuration, tritium adsorbed and separated from tritium-containing water can be concentrated and extracted into tritium-recovered water, so that volume reduction treatment of tritium-containing water is possible.
Tritium-containing water may be used as the tritium-recovered water, or water that is lower or higher than the tritium concentration of the tritium-containing water may be used.

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。
To explain supplementarily, the separation process using the above-described adsorption reaction utilizes the characteristic adsorptivity of hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure contained in the tritium adsorbent disclosed in Patent Document 1. Please note that A general adsorption reaction is a so-called equilibrium reaction in which a separated substance moves from a high concentration side toward a low concentration. On the other hand, the adsorption reaction by the adsorbent is a non-equilibrium reaction that does not depend on the concentration difference. This characteristic property makes it possible to release the tritium adsorbed on the tritium adsorbent into the tritium recovered water having a high concentration in the second processing section. Specifically, hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure exhibits a certain degree of adsorption performance for a predetermined period of time when brought into contact with tritium-containing water. Have Such release of tritium is performed regardless of the concentration difference. In the second processing unit, tritium is released into the high-concentration tritium recovered water by utilizing the property that the adsorbed tritium is released after a predetermined period. Thereby, the concentration of the tritium recovery water by the tritium separated from the tritium-containing water can be advanced.

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。   Note that the first processing unit and the second processing unit do not necessarily have a physically independent structure. For example, the first processing unit and the second processing unit may be realized as physically different processing tanks, or may be realized as the same tank.

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。   The tritium adsorbent may be repeatedly used in the first processing unit and the second processing unit, or may be discharged after confirming that the proper standard is satisfied if not necessary. In the former case, the tritium adsorbent may be re-used in the first processing unit after the tritium adsorbent is recovered by recovering the tritium adsorption performance.

(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。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1), the tritium adsorbent includes hydrogen having a spinel crystal structure or lithium-containing manganese oxide.

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。   According to the configuration of (2), as an example of the tritium adsorbent for realizing the above configuration, hydrogen having a spinel crystal structure disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 or lithium-containing manganese oxide is used. it can.

(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。 (3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2), the tritium recovery water is repeatedly used every time the tritium adsorbent is transferred from the first processing unit.

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。   According to the configuration of (3) above, tritium recovered water can be concentrated by repeatedly releasing tritium adsorbed on the tritium adsorbent from the tritium-containing water to the tritium recovered water. Thereby, the tritium separated from the tritium-containing water can be concentrated to a higher concentration tritium recovered water, which is advantageous for reducing the volume of the tritium-containing water.

(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。 (4) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (3), a third processing unit that performs a regeneration process on the tritium adsorbent obtained from the second processing unit is provided. Furthermore, the regenerated tritium adsorbent is used again in the first processing section.

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。   According to the configuration of (4) above, in the third processing unit, the adsorption performance can be recovered by performing a regeneration process on the tritium adsorbent used for tritium adsorption. Thereby, it can use repeatedly, ensuring the adsorption | suction performance of a tritium adsorbent favorably.

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。   The third processing unit does not necessarily have a structure that is physically independent from other processing units, like the first processing unit and the second processing unit described above. Further, the concentration of tritium recovered water and the regeneration process of the used tritium adsorbent may be performed simultaneously in the second processing unit.

(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。 (5) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (4), the first processing unit has a time set in advance corresponding to the pH value of the tritium-containing water. The contact of the tritium-containing water with the tritium adsorbent is terminated.

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。   According to the configuration of the above (5), in view of the property that the tritium adsorbent exhibits good adsorption performance for a predetermined period after the tritium adsorbent is brought into contact with the tritium-containing water, the adsorbing treatment with the tritium adsorbent has elapsed for the predetermined period. End at the timing. As a result, it is possible to avoid that tritium once adsorbed after the predetermined period has elapsed and to be released again into the tritium-containing water, and it is possible to satisfactorily separate tritium. Since this predetermined period corresponds to the pH value of the tritium-containing water to be treated, by setting the predetermined period in advance based on the pH value of the tritium-containing water, smooth and good tritium separation can be achieved. It can be carried out.

(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。 (6) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (5), the second processing unit includes a moisture reducing unit that reduces the moisture of the tritium adsorbent.

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。   Hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure contained in the tritium adsorbent is a substance that is preferably wet-stored in order to maintain its adsorption performance. According to the configuration of the above (6), in view of such a property of the tritium adsorbent, the adsorption performance is intentionally lowered by reducing the water content of the tritium adsorbent by the moisture reducing unit. Thereby, the release of tritium into the tritium recovery water in the second processing unit can be promoted.

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。   In addition, when the water | moisture content of a tritium adsorbent falls extremely, the spinel crystal structure contained in a tritium adsorbent will change to a lambda type crystal structure, and the recovery | restoration of adsorption | suction performance by reproduction | regeneration processing will become difficult. Therefore, there is no problem when the used tritium adsorbent is discarded. However, when the tritium adsorbent is subjected to a regeneration process and reused as in the above configuration (4), for example, It is good to reduce moisture within a reproducible range.

(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。 (7) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (6), the tritium-containing water is surplus water of a primary coolant in a pressurized water reactor having a chemical volume control facility. .

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。   According to the configuration of (7) above, tritium accumulated in the primary coolant can be suitably separated by applying the above-described tritium separation system to a pressurized water reactor (PWR). In particular, in a pressurized water reactor equipped with chemical volume control equipment, it is possible to separate tritium from the surplus water of the primary coolant generated by chemical volume control so that tritium can be efficiently separated in an operating reactor. .

(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。 (8) In some embodiments, in the configuration of (7), the chemical volume control facility includes a boric acid recovery unit that recovers boric acid contained in the excess water, and the first processing unit is The recycled water that has passed through the boric acid recovery unit is supplied as the tritium-containing water.

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。   According to the configuration of (8) above, when the chemical volume control facility includes the boric acid recovery unit, tritium separation is performed on the reused water from which boric acid in the water has been recovered by the boric acid recovery unit. Thus, the reuse water from which the boric acid has been removed in advance is treated, so that impurities in the tritium separation process are reduced.

(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。 (9) In some embodiments, in the configuration of (7) or (8), the tritium-containing water is reused as the primary coolant after the tritium is separated by the first processing unit. Returned to the first tank to be stored as possible.

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。   The configuration of (9) is practical because it can be implemented with simple line connection because there are few newly added facilities because the existing pressurized water reactor facilities are used.

(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。 (10) In some embodiments, in the configuration of (8), the tritium-containing water is supplied to the boric acid recovery unit after the tritium is separated by the first processing unit. Returned to the second tank for storing water.

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。   The configuration (10) is also practical because it can reduce the number of devices newly added to the existing system.

(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。 (11) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (10), the first processing unit and the second processing unit are configured as different processing tanks.

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。   According to the configuration of (11) above, each processing content executed in each processing unit is executed in a physically different processing tank. That is, by realizing each processing unit in a different processing tank, it is possible to clearly separate the processing liquid used in each processing stage and to obtain good processing efficiency. For example, as described above, after tritium is adsorbed on the tritium adsorbent in the first processing unit, tritium is released from the tritium adsorbent when time elapses. It is possible to prevent the tritium separation performance from deteriorating due to the tritium once adsorbed being released into the original tritium-containing water.

(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。 (12) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (10), the first processing unit and the second processing unit are configured as the same processing tank.

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。   According to the configuration of (12) above, each processing in each processing unit is performed in the same processing tank. For example, this can function as a plurality of processing units by injecting a processing liquid corresponding to each processing into a single processing tank. In this case, the apparatus can be made small, which is advantageous.

(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。 (13) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (12), the tritium adsorbent has a powder shape, and the tritium is adsorbed in the first processing unit. The tritium adsorbent after being formed is separated from the tritium-containing water by at least one of a magnetic separation method, a filtered press method, and a centrifugal separation method.

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。   According to the configuration of (13) above, by using the powdered tritium adsorbent, the contact area with the tritium-containing water increases, and a good tritium adsorption rate can be obtained. In the first step, the tritium adsorbent after the tritium adsorption is favorably separated from the tritium-containing water by these methods.

(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。 (14) In some embodiments, in the configuration of (4), the tritium adsorbent has a powder shape, and in the third processing unit, a centrifugal separation method, a filtered press method, and The tritium adsorbent is separated from the regenerated liquid used for the regeneration process of the tritium adsorbent by at least one of magnetic separation methods.

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。   According to the configuration of (14), the tritium adsorbent can be satisfactorily separated from the regenerated liquid by these methods also in the third processing unit, following (13).

(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。 (15) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (12), the tritium adsorbent has a powder shape, and the second treatment unit includes the tritium recovered water. Is obtained by separating the tritium adsorbent from the tritium-containing water by a first membrane separator that uses as a first backwash water.

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。   According to the configuration of (15) above, when separating the tritium adsorbent on which tritium has been adsorbed from the tritium-containing water after the removal of tritium, the tritium recovered water used in the subsequent second treatment section is converted into the first reverse A first membrane separator used as washing water is used. As a result, the first backwash water can be made to function as tritium recovery water in the second processing section, so that it can contribute to the efficiency of the apparatus configuration, and tritium recovered by the tritium adsorbent can be recovered without waste. It can be released into water and recovered. Further, when other solutions are used as the first backwash water, mixing of impurities becomes a problem, but such a problem does not occur.

(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。 (16) In some embodiments, in the configuration of (4), the tritium adsorbent has a powder shape, and the third processing unit is used for the regeneration treatment of the tritium adsorbent. The tritium adsorbent is separated and obtained from the regenerated liquid by a second membrane separator that uses the regenerated liquid as the second backwash water.

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。   According to the configuration of (16) above, when the tritium adsorbent from which the tritium has been removed is separated from the regenerated liquid from which the tritium has been collected, the regenerated liquid used in the subsequent third processing unit is used as the second backwash water. A second membrane separator used as is used. Thereby, since the 2nd backwash water can function as a reproduction | regeneration liquid in a 3rd process part, it can contribute to efficiency improvement of an apparatus structure.

(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。 (17) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (16), the first processing unit and the second processing unit are at least one for the tritium-containing water. The at least one valve is configured to alternately perform the tritium adsorption treatment by the tritium adsorbent in each of the plurality of treatment towers. Are switched as follows.

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。   According to the configuration of (17) above, tritium separation is alternately performed in each of the plurality of treatment towers, so that continuous treatment can be performed temporally on the tritium-containing water to be treated. Thereby, the efficiency of the tritium separation treatment can be improved, and the treatment of a large volume of tritium-containing water can be handled.

(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。 (18) In order to solve the above-described problem, a tritium separation system according to at least one embodiment of the present invention is configured to be able to supply the above-described tritium separation system (including the various aspects described above) and the tritium-containing water from the outside. A first discharge line configured to be able to discharge the tritium-containing water from which the tritium has been separated, and a second discharge line configured to be capable of discharging the tritium recovered water.

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。   Since the tritium separation process using the above system requires significantly less energy consumption than the prior art, the degree of equipment freedom is high, and for example, the processing capacity and equipment scale can be designed flexibly according to needs.

(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。 (19) A portable tritium separation system according to at least one embodiment of the present invention includes the above-described tritium separation system (including the various aspects described above).

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。   According to the configuration of (19), it is possible to make a portable system by utilizing such characteristics. In this case, even when many tanks are distributed over a wide area, such as the contaminated water tanks that are stored on the premises of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, this system enables local processing. Processing efficiency can be improved.

(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。 (20) A portable tritium separation method according to at least one embodiment of the present invention uses tritium-containing water containing a spinel crystal structure containing tritium adsorbent containing hydrogen or lithium-containing manganese oxide in order to solve the above problems. A tritium separation method for separating tritium from a first step of bringing the tritium-containing water into contact with the tritium adsorbent, and after the first step, the tritium adsorbent is separated from the tritium-containing water by a tritium concentration. A second step of contacting with high tritium recovery water.

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。   The method (20) can be suitably carried out by the above-described tritium separation system or portable tritium separation system (including the above-described various aspects).

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。   According to at least one embodiment of the present invention, a tritium separation system and a tritium separation method capable of suitably separating tritium from tritium-containing water by an adsorption reaction can be provided.

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。It is a schematic diagram which shows notionally the basic principle of the tritium separation system which concerns on at least 1 embodiment of this invention. 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。It is a flowchart which shows the tritium separation method implemented by the tritium separation system of FIG. 1 for every process. 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。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system according to Example 1. FIG. 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。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system according to a second embodiment. 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。FIG. 4 is a schematic diagram showing an overall configuration of a tritium separation system according to Example 3. 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。It is a schematic diagram which shows the whole structure of a nuclear power plant provided with the tritium separation system which concerns on Example 4. FIG. 図6の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of FIG. 図6の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of FIG. 図6の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of FIG. 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。FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall configuration of a tritium separation system according to Example 5. 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。It is a schematic diagram which shows one structural example of a tritium concentration measuring device. 図11のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 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。It is a schematic diagram which shows the other structural example of a tritium concentration measuring device. 図13の本体近傍の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional structure of the main body vicinity of FIG. 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。FIG. 10 is a schematic diagram showing an overall configuration of a tritium separation system according to Example 6. 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。FIG. 10 is a schematic diagram showing an overall configuration of a tritium separation system according to Example 7. 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。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a portable tritium separation system according to an eighth embodiment.

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。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
In addition, for example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes not only represent shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes in a strict geometric sense, but also within the range where the same effect can be obtained. A shape including a chamfered portion or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.

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。   First, the basic principle of a tritium separation system according to at least one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the basic principle of a tritium separation system according to at least one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a tritium separation method performed by the tritium separation system of FIG. It is.

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。   The tritium separation system 1 (hereinafter referred to as “system 1” as appropriate) is a system for separating tritium from the tritium-containing water 2. The system 1 includes a first processing unit 3 that performs an adsorption process, a second processing unit 4 that performs a recovery process, a third processing unit 5 that performs a regeneration process, and a process that stores treated water 6. A water tank 7, a concentrated water tank 9 for storing tritium recovered water 8, and a regenerated liquid tank 11 for storing a regenerated liquid 10 for performing a regeneration process are provided.

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。   In FIG. 1, the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5 are shown as independent configurations in order to easily understand the conceptual configuration of the system 1. However, they do not necessarily have a physically independent structure. For example, as will be described later, each of these processing units may be configured as physically different processing tanks, or may be configured as the same processing tank.

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。   In the system 1, tritium separation is performed by bringing the tritium adsorbent 12 into contact with the tritium-containing water 2. In particular, the tritium adsorbent 12 includes hydrogen having a spinel crystal structure or lithium-containing manganese oxide. Hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure has an adsorption effect of taking in tritium when in contact with tritium-containing water. According to Patent Document 1, the adsorbing reaction of the material is such that hydrogen ions or lithium ions contained in the spinel crystal structure of manganese oxide are ion-exchanged with tritium ions in water. It is said that it moves into the spinel crystal structure and is further captured in the solid phase by weak covalent bonds (strong hydrogen bonds) with oxygen atoms in the crystal, resulting in a decrease in tritium concentration in the water.

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)。   The tritium separation process is started by first taking the tritium-containing water 2 to be processed into the first processing unit 3 (step S1). The 1st process part 3 implements an adsorption | suction process by making the acquired tritium containing water 2 contact the tritium adsorption material 12 (step S2). The tritium adsorbent 12 adsorbs tritium from the tritium-containing water 2 and reduces the tritium concentration of the tritium-containing water 2. The tritium-containing water 2 after the tritium is separated is sent to the treated water tank 7 as treated water 6. On the other hand, the tritium adsorbent 12 is transferred to the second processing unit 4 while adsorbing the tritium separated from the tritium-containing water 2 (broken arrow a in FIG. 1).

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。   The adsorption process in the first processing unit 3 may be terminated at a preset time corresponding to the pH value of the tritium-containing water 2 to be processed. Here, the hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure contained in the tritium adsorbent 12 starts the adsorption reaction by contacting the tritium-containing water 2 as described in Patent Document 1, for example. It is known that, although the adsorbing effect is good for a predetermined period, the tritium once adsorbed is released, and the predetermined time depends on the pH value of the tritium-containing water 2. In view of such properties of the tritium adsorbent 12, the first processing unit 3 may calculate a predetermined time in advance from the pH value of the tritium-containing water 2 and terminate the adsorption process at the predetermined time. Thereby, the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 12 can be prevented from being released again into the treated water 6.

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。   The tritium-containing water 2 taken into the system 1 may be intentionally adjusted for the end time of the tritium adsorption process in the first processing unit 3 by adjusting the pH value in advance. In addition to determining the end timing of the adsorption process based on the elapsed time of the adsorption reaction of tritium as described above, the end timing of the adsorption process is determined by continuously monitoring the change in the tritium concentration of the tritium-containing water 2. You may make it determine. In this case, the tritium concentration measuring device 136 described later is suitable for continuous monitoring of the tritium concentration.

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。   Subsequently, the tritium adsorbent 12 transferred from the first processing unit 3 is brought into contact with the tritium recovery water 8 in the second processing unit 4 to perform a recovery process (step S3). Here, as described above, the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 12 has a property of being released after a predetermined period has elapsed since the start of the adsorption reaction. Such tritium release is a non-equilibrium reaction that inevitably occurs over time regardless of the concentration difference, unlike the equilibrium reaction based on the concentration difference. In step S3, tritium released from the tritium adsorbent 12 is concentrated in the tritium recovery water 8 by utilizing the unique properties of hydrogen or lithium-containing manganese oxide having such a spinel crystal structure. . As the tritium recovered water 8, tritium-containing water 2 may be used, or tritium-containing water 2 having a lower or higher tritium concentration may be used.

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)。   After that, the concentrated tritium recovered water 8 is sent to the concentrated water tank 9, and the tritium adsorbent 12 after the tritium is released is transferred to the next third processing unit 5 (FIG. 1). Dashed arrow b).

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。   In the 3rd process part 5, a reproduction | regeneration process is implemented with respect to the tritium adsorption material 12 transferred from the 2nd process part 4 (step S4). This regeneration process is performed by bringing the regeneration liquid 10 for recovering the tritium adsorption performance of hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure contained in the tritium adsorbent 12 into contact with the tritium adsorbent 12. The regenerating solution 10 is an acidic solution, and as described in Patent Document 1, for example, a dilute acid having a pH of about 1 to 2 can be suitably used. The regenerated liquid 10 is supplied from the regenerated liquid tank 11 to the third processing unit 5, and is sent to the treated water tank 7 as a waste liquid when discarded after the completion of the regenerating process.

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)。   In the 3rd process part 5, the adsorption | suction performance of the tritium adsorption material 12 is recovered by performing such a regeneration process. This makes it possible to repeatedly use the tritium adsorbent 12 in the system 1 while maintaining the inherent adsorption performance of the tritium adsorbent 12 (broken arrow c in FIG. 1).

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。   Note that the above-described steps S1 to S4 may be repeatedly performed until the tritium concentration of the tritium-containing water 2 to be processed is equal to or less than the target value. Moreover, when there is much capacity | capacitance of the tritium containing water 2, you may divide and repeat and divide | segment into the capacity | capacitance which can be processed with the system 1. FIG.

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。   The third processing unit 5 may be arbitrary. Since the third processing unit 5 performs a regeneration process for repeated use of the tritium adsorbent 12, the third processing unit 5 is omitted when, for example, the used tritium adsorbent 12 is discarded. May be. Further, the second processing unit 4 may also serve as a reproduction process.

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。   As described above, in the present system 1, tritium can be suitably separated from the tritium-containing water 2, and the separated tritium can be concentrated as the tritium recovery water 8. As a result, a large amount of tritium-containing water 2 having a low tritium concentration can be significantly reduced as a small amount of tritium-recovered water 8 having a high tritium concentration. In addition, such a separation process consumes much less energy than a conventional process such as a distillation method, and can greatly reduce the scale and cost of system equipment.

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。
In the above example, a series of steps may be repeatedly performed each time the tritium-containing water 2 is taken into the system 1. Thus, when processing is carried out a plurality of times, in particular, the same tritium recovered water 8 can be repeatedly used in the second processing unit 4 to obtain a higher concentration of tritium recovered water 8. it can. This means that the volume of the tritium-containing water 2 having a large volume can be reduced and concentrated to the tritium recovered water 8 having a small volume and a high concentration.
In addition, when a series of steps are not repeatedly performed (that is, when each treatment is completed once), the tritium recovered water 8 may not be repeatedly used, or when a series of steps is repeated. Needless to say, the tritium recovery water 8 may be replaced on the way.

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。
Next, a specific configuration example using the basic principle will be described.
In the following description, components corresponding to the components mentioned in the description of the basic principle are denoted by common reference numerals, and are equivalent to the corresponding components of the basic principle, or correspond to subordinate concepts of the corresponding components of the basic principle. Let's say that you do.

(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。
Example 1
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the tritium separation system 1A according to the first embodiment. In the first embodiment, the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5 are configured as an adsorption tank 13, a recovery tank 14, and a regeneration tank 15 that are physically different processing tanks. ing.

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)。   In the system 1A, the tritium-containing water 2 to be treated is first brought into contact with the tritium adsorbent 12 in the adsorption tank 13, whereby the adsorption treatment is performed. The adsorption process is continued for a predetermined period in which the tritium adsorbent 12 can exhibit a good adsorption effect. When the adsorption process is completed, the tritium-containing water 2 with reduced tritium concentration is sent to the treated water tank 7 through the discharge line 16 as treated water 6. In the discharge line 16, a pump 17 for pumping the treated water 6, a pH adjusting liquid injection unit 18 configured to be able to inject a pH adjusting liquid for adjusting the pH value of the treated water 6, and the treated water 6 And a sample collection unit 19 configured to be collected as a sample. On the other hand, the tritium adsorbent 12 having adsorbed tritium is transferred from the adsorption tank 13 to the recovery tank 14 (broken line arrow a in FIG. 3).

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)。
In the recovery tank 14, the recovery process is performed by bringing the tritium recovery material 8 into contact with the tritium adsorbent 12 transferred from the adsorption tank 13. In the recovery process, the tritium recovered water 8 is concentrated by releasing the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 12 to the tritium recovered water 8. Thereafter, the tritium recovered water 8 is transferred to the concentrated water tank 9 through the discharge line 20. In the discharge line 20, a pump 21 for pumping the tritium recovered water 8, a pH adjusting liquid injection unit 22 configured to be able to inject a pH adjusting liquid for adjusting the pH value of the tritium recovered water 8, tritium A sample collection unit 23 configured to be able to collect the recovered water 8 as a sample is provided.
On the other hand, the tritium adsorbent 12 after the release of tritium is transferred to the regeneration tank 15 (broken line arrow b in FIG. 3).

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。   In the regeneration tank 15, the regeneration process is performed by bringing the regeneration liquid 10 into contact with the tritium adsorbent 12 transferred from the recovery tank 14. When the regeneration process is completed, the tritium adsorbent 13 is returned to the adsorption tank 12 again and reused (dashed arrow c in FIG. 3). On the other hand, the regenerated liquid 10 is discharged to the processing tank 7 through the discharge line 24. In the discharge line 24, a pump 25 for pumping the used regenerating liquid 10; a pH adjusting liquid injecting section 26 configured to inject a pH adjusting liquid for adjusting the pH value of the regenerating liquid 10, and A sample collection unit 27 configured to be able to collect the regenerating solution 10 as a sample is provided.

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。
Note that tritium may be accumulated in the regenerating liquid 10 used in the regenerating tank 15 via the tritium adsorbent 12. When the tritium concentration of the regenerative liquid 10 increases, the function of the regenerative liquid 10 may deteriorate. Therefore, when the regenerative liquid 10 is used repeatedly, the tritium concentration of the regenerative liquid 10 is monitored and exceeds the allowable value. In addition, after the neutralization treatment, it may be sent to the adsorption tank 13 or the treated water tank 7.
Note that the tritium concentration measuring device 136 described later can also be used for monitoring the tritium concentration in the regenerating solution 10.

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。   As described above, according to the first embodiment, the adsorption process, the recovery process, and the regeneration process are performed in the physically different adsorption tank 13, the recovery tank 14, and the regeneration tank 15, respectively. That is, by realizing the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5 in different processing tanks, it is possible to clearly separate the processing liquid used in each processing stage and Processing efficiency is obtained. For example, as described above, after tritium is adsorbed to the tritium adsorbent 12 in the first processing unit 3, tritium is released from the tritium adsorbent 12 when time elapses. By transferring to another treatment tank, it is possible to prevent the tritium separation performance from deteriorating due to the tritium once adsorbed being released into the original tritium-containing water 2.

(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。
(Example 2)
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system 1B according to the second embodiment. In the present embodiment, the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5 are configured as a single processing tank 28. The tritium adsorbent 12 is disposed in advance inside the treatment tank 28.

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。   In the system 1B, the tritium-containing water 2 to be treated is first supplied to the treatment tank 28 to be brought into contact with the tritium adsorbent 12 and the adsorption treatment is performed. At this time, the processing tank 28 functions as the first processing unit 3. Thereafter, the treated water 6 with reduced tritium concentration is sent to the treated water tank 7. This adsorption process may be performed while circulating the treated water 6 between the treated water tank 7 and the treatment tank 28.

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。   Subsequently, the tritium recovery water 8 is supplied from the concentrated water tank 9 with the tritium adsorbent 12 on which tritium has been adsorbed left in the treatment tank 28. Thereby, the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 12 is released to the tritium recovery water 8 and the tritium recovery water 8 is concentrated. At this time, the processing tank 28 functions as the second processing unit 4. Thereafter, the concentrated tritium recovered water 8 is sent to the concentrated water tank 9.

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。   Subsequently, the regenerated liquid 10 is supplied from the regenerated liquid tank 11 with the tritium adsorbent 12 after the release of tritium remaining in the treatment tank 28. Thereby, the regeneration process of the tritium adsorbent 12 is performed. As a result, the adsorption performance of the tritium adsorbent 12 is recovered, and the above-described series of processes can be repeatedly performed. At this time, the processing tank 28 functions as the third processing unit 5. Thereafter, the regeneration solution 10 is sent to the regeneration solution tank 11, and the system 1B returns to the initial state. The regenerated liquid 10 may be sent to the treated water tank 7 after being neutralized.

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。   As described above, in the second embodiment, the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5 are configured as a single processing tank 28, and a process fluid corresponding to each processing is provided. By switching, a series of tritium separation processes can be performed. Therefore, the system structure can be reduced in scale.

(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。
(Example 3)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system 1C according to the third embodiment. The system 1C is characterized in that a moisture reducing unit 29 is provided in the second processing unit 4 as compared to FIG. The moisture reducing unit 29 reduces the moisture of the tritium adsorbent 12 in the second processing unit 4. As the moisture reducing unit 29, for example, a heater that reduces the moisture of the tritium adsorbent 12 by heating, a blower that reduces the moisture of the tritium adsorbent 12 by drying, or the like can be used.

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。   Here, hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure contained in the tritium adsorbent 12 is a substance that is preferably wet-stored in order to maintain its adsorption performance. In view of such properties, the moisture reducing unit 29 promotes the release of tritium from the tritium adsorbent 12 in the recovery process by intentionally reducing the adsorption performance by reducing the moisture of the tritium adsorbent 12. be able to.

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。   When tritium is released by the moisture reducing unit 19 as described above, the reaction in which hydrogen and tritium ions present in the manganese oxide crystal of the tritium adsorbent 12 evaporate out of the crystal as water proceeds. It is also advantageous in that tritium remaining in ionic form in the material can be recovered. Further, there is an advantage that tritium recovered water with high concentration can be obtained by releasing tritium into a small amount of water.

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。   Since the tritium released by the moisture reducing unit 29 is typically mixed with moisture, the tritium may be collected in the concentrated water tank 9 after being condensed by the condenser 30. The water released from the tritium adsorbent 12 is also considered to contain tritium separated in the form of hydrogen gas. Therefore, in addition to the condenser 30, a recombiner for recombination is also provided, and the form of water The tritium separated in the form of hydrogen gas may be treated as a gaseous waste.

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。   Also, when the moisture reducing unit 29 is used, if the water content of the tritium adsorbent 12 is extremely reduced, the spinel crystal structure contained in the tritium adsorbent 12 is changed to a lambda crystal structure, and the adsorption performance is recovered by regeneration. It becomes difficult. Therefore, there is no problem when the used tritium adsorbent 12 is discarded, but when it is repeatedly used by the regeneration process, it is preferable to reduce the moisture within a range in which the tritium adsorbent 12 can be regenerated.

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。   In addition, when the 1st process part 3, the 2nd process part 4, and the 3rd process part 5 are comprised as a single process tank 28 like Example 2, the moisture reduction part 29 is added to the process tank 28. FIG. The tritium adsorbent 12 may be operated at the timing when the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 12 is released to the tritium recovery water 8.

(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。
Example 4
Next, a case where the tritium separation system is applied to a nuclear power plant 100 equipped with a pressurized water reactor (PWR) will be described as an example. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a nuclear power plant 100 including the tritium separation system 1D according to the fourth embodiment. The nuclear power plant 100 includes a primary cooling system 104 that handles a primary coolant that cools the core 102, a chemical volume control facility 106 that performs chemical volume control of the primary coolant, and various types of components generated in the nuclear power plant 100. A liquid waste treatment facility 108 for treating the waste liquid and a tritium separation system 1D according to the fourth embodiment are provided.

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。
The chemical volume control facility 106 includes a volume control unit 110 that performs volume control of the primary coolant in the primary cooling system 104, and a second tank (coolant storage tank) that stores excess water of the primary coolant generated by the volume control. 112 and a boric acid recovery unit 114 that recovers boric acid contained in excess water. Recycled water (pure water), which is surplus water from which boric acid has been recovered, is stored in a first tank (pure water tank) 116. Moreover, what is discarded among the excess water of the chemical volume control facility 106 may be sent from the boric acid recovery unit 114 to the treated water tank 7 and discharged to the environment after confirming that it meets the appropriate standards.
It should be noted that the liquid waste from the liquid waste treatment facility 108 may also be discharged to the environment after confirming that it meets appropriate standards after being sent to the treated water tank 7.

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。   In general, in PWR, tritium generated in the core 102 is accumulated in the primary coolant mainly in the state of water (HTO). Tritium accumulated in the primary coolant is transferred from the primary cooling system 104 to various system facilities and distributed in the system water. When such system water is taken out as surplus water by chemical volume control, it is reused after the removal of radioactive material by the chemical volume control facility 106 or the liquid waste treatment facility 108, Or the environment is released. In the PWR plant, surplus water purification treatment is handled by the radioactive substance removal process by the chemical volume control facility 106 and the liquid waste treatment facility 108, but it is difficult to separate tritium. Such a problem can be suitably solved by introducing the system 1D according to the present embodiment.

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。   As shown in FIG. 6, the system 1 </ b> D is supplied with the surplus water from which boric acid has been recovered by the boric acid recovery unit 114 as a processing target via a line 118 connected to the boric acid recovery unit 114. The line 118 is provided on the downstream side of the first tank 112 or the boric acid recovery unit 114 of the chemical volume control facility 106. With such a configuration, for example, the following advantages can be obtained.

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。
First, the primary coolant extracted from the primary cooling system 104 to the chemical volume control facility 106 is tritium water equivalent to that in the reactor core 102, and tritium exists in the plant system in the state with the highest concentration. According to this structure, since the primary coolant containing a high concentration of tritium can be processed by the tritium separation system 1D before being mixed with other waste liquid, the processing efficiency is good.
Second, the high-temperature and high-pressure primary coolant in the primary coolant system 104 has been reduced in temperature and decompressed when it is discharged to the second tank 112 in the chemical volume control facility 106, and is processed in a state that is easy to handle. it can.
Third, other radioactive substances are reduced in the purification system of the chemical volume control facility 106, and unnecessary mixing of radioactive substances into the tritium separation system 1D can be reduced. In particular, when the boric acid recovery unit 114 is provided in the chemical volume control facility 106, reused water from which other impurities are substantially removed can be treated.

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。
The surplus water taken into the system 1D is first brought into contact with the tritium adsorbent 12 in the adsorption tank 13, whereby an adsorption process is performed. Then, after a predetermined time has elapsed, the tritium adsorbent 12 is transferred to the recovery tank 14 (broken line arrow a in FIG. 6), while surplus water from which the tritium has been separated is sent to the treated water tank 7 as treated water 6. The treated water tank 7 may be configured to monitor a radioactive substance with a dosimeter or the like, and may be released to the environment after confirming that the appropriate standard is satisfied.
The treated water 6 may be reused on condition that the water quality standard required for the primary coolant is satisfied after removing impurities and degassing.

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。
Subsequently, the tritium adsorbent 12 transferred to the recovery tank 14 is brought into contact with the tritium recovery water 8 to perform a recovery process. As a result, tritium is released from the tritium adsorbent 12 into the tritium recovered water, and the concentration of tritium in the tritium recovered water 8 increases. Thereafter, the concentrated tritium recovered water 8 is sent to the concentrated water tank 9.
The tritium recovered water 8 stored in the concentrated water tank 9 may be subjected to treatment such as attenuation by long-term storage or stabilization by solidification.

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)。   Subsequently, the tritium adsorbent 12 from which the tritium has been released is transferred to the regeneration tank 15 (broken line arrow b in FIG. 6), and is brought into contact with the regeneration liquid 10 supplied from the regeneration liquid tank 11, whereby the regeneration process is performed. The The tritium adsorbent 12 whose adsorption performance has been recovered by the regeneration treatment is repeatedly used again in the above process (broken line arrow c in FIG. 6).

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。   In addition, the tritium adsorbent 12 is deteriorated when used repeatedly, and the adsorption performance may not be sufficiently recovered even by the regeneration process. In such a case, the tritium adsorbent 12 is disposed of. In that case, the tritium adsorbent 12 is subjected to a drying process, and the adsorbing capacity is intentionally reduced, thereby adhering tritium adsorbed. Should be separated sufficiently. Thereby, the tritium contained in the tritium adsorbent 12 can be discarded in a sufficiently reduced state.

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。   As described above, the system 1D is configured so that the tritium-containing water 2 to be processed is mainly supplied from the boric acid recovery unit 114. In addition, in the example of FIG. The tritium-containing water 2 to be treated can also be supplied from the tank 116 via the line 120. The reused water stored in the first tank 116 is basically reused as the primary coolant by being returned to the volume control unit 110, but even if it does not satisfy the water quality standard of the primary coolant. If the environmental release standard is satisfied, environmental release may be performed. In such a case, the reused water stored in the first tank 116 is introduced into the system 1D via the line 120, so that the tritium is separated and then discharged into the treated water tank 7 to be released into the environment. Can be done.

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。   Subsequently, a modification of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9 are schematic views showing modifications of FIG.

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。   As described above, the treated water 6 that has been subjected to tritium separation in the system 1D is stored in the treated water tank 7 via the line 122 and is released to the environment after confirming that it satisfies the appropriate standard. 7, the treated water 6 may be configured to be supplied to the second tank 116 via a line 124 provided so as to branch from the line 122. In this case, since the surplus water stored in the first tank 116 is returned to the primary cooling system 104, very high water quality is required. Therefore, a purification unit 126 may be provided on the line 124. The purifying unit 126 has a function of treating impurities such as salt contained in the treated water 6 and solid or ionic manganese present by filtering, desalting, and deaeration. Such a purification unit 126 may divert existing facilities, or may be appropriately added if the existing facilities lack functions.

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。   Further, as shown in FIG. 8, the treated water 6 is introduced into the second tank 112 through a line 128 provided so as to branch from the line 122 through which the treated water 6 of the system 1D flows. Also good. In this configuration, since the treated water 6 is returned to the upstream side of the boric acid recovery unit 114, the system load increases not a little, but equipment newly added to the existing system can be reduced. It is a practical configuration.

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。   The system 1D can also be applied when the chemical volume control facility 106 does not include the boric acid recovery unit 114 as shown in FIG. In this case, the chemical volume control facility 106 includes a volume control unit 110 and a second tank 112 for storing volume control surplus water. The system 1 </ b> D is supplied with the tritium-containing water 2 to be treated via the line 130 from the second tank 112 in which surplus water taken in by the volume control unit 110 is stored. Then, the treated water 6 separated by tritium in the system 1D is returned to the second tank 112 again via the line 132. In this example, tritium is separated by the system 1D before the stored water in the second tank 112 is released to the environment, so that the release of tritium to the outside can be effectively prevented.

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。   As described above, according to the present embodiment, tritium accumulated in the primary coolant of the PWR plant can be suitably separated.

(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。
(Example 5)
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system 1E according to the fifth embodiment. In this embodiment, the tritium-containing water 2 to be treated is first stored in the raw water storage tank 134 as raw water. The raw water storage tank 134 is provided with a tritium concentration measuring device sensor 136 for measuring the tritium concentration of tritium-containing water, and is configured so that the tritium concentration of the stored tritium-containing water 2 can be measured. The tritium adsorbent 12 has a powder shape and is stored in the adsorbent storage tank 138. The catalyst storage tank 138 is provided with an actuator (not shown) for supplying the tritium adsorbent 12 to the adsorption tank 13, and an appropriate amount for the tritium content estimated based on the measured value of the tritium concentration measuring device 136 is provided. A tritium adsorbent 12 is supplied.

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。   Here, a configuration example of the tritium concentration measuring device 136 will be briefly described with reference to FIGS. 11 is a schematic diagram showing one configuration example of the tritium concentration measuring device 136, FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 11, and FIG. 13 is a schematic diagram showing another configuration example of the tritium concentration measuring device 136. FIG. 14 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure in the vicinity of the main body 136b of FIG.

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。   The tritium concentration measuring device 136 shown in FIGS. 11 and 12 is configured to continuously monitor the tritium concentration of the tritium-containing water 2 to be processed. Specifically, as shown in FIG. 11, a main body 136b provided with a tritium adsorbent 136a of the same type as that of the tritium adsorbent 12 (that is, containing hydrogen having a spinel crystal structure or lithium-containing manganese oxide) on the surface. Is immersed in tritium-containing water 2. Particularly in the present embodiment, the main body 136b is an electrode configured to include a conductor such as a metal, and the tritium adsorbent 136a is attached to the surface thereof.

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。   When the tritium-containing water 2 is supplied to the apparatus, tritium is adsorbed on the tritium adsorbent 136a. Here, the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 136a is captured in a form that is greatly concentrated as compared to the tritium concentration of the tritium-containing water 2 (typically about 1000 times). Generally, the electron beam (mainly β-ray) emitted from tritium is difficult to detect because it is weak, but it is easy to detect by measuring the electron beam from tritium present in this way. Become. In particular, although the β-ray has a short reach, the tritium adsorbent 136a on which tritium is adsorbed is provided on the main body 136b, which is a conductor, and therefore electrons are induced in the main body 136b by the β-ray.

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。   Since the ground wire 136c is connected to the main body 136b, electrons induced in the main body 136b flow based on a potential difference from the ground, and a current I is generated. The current I is detected by a current detection sensor 136d provided on the ground line 136c. The detection value of the current detection sensor 136d corresponds to the amount of adsorption of the tritium adsorbent 136a, and is sent to the calculation means 136e which is an electronic calculator such as a computer, for example, and is calculated as the tritium concentration.

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。   In the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the tritium concentration measuring device 136 may include a phosphor 136f that can emit light by an electron beam emitted from tritium adsorbed on the tritium adsorbent 136a. Since the phosphor 136f is provided between the main body 136b and the tritium adsorbent 136a, the electron beam emitted from the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 136a can easily reach the phosphor 136f in contact therewith. It is configured. As a result, the phosphor 136f emits light by the electron beam emitted from the tritium adsorbed on the tritium adsorbent 136a.

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。   The main body 136b includes a permeable material and has a cylindrical shape. In the present embodiment, in particular, the main body 136b is made of a glass material, and light emitted from the phosphor 136f can be transmitted. As a result, the light emitted from the phosphor 136f passes through the main body 136b and then passes through the inside of the cylindrical shape and is output toward the end where the light detection sensor 136g is disposed.

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。   A light detection sensor 136g is provided in the vicinity of the end of the cylindrical main body 136b. The light detection sensor 136g detects the light transmitted through the inside of the cylindrical shape. The detection signal of the light detection sensor 136g is sent to the light detector 136h, converted into a corresponding electrical signal, and then sent to the calculation means 136e. The calculation means 136e calculates the tritium concentration based on the acquired electrical signal.

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。   Returning to FIG. 10 again, the adsorption tank 13 is supplied with the tritium-containing water 2 from the raw water storage tank 134, and is supplied with the tritium adsorbent 12 from the adsorbent storage layer 138, and the adsorption treatment is performed by bringing them into contact with each other. To be implemented. Since the tritium adsorbent 12 has a powder shape, a wide contact area with the tritium-containing water 2 is obtained, and a good adsorption rate is obtained. Further, the adsorption tank 13 may be provided with a stirring mechanism (not shown), and by driving this, the tritium-containing water 2 and the tritium adsorbent 12 are well mixed to promote tritium adsorption. You may be made to do.

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。   The adsorption layer 13 is provided with a tritium concentration measuring device 136 as in the raw water storage tank 134. Thereby, the tritium concentration during the adsorption process can be continuously monitored, and the adsorption process can be completed at an appropriate timing while grasping the progress of the adsorption reaction. When the tritium adsorption is completed, the tritium-containing water 2 and the tritium adsorbent 12 are sent to the centrifuge 144 in a mixed state by controlling the opening and closing of the valve 142. The centrifuge 144 separates into the treated water 6 after tritium separation and the tritium adsorbent 12 on which tritium is adsorbed. The separated treated water 6 is sent to the treated water tank 7, while the tritium adsorbent 12 containing tritium is transferred to the recovery tank 14.

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。   In this embodiment, the tritium-containing water 2 and the tritium adsorbent 12 are separated by the centrifugal separation method using the centrifugal separator 144, but instead of or in addition to this, a filtered press method and a magnetic separation method are performed. It may be used.

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。   The tritium adsorbent 12 transferred to the recovery tank 14 is brought into contact with the tritium recovery water 8 supplied from the concentrated water tank 9, thereby releasing tritium to the tritium recovery water 8 and concentrating the tritium recovery water 8. Turn into.

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。   Here, the above-described tritium concentration measuring device 136 is also provided in the recovery tank 14 so that the tritium release process can be monitored while monitoring the tritium concentration of the tritium recovered water 8. The discharge valve 148 is controlled to open and close at the timing when the release of tritium from the tritium adsorbent 12 is completed, so that the tritium adsorbent 12 and the tritium recovered water 8 are mixed and transferred to the centrifuge 150. The

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。   The centrifuge 150 separates the tritium recovered water 8 having an increased tritium concentration and the tritium adsorbent 12 after the release of tritium. The tritium recovered water 8 is returned to the concentrated water tank 9 and reused. On the other hand, the tritium adsorbent 12 is transferred to the regeneration tank 15.

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。   In this embodiment, the tritium recovered water 8 and the tritium adsorbent 12 are separated by the centrifugal separation method using the centrifugal separator 150, but instead of or in addition to this, a filtered press method and a magnetic separation method are performed. It may be used.

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。   In the regeneration tank 15, the regeneration liquid 10 is taken from the regeneration liquid tank 11 into the tritium adsorbent 12 transferred from the centrifuge 150, and the regeneration process is performed. Thereby, the adsorption performance of the tritium adsorbent 12 is recovered. The regenerating tank 11 is provided with a pH value sensor 152 for detecting the pH value of the regenerating solution 10, and is configured to be able to grasp the progress of the regenerating process by monitoring the pH value. When the regeneration process is completed, the opening and closing of the valve 154 is controlled, so that the tritium adsorbent 12 and the regeneration liquid are transferred to the centrifuge 156 in a state of being mixed with each other.

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。   The centrifuge 156 separates the tritium adsorbent 12 and the regenerated liquid 10 in a mixed state. The separated tritium adsorbent 12 is returned to the adsorbent storage tank 138, while the regenerated liquid 10 is returned to the regenerated liquid tank 11.

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。   In this embodiment, the regenerating liquid 10 and the tritium adsorbent 12 are separated by the centrifugal separation method using the centrifugal separator 156, but instead of or in addition to this, a filtered press method and a magnetic separation method are used. May be.

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。   The used regeneration solution 10 is returned to the regeneration solution tank 11 for reuse. However, as the contact with the tritium adsorbent 12 is repeated in the regeneration solution 10, not a few impurity components are taken in. It may gradually change in quality. Therefore, the regenerative liquid tank 11 is provided with a pH value sensor 158 for detecting the pH value of the regenerative liquid 10, and the pH adjustment reagent is adjusted by adjusting the valve 160 according to the detected value of the pH value sensor. An appropriate amount of a pH adjusting reagent is supplied from the tank 162 so as to alleviate the alteration.

(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。
(Example 6)
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system 1F according to the sixth embodiment. The present embodiment is characterized in that membrane separators 164 and 168 are used in place of the centrifugal separators 144 and 150 as compared with the fifth embodiment.
In addition, suppose that the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to Example 5, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.

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。   The tritium adsorbent 12 and the tritium-containing water 2 that are brought into contact with each other in the adsorption layer 13 are separated in the first membrane separator 164. By passing the mixed liquid of the tritium adsorbent 12 and the tritium-containing water 2 through the membrane separator 164, only the tritium adsorbent 12 on which tritium has been adsorbed remains, and the treated tritium-containing water 2 is treated water 6. It is sent to the treated water tank 7. On the other hand, the tritium adsorbent 12 remaining in the membrane separator 164 is washed away by the first backwashing water supplied from the first backwashing water tank 166, and is returned to the recovery tank 14 together with the first backwashing water. Be transported.

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。   In the collection tank 14, tritium is released from the tritium adsorbent to the first backwash water in the mixture of the first backwash water and the tritium adsorbent taken in from the membrane separator 164. When the tritium release is complete, the mixture is sent to the membrane separator 168. In the membrane separator 168, only the tritium adsorbent 12 from which the tritium has been released remains by allowing the mixture to pass through, and the first backwash water in which tritium is concentrated is transferred to the first backwash water tank 166. Returned. In this way, the tritium concentration of the first backwash water increases with each cycle. On the other hand, the tritium adsorbent 12 remaining in the membrane separator 168 is washed away by the second backwashing water supplied from the second backwashing water tank 169 and put into the regeneration tank 15 together with the second backwashing water. Be transported.

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。   The mixture of the tritium adsorbent 12 and the second backwash water transferred to the regeneration tank 15 is separated by the centrifuge 156 after the regeneration process is completed in the regeneration tank 15. The separated second backwash water is returned to the second backwash water tank 169 via the regenerated liquid tank 11.

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。
As described above, in this embodiment, the membrane separators 164 and 168 that use backwash water when separating the tritium adsorbent from the mixed solution are used. In the membrane separator 164, the tritium adsorbent 12 remaining in the membrane separator 164 is washed away with the first backwash water, and the tritium is released from the tritium adsorbent 12 into the first backwash water in the recovery tank 14. Thus, the first backwash water is substantially used as the tritium recovered water 8 in the above-described embodiment. As a result, it is possible to construct a system capable of concentrating tritium adsorbed on the tritium adsorbent into the tritium recovery water 8 without waste while suppressing complication of the apparatus configuration. Moreover, when other solutions are used as the first backwash water, mixing of impurities becomes a problem, but the above configuration does not cause such a problem.

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。   Further, in the membrane separator 168, the tritium adsorbent 12 remaining in the membrane separator 168 is washed away with the second backwash water, and the regeneration solution 10 is added to the second backwash water in the regeneration tank 14, and then the second backwash water is used. 2 backwash water is handled together with the regenerating solution 10. That is, the second backwash water is substantially used as the regenerating liquid 11 in the above-described embodiment. Thereby, complication of an apparatus configuration can be suppressed. Further, when another solution is used as the second backwash water, mixing of impurities becomes a problem, but the above configuration does not cause such a problem.

(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。
(Example 7)
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a tritium separation system 1G according to the seventh embodiment. The present embodiment is configured to include processing towers 170A, 170B, 170C, and 170D that also serve as the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5. The processing tower 170 is configured such that a tritium adsorbent 12 is filled in a casing extending in the longitudinal direction, and various processing liquids can be injected from both ends thereof.

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。   The system 1G includes a plurality of processing towers 170A, 170B, 170C, and 170D having the same configuration, and these are connected in parallel to each other. A raw water storage tank 134 in which tritium-containing water 2 is stored is regenerated at one end (inlet) side 174 of the plurality of treatment towers 170 via three-way valves 176A, 176B, 176C, 176D, 178A, 178B, 178C, and 178D. A regenerated liquid tank 11 in which the liquid 10 is stored and a concentrated water tank 9 in which the tritium recovered water 8 is stored are connected to each other. On the other hand, the treated water tank 7 is connected to the other end (exit) side 180 of the plurality of treatment towers 170 via four-way valves 182A, 182B, 182C, and 182D.

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。   The regenerative liquid tank 11 is provided with a pH value sensor 158 for detecting the pH of the regenerative liquid 10, and by adjusting the opening of the valve 160 according to the pH measurement result of the regenerative liquid 10, The pH of the regenerating solution 10 can be adjusted by the pH adjusting reagent supplied from the pH adjusting reagent tank 162.

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。   The control means 184 is a control unit composed of an electronic computing unit such as a computer, for example, and opens and closes each valve by transmitting and receiving electronic signals, thereby injecting various processing liquids to and from each processing tower 170. Control as possible.

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。   Here, an example of control by the control means 184 will be described. First, in order to make the explanation easy to understand, only the processing tower 170A will be described.

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。   First, by controlling the opening and closing of the three-way valves 176A and 178A, the tritium-containing water 2 to be treated is introduced from the raw water storage tank 134 into the treatment tower 170A. The treatment tower 170A is filled with the tritium adsorbent 12, and the adsorption treatment is carried out by contacting with the supplied tritium-containing water 2. When the adsorption process is completed, the control means 184 moves the treated water 6 with reduced tritium to the treated water tank 7 by controlling the opening and closing of the four-way valve 182A. On the other hand, the tritium adsorbent 12 to which tritium has been adsorbed remains in the processing etc. 170A as it is.

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。   Subsequently, the control means 184 controls the opening and closing of the three-way valve 178A to introduce the tritium recovered water 8 from the concentrated water tank 9 into the processing tower 170A, and the recovery process is performed. As a result, tritium is released from the tritium adsorbent 12, and the tritium recovered water 8 is concentrated. Thereafter, the control means 184 returns the tritium recovered water 8 to the concentrated water tank 9 by controlling the opening and closing of the four-way valve 182A. Again, the tritium adsorbent 12 from which tritium has been released remains in the treatment 170A.

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。
Subsequently, the control means 184 supplies the regenerated liquid 10 from the regenerated liquid tank 11 to the processing tower 170A by opening and closing the three-way valves 176A and 178A. Thereby, the regeneration process is performed, and the adsorption performance of the tritium adsorbent 12 is recovered. The regenerating liquid 10 used in the processing tower 170A is configured to be returned to the regenerating liquid tank 11 by controlling the opening and closing of the four-way valve 182A.
In addition, after the regeneration process is completed, the regeneration liquid 10 used in the treatment tower 170A is sent to the treated water tank 7 together with the treated water 6 by the control means 184 being controlled to open and close the four-way valve 182A. Again, the regenerated tritium adsorbent 12 remains in the processing tower 170A.

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。   Thus, in the processing tower 170A, a series of tritium separation processes are performed by injecting various processing liquids to the tritium adsorbent filled in the processing tower 170A. Although the processing tower 170A has been described above, a series of tritium separation processes are similarly performed in the other processing towers 170B, 170C, and 170D.

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。   In the present embodiment, in particular, the control means 184 is configured so that the adsorption process is continuously performed in any one of the four processing towers 170A, 170B, 170C, and 170D connected in parallel to each other. Open / close control is performed. Specifically, for example, when the adsorption process is performed in the processing tower 170A, the valves are switched so that the recovery process or the regeneration process is performed in the other processing towers 170B, 170C, and 170D. When the adsorption processing in the processing tower 170A is completed, the adsorption processing is performed in the processing tower 170B that has been performing the regeneration processing until immediately before, and the recovery processing or regeneration processing is performed in the other processing towers 170A, 170C, and 170D. Each valve is switched so that is performed.

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。   In this way, in the system 1G, valve switching control is performed so that the processing towers 170 on which the adsorption process is performed are alternately switched, and preferably the adsorption process is always performed on any of the processing towers 170. Thereby, the continuous separation treatment of the tritium-containing water 2 becomes possible, which is particularly advantageous when treating a large volume of the tritium-containing water 2.

(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。
(Example 8)
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a portable tritium separation system 1H according to the eighth embodiment. In the present embodiment, the processing tank 28 configured to be usable as the first processing unit 3, the second processing unit 4, and the third processing unit 5 by injecting various processing liquids is used. Although it is common with Example 2 of this (refer FIG. 4), the raw | natural water storage tank 186 which stores the tritium containing water 2 in the exterior, and the concentrated water storage tank which takes out and stores the concentrated tritium collection | recovery water 8 187 is configured to be connectable later, and is characterized in that it is portable.
Although various valves are arranged inside the system 1H shown in FIG. 17, this arrangement is only an example, and it is only necessary to be appropriately arranged so as to realize the following configuration.

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。
The tritium separation process using manganese oxide as described above does not require a large-scale facility such as a distillation tower as in the prior art, so the facility scale can be reduced, and such a portable system. Can be constructed as For example, when there are a large number of tanks that store tritium water over a wide area, such as a contaminated water tank in the premises of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, the system 1H is moved to each tank. This is advantageous because local processing can be performed.

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。
The system 1H is configured to be connected to an external raw water storage tank 186 so that the tritium-containing water 2 can be supplied, and the treated water 6 after the tritium is separated by the system 1H can be discharged. And a second discharge line 192 configured to be able to discharge the tritium recovered water 8 concentrated in the system 1H by being connected to the concentrated water storage tank 187.
The connection structure with the outside in the supply line 188, the first discharge line 190, and the second discharge line 192 only needs to be configured to be able to be connected to and disconnected from the connection target, and the specific structure is omitted here. .

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。   A specific use process of the system 1H will be described below. First, the outlet line and the inlet line of the raw water storage tank 186 storing the tritium-containing water 2 to be treated are connected to the supply line 188 and the first discharge line 190, respectively. Then, by driving a pump 194 provided between the raw water storage tank 186 and the treatment tank 28, the tritium-containing water 2 stored in the raw water storage tank 186 is supplied to the treatment tank 28, and an adsorption process is performed.

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。   In the treatment tank 28, the supplied tritium-containing water 2 is brought into contact with the tritium adsorbent 12 disposed in advance inside the treatment tank 28, whereby the adsorption treatment is performed. In the adsorption process, the tritium adsorbent 12 is supplied from the raw water storage tank 186 by continuing to drive the pump 194 while the adsorbing effect by the tritium adsorbent 12 is satisfactorily obtained or until the concentration of the tritium-containing water 2 reaches the target value. A circulation cycle in which tritium is separated from the tritium-containing water 2 introduced via the line 188 and the treated water 6 after separation is returned to the raw water storage tank 186 via the first discharge line 190 is repeated. By performing tritium separation while circulating the tritium-containing water 2 in this manner, it is possible to separate the large-capacity tritium-containing water 2 even in the treatment tank 28 having a relatively small capacity. That is, since the scale of the processing tank 28 can be kept small, a system capable of separating tritium with a large capacity while being suitable for portability can be realized.

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。   When the adsorption process is completed, the pump 194 is stopped and the remaining water in the treatment tank 28 is discharged to the raw water storage tank 186 through the discharge line 196. Subsequently, by operating the pump 198, the tritium recovery water 8 is introduced from the concentrated water tank 9 into the treatment tank 28, and the recovery process is performed. As a result, tritium is released from the tritium adsorbent 12 into the tritium recovery water 8 and the tritium recovery water 8 is concentrated. The pump 198 may also be continuously driven while the recovery process is being performed, so that the tritium recovered water 8 circulates between the processing tank 28 and the concentrated water tank 9.

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。   The tritium recovered water 8 is basically stored in the concentrated water tank 9, but when the concentration proceeds and the tritium concentration in the concentrated water tank 9 reaches a predetermined standard, the pump 198 is operated, It is discharged to an external concentrated water storage tank 187. As a result, a large amount of tritium-containing water is reduced in the concentrated water storage tank 187, and tritium-recovered water 8 having a high concentration of tritium is stored. The tritium collected in the concentrated water storage tank 187 can be subjected to treatment such as attenuation by long-term storage or stabilization by solidification.

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。   When the recovery process is completed, the pump 198 is stopped and the tritium recovered water 8 in the processing tank 28 is sent to the concentrated water tank 9 through the discharge line 200. Subsequently, by operating the pump 202, the regenerated liquid 10 is introduced from the regenerated liquid tank 11 into the treatment tank 28, and the regeneration performance is performed, whereby the adsorption performance of the tritium adsorbent 12 is recovered. During the regeneration process, the regeneration liquid 10 may be circulated between the treatment tank 28 and the regeneration liquid tank 11 by continuing the operation of the pump 202.

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。   When the regeneration process is completed, the regeneration liquid 10 is recovered from the processing tank 28 to the regeneration liquid tank 11 by the pump 202, and the system 1H returns to the initial state.

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。   In the above description of the system 1H, the case where the single processing tank 28 is provided has been described. However, a plurality of processing tanks 28 may be provided. In this case, for example, in accordance with Example 7 (see FIG. 16), the separation of the tritium-containing water 2 is controlled by controlling the injection and discharge of various treatment liquids so that the adsorption treatment is performed in any treatment tank 28. The processing may be performed continuously.

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。   Each line of the system 1H may be provided with a sample acquisition line for collecting a sample and a chemical injection line for adjusting the pH of various processing solutions.

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。   As described above, according to at least one embodiment of the present invention, a tritium separation system and a tritium separation method capable of suitably separating tritium from the tritium-containing water 2 by an adsorption reaction can be provided.

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。   The present disclosure relates to a tritium separation system and a tritium separation method for separating tritium from tritium-containing water.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tritium separation system 2 Tritium containing water 3 1st process part 4 2nd process part 5 3rd process part 6 Treated water 7 Treated water tank 8 Tritium recovery water 9 Concentrated water tank 10 Regenerated liquid 11 Regenerated liquid tank 13 Adsorption Tank 14 Recovery tank 15 Regeneration tank 16, 20, 24 Discharge line 28 Treatment tank 29 Moisture reduction unit 30 Condenser 100 Nuclear power plant 102 Core 104 Primary cooling system 106 Chemical volume control facility 108 Liquid waste treatment facility 110 Volume control unit 112 Second tank 116 First tank 114 Boric acid recovery unit 126 Purification unit 134 Raw water storage tank 136 Tritium concentration measuring device 138 Adsorbent storage tanks 144, 150, 156 Centrifuges 164, 168 Membrane separator 166 First backwash Water tank 169 Second backwash water tank 170 Treatment towers 176, 178, 182 Bed 180 supply line 184 the control means 186 raw water storage tank 187 concentrated water storage tank 190 first discharge line 192 second discharge line 194,198,202 pump

Claims (20)

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。
A tritium separation system for separating tritium from tritium-containing water using a tritium adsorbent,
A first treatment unit for bringing the tritium-containing water into contact with the tritium adsorbent;
A second processing unit for contacting the tritium adsorbent obtained from the first processing unit with tritium recovered water;
A tritium separation system comprising:
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。   The tritium separation system according to claim 1, wherein the tritium adsorbent includes hydrogen having a spinel crystal structure or lithium-containing manganese oxide. 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。   3. The tritium separation system according to claim 1, wherein the tritium recovery water is repeatedly used every time the tritium adsorbent is transferred from the first processing unit. 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。
A third processing unit for performing a regeneration process on the tritium adsorbent obtained from the second processing unit;
The tritium separation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the regenerated tritium adsorbent is used again in the first processing unit.
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。   The first processing section terminates the contact of the tritium-containing water with the tritium adsorbent for a preset time corresponding to the pH value of the tritium-containing water. 5. The tritium separation system according to claim 1. 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。   The tritium separation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the second processing unit includes a moisture reducing unit that reduces moisture of the tritium adsorbent. 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。   7. The tritium separation system according to claim 1, wherein the tritium-containing water is surplus water of a primary coolant in a pressurized water reactor equipped with a chemical volume control facility. 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。
The chemical volume control facility includes a boric acid recovery unit that recovers boric acid contained in the surplus water,
The tritium separation system according to claim 7, wherein the first processing unit supplies reused water that has passed through the boric acid recovery unit as the tritium-containing water.
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。   9. The tritium-containing water is returned to a first tank that is reusably stored as the primary coolant after the tritium is separated by the first processing unit. The tritium separation system described. 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。   The tritium-containing water is returned to a second tank storing the surplus water supplied to the boric acid recovery unit after the tritium is separated by the first processing unit. 9. The tritium separation system according to 8. 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。   The tritium separation system according to any one of claims 1 to 10, wherein the first processing unit and the second processing unit are configured as different processing tanks. 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。   The tritium separation system according to any one of claims 1 to 10, wherein the first processing unit and the second processing unit are configured as the same processing tank. 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。
The tritium adsorbent has a powder shape,
In the first treatment unit, the tritium adsorbent after the tritium is adsorbed is separated from the tritium-containing water by at least one of a magnetic separation method, a filtered press method, and a centrifugal separation method. It is comprised, The tritium separation system of any one of Claim 1 to 12 characterized by the above-mentioned.
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。
The tritium adsorbent has a powder shape,
In the third processing unit, the tritium adsorbent is separated from the regenerated liquid used for the regeneration process of the tritium adsorbent by at least one of a centrifugal separation method, a filtered press method, and a magnetic separation method. The tritium separation system according to claim 4, wherein the tritium separation system is configured as follows.
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。
The tritium adsorbent has a powder shape,
The second treatment unit is characterized in that the tritium adsorbent is separated and obtained from the tritium-containing water by a first membrane separator that uses the tritium recovered water as a first backwash water. The tritium separation system according to any one of claims 1 to 12.
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。
The tritium adsorbent has a powder shape,
The third processing unit separates the tritium adsorbent from the regenerated liquid by a second membrane separator that uses the regenerated liquid used for the regeneration treatment of the tritium adsorbent as second backwash water. The tritium separation system according to claim 4, wherein the tritium separation system is obtained.
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。
The first processing unit and the second processing unit are configured as a plurality of processing towers connected in parallel to the tritium-containing water via at least one valve,
The at least one valve is configured to be switched so that the adsorption process of the tritium by the tritium adsorbent is alternately performed in each of the plurality of processing towers. The tritium separation system according to any one of 16.
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。
A tritium separation system according to any one of claims 1 to 17,
A supply line configured to be able to supply the tritium-containing water from the outside;
A first discharge line configured to discharge the tritium-containing water from which the tritium has been separated;
A tritium separation system comprising: a second discharge line configured to discharge the tritium recovered water.
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。   A portable tritium separation system comprising the tritium separation system according to any one of claims 1 to 18. 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。
A tritium separation method for separating tritium from tritium-containing water using a tritium adsorbent containing hydrogen or lithium-containing manganese oxide having a spinel crystal structure,
A first step of bringing the tritium-containing water into contact with the tritium adsorbent;
After the first step, the second step of bringing the tritium adsorbent into contact with tritium recovered water having a higher tritium concentration than the tritium-containing water;
A method for separating tritium, comprising:
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