TWI594265B - 輻射污染水的處理方法及原子爐設備的密封處理方法 - Google Patents

Description

輻射污染水的處理方法及原子爐設備的密封處理方法

本發明係關於一種反應器壓力容器、反應器收納容器以及地面槽等中的輻射污染水處理方法以及原子爐設備的密封處理方法。

以先前的東日本大地震為例，當核能發電廠發生事故時，會導致輻射污染水持續累積在反應器收納容器、反應器壓力容器以及設置在陸地的儲槽中的情況。

然而，輻射污染水不能直接傾倒至海中，而輻射污染水無害化的技術還在發展中而仍有不足。因此，雖然對輻射污染水的有效措施有很大的需求，但是因輻射污染水太大量，且在殘留輻射濃度太高時難以輕易接近儲存槽等的理由，使輻射污染水的處理更加困難。特別是，對於殘留輻射濃度極高的反應器收納容器內輻射污染水的處理是連計劃都難以訂定的現況。

另一方面，近年來海洋鑽探技術的急速發展，如以日本科學鑽探船(地球深部勘探船)「地球」的鑽探方法為代表，使立管鑽探的極深度鑽探成為可能，此外亦發展了彎曲鑽探技術。

因此，本發明主要的課題為提供一種即使在由於輻射而難以接近的情況，也能順利處理輻射污染水的處理方法。其他的課題為提供一種反應器收納容器或原子爐建築等的原子爐設備的密封處理方法。

解決此課題的本發明係如下所述。

本發明的輻射污染水的處理方法，係包含：自停泊在遠離陸地的海上的鑽探船將鑽管通過海中、海底以及海底地盤向陸地側進行鑽探，且通過儲存輻射污染水的陸地原子爐設備的下方鑽探貫穿該原子爐設備，而與輻射污染水接觸的鑽探步驟；以及將原子爐設備內的輻射污染水通過該鑽管或連接至該鑽管的輸送管，輸送至海上的儲藏船的輻射污染水輸送步驟。

在本發明中，藉由自停泊或漂流在遠離陸地的海上的鑽探船的鑽管的探鑽進入至儲存輻射污染水的陸地核能發電設備(例如，反應器壓力容器、反應器收納容器、原子爐建築、汙染水儲槽)內，通過該鑽管並透過連通的輸送管輸送至海上的儲藏船。雖然亦能考慮自陸地上進入原子爐設備，例如反應器收納容器內，但是在現實上，由於對象為輻射污染水，因此在確保空間等方面，在陸地設置鑽探設備或是輻射污染水的儲藏設備是較困難的。然而，若將探鑽設備及輻射污染水的儲存設備設置在海上，則能解決確保空間等難題。此外，海上的儲藏船在儲藏之後移動較容易，具有較高的自由度。

此外，本發明亦提出一種輻射污染水的處理方法，其包含：將鑽管自停泊或漂流在遠離陸地的海上的鑽探船，通過海中、海底以及海底地盤向陸地側進行鑽探，且通過儲存輻射污染水的陸地的原子爐設備的下方，並進行鑽探貫穿該原子爐設備，而與輻射污染水接觸的鑽探步驟；將原子爐設備 內的輻射污染水通過該鑽管或連接至該鑽管的輸送管輸送的輻射污染水輸送步驟；以及在輻射污染水輸送至儲藏船的過程中，或是在輸送之後，將惰性氣體或空氣送入至該原子爐設備內的氣體注入步驟。

在輻射污染水輸送至儲藏船的過程中，或是在輸送之後，將惰性氣體送入至該原子爐設備，就能將原子爐設備內的汙染水全部置換成惰性氣體。此外，在輸送輻射污染水時，陸地上原子爐設備與海上具有水位差，因此利用水位差將汙染水通過鑽管或連通至其內部的排出用輸送管，而能輸送至海上的儲藏船。然而，將惰性氣體或空氣送入原子爐設備內時，就能增加該送入壓力，使汙染水的輸送更加容易。最後，由於能將原子爐設備內置換成惰性氣體或空氣，因此能避免汙染水的殘留。

進一步，本發明提出一種輻射汙染水的處理及密封方法，其包含：將鑽管自停泊或漂流在遠離陸地的海上的鑽探船，通過海中、海底以及海底地盤，向陸地側進行鑽探，且通過儲存輻射污染水的陸地的原子爐設備的下方，並進行鑽探貫穿該原子爐設備，而與輻射污染水接觸的鑽探步驟；將原子爐設備內的輻射污染水通過該鑽管或連接至該鑽管的輸送管，輸送至海上的儲藏船的輻射污染水輸送步驟；以及在輻射污染水輸送至儲藏船的過程中，或是在輸送之後，將固化性材料送入至該原子爐設備內的固化性材料注入步驟。

原子爐設備內係將水泥等固化性材料送入而將原子爐設備內密封，就能確保長期的安全性。

在此，當水泥等固化性材料中含有(亦包含混入)鉛Pd時，即發揮輻射的屏蔽效果。

另一方面，鑽管的鑽探能利用立管鑽探。當鑽管的鑽探係利用立管鑽探時，即能進行長距離的鑽探。

該鑽探步驟中鑽管的鑽探係利用立管鑽探，並且將鑽管通過設置在海底的防噴裝置(blow-out preventer of well)貫入海底地盤，在輻射污染水輸送步驟中，將輻射污染水輸送至儲藏船時，在自防噴裝置連接至儲存槽的鑽管流路上防噴裝置的部分連結海中輸送管，並通過此海中輸送管而能輸送至海上的儲藏船。

由於將一般用在油田或天然氣田的勘探或科學上的鑽探的防噴裝置(在坑井鑽探或坑井處理作業中，當有噴出的徵兆時，為了進行密閉坑井而防止洩漏、噴出的作業而在洞口上安裝的裝置。BOP：blowout preventer)設置在海底，而能防止立管鑽探時的噴出。此外，設置在海底的防噴裝置係穩定的設置在海底，因此連結海中輸送管的流路時，能形成穩定的海中輸送管。

根據本發明，即使在由於輻射而難以接近的情況，也能順利處理輻射污染水。

1‧‧‧原子爐

2‧‧‧陸地

3‧‧‧海上

4‧‧‧升導管、鑽管

5、50‧‧‧防噴裝置

6‧‧‧海底

7‧‧‧海中輸送管

10‧‧‧收納容器

11‧‧‧汙染水儲槽

12‧‧‧原子爐建築

20‧‧‧鑽探船

20A‧‧‧吊桿

20B‧‧‧方位推力器

30‧‧‧儲藏船

31‧‧‧儲藏容器

32‧‧‧外部轉塔

40‧‧‧注入流路

D‧‧‧輻射污染水

G‧‧‧氣體

H‧‧‧水位差

第1圖係為至海底的鑽探過程之示意說明圖。

第2圖係為通過海底地盤及陸地地盤直到鑽探到達反應器收納容器內的鑽探過程之示意說明圖。

第3圖係將輻射污染水輸送至儲藏船的過程之示意說明圖。

第4圖係在反應器收納容器內的氣體送入過程之示意說明圖。

接著，對本發明之實施形態進行說明。

第1圖係為至海底的鑽探過程之示意說明圖，係以處理建設在陸地上的反應器壓力容器的收納容器10內的輻射污染水為例。12為原子爐建築。

使鑽探船20停泊在遠離陸地2的海上3，自此鑽探船20開始鑽探。鑽探船20是將吊桿20A裝設在船上，參照第2圖，在船底具有例如6台的升降式或固定式的方位推力器(azimuth thruster)20B，並利用GPS而能保持在目標的一定位置上。

通過鑽探船20的船阱，使升導管(Riser Pipe)、鑽管(Drill Pipe)4以及前端的防噴裝置5下降並接觸海底6。

接著，如第3圖所示，將利用鑽管4的立管鑽探通過海底地盤，且經過圓弧狀的彎曲鑽探或水平鑽探過程，或是經過V字形、U字形或W字形等鑽探向陸地側推進，並自儲存輻射污染水的陸地收納容器10的下方鑽探貫穿該收納容器10，而連通至輻射污染水D(鑽探步驟)。在此立管鑽探時係如已知技術，通過升導管內配置的鑽管4將泥水送入，並經過前端的鑽頭部分，再通過升導管與鑽管4之間返回以進行鑽探。彎曲鑽探係能利用已知的彎曲鑽探。對於收納容器10的貫穿，除了利用鑽管4本身之外，也能替換成其他切削工具來貫穿收納容器10。此外，貫穿對象(原子爐設備)係除了收納容器10之外，亦可為原子爐1或如第4圖所示的原子爐建築12。

鑽探位置較佳為根據對海底的狀態、海底地盤的狀態所作的調查、已知的收納容器10的位置或是原子爐建築12的位置與方位推力器20B，而定位鑽探船20的位置，並進一步利用GPS控制鑽頭的位置等。

接著如第3圖所示，收納容器10內的輻射污染水D通過地盤內的鑽管4，並透過以防噴裝置5的部分連結的海中輸送管7，將輻射污染水輸送至海上的儲藏船30(輻射汙染水輸送工程)。

在儲藏船30設置有例如以鉛混凝土覆蓋金屬板製的容器之複數個儲藏容器31，輻射污染水是通過外部轉塔(external turret)32依序輸送至儲藏容器31內而被完全密閉。

儲藏船30係停泊在海上或航行至適當的場所而停泊在海岸，並經過長時間等待輻射的衰減。

由於陸上2的收納容器10與海上3的儲藏船30具有水位差H(參照第3圖)，因此能利用該水位差H將汙染水輸送至海上的儲藏船。此外，必要時能在儲藏船30側利用泵等施加吸力。然而，即使在往汙染水的儲藏船30側的輸送力不足(例如，位置上，與收納容器10的水位差H較小，或輸送力的壓力損失較大)的情況下，如第4圖所示，例如利用海中輸送管7自儲藏船30側將惰性氣體或空起等氣體G送入收納容器(儲存槽)10內，就能增加該送入壓力，使汙染水的輸送更加容易。最後，由於能將儲存槽內置換成惰性氣體或空氣，因此能避免汙染水的殘留(氣體注入步驟)。

在此情況下，將反應器收納容器(儲存槽)10內以氮等惰性氣體進行置換，就能具有較高的安全性。

在將輻射污染水輸送至儲藏船的過程中，或在輸送之後，將水泥，例如混入鉛的水泥漿等固化性材料注入至原子爐設備1、10、12或11內封閉該原子爐設備，就能確保長期的安全性。

在該固化性材料中，能含有分散的鉛Pd粉末。

將鉛的粉末混入水泥等的固化材料後，混入鉛的固化材料泥漿能在例如特別是形成防噴裝置(BOP)5的安裝用底座時、鑽探地盤時、以及貫穿原子爐設備時使用。

本發明的原子爐設備可為反應器收納容器10，而儲存槽可為汙染水儲槽11。此外，雖然將反應器收納容器10或汙染水儲槽11自其底部貫穿在避免汙染水殘留的觀點上較理想，但是例如在位置上較困難的情況下，亦能自原子爐設備，例如反應器收納容器10或汙染水儲槽11的側方貫穿其內部。

另一方面，將反應器收納容器(儲存槽)10內以氮等惰性氣體等氣體G進行置換時，能設置其專用的防噴裝置50，並以和前述的鑽探相同的方式形成注入流路40。除了將氣體G送入原子爐設備內之外，亦能將水或重水送入，並以水或重水封閉收納容器。

1‧‧‧原子爐

2‧‧‧陸地

3‧‧‧海上

4‧‧‧升導管、鑽管

5‧‧‧防噴裝置

6‧‧‧海底

10‧‧‧收納容器

12‧‧‧原子爐建築

20‧‧‧鑽探船

20A‧‧‧吊桿

D‧‧‧輻射污染水

Claims (6)

1. 一種輻射污染水的處理方法，其包含：一鑽探步驟，係將一鑽管自停泊或漂流在遠離陸地的海上的一鑽探船，通過海中、海底以及海底地盤向陸地側進行鑽探，且通過儲存一輻射污染水的陸地的一原子爐設備的下方，並進行鑽探貫穿該原子爐設備，而與該輻射污染水接觸；以及一輻射污染水輸送步驟，係將該原子爐設備內的該輻射污染水通過該鑽管或連接至該鑽管的一輸送管，輸送至海上的一儲藏船。
2. 如申請專利範圍第1項所述之輻射污染水的處理方法，其中該鑽探步驟中的該鑽管的鑽探係利用立管鑽探，並且將該鑽管通過設置在海底的一防噴裝置貫入海底地盤，在該輻射污染水輸送步驟中，將輻射污染水輸送至儲藏船時，在自該防噴裝置連接至該原子爐設備的鑽管流路上該防噴裝置的部分連結一海中輸送管，並通過該海中輸送管及一外部轉塔輸送至海上的一儲藏船。
3. 一種輻射污染水的處理方法，其包含：一鑽探步驟，係將一鑽管自停泊或漂流在遠離陸地的海上的一鑽探船，通過海中、海底以及海底地盤向陸地側進行鑽探，且通過儲存一輻射污染水的陸地的一原子爐設備的下方，並進行鑽探貫穿該原子爐設備，而與該輻射污染水接觸；一輻射污染水輸送步驟，係將該原子爐設備內的該輻射污染水通過該鑽管或連接至該鑽管的一輸送管，輸送至海上的一儲藏船；以及 一氣體注入步驟，係在該輻射污染水輸送至儲藏船的過程中，或是在輸送之後，將惰性氣體或空氣送入至該原子爐設備內。
4. 一種輻射污染水的處理及密封方法，其包含：一鑽探步驟，係將一鑽管自停泊或漂流在遠離陸地的海上的一鑽探船，通過海中、海底以及海底地盤向陸地側進行鑽探，且通過儲存一輻射污染水的陸地的一原子爐設備的下方，並進行鑽探貫穿該原子爐設備，而與該輻射污染水接觸；一輻射污染水輸送步驟，係將該原子爐設備內的該輻射污染水通過該鑽管或連接至該鑽管的一輸送管，輸送至海上的一儲藏船；以及一固化性材料注入步驟，係在該輻射污染水輸送至儲藏船的過程中，或是在輸送之後，將固化性材料送入至該原子爐設備內。
5. 如申請專利範圍第1、3、4項中任一項所述之方法，其中該鑽管的鑽探係利用立管鑽探。
6. 如申請專利範圍第4項所述之輻射污染水的處理及密封方法，其中該固化性材料中含有鉛Pd。