JPWO2020085046A1 - トリチウム含有水からのトリチウム水分離除去方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔特許文献2〕特開2001−286737号公報
〔特許文献3〕特開平6−121915号公報
〔非特許文献1〕“汚染水からトリチウム水を取り除く技術を開発 東日本大震災の復興
支援プロジェクトから生まれた汚染水対策”、[online]、2018年6月29日、近畿大学プレスセンター、[平成30年10月13日検索]、インターネット<URL:https://www.u-presscenter.jp/2018/06/post-39661.html>
本願発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、低コストで実施でき、しかも処理能力に優れるとともに、汚染物質のボリュームを増やすことのない、トリチウム含有水からのトリチウム分離除去方法及び装置を提供することである。
上記構成によれば、汚染物質のボリュームを増やすことなく、低コスト、高能力で汚染水の処理を図ることができる。
なお、水槽に汚染水を供給する際には、回収されたトリチウム水氷と排出された液体に相当する量を供給することが望ましい。
なお、本発明の「重水」は、トリチウム水(THO)、重水(D2O)、重水(DHO)より選択されたものを含む。
なお、本明細書において、トリチウムを含有する汚染水(以下、「汚染水」という。)とは、トリチウム水(THO)と普通水(軽水、海水、地下水等またはこれらが混合されたものを意味する)とが混合したものを指す。
また、本発明の実施の形態ではトリチウム水と普通水とが混合している汚染水をトリチウム分離回収の対象としているが、本発明のトリチウム分離回収の対象はそれらに限られない。トリチウムを含有する液体であれば本発明のトリチウム分離回収の対象に含まれる。
図1は実施の形態1に係るトリチウム水分離除去装置1の全体構成図である。
また、本実施の形態は水槽5を使用するものであるが、本発明は必ずしも水槽は必須の構成ではなく、トリチウムを含有する液体が存在している状況であれば水槽がない構成も本発明に含まれる。すなわち、例えば湖や海等では水槽を用いなくとも本発明を実施し得る。ただし、水流等の影響を防ぐために、水中に障壁となる構造物を設けるとより効果的である。
また、装置大型化時には、ブラウン管TVに利用される電子銃の利用も可能である。
なお、実施の形態及び実施例において、エアは空気である。
しかし、本発明のエアは空気に限られない。
負に帯電する気体であれば本発明のエアとすることができる。
なお、THO氷を回収する手段としては水流の利用や比重の異なる流体の利用等も採用し得るので、回収対象のTHO氷結晶は必ずしも水槽上部に浮上したTHO氷に限られない。
水槽5に貯留されているトリチウム汚染水は、冷却装置6から冷却液循環管7を介し供給される冷却液により冷却され、普通水の氷点以上、トリチウム水の氷点である2.23℃以下に冷却されることにより、固液分離が図られる。
上記実施の形態ではバッチ式に汚染水を処理する方法を説明した。以下では、連続的に汚染水処理を行う方法について説明する。
別の実施の形態2は、トリチウム水分離除去装置1´(以下、「除去装置1´」という。)を複数用意し、多段式(直列式)に配列することで、THO濃縮度を高める形態である(多段式汚染水処理装置)。すなわち、前段に備えた除去装置1´のTHO氷回収部8から回収したTHO氷を、後段に備えた除去装置1´の供給管9を介し後段の除去装置1´の水槽5内に取り込む。後段の除去装置1´に取り込む際、適宜の手段によりTHO氷結晶を液体状にしておくことで、後段の除去装置において固液分離が繰り返されるため、高濃縮化が可能となる。THO氷結晶の融解手段としては、配管に断熱処理を施さなければ、外気温、配管長の設計によりなしえる場合もある。強制的に融解を行う場合は、周知の電熱線による加熱等の方法を用いることができる。
別の実施の形態3は、処理済み水の浄化度を向上させる形態である。
別の実施の形態4は、別の実施の形態1に記載した汚染水の連続式処理装置を3式用意し、1つの除去装置1´に、別の実施の形態2に記載したTHO水濃縮化のための後段装置と、別の実施の形態3に記載した処理済み水の浄化度向上のための後段装置とが連結された形態である。
実験に用いた試料の諸元および条件は以下のとおりである。
重水(D2O)比重: 1.106g/mL
純水比重 : 1.000g/mL
混合水比重 : 1.004g/mL
重水(D2O)氷点: 3.82℃
純水氷点 : 0℃
エア供給圧力 : 0.18MPa一定
(1)冷却用チラー:東京理化器械製低温恒温水循環装置NCC−300A
(2)内部循環冷却水:水道水2000mLと松葉薬品製エチレングリコール500mLの混合液
(3)断熱性発砲スチロール容器
(4)模擬汚染水:重水(D2O)4%濃度溶液(純水9.6L、重水(D2O)0.4L)
(5)エア供給装置:ベビーコンプレッサ
(6)エア供給圧力:0.18MPa
(7)マイナスイオン発生装置:エアリフレッシャX398(イオン濃度500万個/cm3)
(8)比重計:ボーメ比重計
(9)マイクロバブリングキット:SPGチューブユニット(SPGテクノ社製MN−125、使用圧力/細孔径=MAX0.3MPa/1μm以上)
表1に、気泡発生器直上かつ表層部で採取したサンプル水と、水槽隅底部で採取した各サンプル水の比重値を、水槽水温度とともに示す。本実施結果から以下のことが認められた。なお、採取された各サンプルは、約200ccであり、目視によればすべて液体状であった。
(2)水槽水温度が純水温度を下回らないところで比重が最大値を示した。この温度範囲が最も重水(D2O)の濃縮度が高いことが確認された。
(3)水槽水温度が純水温度を下回っても、ある程度の濃縮度(高比重)となっていたことから、実施した温度では重水(D2O)の氷の結晶(「THO氷」に相当)の割合が純水の氷に比し、一定以上占めていたことが確認された。
(4)水槽隅底部ではどの温度においても、あまり比重が変化しなかった。また、エアを挿入していない温度における比重と等しいことから、気泡が濃度上昇に寄与していることが確認された。
なお、実施例では、トリチウム水(THO)と同じ水の同位体である重水(D2O)を区別しているが、本発明の「重水」は、トリチウム水(THO)、重水(D2O)、重水(DHO)より選択されたものを含む。
また、実施例は重水(D2O)を含む水を重水(D2O)回収の対象としているが、本発明の重水回収の対象はそれらに限られない。重水を含有する液体であれば本発明の重水回収の対象に含まれる。
2:気泡発生装置
3:エア供給装置
4:エア供給管
5:水槽
6:冷却装置
7:冷却液循環管
8:THO氷回収部
9:汚染水供給管
10:処理済み水排出管
上記構成によれば、汚染物質のボリュームを増やすことなく、低コスト、高能力で汚染水の処理を図ることができる。
上記構成によれば、効率的に重水を回収することができる。
なお、本発明の「重水」は、トリチウム水(THO)、重水(D2O)、重水(DHO)より選択されたものを含む。
上記方法によれば、効率的に重水を回収することができる。
これらの方法によれば、汚染物質のボリュームを増やすことなく、低コスト、高能力で汚染水の処理を図ることができる。
Claims (9)
- トリチウム水と普通水とが混合している汚染水を水槽内で冷却する冷却手段と、
負に帯電した空気を生成するエア発生手段と、
前記エア発生手段から供給される負に帯電したエアを気泡化し、
前記汚染水に吹入する気泡発生手段と、
前記水槽からトリチウム水氷を回収する回収手段と、
を備える前記汚染水の処理装置であって、
前記冷却温度はトリチウム水と普通水の各氷点温度の間に設定されることを特徴とする装置。 - 前記気泡は直径1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記気泡は直径1μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記水槽からトリチウム水氷を連続的に回収する回収手段と、
トリチウム水濃度が所定の値を下回った液体を連続的に排出する排出手段と、
新たな汚染水を前記水槽に連続的に供給する手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の装置。 - 請求項4に記載された汚染水の処理装置を多段的に備える装置であって、
前段で回収されたトリチウム水氷を融解後、後段の水槽に新たな汚染水として供給する手段、
を備えることを特徴とする多段式汚染水処理装置。 - 請求項4に記載された汚染水の処理装置を多段的に備える装置であって、
前段で排出された液体を後段の水槽の新たな汚染水として供給する手段、
を備えることを特徴とする多段式汚染水処理装置。 - 重水を含有する液体を冷却する冷却手段と、
負に帯電した気体を気泡化し、前記重水を含有する液体に封入する手段と、
前記冷却手段の冷却温度を重水と液体の各氷点温度の間に設定する設定手段と、
前記冷却手段により氷結化された重水を回収する回収手段と、
を備える重水の回収装置。 - 重水を含有する液体を、重水と液体の各氷点温度の間の温度に冷却し、負に帯電した気体を気泡化して前記重水を含有する液体に封入し、氷結化された重水を回収することで前記重水を含有する液体から前記重水を回収する方法。
- トリチウム水と普通水とが混合している汚染水を水槽内で冷却する工程と、
負に帯電した空気を生成する工程と、
前記負に帯電した空気を気泡化し、前記汚染水に吹入する工程と、
前記水槽からトリチウム水氷を回収する工程と、
を有する前記汚染水の処理方法であって、
前記冷却温度はトリチウム水と普通水の各氷点温度の間に設定されることを特徴とする方法。
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