特許 7093486 放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-22

(45)【発行日】2022-06-30

(54)【発明の名称】放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/34 20060101AFI20220623BHJP

   G21F 9/28 20060101ALI20220623BHJP

【ＦＩ】

G21F9/34 B

G21F9/28 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021186100

(22)【出願日】2021-11-16

【審査請求日】2021-11-29

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、権利譲渡・実施許諾の用意がある。

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】305051886

【氏名又は名称】泉 寛治

(72)【発明者】

【氏名】泉 寛治

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１８３６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０５－５００８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３５７２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／３４

Ｇ２１Ｆ ９／３６

Ｇ２１Ｆ ９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子力発電由来の放射性廃棄物ＡＴを海中に貯蔵する貯蔵形態であって、
該海中貯蔵形態ＳＡは、上記放射性廃棄物ＡＴを水中で貯蔵する放射性廃棄物貯蔵部ＳＡaと、
該貯蔵部で放射性物質を崩壊する崩壊熱を吸熱した水を冷却構造部に送る熱水送水構造部ＳＡｂと、
該熱水送水構造部から送られた熱水を海水で冷却する冷却構造部ＳＡｃを備え、冷却された水を上記放射性廃棄物貯蔵部に戻しいれる冷却水戻しいれ部ＳＡｄとを設けた形態全体を海中に設けていることを特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

【請求項2】

請求項1に記載の海中貯蔵形態物を貯蔵場所に海上より海中に移送する移送手段を設けたを特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

【請求項3】

請求項1に記載の放射性廃棄物の海中貯蔵形態を請求項２に記載の移送手段で移送し貯蔵しておる放射性廃棄物貯蔵形態を貯蔵場所の海中から海上に引き上げる引き上げ手段を設けた事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

【請求項4】

請求項1に記載の放射性物質を崩壊する崩壊熱を吸熱した水を冷却構造部に送る熱水送水構造部と、該熱水送水構造部から送られた熱水を海水で冷却する冷却構造部を備え、冷却された水を復水とする復水形態を原子力発電炉の復水形態とした事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

【請求項5】

請求項1から請求項３に記載された貯蔵所を深海層流域としておる事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

原子力発電由来の放射性廃棄物の貯蔵形態技術に係る。

【背景技術】

【0002】

・上記原子力発電由来の放射性廃棄物の処分は原発保有の国々は地層処分で進展しておりフインランドで世界初の地層処分場が完成した現状。
・１９８０年に南鳥島と東京の中間地点を想定した海洋投棄が検討されたが、83年2月にロンドン条約の締約国会議で放射性廃棄物の海洋投棄は凍結する決議が出て放射性廃棄物の処分の選択肢から海洋投棄は消えた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

・海中貯蔵に係る公開技術は私の検索した範囲では、見つけられなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

原子力発電由来の放射性廃棄物の処分形態の発明。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第一の発明は、
原子力発電由来の放射性廃棄物ＡＴを海中に貯蔵する貯蔵形態であって、
該海中貯蔵形態ＳＡは、上記放射性廃棄物ＡＴを水中で貯蔵する放射性廃棄物貯蔵部ＳＡaと、
該貯蔵部で放射性物質を崩壊する崩壊熱を吸熱した水を冷却構造部に送る熱水送水構造部ＳＡｂと、
該熱水送水構造部から送られた熱水を海水で冷却する冷却構造部ＳＡｃを備え、冷却された水を上記放射性廃棄物貯蔵部に戻しいれる冷却水戻しいれ部ＳＡｄとを設けた形態全体を海中に設けていることを特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態を提供する。
＊上記貯蔵期間中の海中貯蔵形態内の汚染度の管理は数年周期で抜き取り検査をし、汚染水の汚染度が管理限界を超えると判定れた時は該海中貯蔵形態物を引き上げ内蔵されておる水を入れ替え再度海中に移送する・・管理形態が好ましい。

第二の発明は、第一の発明に記載の海中貯蔵形態物を貯蔵場所に海上から海中に移送する移送手段を設けた事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態を提供する。
＊例えば該移送手段を貯蔵形態物を少なくとも1個を1単位として放射性廃棄物貯蔵部ＳＡaが下で熱水送水構造部ＳＡｂを必ず上にした貯蔵形態となるように海底に移送する移送手段とする必要があるので、例えばクレーン等の機械的移送手段か、浮き子を設けた移送手段か、水中帆を設けた移送手段か、水中布体を設けた移送手段か、ワイヤー等で連結して投入し灯浮標に連結して設けた移送手段の何れかの1以上の移送手段を実施例として記載しておる。
＊上記浮き子、水中帆又は水中布を設けることは、貯蔵状態で底部が必ず下にしないと上記水の循環ループが機能しないので、底部を下にするための策及び着底時の衝撃で貯蔵形態物が破損するのを防止する策である。

第三の発明は、第一の発明に記載の放射性廃棄物の海中貯蔵形態を第二の発明に記載の移送手段で移送し貯蔵しておる貯蔵形態物を貯蔵場所から海中から海上に引き上げる引き上げ手段を設けた事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態を提供する。
＊例えば、上記貯蔵形態物に電磁波発生の磁石を設け電磁波を受けて、クレーン等での引き上げを誘導して引き上げる磁石連結引き上げ手段かワイヤー等で連結して投入し灯浮標に連結して設けたワイヤー等を引き上げる引き上げ手段かの何れかの1以上の引き上げ手段を例示しておる。
＊上記磁石を用いて海底の敷設物を引き上げる技術は、
海底ケーブル・海底電線管の補修する際にケーブルを探して引き上げる必要があるので、布設時にケーブルとケーブルを接続するジョイント部に磁石を組み込み、
その磁石の電磁波でケーブルをさがし引き上げ補修する等の技術があり、本願に該技術を組み合わせた構成である。

第四の発明は、第一の発明に記載の放射性物質を崩壊する崩壊熱を吸熱した水を冷却構造部に送る熱水送水構造部と、該熱水送水構造部から送られた熱水を海水で冷却する冷却構造部を備え、冷却された水を復水とする復水形態を原子力発電炉の復水形態とした事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態を提供する。
第五の発明は
第一の発明から第三の発明に記載された貯蔵所を（水深１０００ｍ以深の）深層流域としておる事を特徴とする、放射性廃棄物の海中貯蔵形態を提供する。

、＜上記問題を解決する手段の補足説明＞

【0006】

＊海流について、
地球規模の海水循環を「海洋循環」と呼ぶが、同じものを「海流」と表現する、海流の形態と
して、表層循環と深層循環がある、表層循環は、海面での風（卓越風）によって起こされる摩擦運動がもとになって出来る風成循環である、深層循環は温度あるいは塩分の不均一による密度の差で起こる熱塩循環である、
海洋循環はグリーンランド付近の氷が関与（氷の生成で塩分濃度が高くなり重たくなる）して発生した北大西洋深層水は大西洋を南下し、南極海で南極深層水と合流して東に流れ、インド洋や太平洋に流れていく、太平洋に入った深層水は日本近海を（大陸棚海底水深約３０００ｍで）流れ、アリューシャン列島南部で表層に戻る、深層流の分流は途中各所で表層に上昇して流れ大西洋に戻る海洋大循環を1000年～2000年で一巡すると言われている。
赤道付近で暖められた海水は南極や北極を目指して表層を流れる、黒潮やメキシコ湾流はその例である、これらの表層流は北大西洋や南極海に達するまでにエネルギーを放出しながら冷えその一部は深層流に合流する。
海水の塩分濃度は平均すると3.4％程度だが浅い所では3.3～3.7％に分布しているが、深さ１０００ｍ以上の深海では３．５％でほぼ一定となる。
この深層循環（深層流）の流速は秒速１ｃｍ程度（320km/年）で極めてゆっくり流れる、且つ、該海底の海水温度は２～３℃で(本願で)貯蔵放射性廃棄物を冷却する冷媒としておる。
＊近年該放射性廃棄物を直接又は間接利用し、資源化や核物質を分離取り出す技術が多く公開されておる。詳細は下記に記載しておるが例えば特開平２－９５４４０を始めとする核廃棄物再利用技術が試作され確立された時に上記貯蔵放射性廃棄物を引き上げ使用する。
この事実から日本近海の海底(例えば、深さ１５００ｍの深海）に移送し、原発で該放射性廃棄物を冷却する冷却手段技術を深海での貯蔵技術とし、更に処理しきれなくなった使用済み核燃料集合体やガラス固化体を貯蔵する。(貯蔵であるので必要となった時に引き上げる手段を具備)
＊上記深層海流域では表層流域での台風や津波の表層流域波浪等の影響はなく、地震も振動波が液体中で振動するだけで、固体に与える影響は地表及び地層での影響より遥かに少ない。

【0007】

＊放射性廃棄物で資源を取り出す技術。
・１、特開平２－９５４４０放射線触媒及びそれを用いた酸化還元方法と装置。
酸化チタン等のｎ型機粒子半導体１２にルテニウム－１０６等の高放射性白金族元素１４を担持させた構造の触媒で単に被処理流体を接触させるだけで常時酸化還元反応を継続させることが出来る。
該放射性触媒を用いて水を分解し水素と酸素を製造する技術。
・２、近畿大学工学部（広島県東広島市）教授 井原辰彦、近畿大学原子力研究所、東洋アルミニウム株式会社（大阪府大阪市）および近大発のベンチャー企業である株式会社ア・アトムテクノル近大らの研究チームは、放射性物質を含んだ汚染水から放射性物質の一つであるトリチウムを含む水「トリチウム水」を分離・回収する方法及び装置発明。
・３、特開平８－１８３６０２ 水素製造方法 酸化チタン微粒子にパラジウムを担持させた触媒体を水中に懸濁させ、ここにγ線を照射する事で、水を酸化して酸素を生じさせるため、γ線のエネルギーを用いて水を分解し、水素を製造する技術。
・特表２００２－５１９６７８誘導放射性崩壊による放射性廃棄物の改質技術。
・特開2016-176812放射性廃棄物の処理方法、
以上の他数多くの放射性廃棄物を資源として活用する技術が発明されておる。
従って上記放射性廃棄物を「ゴミ」として処分（廃棄）するのではなく資源として活用する時が数年の間に来る。
＊そこで本願では放射性廃棄物の中性子を遮蔽出来、かつ、除熱や放射線の遮へいは、深海保存場所の深海水で行える、原子力発電で発生する使用済み核燃料を原発から上記深海に移送し、深海で貯蔵(数年)しておる間に使用済み核燃料の冷却をし、輸送又は加工(上記放射性廃棄物を資源として活用する技術の実施)が出来た時期に引き上げて資源化のツールとするものである。
＊資源化のツールとし、廃棄から貯蔵にすれば、処理に困っていた「ゴミ」が金塊になる。

【発明の効果】

【0008】

１，使用済み核燃料集合体やガラス固化体を地層処分しないで済む策が発明出来た。
２、上記1、に記載の使用済み核燃料集合体やガラス固化体の地上保存施設に余力が出来たので、既存の原子力発電所に増炉することが出来、増炉のための住民の「余った使用済み核燃料集合体やガラス固化体を原発敷地内に処分されるのではないか」といった不安を解消する要件が出来た。
３，世界の使用済み核燃料集合体の直接処分を採用しておる国の処分技術に出来る。
４，カーボンニュ～トラル達成の主幹技術を発明出来た。

【実施例1】

【0009】

図１は、原子力発電由来の核廃棄物ＡＴを水中に貯蔵する放射性廃棄物貯蔵部ＳＡaと、
該貯蔵部で放射性物質を崩壊する崩壊熱を吸熱した水を冷却構造部に送る熱水送水構造部ＳＡｂと、
該熱水送水構造部から送られた熱水を深海水で冷却する冷却構造部ＳＡｃを備え、冷却された水を上記放射性廃棄物貯蔵部に戻しいれる冷却水戻しいれ部ＳＡｄとを設けた構成で、
上記核廃棄物ＡＴを貯蔵部に出し入れする出し入れ時に蓋及び廃棄物貯蔵部ＡＴの天井壁の機能を有し且つ、上記熱水送水構造部ＳＡｂの内壁を構成する部材ＡＴ１と、
廃棄物貯蔵部ＡＴ貯蔵部の側壁と熱水送水構造部ＳＡｂの外壁の機能をする内槽外壁と、
熱水送水構造部ＳＡｂから送られてきた熱水を２℃~３℃の温度の深海水との熱交換で冷却する冷却水路を内外壁間に持つ外槽部と上記内槽と該外槽間に深海水が自在に通水する通水間隔を開けて設けており、該内槽上部と外槽上部及び該内槽下部と外槽下部を通水路を有する部材で連結した構造であって該構造全体を海中に設けた構成。
＊上記核廃棄物は、
１，使用済み核燃料集合体 ２，ガラス固化体 ３，１を小さく刻み硝酸で溶かしたウラン＋プルトニューム取り出し前の液体を吸着材(例えば軽石)に吸着させた固体。
４，原子力発電所の廃炉材(収容可能なサイズにカット)
5,その他低レヴェル放射性廃棄物や作業服等の可燃廃棄物を焼却時の灰等々。
＊上記貯蔵単位での汚染度が大の対応は放射性廃棄物貯蔵部の容積を大きくする「内槽径又は高さ」を大きくすることで対応出来、熱水冷却の冷却力を大きくする策は上記「外槽の外に更に大径の外槽を設ける」ことで対応出来る。
６，安全策として、貯蔵形態物に調圧弁を設ける構成でも良い。
７．当然のことであるが、貯蔵形態物は耐水圧構造・対腐食対策は必要である。

【実施例2】

【0010】

図２は、上記図１に記載の貯蔵形態から冷却水路を内槽の外側に深海水が自在に通水する通水間隔を設けて、上・下に通水構造設け、上記内槽から放射状に設けた複数の管体で構成した物で図1の同サイズでの構造の冷却力を大きくした構成。

【実施例3】

【0011】

図3は、ガラス固化体の処分が２０２１年早急に解決しなければならない重要課題あり、ステンレス容器に封入された状態で保管されておる保管形態のままで海底貯蔵する貯蔵形態例であって、上記図１に記載の構成の放射性貯蔵部を設けない冷却機能部の内槽＆外槽部を設けた冷却水冷却サイクル槽を設けて、ガラス固化体収容容器の蓋部に上記冷却水冷却サイクル槽との熱水を出す冷却水出管路と冷却水戻り管路を設けた構造で複数の上記ガラス固化体収容容器に対して1個の冷却水冷却サイクル槽を1単位として貯蔵する構成を例示した物である。

【実施例4】

【0012】

図４は、図1～図３に記載の貯蔵形態物を海上から海中貯蔵場所の深海層に移送する移送手段を
１，浮き子、水中帆を設けて浮き子、水中帆パラシュウトが受ける水の抵抗でゆっくりと移送する移送手段。
２，布体(凧あげの足の布体1～複数)を設けて下降時に布体がゆらゆら揺れて構成される水の抵抗でゆっくり移送する移送手段。
３，貯蔵形態物を連結具で連結した海面端を灯浮標等の海面固定体に係属して設けた移送手段。

【実施例5】

【0013】

図５は、本願原子力発電由来の核廃棄物ＡＴを貯蔵する貯蔵場所の好適場所の１つとして南鳥島を中心とする排他的経済水域(領海)内の深海底を推奨する為の参考図。
＊推奨理由
１，南鳥島はサンゴの化石の島で、島を囲む海はいきなり水深１０００ｍの深層流域が広がる。
２，島には海上自衛隊・気象庁等の公務員が２０数人駐在しておるだけで定住しておる住民はいない。
３，ここ領海内に、核廃棄物ＡＴの貯蔵基地を設けて、水を入れない状態で輸送された貯蔵形態物に水を入れ、深海に移送する移送基地とする。
４，貯蔵されておる物の水の汚染度により水の入れ替えと入れ替えた汚染水の除染設備を設けて除染する。
５，資源化の技術が確立された時の貯蔵物引き上げ、水を入れ替えて資源化施設に送付する送付基地とする。
６，ウラン・プルトニュウムを欲しがる国のハイジャックに対する監視が出来る。
７，上記実施例４に記載の灯浮標に変えて直接南鳥島に連結することが出来る。

【産業上の利用可能性】

【0014】

資源化の技術が確率されれば核廃棄物をエネルギー原とする多くの産業で利用出来る。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】放射性廃棄物を深海中に貯蔵する貯蔵形態の構造図

【図2】図１の貯蔵手段の構造の同サイズでの冷却力を大きくした構造図。

【図3】ステンレス容器に封入されたガラス固化体を深海中に貯蔵する貯蔵形態の構造図

【図4】上図１－３に記載の貯蔵形態物を海底に移送する移送手段図、及び海中から引き上げる引き上げ手段の構成図。

【図5】放射性廃棄物を深海中に貯蔵する好ましい貯蔵場所の南鳥島の位置関係を表した図。

【要約】      （修正有）

【課題】原子力発電由来の放射性廃棄物(特にガラス固化体更には使用済み核燃料集合体)の処分場が未定で更には使用済み核燃料集合体の冷却プールの貯蔵容量が少なく成っておる問題があり、処分方法及び処分場所をきめる。
【解決手段】原子力発電由来の放射性廃棄物を地層処分ではなく深海中に貯蔵する方法に変える。深海中に汚染水を排出しない構成で放射性廃棄物を貯蔵し、汚染水を循環する循環ループを設けて、暖汚染水を深海水で冷却する構成にし更に貯蔵場所に移送する移送手段と必要時に引き上げられる引き上げ手段を設けて解決した。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】