福島原発の放射性物質汚染水トリチウムというものだけは技術的に取り除けないので希釈してお魚さんの住

Question

福島原発の放射性物質汚染水 　トリチウムというものだけは 技術的に取り除けないので希釈してお魚さんの住む海に放出するということを 中学生たちに伝えることになっていますが どういう構造的な理由で トリチウムだけが 除去 できないのかというところをどんな風に説明すればいいのか 私たち素人には分かりません

Wahahahaha- · Accepted Answer

原理的には十分可能ですが、多額の費用と手間がかかるだけです。
商品化もされております。（10mlで10100円）
福島のタンクには高濃度含まれておりますので、うまく濃縮できればいいんですけど。

＞海水の淡水化のように、膜で除去できるのかと思っていました。
「重水製造法と蒸発法海水淡水化装置にお ける重水の濃縮」という論文もあります。

kagakugasuki · Answer

回答No.6です。

>そもそも 自然界にトリチウムができたプロセスを参考になんとかして除去できないかなと感じました

　ちょっと何を仰っておられるのか意味が良くわかりません。
　「できたプロセス」とは増やす方のプロセスであり、自然界に存在するトリチウムを減らすプロセスではありませんから、何故「除去」の参考になるかも知れないと考えておられるのか解りかねます。
　福島第一原子力発電所の汚染水中のトリチウムは「既に存在している」、即ち「『できたプロセス』が既に済んでいる(終わっている)」トリチウムという事になりますから、現在ではもう起きていない「汚染水中のトリチウムが『できたプロセス』」をそれ以上起きないようにする事など出来ません。
　自然界において、トリチウムの量が「トリチウムが生成された累積量」よりも小さい理由は、トリチウム原子核の一部が放射線を出した事によってトリチウムとは別の物質であるヘリウム3の原子核に変化したためです。この現象によってトリチウムが減って行く速度は、12.32年毎にトリチウムの総量が半分に減って行くというペースになります。

kagakugasuki · Answer

>どういう構造的な理由で トリチウムだけが 除去 できないのか

という事に関して、まず質問者様に理解して頂くために、(子供向けの説明には適さない)原子核や同位体等々の物理学用語を一部使わせて頂きます。
　物質は多数の原子から構成されていて、その原子は原子核とその周り回っている電子で構成されていて、原子核は陽子と中性子から成り立っている事はご存知かと思います。
　元素の種類は原子核中の陽子の数で決まるので、同じ元素の原子であっても中性子の方の数が異なるものがあり得る事になります。そのような同じ元素でありながら、原子核中の中性子の数が異なるものを同位体と言います。
　この同位体毎に異なる原子核中の陽子と中性子の各々の個数に関して、原子核が安定する陽子の個数と中性子の個数の組合せには限りがあり、例えば原子核中の陽子の個数が38個のストロンチウムという元素の場合、安定な原子核となるのは、中性子の個数が46個のストロンチウム84、48個のストロンチウム86、49個のストロンチウム87、50個のストロンチウム88の4つだけであり、天然に産するストロンチウムはこれら4つの同位体だけから成り立っています。
　ストロンチウムの同位体の中で、他の中性子数の異なる同位体の原子核は不安定であり、不安定という事はエネルギーを放出して安定な原子核に変わる余地があるという事です。
　そのため、不安定な原子核は光子や電子、ヘリウム原子核といった粒子に高エネルギーを与えて放出する事で、より安定に近い原子核に変化します。
　この時放出する高エネルギーの光子や電子、ヘリウム原子核がγ線、β線、α線などの放射線の正体であり、このような放射線を放出する性質の事を「放射性」、放射線を発する能力の事を「放射能」と言います。
　このような原子核中の陽子と中性子の各々の個数の組合せによって安定な原子核なのか放射性の原子核なのかの違いが生じるのは、ストロンチウムだけの話ではなく、他の元素でも同様です。
　同じ元素の同位体同士は原子核の中の陽子の個数が同じであり、陽子数が同じという事は電気的に中性となっている時に原子核の周囲を回る電子の数も同じという事であり、それは化学的な性質がほぼ同じであるという事を意味します。
　化学的な性質がほぼ同じという事は薬品を使って沈殿させたり、吸着材やイオン交換樹脂を使ったりしたとしても、安定な同位体と放射性同位体を分離する事が実質的には不可能であるという事です。
　それでは福島第一原子力発電所の傍で汚染水の処理をしているALPS等の多核種除去設備はどうやって放射性の無い安定な同位体と放射性同位体を区別して分離しているかと言いますと、実は区別などしていないのです。
　汚染水の中に含まれているストロンチウムの中にはストロンチウム90などの放射性のあるストロンチウムの同位体も含まれていますから、放射性の有無に関係無く(放射性の無いストロンチウム84、ストロンチウム86、ストロンチウム87、ストロンチウム88もまとめて)全てのストロンチウムを水の中から取り除いているのです。
　放射性セシウムであるセシウム134とセシウム137の場合も同様で、放射性の無い安定な同位体であるセシウム133も区別せずにセシウムを丸ごと除去しているのです。
　要するに、放射性の有無は区別せずに、汚染水に含まれていて不純物を全て除去し、高純度の純水を製造しているようなものなのです。
　水に放射性物質が混じっているなら、不純物を全て除去してしまえば水の中から放射性物質は無くなるという理屈です。
　ところが、トリチウムに関してだけは話が別で、トリチウムとは1個の陽子と2個の中性子からなる原子核を持った水素の同位体の1つであり、汚染水中の水素の大部分は酸素と結び付いた水そのものの形で存在しているため、水の中の不純物を除去してもトリチウムを除去した事にはなりません。(因みに水を構成しているもう一つの元素である酸素にも放射性同位体は存在しますが、半減期が最も長い酸素15でもその半減期は122秒に過ぎず、1週間以内に全て崩壊し尽くして消滅しているので問題にはならないのです)
　一応理屈の上では、トリチウムと普通の水素ではその原子核の質量の違いから同じ温度における蒸気圧がわずかに異なって来るため、電気分解等で水を水素と酸素に分解し、取り出した水素を一旦、極低温で液化した後、精留する事でトリチウムを除去する事も理論的には不可能というわけではありませんが、計百数十万トンもある汚染水と処理水の全てを電気分解してから得られた水素の全てを液化するにはとんでもない量のエネルギーが必要となりますから、現実的には不可能も同然です。
　このようなわけで、トリチウムを除去する事が出来ないのです。

neKo_deux · Answer

大豆とゴマが混ざったのを分けようと思ったら、適切な目の細かさのザルを使う。
油と水を分離するなら、放置して比重の違いで分離させたり、素早くやるなら遠心分離機で分ける。
その他、電気分解したり、薬品を使ったり。
砂糖と塩とかだって、大抵の物は分離する事が可能です。

が、水素とトリチウムに関しては、性質が似すぎていて、分離が難しい。
食卓塩と赤穂の塩を分離しよう(出来るか？)みたいな事になってくる。

> トリチウムだけが 除去 できないのかというところをどんな風に説明すればいいのか

そういう分離、除去の工業的な方法、福島のALPSの説明なんかで他の放射性物質はこういう方法で分離を何通りか説明して、ところがどっこいトリチウムはそういう方法でも×って話とか。
ALPSはフィルターや薬液、沈殿を繰り返す感じっぽいですが。

himagene · Answer

素人の方がきちんと理解せずにききかじりで説明するのはやめておいたほうがいいと思います。ご自身が少なくとも大学教養程度の物理を勉強して、簡単な試算も行って理解してからにしてください。

まず同位元素（原子核を構成する陽子の数は同じだが中性子の数が違う）というものを例を挙げて説明します。化学的性質は「陽子の数＝電子の数」が同じであれば同じなので、同位体相互の化学的性質に違いはありません。したがって化学的方法では同位体を分けることができません。
物理的方法、例えば質量（重さ）の違いを利用する方法などでは分離可能ですが。H20とHTOの重さ（原子量）は、普通の水（軽水）が１８に対して水素のうちの一つがトリチウム（三重水素）に置き換わった水は２０です。このように質量比19:20はウランの濃縮時の質量比235:238に比べると大きいので、質量差で簡単に分離できそうにお思いでしょう。
しかし、問題は濃度です。ウラン濃縮の場合はウラン238に対して235の濃度は0.6%ですが、福島のトリチウム水の場合は全体が130万トンに対してトリチウム水は全部で15グラムです（大雑把に言って１兆分の１、東京の村山貯水池にコップ一杯を注ぐようなもの）。薄すぎて遠心分離でもレーザーを使った分離もほとんどできないのです。

fxq11011 · Answer

水、重水、三重水
通常の自然界の水にもごく微量ですが存在しています（混ざっています）
水素の原子核には水素原子１個と中性子１個、大半がそうなんですが。
中に、中性子が２個、または中性子が３個のものが自然界にも微量ですが存在します。
この水素と酸素が化合した水が重水（中性子２個の水素と化合）、三重水(中性子が３個の水素と化合)、三重水がトリチウムなんです。
化学的性質は全く同じなのでそれを利用して分離は不可能なんです。
物理的性質は中性子が多い分質量（重量）が増えます、その相違があります。
口で言うだけなら、遠心分離機で分離可能なんです。
鉛より重いウランもウラン２３５、とウラン２３８の混合物からウラン２３５のみを分離（濃縮）するのも遠心分離機を使います。
気体状の化合物を円筒に入れて高速回転、周辺部の速度は音速を超える速度？。
はるかに軽い水では、さらに高速回転が必要？、現実では遠心分離機でも分離不可能なんです。
※水のように・・、ではなく化学的には水なんですね。

yhr2 · Answer

「トリチウム」というのは「三重水素」のことで、元素としては「水素」なので、「水分子 H2O」の中の「H」がトリチウムのものが混じっているということです。

トリチウム（三重水素）は、通常なら「陽子1個」でできている原子核が、何らかの理由で「陽子１個＋中性子2個」になっているものです。つまり「同位体」ということです。
それが放射線を出すので「放射性同位体」と呼ばれます。

原子核の周りを回る電子は、どちらも「１個」であることは変わりません。
原子や分子の「化学反応」は、その「電子の構造」によって決まるので、化学的には「通常の水素でできた水分子」と「トリチウムの水素を含んだ水分子」（通常は H2O の「H2個」のうちの一方がトリチウム）を区別することができません。
フィルターでも、化学反応でも、蒸発・蒸留しても、通常の化学的な方法では分けることができないのです。同じ「水素」として振る舞うからです。

唯一出来るとすれば、「原子核の重さの違い」を利用して、「核兵器用ウラン」を作るときに使う「遠心分離による濃縮」などを行うことでしょうが、そう簡単にはできません（ウランの「遠心分離による濃縮」は極秘の軍事機密になっている）。
技術的にできたとしても、相当な「大規模な設備」と「費用」がかかるでしょう。

ということで、「トリチウム（三重水素）と通常の水素（軽水素と呼ぶこともある）を分けることはほぼ不可能」ということなのです。

ヨっっしーしー · Answer

普通の水は酸素と水素が結合している。
しかし、トリチウムも水のように酸素と結合し水のようになってしまいます。
水のようになったトリチウムからトリチウムだけ取り除くのは今の技術では無理なのです。取り除いた所でトリチウムをどうするか・・・という問題が出て来ます

福島原発の放射性物質汚染水 トリチウムというものだけは 技術的に取り除けないので希釈してお魚さんの住

原理的には十分可能ですが、多額の費用と手間がかかるだけです。

回答No.6です。

>どういう構造的な理由で トリチウムだけが 除去 できないのか

大豆とゴマが混ざったのを分けようと思ったら、適切な目の細かさのザルを使う。

素人の方がきちんと理解せずにききかじりで説明するのはやめておいたほうがいいと思います。

水、重水、三重水

「トリチウム」というのは「三重水素」のことで、元素としては「水素」なので、「水分子 H2O」の中の「H」がトリチウムのものが混じっているということです。

普通の水は酸素と水素が結合している。

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング

福島原発の放射性物質汚染水トリチウムというものだけは技術的に取り除けないので希釈してお魚さんの住

>どういう構造的な理由でトリチウムだけが除去できないのか