JP7273740B2

JP7273740B2 - 汚染懸濁液処理装置

Info

Publication number: JP7273740B2
Application number: JP2020019309A
Authority: JP
Inventors: 直樹田嶋; 恒雄大村; 紘子澤田; 玲菜三澤; 直希宮澤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: JP2021124437A

Description

本発明は、汚染懸濁液処理装置に関する。

放射性核種を含む汚染懸濁液を処理するために、さまざまな技術が提案されている。

汚染懸濁液は、海水や地下水などに由来した浮遊物質（ＳＳ；ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄｓ）などの固体成分（微粒子）が懸濁した懸濁水であって、汚染懸濁液は、放射性核種が水に溶解していると共に、放射性核種が固体成分に付着している。このため、たとえば、砂濾過などの濾過フィルタで汚染懸濁液から固体成分を濾物として分離して除去した後に、汚染懸濁液の濾液から放射性核種（放射性セシウム，放射性ストロンチウムなど）を吸着材に吸着させることで除去している。

特許第６２８９８８４号

東京電力ホールディングス株式会社，"第三セシウム吸着装置 Cs除去性能未達事象への対応状況について"，［online］，2018.11.29，［2020.01.08検索］，インターネット＜URL:https://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/decommissioning/committee/osensuitaisakuteam/2018/12/3-1-3.pdf＞

しかしながら、上記の関連技術では、汚染懸濁液から固体成分を十分に除去することが困難であって、放射性核種を除去する処理を効率的に実行することが容易でない場合がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、汚染懸濁液から放射性核種を効率的に除去可能な汚染懸濁液処理装置を提供することである。

実施形態の汚染懸濁液処理装置は、固液分離機構と回収機構と貯蔵部とを備え、放射性核種を含む汚染懸濁液を処理する。固液分離機構は、汚染懸濁液よりも固体成分が濃縮された濃縮液と、汚染懸濁液から固体成分が除去された濾液とに、汚染懸濁液を分離する。回収機構は、固液分離機構において分離された濃縮液から液体成分を除去することによって固体成分を回収する。貯蔵部は、固液分離機構に供給する汚染懸濁液を貯蔵する。汚染懸濁液処理装置は、回収機構において濃縮液から除去された液体成分を貯蔵部に戻すように構成されている。

本発明によれば、汚染懸濁液から放射性核種を効率的に除去可能な汚染懸濁液処理装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る汚染懸濁液処理装置を模式的に示す図である。図２は、第２実施形態に係る汚染懸濁液処理装置を模式的に示す図である。図３は、第３実施形態に係る汚染懸濁液処理装置を模式的に示す図である。

＜第１実施形態＞
［Ａ］汚染懸濁液処理装置
図１は、第１実施形態に係る汚染懸濁液処理装置を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施形態において、汚染懸濁液処理装置は、汚染懸濁液貯蔵部１０と固液分離機構２０と吸着機構３０と回収機構４０と回収液貯蔵部５０とを備え、放射性核種を含む汚染懸濁液から放射性核種を除去するための処理を実行するように構成されている。

以下より、汚染懸濁液処理装置を構成する各部について順次説明する。

［Ａ－１］汚染懸濁液貯蔵部１０
汚染懸濁液貯蔵部１０は、タンクを備えており、汚染懸濁液を貯蔵する。汚染懸濁液は、海水や地下水などに由来した浮遊物質などの固体成分が懸濁した汚染水である。汚染懸濁液は、放射性セシウム，放射性ストロンチウムなどの放射性核種を含み、放射性核種が水に溶解していると共に、放射性核種が固体成分に付着している。

［Ａ－２］固液分離機構２０
固液分離機構２０は、汚染懸濁液貯蔵部１０から配管Ｐ１０を介して汚染懸濁液が供給される。固液分離機構２０においては、汚染懸濁液は、汚染懸濁液よりも固体成分が濃縮された濃縮液（濾物）と、汚染懸濁液から固体成分が除去された濾液とに分離される。

固液分離機構２０は、たとえば、セラミックフィルタ、金属フィルタ、膜ろ過、砂ろ過などの濾過装置で構成されている。この他に、固液分離機構２０は、サイクロンやデカンタなどの遠心分離装置で構成されていてもよく、蒸発分離装置によって固液分離を行うように構成されていてもよい。更に、固液分離機構２０は、上記した各手段を適宜組み合わせて構成されていてもよい。たとえば、金属フィルタで粗分離を行った後にセラミックスフィルタで精密分離を行うように組み合わせるによって分離効率を高めることができる。

［Ａ－３］吸着機構３０
吸着機構３０は、固液分離機構２０で濾液として分離された液体成分が、固液分離機構２０から配管Ｐ２０ａを介して供給される。吸着機構３０は、イオン交換樹脂や多孔質物質などの吸着材が容器に充填されている。吸着機構３０において、固液分離機構２０で分離された濾液は、濾液に溶解している放射性核種が吸着材によって吸着される。

［Ａ－４］回収機構４０
回収機構４０は、固液分離機構２０で濾物として分離された濃縮液が、固液分離機構２０から配管Ｐ２０ｂを介して供給される。回収機構４０は、固液分離機構２０において分離された濃縮液から液体成分を除去することによって固体成分を回収するために設けられている。

本実施形態では、回収機構４０は、加熱機構４１を有し、加熱機構４１を用いて濃縮液を加熱し、濃縮液に含まれる液体成分を蒸発させることによって、固体成分の回収を行うように構成されている。この他に、回収機構４０は、たとえば、沈降分離によって、濃縮液の固体成分を沈降させた後に、上澄み液を除去するように構成されていてもよい。回収された固体成分は、たとえば、ドラム缶などの廃棄物容器に充填され、保管される。

［Ａ－５］回収液貯蔵部５０
回収液貯蔵部５０は、回収機構４０において濃縮液から除去された液体成分が、回収機構４０から配管Ｐ４０を介して回収液として供給される。回収液貯蔵部５０は、タンクを備えており、回収機構４０から供給された回収液を貯蔵する。回収液貯蔵部５０は、たとえば、回収機構４０において濃縮液の加熱で蒸発された蒸発成分が冷却されることで液化した液体成分を貯蔵する。この他に、回収機構４０において沈降分離によって濃縮液の固体成分を沈降させた場合には、沈降分離で生じた上澄み液を回収液貯蔵部５０が貯蔵してもよい。

また、回収液貯蔵部５０は、配管Ｐ５０を介して、汚染懸濁液貯蔵部１０に連通するように構成されている。このため、回収機構４０において濃縮液から除去され、回収液貯蔵部５０で貯蔵された液体成分は、配管Ｐ５０を経由して、汚染懸濁液貯蔵部１０に戻される。汚染懸濁液貯蔵部１０に戻された液体成分は、汚染懸濁液貯蔵部１０に貯蔵された汚染懸濁液に混合され、上記したように、汚染懸濁液として汚染懸濁液処理装置を構成する各部において処理される。

なお、図示を省略しているが、各部への移送は、ポンプなどの機器を用いて実行される。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態の汚染懸濁液処理装置では、汚染懸濁液よりも固体成分が濃縮された濃縮液と、汚染懸濁液から固体成分が除去された濾液とに、汚染懸濁液が固液分離機構２０で分離される。そして、固液分離機構２０で分離された濃縮液から液体成分を除去することによって、回収機構４０において固体成分が回収される。このため、本実施形態では、汚染懸濁液から固体成分を十分に除去可能であるので、放射性核種を除去する処理を効率的に実行することができる。また、吸着機構３０においては、固液分離機構２０で固体成分が除去された濾液について吸着処理を行うので、吸着性能を高めることができる。

本実施形態の汚染懸濁液処理装置は、固液分離機構２０に供給する汚染懸濁液を貯蔵する汚染懸濁液貯蔵部１０を有し、回収機構４０において濃縮液から除去された液体成分を汚染懸濁液貯蔵部１０に戻すように構成されている。このため、濃縮液から除去された液体成分に含まれる放射性核種を、より確実に除去することができる。

さらに、本実施形態では、回収機構４０は、加熱機構４１を有し、加熱機構４１を用いて濃縮液を加熱することによって固体成分の回収を行う。このため、本実施形態では、回収した固体成分の減容化を容易に実現することができる。

［Ｃ］変形例
上記の実施形態では、固液分離機構２０の下流側に吸着機構３０が設けられている場合について説明しているが、これに限らない。固液分離機構２０の上流側に吸着機構３０が設けられていてもよい。この場合には、吸着機構３０に充填されている吸着材の微粉末を固液分離機構２０において固体成分として分離することができる。

＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態に係る汚染懸濁液処理装置を模式的に示す図である。

図２に示すように、本実施形態においては、回収機構４０と吸着材容器６０との間に配管Ｐ６０が介在している。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合（図１参照）と同様である。このため、重複する事項に関しては適宜説明を省略する。

本実施形態において、吸着材容器６０は、たとえば、吸着塔を構成しており、放射性核種を吸着した使用済みの吸着材が充填されている。放射性核種を吸着した使用済みの吸着材は、吸着材容器６０から配管Ｐ６０を経由して回収機構４０に移送される。

使用済みの吸着材に吸着された放射性核種は、崩壊熱を発している。このため、回収機構４０では、放射性核種の崩壊熱によって濃縮液が加熱され、濃縮液に含まれる液体成分が蒸発する。このように、本実施形態では、使用済みの吸着材を活用することで、濃縮液に含まれる固体成分の回収を効率的に実行可能である。

＜第３実施形態＞
図３は、第３実施形態に係る汚染懸濁液処理装置を模式的に示す図である。

図３に示すように、本実施形態においては、回収機構４０と吸着材容器６０との間には、配管Ｐ４０ｂが介在している。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、第２実施形態の場合（図２参照）と同様である。このため、重複する事項に関しては適宜説明を省略する。

本実施形態においては、回収機構４０に供給された濃縮液が回収機構４０から配管Ｐ４０ｂを経由して吸着材容器６０に移送される。吸着材容器６０に充填されている吸着材は、使用済みであって、放射性核種を吸着しており、放射性核種が崩壊熱を発している。このため、吸着材容器６０では、放射性核種の崩壊熱によって濃縮液が加熱され、濃縮液に含まれる液体成分が蒸発する。このように、本実施形態では、使用済みの吸着材を活用することで、濃縮液に含まれる固体成分に付着している放射性核種が、吸着材容器６０において回収され、保管可能である。

＜その他＞
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することができる。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…汚染懸濁液貯蔵部、２０…固液分離機構、３０…吸着機構、４０…回収機構、４１…加熱機構、５０…回収液貯蔵部、６０…吸着材容器、Ｐ１０…配管、Ｐ２０ａ…配管、Ｐ２０ｂ…配管、Ｐ４０…配管、Ｐ４０ｂ…配管、Ｐ５０…配管、Ｐ６０…配管

Claims

放射性核種を含む汚染懸濁液を処理する汚染懸濁液処理装置であって、
前記汚染懸濁液よりも固体成分が濃縮された濃縮液と、前記汚染懸濁液から固体成分が除去された濾液とに、前記汚染懸濁液を分離する固液分離機構と、
前記固液分離機構において分離された前記濃縮液から液体成分を除去することによって前記固体成分を回収する回収機構と、
前記固液分離機構に供給する前記汚染懸濁液を貯蔵する貯蔵部と
を有し、
前記回収機構において前記濃縮液から除去された液体成分を前記貯蔵部に戻すように構成されている、
汚染懸濁液処理装置。
前記回収機構は、加熱機構を有し、前記加熱機構を用いて前記濃縮液を加熱することによって前記固体成分の回収を行うとともに、加熱時の蒸気成分を前記貯蔵部に戻すように構成されている、
請求項１に記載の汚染懸濁液処理装置。
放射性核種を含む汚染懸濁液を処理する汚染懸濁液処理装置であって、
前記汚染懸濁液よりも固体成分が濃縮された濃縮液と、前記汚染懸濁液から固体成分が除去された濾液とに、前記汚染懸濁液を分離する固液分離機構と、
前記固液分離機構において分離された前記濃縮液から液体成分を除去することによって前記固体成分を回収する回収機構と
を備え、
放射性核種を吸着した吸着材が充填されている吸着剤容器から前記吸着材を前記回収機構に移送するように構成されている、
汚染懸濁液処理装置。
放射性核種を含む汚染懸濁液を処理する汚染懸濁液処理装置であって、
前記汚染懸濁液よりも固体成分が濃縮された濃縮液と、前記汚染懸濁液から固体成分が除去された濾液とに、前記汚染懸濁液を分離する固液分離機構と、
前記固液分離機構において分離された前記濃縮液から液体成分を除去することによって前記固体成分を回収する回収機構と
を備え、
放射性核種を吸着した吸着材が充填されている吸着剤容器に前記濃縮液を移送するように構成されている、
汚染懸濁液処理装置。