(57)【要約】【課題】汚染粉塵の飛散を抑制しつつ、簡易かつ効率的に汚染粉塵を除去することができる汚染の除去技術を提供する。【解決手段】汚染の除去方法は、除染液供給部から供給された除染液を、粒子状にして噴出する噴出ステップと、噴出された除染液を正または負に帯電させる帯電ステップと、帯電させた除染液を、放射性物質を含む汚染粉塵に噴霧する噴霧ステップと、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除染液供給部から供給された除染液を、粒子状にして噴出する噴出ステップと、
噴出された前記除染液を正または負に帯電させる帯電ステップと、
帯電させた前記除染液を、放射性物質を含む汚染粉塵に噴霧する噴霧ステップと、を有することを特徴とする汚染の除去方法。
【請求項２】
前記帯電ステップは、前記汚染粉塵が有する電荷または除染対象となる構造物の表面が有する電荷と逆の電荷に前記除染液を帯電させることを特徴する請求項１に記載の汚染の除去方法。
【請求項３】
前記噴霧ステップは、帯電させた前記除染液を、除染対象である構造物の内部を浮遊する前記汚染粉塵に噴霧することを特徴する請求項１または請求項２に記載の汚染の除去方法。
【請求項４】
前記噴霧ステップは、帯電させた前記除染液を、放射性物質を有する前記汚染粉塵が付着した構造物の表面に噴霧することを特徴する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の汚染の除去方法。
【請求項５】
前記除染液を噴霧する方向に設けられた粉塵回収口から、前記除染液が付着した前記汚染粉塵を吸引して回収する回収ステップをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の汚染の除去方法。
【請求項６】
前記除染液が噴霧された前記構造物の表面を、水洗または、はつり処理を用いて前記汚染粉塵を除去する第１除染ステップをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の汚染の除去方法。
【請求項７】
構造物の表面に電極を接続して、電圧を前記構造物に印加する電圧印加ステップをさらに有して、
前記帯電ステップは、電圧の印加により前記構造物が帯電された電荷と逆の電荷に前記除染液を帯電させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の汚染の除去方法。
【請求項８】
前記除染液は、キレート剤の水溶液またはコンクリートを溶解可能な酸性水溶液であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の汚染の除去方法。
【請求項９】
前記除染液には、親水性の合成樹脂を含む水溶液を用いて、
前記除染液の噴霧後に、前記構造物の表面に形成された前記除染液の膜を剥離して前記汚染粉塵を除去する第２除染ステップを有することを特徴とする請求項４に記載の汚染の除去方法。
【請求項１０】
前記合成樹脂は、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項９に記載の汚染の除去方法。
【請求項１１】
除染液を供給する除染液供給部と、
供給された前記除染液を、粒子状に噴出する噴出ノズルと、
前記噴出ノズルの先端側に前記除染液が噴出される方向に沿って設けられ、前記除染液を正または負に帯電させる帯電部と、を備えることを特徴とする汚染の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射性物質を含む汚染粉塵を除去する汚染の除去技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所において地震や津波により苛酷事故が発生して、放射性物質が原子炉建屋内や大気環境中に広範に放出された場合、建屋等の構造物表面（主にコンクリート表面）に放射性物質が付着して、これら表面から放射性物質を含む汚染粉塵が発生するおそれがある。
【０００３】
このとき、原子炉建屋に近接して作業する作業員や、汚染コンクリートに近隣して生活する者の被ばくを低減するため、除染作業を実施して、放射性物質を含む汚染粉塵を除去する必要がある。
【０００４】
汚染されたコンクリートを除染する技術としては、物理的な方法によりコンクリート表面から汚染物質を除去する技術が主体となる。
例えば特許文献１〜６には、ブレードによる切削、砥石による研削、サンドブラストによる研削、ウォータージェットによる研削、レーザー溶融処理後の高圧ガス噴射による研削、ドライアイスブラストによる汚染除去など、汚染ごとコンクリートを物理的に削りとる技術が開示されている。これらの技術は、コンクリート表面に付着した汚染物質を除去するとともに、構造物の内表面で発生している浸透汚染をも除去することが可能である。
【０００５】
一方、化学的な方法により汚染物質を除去する技術として、特許文献７には、酸溶液をコンクリート表面に供給し、セメント成分を溶解して、汚染ごとコンクリート構造体の表面から除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０５３６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２９０７２号公報
【特許文献３】特開平０８−５０６４２２号公報
【特許文献４】特開２００３−３９３６４４号公報
【特許文献５】特開２００１−１１６８９２号公報
【特許文献６】特開２００２−１９６０９７号公報
【特許文献７】特開２０１４−４１１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の物理的な除染方法は、コンクリート表面を削るため、反力が大きく、装置の固定あるいは重量化が必要であり、必然的に装置が大型化するという問題点がある。そして、研削力が高い場合、汚染の浸透部位より深くまで除去してしまい、建造物へのダメージも大きい。また、構造物の狭隘部への適用が困難であるという欠点を有する。
【０００８】
一方、除染液を散布して、化学的な方法により汚染を除去する技術は、コンクリートの極表層を溶解して汚染物質を除去するため、建造物へのダメージも少なく、狭隘部へも適用可能である。 
【０００９】
しかし、散布する除染液を構造物内の汚染粉塵に効率的に付着できなければ、大量に除染液を散布しても、除染液の無駄が生じてしまい、廃液処理の負荷が増加するという問題点があった。
【００１０】
また、どの除染技術を用いた場合であっても、水、ブラスト材、薬剤などの除染媒体を、汚染粉塵が堆積した構造物、配管・機器等の表面に散布した場合、対象表面に付着している汚染粉塵を飛散させてしまい、返って空間線量を上昇させてしまうおそれがあった。
【００１１】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、汚染粉塵の飛散を抑制しつつ、簡易かつ効率的に汚染粉塵を除去することができる汚染の除去技術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】
【００１２】
本発明の実施形態に係る汚染の除去方法において、除染液供給部から供給された除染液を、粒子状にして噴出する噴出ステップと、噴出された前記除染液を正または負に帯電させる帯電ステップと、帯電させた前記除染液を、放射性物質を含む汚染粉塵に噴霧する噴霧ステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の実施形態に係る汚染の除去装置において、除染液を供給する除染液供給部と、供給された前記除染液を、粒子状に噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルの先端側に前記除染液が噴出される方向に沿って設けられ、前記除染液を正または負に帯電させる帯電部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態により、汚染粉塵の飛散を抑制しつつ、簡易かつ効率的に汚染粉塵を除去することができる汚染の除去技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る汚染の除去装置を示す構成図。
【図２】（Ａ）本実施形態に適用される帯電部及び噴出ノズルの構成を示す部分拡大図、（Ｂ）Ｉ−Ｉの横断面図。
【図３】（Ａ）除染液に酸性水溶液を用いて、コンクリート表面に除染液を噴霧する状態を示す図、（Ｂ）除染液の噴霧後に浄水洗浄する状態を示す図。
【図４】（Ａ）除染液に合成樹脂を含む水溶液を用いて、コンクリート表面に除染液を噴霧する状態を示す図、（Ｂ）除染液の噴霧後に、形成された合成樹脂の膜を剥離して汚染粉塵を回収する状態を示す図。
【図５】構造物の内部に模擬粉塵を設置して、静電噴霧する場合と静電噴霧しない場合とで、空間中を浮遊する粉塵の量を比較したグラフ。
【図６】第２実施形態に係る汚染の除去装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係る汚染の除去装置１０は、除染液１７を供給する除染液供給部１１と、供給ホース１２を介して供給された除染液１７を、粒子状に噴出する噴出ノズル１３と、噴出ノズル１３の先端側に除染液１７が噴出される方向に沿って設けられ、除染液１７を正または負に帯電させる帯電部１４と、を備えている。
なお、図１では、地震や津波により原子力発電所において苛酷事故が発生して、原子炉建屋等の構造物において、放射性物質を含む汚染粉塵１８（１８ａ、１８ｂ）が生じているものとする。汚染粉塵１８ａは構造物の内部を浮遊する粉塵を示し、汚染粉塵１８ｂは構造物のコンクリート表面１９に付着している粉塵を示している。
【００１７】
さらに、除去装置１０は、除染液１７を噴霧する方向に設けられた粉塵回収口１５から、除染液１７が付着した汚染粉塵１８ａを吸引して回収する粉塵回収部１６を備えている。
【００１８】
除染液供給部１１は、除染液１７がタンク内に保持されており、内部に設置されたポンプを介して除染液１７を供給ホース１２に送り出す。
【００１９】
除染液１７には、コンクリートの主成分であるカルシウムを溶解可能な酸、例えばギ酸、アスコルビン酸、スルファミン酸などの酸性水溶液あるいはエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などのキレート剤が用いられる。また、除染液１７として、親水性の合成樹脂を含む水溶液を用いても良い。なお、除染液供給部１１は、除染液１７が保持されているタンクから浄水が保持されているタンクに切り替えて、浄水を供給ホース１２に送り出すことも可能である。
【００２０】
供給ホース１２は、一端は除染液供給部１１に接続され、他端は噴出ノズル１３に接続されており、除染液供給部１１から供給された除染液１７を噴出ノズル１３に案内する。
【００２１】
図２（Ａ）は、本実施形態に適用される噴出ノズル１３及び帯電部１４の構成を示す部分拡大図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）Ｉ−Ｉの横断面図を示している。
【００２２】
噴出ノズル１３は、供給ホース１２を介して供給された除染液１７を、先端に設けられた複数の噴出口２０から粒子状にして噴出する。
【００２３】
帯電部１４は、円筒状に形成された電極であり、噴出ノズル１３から噴出された除染液１７が円筒の中空部分を移動して外部に噴霧されるように、噴出ノズル１３の先端側に、除染液１７の噴出方向に沿って設けられる。
【００２４】
帯電部１４は、外部から電圧の供給を受けて、正または負の電荷に帯電される。図２（Ａ）は、正の電荷に帯電された状態を示している。
【００２５】
帯電部１４と噴出ノズル１３とは、支持部材２１（絶縁部材）を介して、互いが接触しないように一定の空間を設けて接続される。これにより、除染液１７は、帯電部１４の有する電位からの影響が低減されて、安定的に噴出ノズル１３から噴出される。
【００２６】
噴出ノズル１３の先端から噴出される液滴の除染液１７に対して、帯電部１４から電位をかけることで、その表面が不安定化して、液滴が破壊されてさらに微小化する。
また、帯電部１４からの誘導帯電により、液滴の除染液１７は帯電部１４が有する電荷と逆の電荷に帯電される。図２（Ａ）では、液滴の除染液１７が、帯電部１４と逆の電荷である負の電荷に帯電された状態を示している。
【００２７】
電荷を帯びた液滴同士は、その反発力のため結合することなく、微細状態が維持される。そして、帯電部１４の他端（開放端）から外部に噴霧されて、汚染粉塵１８ａに付着する。微小液滴となった除染液１７は、表面積が大きいため、汚染粉塵１８ａを効率よく捕捉することができる。
【００２８】
図１に戻って説明を続ける。
構造物の内部を浮遊する汚染粉塵１８ａは、帯電部１４から噴霧された除染液１７に付着して捕捉される。汚染粉塵１８ａは、湿性粉塵となり凝集しやすくなるため、自重落下する。
【００２９】
粉塵回収部１６は、除染液１７が噴霧される方向の下方に設けられた粉塵回収口１５から、自重落下する汚染粉塵１８ａの湿性粉塵を吸引して回収する。また、コンクリート表面１９の近傍を浮遊する汚染粉塵１８ａは、噴霧された除染液１７の運動方向、すなわちコンクリート表面１９に除染液１７と共に移動することで空間から除去される。
【００３０】
このように、除染液１７を正または負に帯電させて噴霧することにより、空間中を浮遊する汚染粉塵１８ａを効率的に除去することができ、使用する除染液１７の量を低減することが可能となる。
【００３１】
続けて、コンクリート表面１９に付着した汚染粉塵１８ｂに対して、除染液１７を噴霧する。除染液１７を噴霧すると、汚染粉塵１８ｂは除染液１７を吸着して湿性粉塵となって凝集する。このため、汚染粉塵１８ｂは、飛散することなく、コンクリート表面１９に留まる。
【００３２】
そして、浄水による水洗または、はつり処理を用いることで、コンクリート表面１９上の汚染粉塵１８ｂは容易に除去される。また、粉塵回収口１５をコンクリート表面１９に沿って配置して、表面を流下する湿性粉塵となった汚染粉塵１８ｂを回収しても良い。
【００３３】
このように、除染液１７を正または負に帯電させて噴霧することにより、コンクリート表面１９に付着していた汚染粉塵１８ｂの飛散を抑制しつつ、容易にコンクリート表面１９の除染を行うことができる。
【００３４】
また、帯電部１４において、空間中を浮遊する汚染粉塵１８ａまたはコンクリート表面１９が有する電荷と反対符号の電荷に除染液１７を帯電させても良い。
【００３５】
反対符号の電荷を除染液１７に与えることで、電気的吸引力が働いて、除染液１７と汚染粉塵１８ａ（またはコンクリート表面１９）との付着の効率を向上させることができる。付着効率が向上することで、より少ない除染液１７の使用量で空間中を浮遊する汚染粉塵１８ａやコンクリート表面１９を湿性化することが可能となる。
【００３６】
なお、使用される材料の違いによりコンクリート表面１９の電位が異なることが知られており、例えばセメント種が普通ポルトランドセメントの場合は正に、高炉スラグセメントの場合は負の電位に帯電することが知られている。
【００３７】
コンクリート表面１９の電位は、添加されている添加剤種や経年劣化による成分変性などより、帯電状態は変化する。このため、コンクリート表面１９の電位を予め測定し、測定結果に基づいて表面の電荷状態を把握して、その電荷状態と反対符号の電荷に除染液１７を帯電させても良い。
【００３８】
図３（Ａ）、（Ｂ）は、コンクリート表面１９を溶解可能な酸性水溶液２２を除染液に用いて、コンクリート表面１９を本実施形態により除染する方法を示している。なお、コンクリート表面１９には浸透汚染２３が発生しているものとする。
【００３９】
酸性水溶液２２がコンクリート表面１９に噴霧され、コンクリート表面１９に付着していた汚染粉塵１８ｂを湿性化する。このとき、コンクリート表面１９に存在する浸透汚染２３が酸性水溶液２２により溶解される（図３（Ａ））。
【００４０】
そして、除染液供給部１１（図１）から供給された浄水２４をコンクリート表面１９に噴霧することで、汚染粉塵１８ｂは洗い流されて、コンクリート表面１９は除染される（図３（Ｂ））。
【００４１】
コンクリート表面１９を溶解可能な酸性水溶液２２を除染液に用いて、静電噴霧することで、コンクリート表面１９からの汚染粉塵１８ｂの飛散を抑制できるとともに、コンクリ―ト表層の浸透汚染２３を除去することができる。
【００４２】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、合成樹脂を含む水溶液２５を除染液に用いて、コンクリート表面１９を本実施形態により除染する方法を示している。なお、合成樹脂としては、水溶性の高いポリビニルアルコールなどが好適である。
【００４３】
合成樹脂を含む水溶液２５がコンクリート表面１９に噴霧されると、コンクリート表面１９に付着していた汚染粉塵１８ｂを内包した膜が形成される（図４（Ａ））。
【００４４】
そして、コンクリート表面１９に形成された汚染粉塵１８ｂを内包した膜を剥離することで、コンクリート表面１９が除染される（図４（Ｂ））。
【００４５】
合成樹脂を含む水溶液２５を用いて、静電噴霧することで、汚染粉塵１８ｂを内包した膜が形成され、少ない水溶液２５の量でコンクリート表面１９を除染することができる。
【００４６】
図５は、構造物内に模擬粉塵としてコンクリート粉砕粉を設置して、浄水を帯電して噴霧した後（静電噴霧あり）に除染液を散布した場合と、浄水を帯電させず噴霧した後に（静電噴霧なし）除染液を散布した場合とで、空間内を浮遊する粉塵の量をパーティクルカウンターで測定したものである。
【００４７】
図５の結果から、浄水による静電噴霧を実施した場合は、粉塵の飛散量が１／８程度に低減されることがわかり、静電噴霧により粉塵の飛散が抑制されることがわかった。
【００４８】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る汚染の除去装置１０を示している。なお、第１実施形態（図１）と共通の構成については、同一の符号で示し、重複する説明を省略する。
【００４９】
電極２７は、コンクリート表面１９に接続されており、直流電源２６から電圧が印可される。これにより、コンクリート表面１９は、正または負の電荷に帯電される。
【００５０】
帯電部１４は、直流電源２６からの電圧の印加によりコンクリート表面１９が帯電された電荷と逆の電荷に除染液１７を帯電させる。
【００５１】
コンクリート表面１９に対して人為的に正負どちらかの電位をかけて、コンクリート表面１９の帯電電荷とは反対符号の電荷に除染液１７を帯電させて噴霧することで、コンクリート表面１９に対する除染液１７の付着効率が向上する。
【００５２】
これにより、少ない除染液１７の使用量で粉塵の飛散を抑制しながら、コンクリート表面１９から汚染粉塵１８ｂを除染することができる。
【００５３】
以上述べた各実施形態の汚染の除去方法によれば、除染液を正または負に帯電させて噴霧することにより、汚染粉塵の飛散を抑制しつつ、簡易かつ効率的に汚染粉塵の除去を行うことが可能となる。
【００５４】
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。
なお、本実施形態は、コンクリート製の構造物に対する除染に限定されるものではなく、汚染粉塵が付着した金属製あるいは木製の設備、機器等の除染に用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  汚染の除去装置
１１  除染液供給部
１２  供給ホース
１３  噴出ノズル
１４  帯電部
１５  粉塵回収口
１６  粉塵回収部
１７  除染液
１８（１８ａ、１８ｂ）  汚染粉塵
１９  コンクリート表面
２０  噴出口
２１  支持部材
２２  酸性水溶液
２３  浸透汚染
２４  浄水
２５  合成樹脂を含む水溶液
２６  直流電源
２７  電極
【図１】
2016109574.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016109574.tif 000006
【図５】
2016109574.tif 000007
【図６】
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