JP2021092519A - 汚染水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 放射性汚染水を燃焼して放射性物質を除去することで、滞留する放射線汚染水の処理促進を図る。【解決手段】 エマルジョン燃料生成部１００において、汚染水とＡ重油とが混合され、エマルジョン燃料が生成される。次に、燃焼部２００で、生成されたエマルジョン燃料が燃焼される。そして、フィルター部３００で、燃焼ガスから汚染物質が除去され、大気中に放出される。これにより、放射性物質を含む汚染水を燃焼して、放射性物質を除去することができるので、滞留する放射線汚染水の処理促進を図ることができ、汚染水タンクの数量を大幅に低減することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、汚染水の処理装置にかかり、特に、エマルジョン燃料の技術を応用した放射性汚染水の処理に好適な汚染水処理装置に関する。
先の震災では、原子力発電所が津波で大きな被害を受けており、その廃炉作業を行う過程で、大量の放射性物質を含んだ汚染水が発生し、その処理が喫緊の課題となっている。かかる放射性物質を含む汚染水を処理する背景技術として、下記特許文献１には、セシウムを含む廃棄物を乾燥炉内で加熱・乾燥させ、乾燥した廃棄物を燃焼させ、次に冷水でセシウムを捕捉し、セシウムを捕捉した汚染水を加熱濃縮するようにした「放射性核種濃縮回収方法及び回収システム」が開示されている。また、下記特許文献２には、酸素リッチガスを使用して放射性物質を酸化し、酸化物質をガス流体と非ガス残留物とに少なくとも部分的に分離することで、放射性物質の量が大きく減少され、放射性物質の安全で効率の良い取り扱い及び／又は放射性物質のコンパクトなスペースを取らない廃棄を可能とすることを目的とした「放射性物質からの汚染水を浄化する装置及び方法」が開示されている。
ところで、本件発明者らは、石油系液体燃料に水を混入したエマルジョン燃料について上記特許文献３に示すように特許を取得している。この技術を適用することで、放射性汚染水の処理を効果的に行えると考えられる。
本発明は、以上の点に着目したもので、放射性汚染水を燃焼して放射性物質を除去することで、滞留する放射線汚染水の処理促進を図ることを、その目的とする。
本発明は、汚染水から汚染物質を除去する汚染水処理装置であって、汚染水と液体燃料を混合してエマルジョン燃料を生成するエマルジョン燃料生成手段，前記エマルジョン燃料を燃焼する燃焼手段，燃焼ガスから前記汚染物質を除去するフィルター手段，を備えたことを特徴とする。
主要な形態の一つによれば、前記燃料生成手段は、乳化剤に液体燃料を混入攪拌して生成したエマルジョン燃料材に、前記汚染水を混合・撹拌して得たエマルジョン燃料を生成することを特徴とする。他の形態によれば、前記燃焼手段は、前記エマルジョン燃料を燃焼する燃焼炉と、これによって得た燃焼ガスを冷却するクッションチャンバーとを備えたことを特徴とする。他の形態によれば、前記汚染水が放射性物質を含んでおり、前記フィルター手段として、セシウムが付着している煤塵を除去するバグフィルターもしくは、複合発酵法を利用したフィルタ―を用いることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
本発明によれば、汚染水と液体燃料を混合してエマルジョン燃料を生成し、これを燃焼した後、燃焼ガスから汚染物質を除去することとしたので、汚染水の処理促進を図ることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
図１には、本発明にかかる汚染水処理装置１０の一実施例の全体構成が示されている。同図において、汚染水処理装置１０は、エマルジョン燃料生成部１００，燃焼部２００，フィルター部３００を備えている。まず、エマルジョン燃料生成部１００から説明すると、放射性汚染水（以下単に「汚染水」という）は汚染水タンク１２に収容されている。汚染水タンク１２は複数設けられており、汚染水が外部に漏出しないように工夫されている。汚染水タンク１２内の汚染水は、ポンプ１１０によって水クッションタンク１１２に供給されるようになっており、水クッションタンク１１２内の汚染水はフィルター１１４による異物除去後、ポンプ１３０，流量メーター１３２を介してエマルジョンサービスタンク１５０に供給されている。
一方、オイルタンク１２２には、石油系液体燃料として例えばＡ重油が貯蔵されている。このＡ重油は、フィルター１２４による異物除去後、ポンプ１４０を介してエマルジョン燃料材製造機１４２に供給されており、ここで、上記特許文献３に開示されているムース状乳化剤にＡ重油を混入攪拌してエマルジョン燃料材が製造されるようになっている。製造されたエマルジョン燃料材は、ポンプ１４４，流量メーター１４６を介してエマルジョンサービスタンク１５０に供給されている。オイルタンク１２２のＡ重油は、ポンプ１４８によってオイルサービスタンク１５２にも供給されている。エマルジョンサービスタンク１５０及びオイルサービスタンク１５２は、いずれもクッションタンクとして機能する。
エマルジョンサービスタンク１５０には、流量メーター１３２で計量された汚染水と、流量メーター１４６で計量されたエマルジョン燃料材とが、それぞれ混入されており、これらを攪拌装置１５１で攪拌することで、エマルジョン燃料が生成されるようになっている。エマルジョンサービスタンク１５０は、ポンプ１５４を介して焼却炉（又はボイラ―）２２０の二口バーナー２１０に接続されており、オイルサービスタンク１５２も二口バーナー２１０に接続されている。
次に、燃焼部２００について説明すると、燃焼炉２２０は、エマルジョン燃料を燃焼させるためのもので、耐火煉瓦などによって構成されており、必要に応じて検査孔が設けられる。燃焼炉２２０の燃焼ガス送出側は、クッションチャンバー２３０に接続されている。クッションチャンバー２３０は、耐火断熱材によって構成されており、冷風発生装置２３２及び給気ダンパー２３４が設けられている。給気ダンパー２３４は、後述する排気ファン３２２と連動して動作するようになっている。クッションチャンバー２３０には、例えば９００℃程度の燃焼ガスが燃焼炉２２０から供給されるが、この温度を下げるために冷風発生装置２３２から冷風が供給されるようになっている。具体的には、燃焼ガスの温度が、２６０℃以下、更には１００℃以下となるように、冷風の供給が行われる。
次に、フィルター部３００について説明する。フィルター部３００は、上述したクッションチャンバー２３０の上部に設けられた汚染除去フィルター３１０と、その排気側に設けられた補助フィルタ３２０と、排気ファン３２２の排気側に設けられた排気フィルター３３０とを備えている。これらのうち、汚染除去フィルター３１０及び補助フィルター３２０は、燃焼ガス中に含まれている放射性物質を除去する機能を備えており、例えば、セシウムが付着している煤塵を除去するバグフィルターを使用する。あるいは、高嶋康豪氏によって提唱されている複合発酵法を利用したフィルタ―を用いる。なお、複合発酵法については、例えば「緊急版!微生物が放射能を消した!!―日本復活の革命は福島から」（2012年2月1日，あうん出版）に記述されている。汚染除去フィルター３１０は、フィルター処理室３１２，３１４に天井クレーン３１６によって移動可能となっており、フィルターの清掃や交換などの作業が行われるようになっている。補助フィルター３２０，排気フィルター３３０も同様である。
排気ファン３２２は、クッションチャンバー２３０内の燃焼ガスを排気するためのもので、排気時は、給気ダンパー２３４から空気がチャンバー内に取り入れられるようになっている。排気ファン３２２の排気側は、排気フィルター３３０を介して煙突１４に接続されている。排気フィルター３３０も、排気中に含まれている汚染物を除去するために設けられている。すなわち、汚染物は、汚染除去フィルター３１０，補助フィルタ３２０，排気フィルター３３０により、３段階で除去されるようになっている。汚染除去フィルター３１０の燃焼ガスの入口側には、放射線センサー３８０が設けられており、汚染除去フィルター３１０，補助フィルタ３２０，排気フィルター３３０の燃焼ガスの出口側には、放射線センサー３８２〜３８６がそれぞれ設けられており、これらによってフィルタ通過後の燃焼ガスの放射線量が計測されるようになっている。
次に、上記実施例の全体動作について説明する。汚染水タンク１２に収容されている汚染水は、ポンプ１１０により水クッションタンク１１２に送られ、ここに貯留される。この汚染水は、フィルター１１４によるフィルタリング処理の後、ポンプ１３０によりエマルジョンサービスタンク１５０に送られる。一方、オイルタンク１２２内のＡ重油は、フィルター１２４によるフィルタリング処理の後、ポンプ１４０によりエマルジョン燃料材製造機１４２に送られ、ここでエマルジョン燃料材が製造される。エマルジョン燃料材は、ポンプ１４４によりエマルジョンサービスタンク１５０に送られる。エマルジョンサービスタンク１５０では、汚染水とエマルジョン燃料材とが混入され、更に撹拌装置１５１で撹拌することで、エマルジョン燃料が生成される。このときの汚染水とエマルジョン燃料材との混合比率は、流量メーター１３２及び１４６による計量により適宜設定される。例えば、重量比で、
ａ，汚染水：エマルジョン燃料材＝８０％：２０％
ｂ，汚染水：エマルジョン燃料材＝５０％：５０％
といった具合である。
ａ，汚染水：エマルジョン燃料材＝８０％：２０％
ｂ，汚染水：エマルジョン燃料材＝５０％：５０％
といった具合である。
以上のようにして得たエマルジョン燃料は、ポンプ１５４によって二口バーナー２１０に供給され、燃焼が行われる。エマルジョン燃料の燃焼が不十分なときは、オイルサービスタンク１５２内のＡ重油も、二口バーナー２１０に供給する。二口バーナー２１０では、エマルジョン燃料が燃焼しながら、燃焼炉２２０内に導入される。燃焼炉２２０内で燃焼した汚染水の燃焼ガスは、クッションチャンバー２３０に導入される。クッションチャンバー２３０では、冷風発生装置２３２で発生した冷風が導入され、これによって燃焼ガスの冷却が行われる。燃焼ガスの温度が高いと、汚染除去フィルター３１０の能力が低下するため、これを防ぐために、燃焼ガスの冷却が行われる。燃焼炉２２０から導入される燃焼ガスは、９００℃程度あるが、これを冷風によって例えば２６０℃以下に冷却する。冷却温度は、汚染除去フィルター３１０の種類によって決まる。
汚染除去フィルター３１０によって放射性汚染物質が除去された燃焼ガスは、更に補助フィルター３２０によって汚染物質が除去され、排気ファン３２２から排気される。そして、排気フィルター３３０によるフィルタリングを経て、煙突１４から外気ないし大気に放出される。一方、汚染除去フィルター３１０で除去された放射性物質は、天井クレーン３１６によってフィルター処理室３１２，３１４に移送され、ここで放射性物質の除去が行われる。除去後の放射性物質は、集められて保管される。
この場合において、放射線センサー３８０〜３８６によって、燃焼ガスの放射線量が計測される。これにより、
ａ，放射線フィルター３８６の計測結果を参照することで、大気に放出する燃焼ガスの放射線量が許容値内かどうかを知ることができる。
ｂ，汚染除去フィルター３１０，補助フィルタ３２０，排気フィルター３３０の燃焼ガスの入口側と出口側の放射線量を比較することで、各フィルタによる放射線量の除去性能を知ることができ、交換時期かどうかを知ることができる。
ａ，放射線フィルター３８６の計測結果を参照することで、大気に放出する燃焼ガスの放射線量が許容値内かどうかを知ることができる。
ｂ，汚染除去フィルター３１０，補助フィルタ３２０，排気フィルター３３０の燃焼ガスの入口側と出口側の放射線量を比較することで、各フィルタによる放射線量の除去性能を知ることができ、交換時期かどうかを知ることができる。
このように、本実施例によれば、
ａ，エマルジョン燃料生成部１００において、汚染水とＡ重油とが混合され、エマルジョン燃料が生成される。
ｂ，燃焼部２００で、生成されたエマルジョン燃料が燃焼される。
ｃ，フィルター部３００で、燃焼ガスから汚染物質が除去され、大気中に放出される。
ａ，エマルジョン燃料生成部１００において、汚染水とＡ重油とが混合され、エマルジョン燃料が生成される。
ｂ，燃焼部２００で、生成されたエマルジョン燃料が燃焼される。
ｃ，フィルター部３００で、燃焼ガスから汚染物質が除去され、大気中に放出される。
これにより、放射性物質を含む汚染水を燃焼して、放射性物質を除去することができるので、滞留する放射線汚染水の処理促進を図ることができ、汚染水タンクの数量を大幅に低減することができる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、石油系液体燃料としてＡ重油を用いたが、Ｂ重油，Ｃ重油など、各種の液体燃料を用いてよい。
(2)また、エマルジョン燃料材ないしエマルジョン燃料の生成方法も、前記特許以外の方法を適用することを妨げるものではない。
(3)前記実施例で示した放射線センサーの設置位置や設置個数は、必要に応じて適宜変更してよい。
(4)前記実施例で示した汚染水処理装置の構成は一例であり、同様の作用を奏するように設計変更可能である。
(5)本発明は、放射性物質を含む汚染水の処理が好適な例であるが、各種の汚染水の処理に適用することができる。
(1)前記実施例では、石油系液体燃料としてＡ重油を用いたが、Ｂ重油，Ｃ重油など、各種の液体燃料を用いてよい。
(2)また、エマルジョン燃料材ないしエマルジョン燃料の生成方法も、前記特許以外の方法を適用することを妨げるものではない。
(3)前記実施例で示した放射線センサーの設置位置や設置個数は、必要に応じて適宜変更してよい。
(4)前記実施例で示した汚染水処理装置の構成は一例であり、同様の作用を奏するように設計変更可能である。
(5)本発明は、放射性物質を含む汚染水の処理が好適な例であるが、各種の汚染水の処理に適用することができる。
本発明によれば、汚染水と液体燃料を混合してエマルジョン燃料を生成し、これを燃焼した後、燃焼ガスから汚染物質を除去することとしたので、汚染水の処理促進を図ることができ、放射性汚染水の処理に好適である。
１０：汚染水処理装置
１２：汚染水タンク
１４：煙突
１００：エマルジョン燃料生成部
１１０：ポンプ
１１２：水クッションタンク
１１４：フィルター
１２２：オイルタンク
１２４：フィルター
１３０：ポンプ
１３２：流量メーター
１４０：ポンプ
１４２：エマルジョン燃料材製造機
１４４：ポンプ
１４６：流量メーター
１４８：ポンプ
１５０：エマルジョンサービスタンク
１５１：攪拌装置
１５２：オイルサービスタンク
１５４：ポンプ
２００：燃焼部
２１０：二口バーナー
２２０：燃焼炉
２３０：クッションチャンバー
２３２：冷風発生装置
２３４：給気ダンパー
３００：フィルター部
３１０：汚染除去フィルター
３１２，３１４：フィルター処理室
３１６：天井クレーン
３２０：補助フィルター
３２２：排気ファン
３３０：排気フィルター
３８０〜３８６：放射線センサー
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３２２：排気ファン
３３０：排気フィルター
３８０〜３８６：放射線センサー
Claims (4)
- 汚染水から汚染物質を除去する汚染水処理装置であって、
汚染水と液体燃料を混合してエマルジョン燃料を生成するエマルジョン燃料生成手段，
前記エマルジョン燃料を燃焼する燃焼手段，
燃焼ガスから前記汚染物質を除去するフィルター手段，
を備えたことを特徴とする汚染水処理装置。 - 前記燃料生成手段は、乳化剤に液体燃料を混入攪拌して生成したエマルジョン燃料材に、前記汚染水を混合・撹拌して得たエマルジョン燃料を生成することを特徴とする請求項１記載の汚染水処理装置。
- 前記燃焼手段は、前記エマルジョン燃料を燃焼する燃焼炉と、これによって得た燃焼ガスを冷却するクッションチャンバーとを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の汚染水処理装置。
- 前記汚染水が放射性物質を含んでおり、
前記フィルター手段として、セシウムが付着している煤塵を除去するバグフィルターもしくは、複合発酵法を利用したフィルタ―を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の汚染水処理装置。
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