JP6623352B2 - トリチウム水で汚染された軽水からのトリチウム水の分離方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、トリチウム水で汚染された軽水に、重水を添加し、重水及び/又はトリチウム水のガスハイドレートの形成条件であって且つ大部分の軽水の液体状態を維持する条件下で、トリチウム水と重水とを結晶構造中に含むガスハイドレートを形成することにより、トリチウム水と重水とを軽水から除去する工程と、トリチウム水と重水とを含むガスハイドレート構造を壊して得られる、トリチウム水と重水を含む混合液を、トリチウム水を結晶構造とするガスハイドレート形成条件下であって且つ重水の液体条件を維持する条件下で、トリチウム水を結晶構造中に含むガスハイドレートを形成することにより、トリチウム水を重水から分離した後、トリチウム水のガスハイドレート構造を壊して、トリチウム水を収集する工程を、この順序で包含することを特徴とするトリチウム水で汚染された軽水からのトリチウム水の分離方法である。
本発明における汚染水からトリチウム水を分離する方法を、図1に示す。
トリチウム水と軽水を含む混合液はいわゆる汚染水であり、トリチウム水と軽水以外のものが含まれていてもよい。重水はD2OまたはDOHの少なくともいずれかである。
汚染水に添加する重水の量は、重水ガスハイドレートがトリチウム水ガスハイドレートと構造が近いことから、重水ガスハイドレートが種結晶として機能し、トリチウム水ガスハイドレートが重水ガスハイドレートと混在する形で結晶化することが可能な量とする。例えば、汚染水のトリチウム濃度の約104倍程度である。この場合には、汚染水のトリチウム濃度は前述した通り、1.86〜9.29×10−8g/Lであるから、重水の添加量は汚染水の0.01〜50重量%程度である。
本発明方法の重水とトリチウム水、または、トリチウム水のガスハイドレート結晶化を行なう装置としては、公知の装置が用いられるが、例えば、結晶化を行う反応槽の外部に、反応槽上部と反応槽底部とをつなぐ循環パイプを有し、このパイプの中間部には底部から上部方向に圧送するポンプを有する装置が用いられる。このパイプ内の温度は結晶化温度より高ければよいが、通常は反応槽の温度よりも僅かに高い温度に設定される。反応槽内で成長したガスハイドレート結晶は、フィルタ径より大きくなるとトラップされるが、フィルタ孔径より小さい結晶は、パイプ中を循環する際に融解した後に反応槽に戻り、再結晶化する。この機構により反応槽中のガスハイドレート結晶は成長を続ける。一定の大きさまで結晶が成長した後、液相の循環が妨げられ、ポンプの差圧が上昇する。この段階で反応槽中の液相を除去することにより、ハイドレート結晶と液相を分離することができる。
試験用の試料水として、超純水に市販のトリチウム水を含有する試薬をトリチウム濃度が5×105Bq/Lになるように混合し、試料水とした。試料水を反応槽に入れ、ここに同量の重水を添加した。重水を添加した試料水を真空ポンプで減圧脱気させた。これらの操作は19.0℃で行った。なお、装置は上述の装置を用いた。
この条件下で反応を継続させ、外部循環部の流量が低くなった時点で、反応槽内の液相を排出した。排出した液相は減圧下で加熱し、脱ガスさせた。脱ガス後の液体試料は、上述の処理後の軽水であり、この中に含まれるトリチウム水の濃度を測定した。測定は液体シンチレーション法で行った。結果を表1の「1段目分離除去後」に示した。
試験用の試料水として、超純水に市販のトリチウム水を含有する試薬をトリチウム濃度が5×105Bq/Lとなるように混合し試料水とした。試料水を反応槽に入れ、ここに同量の重水を添加した。重水を添加した試料水を真空ポンプで減圧脱気させた。これらの操作は19.0℃で行った。
12 重水タンク
13 軽水タンク
21 循環ポンプ
22 ガスボンベ
31 反応槽
41 恒温水槽
51 計装装置
52 流量計
53 温度計
54 圧力調整装置
Claims (3)
- トリチウム水で汚染された軽水からのトリチウム水の分離方法であり、
該汚染された軽水中にトリチウム濃度が0.5〜5×106Bq/Lであり、
該トリチウム水で汚染された軽水に、重水を添加し、この重水の添加量は重水添加後のトリチウム水で汚染された軽水中に重水0.01〜50重量%であり、
重水添加後、重水及び/又はトリチウム水のガスハイドレートの形成条件下であって且つ大部分の軽水の液体状態を維持する条件下で、トリチウム水と重水とを結晶構造中に含むガスハイドレートを形成し、
該ガスハイドレートを軽水から除去することを特徴とする、
トリチウム水で汚染された軽水からのトリチウム水の分離方法。 - (A)トリチウム水と軽水を含む混合液に、重水を添加し、重水及び/又はトリチウム水のガスハイドレートの形成条件下であって且つ大部分の軽水の液体状態を維持する条件下で、トリチウム水と重水とを結晶構造中に含むガスハイドレートを形成し、該ガスハイドレートを軽水から除去すること、
(B)前記軽水より除去して得られたトリチウム水と重水とを結晶構造中に含むガスハイドレートを壊すことにより、トリチウム水と重水を含む混合液を得た後、トリチウム水のガスハイドレート形成条件下であって且つ重水の液体状態を維持する条件下で、該混合液中に、トリチウム水を結晶構造中に含むガスハイドレートを形成し、該ガスハイドレートを該混合液から分離除去した後、該分離除去したトリチウム水を結晶構造中に含むガスハイドレートを壊し、トリチウム水を収集すること、
をこの順序で包含することを特徴とする、トリチウム水で汚染された軽水からのトリチウム水の分離方法。 - 前記トリチウム水と重水とを結晶構造中に含むガスハイドレート内に、僅かな量の軽水が取り込まれており、該ガスハイドレートを壊す融解工程と、トリチウム水と重水と僅かな量の軽水を含む混合液を再結晶化する再結晶化工程とを繰り返して、ガスハイドレート中に含まれていた軽水を除去若しくは軽減した上で、トリチウム水と重水と僅かな量の軽水を含む混合液を、トリチウム水のガスハイドレート形成条件下であって且つ重水の液体状態を維持する条件下で、トリチウム水を結晶構造中に含むガスハイドレートを形成することを特徴とする、請求項2に記載のトリチウム水で汚染された軽水からのトリチウム水の分離方法。
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