特許 7590266 汚染水処理設備および汚染水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】汚染水処理設備および汚染水処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/06 20060101AFI20241119BHJP

   G21F 9/12 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

G21F9/06 561

G21F9/06 511A

G21F9/06 511E

G21F9/12 501K

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021084161

(22)【出願日】2021-05-18

(65)【公開番号】P2022177725

(43)【公開日】2022-12-01

【審査請求日】2024-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】馬渕 勝美

(72)【発明者】

【氏名】浅野 隆

(72)【発明者】

【氏名】岩佐 淳司

(72)【発明者】

【氏名】小林 慶鑑

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１７０９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－７１２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２４９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－５９８５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／００－９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性核種を含む汚染水を処理する汚染水処理設備であり、
前記汚染水を電気分解して次亜塩素酸含有液を生成する電解槽と、
前記汚染水および前記次亜塩素酸含有液を攪拌して、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする攪拌槽と、を備える
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項2】

請求項１において、
前記電解槽の前に、取り込んだ前記汚染水を濃縮して濃縮汚染水とする逆浸透濃縮塔を備えており、
前記電解槽で電気分解される前記汚染水が、前記逆浸透濃縮塔で濃縮された前記濃縮汚染水である
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項3】

請求項１において、
前記攪拌槽の前に、前記電解槽と、取り込んだ前記汚染水を濃縮して濃縮汚染水とする逆浸透濃縮塔と、を備えており、
前記攪拌槽は、前記汚染水として前記逆浸透濃縮塔で濃縮された前記濃縮汚染水を取り込み、かつ、前記電解槽から前記次亜塩素酸含有液を取り込んで、その攪拌液を攪拌する
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項4】

請求項１において、
前記電解槽および前記攪拌槽の前に、取り込んだ前記汚染水を濃縮して濃縮汚染水とする逆浸透濃縮塔を備えており、
前記電解槽は、前記汚染水として前記逆浸透濃縮塔で濃縮された前記濃縮汚染水を取り込んで電気分解を行い、前記次亜塩素酸含有液を生成し、
前記攪拌槽は、前記汚染水として前記逆浸透濃縮塔で濃縮された前記濃縮汚染水を取り込み、かつ、前記電解槽において前記濃縮汚染水から生成された前記次亜塩素酸含有液を取り込んで、その攪拌液を攪拌する
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項において、
前記攪拌槽における次亜塩素酸濃度を、前記電解槽において電極に供給する電流密度で制御する
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項6】

請求項３または請求項４において、
前記攪拌槽における次亜塩素酸濃度を、前記電解槽において電極に供給する電流密度と、前記逆浸透濃縮塔から取り込んだ前記濃縮汚染水および前記電解槽から取り込んだ前記次亜塩素酸含有液の流量比と、で制御する
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項7】

請求項１から請求項４のいずれか１項において、
前記攪拌槽における次亜塩素酸濃度が、５０ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項8】

請求項１から請求項４のいずれか１項において、
前記攪拌槽の後に、前記攪拌液に含まれる次亜塩素酸を除去する活性炭塔と、前記攪拌液に含まれる放射性核種を吸着除去する複数の吸着塔と、をこの順に有し、かつ、
前記活性炭塔と前記複数の吸着塔のうちの最初の吸着塔との間に、前記攪拌液の酸化還元電位を測定して前記次亜塩素酸の有無を検出する酸化還元電位測定装置を備えている
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項9】

請求項８において、
前記酸化還元電位測定装置が前記次亜塩素酸を検出した場合に、前記電解槽による前記汚染水の電気分解を停止する第１停止機構を有する
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項10】

請求項８において、
前記電解槽と前記攪拌槽との間に、前記攪拌槽への前記攪拌液の供給流量を調節する流量調節弁を有しており、
前記酸化還元電位測定装置が前記次亜塩素酸を検出した場合に、前記電解槽による前記汚染水の電気分解を停止する第１停止機構および前記流量調節弁を調節して前記電解槽から前記攪拌槽への前記次亜塩素酸含有液の供給を停止する第２停止機構を有する
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項11】

請求項１から請求項４のいずれか１項において、
前記放射性核種が、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、ハロゲンまたは非金属である
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項12】

請求項１１において、
前記遷移金属が、ルテニウム、テクネチウムおよびニオブから選択される少なくとも１種であり、
前記アルカリ金属が、セシウムであり、
前記アルカリ土類金属が、ストロンチウムであり、
前記希土類が、セリウムであり、
前記ハロゲンが、アンチモン、テルルおよびヨウ素から選択される少なくとも１種であり、
前記非金属が、炭素およびホウ素から選択される少なくとも１種である
ことを特徴とする汚染水処理設備。

【請求項13】

放射性核種を含む汚染水を処理する汚染水処理方法であり、
前記汚染水を電気分解して次亜塩素酸含有液を生成する電解工程と、
前記汚染水および前記次亜塩素酸含有液を攪拌して、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする攪拌工程と、
を有することを特徴とする汚染水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚染水処理設備および汚染水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明の背景技術として、特許文献１、２がある。特許文献１には、放射性廃液、特に高濃度の塩を含む放射性廃液から放射性核種を分離除去することを目的として、放射性核種を含む放射性廃液から放射性核種を分離除去するにあたり、放射性廃液に酸化剤または還元剤或いはｐＨ調整剤を添加し、その後放射性廃液を吸着材に通水して放射性核種を吸着除去する放射性廃液の処理方法が記載されている。特許文献１には、酸化剤としてオゾン、過酸化水素、過マンガン酸およびその塩の水溶液、次亜塩素酸およびその塩の水溶液のいずれか１つ以上を添加できる旨記載されている。特許文献１には、還元剤としてアスコルビン酸、ヒドラジン、シュウ酸のいずれか１つ以上を添加できる旨記載されている。特許文献１には、ｐＨ調整剤として塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、炭酸水素ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液のいずれか一つ以上を添加できる旨記載されている。ここで添加される各種酸化剤は、それぞれタンク内に保存し、それから供給するシステムとなっている。

【0003】

また、特許文献２には、放射性ヨウ素を含有する放射性物質汚染水の除染方法であって、ヨウ素吸着剤を用いて除染処理した後の汚染水を酸化処理し、次いで、ヨウ素酸イオン吸着剤を用いて通水処理する除染方法が記載されている。特許文献２には、前記酸化処理に、次亜塩素酸塩水溶液、次亜臭素酸塩水溶液、過酸化水素水、オゾンガスから選択される１種以上の酸化促進剤を用いる旨記載されている。また、特許文献２には、注入ラインを使用して汚染水にそれらを導入する旨記載されている。

【0004】

これらに示された酸化剤などの添加は、いずれにおいても汚染水中に含まれている放射性核種を効率よく除去するために用いられている技術である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－１７０９５９号公報

【文献】特開２０２０－８４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

背景技術の説明で述べたように、汚染水に含まれる放射性核種を吸着材で効率良く除去するためには、様々な酸化剤を使用する必要がある。特許文献１、２に記載された技術においては、酸化剤を添加するために、いずれもタンク内に酸化剤を貯蔵して、それをポンプ等で供給するシステムを採用している。しかしながら、効率良く放射性核種を除去できる酸化剤は、それ自身が分解し易く、安定性が乏しく、長期保存が困難であるという問題がある。酸化剤を長期保存するためには、低温での保存が不可欠であり、コストがかかるという問題点がある。そのため、タンク等で酸化剤を保存し、ポンプで供給するという形式以外の手法の開発が熱望されていた。

【0007】

本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、酸化剤の長期保存が不要な汚染水処理設備および汚染水処理方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決した本発明に係る汚染水処理設備は、放射性核種を含む汚染水を処理する汚染水処理設備であり、前記汚染水を電気分解して次亜塩素酸含有液を生成する電解槽と、前記汚染水および前記次亜塩素酸含有液を攪拌して、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする攪拌槽と、を備えている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、酸化剤の長期保存が不要な汚染水処理設備および汚染水処理方法を提供できる。
前記した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の要部の構成を説明する概略図である。

【図2】逆浸透濃縮し、塩化物イオン濃度を高めた汚染水を電解した場合における電流密度と有効塩素濃度との関係の線流速依存性として示したグラフである。図中の横軸は有効塩素濃度（ｐｐｍ）であり、縦軸は電流密度（Ａ／ｄｍ^２）である。

【図3】汚染水を濃縮しない場合における電流密度と有効塩素濃度との関係の線流速依存性として示したグラフである。図中の横軸は有効塩素濃度（ｐｐｍ）であり、縦軸は電流密度（Ａ／ｄｍ^２）である。

【図4】有効塩素濃度と次亜塩素酸濃度との関係を示すグラフである。図中の横軸は有効塩素濃度（ｐｐｍ）であり、縦軸は次亜塩素酸濃度（ｐｐｍ）である。

【図5】２００００ｐｐｍのＣｌ^－および１５ｐｐｍのＣｌＯ^－を含む溶液をｐＨ３．５に調整した際の酸化還元電位（ＯＲＰ）およびｐＨの変化を示すグラフである。図中の横軸は時間（Ｔｉｍｅ）（ｈ）であり、縦軸はＯＲＰ（ｍＶ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）である。

【図6】２００００ｐｐｍのＣｌ^－および１５ｐｐｍのＣｌＯ^－を含む溶液をｐＨ８．５に調整した際の酸化還元電位（ＯＲＰ）およびｐＨの変化を示すグラフである。図中の横軸は時間（Ｔｉｍｅ）（ｈ）であり、縦軸はＯＲＰ（ｍＶ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）である。

【図7】第２実施形態に係る汚染水処理設備２００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【図8】第３実施形態に係る汚染水処理設備３００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【図9】第４実施形態に係る汚染水処理設備４００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【図10】第５実施形態に係る汚染水処理設備５００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【図11】第６実施形態に係る汚染水処理方法の内容を説明するフローチャートである。

【図12】第６実施形態に係る汚染水処理方法の他の態様の内容を説明するフローチャートである。

【図13】第６実施形態に係る汚染水処理方法の他の態様の内容を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、適宜図面を参照して本発明に係る汚染水処理設備および汚染水処理方法の一実施形態について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の要部の構成を説明する概略図である。汚染水処理設備１００は、放射性核種を含む汚染水を処理する汚染水処理設備である。

【0012】

図１に示すように、汚染水処理設備１００は、少なくとも電解槽３と攪拌槽６とを備えている。電解槽３は、前記した汚染水を電気分解して次亜塩素酸含有液を生成する。電解槽３は、汚染水を電気分解するための電極４と、電極４に電気を供給する直流電源５とを有する。攪拌槽６は、汚染水および次亜塩素酸含有液を攪拌して、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする。攪拌槽６における攪拌液の次亜塩素酸濃度は、５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。このようにすると、効率よく放射性核種を酸化態にすることができる。

【0013】

放射性核種としては、例えば、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、ハロゲン、非金属などが挙げられる。遷移金属としては、例えば、ルテニウム、テクネチウムおよびニオブから選択される少なくとも１種が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、セシウムが挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、ストロンチウムが挙げられる。希土類としては、例えば、セリウムが挙げられる。ハロゲンとしては、例えば、アンチモン、テルルおよびヨウ素から選択される少なくとも１種が挙げられる。非金属としては、例えば、炭素およびホウ素から選択される少なくとも１種が挙げられる。ただし、放射性核種は前記したものに限定されない。

【0014】

ここで、汚染水処理設備１００が酸化剤の長期保存が不要になる理由について説明する。汚染水は多量の塩化物イオン（Ｃｌ^－）を含んでいる。そのため、汚染水を電解することにより下記のように次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を発生させることができる。なお、電解した場合、それぞれの電極においては以下の反応が生じる。
＜アノード側＞
（１） ２Ｃｌ^－→Ｃｌ_２＋２ｅ
（２） 塩素の不均化反応 Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ
（３） 酸素と水素イオンの発生 Ｈ_２→１／２Ｏ_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ
＜カソード側＞
（１） 水素と水酸化物イオンの発生 ２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ→Ｈ_２＋２ＯＨ^－

【0015】

隔膜を使用しない場合、アノードで発生した水素イオンとカソードで発生した水酸化物イオンは直ちに中和して中性となる。汚染水処理設備１００は、このようにして汚染水から発生させた次亜塩素酸を酸化剤として用いる。従って、汚染水処理設備１００は、その場で次亜塩素酸を製造しそれを供給できるので、別途、次亜塩素酸保存用のタンクや配管ライン、ポンプなどを設置する必要がなく、酸化剤（次亜塩素酸）の長期保存が不要である。

【0016】

なお、次亜塩素酸濃度は、電極４に流す電流密度で制御できる。より具体的には、電解槽３において発生させる次亜塩素酸濃度は、電解槽３内における汚染水の線流速と電流密度により決まり、これらにより制御できる。図２は、逆浸透濃縮（ＲＯ濃縮）し、塩化物イオン濃度を高めた汚染水を電解した場合における電流密度と有効塩素濃度との関係の線流速依存性として示したグラフである。なお、図２のグラフの作成にあたり、電極は、チタン板に白金－酸化イリジウムで被覆したものを使用した。電解槽３の電極４もこれと同じものを使用できる。なお、電極４は前記したもの以外にも、例えば、白金、白金－チタン、過酸化鉛、黒鉛、磁性酸化鉄、鉛－銀などを用いて作製されたものを使用することができる。

【0017】

図２に示す例から、例えば、次亜塩素酸濃度を５０ｐｐｍに設定したい場合、流速０．５ｃｍ／ｓでは、０．１Ａ／ｄｍ^２に設定すればよいことが分かる。このように、流速が分かれば、電流密度制御に有効塩素濃度、次亜塩素酸の濃度の制御が可能となる。なお、この関係は、当然、塩化物イオン濃度により変化する。

【0018】

例えば、図３は、汚染水を濃縮しない場合における電流密度と有効塩素濃度との関係の線流速依存性として示したグラフである。図３のグラフの作成にあたり、電極は、前記同様、チタン板に白金－酸化イリジウムで被覆したものを使用した。図３に示すように、電流密度の変化による有効酸素濃度の変化量は、汚染水を濃縮した場合と比較するといずれの線流速においても小さいことから、汚染水を濃縮した方がより精度の良い次亜塩素酸濃度の制御が可能であることが分かる。

【0019】

なお、図４は、有効塩素濃度と次亜塩素酸濃度との関係を示すグラフである。図４に示すように、有効塩素濃度と次亜塩素酸濃度とは略一次関数的に増大する関係にある。すなわち、有効塩素濃度をモニタすることにより次亜塩素酸濃度を精度よく把握することができる。有効塩素濃度のモニタは、酸化還元電位測定装置で汚染水の酸化還元電位を測定することにより行うことができる。このようにすると、測定の正確性や簡便性が高く、リアルタイムでの制御が可能になる。

【0020】

従って、汚染水処理設備１００は、図４に示すように、有効塩素濃度から次亜塩素酸濃度を把握しつつ、図２や図３に示すように、汚染水の線流速および電流密度を適宜調節することにより、電解槽３で発生させる有効塩素濃度、ひいては、攪拌槽６における次亜塩素酸の濃度を任意に調整できる。

【0021】

海水と同程度の濃度を含む塩化物水溶液中において、次亜塩素酸は、低ｐＨの状態では数時間で分解する。図５は、２００００ｐｐｍのＣｌ^－および１５ｐｐｍのＣｌＯ^－を含む溶液をｐＨ３．５に調整した際の酸化還元電位（ＯＲＰ）およびｐＨの変化を示すグラフである。図５に示すように、４０℃の条件下、Ｃｌ^－を２００００ｐｐｍ含有するｐＨ３．５の溶液にＣｌＯ^－が１５ｐｐｍになるように次亜塩素酸ナトリウムを添加すると、酸化還元電位は３００ｍＶ付近から急激に１０５０ｍＶ付近までシフトした。次亜塩素酸ナトリウムを添加したためｐＨが若干アルカリ側にシフトするので、ＨＣｌを添加してｐＨを３．５付近に再調整した。その結果、酸化還元電位は、ＨＣｌを添加した２時間後付近から卑側にシフトし始め、ほぼ６時間程度でＣｌＯ^－の添加前とほぼ同じ値に戻った。

【0022】

なお、図６は、２００００ｐｐｍのＣｌ^－および１５ｐｐｍのＣｌＯ^－を含む溶液をｐＨ８．５に調整した際の酸化還元電位およびｐＨの変化を示すグラフである。図６に示すように、２５℃の条件下、Ｃｌ^－を２００００ｐｐｍ含有するｐＨ８．５の溶液にＣｌＯ^－が１５ｐｐｍになるように次亜塩素酸ナトリウムを添加すると、酸化還元電位は２００ｍＶ付近から急激に７５０ｍＶ付近までシフトした後、徐々に貴側にシフトした。ｐＨ８．５の溶液の場合、ｐＨ３．５の溶液の場合とは違って、２０時間経過しても酸化還元電位は低下しなかった。従って、本実施形態においては、次亜塩素酸含有液のｐＨが中性付近になるようにｐＨ調整剤などを添加して調整してもよい。このようにすると、次亜塩素酸の分解を抑制できる。

【0023】

図５および図６に示すこれらのことは、酸化還元電位は次亜塩素酸濃度の変化に対応していること、および、酸性では次亜塩素酸が分解してしまうが、ｐＨ８程度の中性では次亜塩素酸は分解しないことを示している。汚染水処理設備１００は、電解槽３で放射性核種を含む汚染水を電気分解して次亜塩素酸含有液を生成し、その後直ぐに生成した次亜塩素酸含有液と別途取り込んだ汚染水とを攪拌槽６で混合して攪拌し、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする。従って、汚染水処理設備１００は、次亜塩素酸を生成しつつこれが分解される前に使用するので、次亜塩素酸（酸化剤）の長期保存が不要である。また、汚染水処理設備１００は、酸化剤を貯蔵するタンクや供給するためのポンプおよび配管ラインが不要であるため、設備の建設コストやランニングコストなどを低廉化することができる。また、汚染水処理設備１００は、酸化剤としての次亜塩素酸を購入する必要がなくなるか、または大幅に低減できるので、酸化剤の購入コストを削減できる。

【0024】

〔第２実施形態〕
次に、図７を参照して、第２実施形態に係る汚染水処理設備２００について説明する。なお、以下の説明において、既に説明している構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。図７は、第２実施形態に係る汚染水処理設備２００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【0025】

図７に示すように、汚染水処理設備２００は、第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の電解槽３の前に、逆浸透濃縮塔１を有している。すなわち、汚染水処理設備２００は、逆浸透濃縮塔１、電解槽３、攪拌槽６の順にこれらが直列に設けられている。
また、汚染水処理設備２００は、第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の攪拌槽６の後に、第１酸化還元電位測定装置７、活性炭塔８、第２酸化還元電位測定装置９、第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２、還元剤塔１３、第４吸着塔１４をこの順で有している。

【0026】

逆浸透濃縮塔１は、外部から取り込んだ前記汚染水を、逆浸透膜を用いて濃縮し、濃縮汚染水とするものである。従って、汚染水処理設備２００では、電解槽３で電気分解される汚染水は、逆浸透濃縮塔１で濃縮された濃縮汚染水となる。濃縮汚染水には、濃縮していない汚染水と比較して高濃度のＣｌ^－が含まれているので、その分、電気分解により次亜塩素酸濃度を高めることができる。そのため、攪拌槽６において攪拌液中の放射性核種がより酸化態になり易くなる。従って、汚染水処理設備２００は、酸化剤の長期保存が不要となる。逆浸透膜は公知のものを使用できるが、放射性核種の使用に耐えるものを用いることが好ましい。

【0027】

第１酸化還元電位測定装置７および第２酸化還元電位測定装置９は、配管ライン中の溶液の酸化還元電位を測定するものである。また、本実施形態においては、これらの酸化還元電位測定装置とともにｐＨ測定装置を備えていることが好ましい。ｐＨ測定装置を備えていると溶液のｐＨを測定できるので、次亜塩素酸の有無や濃度をより正確に測定できる。酸化還元電位測定装置およびｐＨ測定装置は、公知のものを使用できる。

【0028】

活性炭塔８は、活性炭を備えており、この活性炭と攪拌液とを接触させることにより、攪拌液に含まれる次亜塩素酸を除去する。活性炭は公知のものを用いることができる。

【0029】

第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２および第４吸着塔１４はそれぞれ、除去したい放射性核種（例、ストロンチウムやセシウムなど）に対応する樹脂製の吸着材有しており、対応する放射性核種を当該吸着材に吸着させて除去する。つまり、放射性核種を除去するプロセスは、第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２および第４吸着塔１４で行われる。
なお、図７では、第１吸着塔１０～第４吸着塔１４の４つを示しているが、その数はこれに限定されず、吸着したい放射性核種の種類や数に応じて適宜増減できる。本実施形態では、例えば、第４吸着塔１４が、除去が難しいとされている放射性ヨウ素を吸着対象としている。吸着材は、吸着したい放射性核種の種類に応じた公知のものを使用できる。

【0030】

還元剤塔１３は、第４吸着塔１４で放射性ヨウ素を除去し易くするため、次亜塩素酸で酸化態にさせた放射性ヨウ素を還元態にする。還元剤塔１３は、例えば、Ｌ－アスコルビン酸、硫酸鉄、亜硫酸塩、ヒドラジンなどの還元剤を攪拌液に添加し、攪拌する。これにより、前記したように酸化態の放射性ヨウ素を還元態にすることができる。
図７では、還元剤塔１３は、第３吸着塔１２と第４吸着塔１４の間の配管に還元剤を供給する記載となっている。しかし、この例にとらわれず、第３吸着塔１２と第４吸着塔１４との間に還元剤塔１３が配置され、第３吸着塔１２から供給からの汚染水に還元剤塔１３内で還元剤を供給・攪拌し、その汚染水を後段の第４吸着塔１４に供給する構成でもよい。

【0031】

次亜塩素酸は、吸着材などの樹脂や、表面を樹脂などでコーティングしていない金属製の配管ラインおよび吸着塔の構造体などの腐食を加速する。そのため、放射性核種を除去するための吸着塔に次亜塩素酸が流入することを防止することが好ましい。本実施形態では、これを達成するために活性炭塔８を攪拌槽６の後に設置し、活性炭塔８で次亜塩素酸を除去するシステム構成となっている。

【0032】

また、汚染水処理設備２００は、逆浸透濃縮塔１と電解槽３との間に、流速測定装置２を備えている。流速測定装置２は、逆浸透濃縮塔１から電解槽３に供給する汚染水（濃縮汚染水）の線流速を測定する。汚染水処理設備２００の制御部（例、コンピュータなどで構成されたコントロールシステム（図示せず））は、流速測定装置２で測定した線流速を考慮して、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度が所定の目標値となるように、電極４に印加する電流値を決定する。前述したように、塩化物イオン濃度（有効塩素濃度）が変化すれば、同じ電流密度で電解していても発生する次亜塩素酸濃度が異なる。そのため、第１酸化還元電位測定装置７が、好ましくはｐＨ測定装置とともに、常に次亜塩素酸濃度を測定し、その測定結果を基に、前記制御部が直流電源５にフィードバックをかけて制御することが好ましい。つまり、前記制御部が、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度が所定の目標値となるように、電解槽３において電極４に供給する電流密度で制御することが好ましい。このようにすると、次亜塩素酸濃度の制御を好適に行うことができる。

【0033】

また、何らかのトラブルで活性炭塔８の機能が働かなかったり、非定常状態になったりして、一定濃度以上の次亜塩素酸が、活性炭塔８と複数の吸着塔のうちの最初の吸着塔（第１吸着塔１０）との間に備えられた第２酸化還元電位測定装置９で検出された場合は、下流側の第１吸着塔１０～第４吸着塔１４の腐食による損傷が懸念される。その際は、前記制御部は、活性炭塔８が次亜塩素酸を処理しきれなかったと判断し、電解槽３による汚染水の電気分解を停止する（第１停止機構）。具体的には、直流電源５から電極４への電力供給を停止する。これにより、電解槽３は、次亜塩素酸の発生を止めることができ、下流側の第１吸着塔１０～第４吸着塔１４に次亜塩素酸が含まれる処理水（攪拌液）が流れることを防止できる。従って、汚染水処理設備２００は、次亜塩素酸による吸着材などの樹脂や、表面を樹脂などでコーティングしていない金属製の配管ラインおよび吸着塔の構造体などの腐食を防止することができる。

【0034】

〔第３実施形態〕
次に、図８を参照して、第３実施形態に係る汚染水処理設備３００について説明する。図８は、第３実施形態に係る汚染水処理設備３００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【0035】

図８に示すように、汚染水処理設備３００は、第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の攪拌槽６の前に、電解槽３と逆浸透濃縮塔１とを備えている。
また、汚染水処理設備３００は、第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の攪拌槽６の後に、第１酸化還元電位測定装置７、活性炭塔８、第２酸化還元電位測定装置９、第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２、還元剤塔１３、第４吸着塔１４をこの順で有している。すなわち、汚染水処理設備３００の攪拌槽６以降の構成は第２実施形態と同様であるのでその説明は省略し、攪拌槽６の前の構成および効果等を中心に以下説明する。

【0036】

図８に示すように、汚染水処理設備３００は、電解槽３と逆浸透濃縮塔１とを並列に設けている。そして、汚染水処理設備３００は、外部から取り込んだ汚染水を電解槽３と逆浸透濃縮塔１との両方に供給する。汚染水処理設備３００における電解槽３は、取り込んだ汚染水を前記したように電気分解して次亜塩素酸含有液を生成する。また、汚染水処理設備３００における逆浸透濃縮塔１は、同じく取り込んだ汚染水を濃縮して濃縮汚染水とする。そして、このようにして生成された次亜塩素酸含有液および濃縮汚染水（汚染水）は、攪拌槽６に取り込まれる。このような態様とした場合も、攪拌槽６は、取り込んだ次亜塩素酸含有液および濃縮汚染水を攪拌して、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする。従って、汚染水処理設備３００も、酸化剤の長期保存が不要である。

【0037】

なお、前述した例では、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度を、電解槽３において電極４に供給する電流密度のみで制御していた。これに対し、第３実施形態に係る汚染水処理設備３００では、電解槽３が、逆浸透濃縮塔１→攪拌槽６の配管ラインとは別の配管ライン上に設けられている。そのため、汚染水処理設備３００では、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度を、電解槽３で電極４に供給する電流密度に加えて、逆浸透濃縮塔１から取り込む濃縮汚染水および電解槽３から取り込む次亜塩素酸含有液の流量比で制御することができる。このようにすると、汚染水処理設備３００では、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度を制御する制御手段が増えるため、前述した例と比較してより細やかにかつ正確にこれを制御できる。流量比で制御された攪拌液中の次亜塩素酸濃度は、前記したように、例えば、５０ｐｐｍ以下とすることが好ましい。

【0038】

また、前記したように、汚染水処理設備３００は、攪拌槽６の後に、活性炭塔８と、攪拌液に含まれる放射性核種を吸着除去する複数の吸着塔（例、第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２、第４吸着塔１４）とをこの順で有している。
また、汚染水処理設備３００は、活性炭塔８と、複数の吸着塔のうちの最初の吸着塔（第１吸着塔１０）との間に、第２酸化還元電位測定装置９を備えている。
さらに、汚染水処理設備３００は、電解槽３と攪拌槽６との間に、攪拌槽６への攪拌液の供給流量を調節する流量調節弁１５を有している。

【0039】

汚染水処理設備３００の制御部は、第２酸化還元電位測定装置９が次亜塩素酸を検出した場合、活性炭塔８が次亜塩素酸を処理しきれなかったと判断し、電解槽３による汚染水の電気分解を停止する（第１停止機構）。具体的には、汚染水処理設備３００の制御部は、直流電源５から電極４への電力供給を停止する。また、汚染水処理設備３００の制御部は、汚染水の電気分解の停止とともに、流量調節弁１５を調節して電解槽３から攪拌槽６への次亜塩素酸含有液の供給（取り込み）を停止する（第２停止機構）。汚染水処理設備３００は、第１停止機構により電解槽３における次亜塩素酸の発生を止めることができ、第２停止機構により下流側の第１吸着塔１０～第４吸着塔１４に次亜塩素酸が含まれる処理水（攪拌液）が流れることをより確実に防止できる。

【0040】

〔第４実施形態〕
次に、図９を参照して、第４実施形態に係る汚染水処理設備４００について説明する。図９は、第４実施形態に係る汚染水処理設備４００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【0041】

図９に示すように、汚染水処理設備４００は、第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の電解槽３および攪拌槽６の前に、逆浸透濃縮塔１を備えている。
また、汚染水処理設備４００は、第１実施形態に係る汚染水処理設備１００の攪拌槽６の後に、第１酸化還元電位測定装置７、活性炭塔８、第２酸化還元電位測定装置９、第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２、還元剤塔１３、第４吸着塔１４をこの順に有している。すなわち、汚染水処理設備４００の攪拌槽６以降の構成は第２実施形態と同様であるのでその説明は省略し、攪拌槽６の前の構成および効果等を中心に以下説明する。

【0042】

図９に示すように、汚染水処理設備４００における逆浸透濃縮塔１は、外部から取り込んだ汚染水を濃縮して濃縮汚染水とする。この濃縮汚染水は、電解槽３および攪拌槽６に取り込まれる。
汚染水処理設備４００における電解槽３は、汚染水として、逆浸透濃縮塔１で濃縮された濃縮汚染水を取り込んで電気分解を行い、次亜塩素酸含有液を生成する。前述したように、濃縮汚染水には、濃縮していない汚染水と比較してより高濃度のＣｌ^－が含まれているので、電解槽３で電気分解を行うと、次亜塩素酸をより高濃度に含有する次亜塩素酸含有液を得ることができる。

【0043】

また、汚染水処理設備４００における攪拌槽６は、汚染水として、逆浸透濃縮塔１で濃縮された濃縮汚染水を取り込み、かつ、電解槽３において濃縮汚染水から生成された次亜塩素酸含有液を取り込んで、その攪拌液を攪拌する。汚染水処理設備４００では、次亜塩素酸含有液の次亜塩素酸濃度が高いので、その攪拌液中に含まれる放射性核種をより効率良く酸化態にできる。従って、汚染水処理設備４００も、酸化剤の長期保存が不要である。

【0044】

なお、第４実施形態に係る汚染水処理設備４００も第３実施形態に係る汚染水処理設備３００と同様に、電解槽３が、逆浸透濃縮塔１→攪拌槽６の配管ラインとは別の配管ライン上に設けられている。そのため、汚染水処理設備４００では、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度を、電解槽３で電極４に供給する電流密度に加えて、逆浸透濃縮塔１から取り込む濃縮汚染水および電解槽３から取り込む次亜塩素酸含有液の流量比で制御することができる。このようにすると、汚染水処理設備４００においても、攪拌槽６における次亜塩素酸濃度を制御する制御手段が増えるため、前述した例と比較してより細やかにかつ正確に制御できる。

【0045】

また、前記したように、汚染水処理設備４００は、第３実施形態に係る汚染水処理設備３００と同様、攪拌槽６の後に、活性炭塔８と、攪拌液に含まれる放射性核種を吸着除去する複数の吸着塔（例、第１吸着塔１０、第２吸着塔１１、第３吸着塔１２、第４吸着塔１４）とをこの順で有している。
また、汚染水処理設備４００は、活性炭塔８と、複数の吸着塔のうちの最初の吸着塔（第１吸着塔１０）との間に、第２酸化還元電位測定装置９を備えている。
さらに、汚染水処理設備４００は、電解槽３と攪拌槽６との間に、攪拌槽６への攪拌液の供給流量を調節する流量調節弁１５を有している。

【0046】

従って、汚染水処理設備４００の制御部は、第３実施形態に係る汚染水処理設備３００と同様、第２酸化還元電位測定装置９が次亜塩素酸を検出した場合、活性炭塔８が次亜塩素酸を処理しきれなかったと判断し、電解槽３による汚染水（濃縮汚染水）の電気分解を停止する（第１停止機構）。具体的には、汚染水処理設備４００の制御部は、直流電源５への電力供給を停止する。また、汚染水処理設備３００の制御部は、汚染水の電気分解の停止とともに、流量調節弁１５を調節して電解槽３から攪拌槽６への次亜塩素酸含有液の供給を停止する（第２停止機構）。汚染水処理設備４００は、第１停止機構により電解槽３における次亜塩素酸の発生を止めることができ、第２停止機構により下流側の第１吸着塔１０～第４吸着塔１４に次亜塩素酸が含まれる処理水（攪拌液）が流れることをより確実に防止できる。

【0047】

〔第５実施形態〕
次に、図１０を参照して、第５実施形態に係る汚染水処理設備５００について説明する。図１０は、第５実施形態に係る汚染水処理設備５００の要部の一構成例を説明する概略図である。

【0048】

図１０に示す第５実施形態に係る汚染水処理設備５００は、第４実施形態に係る汚染水処理設備４００の構成に、貯蔵タンク１６、第１停止弁１７および第２停止弁１８を追加したものである。なお、貯蔵タンク１６、第１停止弁１７および第２停止弁１８は、第２実施形態に係る汚染水処理設備２００や第３実施形態に係る汚染水処理設備３００にも同様に追加することができる。

【0049】

貯蔵タンク１６は、第２酸化還元電位測定装置９と第１吸着塔１０との間に設けられている。第１停止弁１７は、第２酸化還元電位測定装置９と第１吸着塔１０との間の配管ラインに設けられている。第２停止弁１８は、第２酸化還元電位測定装置９と第１停止弁１７との間で分岐し、貯蔵タンク１６に繋がる配管ラインに設けられている。

【0050】

前記した例では、一定濃度以上の次亜塩素酸が活性炭塔８の下流側に流れて第１吸着塔１０～第４吸着塔１４が腐食するのを防止するため、第１停止機構や第２停止機構を備えることを説明した。しかし、それでもなお、攪拌液中に残存する次亜塩素酸によって第１吸着塔１０～第４吸着塔１４やこれらに内蔵された吸着材がダメージを負い、放射性核種の吸着性が低下するおそれがある。そのため、汚染水処理設備５００は、第２酸化還元電位測定装置９で次亜塩素酸が検出されたら、第１停止弁１７を閉止し、第２停止弁１８を開放することとしている（通常は、第１停止弁１７を開放し、第２停止弁１８を閉止している）。これにより、活性炭塔８から導出された次亜塩素酸を含有する攪拌液を貯蔵タンク１６に一時保管することができる。トラブル等が解消した後、貯蔵タンク１６に保存した攪拌水を再度、攪拌槽６の直前の任意の箇所から配管ラインに導入し、攪拌槽６に供給して攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする処理を再開する。

【0051】

〔第６実施形態〕
次に、図１１から図１３を参照して、第６実施形態に係る汚染水処理方法（以下、単に「本方法」ということがある）について説明する。図１１は、第６実施形態に係る汚染水処理方法の内容を説明するフローチャートである。図１２および図１３は、第６実施形態に係る汚染水処理方法の他の態様の内容を説明するフローチャートである。

【0052】

本方法は、放射性核種を含む汚染水を処理するための方法である。図１１に示すように、本方法は、電解工程Ｓ２と攪拌工程Ｓ３とを有する。
電解工程Ｓ２では、汚染水を電気分解して次亜塩素酸含有液を生成する。
攪拌工程Ｓ３では、汚染水および次亜塩素酸含有液を攪拌して、その攪拌液中に含まれる放射性核種を酸化態にする。
つまり、この態様は、前述した第１実施形態に対応し、電解工程Ｓ２は電解槽３で行うことができ、攪拌工程Ｓ３は攪拌槽６で行うことができる。本方法はこれらの工程を有することにより、その場で次亜塩素酸を製造しそれを使用できるので、別途、次亜塩素酸保存用のタンクや配管ライン、ポンプなどを設置する必要がなく、また、酸化剤（次亜塩素酸）の長期保存が不要である。

【0053】

本方法の他の実施形態として、例えば、図１１に示すように、電解工程Ｓ２の前に、逆浸透濃縮工程Ｓ１を有していてもよい。つまり、逆浸透濃縮工程Ｓ１、電解工程Ｓ２、攪拌工程Ｓ３を有するようにしてもよい。この態様は、前述した第２実施形態に対応し、逆浸透濃縮工程Ｓ１は逆浸透濃縮塔１で行うことができ、電解工程Ｓ２は電解槽３で行うことができ、攪拌工程Ｓ３は攪拌槽６で行うことができる。

【0054】

この態様の場合、逆浸透濃縮工程Ｓ１では、外部から取り込んだ汚染水を、逆浸透膜を用いて濃縮し、濃縮汚染水とする。前述したように、濃縮汚染水には、濃縮していない汚染水と比較してより高濃度のＣｌ^－が含まれているので、電解工程Ｓ２で電気分解を行うと、次亜塩素酸濃度を高めることができる。そのため、攪拌工程Ｓ３において攪拌液中の放射性核種がより酸化態になり易くなる。

【0055】

また、本方法のさらなる他の実施形態として、例えば、図１２に示すように、前記した逆浸透濃縮工程Ｓ１と電解工程Ｓ２とを同時に行ってもよい。次いで、逆浸透濃縮工程Ｓ１で濃縮された濃縮汚染水と、電解工程Ｓ２で生成された次亜塩素酸含有液とを攪拌工程Ｓ３で取り込ませてもよい。そして、攪拌工程Ｓ３では、取り込んだ濃縮汚染水と次亜塩素酸含有液とを攪拌して、その攪拌液中の放射性核種を酸化態にするという態様とすることができる。この態様は、前述した第３実施形態に対応し、逆浸透濃縮工程Ｓ１は逆浸透濃縮塔１で行うことができ、電解工程Ｓ２は電解槽３で行うことができ、攪拌工程Ｓ３は攪拌槽６で行うことができる。従って、この態様とすると、次亜塩素酸含有液で濃縮汚染水を処理するので、攪拌工程Ｓ３において攪拌液中の放射性核種がより酸化態になり易くなる。

【0056】

また、本方法のさらなる他の実施形態として、例えば、図１３に示すように、前記した逆浸透濃縮工程Ｓ１を行って濃縮汚染水を得た後、この濃縮汚染水を電解工程Ｓ２で電気分解し、次亜塩素酸濃度を高めた次亜塩素酸含有液を生成して攪拌工程Ｓ３で取り込ませてもよい。そして、それとともに、前記した逆浸透濃縮工程Ｓ１で得た濃縮汚染水を攪拌工程Ｓ３で取り込ませてもよい。次いで、攪拌工程Ｓ３では、取り込んだ濃縮汚染水から生成した次亜塩素酸含有液と濃縮汚染水とを攪拌して、その攪拌液中の放射性核種を酸化態にするという態様とすることができる。この態様は、前述した第４実施形態に対応し、逆浸透濃縮工程Ｓ１は逆浸透濃縮塔１で行うことができ、電解工程Ｓ２は電解槽３で行うことができ、攪拌工程Ｓ３は攪拌槽６で行うことができる。従って、この態様とすると、より高濃度の次亜塩素酸を含有する次亜塩素酸含有液で濃縮汚染水を処理するので、攪拌工程Ｓ３において攪拌液中の放射性核種がさらに酸化態になり易くなる。

【0057】

以上、本発明に係る汚染水処理設備および汚染水処理方法について実施形態により詳細に説明したが、本発明の主旨はこれに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0058】

１００、２００、３００、４００、５００ 汚染水処理設備
１ 逆浸透濃縮塔
２ 流速測定装置
３ 電解槽
４ 電極
５ 直流電源
６ 攪拌槽
７ 第１酸化還元電位測定装置
８ 活性炭塔
９ 第２酸化還元電位測定装置
１０ 第１吸着塔
１１ 第２吸着塔
１２ 第３吸着塔
１３ 還元剤塔
１４ 第４吸着塔
１５ 流量調節弁
１６ 貯蔵タンク
１７ 第１停止弁
１８ 第２停止弁
Ｓ１ 逆浸透濃縮工程
Ｓ２ 電解工程
Ｓ３ 攪拌工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】