トリチウム水

トリチウムの水質基準は国・機関によって異なる。いくつかの数字は以下の通りとなっている。

日本においては、発電用原子力施設で発生する液体状の放射性廃棄物については、時間経過による放射能の減衰、大量の水による希釈といった方法で、排水中の放射性物質の濃度を規制基準を超えないように低減させた上で排出することとなっている[15][16][17]。

トリチウム水については、周辺監視区域外の水中の濃度が60 Bq/cm³（ = 6×10⁴ Bq/L）を超えてはならないと定められている[12][18]。通説では、トリチウムには海産生物による濃縮効果がないと考えられている[19][20]（それに異を唱える研究が存在する[24]と主張するものも居るが、当該研究の対象は有機化されたマーカーであり、原発等からの排水等に含まれるトリチウム水とは同列には語れない）。そのため通説に従い、他の核種の100倍を越える量[19]が海洋に放出されている。

一般的な原子力発電所では年間約1.0〜2.0×10¹² Bq（1〜2兆ベクレル／年）ほどトリチウム水を海洋に放出している（表参照）[25]。

1秒間に崩壊する原子核の数を放射能（radioactivity）という。また、単位時間に崩壊する確率は原子核によって固有の値が存在し、その確率を崩壊定数（decay constant）と呼ぶ。今、原子数をN、崩壊定数をλとすると次の関係が成り立つ。

${\displaystyle {\frac {dN}{dt}}=-\lambda N}$

右辺は単位時間当たりに崩壊して減少する原子の数であり、これは放射能（ベクレル数）の定義に他ならない。すなわち、

（放射能（Bq）） = λN

である。したがって、放射性同位体全体の総原子数 N(個)は、放射能 X(Bq)で放射性崩壊しているとすると、

${\displaystyle N={\frac {X}{\lambda }}}$

となる。

この考え方に基づいて処理水に含まれるトリチウム水のトリチウムの原子数を計算する。

トリチウムの崩壊定数（壊変定数）は1.784×10^-9(秒^-1)[3]、タンクに含まれるトリチウム総量は約860×10¹²(Bq)（８６０兆ベクレル：2020年3月12日時点）[30]であるので、

${\displaystyle N={\frac {860\times 10^{12}}{1.784\times 10^{-9}}}\fallingdotseq 482\times 10^{21}}$(個)

さらに、トリチウム水として存在する場合の質量を求める。

計算を簡単にするために、さらに丸めて総原子数を N = 5.0 × 10²³(個)とする。単純に原子に対してモル数を算出することを考えると、アボガドロ定数が6.02 × 10²³(mol^-1) であるので、タンクに貯められている処理水に含まれるトリチウム原子の「総」モル数は、

（福島第一原子力発電所のタンクに含まれているトリチウム原子の総モル数）${\displaystyle ={\frac {5.0\times 10^{23}}{6.02\times 10^{23}}}\fallingdotseq 0.83(mol)}$

実際には、トリチウム水（HTO）の形態で存在している。純トリチウム水として分離した場合の総質量を算出するとHTOの分子量が20（H：１＋T：３＋O：１６＝HTO：２０）であるので、

（福島第一原子力発電所のタンクに含まれる純トリチウム水の総量）＝原子量×総モル数＝20×0.83=16.6(g)

このように、処理水を仮に分離できたとしても、抽出できるトリチウムはトリチウム水の形態で多く見積もっても20(g)程度しか存在しない。

分離技術

処理水からトリチウム水を分離する技術が研究されている。東京電力も実用的な技術を募集はしている[31]。

• 近畿大学工学部（広島県東広島市）は、水を微細な穴を持つアルミニウム製フィルターに通すことでトリチウム水を分離する装置を東洋アルミニウムなどと共同開発したと2018年6月に発表した[32]。