JPWO2015005392A1 - 水に混入した放射性物質を水から除去する方法 - Google Patents
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Abstract
連続的で簡便に、放射性物質に汚染された大量の水から放射性物質を除去する方法を提供する。汚染水流路（Ｓ）の下部に配置した第１の電磁石（１４）で、汚染水に含まれる常磁性体放射性物質を吸着して流路の下側に捕捉し、汚染水流路（Ｓ）の上部に配置した第２の電磁石（１９）で、汚染水に含まれる反磁性体放射性物質を駆動して流路の下側に捕捉し、常磁性体放射性物質と反磁性体放射性物質を捕捉した汚染水の上澄みは、水とトリチウム水になり、そのトリチウム水を磁力および比重差により汚染水下部に押しやり、上澄みの最上部の水を排出して、放射性物質を除去する。
Description
本発明は、放射性物質に汚染された大量の水の浄化処理に関する。
福島原発事故で、放射性物質に汚染された大量の水が発生し、この浄化処理が問題となっている。現状では有効な処理方法が存在せず、多数のタンクを設け、これに貯留しているが、保管スペース等の制約から深刻な問題となっている。
従来、放射性物質に汚染された流体から放射性物質を濾過装置により除去する方法が提案されている（特開２０１２−２４２１４３号公報参照）。また、放射性物質ではなく一般の磁性を帯びた汚染物質であるが、それを電磁石で吸着して除去する方法が提案されている（特開２０００−１１７１４２号公報参照）。
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、連続的で簡便に、放射性物質に汚染された大量の水から放射性物質を除去する方法を提供することを目的とする。
本発明の前記方法は、汚染水流路の下部に配置した第１の電磁石で、汚染水に含まれる常磁性体放射性物質等を吸着して前記流路の下側に捕捉し、汚染水流路の上部に配置した第２の電磁石で、汚染水に含まれる反磁性体放射性物質等を駆動して前記流路の下側に捕捉し、常磁性体放射性物質と反磁性体放射性物質を捕捉した汚染水の上澄みは、水とトリチウム水になり、そのトリチウム水を磁力および比重差により汚染水下部に押しやり、上澄みの最上部の水を排出して、放射性物質を除去することを特徴とする。
汚染水に含まれている放射性物質は、ウラン、プルトニウム、白金、ストロンチウム、セシウム、アメリシウム、キュリウム、トリチウム、ヨウ素等６０余種がある。これらの物質は、常磁性体または反磁性体に分類でき、電磁石の磁力で捕捉可能である。トリチウムは水に混ざりトリチウム水として存在しており、比重が水よりも大きく１．１である。水もトリチウム水も共に反磁性体のため上部より磁力を受けるが、僅かな比重差ではあるが最上部には水が、その下にはトリチウム水の順に並ぶため、汚染水上部の上澄みのさらに最上部の水を排出して、浄化処理する。浄化後の水は海や河川に放出できるため、放射性汚染水の保管容量が非常に減少する。
以下、本発明の実施例について説明する。なお、汚染水に含まれていると考えられる放射性物質は６０種類余りあり、その比重、常磁性体・反磁性体の区別、融解温度、半減期を表１−３に示す。これらの放射性物質は 常磁性体と反磁性体の性質を持っていて、常温の中ではこの性質は変わらない。この表からも分かるように、比重の最も小さなものはトリチウムで、次は水であり、次は水の倍近くの比重のセシウム等である。
従って、常磁性体と反磁性体の放射性物質を第１および第２の電磁石で捕捉し、比重が水よりも軽く水の表層に位置するトリチウムはトリチウム水として存在しているため、トリチウム水は比重が水よりも重く、比重の順では、水、トリチウム水、以下固形物質となる。従って、最上部の上澄み水を取り出すことで、連続的で簡便に、殆どの放射性物質が汚染水から除去可能である。
次に、汚染水から放射性物質を除去し、清浄な水を排出する例について、図１を参照して具体的に説明する。まず、汚染水を入口１１から浄化装置１０内の汚染水流路Ｓに導入する。浄化装置は浄化完了して浄化された水が出るまでの工程は密封容器になっている。汚染水はリザーバータンク（不図示）からポンプで入口１１に送られる。
送られた汚染水は強力な第１の電磁石１４の面１２に落ちる。ここで常磁性体放射性物質は電磁石１４に吸着され、比重が水よりも大きいことから流路下側の溜め部１５に捕捉される。溜め部１５は堰堤１６を備え、常磁性体物質は溜め部１５の下部に溜まったままだが、反磁性体物質は電磁石１４の磁力により上部に持ちあげられ、上澄みとして堰堤１６を越え、常磁性体物質が捕捉された汚染水は次工程に送られる。なお、常磁性体放射性物質の滞留量に応じ、定期的に下部排出口１７を開き、常磁性体放射性物質を取り出す。
次工程は反磁性体放射性物質を除去する。すなわち、汚染水流路Ｓの上部に配置した第２の電磁石１９で、汚染水に含まれる反磁性体放射性物質を駆動して、流路の下側の面１８に捕捉する。反磁性体物質には電磁石の磁力によりその磁極面から遠ざかる方向に駆動力が作用するので、水より比重の重い反磁性体放射性物質を、面１８を備えた溜め部２０に捕捉することができる。
トリチウム水は比重が水より大きいので、水の下部層に位置することになる。常磁性体放射性物質と反磁性体放射性物質を捕捉した汚染水の上澄みはトリチウム水を含む水だけになり、比重の順では、水、トリチウム水、以下固形物質を含む水となる。従って、最上部の上澄み水を取り出すことで、連続的で簡便に、トリチウム水および反磁性体物質を含まない水を堰堤１６ａを越えて、外部に放出する事が可能になる。なお、反磁性体放射性物質の滞留量に応じ、定期的に下部排出口２１を開き、反磁性体放射性物質を取り出す。なお、堰堤１６ａの水面レベルＬは電磁石１９の面と略等しくして、トリチウム水を含まない最上部の上澄み水を取り出し、次段の処理層２３に流出するようにしている。
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、その他の放射性物質以外の物質も放射性物質と共に沈澱するが、最終的には処理槽２３の下部に沈澱させ、定期的に排出口２８から取り出す。そして、処理槽２３の下部に溜まった上澄みの水を分析装置２６で分析後、貯蔵タンク２７を介して出口２９から外部に取り出して、浄化を終わる。なお、分析装置２６で分析した結果、浄化が不十分の場合には、再生ライン３０を介して入口１１に戻し、再度浄化処理を行う。
これにより、常磁性体放射性物質および反磁性体放射性物質が電磁石の磁力により捕捉除去され、さらにトリチウム水が電磁石の磁力および比重差により捕捉除去されるので、汚染水が殆どの汚染物質を除去した浄化水として排出することができる。浄化水は海や河川に放出できるため、放射性汚染水の保管容量が非常に減少する。
本発明の浄化装置では、下記の特徴を有する。すなわち、連続的で簡便に、放射性物質の除去処理が可能で、前処理装置やフィルタ装置が不要である。余分な前処理やフィルタ装置が無いため、二次汚染物が発生しない。これにより、二次汚染物による保管容器の製造や保管場所等のコストが不要となる。仮に個々の放射性物質が基準値に下がらなくても、容易に連続して再処理が出来る。また、汚染水から除去した放射性物質の排出口は、常磁性体処理室下部および反磁性体処理室下部の２か所と少ないので、管理が容易である。
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
本発明は、放射性物質に汚染された汚染水の浄化に利用可能である。
Claims (2)
- 汚染水流路の下部に配置した第１の電磁石で、汚染水に含まれる常磁性体放射性物質を吸着して前記流路の下側に捕捉し、
汚染水流路の上部に配置した第２の電磁石で、汚染水に含まれる反磁性体放射性物質を駆動して前記流路の下側に捕捉し、
常磁性体放射性物質と反磁性体放射性物質を捕捉した汚染水の上澄みは、水とトリチウム水になり、そのトリチウム水を磁力および比重差により汚染水下部に押しやり、上澄みの最上部の水を排出して、放射性物質を除去することを特徴とする水に混入した放射性物質を水から除去する方法。 - 放射性物質を汚染水流路の下側の溜め部に捕捉することを特徴とする請求項１に記載の方法。
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