JP2013210209A - 放射性物質の除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質で汚染された水から汚染源である放射性物質を取り除く装置であって、カラム方式の吸着塔に比べて高い流速で処理することができ、かつ放射性物質が漏洩する危険を回避できる放射性物質除去装置を提供する。
【解決手段】放射性物質で汚染された水から放射性物質を除去する装置であって、吸着剤を充填するための内筒ならびに外筒からなる二重筒構造の容器が、外容器の中に収納されており、放射性物質で汚染された水は、吸着剤を充填した内筒から外筒を通り、外容器を経由して、内筒に循環することにより、放射性物質が除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質を含む水から放射性物質を吸着除去する装置に関し、詳細には、放射性物質を含む水を、カラム方式の吸着塔に比べて高い流速で処理することができ、かつ放射性物質を含む水の漏洩を防ぐことができる放射性物質除去装置に関する。

東日本大震災にともない発生した放射性物質の飛散は、発電所内に止まらず周辺の幅広い地域に及び、基準値を越える放射線が検出される状況が続いており、これら地域では放射性物質の除染が深刻な問題となっている。

震災時に発電所内で冷却等に使用され高濃度の放射性物質で汚染された水は、放射性物質を除去しなければ環境中に戻すことができない。また、飛散した放射性物質で汚染された道路や施設、土壌などの洗浄に使用した水についても、基準を上回る濃度の放射性物質を含む場合には、放射性物質を除去することが求められる。

吸着剤を充填したカラム方式の吸着塔により、放射性物質で汚染された水の処理が試みられているが、カラム方式の吸着塔の場合には目詰まりによって差圧が高くなり処理速度が上げられない、あるいは差圧が大きくなった場合に装置の破損による放射性物質の漏洩の懸念があるなどの課題がある。

本発明は、放射性物質で汚染された水から汚染源である放射性物質を取り除く装置であって、カラム方式の吸着塔に比べて高い流速で処理することができ、かつ放射性物質が漏洩する危険を回避できる放射性物質除去装置を提供することを課題とする。

本発明者らは鋭意検討し、内筒と外筒からなる二重筒構造の容器が外容器中に収納され、内筒および外筒には吸着剤が充填されており、放射性物質で汚染された水は、内筒から外筒を通り、外容器を経由して、内筒に循環する構造の装置により、前記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、
放射性物質で汚染された水から放射性物質を除去する装置であって、
吸着剤を充填するための内筒ならびに外筒からなる二重筒構造の容器が、外容器中に収納されており、
内筒は、外筒の底部に設けられた架台上に載置され、天面は注水用配管を備えた蓋により密閉され、底面には複数の孔からなる内筒排水口が設けられた構造となっており、
外筒は、外容器の底部に設けられた架台上に載置され、天面は、前記注水用配管を通せる径を有し且つ注水用配管との隙間部分が密閉できる管を備えた蓋により密閉され、側面の上部複数箇所に外筒排水口が設けられた構造となっており、
外容器は、天面は、前記注水用配管を通せる径を有する管を備えた蓋により覆われ、底面付近の側面に外容器排水口が設置された構造となっており、
前記外容器排水口が循環ポンプを介して前記注水用配管と接続されている、
ことを特徴とする放射性物質の除去装置を提供する。

本発明の放射性物質の除去装置は、内筒および外筒の内径を大きくしており、かつ外筒からの流出口を複数設けることで複数の水道（みずみち）を形成できるので、吸着剤の目詰まり、すなわち差圧の上昇を防止することができる。そのため、放射性物質で汚染された水の通液速度を大きくすることが可能となる。さらに、外容器中に収納されるようになっているので、目詰まりが発生した場合でも、外筒からオーバーフローした汚染水は、外容器の底部から排出することができるので、例えば、放射性物質を含んだ圧力水が漏洩するといった状況の発生を防ぐことが可能となる。

本発明の放射性物質の除去装置の主要部を示す概略断面図である。 本発明の放射性物質の除去装置の全体を示す概略図である。

図１および図２を参照しながら、本発明の放射性物質の除去装置について、より詳細に説明する。

図１に示すように、外筒２の底面には架台１２ａが設置されており、内筒１は、架台１２ａの中に嵌め込まれる形で載置される。そして、外容器３の底面にも架台１２ｂが設置されており、外筒２が、架台１２ｂの中に嵌め込まれる形で載置されるようになっている。

内筒１は蓋１０ａにより密閉され、注水用配管４が蓋１０ａを貫通する形で接合され、注水用配管４の先端部は内筒１の上部空間に導入されている。内筒排水口５を構成する複数の孔は、内筒１の底部に多孔板やメッシュあるいはフィルターを設置することで形成され、吸着剤はこれらの多孔板やメッシュあるいはフィルターの上に充填する。

外筒２も蓋１０ｂにより密閉されるが、外筒２の蓋１０ｂには管１１ａが設置されており、注水用配管４は、管１１ａの中を通り抜けることで外筒の蓋１０ｂを貫通する構造となっている。そして、管１１ａと注水用配管４の間に生じる空隙部は、パッキンやワッシャなどで閉じることにより、外筒２は蓋１０ｂにより密閉されることになる。外筒２の側面の上部の複数箇所には外筒排水口６が設けられており、吸着剤は外筒排水口６を越えないように充填する。

また、注水用配管４は外容器３の蓋１０ｃも貫通しており、外筒２の蓋１０ｂの場合と同様、外容器３の蓋１０ｃには、注水用配管４を通せる径を有する管１１ｂが設けられているが、外容器３の蓋１０ｃの場合には、管１１ｂと注水用配管４の間に生じる空隙部は閉じずに、圧抜きを兼ねる構造となっている。そして、外容器３の底部付近の側壁には外容器排水口７が設けられており、前記外筒排水口６からの流出液を排出できるようになっている。

内筒および外筒に充填する吸着剤としては、ゼオライト、活性炭などが挙げられ、内筒に充填する吸着剤と外筒に充填する吸着剤は同じものであっても、異なるものであってもよい。

次に、図２を参照しながら、本発明の放射性物質の除去装置により、放射性物質で汚染された水の処理方法について説明する。なお、図２中の矢印は内筒１、外筒２および外容器３での汚染水の流れを模式的に表すものである。

本発明の放射性物質の除去装置では、放射性物質で汚染された水（以下、汚染水と称する。）を装置内を循環させて複数回吸着剤で処理する循環処理を行うこともできるし、あるいは汚染水を一度だけ吸着剤で処理するワンパス処理を行うこともできる。

循環処理は次のようにして行うことができる。すなわち、切替え弁２２ａにより注水用配管４と汚染水導入ポンプ２１を接続し、汚染水貯留槽３０に貯留された汚染水を、汚染水導入ポンプ２１を用いて、内筒１に導入する。内筒１に導入した汚染水は、内筒１に充填された吸着剤１３ａの中を流下した後、内筒排水口５から外筒２へ流出する。外筒２へ流出した汚染水は、外筒２に充填された吸着剤１３ｂの中を上昇した後、外筒排水口６より外容器３に溢流する。そして、吸着剤中を通過した汚染水が所定量となるまで、外容器３に溜めた後、汚染水導入ポンプ２１を停止し、切替え弁２２ａを切替えて注水用配管４を循環ポンプ２０に接続し、循環ポンプ２０を作動して、外容器中に溜まった前記汚染水を外容器排水口７より抜き出し、注水用配管４を介して内筒１に導入して循環させる。

なお、図示していないが、外容器３に別途注水用の管を設けて汚染水導入ポンプ２１と接続することで、汚染水を外容器３に導入することもできる。この場合には、汚染水を直接外容器３に導入し、所定量の汚染水を外容器３に貯留した後、循環ポンプ２０を作動して外容器排水口７より抜き出し、注水用配管４を介して汚染水を内筒１に導入し循環する。

循環処理が終了後、切替え弁２２ｂを切替えて循環ポンプ２０を処理水貯留槽３１に接続することで、循環ポンプ２０により、処理水を処理水貯留槽３１に送り出すことができる。

また、ワンパス処理は次のようにして行うことができる。切替え弁２２ａにより注水用配管４と汚染水導入ポンプ２１を接続し、汚染水貯留槽３０に貯留された汚染水を、汚染水導入ポンプ２１により、注水用配管４を介して内筒１に導入する。内筒１に導入された汚染水は、内筒１に充填された吸着剤１３ａ中を流下して吸着処理された後、内筒排水口５から外筒２へ流出し、外筒２に充填された吸着剤１３ｂ中を上昇してさらに吸着処理され外筒排水口６より外容器３に溢流する。そして、切替え弁２２ｂにより循環ポンプ２０を処理水貯留槽３１と接続しておき、外容器３に溢流した処理水を、循環ポンプ２０により外容器排水口７より抜き出し、処理水貯留槽３１に送出することで処理をワンパスで行うことができる。

（試験例１）
図１ならびに図２に示す装置で、内筒１の内径が２２ｃｍ、高さが４０ｃｍ、外筒２の内径が３０ｃｍ、高さが４５ｃｍ、外容器３の内径が５０ｃｍ、高さが６０ｃｍの装置を用い、内筒１に、大きさが２〜５ｍｍ×３〜７ｍｍで厚みが１〜１．５ｍｍのヤシガラ活性炭（（株）ユー・イー・エス製ＫＤ−ＧＡ−Ｘ）を７００ｇ充填した。そして外筒２に粒径が２〜５ｍｍのゼオライトを５００ｇ充填した後、ゼオライトが流出するのを防止するために、ゼオライト層の上にフィルター材を配置した。
また、塩化セシウム（セシウムとして約１．８ｐｐｍ）、ヨウ素（約６ｐｐｍ）ならびに塩化ストロンチウム（ストロンチウムとして約１９ｐｐｍ）を含有する水溶液を調整し、放射性物質による模擬汚染水とした。
模擬汚染水２０Ｌを、外容器３中に導入した後、循環ポンプ２０を作動して、圧力０．１ＭＰａで、模擬汚染水を内筒１に導入し、模擬汚染水を装置内に循環させる循環試験を実施した。模擬汚染水の通水速度は、ほぼ１Ｌ／分であり、この通水速度は試験中ほぼ一定に保つことができ、またその間圧力の変化もなかった。
外容器３中の処理液を適宜サンプリングし、セシウム、ヨウ素ならびにストロンチウムの濃度を測定するとともに、測定した濃度の値から除去率を算出した。経時によるセシウム、ヨウ素およびストロンチウムの濃度と除去率を表１に示す。

（比較試験例１）
内径５ｃｍ、高さ５０ｃｍのカラム３筒からなるカラム吸着塔を用いて吸着試験を実施した。１本目ならびに２本目のカラムに試験例１と同じヤシガラ活性炭を３５０ｇずつ充填し、３本目のカラムには試験例１と同じゼオライトを５００ｇ充填し、これらのカラムを順に直列に接続した。また、試験例１と同様にして、塩化セシウム（セシウムとして１．８８ｐｐｍ）、ヨウ素（５．７２ｐｐｍ）ならびに塩化ストロンチウム（ストロンチウムとして２１．１ｐｐｍ）を含有する水溶液を調整し、放射性物質による模擬汚染水とした。
ポンプを用いて、模擬汚染水の導入を開始した。通水速度が０．２Ｌ／分の時点で、差圧が０．９ＭＰａとなり、さらに通水速度を上げようとすると配管接続部の液漏れなどが生じたため、０．２Ｌ／分以上の通水速度にすることはできなかった。

１ 内筒
２ 外筒
３ 外容器
４ 注水用配管
５ 内筒排水口
６ 外筒排水口
７ 外容器排水口
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 蓋
１１ａ、１１ｂ 管
１２ａ、１２ｂ 架台
１３ａ、１３ｂ 吸着剤
２０ 循環ポンプ
２１ 汚染水導入ポンプ
２２ａ、２２ｂ 切替え弁
３０ 汚染水貯留槽
３１ 処理水貯留槽

Claims (1)

1. 放射性物質で汚染された水から放射性物質を除去する装置であって、
   吸着剤を充填するための内筒ならびに外筒からなる二重筒構造の容器が、外容器の中に収納されており、
   内筒は、外筒の底部に設けられた架台上に載置され、天面は注水用配管を備えた蓋により密閉され、底面には複数の孔からなる内筒排水口が設けられた構造となっており、
   外筒は、外容器の底部に設けられた架台上に載置され、天面は、前記注水用配管を通せる径を有し且つ注水用配管との隙間部分が密閉できる管を備えた蓋により密閉され、側面の上部複数箇所に外筒排水口が設けられた構造となっており、
   外容器は、天面は、前記注水用配管を通せる径を有する管を備えた蓋により覆われ、底面付近の側面に外容器排水口が設置された構造となっており、
   前記外容器排水口が循環ポンプを介して前記注水用配管と接続されている、
   ことを特徴とする放射性物質の除去装置。
   

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