(57)【要約】【課題】本発明は、コンクリート壁表層部の剥離作業を短縮すると共に、剥離作業に伴って生じる放射性廃棄物を拡散させずに処理できるコンクリート壁表層部剥離方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、コンクリート壁３３の表層部３４を加熱して熱脆化させると共にその近傍を吸引しながら集塵する第１の工程と、熱脆化された表層部３４を剥離すると共にその近傍を吸引しながら廃棄物を集塵する第２の工程と、前記第１及び第２の工程で吸引された廃棄物を回収すると共に吸引された流体を濾過した後排出させる第３の工程とでコンクリート壁表層部の剥離作業を行うようにしたのである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築構造物のコンクリート壁の表層部を加熱して熱脆化させると共にその近傍を吸引しながら集塵する第１の工程と、熱脆化された前記表層部を剥離すると共にその近傍を吸引しながら廃棄物を集塵する第２の工程と、前記第１及び第２の工程で吸引された廃棄物を回収すると共に吸引された流体を濾過した後排出させる第３の工程を有することを特徴とするコンクリート壁表層部剥離方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、前記表層部を８００〜１２００℃で加熱するようにしたことを特徴とする請求項１記載のコンクリート壁表層部剥離方法。
【請求項３】
建築構造物のコンクリート壁の表層部に当接してこの表層部を熱脆化させる熱脆化手段と、この熱脆化手段と前記表層部との間を囲み第１の吸引型集塵装置に連通する第１の包囲体と、脆化後の前記表層部に物理的な力を加えて前記表層部を剥離する剥離手段と、この剥離手段と前記表層部との間を囲み第２の吸引型集塵装置に連通する第２の包囲体とを備え、前記第１及び第２の吸引型集塵装置は、剥離された廃棄物を回収する廃棄物回収部と、吸引された流体を濾過した後排出する流体濾過部とを有していることを特徴とするコンクリート壁表層部剥離装置。
【請求項４】
建築構造物のコンクリート壁の表層部に当接され高周波電源によって誘導加熱される加熱体によって前記表層部を熱脆化させる熱脆化手段と、この熱脆化手段と前記表層部との間を囲み第１の吸引型集塵装置に連通する第１の包囲体と、脆化後の前記表層部に物理的な力を加えて前記表層部を剥離する剥離手段と、この剥離手段と前記表層部との間を囲み第２の吸引型集塵装置に連通する第２の包囲体と、前記加熱体の温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段の測定値によって前記高周波電源の出力を調整して前記加熱体の加熱温度を制御する制御手段とを備え、前記第１及び第２の吸引型集塵装置は、剥離された廃棄物を回収する廃棄物回収部と、吸引された流体を濾過した後排出する流体濾過部とを有していることを特徴とするコンクリート壁表層部剥離装置。
【請求項５】
前記熱脆化手段と剥離手段とは、前記表層部に対して押付けながら移動する駆動機構によって支持されており、前記第１及び第２の包囲体は、前記熱脆化手段及び剥離手段に支持されていることを特徴とする請求項３又は４記載のコンクリート壁表層部剥離装置。
【請求項６】
前記熱脆化手段は、前記表層部に当接され高周波電源によって誘導加熱される加熱体を有し、前記剥離手段は、ディスクカッターを有していることを特徴とする請求項３又は４記載のコンクリート壁表層部剥離装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の吸引型集塵装置は、一方が他方を兼用するように構成されており、前記熱脆化手段と剥離手段とは、兼用された吸引型集塵装置に対して、交代で着脱するように構成されていることを特徴とする請求項３，４，５又は６記載のコンクリート壁表層部剥離装置。
【請求項８】
前記熱脆化手段は、加熱体を有し、この加熱体は、表面を炭化珪素で被覆した黒鉛で形成されていることを特徴とする請求項３，４，５，６又は７記載のコンクリート壁表層部剥離装置。
【請求項９】
前記廃棄物回収部は、サイクロンフィルタとその集塵部に連通する回収容器とで構成され、前記流体濾過部は、撥水フィルタ，水蒸気フィルタ，微粒子除去フィルタのうち少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項３，４，５，６，７又は８記載のコンクリート壁表層部剥離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリート壁表層部剥離方法及びコンクリート壁表層部剥離装置に係り、特に、原子力関連施設におけるコンクリート壁の剥離に有効なコンクリート壁表層部剥離方法及びコンクリート壁表層部剥離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、原子力関連施設である原子力発電所においては、放射性核種を取り扱うために、建築構造物のコンクリート壁が放射性核種に汚染されている可能性がある。そして、コンクリート壁に放射性核種を含んだ溶液や気体が直接接触すると、壁表面でなく、深さ１０ｍｍ程度の表層部が汚損されることになる。このような汚損されたコンクリート壁の表層部を壊して撤去する場合、汚損された表層部を剥離してからコンクリート壁を壊すようにしている。また、作業者の放射性核種からの被曝を最小限にするために、特許文献１に開示されているような、マイクロ波をコンクリート壁に照射してコンクリート壁内の水分を加熱して水分を急速に気化膨張させ、かつ気化膨脹による歪応力の発生と合わせてコンクリート壁の表層部を爆裂させて剥離する技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０４５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記マイクロ波を利用してのコンクリート壁の表層部の剥離は、比較的短時間に表層部の剥離を行うことができる。しかしながら、爆裂により粉砕剥離されたコンクリート壁の表層部の粉砕片等の廃棄物処理についての配慮がなされておらず、放射性廃棄物が拡散する虞があり、放射性廃棄物処理時の作業者に対し被曝防止措置や２次汚染防止の対策が必要になる。
【０００５】
本発明の目的は、コンクリート壁の表層部の剥離作業を短縮すると共に、剥離作業に伴って生じる放射性廃棄物を拡散させずに処理できるコンクリート壁表層部剥離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、コンクリート壁の表層部を加熱して熱脆化させると共にその近傍を吸引しながら集塵する第１の工程と、熱脆化された前記表層部を剥離すると共にその近傍を吸引しながら廃棄物を集塵する第２の工程と、前記第１及び第２の工程で吸引された廃棄物を回収すると共に吸引された流体を濾過した後排出させる第３の工程とでコンクリート壁の表層部の剥離作業を行うようにしたのである。
【０００７】
上記第１の工程でコンクリート壁の表層部を脆化させることで、第２の工程による前期表層部の剥離作業が簡単となるので、作業時間を短時間に行うことができる。また、これら作業を集塵しながら行うと共に、第３の工程で廃棄物処理を行っているので、放射性廃棄物の拡散を防止することができるのである。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によれば、コンクリート壁の表層部の剥離作業を短時間に行うことができると共に、剥離作業に伴って生じる放射性廃棄物を拡散させずに処理できるコンクリート壁表層部剥離方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明によるコンクリート壁表層部剥離方法を図１〜図３に示すコンクリート壁表層部剥離装置１に基づいて説明する。
【００１０】
ここに示すコンクリート壁表層部剥離装置１は、コンクリート壁３３の表層部を熱により脆化させる熱脆化手段２と、熱脆化されたコンクリート壁３３の表層部（以下、壁表層部と称する）３４を物理的な力を加えて剥離する剥離手段３と、剥離した廃棄物を回収する吸引型集塵装置２１とを備えている。
【００１１】
前記熱脆化手段２は、床面Ｆを移動可能な基台４と、この基台４に支持された昇降装置５と、この昇降装置５に昇降可能に支持された支持腕６と、この支持腕６の先端に設けられた支持部７と、この支持部７内に支持された加熱手段８とを備えている。
【００１２】
そして、前記加熱手段８は、例えば、黒鉛で形成され前記コンクリート壁３３の表層部３４に当接する当接面を有する加熱体９と、この加熱体９の外周に断熱材１０を介して巻回された誘導コイル１１と、この誘導コイル１１に通電する高周波電源１２と、前記断熱材１０内に埋め込まれた熱電対測温計１３と、この熱電対測温計１２での測温出力を判断して前記高周波電源１２から誘導コイル１１への通電量を制御し前記加熱体９の加熱温度を制御する温度制御装置１４とを備えている。このほか、前記加熱手段８は、前記支持部７の先端に集塵カバー１５を着脱自在に取付けている。この集塵カバー１５は、前記加熱体９をコンクリート壁３３の表層部３４に当接したとき、表層部３４との間に常に僅かの隙間が形成されるように前記支持部７の先端に取付けられ、かつ前記支持部７に接近する側に排気口１６を開口している。
【００１３】
一方、前記剥離手段３は、床面Ｆを移動可能な基台４Ａと、この基台４Ａに支持された昇降装置５と、この昇降装置５に昇降可能に支持された支持腕６と、この支持上６の先端に設けられた支持部７と、この支持部７内に支持された切削手段１７とを備えている。
【００１４】
前記切削手段１７は、前記コンクリート壁３３の表層部３４に当接して切削するディスクカッター１８と、このディスクカッター１８を高速で回転駆動するモータ１９と、このモータ１９の電源２０とを備えている。さらに、熱脆化手段２の集塵カバー１５と同じ集塵カバー１５が、表層部３４との間に常に僅かの隙間が形成されるように前記支持部７の先端に取付けられている。
【００１５】
さらに、前記吸引型集塵装置２１は、熱脆化手段２と切削手段１７との夫々に連結されるものであり、廃棄物回収部２２と、その下流側に流体濾過部２７とを有している。前記廃棄物回収部２２は、下方に漏斗状の集塵部を形成した縦型配置のサイクロンフィルタ２３と、集塵部に連通する回収容器２４とを備えている。サイクロンフィルタ２３の上方には吸気口２５が形成され前記集塵カバー１５の排気口１６と連通している。サイクロンフィルタ２３の頂部には排気口２６が開口し、下流側に設けた流体濾過部２７の吸気口２８に連通している。流体濾過部２７は、真空ポンプ２９が内蔵されており、前記吸気口２８に近い側に撥水フィルタ３０を、その下流側に微粒子フィルタ３１を配置し、排気口３２にから排気するように構成されている。
【００１６】
上記構成のコンクリート壁表層部剥離装置１で前記コンクリート壁３３の表層部３４を剥離するに際し、まず、第１の工程として前記熱脆化手段２を用いて表層部３４を熱脆化させる。即ち、加熱体９の当接面を表層部３４に当接し、この状態で高周波電源１２から誘導コイル１１に通電することで、加熱体９を誘導加熱して表層部３４を昇温する。通常、コンクリート壁３３を脆化させるためには、８００℃以上に昇温加熱する必要がある。尚、加熱温度を高くするほど、脆化に必要な時間は短縮できるが、高くしすぎると、加熱体９や断熱材１０の寿命を早期に低下させるので、加熱温度の上限は１２００℃とすることが望ましい。
【００１７】
表層部３４を昇温加熱することで、例えば約５００℃で、表層部３４のコンクリート成分である水酸化カルシウムが分解反応して酸化カルシウムと水とに分解され、さらに約８００度で炭化カルシウムが分解反応して酸化カルシウムと二酸化炭素とに分解される。通常、コンクリートは、炭酸カルシウムの含有率が高いので、加熱体９で表層部３４を８００℃以上にすることで、その部分のコンクリート組織が脆くなり、脆化部位３５となる。
【００１８】
この加熱時において表層部３４から水蒸気が発生した場合、その表層部３４がトリチウムやセシウム、あるいはストロンチウムと云った揮発性の放射性核種で汚染されていると、気化した放射性核種が水蒸気や二酸化炭素と共に拡散しようとするが、第３の工程で回収できる。即ち、第３の工程は、表層部３４の加熱される部分を第１の包囲体である集塵カバー１５で覆い、かつ第１の吸引型集塵装置である吸引型集塵装置２１の真空ポンプ２９で吸引しているので、放射性核種等が周辺に拡散することなく吸引型集塵装置２１に導かれる。吸引型集塵装置２１に導かれた放射性核種を含む水蒸気や二酸化炭素は、サイクロンフィルタ２３を通過して流体濾過部２７に入る。流体濾過部２７に至る過程で、これら放射性核種を含む水蒸気や二酸化炭素は空冷されるので、トリチウムの一部は水滴化して撥水フィルタ３０で濾過回収される。一方、残るセシウムあるいはストロンチウムも冷却されて凝縮して微粒子となる。そして、おおよそ１μｍ以上の粒子は前記サイクロンフィルタ２３や撥水フィルタ３０で回収し、それ以下の微粒子は真空ポンプの上流側の微粒子除去フィルタ３１で回収し、浄化した空気を排気口３２から排出する。
【００１９】
ところで、コンクリート壁３３には、加熱体９からの熱が徐々に伝達するので、脆化しようとする表層部３４の深さが深いほど、加熱体９を表層部３４に押付けて加熱する時間を長くする必要がある。図４は、脆化される深さと加熱時間との関係を示すもので、この図では加熱体９の温度が１０００℃に場合である。例えば、表層部３４の汚染深さが１０ｍｍ、云い代えると、剥離すべき表層部深さが１０ｍｍの場合には、加熱時間が５分間必要になる。しかし、一定時間加熱体９を表層部３４に押付けておくと、加熱体９の接触面からの輻射による熱損失がなくなるので、加熱体９の温度は表層部３４に押付ける前の温度よりも上昇する。実験の結果、５分間、高周波電源１２の出力を一定にしたままにすると、加熱体９の温度は１０００℃から１２００℃に上昇することが確認された。加熱体９の温度が高温のほどコンクリートの脆化時間を短くできるが、前述の通り、加熱体９や断熱材１０の寿命を考慮すると、１２００℃以下が望ましく、そのために、本実施の形態においては、断熱材１０の温度を温度測定手段である熱電対測温計１３で測定して、１２００度を超えた場合には高周波電源１２の出力を制限し、８００℃を低下するような場合には高周波電源１２の出力を上げるように制御手段である温度制御装置１４で制御している。尚、断熱材１０の温度を測定して加熱温度を制御したが、勿論、加熱体９の温度を直接計測して加熱温度を制御するようにしてもよい。
【００２０】
上記のような第１の工程である脆化作業を、基台４を走行させながら表層部３４の所定高さの部位を脆化させた後、昇降装置５を昇降させて表層部３４の脆化部位３５を変更し、同様な脆化作業を繰り返す。
【００２１】
上述のような脆化作業が終了した後、熱脆化手段２を撤収し、第２の工程を実施するために、剥離手段３を床面Ｆに設置する。そして、脆化部位３５を物理的な力を加えて剥離する。本実施の形態では、ディスクカッター１８を回転させながら脆化部位３５に押付けて行くことで、脆化部位３５を剥離している。このような剥離作業を行うことで、本来ならコンクリート壁表層部の粉砕片等の放射性廃棄物が拡散するが、本実施の形態においては、第３の工程で回収される。即ち、第３の工程は、剥離作業部周囲を第２の包囲体である集塵カバー１５で覆い、かつ第２の吸引型集塵装置である吸引型集塵装置２１の真空ポンプ２９で吸引しているので、放射性廃棄物が周辺に拡散することなく吸引型集塵装置２１に導かれる。そして剥離作業時に生じる剥離片や粉塵の殆どは、１μｍよりも大きいので、サイクロンフィルタ２３で分離され、漏斗状の集塵部から廃棄物回収部である回収容器２４に回収される。
【００２２】
ところで、ディスクカッター１８による表層部３４の脆化部位３５の剥離作業を行う際し、剥離深さを浅くして昇降装置５及び基台４Ａを昇降及び走行させながら繰り返して剥離作業を行うことが望ましい。即ち、表１は、剥離深さを０．５ｍｍとした場合の剥離能力を示したものである。ところで、ディスクカッター１８は、コンクリートを切削し（剥つり）ながら移動させて剥離作業を行うので、移動速度に応じた抵抗力が加わる。移動速度を早くすることで抵抗力がディスクカッター１８の軸支力を上回ると、ディスクカッター１８が振動したり直線移動しなくなったりする。表１の限界速度は、可能な最大移動速度を示しており、深さを０．５ｍｍとした場合、脆化部位３５の剥つり時の限界移動速度は７０ｍｍ／１５秒〜７０ｍｍ／１７秒となり、脆化させないで剥つる場合の７０ｍｍ／６０秒に比べて約３倍の移動速度で剥つることができた。
【００２３】
【表１】
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このように、剥つり時の移動速度を速くできるのは、加熱により前述の水酸化カルシウムや炭化カルシウムが分解反応してコンクリート組織が破壊されるためであり、圧縮強度が１３Ｎ／ｍｍ２と云うように未脆化のコンクリートの２６Ｎ／ｍｍ２に比べると、約１／２に強度が低下していることから明らかである。
【００２４】
このように、脆化作業を事前に行うことで、相対的に剥離作業時間を約１／３に短縮することができ、加熱体９の大きさ（表層部３４との接触面積）を適切に選択することで、コンクリート加熱時間とコンクリート剥離作業時間の合計作業時間を、従来の剥離作業に比べて大幅に短縮することができる。
【００２５】
ところで、以上の説明は、コンクリート壁３３の表層部３４を脆化させてから剥離作業を行う場合である。しかし、図５に示すように、コンクリート壁３３の表層部３４に塗料３６が塗布されており、この塗料３６のみが汚染され、コンクリート壁３３の内部は汚染されていない場合においても、上記実施の形態と同じ装置を用いて塗装３６のみを撤去することができる。尚、構成は図１に装置と同じであるので、再度の説明は省略する。
【００２６】
即ち、塗料３６に加熱体９を押付けて昇温させる。このとき、加熱体９の加熱温度は、塗料３６の材質によって選択すればよく、通常はコンクリートの脆化に必要な加熱温度よりも低温でよい。加熱体９の加熱２よって塗料３６は気化するので、この気化した成分を集塵カバー１５で覆った状態で吸引型集塵装置２１の真空ポンプ２９によって吸引する。このように気化した成分を吸引することで、汚染物質を含む気化した成分は周辺に拡散することなく吸引型集塵装置２１に導かれて回収される。
【００２７】
ところで、上記実施の形態においては、加熱体９を黒鉛で形成したものであるが、加熱体９の加熱時における消耗を考慮すると、図６及び図７に示すように、黒鉛の表面に耐熱性に優れた炭化珪素（ＳｉＣ）を被覆したほうが加熱時における消耗を抑制することができる。即ち、黒鉛のみで形成された加熱体９は、高温になると大気中の酸素と反応して炭酸ガスとなって気化し、消耗する。しかし、表面を炭化珪素で被覆することで、黒鉛と大気とを遮断できるので、酸素との反応を抑制でき、消耗速度を低下できるのである。
【００２８】
図６は、黒鉛母材３７の表面に炭化珪素を化学蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で被覆して被覆層３８を形成したものであり、図７は、黒鉛母材３７の表層に炭化珪素を気相含浸法（ＣＤＩ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）によって浸透させて浸透層３９を設けたものである。気相含浸法では、黒鉛母材３７と炭化珪素との組織が連続的に変化する混在層が形成されるので、表面のみに被覆層３８を形成する化学蒸着法に比べて黒鉛母材３７と大気との遮断効果が優れている。
【００２９】
表２は、化学蒸着法で炭化珪素を被覆した黒鉛母材３７と被覆しない黒鉛母材との消耗測を比較したもので、炭化珪素を被覆したほうが加熱体９の消耗速度が約１／１０になることが確認された。
【００３０】
【表２】
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さらに、加熱体９は、放射性汚染部位に直接接触するので、消耗した加熱体９は作業後に放射性廃棄物として取り扱われる。このため、炭化珪素で被覆した加熱体９を用いることで、長期に亘って使用でき、廃棄回数を低減できる。
【００３１】
尚、黒鉛母材３７を大気と遮断するために、炭化珪素を用いたが、炭化珪素に特定されるものではなく耐熱性のある物質があれば、被覆物の材質は問わない。
【００３２】
以上説明したように本実施の形態によれば、コンクリート壁表層部を熱脆化させた後に剥つり作業を行うことでコンクリート壁表層部の剥離作業を短縮でき、しかもこれら作業中にその近傍を吸引しながら廃棄物を回収することで放射性廃棄物を拡散させずに処理できる。
【００３３】
また、本実施の形態によるコンクリート壁表層部の剥離作業は、高速回転するディスクカッター１８によって切削して剥つっているので、削り取られたコンクリート壁の表層部は平坦面となる。その結果、削り取り後の残存汚染の有無を確認するためにサーベイメータを表層部に沿って走査させる際、表層部が平坦面になっているのでサーベイメータと表層部との距離が一定となり、残存汚染の有無を正確に検査することができる。
【００３４】
さらに、上記実施の形態においては、図１に示す熱脆化手段２と、図２に示す剥離手段３とを夫々設置して熱脆化作業と剥離作業とを行っている。これら作業は熱脆化作業の直後に熱脆化させた部位を剥離するというように、熱脆化作業と剥離作業とを平行して行ってもよく、また、一旦全域を熱脆化させた後に、剥離作業を行うようにしてもよい。そして、全域の熱脆化作業後に剥離作業を行う場合には、熱脆化作業時に使用する図１に示す支持部７から加熱手段８を取り外し、そこに、切削手段１７を装着して剥離作業を行うことで、図１に示す基台４，昇降装置５，支持腕６，支持部７，図３に示す集塵カバー１５，吸引型集塵装置２１を、剥離作業時にも使用することができ、剥離作業時に使用する図２に示す基台４Ａ，昇降装置５，支持腕６，支持部７，図３に示す集塵カバー１５，吸引型集塵装置２１を省略することができる。
【００３５】
このほか、本実施の形態においては、加熱体９を高周波電源１２によって誘導加熱して加熱したものであるが、８００〜１２００℃に昇温できる加熱装置があれば、高周波電源による誘導過熱に特定されるものではなく、加えて、ディスクカッター１７を有する切削手段１７での剥離作業に代わって、例えばブラストによりコンクリート壁の表層部を粉砕して剥離するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるコンクリート壁表層部剥離装置のうち熱脆化手段を示す概略縦断面図。
【図２】本発明によるコンクリート壁表層部剥離装置のうち剥離手段を示す概略縦断面図。
【図３】本発明によるコンクリート壁表層部剥離装置のうち吸引型集塵装置を示す概略縦断面図。
【図４】脆化される深さと加熱時間との関係を示す線図。
【図５】本発明によるコンクリート壁表層部剥離装置の熱脆化手段を塗料の加熱に適用した使用例を示す概略縦断面図。
【図６】図１の加熱体に用いられる黒鉛母材の一例を示す概念図。
【図７】図１の加熱体に用いられる黒鉛母材の別の例を示す概念図。
【符号の説明】
【００３７】
１…コンクリート壁表層部剥離装置、２…熱脆化手段、３…剥離手段、４，４Ａ…基台、５…昇降装置、６…支持腕、７…支持部、８…加熱手段、９…加熱体、１０…断熱材、１１…誘導コイル、１２…高周波電源、１３…熱電対測温計、１４…温度制御装置、１５…集塵カバー、１７…切削手段、１８…ディスクカッター、２１…吸引型集塵装置、２２…廃棄物回収部、２３…サイクロンフィルタ、２４…回収容器、２７…流体濾過、２９…真空ポンプ、３０…撥水フィルタ、３１…微粒子フィルタ、３３…コンクリート壁、３４…表層部、３５…脆化部位、３６…塗料、３７…黒鉛母材、３８…被覆層、３９…浸透層。
【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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