トリチウム 除去。 福島第一原発廃炉・トリチウム水処分を考える / 木野正登氏×多田順一郎氏対談 / 服部美咲

汚染水からトリチウム水を取り除く技術を開発東日本大震災の復興支援プロジェクトから生まれた汚染水対策

トリチウム 除去

(図1)ロスアトムがCGで作成した放射性物質トリチウム除去装置 (1日480立方メートルの水の処理が可能、サイズ :50 — 51 — 46 m) (GEPR編集部より) ロシアの国営原子力会社ロスアトムが6月、トリチウムの自らの分離を、グループ企業が実現したと発表した。 東京電力の福島第一原発では、炉の冷却などに使った水が放射性物質に汚染されていた。 その水では特別な装置で大半の放射性物質の除去には成功したが、水と性質が似ているトリチウムの除去ができなかった。 この技術は、どの国もこれまで大規模には成功していない。 トリチウムは、放射性物質であるものの有害性は少ないとされ、どの国でも、また日本の他の原発でも一定量の外部環境への排出は認められている。 しかし政府は風評と批判を恐れるためか、福島原発の処理では、理由を明確にしないまま、このトリチウムを含んだ処理水を、東電にため込ませ続けている。 3月時点で約1000基もの水タンクを建設し、80万立方メートル(3月時点)もの水を溜め込むことになった。 その問題を解決できる方法を探さなければならない。 ロスアトムは、日本政府、東電の研究委託を受け、水とトリチウムの分離技術の開発を行っていた。 もしこれが実用化されれば、福島原発の収束作業は一段と進むことになる。 GEPR編集部が、ロスアトム広報部に詳細の説明を依頼したところ、日本語に翻訳した説明文を寄稿してもらった。 それを掲載する。 技術的な単語の意味の不明な点はそのままにした。 [以下本文]ロスアトム広報部 2014年の秋に日本政府は福島第一原発で汚染水の除染技術の効率確定を目指す実験プロジェクトを実施するパートナーとしてロシアの国営原子力企業「ロスアトム」の子会社「ロスラオ」と「フローピンラジウム研究所」との協力を進めるように決めた。 2016年2月三菱総合研究所(MRI Inc. ) の専門家はデモ装置の検査を終わらせ、3月に「ロスアトム」は日本側に実験の結果報告書や福島第一原発で本格的な装置の立ち上げを目的としたプロジェクト提案をフィジビリテイスタディ(実証調査)も含め提出した。 半世紀にわたる原子力設備の利用や放射性原子関連機関の活動によって大量な放射性廃棄物が溜まるようになった。 その一つはトリチウム含有の汚染水である。 汚染水から放射性物質を取り除く既存の方法(吸着、抽出、蒸留など)ではトリチウムを回収できない。 そのため汚染水の大部分はタンクに貯蔵される、もしくは大気中に放出されるという処分になる。 現在、トリチウム廃棄物の発生は主に原子炉(既存の軽水炉)、高中性子束加速器ターゲット(SNS、ADS技術)、高中性子束研究用原子炉によるものであるが、原子力のいかなる技術もトリチウム汚染の原因になり得る。 以上の技術はちなみに原子力発展国で将来性のあるものとされている。 それらの方法にはプラスとマイナス面がある。 例えば水精留は重水の生産で開発されてきた技術である。 汚染水からのトリチウム除去はHTO(高温酸化)とH 2Oの揮発性の差に基づいている。 600度でH 2Oの圧力はHTOの1. 056である。 その方法のマイナス面は同温度を保つのにかかるコストや大規模な設備の必要性である。 そのプロセスで重同位体(トリチウム)は液体として凝縮される。 連邦国営単一企業「ロスラオ」と株式会社「フローピンラジウム研究所」は以上の技術を組み合わせることによってその両方の欠点を乗り越えた汚染水からのトリチウム除染方法を開発した。 汚染水の大部分は一定の濃縮度に適切な蒸留塔の高さやエネルギー源(蒸気)の適切な消費量を合わせた蒸留装置で処理される。 このように分離力を複数の装置の中で分配することによって分離コストが削減され、分離設備の規模も縮小される。 他の利点はシステムで循環する水素の削減であり、それによって安全性も高まり、建設による資本コストも減る。 「フローピンラジウム研究所」は縮尺モデルで開発した技術過程やプロジェクトの実施プロセスの試験を行った。 実験の結果、韓国の「ウルソン」とカナダの「ダーリントン」という同様なシステムと比べて資本コストを倍、ランニングコストを10倍減らすことができ、当技術の効率が実証された。 とGE-Hitachi とともにに落札した。 デモ装置の構造は以下の図に示されている。 (図2) 2016年3月に「ロスアトム」の専門家はロシアで今後日本の福島第一原発の汚染水を処理するというデモ装置の実験を行い、成功した。 三菱総合研究所向けのプロジェクトで真空蒸留と一重温度同位体交換に基づいた複合技術の全体的な試験が行われた。 2016年2月-3月行われた実験の結果、一日当たり400立方メートル、トリチウム除去指数500という性能を持った汚染水からのトリチウム除去装置の実物を建設するのは可能であるといえるようになった。 トリチウム除去指数500を今後10倍上げるのも可能である。 モデル溶液(福島第一の汚染水に似せた液体)の48立体メートルは処理され、トリチウム濃縮や汚染水除染の倍率は目標のレベルまで下がった。 実験の結果、一日当たり400立方メートル、トリチウム除去指数500という性能を持った汚染水からのトリチウム除去装置の実物を建設するのは可能であるといえるようになった。 国際専門家によると、ロシアの技術はエネルギーの少消費で世界の同様な技術と比べて優れている。 (2016年7月19日更新).

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福島原発、見えぬ「トリチウム水処分」のゆくえ 地元林業、水産業者は処理水放出に反対姿勢

トリチウム 除去

(図 1 )ロスアトムが CG で作成した放射性物質トリチウム除去装置 (1日480立方メートルの水の処理が可能、サイズ :50 — 51 — 46 m) ロスアトム広報部 (GEPR編集部より) ロシアの国営原子力会社が6月、トリチウムの自らの分離を、グループ企業が実現したと発表した。 東京電力の福島第一原発では、炉の冷却などに使った水が放射性物質に汚染されていた。 その水では特別な装置で大半の放射性物質の除去には成功したが、水と性質が似ているトリチウムの除去ができなかった。 この技術は、どの国もこれまで大規模な形では成功していない。 トリチウムは、放射性物質であるものの有害性は少ないとされ、どの国でも、また日本の他の原発でも一定量の外部環境への排出は認められている。 しかし政府は風評と批判を恐れるためか、福島原発の処理では、理由を明確にしないまま、このトリチウムを含んだ処理水を、東電にため込ませ続けている。 3月時点で約1000基もの水タンクを建設し、80万立方メートル(3月時点)もの水を溜め込むことになった。 現在の日本はその問題を解決できる方法を探さなければならない。 ロスアトムは、日本政府、東電の研究委託を受け、水とトリチウムの分離技術の開発を行っていた。 もしこれが実用化されれば、福島原発の収束作業は一段と進むことになる。 GEPR編集部が、ロスアトム広報部に、詳細の説明を依頼したところ、日本語に翻訳した説明文を寄稿してもらった。 それを掲載する。 技術的な単語の意味の不明な点はそのままにした。 [以下寄稿本文]ロスアトム 2014年の秋に日本政府は福島第一原発で汚染水の除染技術の効率確定を目指す実験プロジェクトを実施するパートナーとしてロシアの国営原子力企業「ロスアトム」の子会社「ロスラオ」と「フローピンラジウム研究所」との協力を進めるように決めた。 2016年2月三菱総合研究所(MRI Inc. ) の専門家はデモ装置の検査を終わらせ、3月に「ロスアトム」は日本側に実験の結果報告書や福島第一原発で本格的な装置の立ち上げを目的としたプロジェクト提案をフィジビリテイスタディ(実証調査)も含め提出した。 半世紀にわたる原子力設備の利用や放射性原子関連機関の活動によって大量な放射性廃棄物が溜まるようになった。 その一つはトリチウム含有の汚染水である。 汚染水から放射性物質を取り除く既存の方法(吸着、抽出、蒸留など)ではトリチウムを回収できない。 そのため汚染水の大部分はタンクに貯蔵される、もしくは大気中に放出されるという処分になる。 現在、トリチウム廃棄物の発生は主に原子炉(既存の軽水炉)、 高中性子束加速器ターゲット(SNS、ADS技術)、 高中性子束研究用原子炉によるものであるが、原子力のいかなる技術もトリチウム汚染の原因になり得る。 以上の技術はちなみに原子力発展国で将来性のあるものとされている。 それらの方法にはプラスとマイナス面がある。 例えば水精留は重水の生産で開発されてきた技術である。 汚染水からのトリチウム除去はHTO(高温酸化)とH 2Oの揮発性の差に基づいている。 600度でH 2Oの圧力はHTOの1. 056である。 その方法のマイナス面は同温度を保つのにかかるコストや大規模な設備の必要性である。 そのプロセスで重同位体(トリチウム)は液体として凝縮される。 国営単一企業「ロスラオ」と株式会社「フローピンラジウム研究所」は以上の技術を組み合わせることによってその両方の欠点を乗り越えた汚染水からのトリチウム除染方法を開発した。 汚染水の大部分は一定の濃縮度(10)に適切な蒸留塔の高さやエネルギー源(蒸気)の適切な消費量を合わせた蒸留装置で処理される。 このように分離力を複数の装置の中で分配することによって分離コストが削減され、分離設備の規模も縮小される。 他の利点はシステムで循環する水素の削減であり、それによって安全性も高まり、建設による資本コストも減る。 「フローピンラジウム研究所」は縮尺モデルで開発した技術過程やプロジェクトの実施プロセスの試験を行った。 実験の結果、韓国の「ウルソン」とカナダの「ダーリントン」という同様なシステムと比べて資本コストを倍、ランニングコストを10倍減らすことができ、当技術の効率が実証された。 とGE-Hitachi とともにに落札した。 デモ装置の構造は以下の図に示されている。 (図2) (図2)トリチウム除去装置の概念図 2016年3月に「ロスアトム」の専門家はロシアで今後日本の福島第一原発の汚染水を処理するというデモ装置の実験を行い、成功した。 三菱総合研究所向けのプロジェクトで真空蒸留と一重温度同位体交換に基づいた複合技術の全体的な試験が行われた。 2016年2月~3月行われた実験の結果、一日当たり400立方メートル、トリチウム除去指数500という性能を持った汚染水からのトリチウム除去装置の実物を建設するのは可能であるといえるようになった。 トリチウム除去指数500を今後10倍上げるのも可能である。 モデル溶液(福島第一の汚染水に似せた液体)の48立体メートルは処理され、トリチウム濃縮や汚染水除染の倍率は目標のレベルまで下がった。 実験の結果、一日当たり400立方メートル、トリチウム除去指数500という性能を持った汚染水からのトリチウム除去装置の実物を建設するのは可能であるといえるようになった。 国際専門家によると、ロシアの技術はエネルギーの少消費で世界の同様な技術と比べて優れている。

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福島原発、見えぬ「トリチウム水処分」のゆくえ 地元林業、水産業者は処理水放出に反対姿勢

トリチウム 除去

原子炉の運転を停止して施設を解体し、核燃料を安全に処理または貯蔵することを「廃炉」という(燃料や主要設備を取り去り、原子炉施設自体は解体せず、人が接近できない状態で保管管理する方法もある)。 2011年に事故が起きた東京電力福島第一原子力発電所(以下「福島第一原発」)1~3号機では、燃料が溶け落ちて、格納容器の内外に高濃度の放射能汚染が生じている上、津波と水素爆発によって施設が破損したため、通常の廃炉よりも多くの作業が必要となる。 福島第一原発では、事故で壊れた建屋からの核燃料の取り出しに加え、溶けて固まった核燃料(「デブリ」)などの取り出しという工程も含まれる計画だ。 使用済み核燃料は、取り出した後、万一大規模な災害などが起きても危険のない場所に一時保管される必要がある。 福島第一原発の敷地内において、再度大津波が起きた場合にリスクの低い場所は海抜35mの高台エリアである。 しかし今、高台エリアの大部分はタンク群が占める。 (東京電力HPより) 現在970基を超えるタンクの中身のほとんどは、ALPS処理水である。 ALPS処理水とは、複数の放射性物質を多く含む「汚染水」を「多核種除去設備」(ALPS)などを使って処理した後の水をいう(以下「処理水」)。 ALPSなどを使っても除去できない唯一の放射性物質が「トリチウム」である。 トリチウムは、水分子の中の水素原子が1つトリチウムに置き換わった「トリチウム水」として存在する。 トリチウムは、原子力施設と関係なく、大気圏に注ぐ宇宙線が上層の大気と相互に作用して、常につくり出され、雨と共に地上に降り注いでいる。 建屋には地下水の流入があり、汚染水は日々処理されている。 一方、高台に設置されているタンクの貯蔵限界は137万トンとされる。 2019年3月、処理水の貯蔵量は100万トンを超えた。 処理水の処分について、経済産業省の小委員会は、2018年8月に3回(福島県富岡町、郡山市、東京都)にわたって説明・公聴会を開催した。 会では、「トリチウムについての情報発信が足りない」などの意見も出た。 今回は、原発事故直後から福島に関わり、福島第一原発廃炉に関わる取り組みを担当されている木野正登氏(経済産業省資源エネルギー庁参事官)と、長年放射線防護の分野で活動を続けてこられた多田順一郎氏(NPO法人放射線安全フォーラム理事)にお話をうかがった。 また、タンクでの処理水の保管はいつまでできるのでしょうか。 (木野正登・経済産業省 資源エネルギー庁参事官) 木野 2019年3月末の時点で、原発構内にはおよそ117万ト ンの水があり、そのうち処理水は100万トンを超えました。 タン ク内の 水の大部分は浄化処理済みの水ということになります。 処理水は2022~ 2024年には137万トンに達する見込みで、タンクの設置場所 も、そこまでは確保しています。 ただ、それ以上になると、双葉町側には構内で出たほかの廃棄物(がれきなど)も置くため、敷地面積が限界を超えます。 たとえば敷地を新たに東京電力が購入すれば、物理的には可能なのでしょうか。 木野 福島第一原発のすぐ外は、中間貯蔵施設(除染に伴い発生した土や廃棄物を、最終処分までの間、安全に貯蔵するための施設)のエリアです。 このエリアの住民の方々には「原発周辺地域の除染で出た廃棄物を置くため」という条件で、土地をご提供いただいております。 もし「廃炉作業(原発構内の作業)で出た処理水を置くため」という目的で土地を使用するとなれば、改めて、土地提供の枠組みを変更させていただかなくてはならず、その話し合いは簡単なものではありません。 燃料の一時保管スペースは、高台に確保できるのでしょうか。 木野 まず、原発構内には使用済み核燃料(長さ4m)が12,000本ほどあります。 今後は、1~3号機の使用済み核燃料を取り出します。 建屋内のプールに保管されている5、6号機の使用済み核燃料も、いずれは建屋から移動させなければなりません。 また、1~3号機の燃料デブリの解析や処理、保管などの作業の際、取り出した燃料デブリを、いったんどこかに置く必要もあります。 再度大きな地震や津波が来ると想定した場合、使用済み核燃料の保管やデブリ処理作業を行う場所は、建屋のある海抜8. 5mのエリアよりは、高台エリア(海抜35m)の方がリスクは低いと考えられます。 一方で、高台はタンクやALPSなどの設備でいっぱいになっています。 この先、廃炉を安全かつ着実に進めていくためには、どうしてもタンクに貯蔵された処理水をなんらかの形で処分し、高台にスペースを確保する必要があります。 また、「再処理施設」(使用済み核燃料から再利用できるウランとプルトニウムを取り出す施設)にも、使用済み核燃料受入れの基準があります。 たとえば、使用済み核燃料が放射性セシウムなどで汚染されていれば、受入れられません。 取り出した後、除染し、再処理施設で再処理できるようなかたちにできればよいのですが。 (多田順一郎・NPO法人放射線安全フォーラム理事) 多田 使用済み核燃料は、プールから移動させるときにも専用の遮蔽容器に入れて輸送する必要があるほど、非常に強い放射線を出しています。 リスク管理の観点からは、使用済み核燃料は、燃料プールの中に置いたままにしておくよりも、一定程度冷やした後に乾式容器に入れた上で保管することがよいとされています。 乾式容器も永久にもつ訳ではありませんが、少なくとも、使用済み核燃料の最終的な処分の道筋が立つまでは、原発の敷地内で一時保管することになりそうですね。 トリチウムタスクフォースは、5つの処分法を挙げて検討しました。 (多核種除去設備等処理水の取扱いに関する小委員会 説明・公聴会 説明資料より) 木野 もう一つ、「トリチウムを分離して処理する」という処分法も公聴会では挙がりました。 近畿大学の技術で、1時間あたり3. 5gの処理水を分離処理できるというものです。 多田 トリチウム水は水と同じ性質ですから、化学的に分離することはできません。 さらに、処理水中のトリチウムの濃度は非常に薄いため、「濃縮して全て除去する」という作業はいずれにせよ簡単ではないでしょう。 木野 時間にも費用にも、あまり余裕はありません。 タンクの建設費用は、1基あたり1億円を超えます。 土台や工事の費用などを含めれば、さらにかかります。 処分できる速度や水の量などを鑑みて、最適な処分法を検討する必要があります。 「海洋放出」以外の前例が多くないとはいえ、トリチウムタスクフォースが検討した5通りの処理法はいずれも原理的には実現可能なものです。 多田 時間と費用の観点からいえば、「海洋放出」がもっとも現実的だと考えられます。 トリチウム水を蒸発させて、大気中に放出したり、電気分解や逆浸透を多段階に繰り返したりするためには、膨大な量のエネルギーが必要です。 「地中埋設」の場合、大量のトリチウム水を、何十年も漏らさずに保管し続ける必要があります。 そのための巨大で耐久性のある容器をたくさん作らなくてはなりません。 この費用や技術は大変なものでしょう。 また、「地層への圧入」では、まず、圧入したトリチウム水を保持できる地層を探す必要がありますし、やはり大きなエネルギーが必要になります。 これらのエネルギーは、別のところで作らなければなりません。 タンクの建設費用も、これらの処分にかかる費用も、大きなものです。 そもそも環境に放出しても住環境や人々の健康に影響のない量のトリチウムを処理するための費用です。 これは、首都圏の住民が電気代として負担することになります。 体内に取り込んでも、水では10日、食べ物では40日ほどで排出されます。 私たちの体にも数十Bqほど含まれています。 しかし、こういったトリチウムの基本的な性質を、国民全体にはほぼ伝えられていません。 木野 海洋への排出が主流です。 世界の原発は、PWR(加圧水型軽水炉)が大多数です。 PWRでは、原子炉の出力の制御にホウ素を使います。 トリチウムは、ホウ素に中性子が当たったときに発生します。 このため、トリチウムの発生については、PWRの方がBWR 沸騰水型軽水炉。 福島第一原発はこのタイプ よりも多くなります。 また、海外の核燃料再処理施設では、現在も年間1京Bq以上のトリチウムを排出しています。 木野 福島で、トリチウムの問題が議論されるようになったタイミングで、「カナダのオンタリオ湖の周辺で、トリチウム排出による環境影響が出た可能性がある」という噂が出ました。 しかし、とくに何か科学的な根拠があるというような情報ではありません。 日本だけではなく、世界各地で、トリチウムの排出がある施設周辺では、生物や環境に影響が出ないかどうか、モニタリングを行なっています。 しかし、これまでトリチウムを排出する施設の周辺で生物や環境になんらかの影響が検証された例はありません。 「住民の住環境にも健康にも決して影響が出ない濃度で処分を行なう」ということは、絶対に守らなければならない大前提です。 多田 実験室で、トリチウムからの生物への影響を動物で観察する場合、大量のトリチウムを、エサや飲み水、静脈注射などで投与します。 実験室と実世界の環境中とで、生物が放射性物質をとり込む量は、まったくレベルが異なるものです。 多田 トリチウム排出の日本の法定基準が設定された根拠に立ち返ることが重要です。 日本の排水中の放射性物質の濃度基準は、「その濃度の水を、1年間毎日2L飲み続けると、内部被ばくが年間1mSvになる」という数値を根拠にしています。 このように過大な摂取のシナリオに基づいても、十分安全側に定められた基準です。 科学的な根拠に基づいて定められた基準を、大衆迎合的にないがしろにすれば、住民の方々にかえって不安や不信感を与えかねません。 このことは、原発事故後の食品における放射能濃度基準のケースでも端的に表れました。 現状、トリチウムの処分方法そのものが決まっていない段階ですので、海洋放出ありきの具体的な濃度基準やその薄め方などの議論はしていません。 木野 まず、タンク内のトリチウム水を薄めるための時間がかかります。 もし海水と混ぜて希釈するならば、まず大きな池をつくり、海水を引いて処理水を薄めながら放出するという手法も考えられます。 もしくは、5,6号機の海水ポンプなどで水をくみ上げて、そこに流量を調整した処理水を混ぜたうえで放出するなどのやり方もあるかもしれませんが、いずれにしろ処分方法を決めていないので、具体的に検討しているわけではありません。 仮に海洋放出するとすれば、トリチウム以外の放射性物質も処理し直すのでしょうか。 木野 どの放射性物質も、希釈して法定基準値を超えないようにすれば、環境や健康への影響はありません。 ただし、時間はその分長くかかることにはなります。 多田 処理水に含まれる放射性物質の濃度限度に対する比を足し合わせて、1を下回れば、法的に問題はありません。 なお、現在タンク内に残るトリチウム以外の放射性物質は、そもそも濃度が低いので、分離は容易ではありません。 たんにALPSをゆっくり通すのではなく、例えばヨウ素129であれば、いったん、非放射性のヨウ素などを添加して、一緒に取り除くなどの手順も必要になるでしょう。 継続的に話し合いに参加されている住民や漁連などの方々からは、「以前から知っていた」とも伺います。 木野 これまでのタンク内の処理水についての話し合いは、「化学的には除去できないトリチウムを含む水の処分方法について」がメインテーマでした。 もちろん資料として公開はしておりましたが、議論の俎上に乗ることはありませんでした。 一般の皆さんがご存知ないのは当然のことだと思います。 情報伝達の不足は否めません。 木野 そもそも、「海洋放出」を前提として長期的な視野に立った汚染水の処理をしていなかったという背景があります。 汚染水処理の目的は、当初「原発敷地内外の境界(敷地境界)の線量を下げること」でした。 このうち、圧倒的に多くを占めていたのは、汚染水を入れたタンクからの線量でした。 ですから、敷地境界の線量を下げるために、まずは汚染水を浄化する必要がありました。 このときには、放射性セシウムやストロンチウムなどの主要な放射性物質を取り除きました。 のちに放出を考えての濃度基準ではありません。 とにかくタンクからの線量を下げるための処理です。 木野 現在、処理水の処分方法が決まっていない段階ですので、それに伴うステークホルダーも確定していません。 もし処分方法が「海洋放出」と決まった場合、最大のステークホルダーは漁業関係者となります。 もし大気中に放出するとなれば、漁業関係者にくわえて農家の方々などもステークホルダーとなります。 福島県産の農産物が、ようやく回復の兆しがみえてきたところでもありますので、実際に環境や健康へのリスクがなくとも、再度の風評被害を懸念される生産者もいらっしゃるかもしれません。 県外、首都圏などの消費者の意識や理解度についてはどのようにお考えでしょうか。 木野 野崎会長からは、「おれたち漁業者がどんなに理解しても、消費者が納得しなきゃ魚は買ってくれないでしょう」と再三ご意見をいただいております。 我々も啓発活動を少しずつ始めてはいるものの、県外や首都圏の消費者の納得感や問題意識の共有を得るには至っておりません。 福島県では、県漁連のほか、地元自治体、商工会連合会、地元の消費者団体、社会福祉協議会やPTAなどの代表の方々とのコミュニケーションをはかる場として、「福島県原子力発電所の廃炉に関する安全確保県民会議」が定期的に開かれています。 この会議の様子から、双方向コミュニケーションが継続的にとれれば、課題共有はしやすいようです。 しかし、処理水の問題は専門性も高く、県外や首都圏には積極的に関心を持ち続けてくださる方が少ないのが現状です。 私個人としては、引き続き地元でのコミュニケーションを、少しずつでも継続していきたいと考えています。

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