(57)【要約】【課題】除染性能が高くかつ二次廃棄物の発生量が少ない除染装置及び除染方法を提供する。【解決手段】内部に液体Ｐと除染対象物Ｗとが収納される処理槽２と、液体Ｐを高圧で送出する高圧ポンプ３と、高圧ポンプ３から液体Ｐを供給されて処理槽２内の液体Ｐ中にキャビテーションジェットＪを発生させるノズル４と、ノズル４が発生させたキャビテーションジェットＪの流れに研磨粒Ａを供給する研磨粒供給装置６と、処理槽２から研磨粒Ａを回収して研磨粒供給装置６に供給する研磨粒回収装置７とを設ける。【選択図】図１
2007155544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体と除染対象物とが収納される処理槽と、
前記液体を高圧で送出する高圧ポンプと、
該高圧ポンプから前記液体を供給されて前記処理槽内の前記液体中にキャビテーションジェットを発生させるノズルと、
該ノズルが発生させたキャビテーションジェットの流れに研磨粒を供給する研磨粒供給装置と、
前記処理槽から前記研磨粒を回収して前記研磨粒供給装置に供給する研磨粒回収装置とを有している除染装置。
【請求項２】
前記ノズルと前記除染対象物との相対位置を調整するノズル位置調整装置を有している請求項１記載の除染装置。
【請求項３】
前記高圧ポンプに前記処理槽内の前記液体を供給する循環装置を有している請求項１または２に記載の除染装置。
【請求項４】
前記液体として水を用いる請求項１から３のいずれかに記載の除染装置。
【請求項５】
前記液体として化学除染材を用いる請求項１から３のいずれかに記載の除染装置。
【請求項６】
処理槽内に液体と除染対象物とを収納し、
前記処理槽内の前記液体中にキャビテーションジェットを発生させ、
前記除染対象物に前記キャビテーションジェットとともに研磨粒を吹き付け、
前記処理槽内から前記研磨粒を回収して再利用する除染方法。
【請求項７】
前記キャビテーションジェット及び前記研磨粒を用いた除染処理に先立って、化学除染材を用いた除染処理を前記除染対象物に施す請求項６記載の除染方法。
【請求項８】
前記キャビテーションジェットによって前記研磨粒を洗浄する請求項６または７記載の除染方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体表面に付着した放射性物質を除去する除染装置及び除染方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
除染装置は、例えば、放射性物質を取り扱う設備や器具の表面に付着した放射性物質を除去して作業者の被曝量を低減したり、表面にのみ放射性物質が付着している放射性廃棄物から放射性物質を除去して処理・処分コストの低い廃棄物として処理可能にするために用いられるものである。
【０００３】
このような除染装置としては、例えば、後記の各特許文献に記載の除染装置（汚染除去装置）が知られている。
特許文献１には、除染対象物に対して粒状研磨材を含む加圧水を噴射することで除染対象物の表面に付着した放射性物質を除去する汚染除去装置が記載されている。
特許文献２には、ウォータージェットによる物理除染と化学除染材による化学除染の両方を行う除染装置が記載されている。
特許文献３には、蒸気によって研磨材を吹き付けることで除染対象物の表面に付着した放射性物質を除去する除染装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１７８３９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６２９５号公報
【特許文献３】特開２０００−７５０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の汚染除去装置では、使用した粒状研磨材に放射性物質が付着するので、この粒状研磨材自体も放射性廃棄物として処理する必要がある（すなわち二次廃棄物が大量に生じる）。粒状研磨材を再利用することで、粒状研磨材の使用量を低減することができるが、一度使用した粒状研磨材には放射性物質が付着しているので、除染対象物への放射性物質の再付着が生じることになり、汚染除去能力に限度があった。
また、特許文献２に記載の除染装置では、使用した化学除染材が二次廃棄物になるので、廃棄物の量を低減することは困難であった。そして、除染対象物に対する放射性物質の付着力が大きい場合には、ウォータージェットのみでは十分な除染能力を得ることができないので、化学除染材の使用量を低減することは困難であった。
また、特許文献３に記載の除染装置では、高温の蒸気を用いて除染処理を行うので、除染対象物に熱負荷が加わってしまう。また、作業者の安全管理が困難であった。
さらに、この除染装置では、空気中で除染処理を行うので、除去した放射性物質の拡散を防ぐための措置が必要となり、作業が煩雑になってしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、除染性能が高くかつ二次廃棄物の発生量が少ない除染装置及び除染方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、内部に液体と除染対象物とが収納される処理槽と、前記液体を高圧で送出する高圧ポンプと、該高圧ポンプから前記液体を供給されて前記処理槽内の前記液体中にキャビテーションジェットを発生させるノズルと、該ノズルが発生させたキャビテーションジェットの流れに研磨粒を供給する研磨粒供給装置と、前記処理槽から前記研磨粒を回収して前記研磨粒供給装置に供給する研磨粒回収装置とを有している除染装置を提供する。
【０００８】
この除染装置では、高圧ポンプによってノズルに高圧の液体を供給して、処理槽内に貯留された液体中にキャビテーションジェットを発生させ、研磨粒供給装置によってこのキャビテーションジェットの流れに研磨粒を供給することで、処理槽内の除染対象物に、研磨粒を含んだキャビテーションジェットを吹き付ける。
これにより、除染対象物には、キャビテーションジェットによる放射性物質の剥離処理及び洗浄処理と、研磨粒によるブラスト処理（研削処理）とが同時に行われることになり、除染対象物の表面に付着した放射性物質が効果的に除去されるとともに、研磨粒自身に付着した放射性物質の除去も同時に行われる。
そして、キャビテーションジェットより発生する超音波によって得られる、微小な凹凸部に入り込んだ放射性物質の除去効果、キャビテーションジェットの持つ特性である、前面投影では影となるシャドーゾーン部への除染効果、及びキャビテーションジェットの特性である、噴流の流れと平行な面に対する除染効果などにより、被除染面に対してウォータージェットや気中ブラストのみでは効果が得られないような角度で噴流を吹付ける場合にも、放射性物質を効果的に除去することができ、また、除染対象物のシャドーゾーン部表面に付着した放射性物質についても、効果的に除去することができる。
【０００９】
また、これらの処理は、処理槽内に貯留された液体中で行われるので、除染対象物から除去した放射性物質が周囲に拡散しにくい。
除染対象物のブラスト処理に使用された研磨粒は、研磨粒回収装置によって回収されて、再度研磨粒供給装置に供給されて再度ブラスト処理に利用されるので、二次廃棄物の量が低減される。
ここで、ブラスト処理に使用された研磨粒には放射性物質が付着している。しかし、この除染装置では、研磨粒は、ブラスト処理に使用されるにあたって、キャビテーションジェットの流れにさらされるので、再利用した研磨粒は、付着している放射性物質が洗い流されたのちに除染対象物に吹き付けられる。
すなわち、この除染装置では、除染対象物に対して清浄化された研磨粒が吹き付けられるので、除染対象物への放射性物質の再付着が抑制される。これにより、この除染装置は、除染対象物の除染効率が高い。
【００１０】
この除染装置は、前記ノズルと前記除染対象物との相対位置を調整するノズル位置調整装置を有していてもよい。
この場合には、ノズル位置調整装置によってノズルと除染対象物との相対位置を調整することで、除染対象物に対するキャビテーションジェットの当たり具合を調整することができる。
例えば、ノズル位置調整装置によってノズルと除染対象物との距離を小さくすることで、キャビテーションジェットの流れが減衰する前に除染対象物に当たることになり、高い除染効果を得ることができる。
【００１１】
一方、ノズル位置調整装置によってノズルと除染対象物との相対位置を、ノズルが発生させるキャビテーションジェットが除染対象物に届かないようにすることで（例えばノズルと除染対象物とを十分に離間させるか、除染対象物をノズルに対向する位置から外す）、キャビテーションジェットの流れに乗った研磨粒が除染対象物表面の放射性物質の除去に寄与しなくなり、キャビテーションジェットによる研磨粒の洗浄のみが行われるので、研磨粒を効果的に洗浄することができる。
また、ノズルから吐出される流れのあたる位置に非常に微小且つ鋭利な凹凸のある部材を配置して、ノズルから吐出される研磨粒をこの部材に当てる事で、除染処理に繰り返し使用することで消耗した研磨粒の角部（すなわち研磨粒の研磨に作用する部位）を再生することができ、研磨粒の研磨性能を回復させることができる。
なお、本除染装置によれば、除染対象物の表面粗度の荒いものに対して除染処理を施工することで、除染対象物の表面の凹凸を滑らかにして、再付着を抑制することができるという効果も得られる。
【００１２】
この除染装置は、前記高圧ポンプに前記処理槽内の前記液体を供給する循環装置を有していてもよい。
この場合には、処理槽内の液体が循環使用されるので、除染処理に用いられる液体の量が少なくて済み、二次廃棄物の低減が可能となる。
【００１３】
この除染装置において、前記液体として水を用いてもよい。
この場合には、除染処理に薬液ではなく水を用いているので、使用した水は、フィルタ等を使って放射性物質を除去したのちに、一般の排水系統に放流することができ、二次廃棄物の低減が可能となる。
【００１４】
この除染装置において、前記液体として化学除染材を用いてもよい。
この場合には、上記のキャビテーションジェット及び研磨粒による除染能力に、さらに化学除染材の除染能力が加わるので、除染能力が高い。
【００１５】
また、本発明は、処理槽内に液体と除染対象物とを収納し、前記処理槽内の前記液体中にキャビテーションジェットを発生させ、前記除染対象物に前記キャビテーションジェットとともに研磨粒を吹き付け、前記処理槽内から前記研磨粒を回収して再利用する除染方法を提供する。
ここで、この除染方法において、前記キャビテーションジェット及び研磨粒を用いた除染処理に先立って、化学除染材を用いた除染処理を前記除染対象物に施してもよい。
この場合には、除染対象物に対して化学除染材による除染処理を施し、化学除染材によって除去可能な汚染を除去したのちに、キャビテーションジェット及び研磨粒による除染処理を行うので、キャビテーションジェット及び研磨粒による除染処理を良好に行うことができ、高い除染効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る除染装置及び除染方法によれば、除染性能が高く、かつ二次廃棄物の発生量が少なくて済むので、除染処理を容易かつ低コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る除染装置１は、内部に液体Ｐと除染対象物Ｗとが収納される処理槽２と、液体Ｐを高圧で送出する高圧ポンプ３と、高圧ポンプ３から液体Ｐを供給されて処理槽２内の液体Ｐ中にキャビテーションジェットＪを発生させるノズル４とを有している。
本実施形態では、液体Ｐとして、水が用いられている。
【００１８】
この除染装置１は、ノズル４が発生させたキャビテーションジェットＪの流れに研磨粒Ａを供給する研磨粒供給装置６と、処理槽２から研磨粒Ａを回収して研磨粒供給装置６に供給する研磨粒回収装置７とを有している。
ここで、研磨粒Ａの材質（硬度、比重）や形状は、要求される除染力（研削力）や除染対象物Ｗの形状、材質に応じて、適宜選択される。また、高圧ポンプ３も、キャビテーションジェットＪに要求される除染力（研削力）や除染対象物Ｗの形状、材質や研削範及びノズルから被除染物までの距離（スタンドオフ）に応じて、適切な性能（吐出圧力、吐出量）のものが選択される。
【００１９】
本実施形態では、除染対象物Ｗは、付着汚染され、強固なクラッドが付着しているＳＵＳ３０４製の原子力発電所用部材である。なお、この除染処理は、例えば、原子力発電所の共用期間中に行われる。
このため、本実施形態では、研磨粒Ａとして、０．３ｍｍのＳＵＳ３０４製ワイヤを０．３ｍｍ長で刻んだものを用いる。また、高圧ポンプ３として、液体Ｐの吐出圧が２２ＭＰａ、液体Ｐの吐出量が１５Ｌ／ｍｉｎのものを用いる。
【００２０】
また、この除染装置１は、高圧ポンプ３に処理槽２内の液体Ｐを供給する循環装置８を有している。
さらに、この除染装置１は、ノズル４と除染対象物Ｗとの相対位置を調整するノズル位置調整装置（図示せず）を有している。ノズル位置調整装置としては、例えばノズル４を任意の位置に保持可能なアーム等が用いられる。
ここで、この除染装置１による除染処理の際に、ノズル位置調整装置によって、必要とされる除染処理能力に応じてノズル４の移動速度を自動で制御することで、均一且つ効率の高い除染処理を行って、高い除染効果を得ることができる。
ノズル送りは、例えば、多軸アームを用いて三次元的にノズル４の移動を行ってもよく、また、除染対象物Ｗを処理槽２の底部に固定し回転させる構成を採用することで、ノズル送りをリニア一軸移動又はそれに上下動を加えた二軸制御で行うことが可能である。
【００２１】
以下、上記の各構成部材について詳細に説明する。
ノズル４は、図２に示すように、先端に絞り４ａが設けられた管状の部材である。
研磨粒供給装置６は、略円筒形状のハウジング１１と、ハウジング１１の一端に設けられるノズルホルダ１２と、ハウジング１１の他端に設けられるディフューザ１３とを有している。
【００２２】
ノズルホルダ１２は、ハウジング１１の一端を閉塞しつつ、ノズル４をその先端部がハウジング１１内に位置した状態で保持する部材である。
ノズルホルダ１２は、略円盤形状をなしており、ハウジング１１の一端に対して略同軸にして取り付けられている。ノズルホルダ１２には、ハウジング１１の軸線と略同軸となる貫通孔１２ａが設けられており、ノズル４は、この貫通孔１２ａに挿入されることで、ハウジング１１と略同軸にして保持されている。
【００２３】
ハウジング１１の中間部には、接続ポート１１ａが設けられている。この接続ポート１１ａには、研磨粒回収装置７が接続されており、接続ポート１１ａを通じて研磨粒回収装置７から研磨粒Ａが供給されるようになっている。すなわち、ハウジング１１は、ノズル４が発生させたキャビテーションジェットＪの流れによって研磨粒回収装置７から研磨粒Ａを吸い出す機構を構成している。
ディフューザ１３は、一端がハウジング１１の他端に接続された略円柱形状の部材であって、その内部には、ノズル４が発生させたキャビテーションジェットＪを流通させる流路１３ａが形成されている。
【００２４】
ディフューザ１３は、その一端がノズル４の先端に近接して設けられている。
ディフューザ１３に設けられる流路１３ａは、ノズル４と略同軸となる直線状をなしている。流路１３ａは、ノズル４の先端近傍部分では、ノズル４の先端から離間するにつれて内径が漸次縮径されていて、所定の内径に達した以降は、ノズル４とは反対側の端部（すなわち除染対象物Ｗ側の端部）まで、略同径とされている。
但し、除染対象範囲を広げる為に出口を広げた形状にしたり、局所的な除染能力を高くするために出口を絞った形状にすることで目的に応じたものにすることが可能である。
【００２５】
研磨粒回収装置７は、処理槽２の底部近傍に、処理槽２の底面に対向させて設けられる吸い込みノズル７ａと、この吸い込みノズル７ａとハウジング１１の接続ポート１１ａとを接続する管路７ｂとを有している。
循環装置８は、処理槽２内の液体Ｐを汲み上げて高圧ポンプ３に供給する循環用ポンプ２１と、循環用ポンプ２１の吸い込み口に設けられるストレーナ２２と、循環用ポンプ２１と高圧ポンプ３との間に介装されるフィルタ装置２３とを有している。
ストレーナ２２は、循環用ポンプ２１が吸い上げる液体Ｐ中から研磨粒Ａやその他の比較的大きい固形物を取り除くためのものである。
尚、ストレーナ２２として、処理槽２の底部の上方に、ストレーナーと同等のメッシュからなる網状の第二底部を設けてもよい。この場合には、より沈降しやすい物質の分離に有効である。このような構成の処理槽２を用いる場合には、処理槽２底部を漏斗形状にし、この漏斗状部分の先端部（集合部）に、研磨粒回収装置７の吸い込みノズル７ａの先端を接続して、処理槽２の底部から研磨粒Ａの回収を行う（なお、この構成では、研磨粒Ａの循環量が適正になるよう、処理槽２への研磨粒Ａの投入量を適切に調整する）。
フィルタ装置２３は、循環用ポンプ２１が送出した液体Ｐ中から、ストレーナ２２では除去しきれなかった研磨粒Ａや固形物を除去するためのものである。
【００２６】
このように構成される除染装置１では、除染対象物Ｗの除染処理を行うにあたって、まず、処理槽２内に除染対象物Ｗを設置し、さらに処理槽２内に液体Ｐ及び研磨粒Ａを貯留する。
この状態で、高圧ポンプ３によってノズル４に高圧の液体Ｐを供給して、キャビテーションジェットＪを発生させることで、処理槽２内の液体Ｐ中で、キャビテーションジェットＪによる除染対象物Ｗの除染処理が行われる。
【００２７】
キャビテーションジェットＪは、ノズル４から液体Ｐを高速で噴出させることで発生したキャビテーションを伴う、ジェット水流である。
キャビテーションは、崩壊する際に、周囲に１ＧＰａ以上の衝撃圧を発生させる。このため、キャビテーションジェットＪを除染対象物Ｗの表面に噴射して、除染対象物Ｗの表面でキャビテーションを崩壊させることで、除染対象物Ｗの表面に壊食が生じて、除染対象物Ｗの表面のクラッドが削り取られる。
【００２８】
さらに、この除染装置１では、研磨粒供給装置６によってこのキャビテーションジェットＪの流れに研磨粒Ａが供給される。
具体的には、ノズル４からキャビテーションジェットＪを発生させると、ハウジング１１内の流体がキャビテージョンジェットＪの流れに巻き込まれて流路１３ａ内に送り込まれる。
すると、ハウジング１１の内圧が低下するので、接続ポート１１ａに接続された管路７ｂの内圧も低下する。これにより、処理槽２の底部に溜まった研磨粒Ａが周囲の液体Ｐとともに吸い込みノズル７ａに吸い上げられて、管路７ｂを通じてハウジング１１内に供給される。このようにハウジング１１内に供給された研磨粒Ａは、ハウジング１１内の液体ＰとともにキャビテーションジェットＪの流れに供給される。
【００２９】
このように、この除染装置１では、処理槽２内の除染対象物Ｗに、研磨粒Ａを含んだキャビテーションジェットＪを吹き付けるので、除染対象物Ｗの表面が研磨粒Ａによって研削される。
すなわち、この除染装置１は、除染対象物Ｗに対して、キャビテーションジェットＪによる洗浄処理と並行して、研磨粒Ａによるブラスト処理を施すので、除染対象物Ｗの表面に付着したクラッドが効果的に除去される。
また、これらの処理は、処理槽２内に貯留された液体Ｐ中で行われるので、除染対象物Ｗから除去したクラッドが周囲に拡散しにくく、周囲に汚染が広がりにくい。
【００３０】
上記のように除染対象物Ｗのブラスト処理に使用された研磨粒Ａは、処理槽２の底部に沈殿する。この研磨粒Ａは、研磨粒回収装置７によって回収されることで、研磨粒供給装置６に供給されて、再度ブラスト処理に利用される。
すなわち、この除染装置１では、研磨粒Ａが繰り返しブラスト処理に利用されるので、研磨粒Ａの使用量が少なくて済み、二次廃棄物の量が低減される。
【００３１】
ここで、一度ブラスト処理に使用された研磨粒Ａには放射性物質であるクラッドが付着している。しかし、この除染装置１では、研磨粒Ａは、ブラスト処理に使用されるにあたって、キャビテーションジェットＪの流れにさらされるので、再利用した研磨粒Ａは、付着しているクラッドが洗い流されたのちに除染対象物Ｗに吹き付けられる。
すなわち、この除染装置１では、除染対象物Ｗに対して清浄化された研磨粒Ａが吹き付けられるので、除染対象物Ｗへのクラッドの再付着が抑制される。このため、この除染装置１は、除染対象物Ｗの除染効率が高い。
【００３２】
さらに、この除染装置１では、ノズル位置調整装置によってノズル４と除染対象物Ｗとの相対位置を調整することで、除染対象物Ｗに対するキャビテーションジェットＪの当たり具合を調整することができる。
例えば、ノズル位置調整装置によってノズル４と除染対象物Ｗとの距離を小さくすることで、キャビテーションジェットＪの流れが減衰する前に除染対象物Ｗに当たることになり、高い除染効果を得ることができる。
また、ノズル位置調整装置によってノズル４と除染対象物Ｗとの距離を大きくすることで、キャビテーションジェットＪの流れが所定程度減衰した時点で除染対象物Ｗに当たることになり、除染効果が弱められる。この場合には、損傷しやすい除染対象物Ｗについても、除染対象物Ｗを損傷させずに除染処理を良好に行うことができる。
【００３３】
また、この除染装置１では、ノズル位置調整装置によってノズル４と除染対象物Ｗとの相対位置を調整して、図３に示すように、ノズル４が発生させるキャビテーションジェットＪが除染対象物に届かないようにすることで（例えばノズル４と除染対象物Ｗとを十分に離間させるか、除染対象物Ｗをノズル４に対向する位置から外す）、キャビテーションジェットＪの流れに乗った研磨粒Ａが除染対象物Ｗ表面のクラッドの除去に寄与しなくなり、キャビテーションジェットＪによる研磨粒Ａの洗浄のみが行われるので、研磨粒Ａを効果的に洗浄することができる。
【００３４】
また、この除染装置１は、高圧ポンプ３に処理槽２内の液体Ｐを供給する循環装置８を有している。すなわち、この除染装置１では、処理槽２内の液体Ｐが循環使用されるので、除染処理に用いられる液体Ｐの量が少なくて済み、二次廃棄物の低減が可能となる。
【００３５】
また、この除染装置１では、液体Ｐとして、薬液ではなく、水を用いているので、使用した水は、フィルタ等を使って放射性物質を除去したのちに、一般の排水系統に放流することができ、二次廃棄物の低減が可能となる。
【００３６】
ここで、上記実施の形態では、研磨粒ＡがＳＵＳ製である例を示したが、これに限られることなく、研磨粒Ａとして、より硬い材質（例えばタングステン）のものを用いてもよい。
この場合には、ブラスト処理を繰り返しても研磨粒Ａに損耗が生じにくいので、研磨粒Ａをより長期にわたって再生利用することができ、二次廃棄物をより一層低減することができる。
ここで、この除染装置１では、高圧ポンプ３、ノズル４、ノズル７ａを複数設けることで、処理能力を向上させることができる。
また、この除染装置１において、複数の処理槽２を設けて、これら処理槽２を除染対象物の汚染度に応じて使い分けることで（すなわち、汚染度が高い段階と除染処理によって汚染度がある程度低下した段階とで処理槽２を使い分けることで）、除染効果（ＤＦ値及び放射能濃度の絶対値を低くする）をより大きくすることができる。
【００３７】
また、上記したキャビテーションジェット及び研磨粒を用いた除染処理に先立って、除染対象物Ｗに、化学除染材による除染処理を施してもよい。
この場合には、除染対象物Ｗに対して化学除染材による除染処理を施し、化学除染材によって除去可能な汚染を除去したのちに、キャビテーションジェット及び研磨粒による除染処理を行うので、キャビテーションジェット及び研磨粒による除染処理を良好に行うことができ、高い除染効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る除染装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る除染装置に用いられる研磨粒供給装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る除染装置による研磨粒の洗浄の様子を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  除染装置
２  処理槽
３  高圧ポンプ
４  ノズル
６  研磨粒供給装置
７  研磨粒回収装置
８  循環装置
Ａ  研磨粒
Ｊ  キャビテーションジェット
Ｐ  液体
Ｗ  除染対象物
【図１】
2007155544.tif 000003
【図２】
2007155544.tif 000004
【図３】
2007155544.tif 000005