含有氚水的原料水的处理方法技术

本发明专利技术为一种含有氚水的原料水的处理方法，该处理方法如下：将贮存于贮存罐内的含有氚水的原料水中的一部分供给至循环罐，边将在该循环罐内混合前述循环罐内的原料水和碱水而调整至期望碱浓度的电解液循环，边继续电解，对贮存在前述贮存罐中的原料水进行碱水电解处理，将前述原料水气体化。根据上述本发明专利技术，通过碱水电解将含有氚水的原料水气体化，从而将含氚氢气的氚的浓度稀释至1244分之1，并且能够将含有氚水的原料水减容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有氚水的原料水的处理方法，所述方法通过碱水电解将含有氚水的原料水气体化，从而相对于原料水中的氚浓度，将氚的浓度稀释至1244分之1，并且将含有氚水的原料水减容。本专利技术还涉及以氚的排放基准的20分之1的形式释放至大气中并导向与生物隔绝的上空的方法。本专利技术还涉及使含氚氢气与水蒸汽反应，以浓缩了氚的含氚水的水的形式回收的方法。本专利技术还涉及：使用基本不含有氯化物离子等杂质的原料水作为前述含有氚水的原料水，将其连续电解，进行气体化，从而将氚浓度稀释，并且在将含有氚水的原料水减容的含有氚水的原料水的处理方法；以及在进行了该连续电解后，边回收电解中使用的碱成分，边对经分离的含氚水的水进一步进行碱水电解的含有氚水的原料水的处理方法。本专利技术还涉及：使用含有大量氯化物离子等杂质的原料水作为前述含有氚水的原料水，将该杂质去除后进行连续电解，将氚浓度稀释，并且将含有氚水的原料水减容的含氚水的水的处理方法；以及在进行了该连续电解后，边回收电解中使用的碱成分，边进一步进行电解，将含氚水的水进一步减容的含有氚水的原料水的处理方法。
技术介绍
存在于地上的氚基本以属于氧化物的超重氢水、氚(tritium)水的形式存在。认为进行大气循环的氚水浓度，包括动植物在内，古今中外大致为恒定的值，由水中浓度的降低量能够检测出脱离大气循环的使其，能够测定地下水的年代。在土木、农业方面的地下水流动的实证调査中能够发挥作用。氚以与氧结合而成的氚水的形式混合存在于水中，在水圈中以气相、液相、固相广泛扩散分布于蒸汽·降水·地下水·河川水·湖沼水·海水·饮用水·生物中。天然的氚是通过宇宙射线与大气的反应而生成的，由于生成概率低，因此其量非常少。另一方面，通过1950年代的核实验、原子炉及核燃料再处理产生的氚被大量排放到环境中而存在(放射性尘埃氚)。另外，在原子炉相关施设内，会在炉的运转·维护、核燃料再处理时产生，与外界相比高水平的氚蓄积而局部存在，但是由于化学性质与氢比基本没变这种理由而被计划性地排放至大气圈、海洋。在日本国内测定的最高值为于发生了核电站事故的福岛第一核电站用地内的专用港在2013年6月21日检测出的1100Bq/L。由于氚难以与氢进行化学分离，因此尝试了进行物理分离的方法，但目前依然是实验水平，还没有达到实用化。因此对于由因核电站事故等排放到环境中的氚带来的放射性能量，以现在的技术还不能清除污染。认为含有在福岛第一核电站中产生的氚的污染水今后将会达到80万m3规模，期待早期确立其有效处理方法。然而，由于氚浓度为极低水平，因此对其浓度进行测定时，为了提高测定精度，通常进行电解浓缩。此处，迄今为止，对于重水的电解浓缩已知有制作使电解质溶解而得到的试样溶液、使板状的平板相对而进行电解的方法。电解液中所含有的水除了H2O以外，还有HDO、HTO，它们通过通常的水电解而分解为氢气和氧气，由于同位素效应，H2O的分解相对于HDO、HTO的分解优先，电解液中的氘、氚的浓度上升、进行浓缩。作为该电解浓缩中使用的阳极使用镍，另外，作为阴极使用钢、铁及镍等。然后，清洗这些电极，将以稀苛性钠作为支持盐添加至含有重水的水的溶液而制备的试样水放入玻璃容器，通电进行电解。此时，将电流密度设为1～10A/dm2左右，为了防止由发热导致的水的蒸发，将液温维持在5℃以下，并且通常继续电解直至液体量变为10分之1以下而进行重氢的浓缩。即，氚的电解浓缩与上述重氢的情况同样，利用了氚水比轻氢水不易电解的性质。关于向碱水溶液中插入金属电极进行电解的方法，已经进行了大量研究，作为标准的方法已经被官方标准化。在该方法中，以1阶段将氚浓度浓缩。但是，若在实际情况的方面，以往的电解浓缩法存在一些问题。它们是：实验操作繁杂、氚浓缩倍率受电解质浓度的上限限制、存在产生氢和氧的混合气体发生爆炸的危险性、电解需要时间、不适于大容量的处理。由于从以1阶段进行稀薄含有物的分离捕获的观点考虑技术，因此以上的问题的成因主要源自用于处理碱水电解质水溶液的麻烦程度、难以将在两极产生的气体分离、在金属表面产生气泡而难以使电解电流增大等以往的碱水溶液电解法的利用上。与此相对，近年来，作为被关注的水的电解法，有利用固体高分子型电解质、SolidPolymerElectrolyte(以下称为“SPE”)的水电解方法(以下称为“SPE水电解”。)。对于该SPE水电解，最初是美国GeneralElectric公司在1970年代初期应用了燃料电池的技术，电解部的结构为用多孔质的金属电极夹持SPE膜的两面，将其浸渍于纯水，仅通过使电流流通来进行电解，分解气体从多孔质电极释放出。SPE为阳离子交换树脂的一种，具有将用于担当离子传导的磺酸基等化学键合于高分子链上而成的结构。在两极间使电流流通时，水会被分解，在阳极产生氧气并生成氢离子。该氢离子在SPE中的磺酸基间移动并到达阴极、接收电子而形成氢气。在外观上，SPE自身不发生变化而保持为固体状。认为将该SPE利用到氚的电解浓缩中时，与以往方法相比，可以期待如下优点。1)能够使蒸馏水直接分解。即，不需要碱水溶液电解法中不可缺少的电解质的溶解、中和及电解质的去除，试样水的减容率在原理上没有限制。2)电极表面不会被气泡覆盖，因此能够以大电流进行电解、能够缩短电解时间。3)氢气与氧气在SPE膜的两侧分离地产生，因此气体的处理容易。这远远比处理爆炸性混合气体的以往的方法安全。另外，关于基于SPE水电解的重水的电解浓缩方法，有由本申请人提出的专利文献1及2以及非专利文献1。但是，在使用所述专利文献1及2以及非专利文献1的情况下，即使能够适用于分析仪器、小规模浓缩处理，也由于下述理由而不适于大规模处理。由于利用的电解液为纯水，因此为了使电流在电解液中不流通，需要将构成要素的固体高分子膜以相当于20-30Kg/cm2的表面压力紧固在阳极、阴极。因此，要求电解槽的各构件为高强度，考虑经济性、操作性时，确保1m2以上的大型反应面积是不现实的，对于大容量的含有重水的原料水的电解浓缩、截留而言，设备费也会上涨，是不适合的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-26703号公报(日本特许第3406390号公报)专利文献2：日本特开平8-323154号公报(日本特许第3977446号公报)非专利文献非专利文献1：使用固体高分子电解质的氚电解浓缩(RADIOISOTOPES，Vol.45，No.5May1996)(社团法人日本放射性同位素协会出版)
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，解决上述现有技术的问题，提供利用了电解法的适于大规模处理的含有氚水的原料水的处理方法。更具体而言，本专利技术的目的在于提供如下方法：边连续供给含有氚水的原料水边连续进行碱水电解，从而气体化，转化为含氚氢气和氧气，显著减小氚对生物的影响程度，形成将氚的浓度稀释至1244分之1的状态的方法；以氚的排放基准的20分之1以下的形式释放至大气中并导向与生物隔绝的上空的方法；使气体化的前述含氚氢气与水蒸汽反应，以浓缩了氚的含氚水的水的形式回收的方法。另外，提供如下方法：在使用基本不含氯化物离子等杂质的原料水作为前述含有氚水的原料水的情况下，能够进行连续电解，实现氚浓度的稀释，将含有氚水的原料水减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有氚水的原料水的处理方法，其特征在于，通过第1碱水电解工序对含有氚水的原料水进行处理，所述第1碱水电解工序由如下工序构成：(1)将含有氚水的原料水中的一部分和碱水供给至循环罐，(2)将在该循环罐内混合原料水和碱水而调整至期望碱浓度的电解液供给至碱水电解装置，进行电解处理，并且(3)将与经该电解处理而消失的原料水相当的量的原料水连续供给至所述循环罐从而将所述碱浓度维持为经调整的初期浓度，边使所述电解液循环边继续电解，连续进行碱水电解处理，(4)将所述原料水转化为含氚氢气和氧气而进行气体化，从而相对于所述原料水中的氚浓度，将氚的浓度稀释至1244分之1，并且，(5)将所述原料水减容。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.18 JP 2014-1661131.一种含有氚水的原料水的处理方法，其特征在于，通过第1碱水电解工序对含有氚水的原料水进行处理，所述第1碱水电解工序由如下工序构成：(1)将含有氚水的原料水中的一部分和碱水供给至循环罐，(2)将在该循环罐内混合原料水和碱水而调整至期望碱浓度的电解液供给至碱水电解装置，进行电解处理，并且(3)将与经该电解处理而消失的原料水相当的量的原料水连续供给至所述循环罐从而将所述碱浓度维持为经调整的初期浓度，边使所述电解液循环边继续电解，连续进行碱水电解处理，(4)将所述原料水转化为含氚氢气和氧气而进行气体化，从而相对于所述原料水中的氚浓度，将氚的浓度稀释至1244分之1，并且，(5)将所述原料水减容。2.根据权利要求1所述的含有氚水的原料水的处理方法，其中，将通过所述第1碱水电解工序产生的所述含氚氢气释放至大气中。3.根据权利要求1所述的含有氚水的原料水的处理方法，其中，将通过所述第1碱水电解工序产生的所述含氚氢气送至催化塔，在该催化塔中，使所述含氚氢气在填充于该催化塔内的催化剂上与水蒸汽反应，以浓缩了氚的含氚水的水的形式回收。4.根据权利要求1所述的含有氚水的原料水的处理方法，所述处理方法具有如下工序：所述第1碱水电解工序，连续进行碱水电解处理；第2蒸馏工序，在该第1碱水电解工序结束后，将在该第1碱水电解工序内残留的所述电解液的总量供给至蒸发器，将该电解液中的所述碱成分以碱盐浆料的形式回收，并且将通过该蒸发器蒸馏的含氚水的水取出；第2碱水电解工序，将通过该第2蒸馏工序取出的含氚水的水和新的碱水供给至循环罐，对在该罐中混合所述含氚水的水和所述新的碱水而调整至期望碱浓度的电解液，将碱水电解装置的电解容量调整至与该电解液的处理量相当的容量，进行碱水电解处理并进行间歇处理，将所述含氚水的水气体化，转化为含氚氢气和氧气，从而相对于所述含氚水的水中的氚浓度将氚的浓度稀释至1244分之1，并且，将所述原料水减容，进而，直到所述间歇处理结束为止，根据需要设置多次重复...

【专利技术属性】
技术研发人员：真锅明義，大原正浩，锦善则，国松阳，
申请(专利权)人：迪诺拉永久电极股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP