JPS60168520A - トリチウム含有劣化重水の再濃縮法 - Google Patents
トリチウム含有劣化重水の再濃縮法Info
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- JPS60168520A JPS60168520A JP2579584A JP2579584A JPS60168520A JP S60168520 A JPS60168520 A JP S60168520A JP 2579584 A JP2579584 A JP 2579584A JP 2579584 A JP2579584 A JP 2579584A JP S60168520 A JPS60168520 A JP S60168520A
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- tritium
- hydrogen
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は疎水性白金触媒を充填した水／水素系同位体交
換反応塔を用いてトリチウム含有劣化重水を再濃縮する
改良された方法忙関する。
換反応塔を用いてトリチウム含有劣化重水を再濃縮する
改良された方法忙関する。
トリチウム（’ｌ’）は原子核の人工破壊により容易に
生成され、放射性を有するため、原子炉等から出る劣化
重水を再濃縮する場合には、これが環境に放出されるの
を極力防止しなければならない。
生成され、放射性を有するため、原子炉等から出る劣化
重水を再濃縮する場合には、これが環境に放出されるの
を極力防止しなければならない。
従来、トリチウム含有劣化重水の再濃縮方法としては、
電解法、蒸留法、水／水素系交換反応法がある。
電解法、蒸留法、水／水素系交換反応法がある。
電解法は、分離系数α＝３〜１０と大きく、Ｄ、０濃度
の高い劣化重水を再濃縮する方法としては適しているが
、廃液中の重水濃度を低くして、Ｄ、Ｏの損失を少なく
するとともにトリチウムを放出させないためには、多く
の回収段を必要とする欠点がある。
の高い劣化重水を再濃縮する方法としては適しているが
、廃液中の重水濃度を低くして、Ｄ、Ｏの損失を少なく
するとともにトリチウムを放出させないためには、多く
の回収段を必要とする欠点がある。
また、蒸留法は操作が比較的容易であるが、分離係数α
＝ １．０２〜１．０５と小さく、トリチウム含有重水
（以下Ｔ−Ｄ２０と記す）を濃縮する濃縮部およびＴ−
ＤｚＯａ度を低下させる回収部はともに理論段数は大き
く、段数の極めて多い蒸留塔を必要とする欠点がある。
＝ １．０２〜１．０５と小さく、トリチウム含有重水
（以下Ｔ−Ｄ２０と記す）を濃縮する濃縮部およびＴ−
ＤｚＯａ度を低下させる回収部はともに理論段数は大き
く、段数の極めて多い蒸留塔を必要とする欠点がある。
また、従来の水／水素系同位体交換反応塔処よるトリチ
ウム含有劣化重水（以下劣化Ｔ−Ｄ、０と記す）の再濃
縮方法は、第１図に示すように疎水性白金触媒を充填し
た分離係数α＝２〜５の水／水素系同位体交換反応＠（
以下交換反応塔という）１、電解槽２および再結合器３
からなる装置によって行なわれている。すなわち、交換
反応塔１の中間部に劣化Ｔ−Ｄ２０４を供給し、これを
濃縮した製品重水５を電解槽２から採取する。電解！２
では、交換反応塔１の底部よシ流下するＴ・Ｄ２０６が
電解され、水素７と酸素８が発生される。この水素７は
大部分が重水素で小量の軽水素およびトリチウムを含有
する。この大部分が重水素よりなる電解水素７は、交換
反応塔１内を上昇し、その間に流下する水と向流接触し
て同位体の交換反応が行なわれ、流下する水をＴ −Ｄ
２０とするとともに、交換反応塔１頂部に行くにしたが
ってトリチウムおよび重水素は減少し、殆どが軽水素の
水素９となシ塔頂部よシ再結合器３に導入される。導入
された水素９は、電解［２より発生した酸素８と再結合
され、結合水１０となり交換反応塔１の頂部に流下され
るが、その際結合水の一部は廃棄水１０′として系外に
放出される。この廃棄水１σはトリチウム、重水素が交
換反応によって殆ど回収された水素９と電解酸素８との
再結合したものであるのでトリチウムの含有量は微量で
放出しても環境汚染は発生しない。
ウム含有劣化重水（以下劣化Ｔ−Ｄ、０と記す）の再濃
縮方法は、第１図に示すように疎水性白金触媒を充填し
た分離係数α＝２〜５の水／水素系同位体交換反応＠（
以下交換反応塔という）１、電解槽２および再結合器３
からなる装置によって行なわれている。すなわち、交換
反応塔１の中間部に劣化Ｔ−Ｄ２０４を供給し、これを
濃縮した製品重水５を電解槽２から採取する。電解！２
では、交換反応塔１の底部よシ流下するＴ・Ｄ２０６が
電解され、水素７と酸素８が発生される。この水素７は
大部分が重水素で小量の軽水素およびトリチウムを含有
する。この大部分が重水素よりなる電解水素７は、交換
反応塔１内を上昇し、その間に流下する水と向流接触し
て同位体の交換反応が行なわれ、流下する水をＴ −Ｄ
２０とするとともに、交換反応塔１頂部に行くにしたが
ってトリチウムおよび重水素は減少し、殆どが軽水素の
水素９となシ塔頂部よシ再結合器３に導入される。導入
された水素９は、電解［２より発生した酸素８と再結合
され、結合水１０となり交換反応塔１の頂部に流下され
るが、その際結合水の一部は廃棄水１０′として系外に
放出される。この廃棄水１σはトリチウム、重水素が交
換反応によって殆ど回収された水素９と電解酸素８との
再結合したものであるのでトリチウムの含有量は微量で
放出しても環境汚染は発生しない。
上記水素９と電解酸素８との従来の再結合法は、上記再
結合器３内に導入される酸素８内に水素９を吹出して焔
として燃焼させその後冷却して液体水とする方法もある
が、危険を伴なうため、通常不活性ガスを循環させ、そ
の中に水素および酸素を岸発限度以内、すなわち不活性
ガスを水素ガス量の約３５倍程度にして、白金触媒を用
いて再結合さ忙ている。しかし、この方法は大量の不活
性ガスを循環させるので、装置の規模は大きくなり、循
環機のためのスペースを必要とし、その設置費用、動力
費などがかがシ経済的に不利となる。
結合器３内に導入される酸素８内に水素９を吹出して焔
として燃焼させその後冷却して液体水とする方法もある
が、危険を伴なうため、通常不活性ガスを循環させ、そ
の中に水素および酸素を岸発限度以内、すなわち不活性
ガスを水素ガス量の約３５倍程度にして、白金触媒を用
いて再結合さ忙ている。しかし、この方法は大量の不活
性ガスを循環させるので、装置の規模は大きくなり、循
環機のためのスペースを必要とし、その設置費用、動力
費などがかがシ経済的に不利となる。
また、軽水中のトリチウム除去法として、第２図に示す
ような方法が知られている。すなわち、交換反応塔１の
中間部にトリチウム含有軽水１１を供給し、トリチウム
を含有しない軽水（天然軽水）１２を交換反応塔１の頂
部に補助供給し、流下する濃縮トリチウム含有軽水１３
を電解槽２に導入し電解する。発生した電解酸素８は脱
水後放出され、トリチウムを含有する電解水素１４は、
上記交換反応塔１の底部に導入され、流下する水との交
換反応によってトリチウム含有量は減少し、トリチウム
の放出許容濃度以下の軽水素１５となって大気中に放出
され、トリチウムが濃縮された軽水１６は電解槽２よル
抜出される。
ような方法が知られている。すなわち、交換反応塔１の
中間部にトリチウム含有軽水１１を供給し、トリチウム
を含有しない軽水（天然軽水）１２を交換反応塔１の頂
部に補助供給し、流下する濃縮トリチウム含有軽水１３
を電解槽２に導入し電解する。発生した電解酸素８は脱
水後放出され、トリチウムを含有する電解水素１４は、
上記交換反応塔１の底部に導入され、流下する水との交
換反応によってトリチウム含有量は減少し、トリチウム
の放出許容濃度以下の軽水素１５となって大気中に放出
され、トリチウムが濃縮された軽水１６は電解槽２よル
抜出される。
この方法においては、供給液１１がトリチウム含有軽水
であるため、再結合器３を用いずに還流水として天然軽
水１２を補助供給し、放出水素１５中のトリチウム濃度
を容易に放出許容限度以下としている。
であるため、再結合器３を用いずに還流水として天然軽
水１２を補助供給し、放出水素１５中のトリチウム濃度
を容易に放出許容限度以下としている。
仁の軽水中のトリチウム除去のように再結合器３を使用
しないで第２図のシステムに従い劣化Ｔ・Ｄ２０の再濃
縮を行なうには、系内に軽水の導入を極力押えるため第
３図に示すようにトリチウムを含まない重水１７を交換
反応塔１の頂部に補助供給すべきである。しかし、トリ
チウムを含まない重水１７は極めて高価であり、さらに
塔頂よシ出る水素は高価なトリチウム劣化重水素１８と
なり、気体としてそのまま或いは酸化し、水として回収
しなければならず、経済的に不利となる。
しないで第２図のシステムに従い劣化Ｔ・Ｄ２０の再濃
縮を行なうには、系内に軽水の導入を極力押えるため第
３図に示すようにトリチウムを含まない重水１７を交換
反応塔１の頂部に補助供給すべきである。しかし、トリ
チウムを含まない重水１７は極めて高価であり、さらに
塔頂よシ出る水素は高価なトリチウム劣化重水素１８と
なり、気体としてそのまま或いは酸化し、水として回収
しなければならず、経済的に不利となる。
本発明者は上記の事情に鑑み、再結合器を用いず、かつ
経済性、゛環境保全に優れた劣化Ｔ−Ｄ２０の再濃縮方
法を鋭意研究した結果、交換反応塔頂部よシ補助供給す
る水として天然軽水を用いても、劣化Ｔ−Ｔ）２０の再
濃縮が可能なことを知見した。
経済性、゛環境保全に優れた劣化Ｔ−Ｄ２０の再濃縮方
法を鋭意研究した結果、交換反応塔頂部よシ補助供給す
る水として天然軽水を用いても、劣化Ｔ−Ｔ）２０の再
濃縮が可能なことを知見した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、その要
旨は、疎水性白金触媒を充填した水／水素系同位体交換
反応塔の塔中間部にトリチウム含有劣化重水を供給し、
塔頂部に天然軽水を補助供給して、塔内を流下する水を
塔底よシミ解槽に導入するとともに、電解槽より電解に
よって発生した水素を上記塔底部に導入して上記流下す
る水と向流接触せしめて、水素中のトリチウムおよび重
水素を水の軽水素と交換反応させ、塔頂より交換反応さ
れた水素をそのまま、或いは稀釈して大気放出し、上記
電解槽から再濃縮された重水を取出すことを特徴とする
′トリチウム含有劣化重水の再生濃縮方法にある。
旨は、疎水性白金触媒を充填した水／水素系同位体交換
反応塔の塔中間部にトリチウム含有劣化重水を供給し、
塔頂部に天然軽水を補助供給して、塔内を流下する水を
塔底よシミ解槽に導入するとともに、電解槽より電解に
よって発生した水素を上記塔底部に導入して上記流下す
る水と向流接触せしめて、水素中のトリチウムおよび重
水素を水の軽水素と交換反応させ、塔頂より交換反応さ
れた水素をそのまま、或いは稀釈して大気放出し、上記
電解槽から再濃縮された重水を取出すことを特徴とする
′トリチウム含有劣化重水の再生濃縮方法にある。
以下本発明の詳細な説明する。
第４図は本発明の方法を実施する装置スローの一例を示
すもので、第３図と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略する。
すもので、第３図と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略する。
本発明の方法においては交換反応塔１の頂部には天然軽
水１２を補助供給するので、塔頂より出る水素は安価な
トリチウム劣化軽水素１５となる。
水１２を補助供給するので、塔頂より出る水素は安価な
トリチウム劣化軽水素１５となる。
この水素１５は、トリチウムの含有濃度が環境放出許容
値以下であればそのまま大気に放出でき、また、環境許
容値以上でちってもその濃度は低く、他の一般排気又は
空気忙よる稀釈によって容易に許容濃度以下となり大気
に放出することが出来る利点がある。
値以下であればそのまま大気に放出でき、また、環境許
容値以上でちってもその濃度は低く、他の一般排気又は
空気忙よる稀釈によって容易に許容濃度以下となり大気
に放出することが出来る利点がある。
本発明の方法において交換反応塔１頂部に天然軽水１２
を補助供給しても劣化Ｔ −Ｄ２０４の再濃縮の妨害と
ならない理由は、第４図において劣化Ｔ−Ｄ２０４を交
換反応塔ｌに供給する供給段の上部においては、上昇す
る水素ガス中の重水素およびトリチウムは流下する軽水
へ移動し、又流下する天然軽水１２の軽水素が上昇する
水素ガス中に移動し、上昇水素流は塔頂に近づくにつれ
て軽水素が圧倒的に多駄となり、塔頂より放出される時
にはトリチウム劣化軽水素１５となる。他方流下する軽
水流は、原料の劣化Ｔ−Ｔ）２０４の供給段に近づくに
つれて劣化Ｔ −Ｄ２０４の重水およびトリチウム濃度
に近づく。しだがって、塔１内の原料供給段より下部で
は、第１図における交換反応塔１と同じ挙動で、流下水
は塔底に近づくにつれ、重水素およびトリチウムが、上
昇する水素側より流下水に移動し、流下水の重水および
トリチウム濃度は上昇するので、塔頂に天然軽水１２を
補助供給しても何ら妨害とはならない。さらに本発明の
方法の場合、塔頂付近における塔１内を流下する水のト
リチウム濃度は、トリチウムを含有しない天然軽水１２
を供給しているため、第１図に示す従来方法よシ著しく
低く、トリチウムが流下水に移行するドライビングホー
ス（推進力）゛が高くなシ、交換反応塔１の回収部段数
が少なくなる利点がある。また第３図のようにトリチウ
ムを含まない重水１７を供給する場合においても、天然
軽水１２に比較すればトリチウム濃度が高いので、トリ
チウムの交換効果は小さい。
を補助供給しても劣化Ｔ −Ｄ２０４の再濃縮の妨害と
ならない理由は、第４図において劣化Ｔ−Ｄ２０４を交
換反応塔ｌに供給する供給段の上部においては、上昇す
る水素ガス中の重水素およびトリチウムは流下する軽水
へ移動し、又流下する天然軽水１２の軽水素が上昇する
水素ガス中に移動し、上昇水素流は塔頂に近づくにつれ
て軽水素が圧倒的に多駄となり、塔頂より放出される時
にはトリチウム劣化軽水素１５となる。他方流下する軽
水流は、原料の劣化Ｔ−Ｔ）２０４の供給段に近づくに
つれて劣化Ｔ −Ｄ２０４の重水およびトリチウム濃度
に近づく。しだがって、塔１内の原料供給段より下部で
は、第１図における交換反応塔１と同じ挙動で、流下水
は塔底に近づくにつれ、重水素およびトリチウムが、上
昇する水素側より流下水に移動し、流下水の重水および
トリチウム濃度は上昇するので、塔頂に天然軽水１２を
補助供給しても何ら妨害とはならない。さらに本発明の
方法の場合、塔頂付近における塔１内を流下する水のト
リチウム濃度は、トリチウムを含有しない天然軽水１２
を供給しているため、第１図に示す従来方法よシ著しく
低く、トリチウムが流下水に移行するドライビングホー
ス（推進力）゛が高くなシ、交換反応塔１の回収部段数
が少なくなる利点がある。また第３図のようにトリチウ
ムを含まない重水１７を供給する場合においても、天然
軽水１２に比較すればトリチウム濃度が高いので、トリ
チウムの交換効果は小さい。
次に１■第１図の従来法、＠第３図のトリチウムを含ま
ない重水を塔頂より補助供給する方法、Ω本発明の方法
の結果を数値をもって比較し、本発明の詳細な説明する
。
ない重水を塔頂より補助供給する方法、Ω本発明の方法
の結果を数値をもって比較し、本発明の詳細な説明する
。
上記各方法によって同じ劣化Ｔ−Ｄ２０を処理した場合
の各数置を＠１表に示す。表より明らかなように、（４
）は、劣化トリチウム含有水の放出はあるがトリチウム
含有水素の放出がなく、製品重水も満足なものが得られ
るが、再結合器３が必要である。（鴎は、交換反応塔１
頂部よシ出る水素中のトリチウムを低下させることが出
来るが、この水素は高価な重水素が主体となっているの
で、これを回収しなければならない経済的な欠点をもっ
ている。これに術し本発明の方法（Ｑは、再結合器３が
不要で、交換反応塔１の頂部よ香川る水素は、第 １
表 殆どが安価な軽水素で、かつトリチウムの含有量も低く
、環境放出許容濃度以下列らそのまま大気に放出可能で
、又環境放出許容濃度以上であっても一般排気或いは空
気によって稀釈することによって大気放出可能となる程
度の濃度であるので、経済性、環境性を損なわない容易
な処理が出来る利点がある。
の各数置を＠１表に示す。表より明らかなように、（４
）は、劣化トリチウム含有水の放出はあるがトリチウム
含有水素の放出がなく、製品重水も満足なものが得られ
るが、再結合器３が必要である。（鴎は、交換反応塔１
頂部よシ出る水素中のトリチウムを低下させることが出
来るが、この水素は高価な重水素が主体となっているの
で、これを回収しなければならない経済的な欠点をもっ
ている。これに術し本発明の方法（Ｑは、再結合器３が
不要で、交換反応塔１の頂部よ香川る水素は、第 １
表 殆どが安価な軽水素で、かつトリチウムの含有量も低く
、環境放出許容濃度以下列らそのまま大気に放出可能で
、又環境放出許容濃度以上であっても一般排気或いは空
気によって稀釈することによって大気放出可能となる程
度の濃度であるので、経済性、環境性を損なわない容易
な処理が出来る利点がある。
なお、本発明に使用する水／水素系同位体交換反応塔１
の型式としては、疎水性白金触媒を充填したトリクルベ
ッド方式、又は水素／水蒸気系同位体交換反応部および
水蒸気／水系同位体交換反応部を分離した分離ベッド方
式が採用できる。また、水電解槽１の型式としては、ア
ルカリ電解液を用いた従来の水電解槽又は固体電解質を
用いた水電解槽が用いられる。
の型式としては、疎水性白金触媒を充填したトリクルベ
ッド方式、又は水素／水蒸気系同位体交換反応部および
水蒸気／水系同位体交換反応部を分離した分離ベッド方
式が採用できる。また、水電解槽１の型式としては、ア
ルカリ電解液を用いた従来の水電解槽又は固体電解質を
用いた水電解槽が用いられる。
以上述べたように、本発明に係るトリチウム含有劣化重
水の再濃縮法社、再結合器を必要とせず、安価な天然軽
水を系内に補助供給する仁とによって、大気中に放出可
能な軽水素が発生され、かつ満足な製品再濃縮重水が得
られるので、経済性および環境保全に優れ、原子力設備
などから排出されるトリチウム含有劣化重水の再濃縮方
法として多くの利点を有するものである。
水の再濃縮法社、再結合器を必要とせず、安価な天然軽
水を系内に補助供給する仁とによって、大気中に放出可
能な軽水素が発生され、かつ満足な製品再濃縮重水が得
られるので、経済性および環境保全に優れ、原子力設備
などから排出されるトリチウム含有劣化重水の再濃縮方
法として多くの利点を有するものである。
第１図は従来の方法のフローを示す図、第２図は、トリ
チウム含有軽水のトリチウム除去法の７０−を示す図、
第３図は、第２図の方法をトリチウム含有重水再濃縮に
適用したフローを示す図、第４図は、本発明に係る方法
のフローを示す図である。 １・・・・・水／水素系同位体交換反応塔（交換反応塔
）、２・・・・・電解槽、３・・・・・再結合器、′４
・・・・・トリチウム含有劣化重水（劣化Ｔ −Ｔ）２
０ ）、５・・・・・製品重水、６・・・・・ トリチ
ウム含有重水（Ｔ−Ｄ２０）、７・・・・・電解水素（
Ｍ水素高濃度の水素）、８・・・・・電解酸素、９・・
・・・殆どが軽水素の水素、１０・・・・・結合水、１
０′・・・・・廃棄水、１１・・・・・トリチウム含有
軽水、１２・・・・・ トリチウムを含有しない軽水（
天然軽水）、１３・・・・・濃縮トリチウム含有軽水、
１４・・・・・電解水素（トリチウム含有水素）、１５
・・・・・劣化トリチウム軽水素、１６・・・・・ ト
リチウム濃縮軽水、１７・・・・・トリチウムを含−ま
ない重水、１８・・・・・トリチウムを含まない重水素
。 第１図 第２図 第３図 鎮） Ｌ、Ｊ 第４図 乙゛） ♀
チウム含有軽水のトリチウム除去法の７０−を示す図、
第３図は、第２図の方法をトリチウム含有重水再濃縮に
適用したフローを示す図、第４図は、本発明に係る方法
のフローを示す図である。 １・・・・・水／水素系同位体交換反応塔（交換反応塔
）、２・・・・・電解槽、３・・・・・再結合器、′４
・・・・・トリチウム含有劣化重水（劣化Ｔ −Ｔ）２
０ ）、５・・・・・製品重水、６・・・・・ トリチ
ウム含有重水（Ｔ−Ｄ２０）、７・・・・・電解水素（
Ｍ水素高濃度の水素）、８・・・・・電解酸素、９・・
・・・殆どが軽水素の水素、１０・・・・・結合水、１
０′・・・・・廃棄水、１１・・・・・トリチウム含有
軽水、１２・・・・・ トリチウムを含有しない軽水（
天然軽水）、１３・・・・・濃縮トリチウム含有軽水、
１４・・・・・電解水素（トリチウム含有水素）、１５
・・・・・劣化トリチウム軽水素、１６・・・・・ ト
リチウム濃縮軽水、１７・・・・・トリチウムを含−ま
ない重水、１８・・・・・トリチウムを含まない重水素
。 第１図 第２図 第３図 鎮） Ｌ、Ｊ 第４図 乙゛） ♀
Claims (1)
- 疎水性白金触媒を充填した水／水素系同位体交換反応塔
の塔中間部に、トリチウム含有劣化型゛水を供給し、塔
頂部に天然軽水を補助供給して、塔内を流下する水を塔
底より電解槽に導入するとともに、電解槽より電解によ
って発生した水素を上記塔底部よシ導入して上記流下す
る水と向流接触せしめて、水素中のトリチウムおよび重
水素を水の軽水素と交換反応させ１、塔頂よシ交換反応
された水素をそのまま、或いは稀釈して大気放出し、上
記電解槽から再濃縮された重水を取出すことを特徴とす
るトリチウム含有劣化重水の再濃縮法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2579584A JPS60168520A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | トリチウム含有劣化重水の再濃縮法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2579584A JPS60168520A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | トリチウム含有劣化重水の再濃縮法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60168520A true JPS60168520A (ja) | 1985-09-02 |
| JPH02966B2 JPH02966B2 (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=12175769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2579584A Granted JPS60168520A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | トリチウム含有劣化重水の再濃縮法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60168520A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5843717A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-14 | 長谷川 春男 | 枝切り用丸鋸板及び枝切り装置 |
-
1984
- 1984-02-14 JP JP2579584A patent/JPS60168520A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5843717A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-14 | 長谷川 春男 | 枝切り用丸鋸板及び枝切り装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02966B2 (ja) | 1990-01-10 |
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