(57)【要約】還元水を洗浄水として用いて放射性物質により汚染された構造物の内部の床面、壁面、天井などの汚染を除去し、除染に使用した廃水を清浄化して再利用可能なものとする放射性物質に汚染された構造物内部の除染方法を提供する。放射性物質に汚染された除染対象物に−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの電位でマイナスに荷電された還元水を散布してブラッシングする洗浄段階と、洗浄廃水を回収する洗浄廃水回収段階と、洗浄廃水を濾過器へ送って粗粒固形分を濾過する濾過段階と、洗浄廃水を、水素イオンで飽和した粘土及び明礬（みょうばん）の混合物を充填したカラム又は水素イオンで飽和した陽イオン交換樹脂を充填したカラムを通過させて洗浄廃水中の陽イオン化した放射性物質を吸着除去する第１吸着段階と、洗浄廃水を水酸イオンで飽和した陰イオン交換樹脂のカラムを通過させて洗浄廃水中の陰イオン化した放射性物質を吸着除去する第２吸着段階と、洗浄廃水を、更にゼオライトを充填したカラムを通過させて、洗浄廃水中に残余する放射性物質を除去する第３吸着段階と、洗浄廃水を、空気のマイクロバブルで処理して生物活性の高い水に戻すマイクロバブル処理段階と、を有する。
2012165027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質に汚染された除染対象物に，−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの電位でマイナスに荷電された還元水を散布、放水し、前記除染対象物をブラッシングする洗浄段階と、
前記洗浄段階で発生した洗浄廃水を回収する洗浄廃水回収段階と、
前記回収した洗浄廃水を濾過器へ送って粗粒固形分を濾過する濾過段階と、
前記濾過した洗浄廃水を、水素イオンで飽和した粘土及び明礬（みょうばん）の混合物を充填したカラム又は水素イオンで飽和した陽イオン交換樹脂を充填したカラムを通過させて、洗浄廃水中の陽イオン化した放射性物質を吸着除去する第１吸着段階と、
前記第１吸着段階を終了した洗浄廃水を水酸イオンで飽和した陰イオン交換樹脂のカラムを通過させて洗浄廃水中の陰イオン化した放射性物質を吸着除去する第２吸着段階と、
前記第２吸着段階を終了した洗浄廃水を、更にゼオライトを充填したカラムを通過させて、洗浄廃水中に残余する放射性物質を吸着除去する第３吸着段階と、
前記第３吸着段階を終了した洗浄廃水を、空気のマイクロバブルで処理して生物活性の高い水にするマイクロバブル処理段階と、を有することを特徴とする放射性物質により汚染された構造物内部の洗浄除染方法。
【請求項２】
連続的に還元水を生成する水の還元処理装置に接続された還元水送水ホースと、
洗浄廃水及び汚染塵芥を吸引する吸引装置と、
前記吸引装置に接続され、前記吸引した洗浄廃水及び汚染塵芥を洗浄廃水清浄化装置に搬送する洗浄廃水移送ホースと、
前記還元水送水ホース及び前記洗浄廃水移送ホースに連結され、前記還元水を散布しながら除染対象物をブラッシングする洗浄装置と、を有することを特徴とする放射性物質により汚染された構造物内部の洗浄除染装置車両。
【請求項３】
前記洗浄装置は、前方上下左右方向に洗浄ブラシの方向を変化させることができるアームで支えられ、還元水噴射装置、回転ブラシ及び洗浄廃水バキューム吸引口を備え、
還元水の噴射、回転ブラシによるブラッシング及び洗浄廃水の吸引を同時に行うことが可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放射性物質により汚染された構造物内部の洗浄除染装置車両。
【請求項４】
前記洗浄除染装置車両が、無人遠隔操作型車両であることを特徴とする請求項２に記載の放射性物質により汚染された構造物内部の洗浄除染装置車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質に汚染された構造物内部の洗浄除染方法及び洗浄除染装置に係り、より詳しくは、酸化・還元処理技術を適用して放射性物質による汚染を除去し、除染に使用した廃水を清浄化して再利用可能なものとする放射性物質に汚染された構造物内部の洗浄除染方法及び洗浄除染車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所では、長期間高温に曝されるため、内壁のコンクリート面や露出した金属表面が酸化されるが、酸化の段階でコンクリート面や露出金属面の酸化物質の末端に高レベルの放射性物質が吸着され、時間の経過と共に放射性物質が酸化物質の内部に取り込まれ、原子力発電所の壁面や金属面には高濃度の放射性物質が蓄積される。このような放射性物質による汚染は、汚染物質が壁面等の内部に取り込まれているため、それらの洗浄は容易でない。【０００３】
一方、原子力発電設備の事故等で冷却水送水管等のひび割れによる、低レベルの放射能の漏出の場合においても、放射性物質が床、壁面、天井等のコンクリート面に化学吸着し、簡単に除去することが困難である。このような汚染は、原子炉内での汚染と異なり低レベルであっても人体には大きな影響を与え、その除去にはキレート剤、有機酸等で溶出し除去することが行われているが、残余の放射性物質が存在するため、これを極限まで除去する技術が求められている。【０００４】
原子力発電所における放射能の除去処理は、高レベルの使用済み核燃料をコンクリートで固め、地底深く埋設し、コンクリート埋設などで放射能と接触した衣類、手袋、その他の汚染機具類など低レベルの放射能汚染物質もドラム缶に詰めコンクリートで固め地底深く埋設することになっており、原子力発電所外部への汚染拡散は起こらないとされていた。
しかしながら、２０１１年の東日本大震災による福島原子力発電所の事故は、多くの放射性物質を近隣に飛散させ、従来想定していなかった規模で放射性物質による汚染が発生し、屋外、屋内環境における放射性物質による汚染の除去についての技術がますます必要とされてきている。【０００５】
放射性物質による汚染の除去についての従来技術は、極めて少ないが、代表的なものについて以下に概説する。
特許文献１には、適切な水温において腐食皮膜からの金属イオンの溶出が大となること、及び過酸化水素の存在により金属イオンの溶出が更に助長されることに着目した、配管等からの放射性物質を除去して、配管の空間線量率を低減させる沸騰水型原子炉プラントの停止方法が記載されている。【０００６】
特許文献２には、放射性物質で汚染されたセメント質表面を、微生物を適用して表面を劣化させ、放射性物質を含む残渣を吸引、掻き取り等で除去するセメント質表面の放射能除去方法が記載され、特許文献３には、イオンクラッドに放射能を吸着させて除去する原子炉圧力容器内の放射能除去装置が記載され、特許文献４には、貴金属溶液と水素を注入して原子炉構造材に貴金属を付着させ、ショットピーニング法で原子炉構造物の表面の酸化皮膜を除去する原子炉構造材への貴金属付着装置及びその方法が記載されている。【０００７】
特許文献５には、トリフルオロアセチルアセトンの抽出溶媒を加温及び加圧して超臨界流体とし放射能除染を行う放射能除去装置が記載され、特許文献６には、ペーパーフィルターにより空気を清浄化する放射能除去装置が記載され、特許文献７は、放射能で汚染された鉄鋼材料の表面をジカルボン酸を用いて除染し、そこで使用された除染液を再利用できるように処理する化学除染方法及び化学除染装置が記載されている。【０００８】
上述した従来技術は、原子力発電所における汚染除去に関するものや、鉄鋼材料の表面に関するもの、簡便な空気清浄化に関するものであり、原子力発電所の事故による一般生活環境の汚染の除去に十分に対応できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１６４８９０公報
【特許文献２】特開平５−２１５８９６公報
【特許文献３】特開平６−２１４０９１公報
【特許文献４】特開平１０−１８６０８５公報
【特許文献５】特開平１０−２３９４９３公報
【特許文献６】特開２００５−０１００１３公報
【特許文献７】特開２００６−０９８３６０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
福島原子力発電所の事故により、広範囲にわたる生活環境への放射性物質汚染が確認されており、塵埃など空気中へ飛散する放射性物質の人体への影響が問題視され、生活環境における放射性物質の除去が緊急の課題となっている。特に食品、各種機材装置の工場などにおいては、僅かな汚染であっても製品等への影響が大きく、放射性物質を影響を及ぼさないレベルにまで洗浄除去することが必要となっている。【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、酸化・還元処理技術を適用して放射性物質による工場等の構造物の床面、壁面、天井などの汚染を除去し、除染に使用した廃水を清浄化して再利用可能なものとする放射性物質に汚染された構造物内部の洗浄除染方法を提供することにある。【００１２】
また、本発明の目的は、酸化・還元処理技術を適用して放射性物質による床面、壁面、天井などの汚染を除去し、除染に使用した廃水を清浄化して再利用可能なものとする放射性物質に汚染された構造物の除染装置車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による放射性物質により汚染された構造物の洗浄除染方法は、放射性物質に汚染された除染対象物に、−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの電位でマイナスに荷電された還元水を散布、放水し、前記除染対象物をブラッシングする洗浄段階と、前記洗浄段階で発生した洗浄廃水を回収する洗浄廃水回収段階と、前記回収した洗浄廃水を濾過器へ送って粗粒固形分を濾過する濾過段階と、前記濾過した洗浄廃水を、水素イオンで飽和した粘土及び明礬（みょうばん）の混合物を充填したカラム又は水素イオンで飽和した陽イオン交換樹脂を充填したカラムを通過させて、洗浄廃水中の陽イオン化した放射性物質を吸着除去する第１吸着段階と、前記第１吸着段階を終了した洗浄廃水を水酸イオンで飽和した陰イオン交換樹脂のカラムを通過させて洗浄廃水中の陰イオン化した放射性物質を吸着除去する第２吸着段階と、前記第２吸着段階を終了した洗浄廃水を、更にゼオライトを充填したカラムを通過させて、洗浄廃水中に残余する放射性物質を吸着除去する第３吸着段階と、前記第３吸着段階を終了した洗浄廃水を、空気のマイクロバブルで処理して生物活性の高い水にするマイクロバブル処理段階と、を有することを特徴とする。【００１４】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による放射性物質により汚染された構造物の洗浄除染装置車両は、連続的に還元水を生成する水の還元処理装置に接続された還元水送水ホースと、洗浄廃水及び汚染塵芥を吸引する吸引装置と、前記吸引装置に接続され、前記吸引した洗浄廃水及び汚染塵芥を洗浄廃水清浄化装置に搬送する洗浄廃水移送ホースと、前記還元水送水ホース及び前記洗浄廃水移送ホースに連結され、前記還元水を散布しながら除染対象物をブラッシングする洗浄装置と、を有することを特徴とする。【００１５】
前記洗浄装置は、前方上下左右方向に洗浄ブラシの方向を変化させることができるアームで支えられ、還元水噴射装置、回転ブラシ及び洗浄廃水バキューム吸引口を備え、還元水の噴射、回転ブラシによるブラッシング及び洗浄廃水の吸引を同時に行うことが可能に設けられていることが好ましい。【００１６】
前記洗浄除染装置車両は、無人遠隔操作型車両であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射性物質により汚染された構造物内部の洗浄除染方法によれば、放射性物質の吸着性の高い還元水を洗浄水として用いて洗浄除染することで、汚染された構造物内部の汚染を拡散することなく、効率的に除染して使用可能な状態に復元するとともに、洗浄廃水を機能水として再利用可能なものにすることができる。
また、本発明の放射性物質により汚染された構造物内部の洗浄除染装置車両によれば、広範囲の放射線濃度環境に対応することができ、汚染された構造物内部の汚染を拡散することなく、効率的に除染して使用可能な状態に復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】水の還元処理による水の酸化還元電位を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による除染方法の手動による洗浄作業を説明するため例示図である。
【図３】本発明の一実施形態による除染方法の放射性物質で汚染した洗浄廃水の除染再生装置の構成を模式的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態による乗用型の放射性物質除染装置車両を模式的に示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による無人遠隔操縦型の放射性物質除染装置車両を模式的に示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の放射性物質に汚染された構造物内部の洗浄除染方法を実施するための形態の具体例を、詳細に説明する。
本発明は、放射性物質により汚染された構造物内部環境の洗浄除染において、放射性物質との吸着性の高い還元水を洗浄水として用いて洗浄除染することで、汚染された構造物を使用可能な状態に復元するとともに、洗浄廃水から放射性物質を除去してマイクロバブル処理を行うことにより生物活性の高い機能性の水にして排水を有効に再利用できるようにするものである。【００２０】
本発明において洗浄水として用いる還元水は、図１に示すように、還元処理条件により酸化還元電位（Ｅｈ）（常温常圧下）が異なる。
本発明において用いる還元水の電位は、イオン化した放射性物質の洗浄効果及び溶解性の点で、−４００ｍＶ〜−６００ｍＶのマイナスに荷電されているものを使用している。【００２１】
本発明の一実施形態による構造物内部の洗浄除染方法は、放射性物質に汚染された床面、壁面、天井面などの構造物内部の除染対象物に還元水を散布してブラッシングする洗浄段階と、洗浄廃水を回収する洗浄廃水回収段階と、洗浄廃水を濾過器へ送って粗粒質を濾過する濾過段階と、洗浄廃水を、第１吸着カラムを通過させる第１吸着段階と、第２吸着カラムを通過させる第２吸着段階と、第３吸着カラムを通過させる第３吸着段階と、洗浄廃水にマイクロバブル処理を施すマイクロバブル処理段階を有するものである。【００２２】
構造物内部の洗浄除染方法は、除染対象の構造物の広さ、汚染状況等により異なるため、手動による方法、防護装置を施した乗人タイプの車両による方法、無人タイプの遠隔操作車両による方法の３つの例について図を参照して説明する。【００２３】
＜手動による構造物内部の洗浄除染方法＞
図２は、本発明の一実施形態による除染方法の手動による洗浄作業を説明するため例示図である。
図２に示した状況は、防護服を装着した３名の作業員が、人力で構造物内部の放射性物質で汚染された床面１を洗浄除染している状況であり、１名の作業員が還元処理槽５に連結した還元水送水ホース３の先に設けられた還元水噴射ガン２を持ち、床面１へ向けて還元水を噴射し、もう１名が床洗浄ブラシ１１で床面１をブラッシングし、別の作業員が吸引装置１４に連結した吸引ホース１３の先に設けられた吸引ノズル１２を持ち、洗浄後の汚染還元水（以下、洗浄廃水と称する）を吸引して、洗浄廃水の処理設備に送液している。【００２４】
本実施形態において、床面、壁面、天井面等の構造物内部の洗浄に用いる還元水は、マイナスに荷電しているため、セシウム、コバルト、ストロンチウム等のプラスに荷電している放射性物質を効率よく溶解し、水のクラスターが小さいため、浸透力が強く洗浄力が高い。【００２５】
また、還元水は、ヨウ素などのマイナスに荷電している放射性物質に対しても、大量のマイナスに荷電した還元水を除染対象物に噴射することで、除染対象物に吸着したマイナスに荷電した放射性物質が還元水に置き換えられ、放射性物質を水側に移行させるので、優れた洗浄効果を発揮する。【００２６】
＜乗人タイプの車両による構造物内部の洗浄除染方法＞
図４は、本発明の一実施形態による乗人タイプの放射性物質除染装置車両を模式的に示した図である。
防護装置を施した乗人タイプの車両による洗浄除染方法は、放射線濃度が高く作業時間が限定される比較的広いスペースの構造物内部の洗浄除染に対応したものである。【００２７】
本実施形態による乗人タイプの放射性物質除染装置車両は、水の還元処理装置に接続された還元水送水ホースと、洗浄廃水及び汚染塵芥を吸引する吸引装置と、吸引装置に接続され、吸引した洗浄廃水及び汚染塵芥を洗浄廃水清浄化装置に搬送する洗浄廃水移送ホースと、還元水送水ホース及び前記洗浄廃水移送ホースに連結され、還元水を散布しながら除染対象物をブラッシングする洗浄装置と、を有している。【００２８】
また、本実施形態による乗人タイプの放射性物質除染装置車両は、前方上下左右方向に洗浄ブラシの方向を変化させることができるアームで支えられ、還元水噴射装置、回転ブラシ及び洗浄廃水バキューム吸引口を備え、還元水の噴射、回転ブラシによるブラッシング、洗浄廃水の吸引を同時に行うことが可能に設けられていることが好ましい。【００２９】
図４に示すように、本実施形態による乗人タイプの放射性物質除染装置車両は、重量物であるモーター２８のついた回転ブラシ装置２７を左右回転アーム２９、上下前面回転支点３０、油圧で作動する上下移動主アーム３１、主アームを左右移動することを可能とする水平方向支点３２、還元水を供給する還元水供給ホース３３、及び、還元水による洗浄後の洗浄廃水を吸引除去する吸引ホース３４を装備した乗用タイプの放射能除染車である。【００３０】
また、当該車両は、回転ブラシを上方、前方、下方、左右に向けることが可能で、上下移動主アームで回転ブラシの上げ下げ、左右への移動を可能にしている。【００３１】
＜無人タイプの遠隔操作車両による構造物内部の洗浄除染方法＞
図５は、本発明の一実施形態による無人遠隔操縦型の放射性物質除染装置車両を模式的に示した図である。
無人タイプの遠隔操作車両による方法は、放射線量が非常に高く、人が入ることのできない構造物内部の洗浄除染に対応したものである。【００３２】
本実施形態による無人遠隔操縦型の放射性物質除染装置車両は、乗人タイプの放射性物質除染装置車両と同様、水の還元処理装置に接続された還元水送水ホースと、洗浄廃水及び汚染塵芥を吸引する吸引装置と、吸引装置に接続され、吸引した洗浄廃水及び汚染塵芥を洗浄廃水清浄化装置に搬送する洗浄廃水移送ホースと、還元水送水ホース及び前記洗浄廃水移送ホースに連結され、還元水を散布しながら除染対象物をブラッシングする洗浄装置と、を有している。【００３３】
図５を参照して、本実施形態の無人遠隔操縦型の放射性物質除染装置車両について詳述すると、還元水供給ホース３３と洗浄廃水の吸引ホース３４を装備した遠隔操縦のできる無人車両であり、装置車両の作動方向転換は、放射能測定装置４２と回転自在の回転カメラ４３で位置の確認をしつつ、指令受信アンテナ４４で無線による指令をキャッチして作動する方式である。
また、当該車両には、前面に前面回転ブラシ３７と底面に複数の底面回転ブラシ３８を備えており、還元水を還元水噴射口３６から前面回転ブラシ３７の下方へ両側から噴射させ、底面では床面に向け還元水を噴射しながら、複数の底面回転ブラシ３８でブラッシングを行い、洗浄して汚染された洗浄廃水を、バキューム吸引パイプを内蔵した吸引装置４１で吸引除去することができる。【００３４】
また、本実施形態の無人遠隔操縦型の放射性物質除染装置車両は、動輪４０が左右に一対、補助キャスター３９が前後両端に４カ所に設けられており、動輪を別々に前方後方へ向けて回転することにより、その場でスムースに回転して方向転換し、前面のブラシを目的の方向へ向けることが可能である。【００３５】
本発明に係る構造物内部の洗浄除染方法は、手動による方法、防護装置を施した乗人タイプの車両による方法、無人タイプの遠隔操作車両による方法のいずれにおいても、汚染源の放射性物質を還元水中に溶解させ、放射性物質を溶解した還元水を回収して処理装置に移送するので、汚染の拡散が起こらず、排水溝等への汚染の集中も避けられる。【００３６】
＜洗浄廃水からの放射性物質の除去＞
図３は、本発明の一実施形態による除染方法の放射性物質で汚染した洗浄廃水の除染再生のための方法を模式的に示した図である。
洗浄廃水の除染再生は、第１吸着段階、第２吸着段階、第３吸着段階及びマイクロバブル処理段階からなる。【００３７】
吸引回収した洗浄廃水は、濾過器（図示せず）により粗粒質を濾過する濾過段階を経て、洗浄廃水貯水槽１６に貯蔵され、洗浄廃水貯水槽１６から第１吸着段階を行うための第１吸着カラム１８に送られる。
第１吸着段階は、洗浄廃液中のセシウム、コバルト、ストロンチウム等のプラスに荷電した放射性物質を吸着除去するために、洗浄廃水を、第１吸着カラムを通過させる段階であり、第１吸着カラムとしては、水素イオンで飽和した粘土及び明礬（みょうばん）の混合物を充填したカラム又は水素イオンで飽和した陽イオン交換樹脂を充填したカラムを用いることができる。【００３８】
第１吸着段階を終了した洗浄廃水は、第２吸着段階を行うための第２吸着カラム２０に送られる。
第２吸着段階は、ヨウ素などのマイナスに荷電している放射性物質を吸着除去するために第２吸着カラムを通過させる段階であり、第２吸着カラムとしては、水酸イオンで飽和した陰イオン交換樹脂充填カラム１８が用いられる。【００３９】
第２吸着段階を終了した洗浄廃水は、第３吸着段階を行うための第３吸着カラム２２に送られる。
第３吸着段階は、第１、第２吸着段階で除去しきれなかった放射性物質を除去する段階であり、第３吸着カラムとしては、ゼオライトを充填したカラムが用いられる。
ゼオライトは多孔質でマイナスにチャージしており、放射性物質を多孔質の中へ引き込み、極めて強く放射性物質を吸着させるので、洗浄廃水を、第３吸着カラムに通すことで、第１、第２吸着段階で除去しきれなかった放射性物質を吸着除去することができる。【００４０】
第３吸着段階を終了した洗浄廃水は、マイクロバブル処理段階を行うために、強力ポンプ２３でマイクロバブル発生処理装置２４へ送られる。
マイクロバブル処理段階は、放射性物質が除かれた洗浄廃水に空気のマイクロバブルを発生させることにより、生物活性の高い水に戻す段階であり、この段階で用いられるマイクロバブル発生装置は、キャビテーション法等公知のものを用いることができる。【００４１】
マイクロバブル処理段階を終了して生成した再生浄水は、除染浄化水槽２５へ送られ、放水口２６から再利用することができる。【００４２】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  床面
２  還元水噴射ガン
３  還元水送水ホース
４  還元水出口
５  還元処理槽
６  モーター
７  エジェクター
８  水素ガス供給装置
９  送水ポンプ
１０  供給水源
１１  床洗浄ブラシ
１２  吸引口
１３  吸引ホース
１４  吸引装置
１５  洗浄廃水導入口
１６  洗浄廃水貯水槽
１７  第１吸着カラム開閉バルブ
１８  第１吸着カラム
１９  第２吸着カラム開閉バルブ
２０  第２吸着カラム
２１  第３吸着カラム開閉バルブ
２２  第３吸着カラム
２３  マイクロバブル用ポンプ
２４  マイクロバブル発生装置
２５  除染機能性水貯水槽
２６  浄化水放出口
２７  回転ブラシ装置
２８  モーター
２９  左右回転アーム
３０  上下前面回転支点
３１  上下移動用主アーム
３２  水平方向支点
３３  還元水供給ホース
３４  吸引ホース
３５  還元水供給パイプ
３６  還元水噴射口
３７  前面回転ブラシ
３８  底面回転ブラシ
３９  補助キャスター
４０  動輪
４１  吸引装置
４２  放射能測定装置
４３  回転カメラ
４４  指令受信アンテナ
【図１】
2012165027.tif 000003
【図２】
2012165027.tif 000004
【図３】
2012165027.tif 000005
【図４】
2012165027.tif 000006
【図５】
2012165027.tif 000007
【国際調査報告】
2012165027.tif 000008
2012165027.tif 000009
2012165027.tif 000010
2012165027.tif 000011