(57)【要約】【課題】二次廃棄物の発生量が少なく、効率の良い放射性固体廃棄物の除染方法および装置を提供する。【解決手段】放射性固体廃棄物を細断する細断工程Ｓ４と、前記細断した放射性固体廃棄物を撹拌しなががらパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング工程Ｓ５とを備えている構成とする。【選択図】図１
2006184088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性固体廃棄物を細断する細断工程と、前記細断した放射性固体廃棄物を撹拌しなががらパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング工程とを備えていることを特徴とする放射性固体廃棄物の除染方法。
【請求項２】
放射性固体廃棄物の表面に液体を噴霧する液体噴霧工程と、前記液体を噴霧された放射性固体廃棄物の表面にパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング工程とを備えていることを特徴とする放射性固体廃棄物の除染方法。
【請求項３】
前記液体は水であり、水の噴霧とパルスレーザの照射と放射性物質の吸引捕集が密閉された包囲空間内で行われ、前記包囲空間内の水分量が所定量に制御されることを特徴とする請求項２記載の放射性固体廃棄物の除染方法。
【請求項４】
前記パルスレーザとしてQスイッチYAGレーザを使用することを特徴とする請求項１または２記載の放射性固体廃棄物の除染方法。
【請求項５】
前記パルスレーザを走査しながら放射性固体廃棄物に照射することを特徴とする請求項１または２記載の放射性固体廃棄物の除染方法。
【請求項６】
放射性固体廃棄物を細断する細断装置と、前記細断した放射性固体廃棄物を撹拌しなががらパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング装置とを備えていることを特徴とする放射性固体廃棄物の除染装置。
【請求項７】
前記レーザクリーニング装置は細断された放射性固定廃棄物が投入されるドラムと、前記ドラムの中に設けられ前記投入された放射性固定廃棄物を撹拌する回転翼とを備えていることを特徴とする請求項６記載の放射性固体廃棄物の除染装置。
【請求項８】
放射性固定廃棄物を収容する密閉ボックスと、前記放射性固定廃棄物の表面にパルスレーザを照射するレーザ照射光学系と、前記放射性固定廃棄物の表面に水を噴霧する噴霧装置と、前記密閉ボックス内の水分量を制御する制御装置と、前記放射性固定廃棄物から剥離した放射性物質を捕集する捕集装置とを備えていることを特徴とする放射性固体廃棄物の除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種原子力施設から排出される放射性固体廃棄物の放射能を除去する放射性固体廃棄物の除染方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、ウラン燃料加工施設、核燃料再処理工場等の原子力施設では、核燃料物質等の放射性物質が表面に付着することによって汚染した放射性固体廃棄物が多数発生する。一般に、放射性固体廃棄物には、塩化ビニル等の各種プラスチック、紙、ゴム、金属、コンクリート等、多種の材質が含まれている。放射性固体廃棄物はドラム缶や専用コンテナに収納されて廃棄物貯蔵施設に貯蔵された後、放射性廃棄物処理施設において埋設等により処理される。放射性固体廃棄物の処理には専用の機器や設備を必要とし、長期間にわたって管理する必要もあるため多額の費用がかかる。
【０００３】
そこで経済的な観点から、放射性固体廃棄物の表面に付着した放射性物質を除去することによって除染し、一般廃棄物として処理または再利用する方法が近年検討されている。従来の除染方法としては、拭き取り法、化学法、ブラスト法等があり、一部の放射性固体廃棄物に対しても実施されている。拭き取り法は布、紙等を使用して手で拭き取る方法である。しかし、表面が粗い放射性固体廃棄物に対しては、放射性物質が表面の凹凸に入り込むため、除染することができない。また、使用する布、紙等が放射性廃棄物となるため、二次廃棄物が大量に発生する。
【０００４】
化学法はフッ酸や塩酸等の溶液に浸漬する方法であり、下記特許文献１に開示されているような酸に浸漬しながら超音波を照射する方法もある。しかし、酸を使用するため、除染設備の材質が制限されるうえに、除染後の廃液の処理が問題となる。
【０００５】
ブラスト法はブラスト材を廃棄物にぶつける方法であり、例えば、下記特許文献２に開示されているように、加圧空気にゼオライト粒子を混合した混合気体を被除染体に吹き付けて研削するとともに、ゼオライト粒子に放射性物質を付着させて除染する方法が考案されている。しかし、除染後のゼオライト粒子が放射性廃棄物となるため、二次廃棄物が大量に発生するという問題がある。
【特許文献１】特開平９−２５７９９４号公報
【特許文献２】特開平５−０８７９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、二次廃棄物の発生量が少なく、効率の良い放射性固体廃棄物の除染方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、放射性固体廃棄物を細断する細断工程と、前記細断した放射性固体廃棄物を撹拌しなががらパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング工程とを備えている構成とする。
【０００８】
請求項２の発明は、放射性固体廃棄物の表面に液体を噴霧する液体噴霧工程と、前記液体を噴霧された放射性固体廃棄物の表面にパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング工程とを備えている構成とする。
【０００９】
請求項６の発明は、放射性固体廃棄物を細断する細断装置と、前記細断した放射性固体廃棄物を撹拌しなががらパルスレーザを照射しパルスレーザの衝撃により放射性固体廃棄物から剥離した放射性物質を吸引しフィルタで捕集するレーザクリーニング装置とを備えている構成とする。
【００１０】
請求項８の発明は、放射性固定廃棄物を収容する密閉ボックスと、前記放射性固定廃棄物の表面にパルスレーザを照射するレーザ照射光学系と、前記放射性固定廃棄物の表面に水を噴霧する噴霧装置と、前記密閉ボックス内の水分量を制御する制御装置と、前記放射性固定廃棄物から剥離した放射性物質を捕集する捕集装置とを備えている構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、二次廃棄物の発生量が少なく、効率の良い放射性固体廃棄物の除染方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施の形態、第１の実施の形態の２つの変形例および第２の実施の形態について添付図面を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の除染方法を示すフローチャート、図２は前記除染方法を実施するための除染装置の構成図、図３は除染装置の一部であるレーザクリーニング装置の構成図、図４はレーザクリーニング装置の一部であるレーザ照射ユニットの構造図である。
【００１３】
本実施の形態の除染装置は、図２に示すように、開梱装置15と汚染量測定装置16と細断装置17とレーザクリーニング装置18と搬送装置19から構成されている。  
開梱装置15はカッター、鋏等の切断器具と、それを駆動するためのロボットまたはマニュピレータまたはグローブボックス等から構成される。
【００１４】
汚染量測定装置16は、シンチレーション検出器または半導体検出器またはGM管検出器等の放射線線量測定器を使用し、表面線量率または核燃料物質量等を評価することにより、除染対象物の放射能汚染量を測定する装置である。  
細断装置17は、送り機構とカッターにより対象物を細かく切断する装置であり、クロスカットタイプのシュレッダー等が使用される。
【００１５】
レーザクリーニング装置18は、図３に示すように、レーザ発振器20とレーザ伝送系21とレーザ照射ユニット23と吸引捕集系22から構成されている。レーザ発振器20には、例えば、EO（電気光学）-QスイッチNd:YAGレーザ発振器や、AO（音響光学）-QスイッチNd:YAGレーザ発振器が使用される。レーザ伝送系21には全反射ミラー24が使用される。
【００１６】
レーザ照射ユニット23は、図４に示すように、ドラム４とダクト７と１軸回転ミラー２から構成される。ドラム４は、同軸に配置された２個の筒４ａ，４ｂから構成されており、外筒４ａだけが回転する構造となっている。内筒４ｂにはウィンドウ３と給気口５と回収口６が備えられており、給気口５と回収口６にはダクト７が接続している。内筒４ｂの内部には１軸回転ミラー２が設置されている。１軸回転ミラー２は、パルスレーザ１を反射するミラーとミラーを回転するモータから構成され、パルスレーザ１を１軸方向に走査できる。このモータには、例えば、ガルバノモータ等が使用される。内筒４ｂと外筒４ａに挟まれた空間は、放射性物質が外部に漏れないようにシールドされており、この空間に細断された放射性固体廃棄物８が収容される。
【００１７】
吸引捕集系22は図３に示すように、ダクト７とフィルタ25とポンプ26から構成される。フィルタ25には、例えば、ガラス繊維フィルタが使用され、フィルタ25の目の粗さは、放射性固体廃棄物８に付着した放射性物質の粒径に応じて、これを十分に捕獲できるように選定される。ポンプ26にはガス吸引用のポンプが使用される。  
搬送装置19は、放射性固体廃棄物８を搬送する装置であり、例えば、ベルトコンベアが使用される。
【００１８】
次に本実施の形態の作用を説明する。除染対象である放射性固体廃棄物８は、原子力発電所、ウラン燃料加工施設、核燃料再処理工場等の原子力施設で使用され、その表面に核燃料物質等の放射性物質が付着、あるいは、付着している可能性がある物品である。放射性固体廃棄物８は、放射性物質の拡散を防止するために、ビニールバッグに収納、あるいは、ビニールシートで梱包された状態で保管されている。
【００１９】
図１に示すように、はじめに開梱作業を行う（ステップＳ１）。開梱作業は、開梱装置15の内部に放射性固体廃棄物８を搬入した後、カッター、鋏等でビニールバッグやビニールシートを切断し、梱包材を除去する。この作業は、ロボットあるいはマニュピレータやグローブボックスを介した人手により遠隔で行う。
【００２０】
次に放射性固体廃棄物８の汚染量を測定する（ステップＳ２）。開梱された放射性固体廃棄物８は搬送装置19で汚染量測定装置16に搬送され、放射線線量測定により汚染量が測定される。汚染量を基準値と比較して（ステップＳ３）、汚染量が基準値以上の場合には細断の工程に供される（ステップＳ５）。基準値未満の場合には、一般廃棄物の処理工程、あるいは、低レベル放射性廃棄物の処理工程等、汚染レベルが低い廃棄物に対する処理工程に回される（ステップＳ８）。
【００２１】
汚染量が基準値以上の放射性固体廃棄物８は搬送装置19で搬送された後、ステップＳ４において、細断装置17で小片に分割される。  
細断された放射性固体廃棄物８は次にレーザクリーニングされる（ステップＳ５）。細断された放射性固体廃棄物８は搬送装置19でレーザクリーニング装置18に搬送された後、ドラム４の内部（ドラム４の外筒４ａと内筒４ｂに挟まれた空間）に収容される。ドラム４は外筒４ａのみが回転し、収容された放射性固体廃棄物８を撹拌する。この撹拌に伴う衝突と摩擦により、放射性固体廃棄物８の表面に付着した放射性物質が剥離する。
【００２２】
他方、レーザ発振器20で生成されたパルスレーザ１は、全反射ミラー24により伝送され、ウィンドウ３を介してドラム４の内筒４ｂの内部に導入された後、１軸回転ミラー２で反射され、ウィンドウ３を介して、ドラム４の２個の筒に挟まれた空間に導入され、撹拌運動している放射性固体廃棄物８の表面に照射される。レーザ照射面では、熱振動による剥離、あるいは、蒸発、あるいは、誘起プラズマの圧力による除去蒸発等の諸現象が単独、あるいは複合して発生し、表面に付着した放射性物質が除去される。この除去過程は、放射性物質のみが選択的に除去される場合もあれば、廃棄物素地の極表層も含んで除去される場合もある。
【００２３】
除去された放射性物質は、ポンプ26により雰囲気ガスとともに吸引され、ダクト７を通り、フィルタ25にて捕獲される。パルスレーザ１は１軸回転ミラー２により走査されながら、撹拌運動している放射性固体廃棄物８に所定の時間照射される。
【００２４】
次に放射性固体廃棄物８の汚染量を再測定し（ステップＳ６）、除染されたことを確認する（ステップＳ７）。レーザクリーニングされた放射性固体廃棄物８は搬送装置19で汚染量測定装置16に搬送され、放射線線量測定により汚染量が測定される。測定の結果、汚染量が基準値未満であることが確認された場合には、一般廃棄物の処理工程、あるいは、低レベル放射性廃棄物の処理工程等、汚染レベルが低い廃棄物に対する処理工程に回される（ステップＳ８）。ただし、汚染量が基準値以上である場合には、再びレーザクリーニングに供される（ステップＳ５）。
【００２５】
本実施の形態によれば、二次廃棄物をほとんど発生することなく、放射性固体廃棄物８を除染することが可能となる。また、細断した放射性固体廃棄物８にレーザを照射するので、効率よく除染を行うことができる。また、パルスレーザ１を走査しながら、撹拌運動している放射性固体廃棄物８に照射するので、照射ムラが少なく、したがって、効率よく除染を行うことができる。また、レーザクリーニングは密閉された包囲空間の内部で施工されるので、放射性固体廃棄物８の表面から剥離した放射性物質が外部に拡散することがなく、安全性の高い除染を行うことができる。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、レーザクリーニング装置18のレーザ伝送系21に全反射ミラー24を使用したが、光ファイバを使用しても、同様の作用および効果を得ることができる。
【００２７】
（第１の実施の形態の第１変形例）
次に、本発明の第１の実施の形態の第１変形例を説明する。本変形例の除染装置は、前記した第１の実施の形態の除染装置と比較して、レーザ照射ユニットの構造のみが異なる。図５は本変形例におけるレーザ照射ユニット23ａの構造図である。
【００２８】
レーザ照射ユニット23ａは、ドラム４とダクト７と複数の全反射ミラー44とダンパー27から構成される。ドラム４は、同軸に配置された外筒４ａと内筒４ｂから構成されており、外筒４ａだけが回転する構造となっている。内筒４ｂには給気口５と回収口６が備えられており、給気口５と回収口６にはダクト７が接続している。外筒４ａの両側面にはパルスレーザ１を透過するウィンドウ３が形成されている。ウィンドウ３の外側に複数の全反射ミラー44とダンパー27が、外筒４ａを挟むように配置されている。内筒４ｂと外筒４ａに挟まれた空間は、放射性物質が外部に漏れないようにシールドされており、この空間に細断された放射性固体廃棄物８が投入される。上記以外の装置構成は前記した第１の実施の形態と同じである。
【００２９】
次に、この除染装置の作用を説明する。この除染装置の作用は、前記した第１の実施の形態の除染装置の作用と比較して、レーザクリーニング過程（ステップＳ５）のみが異なる。以下に本変形例におけるレーザクリーニング過程の作用を説明する。
【００３０】
細断された放射性固体廃棄物８は搬送装置19でレーザクリーニング装置18に搬送された後、レーザ照射ユニット23ａのドラム４の内部（ドラム４の外筒４ａと内筒４ｂに挟まれた空間）に収容される。ドラム４は外筒４ａのみが回転し、収容された放射性固体廃棄物８を撹拌する。この撹拌に伴う衝突や摩擦により、放射性固体廃棄物８の表面に付着した放射性物質が剥離する。
【００３１】
一方、レーザ発振器20で生成されたパルスレーザ１は、全反射ミラー24により伝送され、外筒４ａの側面に形成されているウィンドウ３を介して、ドラム４の外筒４ａと内筒４ｂに挟まれた空間に導入される。その後、パルスレーザ１は複数の全反射ミラー44によって多重反射され上記空間に繰返し導入された後、最後にダンパー27に照射される。撹拌運動している放射性固体廃棄物８は、パルスレーザ１の経路を横切り、パルスレーザ１の照射を受ける。
【００３２】
レーザ照射面では、熱振動による剥離、あるいは、蒸発、あるいは、誘起プラズマの圧力による除去蒸発等の諸現象が単独、あるいは複合的に発生し、表面に付着した放射性物質が除去される。この除去過程は、放射性物質のみが選択的に除去される場合もあれば、廃棄物素地の極表層も含んで除去される場合もある。除去された放射性物質は、ポンプ26により雰囲気ガスとともに吸引され、ダクト７を通り、フィルタ25にて捕獲される。パルスレーザ１は撹拌運動している放射性固体廃棄物８に所定の時間照射される。
【００３３】
以上説明したように、第１の実施の形態の第１変形例は、第１の実施の形態と同様に、二次廃棄物をほとんど発生することなく、放射性固体廃棄物８を除染することが可能となる。また、細断した放射性固体廃棄物８にレーザを照射するので、効率よく除染を行うことができる。また、パルスレーザ１を多重反射して撹拌運動している放射性固体廃棄物８に照射するので、パルスレーザ１の空打ちが少なく、したがって、効率よく除染を行うことができる。また、レーザクリーニングは密閉された包囲空間の内部で施工されるので、放射性固体廃棄物８の表面から剥離した放射性物質が外部に拡散することがなく、安全性の高い除染を行うことができる。
【００３４】
なお、本変形例は、レーザクリーニング装置18のレーザ伝送系21に全反射ミラー24を使用した場合について説明したが、光ファイバを使用した場合であっても、同様の作用および効果を得ることができる。
【００３５】
（第１の実施の形態の第２変形例）
次に、本発明の第１の実施の形態の第２変形例を説明する。本変形例の除染装置は、前記した第１の実施の形態の除染装置と比較して、レーザ照射ユニットの構造のみが異なる。
【００３６】
図６は本変形例におけるレーザ照射ユニット23ｂの構造図である。レーザ照射ユニット23ｂは、筐体29と回転翼28と１軸回転ミラー45とダクト７から構成される。筐体29は、回転翼28を内蔵し、ウィンドウ３と給気口と回収口を備えている。給気口と回収口にはダクト７が接続している。筐体29の内部は、放射性物質が外部に漏れないようにシールドされており、筐体29の内部に細断された放射性固体廃棄物８が投入される。
【００３７】
回転翼28は表面に凹凸を有し、筐体29の内部で回転する。回転翼28は筐体29の底部に設置され、回転翼28の凹凸を有する表面の上に、細断された放射性固体廃棄物８が載置される。１軸回転ミラー45は、パルスレーザ１を反射するミラーとミラーを回転するモータから構成され、パルスレーザ１を１軸方向に走査する。このモータには、例えば、ガルバノモータ等が使用される。上記以外の装置構成は前記した第１の実施の形態と同じである。
【００３８】
次に、この除染装置の作用を説明する。この除染装置の作用は、前記した第１の実施の形態の除染装置の作用と比較して、レーザクリーニング過程（ステップＳ５）のみが異なる。以下に本変形例におけるレーザクリーニング過程の作用を説明する。
【００３９】
細断された放射性固体廃棄物８は搬送装置19でレーザクリーニング装置18に搬送された後、レーザ照射ユニット23ｂの筐体29の内部に投入される。筐体29の内部で回転翼28が回転し、放射性固体廃棄物８を撹拌する。この撹拌に伴う衝突と摩擦により、放射性固体廃棄物８の表面に付着した放射性物質が剥離する。
【００４０】
一方、レーザ発振器20で生成されたパルスレーザ１は、全反射ミラー24により伝送され、１軸回転ミラー45とウィンドウ３を介して、筐体29の内部に導入され、撹拌運動している放射性固体廃棄物８の表面に照射される。レーザ照射面では、熱振動による剥離、あるいは、蒸発、あるいは、誘起プラズマの圧力による除去蒸発等の諸現象が単独、あるいは複合的に発生し、表面に付着した放射性物質が除去される。この除去過程は、放射性物質のみが選択的に除去される場合もあれば、廃棄物素地の極表層も含んで除去される場合もある。除去された放射性物質は、ポンプ26により雰囲気ガスとともに吸引され、ダクト７を通り、フィルタ25にて捕獲される。パルスレーザ１は１軸回転ミラー45により走査されながら、撹拌運動している放射性固体廃棄物８に所定の時間照射される。
【００４１】
以上説明したように、第１の実施の形態の第２変形例は、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例においては、レーザクリーニング装置18のレーザ伝送系21に全反射ミラー24を使用した場合について説明したが、光ファイバを使用した場合であっても、同様の作用および効果を得ることができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。  
図７は、本発明の第２の実施の形態に係わる除染方法のフローチャート、図８はその除染方法を実施するための除染装置の構成図、図９は除染装置の一部であるレーザクリーニング装置の構成図である。
【００４３】
本実施の形態の除染装置は、開梱装置15と汚染量測定装置16とレーザクリーニング装置18ａと搬送装置19から構成されている。開梱装置15、汚染量測定装置16、搬送装置19は、第１の実施の形態で説明した開梱装置15、汚染量測定装置16、搬送装置19とそれぞれ同じ構成、機能を有している。
【００４４】
レーザクリーニング装置18ａは、図９に示すように、レーザ発振器20とレーザ伝送系21とレーザ照射光学系41と吸引捕集系22と密閉ボックス31と噴霧器36と固定具40とトレイ42とダクト７とフィルタ25ａとタンク43と温湿度計33と除湿器32と制御装置35と信号線34から構成されている。
【００４５】
レーザ発振器20には、水37に吸収されるパルスレーザ１を発振する装置、例えば、EO（電気光学）-QスイッチNd:YAGレーザ発振器や、AO（音響光学）-QスイッチNd:YAGレーザ発振器が使用される。レーザ伝送系21には全反射ミラー24が使用される。レーザ照射光学系41には２軸回転ミラー30が使用される。２軸回転ミラー30は、パルスレーザ１を反射するミラーとミラーを回転するモータから構成され、パルスレーザ１を互いに直交する２軸方向に走査する。このモータには、例えば、ガルバノモータ等が使用される。
【００４６】
吸引捕集系22はダクト７とフィルタ25とポンプ26から構成される。フィルタ25には、例えば、ガラス繊維フィルタが使用され、フィルタ25の目の粗さは、放射性固体廃棄物８に付着した放射性物質38の粒径に応じて、これを十分に捕獲できるように選定される。ポンプ26にはガス吸引用のポンプが使用される。
【００４７】
密閉ボックス31は、レーザ照射部を隔離するためのものであり、ステンレスあるいはアクリル等を材料として、内部の気密性を確保するとともに、地震等の衝撃に耐えうるように作製されている。密閉ボックス31にはパルスレーザ１を透過するためのウィンドウ３が備えられている。噴霧器36は、水37を噴霧するためのものであり、散布した水量を測るセンサーが内蔵されている。
【００４８】
固定具40は放射性固体廃棄物８を固定するための器具であり、例えば、塩化ビニル、ゴム等のシート状の放射性固体廃棄物８に対しては、この放射性固体廃棄物８を伸ばして固定することが可能な枠やメッシュが使用される。トレイ42は水37を受けるための器である。フィルタ25ａには上記吸引捕集系22に使われるフィルタ25と同様のものを用いる。タンク43は回収した水37を貯めるためのもので、貯水量を測るセンサーが内蔵されている。温湿度計33は、密閉ボックス31の内部の温度と湿度を計測する機器である。
【００４９】
除湿器32は、供給された気体に含まれる水蒸気を除去した後、これを排気する機器であり、液化した水量を測るセンサーが内蔵されている。制御装置35にはパーソナルコンピュータ等が使用される。制御装置35は温湿度計33、噴霧器36、タンク43、除湿器32と信号線34で接続されており、それぞれのセンサーからデータを収集して、密閉ボックス31の内部に含まれている水分の量を評価するとともに、噴霧器36の動作を制御する。
【００５０】
次に本実施の形態の除染装置の作用を説明する。除染対象となる放射性固体廃棄物８は、原子力発電所、ウラン燃料加工施設、核燃料再処理工場等の原子力施設で使用され、その表面に核燃料物質等の放射性物質38が付着、あるいは、付着している可能性がある物品である。上記放射性固体廃棄物８は、放射性物質38の拡散を防止するために、ビニールバッグに収納、あるいは、ビニールシートで梱包された状態で保管されている。
【００５１】
図７に示すように、はじめに開梱作業を行う（ステップＳ１）。開梱作業の方法は第１の実施の形態で説明したものと同じである。次に放射性固体廃棄物８の汚染量を測定する（ステップＳ２）。汚染量測定の方法は第１の実施の形態で説明したものと同じである。測定値を基準値と比較して（ステップＳ３）、汚染量がある基準値以上の場合にはレーザクリーニングに供される（ステップＳ５）。基準値未満の場合には、一般廃棄物の処理工程、あるいは、低レベル放射性廃棄物の処理工程等、汚染レベルが低い廃棄物に対する処理工程に回される（ステップＳ８）。
【００５２】
レーザクリーニング（ステップＳ５）の手順を以下に説明する。はじめに、汚染量が基準値以上の放射性固体廃棄物８が搬送装置19でレーザクリーニング装置18ａに搬送された後、固定具40に取り付けられ、所定の位置に設置される。放射性固体廃棄物８が、例えば、塩化ビニル、ゴム等のようにシート状である場合には、枠状やメッシュ状の固定具40を使用して、平面状に伸ばした状態で固定される。次に、水37が噴霧器36から噴霧され、放射性固体廃棄物８の表面に散布される。
【００５３】
次に、レーザ発振器20で生成されたパルスレーザ１が、全反射ミラー24により伝送され、ウィンドウ３を介して密閉ボックス31の内部に導入された後、２軸回転ミラー30で反射され、放射性固体廃棄物８の表面に照射される。レーザ照射面では、放射性物質38または放射性物質38を含む廃棄物素地の極表層が、熱振動により剥離、あるいは、蒸発、あるいは、誘起プラズマの圧力により除去される現象が発生するのに加えて、噴霧された水37がパルスレーザ１を吸収して急激に加熱され、爆発的に蒸発し、蒸発圧力により放射性物質38が除去される現象が発生する。除去された放射性物質38は、ポンプ26により雰囲気ガスとともに吸引され、フード39、ダクト７を通り、フィルタ25にて捕獲される。
【００５４】
パルスレーザ１は２軸回転ミラー30により、放射性固体廃棄物８の表面に面状にもれなく走査され、放射性固体廃棄物８の表面に付着した放射性物質38が除去・回収される。水37の噴霧とレーザの照射は数回、繰返される場合もある。廃棄物以外に噴霧された水37は、トレイ42によって集められ、ダクト７を通り、フィルタ25ａでろ過された後、タンク43に貯められる。レーザ照射により蒸発した水37は、吸引捕集系22を通った後、除湿器32で液化される。
【００５５】
水37は放射線の減速材であるため、放射性物質38の臨界管理の観点から、密閉ボックス31内部の水量の制御を行う。特に、臨界量の小さいPu等が含まれる場合、この制御は重要となる。制御の手順を以下に説明する。
【００５６】
除染に供される放射性固体廃棄物８に付着している放射性物質38の種類とその割合は、その履歴から予め分っている。汚染検査の工程（ステップＳ２）で放射性物質38の量が評価される。最小臨界量に安全係数をかけた制限量に基づいて、許容される水37の量が求められる。この許容水量を、レーザクリーニングの前に制御装置35にインプットする。
【００５７】
レーザクリーニングの工程において、密閉ボックス31内部の温度と湿度が測定され、データは制御装置35に伝送され、制御装置35で密閉ボックス31内部に水蒸気として含まれる水量が評価される。また、レーザクリーニングの工程において、噴霧器36の散布水量、タンク43の貯水量、除湿器32の液化水量のデータが制御装置35に伝送され、制御装置35で密閉ボックス31内部に液体として含まれる水量が評価される。
【００５８】
上記水量にかかわる測定、伝送、評価はリアルタイムで行われ、密閉ボックス31内部に水蒸気あるいは液体として含まれる水量が許容水量に達すると、制御装置35からの命令で噴霧器36の動作が停止し、水37の散布が中断される。
【００５９】
レーザクリーニング工程の後に放射性固体廃棄物８の汚染量を再測定し（ステップＳ６）、除染されたことを確認する（ステップＳ７）。汚染量測定の方法は第１の実施の形態で説明したものと同じである。測定の結果、汚染量が基準値未満であることが確認された場合には、一般廃棄物の処理工程、あるいは、低レベル放射性廃棄物の処理工程等、汚染レベルが低い廃棄物に対する処理工程に回される（ステップＳ８）。ただし、汚染量が基準値以上である場合には、再びレーザクリーニングに供される（ステップＳ５）。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、放射性固体廃棄物８の除染を、二次廃棄物をほとんど発生することなく、また、水37の蒸発圧力も利用するので効率的に実施することが可能となる。また、水量の制御を行うので、臨界の危険性を排し、安全な除染を実施することが可能となる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、レーザクリーニング装置18ａのレーザ伝送系21に全反射ミラー24を使用した場合について説明したが、光ファイバを使用した場合であっても、同様の作用および効果を得ることができる。
【００６２】
また本実施の形態は、散布物質を水37とした場合について説明したが、水溶液とした場合であっても、同様の作用および効果を得ることができる。さらに、パルスレーザ１を吸収する水37以外の液体を散布しても良く、この場合には、水量の制御に関する事項を除いて同様の作用および効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射性固体廃棄物の除染方法を示すフローチャート。
【図２】本発明の第１の実施の形態の放射性固体廃棄物の除染装置の構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わるレーザクリーニング装置の構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係わるレーザ照射ユニットの構造を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の第１変形例に係わるレーザ照射ユニットの構造を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の第２変形例に係わるレーザ照射ユニットの構造を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の放射性固体廃棄物の除染方法を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施の形態の放射性固体廃棄物の除染装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わるレーザクリーニング装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１…パルスレーザ、２…１軸回転ミラー、３…ウィンドウ、４…ドラム、４ａ…外筒、４ｂ…内筒、５…給気口、６…回収口、７…ダクト、８…放射性固体廃棄物、15…開梱装置、16…汚染量測定装置、17…細断装置、18，18ａ…レーザクリーニング装置、19…搬送装置、20…レーザ発振器、21…レーザ伝送系、22…吸引捕集系、23，23ａ，23ｂ…レーザ照射ユニット、24…全反射ミラー、25，25ａ…フィルタ、26…ポンプ、27…ダンパー、28…回転翼、29…筐体、30…２軸回転ミラー、31…密閉ボックス、32…除湿器、33…温湿度計、34…信号線、35…制御装置、36…噴霧器、37…水、38…放射性物質、39…フード、40…固定具、41…レーザ照射光学系、42…トレイ、43…タンク、44…全反射ミラー、45…１軸回転ミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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