JP2003521362A - Apparatus and method for separating heavy isotope oxides of hydrogen from water - Google Patents
Apparatus and method for separating heavy isotope oxides of hydrogen from waterInfo
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
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- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】 汚染水の重い水素同位体含有物を処理する方法及び装置。これは、汚染水と、分子分離物質（２８）とを接触させ、それによって水和水の一部を、汚染水からの重い水素同位体水分子で置換することによる。ここで、前記分子分離物質は、結合した水和水を有する複数の水和部位を有する支持媒体を含んでいる。汚染水の水素同位体水分子含有率を、この様にして減少させる。分子分離物質（２８）は好ましくはポリマー、例えばポリスチレン／ジビニルベンゼン架橋ポリマーであって結合した水和水を有する水和部位を持つものである。好ましい水和部位は、スルホン化又はホスホン化されたポリマーを、塩、例えばアルミニウム、ナトリウム、マグネシウム、銅、亜鉛、コバルト、鉄、ニッケル、マンガン、カリウム、及びクロムの塩と、反応させて活性部位を作ることによって得る。分子分離物質（２８）と接触させる前又は接触させている間、水素同位体水分子に対して軽水水分子を選択的に透過させることができる分離膜（１２）に、汚染水を接触させて、この水から軽水分子を取り出し、それによって前記水素同位体分子の濃度を高めることができる。 (57) Abstract: A method and apparatus for treating heavy hydrogen isotope content of contaminated water. This is by contacting the contaminated water with the molecular separation material (28), thereby replacing some of the hydration water with heavy hydrogen isotope water molecules from the contaminated water. Here, the molecular separation material includes a support medium having a plurality of hydration sites having bound hydration water. The hydrogen isotope water molecule content of the contaminated water is thus reduced. The molecular separation material (28) is preferably a polymer, for example a polystyrene / divinylbenzene cross-linked polymer, having hydration sites with bound water of hydration. Preferred hydration sites are those in which the sulfonated or phosphonated polymer is reacted with a salt, for example, a salt of aluminum, sodium, magnesium, copper, zinc, cobalt, iron, nickel, manganese, potassium, and chromium to form the active site. Get by making. Before or during the contact with the molecular separation material (28), the contaminated water is brought into contact with the separation membrane (12) which can selectively permeate the light water molecules with respect to the hydrogen isotope water molecules. Light water molecules can be extracted from this water, thereby increasing the concentration of the hydrogen isotope molecule.
Description
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、水素の重い同位体の酸化物の分離に関する。また本発明は特に、酸
化ジュウテリウム（ＨＤＯ、Ｄ 2Ｏ）、酸化トリチウム（ＨＴＯ、Ｔ 2Ｏ）及び
ジュウテリウム及びトリチウムの酸化物（ＤＴＯ）を、水の重い同位体で汚染さ
れた軽水（Ｈ 2Ｏ）から分離する方法及び装置に関する。更に、この方法は、重
水同位体の分離、例えばＤ 2ＯからＤＴＯの分離、及びＤ 2ＯからのＨＴＯの分
離を意図している。水和部位、すなわち結合した水を有する部位を含む分子分離
物質に汚染水を通すことによって、分離を行う。重い水の同位体は、汚染水にお
いて比較的高い濃度で水和水に保持され、従って分離効果をもたらす。重い水の
同位体は、吸着された軽水を置換することもできる。同位体分子の分離は、分離
膜によっても行うことができる。ここでこの分離膜は、他の重い同位体分子より
も優先的に、軽水分離を選択して透過させるものである。これら２つの方法を組
み合わせることもできる。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the separation of heavy isotope oxides of hydrogen. The present invention also particularly relates to deuterium oxide (HDO, D 2 O), tritium oxide (HTO, T 2 O) and deuterium and tritium oxides (DTO) in light water (H 2 ) contaminated with heavy isotopes of water. O) and a method and a device for separating the same. Furthermore, this method is the separation of heavy water isotopes such separation DTO from D 2 O, and are intended to separation of HTO from D 2 O. Separation is accomplished by passing contaminated water through a molecular separation material that contains hydration sites, ie, sites with bound water. Heavy water isotopes are retained in the hydration water at relatively high concentrations in the contaminated water, thus providing a separation effect. Heavy water isotopes can also replace adsorbed light water. Separation of isotope molecules can also be performed by a separation membrane. Here, this separation membrane preferentially permeates light water separations over other heavy isotope molecules. It is also possible to combine these two methods.
【０００２】
［従来技術の説明］
原子力発電所は、炉心反応器から取り出した汚染水の交換及び排出を通常行わ
なくてはならない。この汚染水は、水素の重い同位体、すなわち酸化ジュウテリ
ウム、酸化トリチウム、及び酸化ジュウテリウム−トリチウムを含む。トリチウ
ムは特に非常に放射性で、その半減期は約１２．５年であり、β線を放出してヘ
リウムになる。Description of the Prior Art Nuclear power plants normally have to replace and discharge contaminated water taken from the core reactor. This polluted water contains heavy isotopes of hydrogen, namely deuterium oxide, tritium oxide, and deuterium-tritium oxide. Tritium is particularly highly radioactive, has a half-life of about 12.5 years, and emits beta rays to helium.
【０００３】
炉心反応器からの汚染水は定期的に取り替えなくてはならない。産業的には通
常、単純に汚染された古い水を隣接する土地に散布すること又は大気中に蒸発さ
せることによって、この汚染水を廃棄している。酸化ジュウテリウム及び酸化ト
リチウムは、水源を汚染することが知られているので、このことは環境に負担を
かける。１つの代替案は、かなりの費用をかけて汚染水をコンクリート中に保管
することである。Contaminated water from the core reactor must be replaced regularly. Industrially, this contaminated water is usually disposed of simply by sprinkling contaminated old water on adjacent land or by evaporating it into the atmosphere. This is an environmental burden as deuterium oxide and tritium oxide are known to pollute water sources. One alternative is to store the contaminated water in concrete at considerable expense.
【０００４】
［発明の概略］
本発明では、酸化ジュウテリウム（ＨＤＯ、Ｄ 2Ｏ）、酸化トリチウム（ＨＴ
Ｏ、Ｔ 2Ｏ）、すなわち重水及び三重水、並びに酸化ジュウテリウム−トリチウ
ム（ＤＴＯ）を、廃棄水から分離する方法及び関連する装置を説明する。ここで
使用する場合、式Ｈ 2Ｏの水分子は軽水分子又は単純に水分子と呼び、１又は両
方の水素がこれらの水素同位体のうちの一方で置換されている水分子を、同位体
水分子又は同位体分子と呼ぶ。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, deuterium oxide (HDO, D 2 O), tritium oxide (HT
O, T 2 O), i.e. heavy water and triple water and deuterium oxide - tritium and (DTO), describes a method and related apparatus for separating from the waste water. As used herein, water molecules of formula H 2 O are referred to as light water molecules or simply water molecules, and water molecules in which one or both hydrogens have been replaced by one of these hydrogen isotopes are It is called a water molecule or isotope molecule.
【０００５】
本発明の方法では、同位体水分子の一部を、汚染水、すなわち少量の同位体水
分子を含む水から分離する。これは、１又は複数の水和水を保持する水和部位を
有している分子分離物質に、汚染水を接触させることによる選択的な吸着によっ
て行う。この方法では、汚染水中に存在する同位体水分子は、水和部位に結合し
た水和水の一部を選択的に置換する。分子分離物質は、後で水と分離して、この
水の同位体分子の割合を減少させることができる。分離の後で、同位体分子を除
去して分子分離物質を再生し、反復的に再使用して同位体分子を分離することが
でき、同位体分子は長期間貯蔵することができる。In the method of the present invention, some of the isotopic water molecules are separated from contaminated water, ie water containing small amounts of isotopic water molecules. This is performed by selective adsorption by contacting contaminated water with a molecular separation material having a hydration site that holds one or more hydration waters. In this method, isotopic water molecules present in the contaminated water selectively replace a portion of the hydrated water bound to the hydration site. The molecular separation material can later be separated from water to reduce the proportion of isotopic molecules in this water. After separation, the isotope molecule can be removed to regenerate the molecular separation material and repeatedly reused to separate the isotope molecule, which can be stored for long periods of time.
【０００６】
選択的な吸着プロセスの効率を改良するために、汚染水中の同位体分子の割合
を高めて、水和部位への同位体分子の露出を増加させることができる。これは、
比較的大きい同位体分子よりも軽水分子に対する透過性が比較的大きい多孔質フ
ィルター又は膜に汚染水を接触させることによって、選択的な吸着の前又はその
間に、軽水分子の一部を除去することによる。目的によっては、膜分離のみによ
って適切な分離を行うことができる。To improve the efficiency of the selective adsorption process, the proportion of isotopic molecules in the contaminated water can be increased to increase the exposure of the isotopic molecules to the hydration sites. this is,
Removing some of the light water molecules before or during selective adsorption by contacting the contaminated water with a porous filter or membrane that is relatively more permeable to light water molecules than larger isotope molecules. by. Depending on the purpose, proper separation can be performed only by membrane separation.
【０００７】
［分子分離物質］
一般に、本発明の分子分離物質は、複数の水和部位、すなわち結合した水和水
を有する部位を有する支持媒体を有する。分子分離物質の効果は、汚染水に露出
される水和部位の数、及びそれぞれの部位における水和水の数によって決定され
る。水和部位を保持するために使用する支持媒体は、複数の水和水を有する多数
の部位への汚染水の露出が提供される限り、本発明にとっては重要ではない。一
般に、この目的は、複数の水和結合部位を有する高表面積支持媒体によって好ま
しく達成可能である。Molecular Separation Material In general, the molecular separation material of the present invention has a support medium having a plurality of hydration sites, that is, sites having bound water of hydration. The effectiveness of the molecular separation material is determined by the number of hydration sites exposed to contaminated water and the number of hydration waters at each site. The support medium used to hold the hydration sites is not critical to the invention as long as it provides exposure of contaminated water to multiple sites with multiple waters of hydration. In general, this objective is preferably achievable with high surface area support media having multiple hydration binding sites.
【０００８】
支持媒体又は媒体は、例えばポリスチレン／ジビニルベンゼン（ＰＳＤＶＢ）
又はポリアクリル／ジビニルベンゼン（ＰＡＤＶＢ）の様なポリマーでよい。こ
れらのポリマーは一般に、イオン交換樹脂の調製においてイオン交換樹脂の支持
体として使用されている。これらのポリマーは、例えばスルホン化又はホスホン
化によって官能化して、金属又はカチオンと必要とされる結合水和水との結合の
ための部位を提供することができる。強酸及び弱酸の樹脂の両方が効果的である
ことが示されている。The support medium or medium is, for example, polystyrene / divinylbenzene (PSDVB)
Or it may be a polymer such as polyacrylic / divinylbenzene (PADVB). These polymers are commonly used as supports for ion exchange resins in the preparation of ion exchange resins. These polymers can be functionalized, for example by sulfonation or phosphonation, to provide sites for attachment of the metal or cation to the required bound water of hydration. Both strong and weak acid resins have been shown to be effective.
【０００９】
このタイプの樹脂を使用して通常行われるようなカチオン又はアニオンの置換
ではなく、水和部位に結合した水和水の優先的な吸着又は置換を、本発明が含む
ことに注目するのは重要である。従って、使用する樹脂は一般にイオン交換のた
めに使用するので、イオン交換樹脂と呼ぶこともあるが、本発明におけるそれら
の機能は、水和部位に結合した結合軽水分子と、同位体水分子との分子交換を促
進することである。It is noted that the present invention involves the preferential adsorption or substitution of hydration water bound to the hydration site, rather than the cation or anion substitutions that are normally made using this type of resin. Is important. Therefore, since the resin used is generally used for ion exchange, it may be referred to as an ion exchange resin, but their function in the present invention is to combine a bound light water molecule bound to a hydration site and an isotope water molecule. It is to promote the molecular exchange of.
【００１０】
また、本発明は上述の樹脂の使用によって例示するが、水和部位及び高表面積
を有する他の物質を使用できることも明らかである。従って、本発明は水和部位
と同位体分子との相互作用を含み、ここでは、初めに水和部位と結合している１
又は複数の軽水分子を、汚染水中の同位体分子によって置換している。従って、
支持媒体は本質的に水和部位の支持体として機能する。よって、水に不溶で多く
の接近可能な水和部位を提供する限り、様々な高表面積物質を使用することがで
きる。例えば、支持媒体は他のタイプの合成ポリマー、又は天然物質、例えばゼ
オライト、アルミナ、シリカ等であってよい。Although the present invention is exemplified by the use of the resins described above, it will be apparent that other materials having hydration sites and high surface area can be used. Accordingly, the present invention involves the interaction of a hydration site with an isotopic molecule, where 1
Alternatively, multiple light water molecules are replaced by isotopic molecules in the contaminated water. Therefore,
The support medium essentially functions as a support for the hydration sites. Thus, a variety of high surface area materials can be used so long as they are water insoluble and provide many accessible hydration sites. For example, the support medium may be another type of synthetic polymer, or a natural material such as zeolite, alumina, silica and the like.
【００１１】
それぞれの水和部位は、少なくとも１つ、好ましくは約７〜約２５の水和水、
更に約５０までの水和水を有する。水分子と結合する様々な分子、すなわち水和
する様々な分子を、本発明で使用することができる。水和部位のカチオン部分は
、アンモニウムカチオン（ＮＨ4 + ）の様な非金属カチオン、又は金属カチオン
であってよい。金属カチオンとしては、アルミニウムが特に適当である。これは
、アルミニウム塩と多くの水和水とが結合するためである。しかしながら他のカ
チオン、例えばナトリウム、マグネシウム、銅、亜鉛、コバルト、鉄、ニッケル
、マンガン、カリウム又はクロムを使用することもできる。支持体の構造及びそ
の製造方法に依存して、水和部位分子のアニオン部分は、ニトレート、スルフェ
ート、クロリド、アクリレート、ヒドロキシド、又はホスフェートを有していて
よい。更に、様々な水和水を有する一連の無機化合物の物理定数は、参考図書、
例えばＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｎ．Ａ．Ｌａｎｇｅ，Ｐ
ｈ．Ｄ．第１０版、又はＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｄ．Ｒ．Ｌｉｄｅ，Ｐｈ．Ｄ、第７７版で見出すこ
とができる。Each hydration site has at least one, preferably about 7 to about 25 waters of hydration,
It also has up to about 50 waters of hydration. A variety of molecules that bind water molecules, ie, hydrate, can be used in the present invention. The cation portion of the hydration site can be a non-metal cation such as an ammonium cation (NH 4 + ) or a metal cation. Aluminum is particularly suitable as the metal cation. This is because the aluminum salt is bound to a large amount of water of hydration. However, it is also possible to use other cations, such as sodium, magnesium, copper, zinc, cobalt, iron, nickel, manganese, potassium or chromium. Depending on the structure of the support and the method of making it, the anionic portion of the hydration site molecule may have nitrates, sulfates, chlorides, acrylates, hydroxides, or phosphates. In addition, the physical constants of a series of inorganic compounds with various waters of hydration, reference books,
For example, Handbook of Chemistry, N.M. A. Lange, P
h. D. 10th Edition, or CRC Handbook of Chemistry
and Physics, D.M. R. Lide, Ph. D, 77th Edition.
【００１２】
分子分離物質は、水和部位を有する大きい表面積が汚染水に露出されている限
り、様々な物理的な形であってよい。製造及びその後の再生を容易にするために
、及び大きい表面積の利用を可能にするために、分子分離物質は粒状、例えば約
１５メッシュ〜約４００メッシュのビーズ状であることが好ましい。他の物理的
な形、例えばゲルを使用することもできる。The molecular separation material can be of various physical forms, so long as a large surface area with hydration sites is exposed to contaminated water. The molecular separation material is preferably in the form of beads, eg, from about 15 mesh to about 400 mesh, in order to facilitate manufacture and subsequent regeneration, and to allow the utilization of large surface areas. Other physical forms, such as gels, can also be used.
【００１３】
［分離膜］
同位体の分離は、分離膜の使用によっても行うことができる。又は分離膜は、
選択的な吸着と同時に又は順番に使用することができる。適当な分離膜は、軽水
分子を選択する気孔を有する。すなわちこの膜は、この膜の片方の側に汚染水を
配置すると、同位体水分子と比較して、軽水分子を比較的高い割合で透過させる
ことができる。分離膜は、酢酸セルロースのような様々な材料で作ることができ
る。他の適当な分離膜材料は、そのような分子分離材料使用の当業者に明らかで
ある。[Separation Membrane] Isotope separation can also be performed by using a separation membrane. Or the separation membrane is
It can be used simultaneously with selective adsorption or in sequence. Suitable separation membranes have pores that select light water molecules. That is, the membrane can allow a relatively high percentage of light water molecules to permeate when contaminated water is placed on one side of the membrane as compared to isotopic water molecules. The separation membrane can be made of various materials such as cellulose acetate. Other suitable separation membrane materials will be apparent to those skilled in the art of using such molecular separation materials.
【００１４】
使用においては、排出又は汚染された水を膜表面の片側に通して、軽水分子及
び比較的少ない割合の同位体水分子が、膜壁を通過するようにする。結果として
、残っている汚染水における同位体水の割合が増加する。従って、膜を単独で使
用して、後で貯蔵する汚染水の体積を減少させること、上述の分子分離物質での
処理のために同位体を濃縮することができる。In use, drained or contaminated water is passed to one side of the membrane surface so that light water molecules and a relatively small proportion of isotopic water molecules pass through the membrane wall. As a result, the proportion of isotopic water in the remaining polluted water increases. Thus, the membrane can be used alone to reduce the volume of contaminated water stored later and to enrich isotopes for treatment with the molecular separation materials described above.
【００１５】
汚染水を膜の片方の側に送って、軽水分子を膜の反対側に透過させることがで
きる限り、分離膜は、分離膜を使用する当業者に既知の様々な様式で、汚染水と
接触させることができる。他の条件も同様であり、膜の透過速度は汚染水に露出
される膜の表面積に直接に比例している。As long as contaminated water can be sent to one side of the membrane and light water molecules permeate to the other side of the membrane, the separation membrane can be contaminated in various ways known to those skilled in the art of using separation membranes. It can be contacted with water. Other conditions are similar, and the permeation rate of the membrane is directly proportional to the surface area of the membrane exposed to contaminated water.
【００１６】
本発明の目的のために好ましい形状では、１又は複数の中空繊維の形で分離膜
を使用して、汚染水をこれらの繊維の内側に通す。それによって、軽水分子が、
繊維の壁を通過して繊維の外側に達し、これを回収する。In the preferred form for the purposes of the present invention, a separating membrane in the form of one or more hollow fibers is used to pass the contaminated water inside these fibers. As a result, light water molecules
It passes through the fiber wall to the outside of the fiber and is collected.
【００１７】
分離膜を、続く又は同時の水処理のために上述の分子分離物質と組み合わせて
使用することができる。例えば、汚染水を初めに分離膜に接触させて軽水の一部
を除去し、それによって汚染水流れを濃縮することができる。濃縮流れはその後
、分子分離物質に接触させ、それによって分離分離の効率を増加させることがで
きる。これは、比較的高い濃度の同位体がこの排出流れに含まれていることによ
る。Separation membranes can be used in combination with the molecular separation materials described above for subsequent or simultaneous water treatment. For example, the contaminated water can first be contacted with the separation membrane to remove some of the light water, thereby concentrating the contaminated water stream. The retentate stream can then be contacted with the molecular separation material, thereby increasing the efficiency of the separation. This is due to the relatively high concentration of isotopes contained in this effluent stream.
【００１８】
あるいは、汚染水に同時に膜分離及び分子分離を行うことができる。例えば、
膜は長い中空繊維のような管状のものでよく、分子分離物質はその繊維又は管の
内側に充填していてよい。汚染水はその後、充填された管又は中空繊維の長さ方
向に流して、実質的に純粋な水を取り出し、同位体水分子、すなわち水素の重い
同位体の酸化物が、管又は中空繊維に捕らわれ若しくは保持されるようにして適
当に若しくは再生できるようにする。Alternatively, the contaminated water can be simultaneously subjected to membrane separation and molecular separation. For example,
The membrane may be tubular, such as long hollow fibers, and the molecular separation material may be packed inside the fibers or tubes. The contaminated water is then flowed along the length of the filled tube or hollow fiber to remove substantially pure water, with isotopic water molecules, i.e., oxides of the heavy isotope of hydrogen, being introduced into the tube or hollow fiber. Be captive or retained so that they can be properly or regenerated.
【００１９】
従って、本発明の１つの態様では、それぞれが少なくとも部分的に交換樹脂又
は他の分子分離物質のビーズで少なくとも部分的に充填され又は満たされた単一
の長い中空繊維又は中空繊維の束に、汚染水流れを接触させることによって、汚
染水流れの重水又は三重水含有物を減少させることができる。Accordingly, in one aspect of the invention, a single long hollow fiber or hollow fiber, each of which is at least partially filled or filled with beads of an exchange resin or other molecular separation material, is used. Contacting the bundle with the contaminated water stream can reduce heavy water or triple water content of the contaminated water stream.
【００２０】
［装置及び方法］
本発明の方法を実施するために使用する装置の形状は、使用する分子分離物質
若しくは分子分離膜のいずれか、又はそれら両方に依存している。装置の正確な
性質は、処理する水の容積、水流れの排出の様式、及び使用する場合の分子分離
物質の再生の有無にも依存している。[Device and Method] The shape of the device used for carrying out the method of the present invention depends on either the molecular separation material or the molecular separation membrane used, or both. The exact nature of the device also depends on the volume of water treated, the mode of discharge of the water stream, and the presence or absence of regeneration of the molecular separation material, if used.
【００２１】
しかしながら一般に、この装置は、少なくとも１つの分離容器、汚染水を供給
源から分離容器に送る供給導管、及び処理された汚染水を分離容器から取り出す
ための第１の導管を具備する。例えば、分子分離物質を単独で使用する場合、装
置は、分子分離物質を保持するための分離容器、供給源から分離容器に汚染水を
供給する導管、及び同位体分子の一部を取り出すための、処理済水を除去する導
管を具備することができる。分子分離物質を定期的に取り替えるための設備も提
供することができる。However, in general, the apparatus comprises at least one separation vessel, a feed conduit for feeding contaminated water from a source to the separation vessel, and a first conduit for removing treated contaminated water from the separation vessel. For example, if the molecular separation material is used alone, the device may include a separation container for holding the molecular separation material, a conduit for supplying contaminated water from the source to the separation container, and a portion of the isotope molecule for removal. A conduit for removing treated water may be provided. Facilities for regularly replacing the molecular separation material can also be provided.
【００２２】
この装置は、分子分離物質の再生のための手段を具備して、吸着した同位体分
子及び通常の水分子を除去することもできる。例えば、装填されていた分子分離
物質を、加熱容器に入れて、蒸発によって同位体分子及び軽水分子を除去するこ
とができる。この脱着された又は脱水された分子分離物質を、直接に再使用する
こと、又は軽水分子で再び水和させてから再使用することができる。The device can also be equipped with means for the regeneration of the molecular separation material to remove adsorbed isotope molecules and normal water molecules. For example, the loaded molecular separation material can be placed in a heating vessel to remove isotope molecules and light water molecules by evaporation. The desorbed or dehydrated molecular separation material can be directly reused or rehydrated with light water molecules and then reused.
【００２３】
分離膜を単独で使用する場合、またこの装置は分離容器を具備し、ここで汚染
水を膜の片側に通す。この装置は供給管路、膜を通った処理水を輸送する第１の
排出導管、及び残部の濃縮水を輸送する第２の導管も具備している。分離膜が中
空繊維のような管状である場合、第１の排出導管を管又は繊維の外側に導通させ
、第２の排出管路を管又は繊維の内側に導通させる。When the separation membrane is used alone, the device also comprises a separation vessel, in which contaminated water is passed on one side of the membrane. The device also comprises a feed line, a first discharge conduit for transporting the treated water through the membrane, and a second conduit for transporting the balance concentrate. If the separation membrane is tubular, such as a hollow fiber, the first discharge conduit is in communication with the outside of the tube or fiber and the second discharge conduit is in communication with the inside of the tube or fiber.
【００２４】
２つのタイプの装置を結合し、分子分離物質及び分離膜によって、汚染水の組
み合わせ処理を行うことができる。例えば供給管路は、供給源からの水を、分離
膜を保持する第１の処理容器に輸送することができる。その後で、この第１の段
階からの濃縮水を、分子分離物質を保持する第２の分離容器に輸送することがで
きる。By combining two types of devices, it is possible to perform a combined treatment of contaminated water by means of a molecular separation material and a separation membrane. For example, the supply line can transport water from the source to the first processing vessel holding the separation membrane. The concentrated water from this first stage can then be transported to a second separation vessel holding the molecular separation material.
【００２５】
従って、１つの態様においては、水の中の同位体水分子の割合を以下の（ａ）
〜（ｃ）の工程によって減少させる：（ａ）ある割合の同位体分子を含有する水
を輸送して、複数の水和部位を有する分子分離物質に接触させる工程、（ｂ）同
位体水分子によって、水和水の一部を置換する又は水和する工程、（ｃ）水和同
位体水と結合した分子分離物質と汚染水とを分離する工程。Accordingly, in one embodiment, the proportion of isotopic water molecules in water is calculated according to (a)
To (c) reduce: (a) transporting water containing a certain proportion of isotope molecules to contact with a molecular separation material having a plurality of hydration sites, (b) isotope water molecules A step of substituting or hydrating a part of the hydration water, and (c) a step of separating the contaminated water from the molecular separation substance bound to the hydrated isotope water.
【００２６】
本発明のもう１つの態様では、水の中の同位体水分子を以下の（ａ）及び（ｂ
）の工程によって減少させる：（ａ）ある割合の同位体分子を含有する水を輸送
して、透過可能膜の片側を伴うエンゲージメント（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）に入
れ、それによって軽水分子及び比較的少ない割合の同位体分子がこの膜を通るよ
うにし、ここでこの膜が同位体水分子よりも優先的に軽水分子を選択して透過さ
せることができる工程、（ｂ）膜を透過しなかった濃縮水を回収する工程。In another embodiment of the present invention, isotopic water molecules in water are represented by the following (a) and (b)
) Step: (a) transporting water containing a proportion of isotope molecules into engagement with one side of the permeable membrane, whereby light water molecules and a relatively small proportion of isotopes. A step of allowing body molecules to pass through this membrane, where this membrane preferentially selects and permeates light water molecules over isotopic water molecules, (b) recovers concentrated water that did not permeate the membrane The process of doing.
【００２７】
組み合わせた方法では、水の中の同位体水分子を以下の（ａ）〜（ｄ）の工程
によって減少させる：（ａ）ある割合の同位体分子を含有する水を輸送して、透
過可能膜の片側を伴うエンゲージメントに入れ、それによって軽水分子及び比較
的少ない割合の同位体分子がこの膜を通るようにし、ここでこの膜が同位体水分
子よりも優先的に軽水分子を選択して透過させることができる工程、（ｂ）膜を
透過しなかった濃縮水を、複数の水和部位を有する分子分離膜に接触させる工程
、（ｃ）同位体水分子によって、水和水の一部を置換する工程、及び（ｄ）水和
同位体水と結合した分子分離物質と汚染水とを分離する工程。In the combined method, isotopic water molecules in water are reduced by the following steps (a) to (d): (a) transporting water containing a certain proportion of isotope molecules, Engagement with one side of a permeable membrane, allowing light water molecules and a relatively small percentage of isotope molecules to pass through the membrane, where the membrane prefers light water molecules over isotopic water molecules. And (b) bringing concentrated water that has not passed through the membrane into contact with a molecular separation membrane having a plurality of hydration sites, and (c) using isotope water molecules. Partly substituting, and (d) separating the molecular separation material bound to the hydrated isotope water and the contaminated water.
【００２８】
上述の方法のそれぞれは、追加の工程を含むことができる。例えば、第１の方
法又は組み合わせた方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を更に含むことができ
る：（ａ）分子分離物質を再生して、少なくともいくらかの水和水を分離する工
程、（ｂ）分子分離物質から分離された同位体水分子を回収する工程、及び（ｃ
）再生した分子分離物質を、再水和させて又は再水和させずに、分離容器に戻す
工程。Each of the methods described above may include additional steps. For example, the first method or the combined method can further include the following steps (a) to (c): (a) regenerating the molecular separation material to separate at least some of the water of hydration. A step, (b) recovering the isotope water molecule separated from the molecular separation substance, and (c)
) A step of returning the regenerated molecular separation material to the separation container with or without rehydration.
【００２９】
分子分離物質を使用する本発明は、吸着又は選択的な吸着の分子交換の原理に
基づいて、以下に示す実験的な結果を達成していると考えられる。この作用の正
確な理論については共同発明者間で異なった考えが存在するが、以下に示す結果
は、本発明の様々な態様の効果によって、本発明を明確に示していると考えられ
る。It is believed that the present invention, which uses a molecular separation material, achieves the following experimental results based on the principle of adsorption or selective adsorption molecular exchange. Although different ideas exist among co-inventors as to the exact theory of this effect, the results presented below are believed to clearly demonstrate the present invention due to the effects of the various aspects of the invention.
【００３０】
もう１つの態様では、重い水素同位体の酸化物は、管状の分子分離膜を形成す
る長い中空繊維に保持し、ここから軽水分子を選択的に通す。酢酸セルロースは
好ましい。汚染水は静的に保持し又は中空繊維膜の長さ方向に流し、続いて純化
された水を取り出し又は排出し、水素の重い同位体を中空繊維膜に保持し又は結
合させて、適当に廃棄する。In another embodiment, the heavy hydrogen isotope oxide is retained in long hollow fibers that form a tubular molecular separation membrane from which light water molecules are selectively passed. Cellulose acetate is preferred. The contaminated water is held statically or allowed to flow in the length direction of the hollow fiber membrane, and then the purified water is taken out or discharged, and the heavy isotope of hydrogen is held or bound to the hollow fiber membrane, and the Discard.
【００３１】
［発明の目的］
従って本発明の目的は、水素の重い同位体で汚染された水を地表に又は空気中
に分散させるのに代わる、環境的に安全な代替案を提供することである。OBJECT OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an environmentally safe alternative to disperse water contaminated with heavy isotopes of hydrogen on the surface or in the air. is there.
【００３２】
本発明の更にもう１つの目的は、軽水（Ｈ 2Ｏ）から水素の重い同位体を分離
する手段、及び重水から三重水を分離する手段を提供することである。Yet another object of the present invention is to provide a means for separating heavy isotopes of hydrogen from light water (H 2 O) and a means for separating triple water from heavy water.
【００３３】
本発明のまた更にもう１つの目的は、汚染水から、トリチウムを含む水素の重
い同位体を分離するための、ハウジングに充填された長い中空繊維の束を具備す
る商業的に実用的な装置、並びにそのような装置の再生方法を提供することであ
る。Yet another object of the present invention is a commercially viable, long bundle of hollow fibers packed in a housing for separating heavy isotopes of hydrogen, including tritium, from contaminated water. Apparatus and a method for reproducing such a device.
【００３４】
本発明のもう１つの目的は、水と、水和水と結合した水和部位を有する分子分
離物質とを接触させることによって、水から同位体分子を分離する方法、並びに
再使用のためのその再生方法を提供することである。Another object of the present invention is a method for separating isotopic molecules from water by contacting water with a molecular separation material having a hydration site bound to the water of hydration, as well as for reuse. Is to provide that playback method for.
【００３５】
本発明のもう１つの目的は、分離膜を使用して同位体分子を濃縮し、そして濃
縮水と、水和水と結合したカチオン部位を有する分子分離物質とを接触させるこ
とによって水から同位体分子を分離する方法、並びにそれらの再生を提供する。Another object of the present invention is to concentrate isotope molecules using a separation membrane and to contact the concentrated water with a molecular separation material having cation sites bound to water of hydration. A method of separating isotopic molecules from P. cerevisiae, as well as their regeneration.
【００３６】
これらの目的及び以下で明らかになる他の目的に従って、添付の図を参照して
本発明を説明する。In accordance with these and other objects that will become apparent below, the present invention will be described with reference to the accompanying figures.
【００３７】
［発明の詳細な説明］
以下の説明においては、単に発明を説明するのを簡単にするために、水平、真
っ直ぐ、垂直、上方、下方、下等の用語を使用し、これらの用語を限定的な意味
で理解すべきでない。図は本発明を説明することを意図しており、実際の大きさ
を示すものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the following description, terms such as horizontal, straight, vertical, up, down, down, etc. are used merely to simplify the description of the invention. Should not be understood in a limited sense. The figures are intended to illustrate the invention and do not show the actual size.
【００３８】
ここで図を参照すると、装置は図１Ｂにおいて１０としておおよそを示されて
おり、これは中空繊維１２のコイル又は長い部分を具備している。この中空繊維
１２は、酢酸セルロースでできており、そうでなければ産業的に知られるような
ものである。以下で報告される実験で使用されるこの中空繊維１２は、内径が１
．３ｍｍ（１〜３ｍｍの範囲）、壁厚さが０．２ｍｍ（０．０５〜０．２０ｍｍ
）、外径が１．７ｍｍ、及び密度が１．２０ｇ／ｃｍ3 である。Referring now to the figures, the device is shown generally as 10 in FIG. 1B, which comprises a coil or long section of hollow fibers 12. This hollow fiber 12 is made of cellulose acetate, which is otherwise as known in the industry. This hollow fiber 12 used in the experiments reported below has an inner diameter of 1
． 3 mm (range of 1 to 3 mm), wall thickness is 0.2 mm (0.05 to 0.20 mm)
), The outer diameter is 1.7 mm, and the density is 1.20 g / cm 3 .
【００３９】
この長い中空繊維１２の入口端は、プラスチックの供給導管１８に接続し、水
素の重い同位体、すなわち重水で汚染された水を充填でタンク１４を満たす。こ
の汚染された水３６は、ポンプ１６によって矢印の方向に、接続プラスチックチ
ューブ１８を通して、長い中空繊維１２に送る。放射性トリチウムは、通常の規
制されていない用途では入手することはできないが、酸化トリチウム分子は酸化
水素及び酸化ジュウテリウムの両方よりもかなり大きいので、酸化ジュウテリウ
ムの分離に関して以下で報告される結果は、トリチウムの分離に関しても少なく
とも等しく良好に適用される。The inlet end of this long hollow fiber 12 is connected to a plastic feed conduit 18 and fills the tank 14 with a fill of water contaminated with heavy isotopes of hydrogen, ie heavy water. This contaminated water 36 is pumped by the pump 16 in the direction of the arrow through the connecting plastic tube 18 to the long hollow fibers 12. Radioactive tritium is not available in normal, unregulated applications, but since the tritium oxide molecule is significantly larger than both hydrogen oxide and deuterium oxide, the results reported below for the separation of deuterium oxide are tritium. At least equally well with respect to the separation of
【００４０】
水を透過させることができる他の膜を使用できることに注目すべきであり、そ
の要求は、水の重い同位体、すなわち酸化したジュウテリウム及びトリチウムの
透過を実質的に防ぎながら、Ｈ 2Ｏの透過を実質的に可能にするのに十分な気孔
サイズ及び分子組成を有することである。It should be noted that other membranes that are permeable to water can be used, the requirement being that H 2 is substantially prevented while permeating the heavy isotopes of water, namely oxidized deuterium and tritium. It has a pore size and molecular composition sufficient to substantially allow the permeation of O 2.
【００４１】
図１Ｃで最も良く示されている中空繊維１２は、以下に説明するようなイオン
交換樹脂でできている独立したビーズ２８によって充填され又は満たされている
。長い中空繊維１２の出口端は、プラスチックチューブ２０の長手方向に接続さ
れている。このチューブ２０は、この中空繊維１２からの処理されて純化された
水を独立した容器２２排出する。The hollow fibers 12 best shown in FIG. 1C are filled or filled with discrete beads 28 made of ion exchange resin as described below. The outlet end of the long hollow fiber 12 is connected in the longitudinal direction of the plastic tube 20. The tube 20 discharges the treated and purified water from the hollow fiber 12 into a separate container 22.
【００４２】
交換ビーズ２８が、長い中空繊維１２から押し出されないようにするために、
図１Ａに示されているように、フィルター又はトラップをその排出端に取り付け
る。この図１Ａは、図１Ｂの領域２６の拡大図である。それぞれがその中央に長
手方向の小さい孔を持つ２つの間隔をあけて配置されたプラスチックのチューブ
３０及び３２を、長い中空繊維１２の出口端に配置している。これらのプラスチ
ックチューブ３０及び３２は、所定量の充填コットン３４によって間隔をあけら
れており、それによって交換ビーズ２８がブラスチックチューブ状部材３０を超
えないようになっており、長い中空繊維１２から出て矢印の方向でチューブ２０
に入る処理された水の流れを実質的に妨げない。In order to prevent the exchange beads 28 from being extruded from the long hollow fibers 12,
Attach a filter or trap to its discharge end, as shown in FIG. 1A. This FIG. 1A is an enlarged view of the region 26 of FIG. 1B. Two spaced apart plastic tubes 30 and 32, each having a small longitudinal hole in its center, are placed at the exit end of the long hollow fiber 12. These plastic tubes 30 and 32 are spaced by a quantity of filled cotton 34, which prevents the exchange beads 28 from exceeding the plastic tubular member 30 and exits the long hollow fiber 12. Tube 20 in the direction of the arrow
It does not substantially impede the flow of treated water into it.
【００４３】
［交換樹脂ビーズ］
架橋スチレンジビニルベンゼンポリマーから作られるイオン交換ビーズを製造
する方法及び成分の詳細は、Ｐａｔｔｅｒｓｏｎの米国特許第５，０３６，０３
１号明細書で詳細に説明されており、これはここで参照することによって本発明
の記載に含める。Exchange Resin Beads For more information on the methods and components of making ion exchange beads made from crosslinked styrene divinylbenzene polymers, see Patterson US Pat. No. 5,036,03.
No. 1, which is incorporated into the description of the invention by reference herein.
【００４４】
［イオン交換樹脂ビーズ処理方法］
以下で説明する方法を使用して、架橋イオン交換ビーズにアルミニウムを加え
る。同じ反応を使用して、アルミニウムの代わりに他の金属部位を加えることが
理解され、これは基本的にスルホン化又はホスホン化樹脂と塩、例えば硫酸塩又
は硝酸塩との反応を必要とし、ここではこの部位のために使用する金属はカチオ
ンである。この方法は、２％、３％、３．２５％、４％、８％、１０％及び１２
％の架橋を有し、６０メッシュ、１００〜２００メッシュ、及び２００〜４００
メッシュのふるいサイズのＲＳＯ3 Ｈに適用した。Ion Exchange Resin Bead Treatment Method Aluminum is added to the crosslinked ion exchange beads using the method described below. It is understood that the same reaction can be used to add other metal sites instead of aluminum, which basically requires the reaction of a sulfonated or phosphonated resin with a salt, such as a sulfate or a nitrate, where The metal used for this site is a cation. This method uses 2%, 3%, 3.25%, 4%, 8%, 10% and 12%.
% Mesh, 60 mesh, 100-200 mesh, and 200-400
Applied to mesh sieve size RSO 3 H.
【００４５】
ビーズの予備処理
ビーズは初めに、塩酸（２％ＨＣｌ）で清浄化して、全ての残留カチオンを除
去した。ＨＣｌでのイオン交換は、以下の式で示されるようにしてビーズのＡｌ
及び他の金属のイオンを取り去る：Bead Pretreatment The beads were first cleaned with hydrochloric acid (2% HCl) to remove all residual cations. Ion exchange with HCl is carried out by following the equations below:
And remove ions of other metals:
【化１】
Ｘ：任意のカチオン
その後ビーズは脱イオン水ですすいで、ｐＨを５〜６に戻す。これはＸＣｌを除
去する。[Chemical 1] X: Any cation then the beads are rinsed with deionized water to bring the pH back to 5-6. This removes XCl.
【００４６】
ビーズへのＡｌの添加
Ａｌ2 （ＳＯ4 ）3 及び好ましくは暖めた脱イオン水の溶液を調製する。この
溶液をビーズに適用して、以下の反応をもたらす：Addition of Al to the Beads A solution of Al 2 (SO 4 ) 3 and preferably warm deionized water is prepared. Applying this solution to the beads results in the following reaction:
【化２】
このＡｌを加えたビーズを脱イオン水ですすいで、ｐＨを５〜６に戻す。ビーズ
初めに処理して、その後で中空繊維に装填する。上述のようにイオン交換ビーズ
２８を予備調製した後で、長い中空繊維１２にこのビーズを充填する。充填され
た中空繊維１２は、約１００℃の温度で３日間にわたって炉で乾燥して、全ての
残留水を除去する。中空繊維１２の３つの試料を、約６１ｖｏｌ％酸化ジュウテ
リウム（Ｄ 2Ｏ）の、軽水（Ｈ 2Ｏ）及び酸化ジュウテリウムの混合物で満たし
た。この混合物は、全ての実験において同じ試料容器から取って、一貫性を確実
にした。酸化ジュウテリウムで汚染された水の送出速度は、定流量高圧ポンプ１
６を使用して、２ｍｌ／ｈに設定した。[Chemical 2] The Al-added beads are rinsed with deionized water to bring the pH back to 5-6. Beads are treated first and then loaded into hollow fibers. After pre-preparing the ion exchange beads 28 as described above, the long hollow fibers 12 are filled with the beads. The filled hollow fibers 12 are oven dried at a temperature of about 100 ° C. for 3 days to remove any residual water. Three hollow fiber 12 samples were filled with a mixture of about 61 vol% deuterium oxide (D 2 O), light water (H 2 O) and deuterium oxide. This mixture was taken from the same sample container in all experiments to ensure consistency. The delivery rate of water contaminated with deuterium oxide is constant flow high pressure pump 1
6 was used and set to 2 ml / h.
【００４７】
容器２２に排出される流出物をその後解析した。この流出物は、それぞれの実
験の開始から特定の期間で取った別々の試料に分けた。これらの時間で分けた試
料を得て、時間の経過に対する装置１０の分離能力の変化を示した。得られた試
験データは以下の表１に示す。The effluent discharged into container 22 was then analyzed. The effluent was divided into separate samples taken at a specific time period from the start of each experiment. Samples separated by these times were obtained to show the change in the separation capacity of the device 10 over time. The test data obtained is shown in Table 1 below.
【００４８】[0048]
【表１】 [Table 1]
【００４９】
データの図示
この試験データは、図２において図示している。この図２は、得られた全ての
性能データをまとめており、この実験において使用したそれぞれのイオン交換樹
脂の分離性能を示している。再び汚染試験水は全て、共通の調製された供給源か
ら取った。Data Depiction This test data is illustrated in FIG. This FIG. 2 summarizes all the performance data obtained and shows the separation performance of each ion exchange resin used in this experiment. Again all contaminated test water was taken from a common prepared source.
【００５０】
酸化ジュウテリウムの濃度は、全流れ試料体積の体積分率として示しており、
これはそれぞれの試料の凝固点を注意深く測定することによって決定した。純粋
な軽水の凝固点は０．０℃であり、純粋な酸化ジュウテリウム（Ｄ 2Ｏ）の凝固
点は３．８２℃である。凝固点の測定は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ Ｏｓｍｏｍｅｔｅｒ、モデル５６００を使用して行った。酸化ジュウテ
リウムの割合に対する凝固点の変化は、直線の関係にあることが示されている。The concentration of deuterium oxide is given as a volume fraction of the total flow sample volume,
This was determined by carefully measuring the freezing point of each sample. Pure light water has a freezing point of 0.0 ° C and pure deuterium oxide (D 2 O) has a freezing point of 3.82 ° C. Freezing point is measured by Advanced Instrument
nts Osmometer, model 5600. It has been shown that the change in freezing point with respect to the percentage of deuterium oxide is linear.
【００５１】
図２で示されるこれらの図示された性能を再び見ると、アルミニウムを有する
２％架橋した試料は酸化ジュウテリウムレベルを最も大きく変化又は減少させ、
系の操作を開始してから２時間後に取った第１の試料での酸化ジュウテリウムレ
ベルを６１％から４％未満にまで減少させている。アルミニウムと組み合わされ
た２％及び４％の架橋した交換樹脂の両方で、操作を開始してから３〜５時間た
った後の第２及びそれに続く試料は、実質的に比較的高い酸化ジュウテリウム濃
度を示すことが注目される。このことは、第１の操作期間内で汚染水から酸化ジ
ュウテリウム（及び好ましくは酸化トリチウム）を除去するときに、この装置が
最も効果的であることを示している。Looking again at these illustrated performances shown in FIG. 2, the 2% crosslinked sample with aluminum had the greatest changes or reductions in deuterium oxide levels,
The deuterium oxide level in the first sample taken 2 hours after starting the system operation is reduced from 61% to less than 4%. The second and subsequent samples, 3-5 hours after the start of the operation, with both 2% and 4% cross-linked exchange resin combined with aluminum, had substantially higher deuterium oxide concentrations. It is noteworthy to show. This indicates that this device is most effective at removing deuterium oxide (and preferably tritium oxide) from contaminated water within the first operating period.
【００５２】
［組み合わされた交換−膜分離］
上述のような同位体及び分子の分離は、樹脂への選択的な吸着処理及び中空繊
維膜の壁を通る選択的な透過の組み合わせによって行う。上述のような樹脂の粒
子又はビーズを中空繊維に保持させて、中空繊維から樹脂を取り出さずに再生す
ることができる。このことが特に重要である。[Combination Exchange-Membrane Separation] Isotope and molecule separation as described above is performed by a combination of selective adsorption treatment to a resin and selective permeation through the wall of the hollow fiber membrane. The resin particles or beads as described above can be retained in the hollow fiber and regenerated without taking out the resin from the hollow fiber. This is especially important.
【００５３】
ここで図３を参照すると、中空繊維１２の一部の絵的な図が説明のために示さ
れている。丸４０として示されている水分子ＨＯＨは、三角形３８として示され
ている酸化トリチウム分子（ＴＯＨ）と比較して迅速に中空繊維壁を透過する。
比較的大きい酸化トリチウム分子３８と比較すると、実質的に多くの数の水分子
４０が、中空繊維壁を通って外側に透過する。Referring now to FIG. 3, a pictorial view of a portion of hollow fiber 12 is shown for purposes of illustration. Water molecules HOH, shown as circles 40, permeate through the hollow fiber walls more rapidly than tritium oxide molecules (TOH), shown as triangles 38.
A substantially higher number of water molecules 40 permeate outward through the hollow fiber walls as compared to the relatively large tritium oxide molecules 38.
【００５４】
図４においては、本発明の吸着に関する面が、第２の分離機構として示されて
いる。図４Ａにおいて示される上述の樹脂ビーズ又は粒子２８のそれぞれが、水
和する能力を持つカチオン部位Ｍを有する。それぞれの樹脂粒子は、これらのポ
リマー樹脂の本質的な面として、水素Ｈも有する。樹脂には３つの典型的な初期
状態が存在する。図４Ａでは、樹脂は初めに乾燥している。水同位体の混合物と
接触すると、酸化トリチウム（ＨＴＯ）が水和水として優先的に吸着され、従っ
て供給溶液のＨＴＯが減少する。図４Ｂでは、樹脂を予め水で湿らせて、三重水
が既存の水和水のいくらかを置換するようにする。図４Ｃでは、供給濃度に対し
て部分的に、樹脂が初めに飽和している。ここでは、更なる三重水が既に存在す
る水和水を置換する。上述の全ての場合において、おそらく分子構造の水素がい
くらかのトリチウムによって置換されている。これは、最終的な樹脂粒子上の１
つのＴ原子として示されている。いくらかの支持体はカチオン部位及び交換する
ことができない水素原子を有する。これは例えば、追加のカチオンを伴う又は伴
わないアルミナ又はシリカのようなものである。これらの場合には、支持体との
トリチウム原子の交換はない。吸着が可逆的であることも注目され、従ってＨＴ
Ｏ濃度が高い飽和樹脂は、ＨＴＯ濃度が比較的低い水と接触すると、ＨＴＯを脱
着する。In FIG. 4, the adsorption-related surface of the present invention is shown as a second separation mechanism. Each of the above-described resin beads or particles 28 shown in FIG. 4A has a cation site M capable of hydration. Each resin particle also has hydrogen H as an essential aspect of these polymeric resins. There are three typical initial states for the resin. In FIG. 4A, the resin is initially dry. Upon contact with a mixture of water isotopes, tritium oxide (HTO) is preferentially adsorbed as water of hydration, thus reducing the HTO of the feed solution. In FIG. 4B, the resin is pre-moistened with water so that the triple water replaces some of the existing water of hydration. In FIG. 4C, the resin is initially saturated partially with respect to the supply concentration. Here, additional triple water replaces the already existing water of hydration. In all of the above cases, probably hydrogen in the molecular structure has been replaced by some tritium. This is 1 on the final resin particles
Shown as two T atoms. Some supports have cation sites and hydrogen atoms that cannot be exchanged. This is, for example, such as alumina or silica with or without additional cations. In these cases there is no exchange of tritium atoms with the support. It was also noted that the adsorption was reversible and therefore HT
A saturated resin having a high O concentration desorbs HTO when contacted with water having a relatively low HTO concentration.
【００５５】
試験性能の結果は、図５に示すように一般化することができる。樹脂が充填さ
れた中空繊維部分１２は、この図の挿入部分に参照のために示されている。図示
されているように、供給流れは、１つの端部に流入し、排出流れは中空繊維１２
の他の端部から流出する。中空繊維壁を透過する透過物も示されている。供給流
れは、記号Ｆで示されるような、初期及び定常酸化トリチウム濃度を有する。透
過物中における典型的な酸化トリチウムレベルは、時間の経過に対して記号Ｐで
示されており、時間の経過に対する出口流れの酸化トリチウム濃度は記号Ｅで示
されている。透過物Ｐにおける酸化トリチウム濃度は供給物Ｆの濃度までは増加
又は上昇していないが、時間がたつと出口流れの酸化トリチウム濃度Ｅは供給流
れの酸化トリチウム濃度Ｆを超えることが注目される。このことはおそらく、樹
脂ビーズ２８は初めに高濃度の酸化トリチウムを吸収して保持するが、最終的に
は飽和してしまうことによる。The test performance results can be generalized as shown in FIG. The resin-filled hollow fiber portion 12 is shown for reference in the inset portion of this figure. As shown, the feed stream enters one end and the outlet stream flows into the hollow fiber 12
Flows out from the other end of the. The permeate that permeates the hollow fiber wall is also shown. The feed stream has initial and steady-state tritium oxide concentrations, as indicated by the symbol F. A typical tritium oxide level in the permeate is indicated by the symbol P over time and the outlet stream tritium oxide concentration over time is indicated by the symbol E. It is noted that the tritium oxide concentration in the permeate P does not increase or rise to that of the feed F, but over time the tritium oxide concentration E of the outlet stream exceeds the tritium oxide concentration F of the feed stream. This is probably because the resin beads 28 initially absorb and retain a high concentration of tritium oxide, but eventually saturate.
【００５６】
本発明の商業的に利用可能な態様は、図６において番号５０によって大まかに
示す。この商業的なモジュール５０は、長い管状ハウジング５２を具備しており
、これはヘッダー５８を有する。このヘッダー５８は、それぞれの端部をシール
して接続しており、入口チューブ５４及び出口チューブ５６をそれぞれ支持して
いる。ハウジング５２内に配置されているものは、長い中空繊維６０の束であり
、これらの中空繊維のそれぞれは上述のようなイオン交換樹脂ビーズで満たされ
ている。この中空繊維６０の束は、それぞれの端部をヘッダー６２によって共に
保持されて、ハウジング５２内に配置されている。供給流れは、矢印Ｅの方向で
、入口５４において装置５０に入り、出口流れは、矢印Ｆの方向に流れて出口５
６から出る。ヘッダー６２は、全ての供給流れ液体が中空繊維部材６０に全て流
れるようにして外側に流れないようにすることを確実にする。これとは別に、透
過物出口６４からの透過流れは、矢印Ｇの方向で、凝縮器６６に流す。The commercially available aspect of the invention is indicated generally by the numeral 50 in FIG. The commercial module 50 comprises an elongated tubular housing 52, which has a header 58. The header 58 seals and connects the respective ends, and supports the inlet tube 54 and the outlet tube 56, respectively. Disposed within the housing 52 is a bundle of long hollow fibers 60, each of these hollow fibers being filled with ion exchange resin beads as described above. The bundle of hollow fibers 60 is arranged in the housing 52, with their ends held together by a header 62. The feed flow enters the device 50 at the inlet 54 in the direction of arrow E and the outlet flow flows in the direction of arrow F to the outlet 5
Get out of 6. Header 62 ensures that all feed stream liquid flows all the way to hollow fiber member 60 and does not flow outward. Separately, the permeate flow from the permeate outlet 64 flows in the direction of arrow G into the condenser 66.
【００５７】
以下に報告する実験による試験結果はこの実験モジュールを使用して、図１１
〜１４で示されるデータをもたらしている。この試験モジュール５０は、そのよ
うな中空繊維６０を３２本有しており、これらの中空繊維６０はイオン交換樹脂
粒子６１で満たされている。それぞれの繊維の長さは８フィート（２０．３２ｃ
ｍ）であった。供給流れの水の中のＤ 2Ｏ濃度は、４．８５ｗｔ％であった。以
下では実験結果をより詳細に説明する。The test results from the experiments reported below were obtained using this experimental module, as shown in FIG.
Results in the data shown by ~ 14. This test module 50 has 32 such hollow fibers 60, and these hollow fibers 60 are filled with ion exchange resin particles 61. Each fiber is 8 feet long (20.32c
m). The D 2 O concentration in the feed stream water was 4.85 wt%. The experimental results will be described in more detail below.
【００５８】
図６を更に参照すると、図９で先に説明されるように、それぞれの中空繊維部
材６０に充填されたイオン交換樹脂ビーズ６１が飽和したときに、この装置５０
は再生することができる。飽和は、出口流れ中のＤ 2Ｏ及び／又はＴＯＨ濃度を
検知することによって決定することができる。樹脂を再生するために、供給流れ
を停止し、好ましくは装置５０の流体を空にする。その後で、高温空気の流れを
、矢印Ｈの方向で、入口６８に送る。加熱空気は入口５４を通して導入し、出口
５６及び／又は出口６４を通して取り出すことができる。この熱は、水和ＴＯＨ
及びＨ 2Ｏ水を放出させる。出口６４においてハウジング５２を出る加熱空気の
湿分が所定の湿度レベルに達したときに、出口ガスを別個の高容量凝縮器（図１
０では示さず）に流して、この出口空気流れから最大量の水を凝縮させる。With further reference to FIG. 6, as previously described with reference to FIG. 9, the device 50 is provided when the ion exchange resin beads 61 filled in each hollow fiber member 60 are saturated.
Can be played. Saturation can be determined by sensing the D 2 O and / or TOH concentration in the outlet stream. To regenerate the resin, the feed flow is stopped and the device 50 is preferably emptied of fluid. After that, a flow of hot air is sent in the direction of arrow H to the inlet 68. Heated air can be introduced through inlet 54 and removed through outlet 56 and / or outlet 64. This heat is hydrated TOH
And to release of H 2 O water. When the moisture content of the heated air exiting the housing 52 at the outlet 64 reaches a predetermined humidity level, the outlet gas is fed to a separate high capacity condenser (FIG. 1).
(Not shown at 0) to condense the maximum amount of water from this outlet air stream.
【００５９】
ここで図７及び８では、４．８５ｗｔ％のＤ 2Ｏで汚染された軽水の供給流れ
を使用して、上述のモジュール５０を試験した。ここでこのモジュール５０は、
縦に並べてこのモジュール内に配置された３２本の中空繊維部材６０を有する。
この出口流れのＤ 2Ｏ濃度を監視し、時間の経過に対して重量（ｇ）によって示
される出口流れ流量に関して、図１１で示している。7 and 8, the module 50 described above was tested using a light water feed stream contaminated with 4.85 wt% D 2 O. Where this module 50
It has 32 hollow fiber members 60 arranged vertically in this module.
The D 2 O concentration of this outlet stream was monitored and is shown in FIG. 11 with respect to the outlet stream flow rate shown by weight (g) over time.
【００６０】
図８では、同じ実験の間の、全透過物流れの重量（ｇ）の関数としての透過物
濃度を示している。出口流れ及び透過物の両方に関して、Ｄ 2Ｏ濃度は初めは非
常に低く、水からのＤ 2Ｏの分離が非常に高い効率で行われていることを示す。
この効率は時間の経過と共に低下する。FIG. 8 shows the permeate concentration as a function of the weight (g) of the total permeate stream during the same experiment. For both the outlet stream and the permeate, the D 2 O concentration is initially very low, indicating that the separation of D 2 O from water is taking place with very high efficiency.
This efficiency declines over time.
【００６１】
図９及び１０では、同じモジュール５０を使用して同じ実験を再び行った。こ
こでこのモジュール５０は、同じイオン交換樹脂で満たされた３２本の中空繊維
部材カラム６０を有する。この再試験の前に、上述の空気流れ再生処理を行った
。In FIGS. 9 and 10, the same experiment was repeated using the same module 50. Here, the module 50 has 32 hollow fiber member columns 60 filled with the same ion exchange resin. Prior to this retest, the air stream regeneration process described above was performed.
【００６２】
１回目の試験結果と、再生の後の２回目の試験結果を比較すると、図７及び９
で示される出口流れ濃度に関しては、１回目の試験ではＤ 2Ｏの最大の減少が９
０％であるのに対し、再生の後の２回目の試験ではこの減少がほぼ１００％まで
増加している。同様に図１２及び１４を比較すると、１回目の試験における透過
物濃度の減少は試験の開始付近において最大で５５％であるのに対して、再生の
後の２回目の最初の採取ではＤ 2Ｏの減少が６０％を超えている。Comparing the results of the first test with the results of the second test after regeneration, FIGS.
For the outlet flow concentration indicated by, the first test showed a maximum decrease in D 2 O of 9
In the second test after regeneration, this decrease increases to almost 100%, compared to 0%. Similarly, when comparing the 12 and 14, whereas the 55% maximum in the permeate concentration around the decrease in the beginning of the test in the first test, D 2 in the first collecting second after reproduction The reduction of O exceeds 60%.
【００６３】
［商業的な系］
本発明を商業化するために、図１１で示されるように、出口流れ及び透過物の
両方に関する分離性能曲線を区画分け又は区分化することが有益である。出口流
れに関しては、重水濃度の減少が最も大きい第１の出口生成物は、時間Ｓまでで
終わっている。第２の出口生成物及び第３の出口生成物の段階はそれぞれ、時間
Ｔ及びＵで終わっている。時間Ｕの後では、それぞれのモジュールの使用を止め
て、上述のように再生することが推薦される。Commercial Systems To commercialize the present invention, it is beneficial to compartmentalize or compartmentalize the separation performance curves for both the outlet stream and the permeate, as shown in FIG. With respect to the outlet flow, the first outlet product with the greatest reduction in heavy water concentration ends by time S. The stages of the second outlet product and the third outlet product end at times T and U, respectively. After time U, it is recommended to discontinue use of each module and play as described above.
【００６４】
透過物に関しては、効率が高い期間は時間Ｒで終わっており、この間の汚染物
質の減少が最大である。時間ＲとＵの間の第２の透過段階では、汚染物質を除去
する程度の減少は、一般に定常的であり非常に有益な性質を示す。明らかに、透
過物の汚染物質レベルは供給流れの汚染物質レベルよりも低いが、出口流れの汚
染物質濃度が供給流れの汚染物質濃度よりも高くなるので、モジュールは再生す
べきである。For the permeate, the period of high efficiency ends at time R, during which the reduction of pollutants is greatest. In the second permeation stage between times R and U, the reduction in the extent to which contaminants are removed is generally stationary and exhibits very beneficial properties. Obviously, the permeate contaminant level is lower than the feed stream contaminant level, but the outlet stream contaminant concentration will be higher than the feed stream contaminant concentration and the module should be regenerated.
【００６５】
ここでは、図１２を参照する。これらの段階の考えを実施すると、商業的な系
の１つの例は、一般的に番号７０で示されるようなものになる。供給流れは段階
１の吸収器７２に入れ、そこからの出口流れはセンサー／弁７４で汚染物質濃度
を監視する。第１の出口生成物は、清浄水生成物タンク７６に送る。汚染物質除
去レベルが、図１５の時間Ｓの後で低下したことを、センサー／弁７４が示した
ときに、出口流れを第２の出口生成物として、段階３の吸収器７８に送る。汚染
物質濃度レベルが図１５の時間Ｔの汚染物質レベルに達したことを、センサー７
４が検知したときに、出口流れを段階２の吸収器８０に送る。Here, FIG. 12 is referred to. When these stages of thinking are practiced, one example of a commercial system would be that generally designated by the numeral 70. The feed stream enters stage 1 absorber 72, and the exit stream therefrom monitors sensor / valve 74 for contaminant concentration. The first outlet product is sent to the clean water product tank 76. When the sensor / valve 74 indicates that the contaminant removal level has decreased after time S in FIG. 15, the outlet flow is sent to the stage 3 absorber 78 as a second outlet product. The sensor 7 indicates that the pollutant concentration level has reached the pollutant level at time T in FIG.
4 sends the outlet flow to the stage 2 absorber 80.
【００６６】
段階１の吸収器７２からの透過物は、段階１の凝縮器８２に送る。凝縮した液
体は、センサー８４に通す。これは、図１５で示される時間Ｒまでの汚染物質レ
ベルが比較的低い第１の透過物を、例えば段階８の吸収器８６に送る。汚染物質
濃度が増加し始める時間Ｒでは、第２の透過物を段階４の吸収器８８に送る。The permeate from stage 1 absorber 72 is sent to stage 1 condenser 82. The condensed liquid passes through the sensor 84. This sends the first permeate, which has a relatively low contaminant level up to time R shown in FIG. At time R, when the contaminant concentration begins to increase, the second permeate is sent to the stage 4 absorber 88.
【００６７】
この様な性質の典型的なプラント又は商業的な施設は、所望とされる全体の分
離に依存して５〜１５の吸収段階を具備することができ、それぞれの吸収段階は
、異なる特定の汚染濃度を受け取り、所望に応じて更に処理し又は使用する。A typical plant or commercial facility of this nature may have 5 to 15 absorption stages, depending on the overall separation desired, each absorption stage being different. It receives a particular contaminant concentration and is further processed or used as desired.
【００６８】
［再生］
図１３に示される典型的な再生処理では、図１２に示されるのと同様な典型的
な系のそれぞれの段階又はモジュールは、番号９２で示されている。再生の間に
、高温空気発生装置９４からの高温空気を、矢印で示す方向でモジュール９２に
送る。モジュール９２を通って流れる高温空気は、水和したＨ 2Ｏ、ＨＴＯ、Ｄ
2Ｏ、ＤＴＯ、及びＨＤＯを遊離させることによって、それぞれの中空繊維部材
の交換樹脂内の液体を除去する。この除去した水和水は、モジュール９２から再
生凝縮器９６に送る。再生サイクルの初期に凝縮して再生凝縮器９６を出る液体
である第１の再生流れは、汚染物質の量が比較的少なく、図１２の系７０に戻し
て再び処理することができる。比較的多くの汚染物質を含有している第２の再生
流れは９８で集める。第３又は最後の再生凝縮物流れは最も多くの汚染物質、例
えば三重水を含有している傾向があり、貯蔵タンク１００に送って適当に廃棄す
る。Regeneration In the exemplary regeneration process shown in FIG. 13, each stage or module of an exemplary system similar to that shown in FIG. 12 is designated by numeral 92. During regeneration, hot air from hot air generator 94 is directed to module 92 in the direction indicated by the arrow. The hot air flowing through the module 92 is hydrated H 2 O, HTO, D
The liquid in the exchange resin of each hollow fiber member is removed by liberating 2 O, DTO, and HDO. The removed hydration water is sent from the module 92 to the regeneration condenser 96. The first regeneration stream, which is a liquid that condenses early in the regeneration cycle and exits regeneration condenser 96, has a relatively low amount of contaminants and can be returned to system 70 of FIG. 12 for further treatment. The second recycle stream, which contains a relatively high amount of contaminants, is collected at 98. The third or last regenerated condensate stream tends to contain the most contaminants, such as triple water, and is sent to storage tank 100 for proper disposal.
【００６９】
これらの透過凝縮物再生流れのそれぞれの汚染物質レベルを更に区別するため
に、この工程において高温空気発生装置９４を出る空気の温度を徐々に増加させ
及び／又は圧力を徐々に低下させて、汚染物質除去のために徐々に大きい推進力
を提供することができる。再生樹脂及び繊維系は、吸着カスケードに戻して、供
給流れによって再び水和させる。吸着及び再生サイクルは所望のように繰り返す
。To further distinguish the contaminant levels in each of these permeate condensate recycle streams, the temperature of the air exiting the hot air generator 94 is gradually increased and / or the pressure is gradually decreased in this step. And thus provide progressively greater driving force for pollutant removal. The regenerated resin and fiber system is returned to the adsorption cascade and rehydrated by the feed stream. The adsorption and regeneration cycle is repeated as desired.
【００７０】
図１４は、ジュウテリウム及びトリチウムで汚染された水からこれら両方を除
去する系全体を示している。この系１００は、商業的な逆浸透ユニット又は脱イ
オンユニットのいずれかの形の予備フィルター１０２及び１０４を具備して、段
階１の汚染物質分離モジュール１０６に入る供給流れを予備処理することができ
る。このモジュール１０６の出口流れは、段階２のモジュール１１０等に入り、
上向きカスケード様式で最終的な供給流れが容器１１２に出るようにする。この
容器は、最も純粋な処理済み汚染水を収集する。それぞれのモジュールからの透
過物は、典型的に凝縮器１０８に集め、そして凝縮透過物タンク１１２に収集し
又は上述の汚染透過物の他の段階のように１１４若しくは１１６から出す。FIG. 14 shows the overall system for removing both deuterium and tritium contaminated water from both. The system 100 can include prefilters 102 and 104, either in the form of commercial reverse osmosis or deionization units, to pretreat the feed stream entering the stage 1 contaminant separation module 106. . The outlet flow of this module 106 enters the stage 2 module 110, etc.,
Allow the final feed stream to exit vessel 112 in an upward cascade fashion. This container collects the purest treated contaminated water. The permeate from each module is typically collected in condenser 108 and collected in condensate permeate tank 112 or exits 114 or 116 as with the other stages of contaminated permeate described above.
【００７１】
出口流れ汚染レベルが供給流れの汚染レベルに達したときに、それぞれのモジ
ュールを選択的に迂回させて再生することができる。系１００から分離して、典
型的な高温乾燥空気供給器１１８で、上述の再生サイクルの間に、それぞれの分
個のモジュールに高温空気を送る。それぞれの透過物タンク１１２で収集される
凝縮透過物の汚染物質を更に減少させるために、透過凝縮物の汚染レベルに従っ
て、隣接するモジュール１１０の間の供給物流れに、１２０において凝縮透過物
を再導入することができる。Each module can be selectively bypassed and regenerated when the outlet stream pollution level reaches the feed stream pollution level. Separated from the system 100, a typical hot dry air supply 118 delivers hot air to each individual module during the regeneration cycle described above. In order to further reduce the condensate permeate contaminants collected in each permeate tank 112, the condensed permeate is recycled at 120 to the feed stream between adjacent modules 110 according to the permeate condensate contamination level. Can be introduced.
【００７２】
図１５Ａ及び１５Ｂは、分子分離物質を保持する３つのモジュール又は容器を
使用することによって、同位体分子を分離する商業的な系を説明している。汚染
水は、分子分離物質が飽和するまで第１のモジュールに通す。その後、流れは第
２のモジュールに切り替えて、この第２のモジュールの分子分離物質が飽和する
まで流す。その後、流れは第３のモジュールに切り替える。あるいは、流れは直
列の複数のモジュールに通すことができる。15A and 15B illustrate a commercial system for separating isotopic molecules by using three modules or vessels to hold the molecular separating material. The contaminated water is passed through the first module until the molecular separation material is saturated. After that, the flow is switched to the second module, and the flow is continued until the molecular separation material in this second module is saturated. Then the flow switches to the third module. Alternatively, the stream can be passed through multiple modules in series.
【００７３】
汚染水流れは所定のモジュールから切り替えたときに、非結合水、すなわち水
和水として保持されていないモジュール内の水は、空気をモジュールに通すこと
によって除去する。分離された非結合水は、更なる分離のために再循環させるこ
と又は系から取り出すことができる。When the contaminated water flow is switched from a given module, unbound water, ie water in the module that is not retained as hydration water, is removed by passing air through the module. The separated unbound water can be recycled or removed from the system for further separation.
【００７４】
非結合水の除去の後で、水和水の少なくとも一部は分子分離物質を加熱するこ
とによって除去する。分離された水和水は、更なる濃縮を行って又は行わずに、
回収して廃棄する。軽水で再水和させた又は再水和させてない脱水樹脂は、次の
分離のためにその後使用する。非結合水を除去する前又は除去した後の飽和樹脂
は、図１５Ｂに示すように、別の場所での再生のためにモジュールから取り出し
て、その後モジュールに戻すことも理解される。After removal of unbound water, at least a portion of the water of hydration is removed by heating the molecular separation material. The separated water of hydration, with or without further concentration,
Collect and discard. The dehydrated resin, rehydrated with light water or not, is then used for the next separation. It is also understood that the saturated resin before or after removing unbound water is removed from the module for regeneration at another location and then returned to the module, as shown in FIG. 15B.
【００７５】
特に図１５Ａを参照すると、、汚染水は、「クライアントＨＴＯ供給源」とし
て示される汚染水源、及び系の様々な再循環供給源から、供給タンク１５０に供
給されていることが理解される。その後汚染水は、供給物ポンプ１５２によって
、モジュール１５４、１５６又は１５８のうちの１つに供給する。３よりも多い
モジュールを使用することもできる。それぞれのモジュールは、複数の水和部位
を有する樹脂によって満たされている。この樹脂は例えば、ジビニルベンゼンで
架橋させたポリスチレンのビーズであり、ナトリウム及びアルミニウムの部位の
組み合わせを有するものである。系には様々な弁１６０が存在して、水又は空気
導管を通る流れを制御している。この例では、塗りつぶされている弁１６０は閉
じており、塗りつぶされていない弁１６０は開いている。With particular reference to FIG. 15A, it is understood that the contaminated water is being supplied to the supply tank 150 from a contaminated water source, shown as a “client HTO source”, and various recirculation sources of the system. It The contaminated water is then fed by feed pump 152 to one of modules 154, 156 or 158. It is also possible to use more than three modules. Each module is filled with a resin that has multiple hydration sites. This resin is, for example, polystyrene beads crosslinked with divinylbenzene and has a combination of sodium and aluminum sites. Various valves 160 are present in the system to control the flow through the water or air conduit. In this example, the filled valve 160 is closed and the unfilled valve 160 is open.
【００７６】
この系の操作では、それぞれのモジュールに、飽和段階、脱水段階、及び再生
段階がある。供給タンク１５０からの汚染水は、例えばモジュール１５４である
モジュールを通して、同位体分子の一部を除去し、タンクから排出された水は１
又は複数の処理済み水タンク１６２に送り、このタンク１６２から、ポンプ１６
４によってクライアントに送る。ＨＴＯ監視装置１６６を、モジュールと処理済
水タンクの間の導管に配置して、排出水の同位体含有率を監視する。使用されて
いるモジュールの樹脂が飽和レベルに達したことを示すレベルに同位体含有率が
達したときに、弁１６０設定し直して、汚染水流れを一連の次のモジュール、例
えばモジュール１５６に送るようにする。In operation of this system, each module has a saturation stage, a dehydration stage, and a regeneration stage. Contaminated water from the supply tank 150 is passed through a module, eg module 154, to remove some of the isotope molecules and the water discharged from the tank is 1
Alternatively, the water may be sent to a plurality of treated water tanks 162, from which the pump 16
4 to the client. An HTO monitor 166 is placed in the conduit between the module and the treated water tank to monitor the isotopic content of the effluent. When the isotope content reaches a level that indicates that the resin in the module being used has reached saturation levels, valve 160 is reset to direct the contaminated water stream to the next module in the series, eg, module 156. To do so.
【００７７】
モジュールが脱水様式又は段階であるときに、モジュール１５６によって示さ
れているように、空気をモジュールに通して、非結合水を除去し、この除去した
非結合水を脱水ポンプ１６８を通して供給タンク１５０に戻す。脱水段階の後で
、モジュール１５８で示されているように、モジュールを切り替えて再生段階に
する。ここでは、外部加熱ジャケット１７０によってモジュールを加熱する。ヒ
ーター１７２からの加熱空気は、ブロワー１７４によってモジュール１５８に通
して凝縮器１７８に送る。凝縮した分子を空気から分離して、凝縮物タンク１８
２に貯蔵する。When the module is in the dewatering mode or stage, air is passed through the module to remove unbound water and the removed unbound water is fed through the dewatering pump 168, as indicated by module 156. Return to tank 150. After the dehydration stage, the modules are switched to the regeneration stage, as indicated by module 158. Here, the module is heated by the external heating jacket 170. The heated air from heater 172 is sent by blower 174 through module 158 to condenser 178. The condensed molecules are separated from the air and the condensate tank 18
Store in 2.
【００７８】
空気はヒーター１７２に再循環させる。第２の比較的高温の乾燥段階では、凝
縮器１７８を出る同位体水を、モレキュラーシーブ１８０又は他の系で捕らえて
、貯蔵又は廃棄する。湿分／湿度監視プローブ１８４は、凝縮器１７８に入る水
の量を監視して、流れを回収するか潤滑させるかを決定する。Air is recirculated to heater 172. In a second, relatively high temperature, drying stage, the isotopic water exiting condenser 178 is captured by molecular sieve 180 or other system for storage or disposal. Moisture / humidity monitoring probe 184 monitors the amount of water entering condenser 178 to determine whether to recover or lubricate the stream.
【００７９】
図１５Ｂは、典型的な配置を説明しており、ここでは樹脂を吸着モジュール１
５４、１５６及び１５８の外部で再生する。この場合、飽和した後の樹脂は、供
給水を使用してスラリーにして使用済樹脂タンク１８６に送り、この供給水は脱
水ポンプ１６８によって供給物タンク１５０に戻す。樹脂はその後、樹脂乾燥器
１８８に送り、上述のように、ここで１７２からの加熱空気を使用して、樹脂を
乾燥する。この乾燥器は、流動層、回転ドラム、又は他の適当な装置でよい。１
９０からのマイクロ波をこの乾燥器に送り、乾燥プロセスを促進することもでき
る。乾燥樹脂はその後、タンク１９２に輸送し、ここで処理済水と混合し、仕切
ポンプ１９４を使用して吸着モジュールに再導入することができる。乾燥樹脂は
、吸着モジュールに空気輸送することもできる（図示せず）。系及び操作の大部
分は、図１５Ａ及び１５Ｂで示される２つの乾燥の選択肢と同様である。FIG. 15B illustrates a typical arrangement, where the resin adsorption module 1
Play outside the 54, 156 and 158. In this case, the saturated resin is made into a slurry using the feed water and sent to the used resin tank 186, and this feed water is returned to the feed tank 150 by the dehydration pump 168. The resin is then sent to a resin dryer 188, where heated air from 172 is used to dry the resin, as described above. The dryer may be a fluidized bed, rotating drum, or other suitable device. 1
Microwaves from 90 can also be sent to this dryer to accelerate the drying process. The dry resin can then be transported to tank 192 where it can be mixed with treated water and reintroduced into the adsorption module using a partition pump 194. The dry resin can also be pneumatically transported to the adsorption module (not shown). Most of the system and operation is similar to the two drying options shown in Figures 15A and 15B.
【００８０】
図１５Ｃは、大規模（高供給速度）の用途に適当な主要な態様を示している。
利用する系は、図１５Ａ及び１５Ｂのそれと同様なものである。しかしながら、
吸着モジュール１９８は背の高いカラムであり、ここでは、矢印Ｓの方向にカラ
ムを上昇させる供給水に対して向流で、矢印Ｒの方向に向流様式で樹脂を下向き
に流す。ホッパー１９６からの乾燥樹脂は、カラム１９８の頂部で導入する。飽
和樹脂は底部で取り出して、湿り樹脂ホッパー２００に送る。樹脂は連続的に脱
水して、樹脂乾燥器２０２、そして第２の乾燥段階の乾燥器２０４に送る。乾燥
したら、これらは乾燥想樹脂ホッパー１９６に送る。供給水は、ポンプ１５２に
よってカラムに上向きに供給して、処理した水を処理済水タンク１６２に流す。
樹脂及び水の供給速度は、三重水の所望の除去を達成するように設定する。FIG. 15C illustrates a major aspect suitable for large scale (high feed rate) applications.
The system utilized is similar to that of Figures 15A and 15B. However,
The adsorption module 198 is a tall column in which the resin flows downward in a counter-current manner in the direction of arrow R, countercurrent to the feed water that raises the column. Dry resin from hopper 196 is introduced at the top of column 198. The saturated resin is taken out at the bottom and sent to the wet resin hopper 200. The resin is continuously dewatered and sent to the resin dryer 202 and then to the dryer 204 of the second drying stage. When dried, these are sent to the dry resin hopper 196. The feed water is supplied upward to the column by the pump 152, and the treated water is flown to the treated water tank 162.
The resin and water feed rates are set to achieve the desired removal of triple water.
【００８１】
図１６〜２４は、本発明の実施において達成される実験結果を更に説明してる
。特に図１６は、アルミニウム、マグネシウム、クロム、及びナトリウムの金属
部位を有するＰＳＤＶＢ樹脂の吸着効率の比較である。吸着曲線から理解される
ように、アルミニウム部位を有する樹脂は比較的多量のジュウテリウムを吸収す
る。つまり、汚染水に露出させた後ほぼ同じ時間で、全ての樹脂が飽和するが、
供給流れと出口流れとの差によって示されるように、飽和の前の測定において、
アルミニウムは比較的多くの量の酸化ジュウテリウムを流れから吸収している。
マグネシウムは次に効果的な金属部位であり、その次にナトリウムが効果的であ
り、クロムは最も効果的ではない。16-24 further illustrate experimental results achieved in the practice of the present invention. In particular, FIG. 16 is a comparison of the adsorption efficiencies of PSDVB resins having aluminum, magnesium, chromium, and sodium metal sites. As can be seen from the adsorption curves, resins with aluminum sites absorb relatively large amounts of deuterium. In other words, all the resins saturate in about the same time after being exposed to contaminated water,
In the measurement before saturation, as indicated by the difference between the feed and outlet flows,
Aluminum absorbs relatively large amounts of deuterium oxide from the stream.
Magnesium is the next most effective metal site, followed by sodium, and chromium the least.
【００８２】
図１７は、アルミニウムを有する様々なＰＳＤＶＢ及びＰＡＤＶＢでの試験で
得られた試験結果を示している。樹脂は、半マクロ多孔質（ｓｅｍｉ−ｍａｃｒ
ｏｐｏｒｏｕｓ）、マクロ多孔質、又はゲルタイプの樹脂であり、異なる供給者
から得たものである。例えば、樹脂Ｒ７は、Ｂｉｏｒａｄから得たＰＳＤＶＢ樹
脂であり、スルホン化してアルミニウムカチオンを有するようにする。図１７に
示されるように、試験したこれらの樹脂の効果は様々である。FIG. 17 shows the test results obtained from testing with various PSDVB and PADVB with aluminum. The resin is semi-macro porous (semi-macr).
), macroporous, or gel type resins, obtained from different suppliers. For example, resin R7 is a PSDVB resin obtained from Biorad, which is sulfonated to have aluminum cations. As shown in Figure 17, the effects of these resins tested are variable.
【００８３】
表２に示されるように、５ｇの乾燥Ａｌ含有樹脂及び２０ｇの汚染水を使用す
る「ビーカー試験」では、同様な結果が達成された。As shown in Table 2, similar results were achieved in the “beaker test” using 5 g dry Al-containing resin and 20 g contaminated water.
【表２】 [Table 2]
【００８４】
他のキャリアーでの試験は、５ｇの乾燥キャリアー及び２ｇの汚染水で同時に
行った。The tests on the other carriers were carried out simultaneously with 5 g of dry carrier and 2 g of contaminated water.
【００８５】
図１８は、それぞれの長さが約８インチ（約２０．３２ｃｍ）の３０本の繊維
の束に充填したＡｌ樹脂を使用して、Ｄ 2ＯとＨＴＯの分離を比較した。これら
２つの曲線の比較から理解されるように、２種類の同位体の除去はほぼ同じレベ
ルで達成される。このことは、ジュウテリウムの除去で達成される結果が、相当
する条件においてトリチウムの分離で達成される結果にほぼ有効であることを確
かめている。FIG. 18 compares the separation of D 2 O and HTO using Al resin packed into a bundle of 30 fibers, each about 8 inches (about 20.32 cm) in length. As can be seen from a comparison of these two curves, the removal of the two isotopes is achieved at approximately the same level. This confirms that the results achieved with deuterium removal are nearly as effective as those achieved with tritium separation under comparable conditions.
【００８６】
水和水結合の強さ及び数は、選択されるカチオン、そのカチオンが結合する選
択されるアニオン、及びキャリアーの物理的及び化学的特性に依存して変化する
。一般に、除去するＨＴＯ又は汚染物質に対して選択的な水和点が最多であるこ
とが好ましい。しかしながら、５ｇの吸着剤及び２０ｇの汚染水を用いる３０℃
での上述のビーカー試験を行う場合、選択的な吸着のしきい値が比較的小さく、
ＨＴＯの減少が少なくとも１％であることが望ましい。この減少は、経済的な実
施及び有益な結果のために十分であると考えられる。The strength and number of hydration water bonds will vary depending on the cation selected, the selected anion to which the cation binds, and the physical and chemical properties of the carrier. Generally, it is preferred that the hydration point that is selective for the HTO or contaminant to be removed is the highest. However, 30 ° C. with 5 g adsorbent and 20 g contaminated water
When performing the above beaker test in, the threshold of selective adsorption is relatively small,
It is desirable for the HTO reduction to be at least 1%. This reduction is considered sufficient for economic implementation and beneficial results.
【００８７】
図１９は、乾燥Ａｌ含有ＰＳＤＶＢ樹脂２５０ｇで満たされた２ｍのＴｅｆｌ
ｏｎカラムを使用して得られる吸着曲線を説明している。示されているように、
樹脂は、飽和するまで流れ中の同位体分子の一部を選択的に除去している。従っ
て、所望とされる分離のレベルに依存して、曲線の上昇によって示される約７５
％の飽和が達成されたときに、約０％での曲線の平行によって示される１００％
の飽和が達成された後で、又はこれらの間の点で、流れを停止し又は他の樹脂層
に切り替えることができる。FIG. 19 shows 2 m of Tefl filled with 250 g of dry Al-containing PSDVB resin.
The adsorption curve obtained using the on column is described. As shown,
The resin selectively removes some of the isotope molecules in the stream until it is saturated. Therefore, depending on the level of separation desired, about 75 indicated by the rise in the curve.
100% as indicated by the parallelism of the curves at about 0% when% saturation is achieved
The flow can be stopped or switched to another resin layer after saturation of is achieved, or at a point in between.
【００８８】
図２０は、予め湿らせた樹脂と比較して、初めに乾燥している樹脂を使用した
ときに得られる試験結果を示している。予め湿らせた樹脂では、初めに樹脂上に
存在している軽水の大部分は、三重水を含有する供給物流れによって置換されて
いる。汚染水供給流れと接触する前の樹脂上の水の量は、樹脂を予め湿らせ、樹
脂をスラリー状にしてカラムに導入し、そして三重水を供給する前の吹き出し工
程から回収するのに使用した全ての水を考慮してして予め決定した。水平軸のゼ
ロ点は、出口流れの量が樹脂上の初期水量に等しくなる点を示している。初めに
乾燥している樹脂を使用する場合には、樹脂上に水は存在せず、従って全ての曲
線はゼロ点から始まっている。三重水の正味の選択的な吸着は、これら２つの場
合で同様であることが理解される。例えば水を使用して樹脂を別個の再生容器か
ら吸着カラムに戻す場合、いくらかの商業的な態様では、予め湿らせた樹脂で開
始することを選択することができる。また他の態様において、例えば吸着カラム
内において再生する場合、又は水によるスラリー化ではなく空気によるスラリー
化によって樹脂を輸送する場合、樹脂は初めに乾燥していてもよい。FIG. 20 shows the test results obtained when using the resin that is initially dry as compared to the pre-moistened resin. In the pre-moistened resin, most of the light water initially present on the resin is replaced by the feed stream containing triple water. The amount of water on the resin prior to contacting the contaminated water feed stream was used to pre-wet the resin, slurry the resin into the column, and recover from the blow-off step before feeding the triple water. Predetermined taking into account all water The zero point on the horizontal axis shows the point where the amount of outlet flow equals the initial amount of water on the resin. When using the resin which is initially dry, there is no water on the resin and therefore all curves start from zero. It is understood that the net selective adsorption of triplet water is similar in these two cases. If, for example, water is used to return the resin from a separate regeneration vessel to the adsorption column, in some commercial embodiments one may choose to start with the pre-moistened resin. In yet another embodiment, the resin may be initially dry, for example when regenerating in an adsorption column or when transporting the resin by air slurry rather than water slurry.
【００８９】
図２１は、直列で操作する場合の、１つの分離モジュール、２つの分離モジュ
ール、及び４つの分離モジュールを使用する分離を比較している。理解されるよ
うに、供給物に基づく割合で、２モジュールの系は１モジュールの系の約２倍の
同位体を除去し、また供給物に基づく割合で、４モジュールの系は２モジュール
の系の約２倍の同位体を除去する。従って、全体の分離性能は、使用する樹脂の
量に本質的に比例することが示されている。FIG. 21 compares separations using one separation module, two separation modules, and four separation modules when operating in series. As can be seen, in feed-based proportions, a 2-module system removes about twice as much isotope as in a 1-module system, and in feed-based proportion, a 4-module system is a 2-module system. About twice as much isotope is removed. Thus, the overall separation performance has been shown to be essentially proportional to the amount of resin used.
【００９０】
図２２は、ナトリウム及びアルミニウム水和部位を有する酸化トリチウム飽和
アクリル樹脂を、マイクロ波炉を使用して再生する場合に達成される結果を示し
ている。FIG. 22 shows the results achieved when a tritium oxide saturated acrylic resin having sodium and aluminum hydration sites is regenerated using a microwave oven.
【００９１】
図２３は、ナトリウム及びアルミニウム水和部位を有する酸化トリチウム飽和
ＰＳＤＶＢ樹脂を、流動層乾燥器を使用して再生する場合に達成される結果を示
している。FIG. 23 shows the results achieved when a tritium oxide saturated PSDVB resin with sodium and aluminum hydration sites is regenerated using a fluid bed dryer.
【００９２】
図２４は、ナトリウム及びアルミニウム水和部位を有する酸化トリチウム飽和
アクリル樹脂を、流動層乾燥器を使用して再生する場合に達成される結果を示し
ている。FIG. 24 shows the results achieved when a tritium oxide saturated acrylic resin having sodium and aluminum hydration sites is regenerated using a fluid bed dryer.
【００９３】
図２５〜２８を参照する。ここでは本発明の静的又は流れのない態様を示して
おり、これは一般に図２５の番号２１０で示されている。これは、長い又はコイ
ル状の中空繊維２１２の形の分離膜を具備しており、この分離膜は酢酸セルロー
スでできている。以下で説明する実験で使用するこの中空繊維２１２は、内径が
１．３ｍｍ（１．１〜１．７ｍｍの範囲）、壁厚さが０．２ｍｍ（０．１０〜０
．２５ｍｍ）、外径が１．６〜１．９ｍｍ、及び密度が約１．２０ｇ／ｃｍ3 で
ある。試験サンプル長さは約１００”（２５４ｃｍ）である。Referring to FIGS. Shown here is the static or non-flowing aspect of the present invention, which is generally designated by the numeral 210 in FIG. It comprises a separation membrane in the form of long or coiled hollow fibers 212, which separation membrane is made of cellulose acetate. This hollow fiber 212 used in the experiments described below has an inner diameter of 1.3 mm (range 1.1 to 1.7 mm) and a wall thickness of 0.2 mm (0.10 to 0).
． 25 mm), the outer diameter is 1.6 to 1.9 mm, and the density is about 1.20 g / cm 3 . The test sample length is about 100 "(254 cm).
【００９４】
この中空繊維２１２の入口端は、プラスチック供給導管２１８を経由させて開
放ピペット２１４に接続し、このピペット２１４は重い水素同位体、すなわち酸
化ジュウテリウムで汚染された水で満たす。この汚染水は、矢印の方向で接続プ
ラスチックチューブ２１８を通して、中空繊維２１２に導入する。中空繊維２１
２が満たされたら、汚染水をプラスチックチューブ２２０から第２のピペット２
１６に流して、静的な平衡を達成する。The inlet end of this hollow fiber 212 is connected via a plastic feed conduit 218 to an open pipette 214, which is filled with heavy hydrogen isotope, water deuterium oxide-contaminated. This contaminated water is introduced into the hollow fiber 212 through the connecting plastic tube 218 in the direction of the arrow. Hollow fiber 21
2 is filled, the contaminated water is transferred from the plastic tube 220 to the second pipette 2
Run to 16 to achieve static equilibrium.
【００９５】
放射性酸化トリチウムは通常の規制されない用途では利用することができない
が、酸化トリチウム分子は酸化水素及び酸化ジュウテリウムの両方よりもかなり
大きいので、以下で軽水（Ｈ 2Ｏ）からの酸化ジュウテリウム（Ｄ 2Ｏ）の分離
に関して報告される結果は、酸化トリチウムの分離に少なくとも等しく適用可能
である。非常に希釈された酸化トリチウムを供給する同様な設備及び方法を使用
してデータを得て、図２８に示して以下で説明するように、有意の分離を観察し
た。Radioactive tritium oxide is not available for normal, unregulated applications, but since the tritium oxide molecule is significantly larger than both hydrogen oxide and deuterium oxide, the deuterium oxide (H 2 O) from ( The results reported for the separation of D 2 O) are at least equally applicable to the separation of tritium oxide. Data was obtained using similar equipment and methods of supplying highly diluted tritium oxide, and significant segregation was observed, as shown in Figure 28 and described below.
【００９６】
中空繊維２１２は、底部２２２及び密封蓋２２４でできた密封容器内に入れる
。空間的な便利さのために、コイル状にした中空繊維２１２を湿分吸収材２２６
の周囲に配置した。この配置は、以下で報告するような得られるデータの精度を
確実にするのに役立つ。酸化トリチウム（ＨＴＯ）での実験は、容器２２２及び
２２４並びに湿分吸収材２２６なしで行った。Hollow fibers 212 are placed in a sealed container made of bottom 222 and sealing lid 224. For spatial convenience, the coiled hollow fiber 212 may be replaced with a moisture absorber 226.
Placed around. This arrangement helps ensure the accuracy of the data obtained, as reported below. Experiments with tritium oxide (HTO) were performed without vessels 222 and 224 and moisture absorber 226.
【００９７】
図２６を参照する。ここでは、本発明の動的な又は流れのある態様が一般的に
番号２３０で示されている。この装置２３０は、環状のコイル状にされた中空繊
維２３２の形の分離膜を具備している。これは、便利さのために、密封筒状容器
２４４内で筒状支持体の周りに配置されている。Referring to FIG. Here, the dynamic or flow aspect of the invention is indicated generally by the numeral 230. The device 230 comprises a separation membrane in the form of an annular coiled hollow fiber 232. It is placed around the tubular support in a sealed tubular container 244 for convenience.
【００９８】
中空繊維２３２の１つの端部は、ポンプ２３６に接続する。このポンプ２３６
は、以下に示される範囲の割合の酸化ジュウテリウム（Ｄ 2Ｏ）と混合された純
粋な水の形で、受器２３４内の汚染水２３５を輸送する。流れている汚染水又は
媒体２３５は、矢印２４０の方向で中空繊維２３２から受器２３４に出して、受
器２３４内に残っている媒体２３５と再び組み合わせる。受器２３４は、初めに
供給管２３８によって満たし、必要に応じてこの供給管２３８で補給する。媒体
の輸送速度は０．８ｍｌ／分に設定する。熱電対２５４を利用して、空気流れ温
度を監視し、温度を約３０℃に維持した。One end of hollow fiber 232 connects to pump 236. This pump 236
Transports contaminated water 235 in receiver 234 in the form of pure water mixed with deuterium oxide (D 2 O) in proportions shown below. The flowing contaminated water or medium 235 exits the hollow fibers 232 in the direction of arrow 240 into the receiver 234 and recombines with the medium 235 remaining in the receiver 234. The receiver 234 is initially filled with a supply pipe 238 and, if necessary, replenished with this supply pipe 238. The transportation rate of the medium is set to 0.8 ml / min. A thermocouple 254 was used to monitor the airflow temperature and maintain the temperature at about 30 ° C.
【００９９】
容器２４４内の軸方向ファン２５６は、ほぼ一定の状態で、加熱要素２５８に
空気を流して中空繊維２３２に流れる空気の温度を上げ、導管２５２を通して循
環空気を密封容器２４４に引き込み、且つ導管２４６を通して出す。循環空気は
凝縮器２４８で脱水し、パーベーパレーション水（透過物）を凝縮させて排水ポ
ンプ２５０で引き出した。この試験装置２３０の中空繊維２３２の長さは、約１
，２００インチ（３０．４８ｍ）であった。The axial fan 256 in the container 244, in a substantially constant condition, causes air to flow through the heating element 258 to raise the temperature of the air flowing through the hollow fibers 232 and draw circulating air into the sealed container 244 through conduit 252. And exit through conduit 246. The circulating air was dehydrated by the condenser 248, the pervaporation water (permeate) was condensed, and the water was drawn out by the drainage pump 250. The length of the hollow fiber 232 of this test device 230 is about 1
, 200 inches (30.48 m).
【０１００】
静的拡散試験結果
試料調製
静的拡散装置の性能の評価では、一連のパラメーターを試験するための３つの
試料を調製した。１〜３の番号を付けた試料は、５ｗｔ％の酸化ジュウテリウム
と９５ｗｔ％の純粋な水とを組み合わせて調製し、試料４〜６は純粋な水に対し
て酸化ジュウテリウムが１０％になるように調製した。Static Diffusion Test Results Sample Preparation In evaluating the performance of the static diffusion device, three samples were prepared for testing a range of parameters. Samples numbered 1 to 3 were prepared by combining 5 wt% deuterium oxide and 95 wt% pure water, and Samples 4 to 6 were 10% deuterium oxide based on pure water. Prepared.
【０１０１】
それぞれの試験試料又は媒体は、中空繊維２１２の長さ全体が満たされて媒体
が出口ピペット２１６を上昇し始めるまで、図２５の供給ピペット２１４に注い
だ。再び、この実験で使用する中空繊維２１２の長さは１００インチ（２５４ｃ
ｍ）にした。それぞれの試験設備には、６〜８ｍｌの適当な新しい媒体を供給し
た。それぞれの時間で試料を取り、それぞれの中空繊維２１２を完全に空にして
、保有物がないようにし、予め混合した供給物から新しい媒体を再び供給して、
酸化ジュウテリウムの供給濃度を一定にした。Each test sample or medium was poured into the feed pipette 214 of FIG. 25 until the entire length of hollow fiber 212 was filled and the medium began to rise up the outlet pipette 216. Again, the length of hollow fiber 212 used in this experiment is 100 inches (254c).
m). Each test facility was supplied with 6-8 ml of the appropriate fresh media. At each time a sample was taken, each hollow fiber 212 was completely emptied, retentate free and re-fed with fresh medium from the pre-mixed feed,
The feed concentration of deuterium oxide was kept constant.
【０１０２】
予備試験データ
以下の表３〜５は、６対の中空繊維のそれぞれに関する特定のデータを挙げて
いる。表３では、それぞれの経過試験時間（日）に関連するそれぞれの試料の正
味重量を、酸化ジュウテリウムの濃度が５ｗｔ％及び１０ｗｔ％の両方の試料に
関して示している。表４は、表３で示されるのと同じデータを正味体積（ｍｌ）
によって示している。表５は、純粋な酸化ジュウテリウム及び純粋な軽水の体積
（ｍｌ）によって、それぞれの量を示している。ここで、それぞれの媒体試料に
は、試料当たり合計で８ｍｌ（最後の２回を満たすときには６ｍｌ）の酸化ジュ
ウテリウム及び軽水を入れている。Preliminary Test Data Tables 3-5 below list specific data for each of the 6 pairs of hollow fibers. In Table 3, the net weight of each sample associated with each elapsed test time (day) is shown for both samples with deuterium oxide concentrations of 5 wt% and 10 wt%. Table 4 shows the same data as shown in Table 3 net volume (ml)
Shown by Table 5 shows the respective amounts by volume (ml) of pure deuterium oxide and pure light water. Here, each medium sample contains a total of 8 ml (6 ml when filling the last two times) deuterium oxide and light water per sample.
【０１０３】[0103]
【表３】 [Table 3]
【表４】 [Table 4]
【表５】 [Table 5]
【０１０４】
試験結果
全試料体積の体積分率としての酸化ジュウテリウムの濃度は、試験前及び透過
物として試験後に、それぞれの試料の凝固点を注意深く測定することによって決
定した。純粋な軽水の凝固点は０．０℃であり、純粋な酸化ジュウテリウムの凝
固点は３．８２℃である。凝固点の測定は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔｓ Ｏｓｍｏｍｅｔｅｒ、モデル５６００を使用して行った。酸化ジュウ
テリウムの割合に対する凝固点の変化は、直線の関係にあるとしている。Test Results The concentration of deuterium oxide as a volume fraction of the total sample volume was determined by carefully measuring the freezing point of each sample before testing and after testing as permeate. Pure free water has a freezing point of 0.0 ° C and pure deuterium oxide has a freezing point of 3.82 ° C. Freezing point is measured by Advanced Instrument
ents Osmometer, model 5600. The change in freezing point with respect to the ratio of deuterium oxide is said to be in a linear relationship.
【０１０５】
図２７を参照する。ここでは、５ｖｏｌ％及び１０ｖｏｌ％の濃度の酸化ジュ
ウテリウムの濃度の公称試験試料を使用して、図２５の静的拡散の態様２１０に
関して得た実際のデータを示している。水平の点線は、試験の前の２つの媒体試
料のそれぞれに関して、上述の凝固点技術によって得た実際の濃度レベルを示し
ている。酸化ジュウテリウムの実際の濃度（６ｖｏｌ％及び１２ｖｏｌ％）は、
調製した試験試料の実際の酸化ジュウテリウム濃度（ｗｔ％）よりもわずかに高
いことに注意すべきである。しかしながら、全てが実際の凝固点試験によって測
定された相対的なデータは、他の点においては非常に正確であると考えられる。Referring to FIG. Here, the actual data obtained for the static diffusion embodiment 210 of FIG. 25 is shown using nominal test samples with concentrations of deuterium oxide at concentrations of 5 vol% and 10 vol%. The horizontal dotted line shows the actual concentration level obtained by the freezing point technique described above for each of the two media samples prior to testing. The actual concentrations of deuterium oxide (6 vol% and 12 vol%) are
It should be noted that it is slightly higher than the actual deuterium oxide concentration (wt%) of the prepared test sample. However, the relative data, all measured by the actual freezing point test, are otherwise considered very accurate.
【０１０６】
また、それぞれの試験パラメータに関しては、それぞれの経過時間及び２つの
酸化ジュウテリウム濃度のそれぞれについて、３つの試料を調べて平均化した。
例えば、図２５の試験試料２１０の中空繊維２１２内に調製した試験媒体を静的
に配置してから２日後に、酸化ジュウテリウム濃度が公称５％（凝固点測定によ
って測定すると６％）である中空繊維から取り出した保持物（ｒｅｔｅｎｔａｔ
ｅ）の酸化ジュウテリウム濃度の減少は、約４．３％まで低下しており、これは
点２６０で示している。また、１０％であった酸化ジュウテリウム濃度（凝固点
試験によって測定すると１２％）は、約８．８８％まで低下しており、これは点
２６２で示されている。Regarding each test parameter, three samples were examined and averaged for each elapsed time and each of the two deuterium oxide concentrations.
For example, two days after statically placing the prepared test medium in the hollow fiber 212 of the test sample 210 of FIG. 25, a hollow fiber having a nominal deuterium oxide concentration of 5% (6% as measured by freezing point measurement). Retentate taken out from
The decrease in deuterium oxide concentration in e) is reduced to about 4.3%, which is indicated by point 260. Also, the deuterium oxide concentration, which was 10% (12% as measured by the freezing point test), has dropped to about 8.88%, which is indicated by point 262.
【０１０７】
図２７で示される試験データのグラフに基づくと、軽水からの酸化ジュウテリ
ウムの分離で達成される最も大きな利益は、中空繊維を初めて満たしたときに得
られることが明らかである。この場合には、２日間にわたって中空繊維材料２１
２内で静的に浸漬させて保持している。保持物を除去し、そしてこの中空繊維試
料を再び満たして、２回目に浸漬させるようにすることは、それぞれの試験試料
中の軽水からの酸化ジュウテリウムの分離に最も低い効率をもたらしている。Based on the graph of test data shown in FIG. 27, it is clear that the greatest benefits achieved with the separation of deuterium oxide from light water are obtained when the hollow fibers are first filled. In this case, the hollow fiber material 21 is used for 2 days.
It is kept soaked in 2 statically. Removing the retentate and refilling the hollow fiber sample so that it is dipped a second time results in the lowest efficiency of deuterium oxide separation from light water in each test sample.
【０１０８】
以下の表６を参照する。ここでは、２つの濃度の試験試料のそれぞれで、酸化
ジュウテリウム及び軽水の計算体積を示している。これらの値は、それぞれの試
験試料について示される経過日数にわたって試験した後で取り出した保持物に関
する。See Table 6 below. Here, the calculated volumes of deuterium oxide and light water are shown for each of the two concentrations of the test sample. These values relate to the retentate removed after testing for the number of days indicated for each test sample.
【０１０９】[0109]
【表６】 [Table 6]
【表７】 [Table 7]
【０１１０】
試験を行って取り出した後の保持物の酸化ジュウテリウム濃度の、予備試験濃
度からの変化の割合（ｖｏｌ％）は、表２７で示されるデータに基づいている。
例えば、図２７の参照点２６０は、酸化ジュウテリウム濃度が３０．２５減少し
たことを示している。同様に、図２７のデータ点２６２は、透過物の酸化ジュウ
テリウムが２７．４５減少したことを示している。ここで再び、中空繊維試験試
料を２日間のみにわたって静的に浸漬させた後の本発明の劇的な効果が、明らか
に示されている。表６に示される１６日後に取った最後のデータは図２７には示
していない。The percent change in deuterium oxide concentration of the retentate after testing and removal from the preliminary test concentration (vol%) is based on the data shown in Table 27.
For example, reference point 260 in FIG. 27 indicates that the deuterium oxide concentration has decreased by 30.25. Similarly, data point 262 in FIG. 27 shows a 27.45 reduction in permeate deuterium oxide. Here again, the dramatic effect of the invention after the static immersion of the hollow fiber test sample for only 2 days is clearly shown. The last data taken after 16 days shown in Table 6 is not shown in FIG.
【０１１１】
拡散体積の確定
ここで出願人の意図は、それぞれの試験試料で起こっている軽水からの酸化ジ
ュウテリウム分離において、２つの様式又は機構の存在が明らかであることを示
す計算データを示すことである。酸化ジュウテリウムはそれぞれの中空繊維試料
に安定的に固定されるので、中空繊維内の水和水との分子交換によって、酸化ジ
ュウテリウムは試験試料中で減少していると考えられる。このことは、試験の後
の保持物の成分を注意深く評価した上述のデータに示されている。しかしながら
、それぞれの保持物試料中に含まれる酸化ジュウテリウム及び軽水の計算体積及
び全体積は、いくらかの試験試料が中空繊維材自体の中に残っていることを示し
ている。この「失われた」透過物試料は、中空繊維を作る酢酸セルロース材料の
壁に拡散し及び／又はこの壁を通ったと考えられる。Determination of Diffusion Volume Applicants' intention here is to present calculated data showing that the existence of two modes or mechanisms is apparent in the separation of deuterium oxide from light water occurring in each test sample. Is. Since deuterium oxide is stably immobilized in each hollow fiber sample, it is considered that deuterium oxide is reduced in the test sample due to molecular exchange with water of hydration in the hollow fiber. This is shown in the above data, where the components of the retentate were carefully evaluated after testing. However, the calculated volume and total volume of deuterium oxide and light water contained in each retentate sample indicate that some test sample remains in the hollow fiber material itself. This "lost" permeate sample is believed to have diffused into and / or passed through the wall of the cellulose acetate material that made the hollow fiber.
【０１１２】
酸化ジュウテリウムと軽水の両方の拡散した量を計算するために、表７を参照
する。表７のデータ点は、拡散成分の体積の計算値を示している。これらの計算
は、図２５の試験系２１０に配置された媒体の体積及び全体積及び取り出された
保持物に含まれる成分の測定値に基づいて、中空繊維膜の酢酸セルロース材料に
拡散した又はこれを通った酸化ジュウテリウムの体積を計算している。Reference is made to Table 7 to calculate the diffused amount of both deuterium oxide and light water. The data points in Table 7 indicate the calculated volume of the diffusive component. These calculations were based on the volume and total volume of the medium placed in the test system 210 of FIG. 25 and the measured values of the components contained in the retentate taken out, which were diffused into the cellulose acetate material of the hollow fiber membrane or The volume of deuterium oxide that has passed through is calculated.
【０１１３】
表８を参照する。ここでは計算された差をパーセントで示しており、供給物の
含有率をゼロとしている。従って、図２５の例を実施することによって、表８は
、供給物のＤ 2Ｏ濃度（酸化ジュウテリウムが５％）に関して、１〜３の３つの
例で３．０７％の平均減少を示している。供給物のＤ 2Ｏ濃度は５．９４％であ
るので、３．０７％減少すると言うことは、計算された透過物中のＤ 2Ｏ濃度が
２．８７％であるということを意味している。酸化ジュウテリウムが１０％の媒
体試料（試料４〜６）は、供給物と比較すると２日間にわたって静的に浸漬させ
た後の平均減少は５．３８％であった。Reference is made to Table 8. The calculated differences are shown here as percentages and the feed content is zero. Therefore, by carrying out the example of FIG. 25, Table 8 shows an average decrease of 3.07% in the three examples 1-3 for the D 2 O concentration of the feed (5% deuterium oxide). There is. Since the feed D 2 O concentration is 5.94%, a decrease of 3.07% means that the calculated D 2 O concentration in the permeate is 2.87%. There is. The media samples with 10% deuterium oxide (Samples 4-6) had an average reduction of 5.38% after static immersion for 2 days compared to the feed.
【０１１４】
表９は、表８で示した情報と同じ情報を示しているが、示されている変化の割
合はＤ 2Ｏ濃度の割合ではなく、供給媒体の濃度に関する割合である。Table 9 shows the same information as shown in Table 8, but the percentage of change shown is not relative to the D 2 O concentration, but to the concentration of the feed medium.
【０１１５】[0115]
【表８】 [Table 8]
【表９】 [Table 9]
【０１１６】
表９は、試料供給媒体中のＤ 2Ｏ濃度に関して、３つの試験試料で５１．６３
％の減少を示している（試料１〜３、供給物中の酸化ジュウテリウムは５％）。
１０％予備試験供給媒体の酸化ジュウテリウム濃度が４５．３８％減少している
ことも明らかである。酸化ジュウテリウム濃度が５％及び１０％のこれら２つの
特定の例は明らかに、たった２日間にわたって静的に媒体を中空繊維２１２に浸
漬させた後の、装置２１０の有効性を強調している。Table 9 shows 51.63 for the three test samples with respect to the D 2 O concentration in the sample supply medium.
% Reduction (Samples 1-3, 5% deuterium oxide in the feed).
It is also apparent that the deuterium oxide concentration of the 10% preliminary test feed medium is reduced by 45.38%. These two particular examples with deuterium oxide concentrations of 5% and 10% clearly emphasize the effectiveness of the device 210 after statically soaking the medium in the hollow fibers 212 for only two days.
【０１１７】
表１０を参照する。ここでは上述の静的な実験を、酸化ジュウテリウムの濃度
が比較的高い試験媒体を使用して行っている。静的な試験は、酸化ジュウテリウ
ムの濃度が２５％、５０％、及び７５％の媒体を使用して行った。このデータは
、酸化ジュウテリウムの濃度が比較的高い場合、例えば酸化ジュウテリウム濃度
が７５％の場合に、図２５に示される静的な装置は、軽水からの酸化ジュウテリ
ウムの分離を比較的効率的に行えることを示している。Reference is made to Table 10. Here, the static experiments described above are carried out using a test medium with a relatively high concentration of deuterium oxide. Static tests were performed using media with deuterium oxide concentrations of 25%, 50%, and 75%. This data shows that when the concentration of deuterium oxide is relatively high, for example, when the concentration of deuterium oxide is 75%, the static device shown in FIG. 25 can relatively efficiently separate deuterium oxide from light water. It is shown that.
【０１１８】[0118]
【表１０】 [Table 10]
【０１１９】
水（Ｈ 2Ｏ）中の非常に希釈された酸化トリチウム（ＨＴＯ）を使用して、限
られた数の実験を行った。静的な中空繊維に入れる供給濃度は２．７μＣｉ／ｅ
Ｔ（１．７ｐｐｔと等価）であった。トリチウムは、シンチレーション計数によ
って測定した。中空繊維はそれぞれ同一であり、その長さは１００”（２５４ｃ
ｍ）で寸法的には上述のものと同様であった。トリチウムでの実験では、覆いを
使用せず、拡散種のための吸収剤は用いなかった。A limited number of experiments were performed using highly diluted tritium oxide (HTO) in water (H 2 O). The feed concentration in the static hollow fiber is 2.7 μCi / e
T (equivalent to 1.7 ppt). Tritium was measured by scintillation counting. The hollow fibers are identical and have a length of 100 "(254c
In m), the dimensions were similar to those described above. In the tritium experiment, no cover was used and no absorbent for the diffusing species was used.
【０１２０】
それぞれの試験試料又は媒体は、図２５のピペット２１４に注いで、中空繊維
２１２の長さ全体が満たされて、媒体が出口ピペット２１６を上昇し始めるよう
にした。それぞれの試験設備は、８〜１０ｍｌの試験媒体で満たした。供給ピペ
ット２１４が実質的に空になるまで供給物が減少した後で、中空繊維内の汚染水
を取り出して、液体シンチレーション計数によってＨＴＯ濃度を測定した。Each test sample or medium was poured into the pipette 214 of FIG. 25 so that the entire length of the hollow fiber 212 was filled and the medium began to rise up the outlet pipette 216. Each test facility was filled with 8-10 ml of test medium. After the feed was reduced until the feed pipette 214 was substantially empty, the contaminated water in the hollow fibers was removed and the HTO concentration was measured by liquid scintillation counting.
【０１２１】
これらの実験の結果は、この中空繊維が、軽水Ｈ 2Ｏからの酸化ジュウテリウ
ム及び酸化トリチウムの分離に効果的であることを示している。上述のように、
最大の効果は最初に満たしたときに得られ、この場合にはＨＴＯ濃度は１１．４
２％減少することが観察され、２回目に満たしたときには１１．４０％の減少が
観察された。しかしながら３回目に満たしたときはＨＴＯ濃度は２．２４％減少
しただけであった。The results of these experiments show that the hollow fibers are effective in separating deuterium oxide and tritium oxide from light water H 2 O. As mentioned above,
The maximum effect is obtained at the first fill, in which case the HTO concentration is 11.4.
A 2% reduction was observed, and a 11.40% reduction was observed on the second fill. However, when filled the third time, the HTO concentration was only reduced by 2.24%.
【０１２２】
再び図２８を参照する。ここでは、図２６で説明されている本発明の態様での
動的又は流れている媒体に関する結果を示している。これらのデータ点及び関連
する曲線は、２つの異なる媒体試料に関して、経過時間（時）に対する酸化ジュ
ウテリウム濃度の変化を示している。媒体試料は、５．５ｗｔ％のＤ 2Ｏと９４
．５ｗｔ％のＨ 2Ｏで調製した。中空繊維２３２からの出口流れは、プラスチッ
ク導管２４０を通して供給流れ受器２３４に入れて循環させる。Referring back to FIG. Here, the results are shown for a dynamic or flowing medium in the aspect of the invention described in FIG. These data points and associated curves show the change in deuterium oxide concentration over time (hours) for two different media samples. The media sample was 5.5 wt% D 2 O and 94
． Prepared with 5 wt% H 2 O. The outlet flow from the hollow fibers 232 is circulated through a plastic conduit 240 into a feed flow receiver 234.
【０１２３】
受器２３４における平均Ｄ 2Ｏ濃度は、上述のように凝固点解析によって測定
すると５．３４ｗｔ％であり、透過物の平均Ｄ 2Ｏ濃度は４．８％であった。こ
れは９．９％の減少を表しており、受器に関する分離係数が１．１２であること
に対応している。The average D 2 O concentration in the receiver 234 was 5.34 wt% as measured by the freezing point analysis as described above, and the average D 2 O concentration of the permeate was 4.8%. This represents a decrease of 9.9%, corresponding to a separation factor for the receiver of 1.12.
【０１２４】
本発明を、最も実用的で好ましい態様に関して説明してきたが、本発明の範囲
内でこれらの態様と異なっていることも可能であることが認識される。従って、
本発明はここで詳細に説明されたものに限定されず、特許請求の範囲で示されて
、任意の及び全ての等価な装置及び物品を包含する。Although the present invention has been described in terms of the most practical and preferred embodiments, it will be appreciated that it is possible to differ from these embodiments within the scope of the present invention. Therefore,
The present invention is not limited to what has been described in detail herein, but rather encompasses any and all equivalent devices and articles, as set forth in the following claims.
【図１】
図１のＢは装置２１０の概略図であり、図１のＡ及びＣは、この図１のＢの一
部の拡大図である。FIG. 1B is a schematic view of a device 210, and FIGS. 1A and 1C are enlarged views of a portion of FIG. 1B.
【図２】
図２は、アルミニウムを含む架橋（Ｘ−Ｌ）イオン交換樹脂を使用して、汚染
水の酸化ジュウテリウム濃度を減少させるときの、本発明の効率の概略のグラフ
及び性質である。FIG. 2 is a schematic graph and nature of the efficiency of the present invention in reducing deuterium oxide concentration in contaminated water using a crosslinked (XL) ion exchange resin containing aluminum.
【図３】
図３は、本発明の酸化トリチウム及び酸化ジュウテリウム分離方法の１つの面
を示す透視概略図であり、これらは中空繊維の壁を透過している。FIG. 3 is a perspective schematic showing one aspect of the tritium oxide and deuterium oxide separation method of the present invention, which is permeable through the walls of hollow fibers.
【図４（Ａ），４（Ｂ），４（Ｃ）】
（図４Ａ）
図４Ａは、この例ではＨＴＯである重い水の同位体を選択的に吸着する本発明
の樹脂粒子を示す概略図であり、乾燥した条件から開始する場合を示している。
（図４Ｂ）
図４Ｂは、この例ではＨＴＯである重い水の同位体を選択的に吸着する本発明
の樹脂粒子を示す概略図であり、純粋な水で予め濡らした条件から開始する場合
を示している。
（図４Ｃ）
図４Ｃは、この例ではＨＴＯである重い水の同位体を選択的に吸着する本発明
の樹脂粒子を示す概略図であり、樹脂が飽和する前であり更に吸着する容量を持
つ中間的な条件を示している。4 (A), 4 (B), 4 (C) (FIG. 4A) FIG. 4A is a schematic view showing resin particles of the present invention that selectively adsorb isotopes of heavy water, which is HTO in this example. It is a figure and has shown the case where it starts from dry conditions. (FIG. 4B) FIG. 4B is a schematic diagram showing resin particles of the present invention that selectively adsorb isotopes of heavy water, which in this example is HTO, when starting from pre-wet conditions with pure water. Shows. (FIG. 4C) FIG. 4C is a schematic diagram showing a resin particle of the present invention that selectively adsorbs heavy water isotopes, which in this example is HTO, before the resin is saturated and has a capacity for further adsorption. It shows an intermediate condition.
【図５】
図５は、本発明の機構又は汚染物質分離の両方の面に関する一連の典型的な水
汚染物質吸着曲線の単純な例である。FIG. 5 is a simple example of a series of typical water pollutant adsorption curves for both aspects of the inventive mechanism or pollutant separation.
【図６】
図６は、分離膜を使用する本発明の１つの商業的な態様の単純化された透視図
である。FIG. 6 is a simplified perspective view of one commercial embodiment of the present invention using a separation membrane.
【図７】
図７は、図１０で示される本発明の態様と同様な、試作装置の試験性能を示す
グラフであり、Ｄ 2Ｏで汚染された水の供給流れ及び出口流れの濃度を比較して
いる。FIG. 7 is a graph showing test performance of a prototype device, similar to the embodiment of the present invention shown in FIG. 10, comparing the concentrations of the feed and outlet streams of water contaminated with D 2 O. is doing.
【図８】
図８は、図１０で示される本発明の態様と同様な、試作装置の試験性能を示す
グラフであり、Ｄ 2Ｏで汚染された水の供給流れ及び透過流れの濃度を比較して
いる。FIG. 8 is a graph showing test performance of a prototype device similar to the embodiment of the present invention shown in FIG. 10, comparing the concentrations of the feed and permeate streams of water contaminated with D 2 O. is doing.
【図９】
図９は、図１０で示される本発明の態様と同様な、試作装置の試験性能を示す
グラフであり、再生の後の２回目の試験の間の、Ｄ 2Ｏで汚染された水の供給流
れ及び出口流れの濃度を比較している。FIG. 9 is a graph showing test performance of a prototype device, similar to the embodiment of the invention shown in FIG. 10, contaminated with D 2 O during a second test after regeneration. The concentrations of the water supply and outlet streams are compared.
【図１０】
図１０は、図６で示される本発明の態様と同様な、試作装置の試験性能を示す
グラフであり、再生の後の２回目の試験の間の、Ｄ 2Ｏで汚染された水の供給流
れ及び透過流れの濃度を比較している。FIG. 10 is a graph showing test performance of a prototype device, similar to the embodiment of the invention shown in FIG. 6, contaminated with D 2 O during a second test after regeneration. The concentrations of the water supply stream and the permeate stream are compared.
【図１１】
図１１は、出口流れと透過物の両方の様々な段階における性能効率を示す、本
発明の一連の典型的な性能曲線のグラフである。FIG. 11 is a graph of a series of exemplary performance curves of the present invention showing performance efficiency at various stages of both outlet flow and permeate.
【図１２】 図１２は、本発明を実施する典型的な商業的システムの１つの例である。[Fig. 12] FIG. 12 is an example of a typical commercial system implementing the present invention.
【図１３】 図１３は、本発明の汚染物質分離装置の再生のための商業的な系の例である。[Fig. 13] FIG. 13 is an example of a commercial system for the regeneration of the pollutant separator of the present invention.
【図１４】
図１４は、汚染物質吸着及び続く再生の両方のための、商業的な系の概略図で
ある。FIG. 14 is a schematic of a commercial system for both contaminant adsorption and subsequent regeneration.
【図１５Ａ】
図１５Ａは、分子分離物質を保持する複数のモジュール又は容器を使用するこ
とによって、同位体分子を分離するもう１つの商業的な系の概略図であり、内部
再生を行う。FIG. 15A is a schematic diagram of another commercial system for separating isotopic molecules by using multiple modules or vessels holding molecular separation materials, with internal regeneration.
【図１５Ｂ】
図１５Ｂは、分子分離物質を保持する複数のモジュール又は容器を使用するこ
とによって、同位体分子を分離するもう１つの商業的な系の概略図であり、外部
再生を行う。FIG. 15B is a schematic diagram of another commercial system for separating isotopic molecules by using multiple modules or vessels holding molecular separation materials, with external regeneration.
【図１５Ｃ】
図１５Ｃは、大規模で供給量が多い用途に適当な商業的な向流系の概略図であ
る。FIG. 15C is a schematic of a commercial countercurrent system suitable for large scale, high volume applications.
【図１６】
図１６は、アルミニウム、マグネシウム、クロム、及びナトリウムの金属部位
を有するＰＳＤＶＢ樹脂の吸着効率を比較するグラフである。FIG. 16 is a graph comparing adsorption efficiencies of PSDVB resins having metal sites of aluminum, magnesium, chromium, and sodium.
【図１７】
図１７は、アルミニウムを有する様々なＰＳＤＶＢ樹脂及びＰＡＤＶＢ樹脂を
比較するグラフである。FIG. 17 is a graph comparing various PSDVB and PADVB resins with aluminum.
【図１８】
図１８は、Ｄ 2Ｏ及びＴＨＯの分離を比較するグラフであり、同様な結果を示
している。FIG. 18 is a graph comparing the separation of D 2 O and THO, showing similar results.
【図１９】
図１９は、乾燥したＡｌ含有ＰＳＤＶＢ樹脂２５０ｇを充填した２ｍのＴＥＦ
ＬＯＮカラムを使用して観察された吸着曲線のグラフである。FIG. 19 is a 2 m TEF filled with 250 g of dry Al-containing PSDVB resin.
3 is a graph of adsorption curves observed using a LON column.
【図２０】
図２０は、予め湿らせた樹脂と初めに乾燥している樹脂との分離性質を比較す
るグラフである。FIG. 20 is a graph comparing the separation properties of pre-moistened resin and initially dried resin.
【図２１】
図２１は、１つの分離モジュール、２つの分離モジュール、及び４つの分離モ
ジュールを使用し、直列にして操作したときの同位体分離を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing isotope separation when operating in series using one separation module, two separation modules, and four separation modules.
【図２２】
図２２は、酸化トリチウムで飽和したナトリウム及びアルミニウム水和部位を
有するアクリル樹脂を、マイクロ波炉を使用して再生したときに達成される結果
のグラフである。FIG. 22 is a graph of the results achieved when an acrylic resin having sodium and aluminum hydration sites saturated with tritium oxide was regenerated using a microwave oven.
【図２３】
図２３は、酸化トリチウムで飽和したナトリウム及びアルミニウム水和部位を
有するＰＳＤＶＢ樹脂を、流動層乾燥器を使用して再生したときに達成される結
果のグラフである。FIG. 23 is a graph of the results achieved when a PSDVB resin having sodium and aluminum hydration sites saturated with tritium oxide is regenerated using a fluid bed dryer.
【図２４】
図２４は、酸化トリチウムで飽和したナトリウム及びアルミニウム水和部位を
有するアクリル樹脂を、流動相乾燥器を使用して再生したときに達成される結果
のグラフである。FIG. 24 is a graph of the results achieved when regenerating an acrylic resin having sodium and aluminum hydration sites saturated with tritium oxide using a fluid phase dryer.
【図２５】 図２５は、本発明の静的な態様の概略図である。FIG. 25 FIG. 25 is a schematic diagram of the static aspect of the present invention.
【図２６】 図２６は、本発明の動的又は流動的な態様の概略図である。FIG. 26 FIG. 26 is a schematic diagram of a dynamic or fluid aspect of the present invention.
【図２７】
図２７は、５％及び１０％のＤ 2Ｏで汚染された純粋な試験水の酸化ジュウテ
リウム（Ｄ 2Ｏ）含有率を低下させる場合の、図２５の静的又は流れがない本発
明の態様の効果を示すグラフである。FIG. 27 is the static or non-flowing of FIG. 25 in reducing deuterium oxide (D 2 O) content of pure test water contaminated with 5% and 10% D 2 O. It is a graph which shows the effect of the aspect of this invention.
【図２８】
図２８は、５．５ｗｔ％のＤ 2Ｏで汚染された純粋な試験水の酸化ジュウテリ
ウム（Ｄ 2Ｏ）含有率を減少させる場合の、図２６の動的又は流動的な本発明の
態様の効果を示すグラフである。FIG. 28 shows the dynamic or fluid book of FIG. 26 for reducing the deuterium oxide (D 2 O) content of pure test water contaminated with 5.5 wt% D 2 O. It is a graph which shows the effect of the aspect of invention.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５）[Submission date] December 15, 2000 (2000.12.15)
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【特許請求の範囲】[Claims]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/42 Ｃ０２Ｆ 1/42 Ｅ Ｇ２１Ｆ 9/06 ５９１ Ｇ２１Ｆ 9/06 ５９１ (31)優先権主張番号 ０９／０９３，４５９ (32)優先日 平成10年６月８日(1998．6．8) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／２７５，３３５ (32)優先日 平成11年３月24日(1999．3．24) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (71)出願人 コリンズ，ガブリエル ビー． アメリカ合衆国，サウスカロライナ 29621，アンダーソン，スプリングブルッ ク ドライブ 809 (72)発明者 パターソン，ジェイムズ エー． アメリカ合衆国，フロリダ 34239，サラ ソタ，タングルウッド ドライブ 2612 (72)発明者 ファーロング，ルイス エドワード アメリカ合衆国，フロリダ 34242，サラ ソタ，ミッドナイト パス ロード 5770 ＃603シー (72)発明者 グルバー，マルティン ヨット． アメリカ合衆国，サウスカロライナ 29621，アンダーソン，スプリングブルッ ク ドライブ 901 (72)発明者 コリンズ，ガブリエル ビー． アメリカ合衆国，サウスカロライナ 29621，アンダーソン，スプリングブルッ ク ドライブ 809 Ｆターム(参考） 4D006 GA28 HA02 HA24 KA31 KA53 KB11 KB12 MB04 PB20 PB70 PC33 PC36 4D017 AA01 BA01 BA11 CA11 CA17 CB01 DA01 DB01 EA01 4D025 AA09 AB39 BA02 BA07 BA22 BA24 BB09 DA02 DA10 【要約の続き】 とができる。─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C02F 1/42 C02F 1/42 E G21F 9/06 591 G21F 9/06 591 (31) Priority claim number 09 / 093,459 (32) Priority date June 8, 1998 (1988.6.8) (33) Priority claiming country United States (US) (31) Priority claim number 09 / 275,335 (32) Priority Date March 24, 1999 (March 24, 1999) (33) Country claiming priority US (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR) , GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD) , TG), AP (GH GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID , IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (71) Applicant Collins Gabriel Bee. Springbrook Drive, Anderson, 29621, South Carolina, United States, 809 (72) Patterson, James A. Inventor. United States, Florida 34239, Sarasota, Tanglewood Drive 2612 (72) Inventor Farlong, Lewis Edward United States, Florida 34242, Sarasota, Midnight Pass Road 5770 # 603 Sea (72) Inventor Gruber, Martin Yacht. Springbrook Drive 901 (72), Anderson, 29621, South Carolina, United States, Inventor Collins, Gabriel Bee. Springbrook Drive, Anderson, South Carolina 29621, USA 809 F term (reference) 4D006 GA28 HA02 HA24 KA31 KA53 KB11 KB12 MB04 PB20 PB70 PC33 PC36 4D017 AA01 BA01 BA11 CA11 CA17 CB01 DA01 DB01 EA01 4D025 AA09 AB39 BA02 BA09 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 DA10 [Continued summary] can be done.
Claims (39)
こと、 Ｂ．分子分離物質を提供すること、ここでこの分子分離物質は、水和水と結合
することができる複数の水和部位を有する支持媒体を含む、 Ｃ．前記汚染水を前記分子分離物質と接触させて、前記汚染水の水素同位体水
分子の一部を、前記水和部位の一部に結合させ、それによって前記汚染水の水素
同位体水分子含有率を低下させること、 を含む、水素の重い同位体の酸化物によって汚染された水を処理して、この汚染
水の水素同位体含有率を低下させる方法。1. A. Providing a source of contaminated water containing hydrogen isotope water molecules, B. Providing a molecular separation material, wherein the molecular separation material comprises a support medium having a plurality of hydration sites capable of binding water of hydration, C.I. Contacting the contaminated water with the molecular separation material to bond a portion of the hydrogen isotope water molecules of the contaminated water to a portion of the hydration site, thereby containing the hydrogen isotope water molecule of the contaminated water. A method of treating water contaminated with heavy isotope oxides of hydrogen, including reducing the rate of reducing the hydrogen isotope content of the contaminated water.
こと、 を更に含む、請求項１に記載の方法。3. D. The method of claim 1, further comprising removing the hydrogen isotope water molecules from the molecular separation material.
、その後で前記分子分離物質と接触させること、 を更に含む、請求項１に記載の方法。4. The method of claim 1, further comprising concentrating the contaminated water to increase hydrogen isotope water molecule content and then contacting with the molecular separation material.
、請求項１に記載の方法。5. The method of claim 1, wherein the support medium is a polymer having bound cations.
、鉄、ニッケル、マンガン、銅、亜鉛、アンモニウム、コバルト、カリウム、及
びクロムのカチオン、並びにそれらの組み合わせからなる群より選択されるカチ
オンを有する、請求項１に記載の方法。6. A cation in which the hydration site is selected from the group consisting of aluminum, sodium, magnesium, iron, nickel, manganese, copper, zinc, ammonium, cobalt, potassium, and chromium cations, and combinations thereof. The method of claim 1, comprising:
、ニトレート、及びハロゲン化物、並びにそれらの組み合わせからなる群より選
択されるアニオンを更に有する、請求項６に記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the hydration site further comprises an anion selected from the group consisting of sulfates, acetates, phosphates, nitrates, and halides, and combinations thereof.
る分子分離膜を提供すること、 Ｃ．分子分離物質を提供すること、ここでこの分子分離物質は、水和水と結合
することができる複数の水和部位を有する支持媒体を含む、 Ｄ．前記汚染水を前記分子分離膜と接触させて、前記汚染水から軽水分子を除
去し、それによって前記汚染水の水素同位体水分子濃度を増加させること、 Ｅ．前記汚染水を前記分子分離物質と接触させて、前記汚染水の水素同位体水
分子の一部を、前記水和部位の一部に結合させ、それによって前記汚染水の水素
同位体水分子含有率を低下させること、 を含む、水素の重い同位体の酸化物によって汚染された水を処理して、この汚染
水の水素同位体含有率を低下させる方法。8. A. Providing a source of contaminated water, B. To provide a molecular separation membrane capable of selectively permeating light water molecules as compared with hydrogen isotope water molecules, C.I. Providing a molecular separation material, wherein the molecular separation material comprises a support medium having a plurality of hydration sites capable of binding water of hydration, D. Contacting the contaminated water with the molecular separation membrane to remove light water molecules from the contaminated water, thereby increasing the hydrogen isotope water molecule concentration of the contaminated water, E. Contacting the contaminated water with the molecular separation material to bond a portion of the hydrogen isotope water molecules of the contaminated water to a portion of the hydration site, thereby containing the hydrogen isotope water molecule of the contaminated water. A method of treating water contaminated with heavy isotope oxides of hydrogen, including reducing the rate of reducing the hydrogen isotope content of the contaminated water.
いる、請求項９に記載の方法。10. The method according to claim 9, wherein the molecular separation material is retained on the tubular molecular separation membrane.
る、請求項８に記載の方法。11. The method of claim 8, wherein the support medium is a polymer having bound cations.
ム、鉄、ニッケル、マンガン、銅、亜鉛、コバルト、カリウム、アンモニウム、
及びクロムのカチオン、並びにそれらの組み合わせからなる群より選択されるカ
チオンを有し、 前記水和部位が、スルフェート、アセテート、ホスフェート、ニトレート、及
びハロゲン化物、並びにそれらの組み合わせからなる群より選択されるアニオン
を更に有する、 請求項８に記載の方法。12. The hydration site is aluminum, sodium, magnesium, iron, nickel, manganese, copper, zinc, cobalt, potassium, ammonium,
And a cation of chromium, and a cation selected from the group consisting of a combination thereof, wherein the hydration site is selected from the group consisting of sulfate, acetate, phosphate, nitrate, and halide, and a combination thereof. The method of claim 8, further comprising an anion.
離物質は、水和水と結合することができる複数の水和部位を有する支持媒体を含
む、 前記処理容器及び汚染水の供給源に導通している供給導管、及び 排出導管であって、前記処理容器に導通してこの容器から水を運び、それによ
って前記供給管路を通してこの容器に入る汚染水を、前記分子分離物質と接触さ
せ、前記汚染水からの水素同位体水分子の一部を、前記水和部位の一部に結合さ
せて、この排出導管を通して排出される前記汚染水の前記水素同位体水分子含有
率を減少させる排出導管、 を具備している、水素の重い同位体で汚染された水を処理して、この汚染水の水
素同位体含有率を低下させる汚染水処理装置。13. A processing vessel holding a molecular separation material, wherein the molecular separation material comprises a support medium having a plurality of hydration sites capable of binding water of hydration. A supply conduit leading to a source of water and a discharge conduit leading to the treatment vessel for carrying water from the vessel, thereby contaminating water entering the vessel through the feed line, to the molecule. The hydrogen isotope water molecule of the contaminated water discharged through this discharge conduit is brought into contact with a separation material to bond a part of the hydrogen isotope water molecule from the contaminated water to a part of the hydration site, A polluted water treatment device comprising: a discharge conduit for reducing the content of the polluted water, for treating water contaminated with heavy isotopes of hydrogen to reduce the hydrogen isotope content of the polluted water.
せることができる分離膜であって、前記装置に供給される汚染水と導通している
分離膜、 を更に含む、請求項１３に記載の装置。14. A separation membrane capable of selectively permeating light water molecules as compared with hydrogen isotope water molecules, further comprising a separation membrane in conduction with contaminated water supplied to the apparatus. 14. The device of claim 13, comprising.
備している、請求項１３に記載の装置。15. The apparatus according to claim 13, further comprising a regeneration container for removing water molecules from the molecular separation material.
によって順番の最後の容器を除く全ての容器から排出された水を、直列にされた
次の分離容器に送る、請求項１３に記載の装置。16. Further comprising a plurality of separation vessels connected in series, whereby water discharged from all but the last vessel in the sequence is sent to the next separation vessel in series. The device according to claim 13.
。17. The device of claim 13, wherein the molecular separation material is particulate.
を含む、請求項１３に記載の装置。18. The device of claim 13, wherein the support medium comprises a polymer having the bound hydration sites.
きる、請求項１３に記載の装置。19. The device of claim 13, wherein the hydration site is capable of binding a substantial amount of water of hydration.
位体含有率を実質的に減少させるのに十分な量で存在する、請求項１３に記載の
装置。20. The apparatus of claim 13, wherein the hydration sites having bound water of hydration are present in an amount sufficient to substantially reduce the hydrogen isotope content of contaminated water.
せることができる分離膜、 分子分離物質を保持している少なくとも１つの処理容器、ここでこの分子分離
物質は、水和水と結合することができる複数の水和部位を有する支持媒体を含む
、 前記膜、前記処理容器、及び前記汚染水の供給源と導通している供給導管であ
って、前記分離膜と接触して配置されている前記汚染水の水素同位体水分子濃度
を増加させ、前記分子分離物質と接触して配置されている前記汚染水が、この汚
染水の水素同位体水分子の一部を、前記水和部位の一部に結合させるようにする
、供給導管、並びに 水素同位体水分子含有率が低下した汚染水を、この装置から送り出す排出導管
、 を具備している、水素の重い同位体で汚染された水を処理して、この汚染水の水
素同位体含有率を低下させる汚染水処理装置。21. A separation membrane capable of selectively permeating light water molecules as compared to hydrogen isotope water molecules, at least one processing vessel holding a molecular separation material, wherein the molecular separation material is A support conduit having a plurality of hydration sites capable of binding hydration water, the membrane, the treatment vessel, and a supply conduit in communication with a source of the contaminated water, the separation membrane The concentration of hydrogen isotope water molecules in the contaminated water disposed in contact with the contaminated water is increased by one of the hydrogen isotope water molecules in the contaminated water. Part of the hydration site, a supply conduit, and an exhaust conduit for delivering contaminated water having a reduced hydrogen isotope water molecule content from the device. Treat water contaminated with heavy isotopes Te, contaminated water treatment system for reducing the hydrogen isotope content of the contaminated water.
第２の端部、並びに実質的に連続の内側及び外側壁を有する、請求項２１に記載
の装置。22. The device of claim 21, wherein the separation membrane is in the form of at least one tube and has first and second ends and substantially continuous inner and outer walls.
項２２に記載の装置。23. The apparatus according to claim 22, further comprising a membrane container surrounding the separation membrane.
る加熱容器、及び前記分子分離物質から蒸発した水の回収器、を更に具備してい
る、請求項２１に記載の装置。24. The apparatus according to claim 21, further comprising a heating container for removing water of hydration resulting from the molecular separation substance by evaporation, and a collector for water evaporated from the molecular separation substance. .
を含む、請求項２１に記載の装置。25. The device of claim 21, wherein the support medium comprises a polymer having bound hydration sites.
き、それによって前記汚染水の水素同位体含有率が実質的に減少する、請求項２
１に記載の装置。26. The hydration site is capable of binding a substantial amount of water of hydration, thereby substantially reducing the hydrogen isotope content of the contaminated water.
1. The device according to 1.
の処理容器のそれぞれは、分子分離物質を保持しており、この分子分離物質は、
水和水と結合することができる複数の水和部位を有する支持媒体を含む、 Ｂ．汚染水を選択的に第１の前記処理容器に入れて前記分子分離物質と接触さ
せ、この汚染水の水素同位体水分子の一部を、前記水和部位の一部に結合させる
こと、 Ｃ．前記第１の処理容器に入る汚染水の水素同位体含有率と、この第１の処理
容器から出る汚染水の水素同位体含有率とを比較することによって、この第１の
処理容器の分子分離物質の飽和レベルを定期的に測定すること、 Ｄ．所定の飽和レベルが測定されたときに、前記第１の処理容器への汚染水の
供給を停止し、第２の前記処理容器に汚染水を供給すること、 を含む、水素の重い同位体で汚染された水を処理して、この汚染水の水素同位体
含有率を減少させる方法。27. A. Providing at least two processing vessels, each of the processing vessels carrying a molecular separation material, the molecular separation material comprising:
A support medium having a plurality of hydration sites capable of binding water of hydration, B. Selectively placing contaminated water in the first treatment vessel and contacting it with the molecular separation material to bond some hydrogen isotope water molecules of the contaminated water to some of the hydration sites; ． By comparing the hydrogen isotope content rate of the contaminated water entering the first processing vessel with the hydrogen isotope content rate of the contaminated water leaving the first processing vessel, the molecular separation of the first processing vessel is performed. Periodically measuring the saturation level of a substance, D. Stopping the supply of contaminated water to the first treatment vessel and supplying contaminated water to the second treatment vessel when a predetermined saturation level is measured; A method of treating contaminated water to reduce the hydrogen isotope content of the contaminated water.
した後で、前記容器のそれぞれから非水和水を除去すること、 を更に含む、請求項２７に記載の方法。28. E. 28. The method of claim 27, further comprising removing unhydrated water from each of the vessels after stopping the supply of contaminated water to the treatment vessels in step D.
離物質を加熱して、水和水を除去すること、 を更に含む、請求項２７に記載の方法。29. F. 28. The method of claim 27, further comprising, after step D, heating each saturated molecular separation material of the processing vessel to remove water of hydration.
提供すること、ここでこれらの処理容器のそれぞれは分子分離物質を保持し、こ
の分子分離物質は、水和水と結合することができる複数の水和部位を有する支持
媒体を含み、これら複数の容器は、入口及び出口を有する、 Ｂ．水素の重い同位体を含有する汚染水の供給源を提供すること、 Ｃ．前記汚染水を前記入口に送り、前記分子分離物質と接触させて、前記汚染
水の水素同位体水分子の一部を、前記水和部位の一部に結合させること、 Ｄ．前記入口に入る汚染水の水素同位体含有率と、それぞれの前記容器の出口
から出る汚染水の水素同位体含有率とを比較することによって、それぞれの前記
容器の分子分離物質の飽和レベルを測定すること、 Ｅ．前記分子分離物質の所定の飽和レベルが、対応する前記容器において測定
されたときに、それぞれの前記容器への汚染水の供給を停止すること、 を含む、水素の重い同位体で汚染された水を処理して、この汚染水の水素同位体
含有率を減少させる方法。30. A. Providing a plurality of processing vessels connected in series for flow, wherein each of these processing vessels holds a molecular separation material, which is capable of binding water of hydration. A support medium having a plurality of hydration sites, the plurality of vessels having an inlet and an outlet, B. Providing a source of contaminated water containing heavy isotopes of hydrogen, C.I. Sending the contaminated water to the inlet and contacting it with the molecular separation material to bind some of the hydrogen isotope water molecules of the contaminated water to some of the hydration sites; D. Measuring the saturation level of the molecular separation material in each container by comparing the hydrogen isotope content of the contaminated water entering the inlet with the hydrogen isotope content of the contaminated water exiting the outlet of each container. Doing E. Shutting off the supply of contaminated water to each said vessel when a predetermined saturation level of said molecular separation material is measured in the corresponding vessel; water contaminated with heavy isotopes of hydrogen To reduce the hydrogen isotope content of this contaminated water.
分離物質を加熱し、蒸発によって水和水を除去すること、 を更に含む、請求項３０に記載の方法。31. F. 31. The method of claim 30, further comprising heating the saturated molecular separation material of each corresponding processing vessel to remove water of hydration by evaporation.
容器、ここでここ分子分離物質は、吸着によって水和水と結合することができる
複数の水和部位を有する支持媒体を含む、 前記処理容器を汚染水の供給源に接続する供給導管、 前記処理容器のいずれか又は両方に選択的に汚染水を送る制御手段、ここでこ
の制御手段は監視手段を含み、それぞれの前記処理容器に入る汚染水の水素同位
体含有率と、それぞれの対応する前記処理容器から出る汚染水の水素同位体含有
率とを比較することによって、それぞれの前記処理容器の分子分離物質の飽和レ
ベルを計算する、 対応する前記処理容器を出る汚染水において、所定の値の水素同位体含有率が
、前記監視手段によって得られたときに、それぞれの対応する前記処理容器への
前記汚染水の流入を停止する切り替え手段、 を具備している、水素の重い同位体で汚染された水を処理して、汚染水における
水素の重い同位体の含有率を減少させる汚染水処理装置。32. At least two processing vessels, each holding a molecular separation material, wherein the molecular separation material comprises a support medium having a plurality of hydration sites capable of binding water of hydration by adsorption. A supply conduit connecting the treatment vessel to a source of contaminated water, control means for selectively delivering contaminated water to either or both of the treatment vessels, wherein the control means comprises monitoring means, each treatment vessel Calculate the saturation level of the molecular separation material in each of the treatment vessels by comparing the incoming hydrogen isotope content of the contaminated water with the corresponding hydrogen isotope content of the contaminated water from the respective treatment vessel. When the hydrogen isotope content of a predetermined value is obtained by the monitoring means in the contaminated water that exits the corresponding processing container, each corresponding processing container And a switching means for stopping the inflow of the polluted water into the polluted water for treating the water polluted with the heavy isotope of hydrogen to reduce the content of the heavy isotope of hydrogen in the polluted water. Processing equipment.
の汚染水をこの１つの処理容器から他の前記処理容器に向けた後で、この１つの
処理容器から非水和水を除去する水除去手段、 を前記処理容器のそれぞれが更に具備している、請求項３２に記載の装置。33. After stopping the supply of contaminated water to one of the treatment vessels and directing the contaminated water from the one treatment vessel to another of the treatment vessels, the non-water treatment is performed from the one treatment vessel. 33. The apparatus according to claim 32, wherein each of the processing vessels further comprises water removing means for removing Japanese water.
し、この飽和分子分離物質から飽和水を除去するヒーター、 を前記処理容器のそれぞれが更に具備している、請求項３２に記載の装置。34. The heater according to claim 32, further comprising a heater for heating the saturated molecular separation material in each of the processing vessels and removing saturated water from the saturated molecular separation material. Equipment.
ター、 を前記処理容器が更に具備する、請求項１３に記載の装置。35. The apparatus of claim 13, wherein the processing vessel further comprises a heater for removing water of hydration from the molecular separation material by evaporation.
記処理容器から直接に受け取り、蒸発によって前記分子分離物質から水和水を除
去する外部の加熱乾燥タンク、 を更に具備している、請求項１３に記載の装置。36. An external heating drying tank for directly receiving the molecular separation material slurried with the contaminated water from the processing container and removing hydration water from the molecular separation material by evaporation. 14. The device of claim 13, which is:
る向流処理容器を提供すること、 Ｂ．水素同位体水分子を含む汚染水の供給源を提供し、前記処理容器の下側端
の近くに配置された前記第１の入口を通して、前記汚染水を前記処理容器に流入
させること、 Ｃ．分子分離物質を提供すること、ここでこの分子分離物質は、吸着によって
水和水と結合することができる複数の水和部位を有する支持媒体を含む、 Ｄ．前記分子分離物質を、前記処理容器の上側端に配置された前記第２の入口
を通して前記処理容器に流入させることによって、前記汚染水を前記分子分離物
質と向流で接触させて、前記汚染水の水素同位体水分子の一部を結合させ、それ
によって前記汚染水の水素同位体水分子含有率を低下させること、並びに Ｅ．前記処理容器内を上昇している前記汚染水を、前記処理容器の上側端に配
置された前記第１の出口から流すこと、及び前記タンクを下降している前記分子
分離物質を、前記処理容器の下側端に配置された前記第２の出口から取り出すこ
とによって、前記分子分離物質から前記汚染水を分離すること、 を含む、水素の重い同位体の酸化物で汚染された水を処理して、汚染水の水素同
位体含有率を減少させる方法。37. A. Providing a countercurrent treatment vessel having first and second inlets and first and second outlets, B. Providing a source of contaminated water comprising hydrogen isotope water molecules and flowing said contaminated water into said treatment vessel through said first inlet located near the lower end of said treatment vessel; C. Providing a molecular separation material, wherein the molecular separation material comprises a support medium having a plurality of hydration sites capable of binding water of hydration by adsorption, D. The contaminated water is brought into countercurrent contact with the molecular separation material by flowing the molecular separation material into the processing container through the second inlet arranged at the upper end of the processing container, and Binding some of the hydrogen isotope water molecules of E., thereby reducing the hydrogen isotope water molecule content of the contaminated water, and E. The contaminated water rising in the processing container is caused to flow from the first outlet arranged at the upper end of the processing container, and the molecular separation substance descending in the tank is transferred to the processing container. Separating the contaminated water from the molecular separation material by removing from the second outlet located at the lower end of the treated water, the water contaminated with the heavy isotope oxide of hydrogen being treated. A method of reducing the hydrogen isotope content of contaminated water.
導管、ここでこの分子分離物質は、水和水と結合することができる複数の水和部
位を有する支持媒体を含む、 前記処理容器の下側部分及び前記汚染水の供給源と導通している第２の供給導
管、 前記処理容器の上側端と導通している第１の排出導管、ここでこの第１の排出
導管は、上昇している汚染水を前記処理容器から輸送し、それによって前記第２
の供給導管を通して前記処理容器に入る汚染水を、前記処理容器内を下降する前
記分子分離物質と向流接触させ、前記汚染水からの水素同位体水分子の一部を、
前記水和部位の一部と結合させて、この第１の排出導管を通して前記処理容器か
ら取り出される前記汚染水の水素同位体水分子含有率を低下させる、 前記処理容器の下側端と導通して、下降している分子分離物質を前記処理容器
から輸送する第２の排出導管、 を具備している、水素の重い同位体で汚染された水を処理して、この汚染水の水
素同位体含有率を低下させる汚染水処理装置。38. A processing vessel, a first feed conduit in communication with the upper portion of the processing vessel and a source of molecular separation material, wherein the molecular separation material is a plurality capable of binding water of hydration. A second supply conduit in communication with the lower portion of the processing container and the supply source of the contaminated water, and a first medium in communication with the upper end of the processing container. A discharge conduit, here the first discharge conduit, transports rising polluted water from the treatment vessel, thereby causing the second
The contaminated water entering the processing container through the supply conduit of the countercurrent contact with the molecular separation material descending in the processing container, and a part of the hydrogen isotope water molecules from the contaminated water,
By combining with a part of the hydration site to reduce the hydrogen isotope water molecule content of the contaminated water taken out of the processing container through the first discharge conduit, the lower end of the processing container is electrically connected. A second discharge conduit for transporting the descending molecular separation material from the treatment vessel, treating the water contaminated with the heavy isotope of hydrogen to obtain the hydrogen isotope of the contaminated water. Contaminated water treatment equipment that reduces the content rate.
供給源に接続すること、ここでこの分離膜は、実質的に親水性の材料でできてお
り、この材料は、水素同位体分子と比較して軽水分子を選択的に透過させること
ができる、 Ｂ．前記汚染水から、水の実質的な部分及び水素同位体分子の量を実質的に減
少させるのに十分な期間にわたって、前記分離膜内に前記汚染水を配置し、その
後で、残部を前記分離膜の他の端部から排出すること、ここで、水の実質的な部
分は、前記分離膜の側壁を通る透過によって前記汚染水から除去し、前記水素同
位体分子は、汚染水の残部を取り出すときに、前記分離膜内に保持し又は前記分
子分離膜に付着させることによって前記汚染水から除去する、 を含む、水素の重い同位体を含有する汚染水の、液体の水素の重い同位体の含有
率を低下させる方法。39. A. A lengthwise end of the tubular molecular separation membrane is connected to a source of contaminated water, wherein the separation membrane is made of a substantially hydrophilic material, which is a hydrogen isotope. It is possible to selectively permeate light water molecules as compared to body molecules, B. Disposing the contaminated water in the separation membrane for a period of time sufficient to substantially reduce the substantial portion of the water and the amount of hydrogen isotope molecules from the contaminated water, after which the balance is separated from the separated water. Discharging from the other end of the membrane, where a substantial portion of the water is removed from the contaminated water by permeation through the sidewalls of the separation membrane and the hydrogen isotope molecules remove the balance of the contaminated water. When removed, it is retained in the separation membrane or removed from the contaminated water by adhering to the molecular separation membrane, and the heavy isotope of liquid hydrogen containing the heavy isotope of hydrogen is included. To reduce the content rate of.
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