(57)【要約】【課題】放射性物質を含む酸化皮膜が形成された系統配管等の配管・機器の除染効果が高く、除染工期を短縮することができる除染方法および除染装置を提供すること。【解決手段】除染装置１０は、放射性物質を含む酸化皮膜からなる除去対象酸化皮膜が表面に付着された金属製の除染対象部位３に、化学除染処理系統から供給した化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により除去対象酸化皮膜を除去する除染装置であって、化学除染処理系統２０は、除染対象部位３に化学除染処理液を供給する除染処理液配管２１と、除染処理液配管２１に化学除染処理液を供給する薬液タンク３０と、薬液タンク３０内の化学除染処理液中に微小気泡を発生させる微小気泡発生装置４０とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む酸化皮膜からなり金属材の表面に付着した除去対象酸化皮膜に、化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により前記除去対象酸化皮膜を除去する除染方法において、
前記化学除染処理は、除染剤を含む化学除染処理液で前記除去対象酸化皮膜を除染処理する除染工程と、この除染工程後の化学除染処理液中の除染剤を分解する除染剤分解工程と、この除染剤分解工程後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する浄化工程とを有する処理であり、
前記除染工程、除染剤分解工程、および浄化工程から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含むことを特徴とする除染方法。
【請求項２】
前記除染剤分解工程および前記浄化工程から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含むことを特徴とする請求項１に記載の除染方法。
【請求項３】
前記除染工程が酸化工程を含む場合、この酸化工程で用いられる化学除染処理液が、酸素からなる微小気泡を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の除染方法。
【請求項４】
前記化学除染処理は、第１化学除染処理部分と、この第１化学除染処理部分の後に行う第２化学除染処理部分と、この第２化学除染処理部分の後に行う最終浄化工程とを含む処理であり、
前記第１化学除染処理部分は、還元剤を含む化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を還元除染処理する第１還元工程と、この第１還元工程後の化学除染処理液中の還元剤を分解する第１還元剤分解工程と、この第１還元剤分解工程後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する第１浄化工程とを有する処理であり、
前記第２化学除染処理部分は、前記第１化学除染処理部分の浄化工程後の化学除染処理液に酸化剤を加えた化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を酸化除染処理する酸化工程と、この酸化工程後の化学除染処理液に還元剤を加えた化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を還元除染処理する第２還元工程と、この第２還元工程後の化学除染処理液中の還元剤を分解する第２還元剤分解工程とを有する処理であり、
前記第２化学除染処理部分は、１回または２回以上繰り返して行われ、
前記最終浄化工程は、前記第２化学除染処理部分終了後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する工程であり、
前記化学除染処理中から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含むことを特徴とする請求項１に記載の除染方法。
【請求項５】
前記第１還元剤分解工程、前記第２還元剤分解工程、前記第１浄化工程、および前記最終浄化工程から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含むことを特徴とする請求項４に記載の除染方法。
【請求項６】
前記酸化工程で用いられる化学除染処理液が、酸素からなる微小気泡を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の除染方法。
【請求項７】
前記金属材は、原子力発電プラントまたは放射性物質取扱施設において用いられる構成部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の除染方法。
【請求項８】
前記構成部材は、原子力発電プラントの冷却材再循環系統の構成部材であることを特徴とする請求項７に記載の除染方法。
【請求項９】
前記微小気泡を含む化学除染処理液の温度は、８０℃以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の除染方法。
【請求項１０】
前記化学除染処理液中の微小気泡は、平均気泡径が６５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の除染方法。
【請求項１１】
前記化学除染処理液中の微小気泡は、前記化学除染処理液に接液した除去対象酸化皮膜のゼータ電位と反対の符号の電荷を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の除染方法。
【請求項１２】
前記除去対象酸化皮膜は、ニッケルフェライトを主として含む難溶解性の酸化皮膜であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の除染方法。
【請求項１３】
前記化学除染処理液中の微小気泡は、加圧溶解型発生法または旋回流型発生法を用いて得られたものであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の除染方法。
【請求項１４】
放射性物質を含む酸化皮膜からなる除去対象酸化皮膜が表面に付着された金属製の除染対象部位に、化学除染処理系統から供給した化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により前記除去対象酸化皮膜を除去する除染装置であって、
前記化学除染処理系統は、
前記除染対象部位に化学除染処理液を供給する除染処理液配管と、
この除染処理液配管に化学除染処理液を供給する薬液タンクと、
この薬液タンク内の化学除染処理液中に微小気泡を発生させる微小気泡発生装置と、
を備えることを特徴とする除染装置。
【請求項１５】
前記微小気泡発生装置は、化学除染処理液中に前記気体を過飽和に溶解させる気体溶解装置とこの気体が過飽和に溶解した化学除染処理液を前記薬液タンク内の化学除染処理液中に噴出させるノズルとからなる加圧式微小気泡発生装置、または化学除染処理液と気体とを含む二相旋回流を形成し、この二相旋回流を前記薬液タンク内の化学除染処理液中に排出する旋回流型微小気泡発生装置であることを特徴とする請求項１４に記載の除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントや放射性物質取扱施設の配管・機器等の放射線量を低減するため、配管等の金属材表面に生成した金属酸化皮膜を除去する除染方法、および除染装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントや放射性物質取扱施設等の配管・機器の一部は、機器や配管を構成する金属材の表面に、ヘマタイト、酸化クロム、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等からなる放射性物質を含む酸化皮膜が付着して放射能汚染される。この酸化皮膜が付着した金属材については、金属材の表面から酸化皮膜を除去する除染処理が必要である。
【０００３】
効率的な除染処理方法としては、たとえば、研磨材の噴射、水の流動、水中でのキャビテーション、マイクロバブル等を用いる物理的手法（物理除染）や、薬剤を用いる化学的手法（化学除染）、または化学的手法と物理的手法とを併用する方法が多数提案されている。また、化学除染法としては、酸化剤を用いた酸化除染、還元剤を用いた還元除染や、酸化除染と還元除染とを行う酸化還元除染が知られている。
【０００４】
物理除染方法のうち水流や蒸気流を利用する方法としては、例えば、特許文献１（特開２０００−７５０９５号公報）に、蒸気を媒体として研磨材を除染対象物に噴射して汚染された酸化皮膜を研削除去する除染法が記載されている。また、特許文献２（特開２００２−１１６２９５号公報）には、ウォータージェットによる物理除染と薬剤による化学除染とを併用して汚染された酸化皮膜を除去する除染法が記載されている。さらに、特許文献３（特許第４３０２０９７号公報）には、水を媒体としたキャビテーションジェットとその流れに研磨材を供給することで汚染された酸化皮膜を剥離する方法が記載されている。なお、特許文献２および３に記載された発明は、水の流動による効果に加えキャビテーションの効果をも利用するものである。
【０００５】
物理除染方法のうちキャビテーションを利用する方法としては、例えば、特許文献４（特開２００８−６２１６２号公報）に、超音波により水中にキャビテーションを生じさせて接液表面を洗浄する方法が記載されている。また、特許文献５（特開２００５−３５１７７１号公報）には、除染を目的としないが、超音波により流体中にキャビテーションを発生させる方法が記載されている。
【０００６】
化学除染方法のうちオゾンによる酸化除染方法としては、例えば、特許文献６（特開２００７−３０９８６４号公報）に、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を除染対象物に接触させる除染方法が記載されている。また、特許文献７（特開２００９−１２５６８４号公報）には、オゾンマイクロバブルを用いた原子力発電所の除染工程水の水処理技術が開示されている。なお、特許文献６および７に記載された発明は、マイクロバブルを用いているが、明細書中の記載より、マイクロバブルを利用した物理除染方法ではなく、オゾンを利用した酸化除染方法であると判断される。
【０００７】
近年、原子力発電プラントの系統配管では、化学除染が頻繁に実施されている。ところが、原子力発電プラントで用いられる水質や除染対象物の材質の種類によっては、配管や機器の表面に生成する酸化皮膜が、例えば、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等の化学的に溶解し難いものになる場合がある。このような難溶性の酸化皮膜については、化学除染方法単独で除染しても除染効率が悪く、除染工期が長くなる。このため、化学除染方法と物理除染方法とを併用することにより、除染を効率化することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−７５０９５号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６２９５号公報
【特許文献３】特許第４３０２０９７号公報
【特許文献４】特開２００８−６２１６２号公報
【特許文献５】特開２００５−３５１７７１号公報
【特許文献６】特開２００７−３０９８６４号公報
【特許文献７】特開２００９−１２５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、物理除染法として、上記特許文献１〜６に示された方法を用いると、配管内に挿入することが困難な機器、噴射ノズルや超音波振動子等を用いるため、一次冷却系統の配管の除染には適用が難しいという課題がある。
【００１０】
たとえば、特許文献２に記載されたウォータージェットの噴射ノズルでは、配管内にノズルを挿入する作業が熟練を要する上、複雑な配管構成には対応できず、またノズル挿入口を確保できないプラントには適用できない。
【００１１】
また、特許文献４や５に記載されたキャビテーション発生装置は、配管外部から超音波によって流体中にキャビテーションを発生させるものである。特許文献４や５に記載されたキャビテーション発生装置において、キャビテーションを効率よく発生させるためには、複数の発生器を設置したり配管厚と複合共振する材料を設置したりする等の工夫が必要であることから、系統配管全体を満たす除染液体にキャビテーションを発生させることは困難である。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するものであり、放射性物質を含む酸化皮膜が形成された系統配管等の配管・機器の除染効果が高く、除染工期を短縮することができる除染方法および除染装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、放射性物質を含む酸化皮膜が形成された系統配管等の配管・機器の化学除染時に微小気泡を流体全体に供給すると、除染効果が高いために除染工期を短縮することができることを見出してなされたものである。
【００１４】
すなわち、本発明の除染方法は、上記課題を解決するためのものであり、放射性物質を含む酸化皮膜からなり金属材の表面に付着した除去対象酸化皮膜に、化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により前記除去対象酸化皮膜を除去する除染方法において、前記化学除染処理は、除染剤を含む化学除染処理液で前記除去対象酸化皮膜を除染処理する除染工程と、この除染工程後の化学除染処理液中の除染剤を分解する除染剤分解工程と、この除染剤分解工程後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する浄化工程とを有する処理であり、前記除染工程、除染剤分解工程、および浄化工程から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の除染装置は、上記課題を解決するためのものであり、放射性物質を含む酸化皮膜からなる除去対象酸化皮膜が表面に付着された金属製の除染対象部位に、化学除染処理系統から供給した化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により前記除去対象酸化皮膜を除去する除染装置であって、前記化学除染処理系統は、前記除染対象部位に化学除染処理液を供給する除染処理液配管と、この除染処理液配管に化学除染処理液を供給する薬液タンクと、この薬液タンク内の化学除染処理液中に微小気泡を発生させる微小気泡発生装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の除染方法および除染装置によれば、放射性物質を含む酸化皮膜が形成された系統配管等の配管・機器の除染効果が高く、除染工期を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る除染装置の第１の実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明に係る除染方法の工程の一例を示す流れ図。
【図３】超音波振動によるキャビテーションで水中に発生した気泡による破壊力の水温による影響を示すグラフ。
【図４】化学除染処理液のｐＨと、金属酸化物および微小気泡のゼータ電位との関係を示すグラフ。
【図５】微小気泡が除去対象酸化皮膜のゼータ電位と反対の符号の電荷を有する状態における、微小気泡による除染の作用を模式的に示す説明図。
【図６】微小気泡の有無による除染効果の差異を示すグラフ。
【図７】本発明に係る除染装置の第２の実施形態を示す概略構成図。
【図８】本発明に係る除染装置の第２の実施形態で発生させた微小気泡の気泡径の分布を示すグラフ。
【図９】本発明に係る除染装置の第３の実施形態を示す概略構成図。
【図１０】本発明に係る除染装置の第３の実施形態に用いられる微小気泡発生装置を模式的に示す断面図。
【図１１】本発明に係る除染装置の第３の実施形態で発生させた微小気泡の気泡径の分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る除染装置および除染方法について説明する。
【００１９】
［除染装置］
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る除染装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。図１に示す除染装置１０は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有する原子力発電プラント１の原子炉冷却材再循環系統３を除染処理する除染装置である。
【００２０】
本実施形態において除染対象部位である原子炉冷却材再循環系統３は、原子力発電プラント１の通常運転時に冷却材が循環する系統であり、原子炉再循環系配管４とこの原子炉再循環系配管４の途中に設けられる再循環ポンプ５等とを含む。
【００２１】
なお、本実施形態では、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有する原子力発電プラント１の原子炉冷却材再循環系統３を除染処理する除染装置の例を示したが、本発明では、原子力発電プラント１として、図示しない加圧水型原子炉（ＰＷＲ）を有する原子力発電プラントの一次系統を除染処理する除染装置としてもよい。
【００２２】
原子炉再循環系配管４は、再循環ポンプ５の出口（デリベリ）側から略垂直方向に延設されて再循環ポンプ５からの冷却材を上方に移送するＰＬＲ（Primary Loop Re-circulation System：一次冷却材再循環系）垂直管６と、ＰＬＲ垂直管６の上方端に連通してＰＬＲ垂直管６の上方に位置しかつ図示しない原子炉圧力容器の周囲に略水平な環状に設置されるＰＬＲ水平管７と、このＰＬＲ水平管７の管壁に連通するとともに上方に延設されるＰＬＲライザー管８とを有する。また、ＰＬＲ垂直管６の途中には、除染装置１０から化学除染処理液が供給される枝管９が設けられる。
【００２３】
除染対象部位である原子炉冷却材再循環系統３を構成する、原子炉再循環系配管４や図示しない機器は、冷却材に接液する部分が、通常、低炭素ステンレス鋼等の金属からなる金属材で構成されている。
【００２４】
これらの金属材は、原子力発電プラント１の冷却材に接液すること等により、表面にヘマタイト、酸化クロム、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等からなる腐食性酸化物が生じる。この腐食性酸化物は、剥離すると冷却材とともに移動して炉心等に到達し、放射化されて放射性酸化物になることがある。そして、この放射性酸化物は冷却材とともに原子炉冷却材再循環系統３を循環し、原子炉冷却材再循環系統３の金属材の表面に再び付着して放射性物質を含む酸化皮膜となる。
【００２５】
この放射性物質を含む酸化皮膜は、腐食性酸化物と同様に、通常、ヘマタイト、酸化クロム、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等からなる。なお、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）は従来の化学除染で除染しにくい難溶性の酸化物である。
【００２６】
本発明では、このような酸化皮膜、すなわち除染対象部位である金属材の表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、除去対象酸化皮膜という。除染装置１０は、除染対象部位である原子炉冷却材再循環系統３の除去対象酸化皮膜を除去する装置である。
【００２７】
本発明において、除染装置１０から枝管９に供給される化学除染処理液とは、除染装置１０から除染対象部位としての原子炉冷却材再循環系統３に供給される液体を意味する。なお、除染装置１０から除染対象部位３に供給される液体の組成は、除染工程、除染剤分解工程、および浄化工程等の除染作業の状況により変化するため、除染装置１０の化学除染処理液の組成は一定ではない。
【００２８】
具体的には、化学除染処理液は、冷却材と同様の純水や、純水中に除染剤が含まれる水溶液や、化学的に分解された除染剤や除染対象部位としての原子炉冷却材再循環系統３から剥離した金属のイオンが純水中に含まれた水溶液等である。
化学除染処理液中に含まれる除染剤としては、たとえば、シュウ酸等の還元除染剤や、オゾンガス、過マンガン酸塩等の酸化除染剤が挙げられる。
【００２９】
除染装置１０は、放射性物質を含む酸化皮膜からなる除去対象酸化皮膜が表面に付着された金属製の除染対象部位としての原子炉冷却材再循環系統３に、化学除染処理系統２０から供給した化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により前記除去対象酸化皮膜を除去する除染装置である。
【００３０】
除染装置１０の化学除染処理系統２０は、除染対象部位３に化学除染処理液を供給する除染処理液配管としての除染処理液主循環ライン２１と、この除染処理液主循環ライン２１に化学除染処理液を供給する薬液タンク３０と、この薬液タンク３０内の化学除染処理液中に微小気泡を発生させる微小気泡発生装置４０と、を備える。
【００３１】
また、化学除染処理系統２０は、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中にミキサ５１を用いてオゾンを供給するオゾン発生器５０と、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中の除染剤を分解する除染剤分解装置６２と、化学除染処理液中のカチオン性の不純物イオンを吸着して除去するカチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６３と、化学除染処理液中のアニオン性の不純物イオンを吸着して除去するアニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６４と、をさらに備える。
【００３２】
除染処理液主循環ライン２１は、一方端が原子炉再循環系配管４の枝管９に接続されるとともに、他方端が原子炉再循環系配管４の除染液排出口９３に接続される。また、除染処理液主循環ライン２１には、除染処理液主循環ライン２１内を流通する化学除染処理液を送液する化学除染処理液循環ポンプ２２が設けられる。これにより、原子力発電プラント１では、除染処理液主循環ライン２１と原子炉再循環系配管４の一部との間で化学除染処理液がループ状に循環可能になっている。
【００３３】
＜薬液タンク＞
薬液タンク３０は、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中に除染剤を供給するためのタンクである。
【００３４】
薬液タンク３０は、除染処理液主循環ライン２１の一部をバイパスして除染処理液主循環ライン２１に再び合流する薬液ライン３１の途中に設けられる。薬液ライン３１の途中には、薬液タンク３０から排出された化学除染処理液を除染処理液主循環ライン２１に送液する薬液ラインポンプ３２が設けられる。これにより、除染装置１０では、除染処理液主循環ライン２１中を流通する化学除染処理液と別に、薬液タンク３０で化学除染処理液を調製可能になっている。
【００３５】
また、薬液タンク３０には、薬液タンク３０中の化学除染処理液（薬液）を一旦取り出して薬液タンク３０中に戻す薬液加熱ライン３５と、この薬液加熱ライン３５中の化学除染処理液を加熱するヒータ３３と、薬液加熱ライン３５中の化学除染処理液を薬液タンク３０に送液する薬液加熱ラインポンプ３４とが設けられる。ヒータ３３により、除染装置１０では、薬液加熱ライン３５中の化学除染処理液の温度調整が容易になっている。
【００３６】
薬液タンク３０では、通常、薬液タンク３０中に新たに装入された溶液に、または除染処理液主循環ライン２１から導入された化学除染処理液に、除染剤等の薬剤が添加されて薬液が調製される。薬液タンク３０で添加される薬液としては、たとえば、シュウ酸またはこの水溶液等の還元剤、過マンガン酸塩またはこの水溶液等の酸化剤が挙げられる。
【００３７】
なお、薬液タンク３０では、常に薬液が調製される必要はない。たとえば、薬液タンク３０は、除染処理液主循環ライン２１から導入された化学除染処理液に、薬剤を添加せずに、微小気泡を含ませるためだけの目的でも使用される。
【００３８】
＜微小気泡発生装置＞
微小気泡発生装置４０は、薬液タンク３０内の化学除染処理液中に微小気泡を発生させる装置である。微小気泡発生装置４０は、薬液タンク３０中の化学除染処理液を取り出して再び薬液タンク３０に戻す薬液循環ライン４１に設けられる。
【００３９】
なお、図１に示される微小気泡発生装置４０は、微小気泡発生装置４０が薬液循環ライン４１の途中にのみ設けられる例であるが、本発明で用いられる微小気泡発生装置４０は、薬液循環ライン４１の途中にのみ設けられるものに限られない。たとえば、微小気泡発生装置４０は、薬液タンク３０内にのみ設けられるものであってもよいし、薬液循環ライン４１の途中と薬液タンク３０内との両方に設けられた複数の装置が協働するものであってもよい。
【００４０】
本発明において微小気泡とは、化学除染処理液中において、圧壊現象、すなわち気泡径が時間の経過とともに縮小して最後にゼロになり気泡が消滅する現象を生じる気泡を意味する。
【００４１】
化学除染処理液中において気泡が圧壊現象を生じるためには気泡径が所定の値以下である必要があると言われている。この圧壊現象を生じる気泡径の上限値は限界気泡径と称され、限界気泡径は６５μｍ程度と言われている。このため、微小気泡とは、気泡径が最大であるときの気泡径が、通常６５μｍ以下の気泡である。
【００４２】
微小気泡は気泡径が小さいほど圧壊現象による気泡消滅時のエネルギーが大きくなりこの結果除染効率が高くなると考えられている。このため、微小気泡は、気泡径が最大であるときの気泡径が、６５μｍよりも小さくなるほど好ましい。微小気泡の気泡径は、好ましくは５６μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ〜５０μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３０μｍである。
【００４３】
圧壊現象について説明する。圧壊現象では、微小気泡は、気泡の縮小により気泡内の圧力は急上昇すると共に、断熱圧縮的な作用により気泡内の温度が急激に高くなると言われている。この結果、微小気泡の気泡消滅時には気泡消滅部分に微視的に数千度かつ数千気圧の領域が生じ、この数千度かつ数千気圧の領域は、周囲の媒体に強い衝撃力を生じさせると言われている。除染装置１０は、この強い衝撃力を利用して、除染対象部位である原子炉冷却材再循環系統３の表面の除去対象酸化皮膜を剥離して除去するものである。
【００４４】
なお、本発明の微小気泡の圧壊現象によって周囲の媒体に強い衝撃力を生じさせる現象は、超音波振動によるキャビテーションの発生、崩壊と同じ現象であると考えられる。ところで、汎用的な低周波４５ｋＨｚの超音波振動によるキャビテーションで発生した気泡の気泡径は３０〜５０μｍ程度である。本発明の微小気泡発生装置４０の発生する微小気泡の気泡径は、通常６５μｍ以下、好ましくは５６μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ〜５０μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３０μｍであるから、気泡径が３０μｍ未満である微小気泡を用いた場合は、超音波振動によるキャビテーションで発生した気泡を用いる場合よりも、気泡による物理除染の効果が高くなると推測される。
【００４５】
また、微小気泡は、一般的に気泡径が小さいほど液中の気泡の上昇速度が小さくなる。たとえば、微小気泡の気泡径が１０μｍ〜数十μｍである場合、微小気泡の上昇速度は３ｍｍ／分程度と非常に小さくなる。
【００４６】
ところで、原子力発電プラント１が沸騰水型原子炉を有する原子力発電プラントである場合、原子炉冷却材再循環系統３の系統除染の際の化学除染処理液の系統内滞留時間は通常１０分程度である。このため、気泡径が１０μｍ〜数十μｍの微小気泡を含む化学除染処理液を用いて除染すると、系統内滞留時間である１０分間の微小気泡の上昇速度は３ｃｍ程度になる。
【００４７】
原子炉冷却材再循環系統３の原子炉再循環系配管４、ＰＬＲ垂直管６、ＰＬＲ水平管７、ＰＬＲライザー管８等の配管の配管径は、通常５０ｃｍ程度である。このため、気泡径が１０μｍ〜数十μｍの微小気泡を含む化学除染処理液を用いて原子炉冷却材再循環系統３の配管を除染する場合には、微小気泡の大部分を化学除染処理液中に保持したままで、化学除染処理液を原子炉冷却材再循環系統３の配管に滞留させることが可能になり、原子炉冷却材再循環系統３全体の内表面に付着した除去対象酸化皮膜が効率的に除染される。
【００４８】
微小気泡発生装置４０において、微小気泡を形成するために用いられる気体としては、特に限定されず、たとえば、空気、酸素、窒素等の安価な気体が用いられる。なお、微小気泡を形成するために用いられる気体として酸素を用いると、酸素が酸化剤であるため、微小気泡を酸化性の除染剤として作用させることもできる。
【００４９】
微小気泡発生装置４０としては、薬液タンク３０内の化学除染処理液中に微小気泡を発生させることができる装置であればよく、特に限定されないが、たとえば、加圧式微小気泡発生装置、旋回流型微小気泡発生装置等が用いられる。
【００５０】
ここで加圧式微小気泡発生装置とは、気体を加圧することにより化学除染処理液中に気体を過飽和に溶解させた後、この化学除染処理液に加わる圧力を低下させることにより、化学除染処理液中に微小気泡を発生させる装置である。
【００５１】
また旋回流型微小気泡発生装置とは、化学除染処理液と気体とで化学除染処理液と気体との二相旋回流を形成し、この二相旋回流を流速の遅い化学除染処理液中に放出することにより、高速旋回した気体に剪断力を付与して化学除染処理液中に微小気泡を発生させる装置である。
【００５２】
微小気泡発生装置４０の具体例である加圧式微小気泡発生装置および旋回流型微小気泡発生装置等は、後の実施形態において加圧式微小気泡発生装置４０Ａおよび旋回流型微小気泡発生装置等４０Ｂとして詳述する。
【００５３】
＜オゾン発生器＞
オゾン発生器５０は、酸化除染剤としてのオゾンを発生し、除染処理液主循環ライン２１の途中に設けられたミキサ５１を用いて除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中にオゾンを供給する装置である。
【００５４】
オゾン発生器５０は、オゾン供給ライン５２を介して除染処理液主循環ライン２１の途中に設けられたミキサ５１に接続される。ミキサ５１に導入されたオゾンは、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液と混合され、化学除染処理液中に含まれる。
オゾンは酸化剤であり、化学除染処理液中に含まれたオゾンは酸化性の除染剤として機能する。
【００５５】
＜除染剤分解装置＞
除染剤分解装置６２は、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中に含まれた除染剤を分解する装置である。
【００５６】
除染剤分解装置６２は、除染処理液主循環ライン２１の一部をバイパスして除染処理液主循環ライン２１に再び合流する除染剤分解・イオン交換ライン６１の途中に設けられる。除染剤分解・イオン交換ライン６１により、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液の一部または全部が除染剤分解・イオン交換ライン６１に送液されることが可能になっている。
【００５７】
また、除染剤分解・イオン交換ライン６１の途中には、除染剤分解・イオン交換ライン６１中の化学除染処理液を除染処理液主循環ライン２１に送液する除染剤分解・イオン交換ラインポンプ６５が設けられる。
除染剤分解装置６２としては、たとえば、紫外線照射装置、過酸化水素水注入装置、またはこれらを組み合わせた装置等が挙げられる。
除染剤分解装置６２が紫外線照射装置である場合、たとえば、シュウ酸等の還元剤からなる除染剤を分解することができる。
【００５８】
＜カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）＞
カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６３は、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中に含まれたカチオン性の不純物イオンを吸着して除去する装置である。カチオン交換樹脂塔６３に充填されるカチオン交換樹脂としては、公知のカチオン交換樹脂を用いることができる。
【００５９】
化学除染処理液中に含まれ、カチオン交換樹脂塔６３で吸着・除去されるカチオン性の不純物イオンとしては、たとえば、除去対象酸化皮膜が化学除染により分解された、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣo２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋等の金属イオンが挙げられる。
【００６０】
＜アニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）＞
アニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６４は、除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中に含まれたアニオン性の不純物イオンを吸着して除去する装置である。アニオン交換樹脂塔６４に充填されるアニオン交換樹脂としては、公知のアニオン交換樹脂を用いることができる。
【００６１】
化学除染処理液中に含まれ、アニオン交換樹脂塔６４で吸着・除去されるアニオン性の不純物イオンとしては、たとえば、酸化工程で生成される酸化クロムが酸化溶解した二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−、除染剤であるシュウ酸イオンＣ２Ｏ４２−、シュウ酸が分解されてなる炭酸イオンＣＯ３２−等が挙げられる。
【００６２】
＜作用＞
次に、図２を参照して除染装置１０の作用について説明する。
【００６３】
図２は、除染装置１０を用いた本発明に係る除染方法の工程の一例を示す流れ図である。
【００６４】
図２に示す除染方法は、放射性物質を含む酸化皮膜からなり、原子力発電プラント１の原子炉冷却材再循環系統３を構成する金属材の表面に付着した除去対象酸化皮膜に、化学除染処理液を接液させて、化学除染処理により除去対象酸化皮膜を除去する除染方法である。
【００６５】
図２に示す除染方法の化学除染処理は、複数のステップからなる第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）と、この第１化学除染処理部分（Ｓ１００）の後に行い複数のステップからなる第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）と、この第２化学除染処理部分（Ｓ２００）の後に行う最終浄化工程（ステップＳ３０１）とを含む処理である。
【００６６】
この第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）と、第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）と、最終浄化工程（ステップＳ３０１）とは、この順番で行われる。また、第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）は、最終浄化工程（ステップＳ３０１）の前に、１回または２回以上繰り返して行われる。たとえば、第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）と、最終浄化工程（ステップＳ３０１）との間において、第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）を１回だけ行ってもよいし２回以上繰り返して行ってもよい。第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の繰り返し回数は、除染の具合等の事情に応じて適宜行う。
【００６７】
［第１化学除染処理部分］
第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）は、還元剤を含む化学除染処理液を用いて除去対象酸化皮膜を還元除染処理する第１還元工程（ステップＳ１０１）と、この第１還元工程後の化学除染処理液中の還元剤を分解する第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）と、この第１還元剤分解工程後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する第１浄化工程（ステップＳ１０３）とを有する処理である。
【００６８】
（第１還元工程）
第１還元工程（ステップＳ１０１）は、還元剤を含む化学除染処理液を用いて除去対象酸化皮膜を還元除染処理する工程である。
【００６９】
本工程で用いられる還元剤としては、たとえば、シュウ酸が挙げられる。還元剤は、たとえば、薬液タンク３０内に貯留された化学除染処理液、または薬液タンク３０内に新たに装入された水等に添加されることにより、薬液タンク３０内で還元剤を含む化学除染処理液が調製される。この還元剤を含む化学除染処理液としては、たとえば、純水にシュウ酸を溶解したシュウ酸水溶液が挙げられる。
【００７０】
本工程の化学除染処理液の温度は、除去対象酸化皮膜の溶解性を高めるために、通常８０℃〜１００℃の高温に調整される。
本工程の化学除染処理液の温度の調節は、通常、ヒータ３３の加熱の制御により行われる。
【００７１】
本工程の化学除染処理液のｐＨは、通常１〜３、好ましくは１．５〜２．５程度である。
【００７２】
薬液タンク３０内で調製された還元剤を含む化学除染処理液は、除染処理液主循環ライン２１を介して原子炉冷却材再循環系統３に供給され、原子炉冷却材再循環系統３の金属材の除去対象酸化皮膜を還元除染処理する。
【００７３】
具体的には、原子炉再循環系配管４のバルブ９１を閉塞しバルブ９２を開放した後、薬液タンク３０内の還元剤を含む化学除染処理液は、薬液ラインポンプ３２で除染処理液主循環ライン２１に送液され、さらに化学除染処理液循環ポンプ２２で原子炉再循環系配管４の枝管９に供給する。
【００７４】
枝管９から原子炉再循環系配管４に供給された還元剤を含む化学除染処理液は、たとえば、原子炉再循環系配管４、再循環ポンプ５、ＰＬＲ垂直管６、ＰＬＲ水平管７、およびＰＬＲライザー管８内に満たされる。そして、これら原子炉再循環系配管４等の金属材の表面に付着した除去対象酸化皮膜は、還元剤を含む化学除染処理液に接液して除染される。
【００７５】
この際に、図１に示すバルブ９２を開放し、薬液ラインポンプ３２および化学除染処理液循環ポンプ２２を稼働させておくと、除染処理液主循環ライン２１と原子炉再循環系配管４の一部との間で化学除染処理液がループ状に循環可能になる。
【００７６】
除去対象酸化皮膜は、たとえば、放射性物質を含む、ヘマタイト、酸化クロム、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等からなる。除去対象酸化皮膜のうちのたとえばヘマタイトやニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）は、還元剤を含む化学除染処理液に接液して除染されると、溶解して、たとえば、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋やニッケルイオンＮｉ２＋が溶出する。また、除染時に除去対象酸化皮膜中に取り込まれている放射性のコバルトイオンＣo２＋も溶出する。この溶出した鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣo２＋やニッケルイオンＮｉ２＋は、本工程を経た化学除染処理液中に不純物イオンとして含まれる。
【００７７】
本工程後（第１還元工程）の化学除染処理液は、通常、放射性の、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣo２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋等の不純物イオンを含む。また、本工程後の化学除染処理液は、残存した還元剤を含むことがある。
【００７８】
本工程を終えた化学除染処理液は、原子炉冷却材再循環系統３の原子炉再循環系配管４から除染処理液主循環ライン２１に戻される。なお、本工程を終えた化学除染処理液は、必要により、原子炉冷却材再循環系統３の原子炉再循環系配管４の一部と、除染処理液主循環ライン２１との間でループ状に循環させてもよい。
【００７９】
なお、本工程後は、以下に示す工程を行う。この際に、薬液ラインポンプ３２および化学除染処理液循環ポンプ２２を停止させて、原子炉冷却材再循環系統３から化学除染処理液を抜液してもよいが、化学除染処理液循環ポンプ２２を稼働させ続けることにより化学除染処理液を抜液しなくてもよい。具体的には、化学除染処理液循環ポンプ２２を稼働させて、化学除染処理液を、除染処理液主循環ライン２１と原子炉冷却材再循環系統３との間でループ状に循環させることにより、原子炉冷却材再循環系統３中に化学除染処理液を満たしたまま、以下に示す工程を行うことが可能である。
【００８０】
（第１還元剤分解工程）
第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）は、第１還元工程後の化学除染処理液中の還元剤を分解する工程である。
【００８１】
化学除染処理液中の還元剤の分解方法としては、たとえば、紫外線照射装置である除染剤分解装置６２を用いて、除染剤分解・イオン交換ライン６１中の還元剤を含む化学除染処理液に紫外線を照射する方法が挙げられる。たとえば、還元剤を含む化学除染処理液がシュウ酸水溶液である場合、シュウ酸またはシュウ酸イオンは紫外線により分解されて二酸化炭素を生成する。
本工程の化学除染処理液の温度は、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃である。
【００８２】
本工程での化学除染処理液中の還元剤の分解には、第１還元工程（ステップＳ１０１）のような化学除染処理液の高温が不要である。また、化学除染処理液の温度が低いほうが、本工程の次工程である第１浄化工程（ステップＳ１０３）での化学除染処理液のイオン交換効率が向上する。これらの観点からは、本工程の化学除染処理液の温度は、低いことが好ましい。
【００８３】
一方で、本工程の後工程である第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）や第２還元工程（ステップＳ２０２）においては、除去対象酸化皮膜の溶解性を高くするために、化学除染処理液の温度は高いことが好ましい。このため、本工程の化学除染処理液の温度は、第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）や第２還元工程（ステップＳ２０２）での再加熱を速やかかつ効率的に行うために、ある程度高いことが好ましい。
【００８４】
以上の事情から、本工程では、化学除染処理液の温度を、第１還元工程（ステップＳ１０１）の化学除染処理液よりもやや低めの温度である、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃としている。
【００８５】
なお、本工程の化学除染処理液の温度は、たとえば、ヒータ３３での加熱を行わないことにより容易に上記の温度範囲にすることができる。すなわち、本工程でヒータ３３での加熱を行わないと、化学除染処理液の温度は、第１還元工程の通常８０℃〜１００℃の高温から自然に低下して、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃になる。
【００８６】
本工程の化学除染処理液のｐＨは、通常４以上、好ましくは４〜８である。
【００８７】
本工程を経た化学除染処理液は、還元剤を実質的に含まないが、通常、放射性の、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣo２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋等の不純物イオンを含む。本工程を終えた化学除染処理液は、除染剤分解装置６２から排出される。
【００８８】
除染剤分解装置６２から排出された化学除染処理液は、通常、カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６３やアニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６４に通水される。カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６３やアニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６４では、第１浄化工程が行われる。
【００８９】
（第１浄化工程）
第１浄化工程（ステップＳ１０３）は、第１還元剤分解工程後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する工程である。
【００９０】
本工程で用いられる第１還元剤分解工程後の化学除染処理液は、具体的には、除染剤分解装置６２から排出された化学除染処理液は、通常、除去対象酸化皮膜に由来する鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣｏ２＋やニッケルイオンＮｉ２＋等のカチオン性の不純物イオン（不純物カチオン）を含む。また、第１還元剤分解工程後の化学除染処理液は、第１還元工程（ステップＳ１０１）で用いられた還元剤に由来するシュウ酸イオンＣ２Ｏ４２−等のアニオン性の不純物イオン（不純物アニオン）を含む場合がある。
【００９１】
この不純物イオンを含む化学除染処理液は、カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６３やアニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６４に通水されることにより、不純物イオンが除去される。
【００９２】
具体的には、化学除染処理液が鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣｏ２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋等の不純物カチオンを含む場合には、化学除染処理液をカチオン交換樹脂塔６３に通水すると、化学除染処理液中の不純物カチオンがイオン交換により除去される。
【００９３】
また、化学除染処理液がシュウ酸イオンＣ２Ｏ４２−等の不純物アニオンを含む場合には、化学除染処理液をアニオン交換樹脂塔６４に通水すると、化学除染処理液中の不純物アニオンがイオン交換により除去される。
【００９４】
本工程の化学除染処理液の温度は、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃である。
本工程の不純物イオンのイオン交換効率を高くするためには、化学除染処理液の温度は低いことが好ましい。
【００９５】
一方で、本工程の後工程である第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）や第２還元工程（ステップＳ２０２）においては、除去対象酸化皮膜の溶解性を高くするために、化学除染処理液の温度は高いことが好ましい。このため、本工程の化学除染処理液の温度は、第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）や第２還元工程（ステップＳ２０２）での再加熱を速やかかつ効率的に行うために、ある程度高いことが好ましい。
【００９６】
以上の事情から、本工程では、化学除染処理液の温度を、第１還元工程（ステップＳ１０１）の化学除染処理液よりもやや低めで第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）の化学除染処理液と同程度の温度である、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃としている。
【００９７】
本工程の化学除染処理液の温度は、たとえば、ヒータ３３での加熱をしない等の制御をすることにより自然に低下するため、容易に上記の温度範囲内の温度にすることができる。
【００９８】
本工程の化学除染処理液のｐＨは、通常４以上、好ましくは４〜８である。
【００９９】
カチオン交換樹脂塔６３およびアニオン交換樹脂塔６４に通水され、排出された本工程（第１浄化工程）後の化学除染処理液は、不純物イオンが除去されて浄化された化学除染処理液になる。
【０１００】
［第２化学除染処理部分］
第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）は、前記第１化学除染処理部分の浄化工程後の化学除染処理液に酸化剤を加えた化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を酸化除染処理する酸化工程（ステップＳ２０１）と、この酸化工程後の化学除染処理液に還元剤を加えた化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を還元除染処理する第２還元工程（ステップＳ２０２）と、この第２還元工程後の化学除染処理液中の還元剤を分解する第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）とを有する処理である。
【０１０１】
（酸化工程）
酸化工程（ステップＳ２０１）は、第１化学除染処理部分の浄化工程後の化学除染処理液に酸化剤を加えた化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を酸化除染処理する工程である。
本工程で用いられる酸化剤としては、たとえば、過マンガン酸塩またはこの水溶液や、オゾンが挙げられる。
【０１０２】
酸化剤が過マンガン酸塩等の固体または液体である場合、酸化剤は、たとえば、薬液タンク３０内に貯留された化学除染処理液、または薬液タンク３０内に新たに装入された水等に添加されることにより、薬液タンク３０内で酸化剤を含む化学除染処理液が調製される。この酸化剤を含む化学除染処理液としては、たとえば、純水に酸化剤を溶解した過マンガン酸塩水溶液が挙げられる。
【０１０３】
薬液タンク３０内の過マンガン酸塩等の酸化剤を含む化学除染処理液は、除染処理液主循環ライン２１を介して原子炉冷却材再循環系統３に供給され、原子炉冷却材再循環系統３の除去対象酸化皮膜を酸化除染処理する。
【０１０４】
具体的には、原子炉再循環系配管４の図１に示したバルブ９１を閉塞しバルブ９２を開放した状態で、薬液タンク３０内の過マンガン酸塩等の酸化剤を含む化学除染処理液は、薬液ラインポンプ３２で除染処理液主循環ライン２１に送液され、さらに化学除染処理液循環ポンプ２２で原子炉再循環系配管４の枝管９に供給される。
【０１０５】
また、酸化剤がオゾンである場合、オゾンは、オゾン発生器５０で発生した後、ミキサ５１を介して除染処理液主循環ライン２１の化学除染処理液中に供給される。これにより、除染処理液主循環ライン２１中でオゾンを含む化学除染処理液が調製される。
【０１０６】
除染処理液主循環ライン２１中のオゾンを含む化学除染処理液は、除染処理液主循環ライン２１を介して原子炉冷却材再循環系統３に供給され、原子炉冷却材再循環系統３の除去対象酸化皮膜を酸化除染処理する。
【０１０７】
具体的には、原子炉再循環系配管４のバルブ９１を閉塞しバルブ９２を開放した状態で、除染処理液主循環ライン２１中のオゾンを含む化学除染処理液は、化学除染処理液循環ポンプ２２で原子炉再循環系配管４の枝管９に供給される。
【０１０８】
酸化剤が過マンガン酸塩等の固体または液体である場合、および酸化剤がオゾンである場合のいずれの場合も、枝管９から原子炉再循環系配管４に供給された酸化剤を含む化学除染処理液は、第１還元工程（ステップＳ１０１）と同様に、たとえば、原子炉再循環系配管４、再循環ポンプ５、ＰＬＲ垂直管６、ＰＬＲ水平管７、およびＰＬＲライザー管８内に満たされる。そして、これら原子炉再循環系配管４等の金属材の表面に付着した除去対象酸化皮膜は、酸化剤を含む化学除染処理液に接液して除染される。
【０１０９】
除去対象酸化皮膜は、たとえば、放射性物質を含む、ヘマタイト、酸化クロム、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等からなる。除去対象酸化皮膜のうちのたとえば酸化クロムは、酸化剤を含む化学除染処理液に接液して除染されると、酸化溶解して二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−となる。
【０１１０】
本工程の化学除染処理液の温度は、除去対象酸化皮膜の溶解性を高めるために、通常８０℃〜１００℃の高温に調整される。
本工程の化学除染処理液の温度の調節は、通常、ヒータ３３の加熱の制御により行われる。
【０１１１】
なお、酸化剤がオゾンである場合は、酸化剤（オゾン）を含む化学除染処理液の調製はオゾン発生器５０とミキサ５１とを用いて行われるため、オゾンを含む化学除染処理液の調製のために薬液タンク３０を用いる必要はない。しかし、酸化剤がオゾンである場合でも、オゾンを含む化学除染処理液の温度調整のために、通常、薬液タンク３０およびこの薬液タンク３０に設けられたヒータ３３が用いられる。
【０１１２】
本工程（酸化工程）後の化学除染処理液は、通常、放射性の、二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の不純物イオンを含む。また、本工程後の化学除染処理液は、残存した酸化剤を含むことがある。
【０１１３】
本工程を終えた化学除染処理液は、原子炉冷却材再循環系統３の原子炉再循環系配管４から除染処理液主循環ライン２１に戻される。なお、本工程を終えた化学除染処理液は、必要により、原子炉冷却材再循環系統３の原子炉再循環系配管４の一部と、除染処理液主循環ライン２１との間でループ状に循環させてもよい。
【０１１４】
（第２還元工程）
第２還元工程（ステップＳ２０２）は、酸化工程後の化学除染処理液に還元剤を加えた化学除染処理液を用いて前記除去対象酸化皮膜を還元除染処理する工程である。
【０１１５】
第２還元工程（ステップＳ２０２）は、第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）の第１還元工程（ステップＳ１０１）に比較して、化学除染処理液の組成が若干異なる以外は、同じである。
【０１１６】
具体的には、第１還元工程（ステップＳ１０１）の還元剤を含む化学除染処理液は不純物イオンや酸化剤を実質的に含まないのに対し、第２還元工程（ステップＳ２０２）の還元剤が加えられた化学除染処理液は、通常、二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の酸化剤で除染される不純物イオンや酸化剤等を含む点で、化学除染処理液の組成が若干異なる。なお、本工程で用いられる化学除染処理液が酸化剤を含んでいたとしても、本工程で添加された還元剤の作用により酸化剤の作用が相殺されるため、特に問題は生じない。
【０１１７】
第２還元工程（ステップＳ２０２）と第１還元工程（ステップＳ１０１）とは、化学除染処理液の組成以外の点で同じであるため、第２還元工程の構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１１８】
第２還元工程で用いられる還元剤の種類、還元剤を含む化学除染処理液の調製方法、および還元剤を含む化学除染処理液を用いた、原子炉再循環系配管４等の金属材の除去対象酸化皮膜の除染作用は、第１還元工程と同じである。
本工程の化学除染処理液の温度は、除去対象酸化皮膜の溶解性を高めるために、通常８０℃〜１００℃の高温に調整される。
本工程の化学除染処理液の温度の調節は、通常、ヒータ３３の加熱の制御により行われる。
【０１１９】
本工程の化学除染処理液のｐＨは、通常１〜３、好ましくは１．５〜２．５程度である。
【０１２０】
本工程では、還元剤を加えた化学除染処理液を用いた除染により除去対象酸化皮膜から、たとえば、放射性の、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣｏ２＋やニッケルイオンＮｉ２＋が溶出する。本工程で用いられる酸化工程後の化学除染処理液は、はじめから二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の不純物イオンを含んでいるため、本工程を経た化学除染処理液は、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣｏ２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋、二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の不純物イオンを含む。
【０１２１】
（第２還元剤分解工程）
第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）は、第２還元工程後の化学除染処理液中の還元剤を分解する工程である。
【０１２２】
第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）は、第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）の第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）に比較して、工程中に用いられる化学除染処理液の組成が若干異なる以外は、同じである。
【０１２３】
具体的には、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）の工程開始時の化学除染処理液である第１還元工程（ステップＳ１０１）後の化学除染処理液は二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の酸化剤で除染される不純物イオンを実質的に含まないのに対し、第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）の工程開始時の化学除染処理液である第２還元工程（ステップＳ２０２）後の化学除染処理液は、通常、二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の酸化剤で除染された不純物イオンを含む点で、化学除染処理液の組成が若干異なる。
【０１２４】
第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）と第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）とは、化学除染処理液の組成以外の点で同じであるため、第２還元剤分解工程の構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１２５】
本工程の化学除染処理液の温度は、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃である。この理由は、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）の化学除染処理液の温度が通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃である理由と同じであるため、説明を省略する。
【０１２６】
本工程の化学除染処理液のｐＨは、通常４以上、好ましくは４〜８である。
【０１２７】
本工程を経た化学除染処理液は、還元剤を実質的に含まないが、通常、放射性の、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣｏ２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋や二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の不純物イオンを含む。本工程を終えた化学除染処理液は、除染剤分解装置６２から排出される。
【０１２８】
除染剤分解装置６２から排出された化学除染処理液は、最終浄化工程（ステップＳ３０１）、または第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）に供される。
【０１２９】
除染剤分解装置６２から排出された化学除染処理液が第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）に供される場合は、上記の第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）、すなわち、酸化工程（ステップＳ２０１）、第２還元工程（ステップＳ２０２）、および第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）からなるステップ群を繰り返す。
【０１３０】
［最終浄化工程］
最終浄化工程（ステップＳ３０１）は、前記第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）終了後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する工程である。
【０１３１】
最終浄化工程（ステップＳ３０１）は、第１化学除染処理部分（ステップ群Ｓ１００）の第１浄化工程（ステップＳ１０３）に比較して、工程中に用いられる化学除染処理液の組成が若干異なる以外は、同じである。
【０１３２】
具体的には、第１浄化工程（ステップＳ１０３）の工程開始時の化学除染処理液である第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）後の化学除染処理液は二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の酸化剤で除染される不純物イオンを実質的に含まないのに対し、第１浄化工程（ステップＳ１０３）の工程開始時の化学除染処理液である第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）後の化学除染処理液は、通常、二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−等の酸化剤で除染された不純物イオンを含む点で、化学除染処理液の組成が若干異なる。
【０１３３】
最終浄化工程（ステップＳ３０１）と第１浄化工程（ステップＳ１０３）とは、化学除染処理液の組成以外の点で同じであるため、最終浄化工程の構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１３４】
本工程の出発物質である第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）後の化学除染処理液は、具体的には、除染剤分解装置６２から排出された化学除染処理液は、通常、除去対象酸化皮膜に由来する鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、コバルトイオンＣｏ２＋、ニッケルイオンＮｉ２＋等のカチオン性の不純物イオン（不純物カチオン）を含む。また、第２化学除染処理部分後の化学除染処理液は、第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の第２還元工程（ステップＳ２０２）で用いられた還元剤に由来するシュウ酸イオンＣ２Ｏ４２−等のアニオン性の不純物イオン（不純物アニオン）を含む場合がある。
【０１３５】
この不純物イオンを含む化学除染処理液は、第１浄化工程（ステップＳ１０３）と同様に、カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６３やアニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）６４に通水されることにより、不純物イオンが除去される。
【０１３６】
具体的には、化学除染処理液が鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋、ニッケルイオンＮｉ２＋、コバルトイオンＣｏ２＋等の不純物カチオンを含む場合には、化学除染処理液をカチオン交換樹脂塔６３に通水すると、化学除染処理液中の不純物カチオンがイオン交換により除去される。
【０１３７】
また、化学除染処理液が二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−、シュウ酸イオンＣ２Ｏ４２−等の不純物アニオンを含む場合には、化学除染処理液をアニオン交換樹脂塔６４に通水すると、化学除染処理液中の不純物アニオンがイオン交換により除去される。
【０１３８】
本工程の化学除染処理液の温度は、通常５０℃〜８０℃、好ましくは５０℃〜７０℃である。本工程の化学除染処理液の温度が、この範囲内にあると、本工程の不純物イオンのイオン交換効率が高いため好ましい。
本工程の化学除染処理液の温度は、たとえば、ヒータ３３での化学除染処理液の加熱をしないことにより容易に調整することができる。
【０１３９】
なお、第１浄化工程（ステップＳ１０３）の化学除染処理液の温度は、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃であるから、本工程の化学除染処理液の温度のほうが低い。これは、第１浄化工程の場合には、後に第２化学除染処理部分（ステップ群Ｓ２００）の酸化工程（ステップＳ２０１）や第２還元工程（ステップＳ２０２）等の加熱する工程があるため、後の酸化工程（ステップＳ２０１）や第２還元工程（ステップＳ２０２）での化学除染処理液の再加熱を考慮して温度を下げすぎないようにする必要があるのに対し、本工程では、後に加熱する工程がないため後工程での化学除染処理液の再加熱を考慮する必要がないからである。
【０１４０】
本工程の化学除染処理液の温度は、たとえば、ヒータ３３での加熱をしない等の制御をすることにより自然に低下するため、容易に上記の温度範囲内の温度にすることができる。
【０１４１】
本工程の化学除染処理液のｐＨは、通常４以上、好ましくは４〜８である。
【０１４２】
カチオン交換樹脂塔６３およびアニオン交換樹脂塔６４に通水され、排出された化学除染処理液は、不純物イオンが除去されて浄化された化学除染処理液になる。
【０１４３】
［化学除染処理液が微小気泡を含む工程］
本発明に係る除染方法は、前記化学除染処理中から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含む。
【０１４４】
すなわち、本発明に係る除染方法は、第１還元工程（ステップＳ１０１）、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、第１浄化工程（ステップＳ１０３）、酸化工程（ステップＳ２０１）、第２還元工程（ステップＳ２０２）、第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）、および最終浄化工程（ステップＳ３０１）から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が微小気泡を含む。
【０１４５】
化学除染処理液が微小気泡を含むと、除去対象酸化皮膜の化学除染の効果に加え、微小気泡による除去対象酸化皮膜の物理除染の効果も発揮されて、除染の効果が向上するため好ましい。
【０１４６】
微小気泡による物理除染について説明する。
【０１４７】
本発明で用いられる微小気泡、すなわち、気泡径が限界気泡径以下の微小気泡は、化学除染処理液中において圧壊現象を生じる。この圧壊現象では、微小気泡は、気泡の縮小により気泡内の圧力は急上昇すると共に、断熱圧縮的な作用により気泡内の温度が急激に高くなると言われている。この結果、微小気泡の気泡消滅時には気泡消滅部分に微視的に数千度かつ数千気圧の領域が生じ、この数千度かつ数千気圧の領域は、周囲の媒体に強い衝撃力を生じさせると言われている。除染装置１０を用いた除染方法は、この強い衝撃力を利用して、除染対象部位である原子炉冷却材再循環系統３の表面の除去対象酸化皮膜を剥離して除去するものである。なお、微小気泡の圧壊現象によって周囲の媒体に強い衝撃力を生じさせる現象は、超音波振動によるキャビテーションの発生、崩壊と同じ現象であると考えられる。
【０１４８】
微小気泡を用いた物理除染は、化学除染のように除去対象酸化皮膜を溶解するものでなく、微小気泡の気泡消滅時の衝撃力を用いて除去対象酸化皮膜を金属材から剥離するものである。このため、微小気泡を用いた物理除染は、除去対象酸化皮膜がニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）等の化学的に溶解が困難な物質であり化学除染が効果的でない場合でも、効果的な除染が可能であるというメリットがある。
【０１４９】
なお、微小気泡を用いた物理除染において、微小気泡の気泡消滅時の衝撃力（破壊力）は、微小気泡が含まれる化学除染処理液の温度の影響を受ける。化学除染処理液の温度と微小気泡による破壊力との関係について図面を参照して説明する。
【０１５０】
図３は、超音波振動によるキャビテーションで水中に発生した気泡による破壊力の水温による影響を示すグラフである。図３の横軸はキャビテーションが発生した水の水温である。図３の縦軸はキャビテーション破壊力相対値であり、キャビテーションで水中に発生した気泡が対象物に対して有する破壊力を示す指標である。
【０１５１】
図３に示されるように、キャビテーションで発生した気泡による破壊力は、水温が６０℃付近で最大であり、６０℃付近から温度が高くなるにつれてまたは低くなるにつれて破壊力が低下する。具体的には、気泡による破壊力は、５０℃において９１、６０℃において１００、７０℃において８７、７５℃において６６、８０℃において４０、８５℃において２０、９０℃において４である。このように、微小気泡による破壊力の大きさの観点からすると、化学除染処理液の温度は６０℃付近であることが好ましい。
【０１５２】
一方、化学除染処理液の好適な温度は、上記のように各工程の事情により異なる。
【０１５３】
具体的には、第１還元工程（ステップＳ１０１）、酸化工程（ステップＳ２０１）および第２還元工程（ステップＳ２０２）等の除染工程では、化学除染処理液の温度は、通常８０℃〜１００℃である。この温度範囲のうち、たとえば、化学除染処理液の温度が９０℃の場合には、図３より気泡による破壊力は４である。以下、第１還元工程（ステップＳ１０１）、酸化工程（ステップＳ２０１）、および第２還元工程（ステップＳ２０２）等の除染工程を、「化学除染処理液高温工程」という。
【０１５４】
また、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）および第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）等の除染剤分解工程、ならびに第１浄化工程（ステップＳ１０３）では、化学除染処理液の温度は、通常７０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜８５℃である。この温度範囲のうち、たとえば、化学除染処理液の温度が７０℃、８０℃の場合には、図３より気泡による破壊力はそれぞれ８７、４０である。以下、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）および第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）等の除染剤分解工程、ならびに第１浄化工程（ステップＳ１０３）を、「化学除染処理液中温工程」という。
【０１５５】
さらに、最終浄化工程（ステップＳ３０１）では、化学除染処理液の温度は、通常５０℃〜８０℃、好ましくは５０℃〜７０℃である。この温度範囲のうち、たとえば、化学除染処理液の温度が５０℃、６０℃の場合には、図３より気泡による破壊力はそれぞれ９１、１００である。以下、最終浄化工程（ステップＳ３０１）を、「化学除染処理液低温工程」という。
【０１５６】
このため、図３と各工程の化学除染処理液の好適な温度とに鑑みると、化学除染処理液の微小気泡による破壊力が最も大きく、微小気泡による物理除染を行うのに最も適した工程としては、化学除染処理液低温工程、すなわち、通常、化学除染処理液の温度が最も低い工程である最終浄化工程（ステップＳ３０１）が挙げられる。
【０１５７】
また、化学除染処理液の微小気泡による破壊力が化学除染処理液低温工程、すなわち、最終浄化工程（ステップＳ３０１）の次に大きく、最終浄化工程（ステップＳ３０１）の次に微小気泡による物理除染を行うのに適した工程としては、化学除染処理液中温工程、すなわち、通常、化学除染処理液の温度が最終浄化工程（ステップＳ３０１）よりも少し高い工程である、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）および第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）等の除染剤分解工程、ならびに第１浄化工程（ステップＳ１０３）が挙げられる。
【０１５８】
さらに、化学除染処理液の微小気泡による破壊力が化学除染処理液中温工程、すなわち、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）および第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）等の除染剤分解工程、ならびに第１浄化工程（ステップＳ１０３）よりも小さく、通常、微小気泡による物理除染を行うのにあまり適さない工程としては、化学除染処理液高温工程、すなわち、通常、化学除染処理液の温度が化学除染処理液低温工程および化学除染処理液中温工程よりも高い工程である、第１還元工程（ステップＳ１０１）、酸化工程（ステップＳ２０１）、および第２還元工程（ステップＳ２０２）等の除染工程が挙げられる。
【０１５９】
なお、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）等の化学除染処理液中温工程は、第１還元工程（ステップＳ１０１）等の化学除染処理液高温工程に比べて、微小気泡による破壊力が１０倍程度大きいから、微小気泡による物理除染に充分に好適な工程である。
【０１６０】
たとえば、第１還元工程（ステップＳ１０１）等の化学除染処理液高温工程の化学除染処理液の温度は通常９０℃程度であるが、９０℃だと図３から微小気泡による破壊力は４である。これに対し、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）等の化学除染処理液中温工程の化学除染処理液の温度は通常８０℃程度であるが、８０℃だと図３から微小気泡による破壊力は４０である。
【０１６１】
したがって、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）等の化学除染処理液中温工程の微小気泡による破壊力は、第１還元工程（ステップＳ１０１）等の化学除染処理液高温工程の微小気泡による破壊力に比較して１０倍大きく、微小気泡による物理除染に充分に好適な工程である。
【０１６２】
このため、本発明に係る除染方法では、化学除染処理液中温工程である第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）、および第１浄化工程（ステップＳ１０３）、ならびに化学除染処理液低温工程である最終浄化工程（ステップＳ３０１）から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が微小気泡を含むと、微小気泡による除染効果が大きいため好ましい。
【０１６３】
また、微小気泡を含む化学除染処理液の温度は、好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは５０℃〜８０℃、より好ましくは５０℃〜７０℃である。化学除染処理液の温度が８０℃以下であると、８０℃を超える場合に比べて、微小気泡による破壊力が大きいからである。
【０１６４】
なお、この温度範囲の微小気泡を含む化学除染処理液は、化学除染処理液中温工程である第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）、および第１浄化工程（ステップＳ１０３）、ならびに化学除染処理液低温工程である最終浄化工程（ステップＳ３０１）から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液であると好ましいが、これらの工程で用いられる化学除染処理液に限定されるものではない。
【０１６５】
これら以外の上記温度範囲の微小気泡を含む化学除染処理液が用いられる工程としては、たとえば、化学除染処理液高温工程である第１還元工程（ステップＳ１０１）、酸化工程（ステップＳ２０１）、および第２還元工程（ステップＳ２０２）等の除染工程が挙げられる。以下、第１還元工程（ステップＳ１０１）、酸化工程（ステップＳ２０１）、および第２還元工程（ステップＳ２０２）等の除染工程が挙げられる。
【０１６６】
このように、本発明に係る除染方法では、微小気泡を含む化学除染処理液が用いられる工程の温度が重要である。しかし、化学除染処理液の温度は、化学除染の工程の除染工程、浄化工程等の事情により定まるものであり、化学除染処理液の温度の変更は容易でない。このため、本発明に係る除染方法を用いる場合には、上記のように化学除染処理液に微小気泡を含ませるのに適した温度となる工程を選択して、この工程において化学除染処理液中に微小気泡を含ませると、効率的であるため好ましい。
【０１６７】
また、本発明に係る除染方法では、酸化工程（ステップＳ２０１）において、化学除染処理液が酸素からなる微小気泡を含むようにすると、化学除染処理液の溶存酸素量が高くなり化学除染処理液の全体を酸化的雰囲気にするとともに、化学除染処理液において局所的に極めて強い酸化的状態を作り出すことができるため、酸化効果が高くなり、酸化除染能力が向上するため好ましい。
【０１６８】
すなわち、化学除染処理液が酸素からなる微小気泡を含むと、微小気泡の消滅により微小気泡中の酸素が極めて効率的に化学除染処理液に溶解して化学除染処理液中の溶存酸素量を高くすることができる。たとえば、常温の化学除染処理液に酸素からなる微小気泡を供給すると、溶存酸素濃度が通常の飽和濃度の１．５倍程度になる。
【０１６９】
また、化学除染処理液が酸素からなる微小気泡を含むと、微小気泡の圧壊時のエネルギーにより化学除染処理液中にＯＨラジカルが発生し、化学除染処理液中に局所的に極めて強い酸化的状態を作り出すことができる。
【０１７０】
このように、酸化工程（ステップＳ２０１）において化学除染処理液が酸素からなる微小気泡を含むようにすると、微小気泡による物理除染効果に加え、化学除染処理液の酸化効果が高くなり酸化除染能力も向上させることができる。
【０１７１】
なお、酸化工程（ステップＳ２０１）は、化学除染処理液高温工程であり、通常、化学除染処理液の温度が高いため、微小気泡による物理除染効果は大きくない。しかし、化学除染処理液中に酸素からなる微小気泡が含まれると、化学除染処理液の酸化効果が高くなり酸化除染能力が向上するため、総合的に好ましくなる。
【０１７２】
この酸化工程（ステップＳ２０１）において化学除染処理液が酸素からなる微小気泡を含むことは、第１還元工程（ステップＳ１０１）、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、第１浄化工程（ステップＳ１０３）、酸化工程（ステップＳ２０１）、第２還元工程（ステップＳ２０２）、第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）、および最終浄化工程（ステップＳ３０１）から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が酸素に限定されない気体からなる微小気泡を含むことと、併用することができる。併用した場合は、酸素に限定されない気体からなる微小気泡による物理除染効果と、酸素からなる微小気泡による酸化除染効果および物理除染効果とを発現させることができるため好ましい。
【０１７３】
［微小気泡のゼータ電位とｐＨ］
化学除染処理液中の微小気泡を用いて除去対象酸化皮膜の除染を効果的に行うためには、化学除染処理液中の微小気泡が、化学除染処理液に接液した除去対象酸化皮膜の表面またはその近傍に存在させることが好ましい。これは、微小気泡の圧壊現象による物理除染や、酸素を含む微小気泡による酸化除染や物理除染を、除去対象酸化皮膜の表面またはその近傍で行うと除染効果が高いからである。
【０１７４】
化学除染処理液中の微小気泡を、化学除染処理液に接液した除去対象酸化皮膜の表面またはその近傍に存在させる方法としては、化学除染処理液中の微小気泡が、化学除染処理液に接液した除去対象酸化皮膜のゼータ電位と反対の符号の電荷を有する状態にして、微小気泡を電気的に除去対象酸化皮膜の表面に引き寄せたり吸着させたりする方法が挙げられる。
【０１７５】
化学除染処理液中の微小気泡が、化学除染処理液に接液した除去対象酸化皮膜のゼータ電位と反対の符号の電荷を有する状態にする方法としては、化学除染処理液のｐＨを５〜７にして化学除染処理液中の微小気泡のゼータ電位をマイナス電位とし、このマイナスに帯電した微小気泡を、上記ｐＨ範囲内でプラス電位の除去対象酸化皮膜に吸着させる方法が挙げられる。
【０１７６】
化学除染処理液のｐＨと、除去対象酸化皮膜および微小気泡のゼータ電位との関係について図面を参照して説明する。
【０１７７】
図４は、化学除染処理液のｐＨと、除去対象酸化皮膜に相当する金属酸化物および微小気泡のゼータ電位との関係を示すグラフである。ここで測定試料である金属酸化物としては、原子炉再循環系配管４の内表面に付着、生成すると考えられる、ヘマタイトと、ニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）とを用いた。また、化学除染処理液としては、純水にｐＨ調整剤を適宜添加したものを用いた。ｐＨ調整剤としては、希塩酸および水酸化ナトリウム水溶液を用いた。さらに、微小気泡は、空気からなる微小気泡とした。
【０１７８】
図４に示されるように、ヘマタイト、ニッケルフェライト、および微小気泡のいずれも、ｐＨが小さくなるとゼータ電位がプラスの値、ｐＨが大きくなるとゼータ電位がマイナスの値を示すことが分かる。
【０１７９】
具体的には、微小気泡、ヘマタイト、およびニッケルフェライトの等電点は、それぞれｐＨ４．５、ｐＨ６．３、およびｐＨ６．７であり、微小気泡、ヘマタイト、およびニッケルフェライトは、いずれも、ｐＨが等電点より小さいとゼータ電位がプラス、ｐＨが等電点より大きいとゼータ電位がマイナスになることが分かる。
【０１８０】
ここで、ｐＨ４．５〜６．３の範囲内では、微小気泡のゼータ電位がマイナスであるのに対し、ヘマタイトのゼータ電位はプラスになる。また、ｐＨ４．５〜６．７の範囲内では、微小気泡のゼータ電位がマイナスであるのに対し、ニッケルフェライトのゼータ電位はプラスになる。
【０１８１】
このため、化学除染処理液のｐＨが、通常ｐＨ４．５〜６．５、好ましくはｐＨ４．５〜６．３の範囲内にあると、化学除染処理液中において、マイナスの電荷を有する微小気泡が、プラスの電荷を有するヘマタイト、ニッケルフェライト等からなる除去対象酸化皮膜に、電気的に引かれて吸着されやすくなるため好ましい。
【０１８２】
図５は、微小気泡が除去対象酸化皮膜のゼータ電位と反対の符号の電荷を有する状態における、微小気泡による除染の作用を模式的に示す説明図である。なお、図５においては、金属配管７１の表面に付着した一塊の除去対象酸化皮膜７２が、微小気泡７４の作用により時間の経過につれて金属配管７１の表面から剥離する様子を、時間の経過の順番にＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、およびＰ５のように示した。
【０１８３】
はじめに、化学除染処理液７３中に微小気泡７４が含まれない状態等のように、除去対象酸化皮膜７２の近傍に微小気泡７４が存在しない状態では、一塊の除去対象酸化皮膜７２が金属配管７１の表面に付着している（Ｐ１）。
【０１８４】
次に、化学除染処理液７３中の除去対象酸化皮膜７２の近傍に、除去対象酸化皮膜７２のゼータ電位と反対の符号の電荷を有する微小気泡７４が存在する場合には、微小気泡７４は除去対象酸化皮膜７２の表面に吸着する（Ｐ２）。
【０１８５】
この除去対象酸化皮膜７２の表面に吸着した微小気泡７４は徐々に縮小して最後に消滅し、この気泡消滅時の圧壊現象等により金属配管７１の表面から除去対象酸化皮膜７２が剥離される。なお、除去対象酸化皮膜７２の表面に吸着した微小気泡７４が消滅した後でも、化学除染処理液７３中に存在する新たな微小気泡７４が除去対象酸化皮膜７２の表面に順次吸着するため、微小気泡７４による除去対象酸化皮膜７２の剥離作用は継続して行われる（Ｐ３、Ｐ４）。このように、除去対象酸化皮膜７２の表面では、微小気泡７４の吸着と消滅が繰り返され、除去対象酸化皮膜７２は金属配管７１の表面から徐々に剥離する。
【０１８６】
除去対象酸化皮膜７２が金属配管７１の表面から完全に剥離すると、剥離、浮上した除去対象酸化皮膜７２は化学除染処理液７３中に取り込まれ、除去対象酸化皮膜７２の除染が終了する（Ｐ５）。
【０１８７】
なお、第１還元工程および第２還元工程においては、化学除染処理液のｐＨが通常１〜３と低いため、微小気泡７４の電荷と除去対象酸化皮膜７２のゼータ電位とが共にプラスになりやすい。すなわち、これらの工程においては、微小気泡７４の電荷が化学除染処理液７３中に接液した除去対象酸化皮膜７２のゼータ電位に対して正負反対になりにくい。このため、第１還元工程および第２還元工程では、化学除染処理液７３中の微小気泡７４は除去対象酸化皮膜７２の表面に吸着しにくい。
【０１８８】
しかし、第１還元剤分解工程および第２還元剤分解工程の後期、ならびに第１浄化工程および最終浄化工程においては、化学除染処理液のｐＨは通常４以上になるため、微小気泡７４の電荷がマイナスになるとともに、除去対象酸化皮膜７２のゼータ電位がプラスになりやすい。すなわち、これらの工程においては、微小気泡７４の電荷が化学除染処理液７３中に接液した除去対象酸化皮膜７２のゼータ電位に対して正負反対になりやすい。このため、第１還元剤分解工程、第２還元剤分解工程、第１浄化工程、および最終浄化工程では、化学除染処理液７３中の微小気泡７４は除去対象酸化皮膜７２の表面に吸着しやすくなる。
【０１８９】
［微小気泡の有無による除染効果の差異］
化学除染処理液が微小気泡を含む場合と含まない場合との除染効果の差異を確認するため、試験片を用いて除染試験を行った。汚染金属試験片としては、ステンレス製金属材の表面に化学的に溶解し難いニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）皮膜が成長した試験片を用いた。
【０１９０】
除染試験の試験条件としては、化学除染処理液が微小気泡を含まない場合と含む場合との２個とした。全工程を通じて化学除染処理液が微小気泡を含まない実験例を実験例１という。また、化学除染処理液が微小気泡を含む工程を有する実験例を実験例２という。
【０１９１】
実験例１と実験例２とは、化学除染処理液が微小気泡を含むか否か以外は、同一試験条件とした。
【０１９２】
なお、実験例１および実験例２は、汚染金属試験片を用いた簡易な試験であるため、本発明に係る除染方法の第１還元剤分解工程等の還元剤分解工程や最終浄化工程等の浄化工程に代えて、第１洗浄工程等の洗浄工程を行った。
【０１９３】
実験例１と実験例２とに共通する実験手順は、以下のとおりである。具体的には、以下の３サイクルの工程を行った。
【０１９４】
（１サイクル目）
１サイクル目は、以下の、第１還元工程および第１洗浄工程を行った。
＜第１還元工程＞
はじめに、還元性除染液として、シュウ酸を２０００ｐｐｍ含む９５℃のシュウ酸水溶液を用意し、このシュウ酸水溶液に汚染金属試験片を５時間浸漬した。
＜第１洗浄工程＞
次に、汚染金属試験片を純水で洗浄した。
【０１９５】
（２サイクル目）
２サイクル目は、以下の第２酸化工程、第２還元工程、および第２洗浄工程を行った。
＜第２酸化工程＞
はじめに、酸化性除染液として、オゾンを３ｐｐｍ含む８０℃のオゾン水を用意し、このオゾン水に汚染金属試験片を２時間浸漬した。
＜第２還元工程＞
次に、１サイクル目の第１還元工程と同じ工程を行った。
＜第２洗浄工程＞
さらに、１サイクル目の第１洗浄工程と同じ工程を行った。
【０１９６】
（３サイクル目）
３サイクル目は、２サイクル目と同じ工程（第２酸化工程、第２還元工程、および第２洗浄工程）を行った。これらの工程を第３酸化工程、第３還元工程、および第３洗浄工程という。
【０１９７】
以上が実験例１および実験例２に共通する実験手順である。なお、実験例１および実験例２のそれぞれについて、同様の試験片をＡ、Ｂの２個ずつ準備して、試験を２回行った。実験例１の試験片ＡおよびＢの試験をそれぞれ実験例１−Ａおよび実験例１−Ｂ、実験例２の試験片ＡおよびＢの試験をそれぞれ実験例２−Ａおよび実験例２−Ｂという。
【０１９８】
また、実験例２は、３サイクル目の第３洗浄工程において４５ｋＨｚの超音波を用いキャビテーション効果を利用した超音波洗浄を５分間行った以外は、実験例１と同様にした。このキャビテーション効果を利用した超音波洗浄は、微小気泡の効果を模したものである。
【０１９９】
図６は、微小気泡の有無による除染効果の差異を示すグラフである。図６の縦軸は除染係数を示す。なお、図６では、実験例１−Ａおよび実験例１−Ｂにおいて、３サイクル終了時の除染係数に加え１サイクル終了時および２サイクル終了時の除染係数についてもデータを記載した。
【０２００】
図６より、化学除染処理液が微小気泡を含まない実験例１−Ａおよび実験例１−Ｂの２サイクル終了時の除染係数は共に２であり、化学除染処理液が微小気泡を含む実験例２−Ａおよび実験例２−Ｂの除染係数は約３００および約１０００であることが分かった。
【０２０１】
この実験例１および実験例２の結果より、化学除染の際に、化学除染処理液が微小気泡を含む場合は、化学除染処理液が微小気泡を含まない場合に比べて、格段に除染効率が高いことが分かった。
【０２０２】
＜効果＞
本実施形態に係る除染装置および除染方法によれば、除染効果が高いために除染工期を短縮することができる。
【０２０３】
なお、上記除染方法では、化学除染処理が、図２に示すように、第１還元工程（ステップＳ１０１）と、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）と、第１浄化工程（ステップＳ１０３）と、酸化工程（ステップＳ２０１）と、第２還元工程（ステップＳ２０２）と、第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）と、最終浄化工程（ステップＳ３０１）とを含む処理である例を示した。
【０２０４】
しかし、本発明の除染方法では、このような化学除染処理が第１還元工程（ステップＳ１０１）から最終浄化工程（ステップＳ３０１）までの工程を全て含む化学除染処理に代えて、化学除染処理が、除染工程と除染剤分解工程と浄化工程とを有する除染方法であってもよい。以下、この除染工程と除染剤分解工程と浄化工程とを有する除染方法を、「簡略化された除染方法」という。
【０２０５】
ここで、除染工程とは、還元性または酸化性の除染剤を含む化学除染処理液で除去対象酸化皮膜を除染処理する工程を意味する。除染工程は、たとえば、第１還元工程（ステップＳ１０１）、第２還元工程（ステップＳ２０２）、および酸化工程（ステップＳ２０１）のうち少なくとも１つの工程を含む。
【０２０６】
また、除染剤分解工程とは、除染工程後の化学除染処理液中の還元性または酸化性の除染剤を分解する工程を意味する。除染剤分解工程は、たとえば、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、および第２還元剤分解工程（ステップＳ２０３）のうち少なくとも１つの工程を含む。
【０２０７】
さらに、浄化工程とは、除染剤分解工程後の化学除染処理液中の不純物イオンを除去する工程を意味する。浄化工程は、たとえば、第１浄化工程（ステップＳ１０３）、および最終浄化工程（ステップＳ３０１）のうち少なくとも１つの工程を含む。
【０２０８】
簡略化された除染方法は、除染工程、除染剤分解工程、および浄化工程から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含む。化学除染処理液が微小気泡を含むと、除去対象酸化皮膜の化学除染の効果に加え、微小気泡による除去対象酸化皮膜の物理除染の効果も発揮されて、除染の効果が向上するため好ましい。
【０２０９】
また、簡略化された除染方法では、除染剤分解工程および浄化工程から選ばれる少なくとも１つの工程で用いられる化学除染処理液が、微小気泡を含むと、微小気泡による除染効果が大きいため好ましい。
【０２１０】
すなわち、除染剤分解工程は上記のように化学除染処理液中温工程であり、浄化工程は上記のように化学除染処理液低温工程であるから、微小気泡を含む化学除染処理液の温度が比較的低く、微小気泡による除染効果が大きいため好ましい。
【０２１１】
さらに、簡略化された除染方法では、除染工程が酸化工程（ステップＳ２０１）である場合、この酸化工程で用いられる化学除染処理液が、酸素からなる微小気泡を含むと、化学除染処理液の溶存酸素量が高くなり化学除染処理液の全体を酸化的雰囲気にするとともに、化学除染処理液において局所的に極めて強い酸化的状態を作り出すことができるため、酸化効果が高くなり、酸化除染能力が向上するため好ましい。
【０２１２】
（第２の実施形態）
図７は、本発明に係る除染装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。図７に示す除染装置１０Ａは、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有する原子力発電プラント１Ａの原子炉冷却材再循環系統３を除染処理する除染装置である。
【０２１３】
図７に示す原子力発電プラント１Ａは、図１に示した原子力発電プラント１に比較して、除染装置１０に代えて、除染装置１０Ａを用いた以外は同じである。
【０２１４】
また、図７に第２の実施形態として示す除染装置１０Ａは、図１に第１の実施形態として示した除染装置１０に比較して、微小気泡発生装置４０に代えて、より具体的な構成の微小気泡発生装置４０Ａを用いたこと以外は同じである。
【０２１５】
このため、図７に第２の実施形態として示す除染装置１０Ａと、図１に第１の実施形態として示した除染装置１０との間で同一の部材には同一の符号を付し、部材および作用の説明を省略または簡略化する。
【０２１６】
＜微小気泡発生装置＞
微小気泡発生装置４０Ａは、加圧式微小気泡発生装置であり、薬液タンク３０内の化学除染処理液を薬液タンク３０外に取り出した後に薬液タンク３０内に戻す薬液循環ライン４１に設けられ、化学除染処理液中に気体を過飽和に溶解させる気体溶解装置４５と、この気体が過飽和に溶解した化学除染処理液を薬液タンク３０内の化学除染処理液中に噴出させるノズル４６とを含む。
【０２１７】
具体的には、微小気泡発生装置４０Ａは、薬液循環ライン４１中の化学除染処理液に気体注入ライン４３を介して気体を注入する気体タンク４２と、薬液循環ライン４１中の気体が注入された化学除染処理液を加圧する薬液循環ラインポンプ４４と、気体が注入されかつ加圧された化学除染処理液がタンク内に導入されて、タンク内において化学除染処理液中に気体を過飽和に溶解させる気体溶解タンク（気体溶解装置）４５と、薬液循環ライン４１中の気体が溶解した化学除染処理液を薬液タンク３０内の化学除染処理液中に噴出させるノズル４６とを含む。
【０２１８】
気体溶解タンク４５としては、公知の気体溶解タンクを用いることができる。たとえば、気体が注入されかつ加圧された薬液循環ライン４１中の化学除染処理液がタンク内の底部から導入されることにより、気体が化学除染処理液に溶解するタンクが挙げられる。
【０２１９】
ノズル４６としては、気体を液中に噴出する公知のノズルを用いることができる。
【０２２０】
＜作用＞
次に、図７を参照して除染装置１０Ａの作用について説明する。
【０２２１】
図７に第２の実施形態として示す除染装置１０Ａは、図１に第１の実施形態として示した除染装置１０に比較して、微小気泡発生装置４０に代えて、より具体的な構成の微小気泡発生装置４０Ａを用いたこと以外の作用は同じである。このため、以下、微小気泡発生装置４０Ａによる微小気泡の発生作用についてのみ説明する。
【０２２２】
本発明の除染方法において、加圧式微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ａを用い、加圧溶解型発生法により、化学除染処理液中に微小気泡を含ませる手順は、以下のとおりである。
【０２２３】
はじめに、薬液タンク３０内に化学除染処理液が貯留した状態で薬液循環ラインポンプ４４を稼働させ、化学除染処理液を薬液タンク３０と薬液循環ライン４１との間で循環させる。
【０２２４】
次に、気体タンク４２から気体注入ライン４３を介して薬液循環ライン４１内に気体を注入する。なお、注入する気体は、空気、酸素等であり、微小気泡を構成する気体として所望する種類の気体とする。たとえば、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、第１浄化工程（ステップＳ１０３）等で化学除染処理液に微小気泡を含ませる場合は空気を用い、酸化工程（ステップＳ２０１）で化学除染処理液に微小気泡を含ませる場合は酸素を用いる。
【０２２５】
薬液循環ライン４１内の気体が注入された化学除染処理液は、薬液循環ラインポンプ４４で加圧され、気体溶解タンク４５に導入される。気体溶解タンク４５内では、化学除染処理液中に気体が過飽和になるように溶解される。
【０２２６】
気体が過飽和になるように溶解された化学除染処理液は、薬液循環ライン４１を介して薬液タンク３０内に設けられたノズル４６から薬液タンク３０内の化学除染処理液中に放出または噴出される。ノズル４６から放出または噴出された化学除染処理液は、気体が過飽和になるように溶解しているため、薬液タンク３０内で圧力が開放されることにより、過飽和分の気体が薬液タンク３０内の化学除染処理液中で微小気泡が発生して微小気泡流８７が形成される。
【０２２７】
図８は、本発明に係る除染装置の第２の実施形態１０Ａで発生させた微小気泡の気泡径の分布を示すグラフである。具体的には、微小気泡発生装置４０Ａを用いて薬液タンク３０内の化学除染処理液中に発生させた微小気泡の気泡径の分布を示すグラフである。
【０２２８】
図８に示されるように、加圧式微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ａを用いて化学除染処理液中に発生させた微小気泡では、気泡径のピークが２個存在する２ピーク型の分布を示した。具体的には、気泡径１２μｍにピーク値を有するナローなピークと、気泡径４０μｍ〜５６μｍに亘って幅広く分布するブロードなピークとが存在する２ピーク型の分布を示した。
【０２２９】
なお、原因は明らかでないが、一般的に、２ピーク型の分布を有する微小気泡は、高濃度の微小気泡を発生させた場合に見られる。このため、気泡径の分布が２ピーク型であっても、微小気泡が高濃度に発生していると考えられるため、微小気泡発生装置４０Ａは本発明の微小気泡発生装置として好適である。
【０２３０】
また、ナローなピークの気泡径のピーク値は１２μｍと非常に小さいとともに、ブロードなピークの気泡径の範囲は４０μｍ〜５６μｍと限界気泡径６５μｍ以下になっている。このため、気泡径の分布が２ピーク型であっても、微小気泡の圧壊現象による衝撃力は十分に大きく、かつ、微小気泡の浮遊時間も十分に長いと考えられるため、微小気泡発生装置４０Ａは本発明の微小気泡発生装置として好適である。
【０２３１】
＜効果＞
本実施形態に係る除染装置および除染方法によれば、気泡径のピーク値が１２μｍ程度と非常に小さい微小気泡を高濃度に発生させることができるため、第１の実施形態に係る除染装置および除染方法よりも除染効果がより高くなり、除染工期をより短縮することができる。
【０２３２】
（第３の実施形態）
図９は、本発明に係る除染装置の第３の実施形態に用いられる微小気泡発生装置を示す概略構成図である。図９に示す除染装置１０Ｂは、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有する原子力発電プラント１Ｂの原子炉冷却材再循環系統３を除染処理する除染装置である。
【０２３３】
図９に示す原子力発電プラント１Ｂは、図１に示した原子力発電プラント１に比較して、除染装置１０に代えて、除染装置１０Ｂを用いた以外は同じである。
【０２３４】
また、図９に第３の実施形態として示す除染装置１０Ｂは、図１に第１の実施形態として示した除染装置１０に比較して、微小気泡発生装置４０に代えて、より具体的な構成の微小気泡発生装置４０Ｂを用いたこと以外は同じである。
【０２３５】
このため、図９に第３の実施形態として示す除染装置１０Ｂと、図１に第１の実施形態として示した除染装置１０との間で同一の部材には同一の符号を付し、部材および作用の説明を省略または簡略化する。
【０２３６】
＜微小気泡発生装置＞
微小気泡発生装置４０Ｂは、旋回流型微小気泡発生装置であり、化学除染処理液と気体との二相旋回流を形成し、この二相旋回流を薬液タンク３０内の化学除染処理液中に排出する。
【０２３７】
図１０は、本発明に係る除染装置の第３の実施形態１０Ｂに用いられる微小気泡発生装置４０Ｂを模式的に示す断面図である。図１０では、微小気泡発生装置４０Ｂが薬液タンク３０内のバルクな化学除染処理液８６中に配置された様子を示す。なお、図１０と図９とでは、微小気泡発生装置４０Ｂの向きが左右逆に示されている。
【０２３８】
図１０に示すように、微小気泡発生装置４０Ｂは、旋回流型微小気泡発生装置本体８０に、外部から供給された液体が流れる液体流路８８と、外部から供給された気体が流れる気体流路８９とが形成されるとともに、液体流路８８内に配置された、旋回流発生機構としての固定旋回板８２を備える。
【０２３９】
ここで、旋回流発生機構とは、流路内を流れる液体の直線状の流れを、旋回流、すなわち流路の断面から見たときに回転しつつ流路の流れ方向に移動する流れ、に変える機構を意味する。固定旋回板８２としては、たとえば、固定されたファンが挙げられる。
【０２４０】
また、微小気泡発生装置４０Ｂの外部には、微小気泡発生装置４０Ｂの液体流路８８に液体を供給する図示しない装置、たとえばポンプが設けられる。
【０２４１】
＜作用＞
次に、図９および図１０を参照して除染装置１０Ｂの作用について説明する。
【０２４２】
図９に第３の実施形態として示す除染装置１０Ｂは、図１に第１の実施形態として示した除染装置１０に比較して、微小気泡発生装置４０に代えて、より具体的な構成の微小気泡発生装置４０Ｂを用いたこと以外の作用は同じである。このため、以下、微小気泡発生装置４０Ｂによる微小気泡の発生作用についてのみ説明する。
【０２４３】
本発明の除染方法において、旋回流型微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ｂを用い、旋回流型発生法により、化学除染処理液中に微小気泡を含ませる手順は、以下のとおりである。
【０２４４】
はじめに、微小気泡発生装置４０Ｂを、薬液タンク３０内の化学除染処理液８６中に配置し、図示しないポンプ等を用いて化学除染処理液を液体流路８８内に供給する。液体流路８８内に供給された化学除染処理液は、液体流路８８内で直線状の液体の流れ８１を形成する。液体流路８８内での化学除染処理液の直線状の液体の流れ８１は、液体流路８８内に配置された、旋回流発生機構としての固定旋回板８２に当たると、液体流路８８内で高速旋回流を生じ、高速旋回流の中心に負圧の空洞部が形成される。
【０２４５】
次に、外部から気体流路８９を介して空気、酸素等の気体８３を液体流路８８内の固定旋回板８２近傍の化学除染処理液に導入すると、化学除染処理液中で発生した気泡８４が化学除染処理液の高速旋回流の負圧の空洞部に巻き込まれて、高速旋回流をなす化学除染処理液と、負圧の空洞部を構成する気体と、を含む竜巻状の二相旋回流８５が形成される。
【０２４６】
ここで、導入する気体８３としては、たとえば、第１還元剤分解工程（ステップＳ１０２）、第１浄化工程（ステップＳ１０３）等で化学除染処理液に微小気泡を含ませる場合は空気を用い、酸化工程（ステップＳ２０１）で化学除染処理液に微小気泡を含ませる場合は酸素を用いる。
【０２４７】
さらに、液体流路８８内の二相旋回流８５を微小気泡発生装置４０Ｂから薬液タンク３０内の化学除染処理液８６中に放出すると、化学除染処理液８６中に微小気泡流８７が形成される。
【０２４８】
すなわち、薬液タンク３０内のバルクの化学除染処理液８６は流れがないかまたは遅く流れているため、液体流路８８内の二相旋回流８５が、薬液タンク３０内の化学除染処理液８６中に放出されると、二相旋回流８５と化学除染処理液８６との間に大きな速度差が生じるため、二相旋回流８５と化学除染処理液８６との間に剪断力が生じる。そして、この剪断力により、二相旋回流８５が破壊され、二相旋回流８５中に含まれる気体は、バラバラに切断、粉砕されて化学除染処理液中で微小気泡を発生する。この微小気泡を含む化学除染処理液が微小気泡発生装置４０Ｂから放出されると、薬液タンク３０内の化学除染処理液８６中に微小気泡流８７が形成される。
【０２４９】
図１１は、本発明に係る除染装置の第３の実施形態１０Ｂで発生させた微小気泡の気泡径の分布を示すグラフである。具体的には、微小気泡発生装置４０Ｂを用いて薬液タンク３０内の化学除染処理液中に発生させた微小気泡の気泡径の分布を示すグラフである。
【０２５０】
図１１に示されるように、旋回流型微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ｂを用いて化学除染処理液中に発生させた微小気泡では、気泡径のピークが１個存在する１ピーク型の分布を示した。具体的には、気泡径２８μｍにピーク値を有し、このピーク値から気泡径の下限側および上限側になだらかに下降した、きれいな山型の分布を示した。このように、微小気泡発生装置４０Ｂを用いると、化学除染処理液中に十分に微小な微小気泡を発生させることができる。
【０２５１】
なお、図１１に示すように微小気泡発生装置４０Ｂで発生する微小気泡の気泡径のピーク値は２８μｍであり、図８に示すように微小気泡発生装置４０Ａで発生する微小気泡の気泡径の小さい方のピーク値は１２μｍである。すなわち、微小気泡発生装置４０Ｂで発生する微小気泡は、微小気泡発生装置４０Ａで発生する微小気泡に比べると気泡径の中心がやや大きい。
【０２５２】
このため、微小気泡の気泡径の観点のみから判断すると、図８に示した加圧式微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ａのほうが、図１１に示した旋回流型微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ｂよりも優れているようにみえる。
【０２５３】
しかし、微小気泡発生装置４０Ｂは、旋回流型微小気泡発生装置であるため、発生した微小気泡内の気体の圧力が、微小気泡発生装置４０Ａで発生させた微小気泡に比べて低い。すなわち、旋回流型微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ｂでは、微小気泡は、化学除染処理液の高速旋回流の中心に形成された負圧の空洞部を構成する気体から発生するため、微小気泡内の気体の圧力が低い。
【０２５４】
そして、この内部の気体の圧力が低い微小気泡は、化学除染処理液中で収縮しやすいため、収縮、圧壊効果の大きい微小気泡となる。このため、微小気泡の内部の気体の圧力の観点から判断すると、図１１に示した旋回流型微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ｂのほうが、図８に示した加圧式微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ａよりも優れており、好適であるといえる。
【０２５５】
このように、旋回流型微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ｂと、加圧式微小気泡発生装置である微小気泡発生装置４０Ａとは、微小気泡の気泡径の大きさの点や微小気泡の内部の気体の圧力の点で、ともに優れた面があり、両者とも微小気泡発生装置として好適である。
【０２５６】
＜効果＞
本実施形態に係る除染装置および除染方法によれば、微小気泡の内部の気体の圧力が低く、収縮、圧壊効果の大きい微小気泡を発生させることができるため、第１の実施形態に係る除染装置および除染方法よりも除染効果がより高くなり、除染工期をより短縮することができる。
【０２５７】
なお、上記第１の実施形態〜第３の実施形態に係る除染装置およびこの除染装置を用いる除染方法では、金属材が、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を有する原子力発電プラント１の原子炉冷却材再循環系統３の構成部材である例を示した。
【０２５８】
しかし、本発明の除染装置およびこの除染装置を用いる除染方法では、金属材が、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）を有する原子力発電プラントの原子炉冷却材再循環系統の構成部材や、放射性物質取扱施設において用いられる構成部材であってもよい。
【０２５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２６０】
１、１Ａ、１Ｂ  原子力発電プラント
３  原子炉冷却材再循環系統（除染対象部位）
４  原子炉再循環系配管
５  再循環ポンプ
６  ＰＬＲ垂直管
７  ＰＬＲ水平管
８  ＰＬＲライザー管
９  枝管
１０、１０Ａ、１０Ｂ  除染装置
２０  化学除染処理系統
２１  除染処理液主循環ライン（除染処理液配管）
２２  化学除染処理液循環ポンプ
３０  薬液タンク
３１  薬液ライン
３２  薬液ラインポンプ
３３  ヒータ
３４  薬液加熱ラインポンプ
３５  薬液加熱ライン
４０  微小気泡発生装置
４０Ａ  加圧式微小気泡発生装置
４０Ｂ  旋回流型微小気泡発生装置（微小気泡発生装置）
４１  薬液循環ライン
４２  気体タンク
４３  気体注入ライン
４４  薬液循環ラインポンプ
４５  気体溶解タンク（気体溶解装置）
４６  ノズル
５０  オゾン発生器
５１  ミキサ
５２  オゾン供給ライン
６１  除染剤分解・イオン交換ライン
６２  除染剤分解装置
６３  カチオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）
６４  アニオン交換樹脂塔（イオン交換樹脂塔）
６５  除染剤分解・イオン交換ラインポンプ
７１  金属配管（除染対象部位の金属配管）
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅ  除去対象酸化皮膜
７３  化学除染処理液
７４  微小気泡
８０  旋回流型微小気泡発生装置本体
８１  液体の流れ
８２  固定旋回板（旋回流発生機構）
８３  気体
８４  気泡
８５  二相旋回流
８６  バルク液体（化学除染処理液）
８７  微小気泡流
８８  液体流路
８９  気体流路
９１、９２  バルブ
９３  除染液排出口
Ｓ１００  第１化学除染処理部分
Ｓ１０１  第１還元工程
Ｓ１０２  第１還元剤分解工程
Ｓ１０３  第１浄化工程
Ｓ２００  第２化学除染処理部分
Ｓ２０１  酸化工程
Ｓ２０２  第２還元工程
Ｓ２０３  第２還元剤分解工程
Ｓ３０１  最終浄化工程
【図１】
2012108073.tif 000003
【図２】
2012108073.tif 000004
【図３】
2012108073.tif 000005
【図４】
2012108073.tif 000006
【図５】
2012108073.tif 000007
【図６】
2012108073.tif 000008
【図７】
2012108073.tif 000009
【図８】
2012108073.tif 000010
【図９】
2012108073.tif 000011
【図１０】
2012108073.tif 000012
【図１１】
2012108073.tif 000013