JPH05228454A - 水管内などにおける生物の付着防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水管内などにおいて大型水生付着生物の浮遊
生活期幼生に波長変換可能な色素レーザーを照射するこ
とを特徴とする、水管内などにおける生物の付着防止方
法である。 【効果】 原子力発電所、火力発電所または各種工場に
おける冷却水系などの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、ムラサキイガイ、カキなどの
貝類やフジツボ類などの大型水生付着生物の浮遊生活期
幼生ないしは成体が、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。また、レーザーとして波長変換可能な色素レーザー
を用いるので、対象生物の種類に応じてレーザーの波長
を設定することにより、その生物に特異的ともいえる殺
傷等のダメージ効果を与えることができる。

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
工場における冷却水系などの機器、配管、水管（これら
を総称して「水管」と呼ぶ）において、ムラサキイガ
イ、カキなどの貝類やフジツボ類などの大型水生付着生
物の浮遊生活期幼生ないしは成体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】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。

【０００３】従来行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。

【０００４】先ず、化学的処理方法としては、過酸化水
素や次亜塩素酸などを用いる薬液注入法、、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指摘され、この毒性による環
境汚染が問題視されている。

【０００５】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、紫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／ｃ
ｍ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。

【０００６】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、水中ロボットによる付着貝
類などの除去法、スポンジボールやウォータージェット
による付着幼生の除去法、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水生生物を主体
とした廃棄物の処理にも苦慮している。

【０００７】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。

【０００８】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。

【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生生物の付着防止方
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、水管内などにおいて大型水
生付着生物の浮遊生活期幼生にレーザーを照射するに当
たり、特定のレーザーを用いることによって、特定の水
生生物に対し効果的なレーザー照射をなし得、水生生物
の殺傷能力を高め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、水管内などにおいて大型水生付着生物の浮
遊生活期幼生にレーザーを照射するに当たり、波長変換
可能な色素レーザーを用いる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
は各種工場において、冷却系などの機器、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、水中の大型水生
付着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、レーザーとして
波長変換可能な色素レーザーを用いる方法である。

【００１３】大型水生付着生物の代表例は、ムラサキイ
ガイ、カキなどの貝類やフジツボ類などの水生生物であ
る。

【００１４】使用可能なレーザーは、ＹＡＧレーザー、
窒素ガスレーザーなどを光源（励起源）とした色素レー
ザーである。色素レーザーは単一波長、単一使用、また
は複数波長、複合使用で用いる。

【００１５】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位である。

【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、たとえばムラサキイガイ、カキなどの貝
類やフジツボ類などの大型水生付着生物の浮遊生活期幼
生ないしは成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】また、この発明では、レーザーとして波長
変換可能な色素レーザーを用いるので、対象生物の種類
に応じてレーザーの波長を設定することにより、その生
物に特異的ともいえる殺傷等のダメージ効果を与えるこ
とができる。

【００１８】このように、対象生物の種類に応じてその
生物に特異的なダメージ効果を与えることができる作用
機序は、明確ではないが、対象生物の体色とレーザーの
波長との間に、特にレーザー吸収性、透過性の特異的な
関係があるためと考えられる。

【００１９】

【実施例】この発明の実施例を説明する。

【００２０】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。

【００２１】実験用の水生生物としては、代表的な大型
付着生物であるムラサキイガイ(Mytilus sp.) の浮遊生
活期幼生と、付着生物ではないが動物プランクトンの一
種であるアルテミア（Artemia salina) 幼生を用いた。
ムラサキイガイは代表的な水生付着生物であり、その浮
遊生活期幼生は、成貝から受精卵を得、これを実験実施
まで人工的に飼育したものである。また、アルテミア幼
生は、やはり代表的な付着生物であるフジツボの浮遊生
活期幼生に体色、形態、行動の点で酷似している。アル
テミア幼生もまた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、これらの実験生物では、
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問題が
なく、データの信頼性が高い。

【００２２】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。

【００２３】供試生物(A) 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) を他端部へ流れ他端部から排出
管(4) を経て排水タンク(6)に排出される。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) が設けられてい
る。照射水管(3) の入射窓(5) 側の軸線延長上には、レ
ーザー光源用の窒素ガスレーザー発振器(7) と、その前
方の波長変換用の色素レーザー発振器(8) とがそれぞれ
設置されている。

【００２４】上記構成の実験装置において、色素レーザ
ー発振器(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) の内部に入光し、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) 内部においてレーザー照射された海水中の
供試生物は、海水と共に排出管(4) より排出され、観察
用の排水タンク(6) に回収される。回収した供試生物
(A) は光学顕微鏡下で観察され、その死滅数が調べられ
る。

【００２５】窒素ガスレーザー発振器(7) をレーザー源
とした色素レーザー発振器(8) において、レーザー波長
を３６０ｎｍに設定して実験を行い、供試生物の死滅数
を調べた。

【００２６】実施例２〜５ レーザー波長を４００、４４０、４８０、５１０および
５９０ｎｍにそれぞれ設定した点を除いて、実施例１と
同じ操作を行い、供試生物(A) の死滅数を調べた。

【００２７】比較例１ レーザー照射を行わない点を除いて、実施例１と同じ操
作を行い、供試生物(A) の死滅数を調べた。

【００２８】実施例および比較例の観測結果を表１にま
とめて示す。

【００２９】

【表１】 表１からわかるように、ムラサキイガイ幼生に対しては
３６０ｎｍ、４００ｎｍのような短波長のレーザー照射
が供試生物に効果的なダメージを与え、アルテミア幼生
に対しては４８０ｎｍ、５１０ｎｍ、５９０ｎｍのよう
に、ムラサキガイ幼生に対してよりも比較的長い波長の
方が効果的ダメージを与えることができた。

【００３０】

【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、原子力発電所、火力発電所または各種工場におけ
る冷却水系などの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、ムラサキイガイ、カキなどの貝類
やフジツボ類などの大型水生付着生物の浮遊生活期幼生
ないしは成体が、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。

【００３１】また、この発明では、レーザーとして波長
変換可能な色素レーザーを用いるので、対象生物の種類
に応じてレーザーの波長を設定することにより、その生
物に特異的ともいえる殺傷等のダメージ効果を与えるこ
とができる。

【００３２】さらにこの発明によりつぎのような効果が
発揮される。

【００３３】水生生物の付着防止の作用機序は化学的処
理によるものではなく物理的処理すなわちレーザー照射
によるものであるので、化学物質による環境への影響は
ない。

【００３４】レーザー照射を継続することにより、水生
生物に対する殺傷ダメージ効果を安定的に生じさせるこ
とができ、ダメージ効果が経時的に減退することがな
い。

【００３５】水生生物の付着防止方法に用いる装置は全
体にコンパクトであり、その設置空間が小さくて済む。
また装置の繁雑なメンテマンスも必要でない。

【００３６】ある特定の生物種のみに、選択的レーザー
照射が可能である。

【００３７】付着性水生生物を幼生段階で処理するた
め、生物廃棄量が極めて少なく、公害上の問題を起こす
こともない。

【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。

【符号の説明】 (1) …海水タンク (2) …注入管 (3) …照射水管 (4) …排出管 (5) …入射窓 (6) …排水タンク (7) …窒素ガスレーザー発振器 (8) …色素レーザー発振器 (9) …レーザービーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼塚 重則 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立 造船株式会社内 (72)発明者 林 錦吾 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立 造船株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水管内などにおいて大型水生付着生物の
   浮遊生活期幼生に波長変換可能な色素レーザーを照射す
   ることを特徴とする、水管内などにおける生物の付着防
   止方法。