福島第一原子力発電所の汚染水処理への日立の取り組み東大水フォーラムワークショップ株式会社日立製作所研究開発グループエネルギーイノベーションセンタ

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東大水フォーラムワークショップ

株式会社日立製作所研究開発グループエネルギーイノベーションセンタ原子力システム研究部

2019/10/04

可児祐子

福島第一原子力発電所の汚染水処理への日立の取り組み


１. 福島第一原子力発電所における汚染水の概要

２. 日立の汚染水処理への取り組み

３. まとめ

Contents

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１. 福島第一原子力発電所における汚染水の概要

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１-１福島第一原子力発電所事故

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2011年3月11日地震と津波により冷却機能喪失、炉心損傷事故が発生事故当初は外部から冷却水を注入、その後循環注水を継続

福島第一原子力発電所１～４号機 (2011.3.15)(写真：東京電力ホールディングス株式会社)

福島第一原子力発電所４号機への放水 (2011.3.22)(写真：東京電力ホールディングス株式会社)


１-２汚染水とは

4出典：資源エネルギー庁HP資料

(https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/osensui.html) から作成

原子炉の冷却水と建屋に流入する地下水・雨水から汚染水が発生

原子炉の冷却水・原子炉の内部に残る、溶けて固まった燃料（「燃料デブリ」と呼ばれる）に、水をかけて冷却状態を維持・冷却水が核燃料に触れることで、高い濃度のセシウムやストロンチウムなどの放射性物質を含んだ「汚染水」となり、原子炉建屋内に滞留

雨水・地下水・福島第一原発には敷地内に大量の地下水が流れており、水素爆発や地震などの影響で損傷を受けた原子炉建屋に流れ込む・破損した建屋の屋根から雨水が流れ込む

→建屋内で高濃度の汚染水と混ざって、新たな汚染水が発生


３つの基本方針「漏らさない・近づけない・取り除く」により対策を実施

１-３汚染水対策

5出典：資源エネルギー庁HP資料

(https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/osensui.html) を一部改訂


１-４汚染水の浄化処理

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出典：東京電力ホールディングス株式会社HP(http://www.tepco.co.jp/decommission/progress/watermanagement/purification/index-j.html)

高濃度のセシウム・ストロンチウムを除去した後、大部分の放射性核種を取り除く

多核種除去設備(写真：東京電力ホールディングス株式会社)


１-５汚染水の処理状況

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これまで約116万m3(2019年9月19日現在)を処理、約980基のタンクに貯蔵

出典：(グラフ)東京電力ホールディングス株式会社HP 廃炉・汚染水対策チーム会合第70回事務局会議 2019年9月26日(処理量の数値)東京電力ホールディング株式会社HP（http://www.tepco.co.jp/decommission/progress/watertreatment/#）


２. 日立の汚染水処理への取り組み

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２-１福島第一原子力発電所の主な水処理設備

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主な日立開発設備：淡水化装置、サブドレン他水処理設備、高性能多核種除去設備

海洋放出

原子炉建屋

タービン建屋

地下水

サブドレン

Cs 吸着装置(SARRY)

既設・増設多核種除去設備 (ALPS)

高性能多核種除去設備

貯蔵タンク貯蔵タンク

サブドレン他水処理設備

集水タンク

地下水バイパス

海洋放出

改良サブドレン水処理設備 Sr 処理水タンク

淡水化装置(RO)

サンプルタンク

モバイル Sr 除去設備

油処理

サンプルタンク

出典：Kitamoto et al., ICAPP2017

「汚染源に水を近づけない」対策


２-2 サブドレン他水処理設備の概要

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⇒

⇒

⇒

前処理ユニット

地下水(サブドレン) フィード

タンク

吸着塔ユニット

Cs/Sr 他核種

海洋放出

微粒子コロイド

サブドレン他水処理設備へ

水位低下

運用開始前

汚染水

原子炉建屋地下水

(サブドレン)

流入量大

300m3/d

× ×

100～200m3/d

運用開始後

原子炉建屋

流入量小

汚染水

Cs-Sr同時吸着材

吸着塔

ｻﾌﾞﾄﾞﾚﾝ処理&

凍土壁

凍土壁

原子炉建屋周辺の地下水からCs-134,137, Sr-90をCs-Sr同時吸着材で除去原子炉建屋への地下水流入量を低減し、汚染水の増加を抑制

出典：Kitamoto et al., ICAPP2017


２-３ Cs-Sr同時吸着材

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ケイチタン酸化合物

同時吸着材

苛性処理

*特許第5285183号

同時吸着材の製造方法* 同時吸着性

出典：可児他、日本原子力学会2014年秋の大会

セシウムとストロンチウムを同時に高性能に吸着できる「Cs-Sr同時吸着材」を開発

人工ゼオライト

フェロシアン化物

天然ゼオライト

同時吸着材

チタン酸

海水条件 (希釈なし)

Csの吸着性能大

Srの吸着性能大

試験水

吸着材分配係数＝吸着材中のCs(Sr)濃度

試験水中のCs(Sr)濃度


２-４同時吸着材の処理容量評価

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人工ゼオライト(A型)

1/36 希釈海水 (Cl=500ppm)

15倍

同時吸着材


同時吸着材の処理容量は既存ストロンチウム吸着材の１０倍以上

ﾁｭｰﾌﾞﾎﾟﾝﾌﾟ

模擬汚染水

ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ

ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ溶出液

カラム-1

カラム-2

ﾁｭｰﾌﾞﾎﾟﾝﾌﾟ

模擬汚染水

ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ

ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ溶出液

カラム-1

カラム-2

ﾁｭーﾌﾎ゙ﾝ゚ﾌﾟ

模擬汚染水

ｻﾝﾌﾘ゚ﾝｸﾞ

ｻﾝﾌﾘ゚ﾝｸﾞ溶出液

カラム-1

カラム-2カラム

チューブポンプ

試験水(Sr-85) γ線

分析

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従来のCs-Sr除去プロセス

Cs Sr

汚染水

Cs除去(ﾌｪﾛｼｱﾝ化物など)

処理水

Cs Cs

SrSrSr除去(チタン酸など)

Sr

新Cs-Sr除去プロセス（提案）

Cs Sr

汚染水

Cs

Cs

SrSr

処理水

Cs-Sr同時吸着

工程数の削減廃吸着材量の低減

２-５同時吸着材の導入効果

セシウムとストロンチウムの同時吸着で工程削減、廃棄物量低減を実現



２-６同時吸着材による処理の実績

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サブドレンに含まれる放射性セシウムやストロンチウムを検出下限以下(ND)まで除去約76万トンの地下水を浄化処理し海洋に放出(2019年9月26日現在)

出典：(グラフ) Kitamoto et al., ICAPP2017(処理量の数値) 東京電力ホールディング株式会社HP

（http://www.tepco.co.jp/decommission/progress/watermanagement/subdrain/calendar/index-j.html）

サブドレンサブドレン

処理水処理水


３. まとめ

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福島第一原子力発電所で発生した汚染水は３つの基本方針

「漏らさない・近づけない・取り除く」により対策を実施中

日立では「Cs-Sr同時吸着材」を開発、建屋周辺の地下水の

浄化処理に適用し汚染水の発生量低減に貢献

今後も、価値あるソリューションを提供することを通じて、

福島第一原子力発電所事故の収束と周辺地域の復興に

貢献していく

３まとめ

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株式会社日立製作所研究開発グループエネルギーイノベーションセンタ原子力システム研究部

福島第一原子力発電所の汚染水処理への日立の取り組み

2019/10/04

可児祐子

END

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