福島第一事故情報

放射線による環境への影響

汚染水問題の現状と行方 ~汚染水の浄化処理とトリチウム~

九州大学大学院教授 出光 一哉 氏 (いでみつ・かずや)

1958年 福岡県生まれ。専門は、核燃料工学、環境同位体。九州大学大学院工学研究科応用原子核工学専攻修士課程修了。82年動力炉・核燃料開発事業団(現・日本原子力研究開発機構)入社。その後、九州大学工学部助教授、スイス連邦ポール・シェラー研究所客員研究員などを経て2002年に九州大学教授。経済産業省の汚染水対策委員会委員を務めている。

── 現在、発生している「汚染水」は、どのようなものなのでしょうか。

出光 福島第一原子力発電所の事故により、炉心が溶融し、原子炉圧力容器の外側に流出した状態となっています。 ここに、初期には津波による海水、その後、地下水や雨水が流れ込むことによって、溶融した燃料を含む物質(燃料デブリ)からこれらの水に放射性物質が溶け出しています。それが「汚染水」と呼ばれる高濃度の放射性物質を含む溶液です。
汚染水発生のメカニズム
メカニズム

出典:経済産業省ホームページ


汚染水対策の基本方針により、汚染水の発生量が年々抑えられている

── 2021年3月で福島第一原子力発電所の事故から10年が経過しましたが、この10年で汚染水対策は、どのような進展がありましたか。

出光 汚染水対策としては、いくつもの対策が考えられましたが、その基本方針は、(1)汚染源を取り除く、(2)汚染源に水を近づけない、(3)汚染水を漏らさない の三つです。 「(1) 汚染源を取り除く」については、高濃度の汚染箇所の除去や除染、汚染水中の放射性物質の除去(セシウム吸着装置や多核種除去設備(ALPS))があります。
「(2) 汚染源に水を近づけない」、「(3) 汚染水を漏らさない」については、汚染土壌の改質、地表からの雨水の流入を阻止するための舗装(フェイシング)、地下水の汲み上げ(サブドレインや地下水バイパス)、凍土壁、陸側・海側遮水壁等があります。地下水の汲み上げの際には、地下水水位を制御しつつ、建屋内部の汚染水が建物外の地下水側に漏洩しないよう注意して行われています。陸側遮水壁の凍土壁も機能しており、現在の流入は陸側遮水壁の内側に降った雨によるものがほとんどです。
これらの結果として、当初毎日800トン発生していた汚染水(内400トンが地下水流入による)は、2015年には490トン、2018年には170トン、現時点では1日当たり140トン程度の発生に下がっています。
この10年で汚染箇所の除染も進み、当初近づくことが制限されていた2号炉と3号炉の間の通路も、歩いて通れるようになっています。敷地全域の舗装(フェイシング)によって、多くの場所(敷地全体の96%)は防護マスク無しで活動できるようになっています。建屋内の水も減ってきて、これまで水没していた部分が見えるようになってきました。逆に水が遮蔽になっていたところが露わになることで線量が増加したこともあり、それらの除染も始まっています。

汚染水対策の方針と推移状況

出典:電気事業連合会パンフレットより作成
詳細:原子力総合パンフレットWEB版「廃止措置を進めるための取り組み」


── 汚染水は、燃料デブリを冷やすためなどに再利用されているのでしょうか。

出光 汚染水そのものではなく、汚染水から油分、セシウム、ストロンチウム、塩分を除去した水を、炉心損傷を起こした1~3号機の原子炉に注入しています。

ALPSに通すことで、62種の放射性物質を除去し、基準値濃度以下にする

── ALPS(多核種除去設備)は、どのような放射性物質を浄化することができるのでしょうか。

出光 汚染水には多くの放射性物質が含まれていて、その中で多いのはセシウム137と呼ばれるものです。
このセシウム137は、セシウム吸着塔を通すことで多くを除去しますが、まだ濃度の高い状態です。さらに浄化するため、ALPS(多核種除去設備)に通すことにより、62種の放射性物質を除去し、基準濃度以下にしようとしています。その62種は、セシウムの同位体、ストロンチウムの同位体を初め、様々の種類のものです。この62種もそれぞれ性質が異なるので、ALPSでは、鉄共沈、炭酸塩共沈、多数の吸着塔を用いて浄化を行なっています。
詳細:東京電力ホールディングス株式会社ホームページ
多核種除去設備 (ALPS)
alps

出典:東京電力ホールディングス株式会社ホームページ


── ALPSで、取り除けない物質はあるのでしょうか?

出光 汚染水に含まれる放射性物質において、ALPS(多核種除去設備)での処理後でも「トリチウム」が除去できないことが確認されています。
トリチウムは水素の同位体で、性質は水素と同じであり、汚染水中でも水として存在しています。性質が水と同じなので、基本的に取り除くことができません。
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詳細:エネ百科「汚染水に含まれるトリチウムとは、どんな放射性物質?」


トリチウム水だけを濃縮する方法についても、広く調査しましたが、1リットル当たり平均62万ベクレルという比較的薄い濃度のトリチウムを効果的かつ低コストでさらに濃縮する技術は存在しませんでした。このためALPS処理水等にはトリチウムが1リットル当たり平均62万ベクレル含まれたままになっています。
仮にトリチウム水を濃縮することができたとしても、濃縮したトリチウム水をどのように処分するかという問題が生じ、濃度を高めたトリチウム水のリスクは元の溶液よりも桁違いに高くなるので、何のための濃縮作業をするのか分からなくなると思います。
トリチウムの環境放出基準濃度(告示濃度限度)は1リットル当たり6万ベクレルであり、ALPS処理水等はこれよりも高い濃度となります。
ちなみに、環境放出基準の1リットル当たり6万ベクレルはこの濃度の水を1年間のみ続けた時(約1立方メートル)に、被ばく量が1ミリシーベルト(自然界での年間被ばく線量)に相当する濃度です。

── 「汚染水」と「処理水」では、大きく意味合いが違いますが、処理水は、どういうものでしょうか。

出光 「汚染水」は先ほど説明した通り、燃料デブリと接触した濃度の高い放射性物質を含む水です。この中には、多量の放射性物質(セシウム137やストロンチウム90等)が含まれています。これをセシウム吸着装置とALPSで浄化処理しています。その水(ALPS処理水等)が現在125万トンあり、福島第一原子力発電所敷地内に1000を超すタンクに貯蔵されています。このうち約3割は、トリチウム以外の放射性物質が環境への放出基準濃度以下になっていて、それを「ALPS処理水」と呼びます(2021年4月13日付定義)。残りの約7割の水には、未だに放出基準を超える放射性物質が含まれていますが、これは、再度ALPS等で処理(二次処理)することにより、トリチウム以外の放射性物質が放出基準濃度以下になるよう再び浄化処理を行っていきます。

燃料デブリが残っている限り、汚染水は発生し続けるので、それを除去し安定化することが第一

── 汚染水対策に関して、今後、どのような課題があるとお考えでしょうか。

出光 汚染水対策だけではなく、福島第一原子力発電所の廃炉計画として、燃料デブリの除去、放射性廃棄物の適切な処理と処分に向けた対策が求められます。燃料デブリが残っている限り、汚染水は発生し続けるので、それを除去し安定化することが第一の目的となります。
デブリの取り出しのためには、周辺の除染や、汚染水の処理によって燃料デブリへのアクセス(接近)ができるようにする必要があります。そのためには、さらに装置や廃棄物の処理施設が必要となるため、現在ある処理水の溜まったタンクを減らして場所を確保していくことが必要です。このような点が今後の課題だと考えています。

(2021年5月27日)

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