JPH04338279A - 水管内における生物の付着防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大量の淡水または海
水を利用している原子力発電所、火力発電所または各種
工場の機器、配管、水管（これらを総称して「水管」と
呼ぶ）において、ムラサキガイ、カキなどの貝類やフジ
ツボなどの水生動物、藻類などの水生植物あるいは水生
微生物など生態上付着性を有する生物（これらを総称し
て「水生生物」と呼ぶ）が水管の内面に付着し、成長お
よび繁殖することを防ぐ水生生物の付着防止方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術および解決すべき課題】レーザー照射は、生
物ないしは生体に対し、その光エネルギーを対象物の一
点に集中照射できる特性から、臨床医学分野では外科手
術などに利用されているが、水中における生物の付着防
止への利用例はない。

【０００３】また、大量の淡水または海水を用いる発電
所や工場では、取水管その他の水管に上記のような水生
生物が付着して繁殖し流路面積を狭める。例えば、大量
の海水を冷却水として利用している原子力発電所または
火力発電所では、水生生物が機器、配管および冷却水管
に付着し、これが成長して繁殖することにより、取水量
の減少、熱交換器やポンプなどの効率低下および損傷な
どの各種障害を引き起こしている。そのため、上記のよ
うな付着性を有する各種水生生物の付着、成長および繁
殖を防止することが必要である。

【０００４】従来行なわれてきた水生生物の付着防止方
法には、化学的処理方法、物理的処理方法および機械的
処理方法がある。これらを以下にまとめる。

【０００５】先ず、化学的処理方法としては、塩素注入
法、薬液注入法、過酸化水素注入法、防汚塗装、電解法
および銅イオン法などがある。しかし、これらの方法に
共通する問題として、使用する化学物質あるいは生成し
た化学物質の毒性が挙げられ、この毒性による環境汚染
が問題視されている。

【０００６】つぎに、物理的処理方法としては、温水処
理法、淡水処理法、温風干出処理法、電撃法、超音波法
、外線照射法などがある。しかし、温水処理法、淡水処
理法および温風干出処理法を実施する際には、冷却水系
を一時停止させなければならないが、冷却水系を一時停
止させることは発電プラントなどでは大きな問題である
。また、電撃法では、水管内全域に約８００Ｖ／ｃｍ程
度の電界強度を必要とし、連続処理による消費電力は多
大である。超音波法では、水管壁を損傷する可能性があ
る。紫外線照射法は、水生生物浮遊期幼生に直接的な殺
傷ダメージを与えるが、完全に死滅しなかった幼生には
紫外線による遺伝子損傷の恐れがあり、その後成長を続
けた生物個体が遺伝子の変異性を発現させる可能性があ
り、環境上問題が生じかねない。

【０００７】機械的処理方法には、マイクロストレーナ
ーによる幼生の進入防止法、ボール、ブラシによる付着
幼生の除去法、水中ロボットによる付着貝類などの除去
法、さらには工具などを使用しての人手による作業法な
どがある。しかし、これらの方法では、装置の大型化、
繁雑なメンテナンスの必要性、細配管内の処理法として
の不適性および多大の作業労力と時間が問題であり、ま
た除去後に生ずる貝類や海藻類等の水生生物廃棄物の処
理にも苦慮している。

【０００８】このように、従来の技術では様々の問題が
あるため、新技術の開発が切望されている。

【０００９】この発明の目的は、従来技術の上記の如き
問題を全て克服することができる水性生物の付着防止方
法を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成すべく工夫されたもので、水管内における水生生物の
浮遊生活期幼生にレーザーを照射するに当たり、水管内
を通流する水生生物含有水に特定の前処理を施すことに
よって、対象生物へのレーザーの吸収性を高め、対象生
物に対する殺傷能力を増大させ効果的ダメージを与える
ことができるという知見を得て完成されたものである。

【００１１】すなわち、この発明による水生生物の付着
防止方法は、水管内における水生生物の浮遊生活期幼生
にレーザーを照射するに当たり、レーザー照射前に予め
該浮遊生活期幼生に着色を施しておくことを特徴とする
ものである。

【００１２】より詳細には、この発明は、大量に水また
は海水を利用している原子力発電所、火力発電所または
各種工場の機器、配管および水管内に単一または複合の
レーザービームを水流方向に平行または水流方向に対し
垂直に照射し、水中の付着性生物の浮遊生活期幼生およ
びその成体を死滅させまたはその生活力を弱らしめるに
当たり、レーザー照射前に予め水生生物の浮遊生活期幼
生に着色を施しておく方法である。

【００１３】使用可能なレーザーの種類としては、アル
ゴンイオンレーザー、銅蒸気レーザー、ＹＡＧレーザー
、半導体レーザー、窒素レーザーなどがある。これらの
レーザーを単一でまたは複合で用いる。レーザー照射が
水生生物に対して殺傷作用を生じる主たる要因としては
、レーザーの波長、照射単位面積当たりの光エネルギー
などが挙げられる。使用可能なレーザーの波長は３５０
〜１０００ｎｍ位であり、とりわけ効果的な殺傷結果を
望めるのは、４００〜７００ｎｍである。この範囲（４
００〜７００ｎｍ）　の波長は、水中への吸収が少なく
、水透過性の効率がよく、水中の幼生に対し直接的な照
射が可能なため、生体へのレーザーエネルギーの吸収が
よい。 また、紫外線あるいは紫外領域の波長のレーザーは、未
確認ではあるが、遺伝子に作用して変異を誘発させる可
能性があり、環境上の問題があるとが考えられる。それ
に対し、上記波長のレーザーを用いた光エネルギーを水
生生物含有水に照射する方法では、紫外線照射で予想さ
れる上記のような危険性はない。

【００１４】この発明は、水生生物に対するレーザー照
射による殺傷およびダメージを高めることを企図して、
照射前に予め対象生物に着色を施し、レーザーの吸収性
を高める方法である。この点について、半導体（Ａｌ−
Ｇａ−Ａｓ）レーザーを例に説明する。半導体レーザー
は、８００〜８３０ｎｍ位の波長をもつため、その波長
は前述の４００〜７００ｎｍの範囲内にはない。そのた
め、アルゴンイオンや同蒸気レーザー程には幼生に対す
る殺傷効果がなく、その能力は幼生の生活力を弱める程
度にすぎない。そこで、半導体レーザーの光の吸収効率
を高めるために、対象生物の幼生に赤、青、緑、青、黒
および藍の着色を施し、ついで半導体レーザーを照射す
る。 着色をしない生物に比べ、青、黒および藍に着色した生
物に対する殺傷効果は高い。赤、緑の着色効果は相対的
に少ない。一般に、付着性生物の浮遊生活期幼生の体色
は、ほぼ半透明である。この発明による前処理は、この
ような半透明の生体にある特定の色を着けることにより
、使用するレーザー波長を吸収しやすくし、殺傷能力お
よびダメージ効果の向上を狙うものである。

【００１５】かくして、生物の体色の着色により、特定
のレーザー波長が吸収し易くなり、対象生物に対する殺
傷能力およびダメージ効果が高められる。また着色に使
用する色素は、環境汚染上、自然界に対し影響が少ない
ものが望ましく、低能度で水生生物に着色可能なものが
よい。

【００１６】

【作用】レーザービームによる水生生物の殺傷および生
活力低下のメカニズムについて述べる。水流方向に平行
あるいは水流方向に対し垂直（たとえばスクリーン状）
にレーザーを照射すると、水中に浮遊もしくは生息して
いる水生生物の幼生個体にレーザーが直接的に当たる。 その結果、レーザーエネルギーが生体に吸収され、生体
が凝固および炭素化され、生体の表皮、真皮、生体内部
の組織および各器官の壊死ないしは損傷が起こり、それ
が原因で水生生物の死滅および生活力の低下が引き起こ
され、水管の内面への付着能が破壊される。

【００１７】この発明では、レーザー照射前に予め対象
生物に着色を施しておくので、対象生物へのレーザーの
吸収性が高められ、対象生物に対する殺傷能力が増大さ
れ効果的ダメージが与えられる。

【００１８】

【実施例】この発明の実施例を説明する。

【００１９】実施例１ 初めに、この実施例に供した水生生物について述べる。 実験用の供試生物としては、付着性を有する水生生物の
幼生は用いず、アルテミア（Ａｒｔｅｍｉａ　ｓａｌｉ
ｎａ）幼生を用いた。アルテミア幼生は、主な付着生物
であるフジツボ類やムラサキイガイその他の貝類の浮遊
生活期幼生に、形態、行動などの点で酷似している。ア
ルテミア幼生は、人工的に増殖でき実験への安定供給が
可能な生物である。そのため、一般に生物実験において
問題視される、供試生物の条件の不安定性から生じるデ
ータの非再現性についても問題がなく、データの信頼性
が高い。

【００２０】つぎに、この実施例で用いた実験装置の構
造について図１に従って説明する。予め所要の色彩に着
色した供試生物が濾過海水と共に海水タンク（１）　に
蓄えられている。この水生生物含有海水は海水タンク（
１）　から注入管（２）　を経て照射水管（３）　の一
端部に注入され、照射水管（３）　の他端部から排出管
（４）　を経て排出される。照射水管（３）　への海水
注入量は実験中一定量に保持され、水生生物含有海水は
同管内を一定流速で同一方向に流れ、これに従って水生
生物（Ｂ）　も水流方向に流れていく。照射水管（３）
　の一端壁にはレーザービーム入射窓（５）　が設けら
れており、また長さの中央部は管内観察用のガラス管（
６）　で構成されている。照射水管（３）　の一端外方
にはレーザー発生装置（７）　が設置され、そのレーザ
ーヘッド（８）　からレーザービーム（９）　がレーザ
ービーム入射窓（５）　を経て照射水管（３）　内部に
入光し管内の水生生物含有海水に水流方向に平行に照射
されている。照射水管（３）　のガラス管（６）　の上
方には観察用の顕微鏡（１０）が設置され、顕微鏡（１
０）はテレビモニターに接続されている。照射水管（３
）　の内部においてレーザー照射された海水中の水生生
物（Ｂ）の様子は、顕微鏡（１０）によって観察され、
観察結果はテレビモニターによってビデアテープに記録
される。

【００２１】上記構成の実験装置において、レーザーと
してＡｌ−Ｇａ−Ａｓ系の半導体レーザー（波長８００
〜８３０ｎｍ位）を単独で用い、レーザー照射時間は３
０秒間とし、供試生物として前述の如くアルテミア幼生
を用いた。

【００２２】また、供試生物の着色に用いた色素は、黒
、青、藍の絵の具、赤、緑の食用色素であり、これら色
素をそれぞれ水溶液とし、実験直前に供試生物をこれら
水溶液中に約１０分間浸漬した。供試生物は、水溶液中
の色素を海水と共に体内に取り込むため、半透明の躯幹
はそれぞれの色素に染まった。着色された供試生物をネ
ットで掬い取り、海水タンク（１）　に濾過海水と共に
収容した。また、照射水管（３）　内でレーザー照射さ
れた供試生物は、排出管（４）　より海水と共に排出さ
れ、観察用の容器に回収された。回収した供試生物は顕
微鏡下で観察され、その死滅数、殺傷のダメージ状態を
調べた。

【００２３】また、比較のために、供試生物の前処理を
行なわなかった無着色の供試生物についても、上記と同
様の操作を行なった。

【００２４】観測結果を表１にまとめて示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１からわかるように、黒、藍に着色した
供試生物では全個体が死滅した。また、照射中にガラス
管（６）　より照射水管（３）　内の状況を観察したと
ころ、供試生物はレーザー照射とほぼ同時に死滅してい
る様子が見られた。黒、藍についで死滅数が多かった色
彩は青であり、以下、緑、赤と続いた。比較例の無着色
の供試生物は、５個体死滅しただけであった。したがっ
て、黒、藍、青の着色によって、供試生物に対する殺傷
効果という点で、有為な差が認められた。

【００２７】実施例２ 図２には、実用機として使用するレーザー照射装置を示
す。実用機の場合は、色素溶液タンク（１１）に色素溶
液が収容され、ここから誘導水管（１２）へ色素溶液注
入ポンプ（１３）を介して注入される。対象生物は、水
生生物含有水を照射水管（１４）へ導く誘導水管（１２
）内で色素により着色される。着色性物は照射水管（１
４）内でレーザー発生装置（１５）によりレーザー照射
を受け排出管（１６）から排出される。

【００２８】

【発明の効果】この発明の水生生物の付着防止方法によ
れば、水管を通流する水生生物含有水にレーザーを照射
するので、貝類などの水生動物、藻類などの水生植物お
よび水生微生物などの浮遊生活期幼生および付着後の幼
生ないし成体が、機器、配管および冷却水管に付着、成
長および繁殖するのを確実に防止することができる。

【００２９】また、この発明では、レーザー照射前に予
め対象生物に着色を施しておくので、対象生物へのレー
ザーの吸収性を高め、対象生物に対する殺傷能力を増大
させ効果的ダメージを与えることができる。

【００３０】すなわち、 ｉ）　　　　照射するレーザーの種類に応じて、その波
長特性に対応するレーザー光を吸収しやすい色素で水生
生物を着色することにより、レーザー光の吸収効果を高
めることができる。

【００３１】ｉｉ）　　　こうしてレーザー光の吸収効
率を高めることにより、必要なエネルギー（消費電力）
を従来の照射法より節減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で用いた実験装置を示す概略図である。

【図２】実用機のレーザー照射装置を示す概略図である
。

【符号の説明】

（１）　…海水タンク （２）　…注入管 （３）　（１４）…照射水管 （４）　（１６）…排出管 （５）　…レーザービーム入射窓 （６）　…ガラス管 （７）　（１５）…レーザー発生装置 （８）　…レーザーヘッド （９）　…レーザービーム （１０）…顕微鏡 （１１）…色素溶液 （１２）…誘導水管 （１３）…色素溶液注入ポンプ （Ｂ）　…水生生物（供試生物）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水管内における水生生物の浮遊生活期
   幼生にレーザーを照射するに当たり、レーザー照射前に
   予め該浮遊生活期幼生に着色を施しておくことを特徴と
   する、水管内における生物の付着防止方法。