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技術 放射性廃液を昇華圧利用で分離処理する方法と装置

出願人 安心院幸敬
発明者 安心院幸敬
出願日 2012年8月28日 (7年10ヶ月経過) 出願番号 2012-200939
公開日 2014年3月13日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2014-044187
状態 未査定
技術分野 汚染除去及び汚染物処理
主要キーワード 受水タンク 工夫次第 放射管 水受タンク 取扱い処理 昇華熱 融氷水 受タンク
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年3月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

放射性物質溶融混在する洗濯廃液凍結部分を昇華圧を利用し真空中で水蒸気とし、放射性物質を含む残渣とに分離する処理方法と装置を提供する。

解決手段

放射性物質を含有する洗濯廃液(以下廃液と称す)を受液トレー5に入れ凍結庫6で凍結させ、真空チャンバー7内にセットする。チャンバー7は凍結した廃液の氷部分を真空中で昇華させ水蒸気にする対応出来る真空容器で、水蒸気を氷結捕集出来る機能を有するコールドトラップ9と真空弁及び配管接合し、又不活性ガス排気出来る真空ポンプ15とも同様に接合している。チャンバー内で発生した水蒸気はコールドトラップに移行し昇華の進行を可能としている。昇華した水蒸気はコールドトラップ9で再氷結し、作動終了後融解し純水として回収できる。凍結廃液から純水が水蒸気になり排出した後には放射性物質は乾燥した残渣と共に残る。即ち、廃液は純水と放射性物質を含む残渣とに分離しトレー5内に残り回収できる。

概要

背景

放射性物質を取り扱う施設では、放射線管理区域設立し、放射性物質による汚染防止、放射性物質の拡散防止、作業者が受ける放射線量の抑制、及び、放射管理等の防護手法が適用されている。

作業者が着用した手袋下着下、作業衣等の衣類放射性物質取扱い施設内で洗濯した時に発生する廃液は放射性物質を含んでいる可能性がある為、処理施設内で確認し放射性物質を含んでいる場合には廃棄処理しなければならない。

廃液の処理方法としては多くの提案(例えば特開2012−73118、特開2005−134127)等があるが、何れも処理の前後に数段の手間を掛けセメント等を混入し返って増量される事もある。

含有する物質の放射線量によっては、廃液を薄めて海洋に放出している例もある。

概要

放射性物質を溶融混在する洗濯廃液凍結部分を昇華圧を利用し真空中で水蒸気とし、放射性物質を含む残渣とに分離する処理方法と装置を提供する。放射性物質を含有する洗濯廃液(以下廃液と称す)を受液トレー5に入れ凍結庫6で凍結させ、真空チャンバー7内にセットする。チャンバー7は凍結した廃液の氷部分を真空中で昇華させ水蒸気にする対応出来る真空容器で、水蒸気を氷結捕集出来る機能を有するコールドトラップ9と真空弁及び配管接合し、又不活性ガス排気出来る真空ポンプ15とも同様に接合している。チャンバー内で発生した水蒸気はコールドトラップに移行し昇華の進行を可能としている。昇華した水蒸気はコールドトラップ9で再氷結し、作動終了後融解し純水として回収できる。凍結廃液から純水が水蒸気になり排出した後には放射性物質は乾燥した残渣と共に残る。即ち、廃液は純水と放射性物質を含む残渣とに分離しトレー5内に残り回収できる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

放射性物質溶融混在する洗濯廃液(以下廃液と称す)を凍結し放射性物質を含む凍結しない物質(以下残渣と称す)と水分が凍ったとが混在する固体とし氷が融けない真空領域に置き昇華圧によって氷中の水の分子水蒸気となって拡散する現象を利用し凍結した廃液から分離し拡散する水蒸気を低温で分子圧の低いコールドトラップ氷結させた後で融氷し純水として回収できる放射性廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する方法。

請求項2

請求項1を実施する構成は廃液収集タンク油水分離機受液トレー、液送ポンプ凍結庫、昇華用真空チャンバー真空弁、昇華した水蒸気を氷結して捕集するコールドトラップと融氷水受タンク真空ポンプ、真空弁類及び真空配管とで構成される廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する処理装置

請求項3

放射性物質を溶融し含有する洗浄水廃液処理於いても請求項1同様に対応出来る廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する方法と処理装置。

請求項4

寒冷地に於いて請求項2の凍結庫及びコールドトラップの冷凍機や氷等の自然のエネルギー替えて使用出来る廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する処理装置。

発明の詳細な説明

技術分野

0001

本発明は、放射性廃液処理方法係り、特に、原子力プラント及び核燃料再生処理施設等の放射性物質取り扱い施設で発生する洗濯廃液の処理に適用するのに好適な廃液処理方法に関する。

背景技術

0002

放射性物質を取り扱う施設では、放射線管理区域設立し、放射性物質による汚染防止、放射性物質の拡散防止、作業者が受ける放射線量の抑制、及び、放射管理等の防護手法が適用されている。

0003

作業者が着用した手袋下着下、作業衣等の衣類放射性物質取扱い施設内で洗濯した時に発生する廃液は放射性物質を含んでいる可能性がある為、処理施設内で確認し放射性物質を含んでいる場合には廃棄処理しなければならない。

0004

廃液の処理方法としては多くの提案(例えば特開2012−73118、特開2005−134127)等があるが、何れも処理の前後に数段の手間を掛けセメント等を混入し返って増量される事もある。

0005

含有する物質の放射線量によっては、廃液を薄めて海洋に放出している例もある。

0006

特開2012−73118号公報特開2005−30772号公報特開2005−134127号公報

先行技術

0007

発明が解決しようとする課題

0008

放射性物質を溶融し混在する廃液処理には特開2012−73118号公報や 特開05−3077220号公報に記載されたように工夫がなされている廃液処理として蒸発濃縮器を使用したり、イオン交換樹脂による処理方法など多くの提案、発明があるが、それらの多くは何段階にも処理し増量して結局は放射性物質を移転させるか或は希釈して海洋に放出する等である。

課題を解決するための手段

0009

昇華とは固体を直接気化する事であり本発明では廃液を凍結し凍結しない放射性物質を含む残渣と混在する真空中で昇華圧を利用し水蒸気としコールドトラップ氷結して残渣とに分離しようとする事にある。氷結した氷を融かし純水として回収できる。あとに残る放射性物質を含む脱水した残渣も真空領域で回収できる。純水は多くの方面で再利用することができる。

0010

本発明の目的は廃液中の水分を昇華させて水と放射性物質を含む残渣とに分離させようとする事であるから、図1に示すように廃液収集タンク1から液送ポンプ2で廃液を油水分離器3に移し、昇華の邪魔になる液面に油膜を作る油脂類を分離した廃液を液送ポンプ4で受液トレー5に分注し、之を凍結庫6に移して低温度で凍結する。

0011

一方コールドトラップ9も冷凍装置10で冷却する。
凍結した廃液を入れた受液トレー5を昇華用真空チャンバー7にセットし、真空弁13,14を開き真空ポンプ15でチャンバー7とコールドトラップ9を高真空にすれば受液トレー5の凍結廃液中に混在する氷分は分圧に対応し昇華するも、昇華熱を奪われる凍結廃液は温度が下降しコールドトラップの温度と平衡すれば昇華が止まるので凍結廃液に昇華熱を与え昇華を推進し水蒸気の発生を進行させる。真空ポンプで不活性ガスなどの抵抗物質を排除した空間を水蒸気は蒸気分圧の低いコールドトラップに移行し氷結する。

0012

真空下で昇華させる場合に真空度と廃液の温度は相関関係が有るので、昇華が進行し、廃液が昇華熱を奪われ温度が下りコールトラップの温度と平衡になると昇華は進行しなくなる。平衡のバランスを壊す為に廃液には昇華熱を与えても凍結廃液の温度が上昇する事はない。

0013

廃液の水分が無くなれば昇華が終り水と分離した放射性物資を含む残渣が乾燥状態で受液トレーに残る。

発明の効果

0014

本発明では廃水処理し分離した大部分が純水として回収され再利用出来る。

0015

残渣は僅少な量で残る故に、爾後の取扱い処理は増量した場合と較べ極めて容易ではないかと推測され従って、設備も削減される。

0016

装置も工夫次第でより安価に出来る可能性が有り、例えば、国の期に自然エネルギー活用すれば前処理の凍結とコールドトラップの冷却を自然のエネルギー換えて利用出来、冷却部分電力使用が削減される可能性が考えられる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の好適な実施例である実施例1の洗濯廃液処理装置の構成説明図であり左から右方向への作業の流れを示す。

0018

本発明は放射性物質を溶融する洗濯廃液を昇華圧を利用し純水と放射性物質を含む残渣とに分離することに係る。

0019

本発明は廃液中には放射性物質が色々な形態で混在していると考えられるが、若し廃液中の水を純水として分離できれば放射性物質は残渣として残るのではないかとの発想に起因するものである。水やCO2など液体気体固化出来るもは夫々の昇華圧がある、その昇華圧を利用すれば廃液中に存在する純水と放射性物質を含む残渣とを分離出来るのではないかと発明者は考えた。水の固体は氷だから、水を氷にし昇華圧を利用して真空中に置けば氷は水蒸気となる。又、真空中では浮力を受ける事はない、従がって比重の大きいセシュウムやストロンチュウムなどの放射性物質又はそれらの化合物は氷が昇華圧で水蒸気となり廃液から拡散分離する際に水蒸気と結合して共に分離する事は考えられない。

0020

又、水蒸気が発生し廃液から分離する際の廃液の温度は零度以下であり真空中であり、浮力が無く放射性物質が水蒸気に結合して飛散する事は考えられない。

0021

発明を実施する形態として前処理で浮遊物等を除いた廃液を液送ポンプで受液トレーに分注して廃液を凍結庫で凍結させる。

0022

凍結した廃液を受液トレーと共に昇華用真空チャンバーにセットする。

0023

同時進行作業として昇華した水蒸気を氷結するコールドトラップを冷凍装置で氷結できる低温に到達させて置く。

0024

チャンバーとコールドトラップの順に接合バック真空排気装置を接合する。

0025

実務としては先ずコールドトラップを作動し、次に真空ポンプ作動し、接合する真空弁を開き、次にチャンバーとコールドトラップを接合する真空弁を開く。

0026

昇華を推進させる為にヒーター等の熱源で昇華熱を凍結した廃液に与える。

0027

コールドトラップに氷結した氷を融かし受水タンクで純水として回収出来る。

0028

受液トレーに乾燥して残ったのが放射性物質を含んだ残渣である。

0029

以上述べた検討結果を反映した本発明の実施例を以下に説明する。

0030

本発明の好適な一実施例である実施例1の洗濯廃液の処理方法を、図1を用いて説明する。
廃液収集タンク1から液送ポンプ2で油水分離器3に廃液を注入する。
油膜は昇華の邪魔になるので最初に分離する。
油水分離器3で油膜を作る油分を処理した廃液を液送ポンプ4で受液トレー5に分注し、トレー5を凍結庫6に収納し、廃液を凍結する。
粘度の低い廃液であれば10〜20mmの厚さでの処理が可能となる。

0031

真空中の昇華では廃液粘度の大きい場合は昇華に対して抵抗が大きくなるので場合には依っては作業中に融氷する事がある。その様な場合には蒸留水などで希釈すれば昇華を進行させる事ができる。

0032

作業をスムーズに進行させる為にコールドトラップ9を前以て冷凍装置10で冷却させ、真空ポンプ15を作動し真空弁14を開きコールドトラップ9までを真空領域としておく。廃液を凍結したトレー5を昇華用真空チャンバー7に移し、真空弁8を開く。昇華熱を与えるヒーターの温度設定は条件によるも、脱水時の残渣希望温度条件によって定めるのが好ましい。以上で昇華圧による分離作業スタートできる。

0033

真空中で昇華を進行させる為にチャンバー内のヒーターを入れれば廃液中の氷は昇華し始め水蒸気となり蒸気分圧の低いコールドトラップに移行しトラップで再氷結す

0034

コールドトラップ9の温度を廃液の凍結温度より低温に設定し、真空ポンプ15による真空度とバランスを保持させれば、チャンバー7内の水蒸気は全てコールドトラップ9に移行する。

0035

装置の真空弁と配管の抵抗が少ない程、又、水蒸気の移行の邪魔となる不活性ガスや水蒸気等を排除する真空ポンプの排気能力により、即ち高真空に到達できるほど、また配管などの通路の抵抗が少ない程水蒸気の移行は促進される。

0036

問題は放射性物質が飛散するか否かである。
発明者は飛散しないと考えている。
前項でも述べたように昇華チャンバー内は真空で廃液は凍結し低温であり且つ、浮力を受ける事が無いので、衝撃又は特に内部に大きな圧力が生じない限り比重の重い放射性物質が浮上し飛散する事は考えられない。

0037

水蒸気と共に放射性物質が飛散する事はないと思われ理由は先述しているが、これ等を証明するかの如く昇華終了後のトレーには脱水した溶融物蜘蛛状の脱水状態で残り、凍結時の状態から水分だけを抜き去ったことを窺わせるような形状を呈する。この形状は蒸発によって生じる場合の塊状で残る残渣とは全く異る形状である。

0038

今まで実績から考慮するに蒸発ではなく真空中での昇華実験では、昇華した水蒸気を氷結させ、それを融解して得た純水の成分が良好であった事から推測して、氷点以下の低い温度での分離であり熱作用による分解などが無く、水中でイオン化又は分子結合している放射性物質は、水中に有る状態で脱水したと考えられる。

0039

コールドトラップ9に氷結した水蒸気は融氷すれば純水として受液タンク12に回収できる。

0040

チャンバー7の中のトレー5に残ったものが放射性物質を含む脱水した状態の残渣であり、廃液が純水と残渣とに分離した事が確認できる。

実施例

0041

将来寒冷地に発明の装置を設ける事が出来、天然のエネルギーであるや氷を利用し冷凍機を使わず真空ポンプだけを使用して放射性廃液の処理が可能となれば電力の使用節減となり又、分離回収された純水は多くの目的に再利用できる。

0042

1..廃液収集タンク、2..液送ポンプ、3..油水分離器、4..液送ポンプ、5..受液トレー、6..凍結庫、7..昇華用真空チャンバー(昇華用加熱部組込み) 8..真空弁、9..コールドトラップ、10..冷凍装置、11..真空弁、12..純水受タンク13..真空リーク弁、14..真空弁、15..真空ポンプ、16..真空配管、17..真空配管、

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