(57)【要約】      （修正有）【課題】作業員の被爆量が小さく、かつ放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下できる放射性汚染水貯留タンクの除染方法を提供する。【解決手段】放射性汚染水を貯留したタンクＴｄから貯留水を排出する工程と、上記タンクの１又は複数の開口に挿入した水噴射モジュール１でタンク内面に洗浄水を噴射する工程とを備え、上記噴射工程で、上記水噴射モジュールの噴流をタンク内面全面に当接させることを特徴とする。上記水噴射モジュールが、１又は複数のノズルと、これらのノズルの方向を可変とする首振り機構とを有しているとよい。上記首振り機構が、水噴射モジュールへの洗浄水の流入方向と平行な第１軸及びこの第１軸と垂直方向の第２軸を中心に上記ノズルを連続的に回転させるとよい。【選択図】図１
2016133362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性汚染水を貯留したタンクの除染方法であって、
上記タンクから貯留水を排出する工程と、
上記タンクの１又は複数の開口に挿入した水噴射モジュールでタンク内面に洗浄水を噴射する工程と
を備え、
上記噴射工程で、上記水噴射モジュールの噴流をタンク内面全面に当接させることを特徴とする放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項２】
上記水噴射モジュールが、１又は複数のノズルと、これらのノズルの方向を可変とする首振り機構とを有している請求項１に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項３】
上記首振り機構が、水噴射モジュールへの洗浄水の流入方向と平行な第１軸及びこの第１軸と垂直方向の第２軸を中心に上記ノズルを連続的に回転させる請求項２に記載の汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項４】
上記首振り機構が、水噴射モジュールに圧送される洗浄水の水圧を原動力とする請求項２又は請求項３に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項５】
上記洗浄水が放射性汚染水を浄化した水である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項６】
上記ノズルからの洗浄水の噴出速度が１０ｍ／ｓ以上１００ｍ／ｓ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項７】
上記ノズルからの洗浄水の噴出量が２ｍ３／ｈ以上３０ｍ３／ｈ以下である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項８】
上記水噴射モジュールへの給水圧力が０．３ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項９】
上記タンク内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチが５０ｃｍ以下である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項１０】
上記ノズルから噴射される洗浄水の断面積拡大率が２倍／ｍ以下である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項１１】
上記タンクから排出した貯留水を汚染水浄化設備に供給して浄化する工程をさらに備え、この浄化工程で浄化した浄化水を上記水噴射モジュールによりタンク内面に噴射する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の放射性汚染水貯留タンクの除染方法。
【請求項１２】
放射性汚染水を貯留したタンクの除染システムであって、
上記タンクの１又は複数の開口に挿入可能な水噴射モジュールを備え、
上記水噴射モジュールが、１又は複数のノズルと、水噴射モジュールへの水の流入方向の軸及び流入方向と垂直な軸を中心に上記ノズルを連続的に回転させる首振り機構とを有することを特徴とする放射性汚染水貯留タンクの除染システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性汚染水貯留タンクの除染方法、及び放射性汚染水貯留タンクの除染システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性セシウム、放射性ストロンチウム等の放射性物質を含有する汚染水、例えば廃水、事故原発炉心冷却用循環水等は、環境破壊を防止するために放射性物質を除去しなければ排出することが許されない。
【０００３】
このため、原発事故後、余剰となった原子炉冷却水を回収した汚染水が多数のタンクに貯留されている。これらのタンクの多くは、複数の板状部材をボルト締めすることにより現地で接合して形成されたボルト締め型タンクである。このようなボルト締め型タンクでは、部材間の締結部のパッキン等の劣化により漏れが生じ得るため、数年が耐用期間と考えられる。
【０００４】
そこで、このようなボルト締め型タンクを、複数の板状部材を溶接により接合して形成され、より寿命の長い溶接型タンクに置き換えることが望ましい。しかしながら、ボルト締め型タンクから汚染水を排出しても、タンクの内面に付着した放射性物質のために、さらに除染処理をしなければボルト締め型タンクを容易に解体処分することができない。
【０００５】
このようなタンクに貯留されている汚染水の典型的な放射性物質含有量は、１００，０００Ｂｑ／ｃｃオーダーであると考えられており、内部の汚染水を排出してもタンクの内面には放射性物質が付着した状態となる。このため、汚染水排出後のタンクの放射能レベルとしては、表面汚染濃度で１，０００Ｂｑ／ｃｍ２程度になると予想される。これでは、放射線量が大きすぎ、解体作業を行う作業員の被爆量が短時間で被爆限度に達してしまうため、多数のタンクを汚染水排出後そのまま解体することは現実的ではない。
【０００６】
従って、上記汚染水排出後のタンクについては、内面を除染してから解体することが検討されるが、除染作業も解体作業と同様に作業員の被爆が問題となり、非常に困難である。そこで、作業員がタンク内に立ち入ることなく、タンクの内面を除染することが望まれる。
【０００７】
また、そのような汚染レベルの高いタンクを除染することなく解体できたとしても、解体された鋼板等の解体物の表面汚染濃度が高く、その処分方法が問題となる。
【０００８】
また、放射能汚染設備の解体法方法としては、放射能汚染設備を覆う上屋を建設し、この上屋の天井付近に遠隔操作可能なクレーンを配設し、このクレーンを使用して人が上屋内に立ち入ることなく設備の解体及び除染を行うことが提案されている（例えば特開２０１３−１８１９２１号公報参照）。しかしながら、上屋の建設には大きなコストが必要である上、原発事故後は多数のタンクが密集して配設されており、上屋の建設は技術的にも極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１８１９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記不都合に鑑みて、本発明は、作業員の被爆量が小さく、かつ放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下できる放射性汚染水貯留タンクの除染方法及び放射性汚染水貯留タンクの除染システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた発明は、放射性汚染水を貯留したタンクの除染方法であって、上記タンクから貯留水を排出する工程と、上記タンクの１又は複数の開口に挿入した水噴射モジュールでタンク内面に洗浄水を噴射する工程とを備え、上記噴射工程で、上記水噴射モジュールの噴流をタンク内面全面に当接させることを特徴とする放射性汚染水貯留タンクの除染方法である。
【００１２】
当該汚染水貯留タンクの除染方法は、貯留水を排出する工程と、水噴射モジュールを用いて洗浄水の噴流をタンク内面全面に当接させる噴射工程とを備えることによって、タンク内面に付着する汚染物質を洗い流すことができる。このように、当該汚染水貯留タンクの除染方法は、洗浄水を噴射することによってタンク内面を洗浄するので、使用する装置の構成が簡素であり、粉塵の発生等の心配もないので集塵機のような付帯設備も必要ない。このため、当該汚染水貯留タンクの除染方法によれば、放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下させることができる。さらに、当該汚染水貯留タンクの除染方法によれば、作業員が汚染水貯留タンクの中に入る必要がないので、作業員の被爆リスクが小さい。
【００１３】
上記水噴射モジュールが、１又は複数のノズルと、これらのノズルの方向を可変とする首振り機構とを有しているとよい。このように、上記水噴射モジュールが、１又は複数のノズルと、これらのノズルの方向を可変とする首振り機構とを有することによって、タンク内面に順次洗浄水を噴き付けるので、洗浄水の流量が少なくて済み、簡単な設備で洗浄水を供給できる。
【００１４】
上記首振り機構が、水噴射モジュールへの洗浄水の流入方向と平行な第１軸及びこの第１軸と垂直方向の第２軸を中心に上記ノズルを連続的に回転させるとよい。このように、水噴射モジュールへの洗浄水の流入方向と平行な第１軸及びこの第１軸と垂直方向の第２軸を中心に上記ノズルを連続的に回転させることによって、汚染水貯留タンクの内面全体に効率よく洗浄水を噴き付けることができる。これにより、タンクの天井面等にもムラなく洗浄水を噴き付けることができるので、タンク内面の洗い残しを防止できる。
【００１５】
上記首振り機構が、水噴射モジュールに圧送される洗浄水の水圧を原動力とするとよい。このように、上記首振り機構が、水噴射モジュールに圧送される洗浄水の水圧を原動力とすることによって、タンク内への電気配線等が不要であり、より低コストでタンクの除染ができる。
【００１６】
上記洗浄水が放射性汚染水を浄化した水であるとよい。このように、上記洗浄水が放射性汚染水を浄化した水であることによって、新しい浄水を消費せずに、タンクの除染ができる。
【００１７】
上記ノズルからの洗浄水の噴出速度としては、１０ｍ／ｓ以上１００ｍ／ｓ以下が好ましい。このように、上記ノズルからの洗浄水の噴出速度を上記範囲内とすることによって、タンク内周面上部や天井面等にも洗浄水を噴き付けることができ、かつ洗浄水の運動エネルギーによってより確実に汚染物質を洗い落とすことができる。
【００１８】
上記ノズルからの洗浄水の噴出量としては、２ｍ３／ｈ以上３０ｍ３／ｈ以下が好ましい。このように、上記ノズルからの洗浄水の噴出量を上記範囲内とすることによって、タンク内面に噴き付けられた洗浄水が一定の面積に連続的に拡がるようになる。これにより、タンク内面全体を洗浄水で洗い流すことが容易となる。
【００１９】
上記水噴射モジュールへの給水圧力としては、０．３ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下が好ましい。このように、上記水噴射モジュールへの給水圧力を上記範囲内とすることによって、一般的なポンプが使用でき、かつ十分な噴出速度を得ることができる。
【００２０】
上記タンク内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチとしては、５０ｃｍ以下が好ましい。このように、上記タンク内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチを上記上限以下とすることによって、タンク内面全体をより確実に除染することができる。
【００２１】
上記ノズルから噴射される洗浄水の断面積拡大率としては、２倍／ｍ以下が好ましい。このように、上記ノズルから噴射される洗浄水の断面積拡大率が上記上限以下であることによって、洗浄水を直線的に噴射し、タンク内壁に到達したときにタンク内壁に沿って連続的に洗浄水が拡がるようになる。これにより、切れ間なくタンク内面の一定の面積を洗い流すことができ、洗い残しを防止することができる。なお、「洗浄水の断面積拡大率」は、ノズルから水平に水を噴射し、ノズル先端からの水平距離が１０ｍの位置において、洗浄水の噴射方向に垂直な平面内で圧力センサにより洗浄水を受けた際に測定される圧力が最大値の９０％以上となる領域の面積をＳ１（ｍｍ２）、ノズルの開口面積をＳ０（ｍｍ２）として、（Ｓ１／Ｓ２）０．１で表わされる値である。ここで用いる圧力センサとしては、直径３ｍｍの円形の受圧面を有するものとする。
【００２２】
上記タンクから排出した貯留水を汚染水浄化設備に供給して浄化する工程をさらに備え、この浄化工程で浄化した浄化水を上記水噴射モジュールによりタンク内面に噴射するとよい。このように、上記タンクから排出した貯留水を汚染水浄化設備に供給して浄化する工程をさらに備え、この浄化工程で浄化した浄化水を上記水噴射モジュールによりタンク内面に噴射することによって、汚染水の絶対量を増加させることなく、タンク内面を除染することができる。つまり、新しい非汚染水を使用すると低濃度とはいえども新たな汚染水が発生することになり、その処理が問題となるが、上記構成では、汚染水の絶対量を増加させないので、汚染水処理の問題を増大させない。
【００２３】
また上記課題を解決するためになされた別の発明は、放射性汚染水を貯留したタンクの除染システムであって、上記タンクの１又は複数の開口に挿入可能な水噴射モジュールを備え、上記水噴射モジュールが、１又は複数のノズルと、水噴射モジュールへの水の流入方向の軸及び流入方向と垂直な軸を中心に上記ノズルを連続的に回転させる首振り機構とを有することを特徴とする放射性汚染水貯留タンクの除染システムである。
【００２４】
当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、直交する水の流入方向の軸及び流入方向と垂直な軸を中心に１又は複数のノズルを連続的に回転させる首振り機構を備えることによって、タンクの内面全体に順次洗浄水を噴き付けることができ、これによってタンク内面に付着する汚染物質を洗い流すことができる。このように、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、水を噴射することによってタンク内面を洗浄するので、その装置構成が簡素であり、粉塵の発生等の心配もないので集塵機のような付帯設備も必要ない。このため、当該汚染水貯留タンクの除染システムを使用することによって、放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の汚染水貯留タンクの除染方法及び放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、上述のように、作業員の被爆リスクが小さく、かつ放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の放射性汚染水貯留タンクの除染システムを示す模式図である。
【図２】図１の水噴射モジュールの模式的断面図である。
【図３】図１の水噴射モジュールの模式的正面図である。
【図４】図１の除染方法における水の噴射位置の軌跡のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図４とは異なる条件における水の噴射位置の軌跡のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２８】
［除染システム］
図１の除染システムは、放射性汚染水を貯留した対象タンクＴｄを除染するために構築される。当該除染システムは、対象タンクＴｄからその貯留水が移送される排出タンクＴｒと、汚染水を浄化する汚染水浄化設備Ｒと、対象タンクＴｄの１又は複数の開口に挿入され、対象タンクＴｄ内面に水を噴射する水噴射モジュール１とを備える。
【００２９】
また、当該除染システムは、対象タンクＴｄの内部の水を排出して排出タンクＴｒに移送するための排水用低水位ポンプＰｄと、排出タンクＴｒの貯留水を排出して汚染水浄化設備Ｒに供給するために供給用低水位ポンプＰｒとを有する。
【００３０】
＜対象タンク＞
当該除染システムにおいて除染対象となる対象タンクＴｄとしては、特に限定されないが、例えば原発事故後に使用され、複数の板材の周縁に配設したフランジ間をボルトで締結して形成されたボルト締め型タンクが想定される。
【００３１】
対象タンクＴｄの平均内径の下限としては、特に限定されないが、３ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。一方、対象タンクＴｄの平均内径の上限としては、２５ｍが好ましく２０ｍがより好ましい。対象タンクＴｄの平均内径が上記下限に満たない場合、対象タンクＴｄを専用の建屋内に搬送して除染することができ、当該除染システムに有利性が得られないおそれがある。逆に、対象タンクＴｄの平均内径が上記上限を超える場合、水噴射モジュール１から噴射した洗浄水が、対象タンクＴｄの隅々まで届かないおそれがある。なお、「平均内径」とは、タンク内部の水平方向の最小寸法とこれに直交する水平方向の寸法との平均値を意味する。
【００３２】
また、対象タンクＴｄの平均高さの平均内径に対する比の下限としては、０．３が好ましく、０．５がより好ましい。一方、対象タンクＴｄの平均高さの平均内径に対する比の上限としては、３が好ましく、２がより好ましい。対象タンクＴｄの平均高さの平均内径に対する比が上記下限に満たない場合、内周面に対する洗浄力と天面に対する洗浄力との差が大きくなり、除染が非効率となるおそれがある。逆に、対象タンクＴｄの平均高さの平均内径に対する比が上記上限を超える場合、水噴射モジュール１から噴射した洗浄水が対象タンクＴｄの隅々まで届かないおそれがある。
【００３３】
また、対象タンクＴｄの汚染度としては、特に限定されないが、上記原発事故後に想定されるものでは、内周面の表面汚染密度で例えば２００Ｂｑ／ｃｍ２以上２０，０００Ｂｑ／ｃｍ２以下程度になると予想される。
【００３４】
また、そのような対象タンクＴｄの貯留水としては、放射性物質濃度で例えば５００Ｂｑ／ｃｃ以上５００，０００Ｂｑ／ｃｃ以下の汚染水が、水量で対象タンクＴｄの容量の例えば１／２０以上１／５以下貯留されていることが考えられる。
【００３５】
＜排出タンクＴ＞
排出タンクＴｒとしては、対象タンクＴｄの貯留水を受け入れることができるものであればよく、例えば対象タンクＴｄの近傍に配設された対象タンクＴｄと同様のタンクを用いることができる。また、この排出タンクＴｒは、対象タンクＴｄと同様に汚染水を貯留していたことにより内面に汚染物質が付着しているものであってもよく、対象タンクＴｄの貯留水を受け入れる空き容量を有するものであれば、現に汚染水等の水を貯留しているタンクであってもよい。
【００３６】
＜水噴射モジュール＞
水噴射モジュール１は、図２に示すように、洗浄水として汚染水浄化設備Ｒから放射性汚染水を浄化した浄化水が供給される配管の先端に固定され、洗浄水の流入路を画定する固定部２と、この固定部２に洗浄水の流入方向と平行な第１軸Ｃ１を中心に回転可能に支持される胴部３と、上記第１軸Ｃ１と交差し、胴部３への洗浄水の流入方向と垂直な第２軸Ｃ２を中心に回転可能に支持される腕部４と、この腕部４に配設され、洗浄水を噴射する２つのノズル５とを備える。
【００３７】
また、水噴射モジュール１は、ノズルの方向を可変とする首振り機構６を有する。この首振り機構６は、腕部４を胴部３に対して連続的に回転させると共に、この腕部４の回転数に比例する速度で胴部３を固定部２に対して連続的に回転させることにより、ノズル５を水噴射モジュール１への洗浄水の流入方向の第１軸Ｃ１及び流入方向と垂直な第２軸Ｃ２を中心に連続的に回転させる。これにより、水噴射モジュール１は、洗浄水の噴流を対象タンクＴｄの内面全面に当接させる。
【００３８】
さらに、水噴射モジュール１は、胴部３の固定部２に対する回転を規制することにより、上記首振り機構６によるノズル５の回転速度を規制する調速機構７を有する。
【００３９】
この水噴射モジュール１への給水圧力の下限としては、０．３ＭＰａが好ましく、０．５ＭＰａがより好ましい。一方、水噴射モジュール１への給水圧力の上限としては、１．５ＭＰａが好ましく、１．２ＭＰａがより好ましい。水噴射モジュール１への給水圧力が上記下限に満たない場合、水噴射モジュール１からの洗浄水の噴出速度が不十分となり、対象タンクＴｄの内面の水噴射モジュール１から遠い位置を適切に洗浄できないおそれがある。逆に、水噴射モジュール１への給水圧力が上記上限を超える場合、水噴射モジュール１並びに水噴射モジュール１への配管等に耐圧性が要求され、当該除染システムが不必要に高価となるおそれがある。
【００４０】
（固定部）
固定部２は、配管に接続するためのフランジ８と、洗浄水が流入する流入路９と、流入路９を通過した洗浄水を径方向外側に流出させる複数の流出口１０とを有する。
【００４１】
（胴部）
胴部３は、流出口１０から径方向に流出した洗浄水が流通し、水噴射モジュール１への洗浄水の流入方向（第１軸Ｃ１）と垂直な第２軸Ｃ２に沿って伸びる内部流路１１を有する。
【００４２】
（腕部）
腕部４は、内部流路１１を通過した洗浄水を２つのノズル５に分配する。
【００４３】
（ノズル）
ノズル５は、図３に示すように、腕部４に対して第２軸Ｃ２から偏心して配設され、洗浄水を噴射した反動により腕部４を回転させるよう配設されている。
【００４４】
これらのノズル５としては、洗浄水をできるだけ拡散させずに直線的に噴射するものが好ましい。ノズル５から直線的に洗浄水を噴出することにより、対象タンクＴｄの内面に噴き付けられた洗浄水が、対象タンクＴｄの内面に沿って連続的な水膜を形成するように拡がる。この水膜における洗浄水の流れによって対象タンクＴｄの内面に付着している汚染物質を洗い落とすことができる。
【００４５】
ノズル５からの洗浄水の噴出速度の下限としては、１０ｍ／ｓが好ましく、２０ｍ／ｓがより好ましく、３０ｍ／ｓがさらに好ましい。一方、ノズル５からの洗浄水の噴出速度の上限としては、１００ｍ／ｓが好ましく、８０ｍ／ｓがより好ましく、６０ｍ／ｓがさらに好ましい。ノズル５からの洗浄水の噴出速度が上記下限に満たない場合、ノズル５から噴射した洗浄水が対象タンクＴｄの隅々まで届かないおそれがある。逆に、ノズル５からの洗浄水の噴出速度が上記上限を超える場合、当該除染システムが不必要に高価となるおそれがある。
【００４６】
ノズル５から噴射される洗浄水の断面積拡大率の上限としては、２倍／ｍが好ましく、１．５倍／ｍがより好ましく、１．３倍／ｍがさらに好ましい。一方、ノズル５から噴射される洗浄水の断面積拡大率の下限としては特に限定されないが、理論上１倍／ｍが最小である。ノズル５から噴射される洗浄水の断面積拡大率が上記上限を超える場合、対象タンクＴｄの内面に噴き付けられた洗浄水が不連続に拡がり、対象タンクＴｄの内面全体を洗浄することが容易でなくなるおそれがある。
【００４７】
ノズル５の開口の円相当径の下限としては、３ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましく、７ｍｍがさらに好ましい。一方、ノズル５の開口の円相当径の上限としては、１５ｍｍが好ましく、１２ｍｍがより好ましく、１０ｍｍがさらに好ましい。ノズル５の開口の円相当径が上記下限に満たない場合、十分な水量を得ることができないおそれがある。逆に、ノズル５の開口の円相当径が上記上限を超える場合、十分な噴出速度を得ることができないおそれがある。なお、「円相当径」とは、面積が等しい真円の直径を意味する。
【００４８】
ノズル５からの洗浄水の噴出量の下限としては、各ノズル当たり２ｍ３／ｈが好ましく、５ｍ３／ｈがより好ましい。一方、ノズル５からの洗浄水の噴出量の上限としては、３０ｍ３／ｈが好ましく、１５ｍ３／ｈがより好ましい。ノズル５からの洗浄水の噴出量が上記下限に満たない場合、対象タンクＴｄの内面に噴き付けたときに洗浄水が内面に沿って十分に拡がらず、対象タンクＴｄの内面に洗い残しができるおそれがある。逆に、ノズル５からの洗浄水の噴出量が上記上限を超える場合、汚染水浄化設備Ｒに大きな処理能力が要求され、当該除染システムが過剰に高価となるおそれがある。
【００４９】
（首振り機構）
首振り機構６は、水噴射モジュール１に圧送される洗浄水の水圧を原動力として、水噴射モジュール１への洗浄水の流入方向と平行な第１軸Ｃ１及び第１軸Ｃ１すなわち上記流入方向と垂直な第２軸Ｃ２を中心にノズル５を連続的に回転させるよう構成される。つまり、首振り機構６は、ノズル５の偏心により水圧の反動が第２軸Ｃ２周りの回転方向に作用することを利用して、ノズル５を第１軸Ｃ１及び第２軸Ｃ２を中心に連続的に回転させるよう構成される。
【００５０】
この首振り機構６の具体的な構成としては、図２に示すように、腕部４の外周に配設される転動ベベルギア１２と、この転動ベベルギア１２が咬合するよう固定部２の外周に配設される案内ベベルギア１３とを有する。
【００５１】
首振り機構６は、この構成により、ノズル５を支持する腕部４が第２軸Ｃ２を中心に回転するにつれ、転動ベベルギア１２と案内ベベルギア１３とのギア比に応じた角度だけ腕部４を第１軸Ｃ１を中心に回転させる。
【００５２】
（調速機構）
調速機構７は、固定部２の流入路９内に同軸に配設されるタービン１４と、胴部３の内部に配設され、タービン１４の回転を減速して出力する減速機１５と、この減速機１５により駆動される従動ギア１６と、この従動ギア１６が咬合するよう固定部２の外周に配設される規制ギア１７とを有する。
【００５３】
減速機１５は、タービン１４と同軸で一体に回転する第１ウォーム１８と、この第１ウォーム１８に咬合するよう胴部３内に支持される第１ウォームホイール１９と、この第１ウォームホイール１９と同軸で一体に回転する第２ウォーム２０と、この第２ウォーム２０に咬合するよう胴部３内に支持され従動ギア１６と同軸で一体に回転する第２ウォームホイール２１とを有する。
【００５４】
この調速機構７は、流入路９における水の流速に応じたタービン１４の回転数に比例する速度で従動ギア１６を駆動することによって、ノズル５からの噴射水量に応じた速度で胴部３を固定部２に対して回転させ、首振り機構６の速度を調節する。より詳しくは、調速機構７は、首振り機構６が従動ギア１６をより速い速度で回転させようとしても、ウォーム機構（１８，１９，２０，２１）を有することによって、従動ギア１６に加えられる回転力を制動する。
【００５５】
水噴射モジュール１は、上記首振り機構６及び調速機構７を備えることにより、ノズル５から噴射する洗浄水を対象タンクＴｄの内面全面に順次噴き付けてゆくことによって、対象タンクＴｄの内面に付着した汚染物質を洗い落とす。
【００５６】
この水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチの下限としては、１０ｃｍが好ましく、２０ｃｍがより好ましい。一方、水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチの上限としては、５０ｃｍが好ましく、４０ｃｍがより好ましい。水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチが上記下限に満たない場合、対象タンクＴｄの内面全体に洗浄水を噴き付け終わるまでに必要以上に時間がかかるおそれがある。逆に、水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の平均ピッチが上記上限を超える場合、対象タンクＴｄの内面に洗い残しができるおそれがある。なお、「平均ピッチ」とは、洗浄水の中心位置の隣接し合う略平行な軌跡の間隔であって一方の軌跡上の一点から他方の軌跡への垂直距離の平均値を意味する。また、「略平行」とは、両者のなす角度が３０°以下、好ましくは１５°以下であることをいう。
【００５７】
この水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の最大間隔の下限としては、２０ｃｍが好ましく、３０ｃｍがより好ましい。一方、水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の最大間隔の上限としては、１ｍが好ましく、７０ｃｍがより好ましい。水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の最大間隔が上記下限に満たない場合、対象タンクＴｄの内面全体に洗浄水を噴き付け終わるまでに必要以上に時間がかかるおそれがある。逆に、水噴射モジュール１によって対象タンクＴｄの内面に噴射される洗浄水の中心位置の最大間隔が上記上限を超える場合、対象タンクＴｄの内面に洗い残しができるおそれがある。なお、「最大間隔」とは、洗浄水の中心位置の全ての軌跡間の最大離間距離を意味し、軌跡間の交点での間隔はゼロとする。
【００５８】
＜汚染水浄化設備＞
汚染水浄化設備Ｒは、上記対象タンクＴｄから排出され、排出タンクＴｒに一旦貯留された貯留水を浄化し、浄化した浄化水を洗浄水として水噴射モジュール１に圧送する設備である。
【００５９】
この汚染水浄化設備Ｒは、受水槽３１、供給ポンプ３２、複数のフィルターユニット３３、複数の１次吸着塔３４、複数の２次吸着塔３５、クッション槽３６及び送出ポンプ３７を有する。受水槽３１は、排出タンクＴｒから供給される水を一時的に受け入れる。供給ポンプ３２は、受水槽３１からフィルターユニット３３へ水を圧送する。フィルターユニット３３は、供給ポンプ３２から供給される水を濾過する。１次吸着塔３４は、フィルターユニット３３で濾過された水が通水され、通水中にこの水に含まれるストロンチウムを吸着する。２次吸着塔３５は、１次吸着塔３４を通過した水に含まれる他の放射性物質を吸着する。クッション槽３６は、２次吸着塔３５を通過した水、すなわち浄化水を一時的に受け入れる。送出ポンプ３７は、クッション槽３６から浄化水を洗浄水として水噴射モジュール１に圧送する。
【００６０】
これらの受水槽３１、供給ポンプ３２、フィルターユニット３３、１次吸着塔３４、２次吸着塔３５、クッション槽３６及び送出ポンプ３７は、１又は複数の移動可能な台座の上に配設されることが好ましい。これらの構成要素が配設される台座としては、例えばフォークリフトやユニック車で移動できるよう構成されるものや、車輪を有し、自走又は牽引することによって移動可能なものとすることが好ましい。これにより、対象タンクＴｄや排出タンクＴｒの近傍に汚染水浄化設備Ｒを配置できるので、汚染水の浄化が容易となる。
【００６１】
（受水槽）
受水槽３１は、供給ポンプ３２用いて、フィルターユニット３３、１次吸着塔３４及び２次吸着塔３５に安定的に汚染水を供給するために配設される。
【００６２】
この受水槽３１の容量の下限としては、２ｍ３が好ましく、３ｍ３がより好ましい。一方、受水槽３１の容量の上限としては、１５ｍ３が好ましく、１０ｍ３がより好ましい。受水槽３１の容量が上記下限に満たない場合、供給ポンプ３２に連続して水を供給できないおそれや、受水槽３１から汚染水が溢れるおそれがある。逆に、受水槽３１の容量が上記上限を超える場合、汚染水浄化設備Ｒの可搬性を損なうおそれや、対象タンクＴｄ及び排出タンクＴｒの近傍に汚染水浄化設備Ｒを配設することが困難となるおそれがある。
【００６３】
（供給ポンプ）
供給ポンプ３２は、受水槽３１からフィルターユニット３３、１次吸着塔３４及び２次吸着塔３５に所定の圧力で水を連続的に供給するために配設される。この供給ポンプの吐出圧力及び吐出水量は、フィルターユニット３３、１次吸着塔３４及び２次吸着塔３５の能力に合わせて選定される。
【００６４】
（フィルターユニット）
フィルターユニット３３は、汚染水中の浮遊物質や油等を濾し取る。これにより、１次吸着塔３４及び２次吸着塔３５の吸着剤の目詰まりによる能力低下を抑制し、吸着能力を十分に発揮させる。
【００６５】
複数のフィルターユニット３３は、いずれかに選択的に通水できるよう並列に接続され、通水されていないフィルターユニット３３全体又はその内部のフィルターを交換できるように配設されることが好ましい。
【００６６】
フィルターユニット３３に配設されるフィルターとしては、例えば平均開口径０．２μｍ程度のメンブレンフィルター等が好適に用いられる。
【００６７】
さらに、フィルターユニット３３は、メンブレンフィルターの下流側に、活性炭吸着剤層を有することが好ましい。フィルターユニット３３が活性炭吸着剤層を有することにより、１次吸着塔３４及び２次吸着塔３５の吸着剤の目詰まりをより確実に防止できる。
【００６８】
（１次吸着塔）
１次吸着塔３４は、ストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤が充填される。
【００６９】
複数の１次吸着塔３４は、全てに通水可能かつ任意の１つを除外して通水可能に直列に接続され、切り離した１次吸着塔３４を新しいものと交換し、交換後の新しい１次吸着塔３４を最下流に接続することができるよう配管されている。これにより、破過（吸着能力が飽和）した１次吸着塔３４を順次新しいものに入れ替えることで、連続して浄化を行うことができる。
【００７０】
１次吸着塔３４に充填されるストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤としては、例として、カルシウム及びマグネシウムを透過せず、ストロンチウムを選択的に透過する膜を表面に有し、ストロンチウムを吸着する無機材料を内部に有するカプセル状の吸着剤が使用できる。
【００７１】
上記ストロンチウムを選択的に透過する膜としては、例えばアルギン酸カルシウム膜等が挙げられる。また、ストロンチウムを吸着する無機材料としては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト等が挙げられる。このようなストロンチウム用吸着剤は、浮遊物質及び油分を濾し取る濾材としても機能する多孔質体に担持させることが好ましい。このような担持体としては、活性炭、ゼオライト等が挙げられる。
【００７２】
（２次吸着塔）
２次吸着塔３５は、ストロンチウム以外の放射性物質を吸着する吸着剤が充填される。
【００７３】
複数の２次吸着塔３５は、全てに通水可能かつ任意の１つを除外して通水可能に直列に接続され、切り離した２次吸着塔３５を新しいものと交換し、交換後の新しい２次吸着塔３５を最下流に接続することができるよう配管されている。これにより、破過（吸着能力が飽和）した２次吸着塔３５を順次新しいものに入れ替えることで、連続して浄化を行うことができる。
【００７４】
２次吸着塔３５に充填される吸着剤としては、例えばフェロシアン化コバルト又はフェロシアン化鉄を担持する酸化チタンで構成される吸着剤、無機炭素及びアルミナで構成される吸着剤（除去対象：多元素）、酸化セシウム系無機材料で構成される吸着剤（除去対象：Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、ヨウ素酸）、ヨウ素を担持する活性炭で構成される吸着剤（除去対象：ヨウ素）、タンニンを担持する活性炭で構成される吸着剤（除去対象：超ウラン元素Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ）、還元鉄を担持する活性炭で構成される吸着剤（除去対象：Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、多元素）、アルミニウム含有無機炭素系材料で構成される吸着剤（除去対象：Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｔｃ）、各種キレート剤（例えばＤＤＴＣ、オキシン、ＤＴＰＡ、クペロン等）を担持する活性炭で構成される吸収剤（除去対象：超ウラン元素（Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ））等を含むものが挙げられる。ここで除去対象が「多元素」とは、Ａｇ、Ｃｄ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｙ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｃ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｖ及び超ウラン元素（Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ）の一部又は全部を除去対象とすることを意味する。
【００７５】
（クッション槽）
クッション槽３６は、送出ポンプ３７を用いて安定した圧力で水噴射モジュール１に洗浄水を供給するために配設される。なお、汚染水浄化設備Ｒは、クッション槽３６の水位が上昇したときには供給ポンプ３２からの水の一部を受水槽３１に還流させる機構を備えてもよい。この還流機構を設けることにより、クッション槽３６からの浄化水の溢れを防止するために、フィルターユニット３３、１次吸着塔３４及び２次吸着塔３５による浄化を中断する必要がなく、汚染水浄化設備の頻繁な起動及び停止に起因するトラブルを抑制できる。
【００７６】
このクッション槽３６の容量の下限としては、２ｍ３が好ましく、３ｍ３がより好ましい。一方、クッション槽３６の容量の上限としては、１５ｍ３が好ましく、１０ｍ３がより好ましい。クッション槽３６の容量が上記下限に満たない場合、送出ポンプ３７に連続して浄化水を供給できないおそれや、クッション槽３６から浄化水が溢れるおそれがある。逆に、クッション槽３６の容量が上記上限を超える場合、汚染水浄化設備Ｒの可搬性を損なうおそれや、対象タンクＴｄ及び排出タンクＴｒの近傍に汚染水浄化設備Ｒを配設することが困難となるおそれがある。
【００７７】
（送出ポンプ）
送出ポンプ３７は、水噴射モジュール１に一定の圧力で洗浄水を供給するために配設される。
【００７８】
送出ポンプ３７の吐出圧力及び吐出水量等の仕様は、上記水噴射モジュール１に対する必要な給水圧力及び給水量が得られるよう、配管における圧力損失及び水噴射モジュール１の配設高さまでの水頭等を考慮して選択される。
【００７９】
＜低水位ポンプ＞
対象タンクＴｄ及び排出タンクＴｒからの排水に使用される排水用低水位ポンプＰｄ及び供給用低水位ポンプＰｒとしては、対象タンクＴｄ及び排出タンクＴｒの底部に着床して配置され、その下部から周囲の水を吸い込んで送出する排水用水中ポンプが好適に使用される。このような排水用低水位ポンプＰｄ及び供給用低水位ポンプＰｒは、対象タンクＴｄ及び排出タンクＴｒの上部の開口からワイヤー等で吊り下ろされることによって、貯留水中に浸漬される。
【００８０】
このような排水用低水位ポンプＰｄ及び供給用低水位ポンプＰｒを使用することによって、対象タンクＴｄ及び排出タンクＴｒから貯留水を排出した後に不可避的に残留する汚染水量を少なくすることができる。
【００８１】
＜利点＞
当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、直交する２第１軸Ｃ１，Ｃ２を中心に複数のノズル５を連続的に回転させる首振り機構６を備えることによって、対象タンクＴｄの内面全体に順次洗浄水を噴き付けることができ、これによって対象タンクＴｄの内面に付着する汚染物質を洗い流すことができる。このように、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、洗浄水を噴射することによって対象タンクＴｄの内面を洗浄するので、装置が簡素であり、粉塵の発生等の心配もないので集塵機のような付帯設備も必要ない。このため、当該汚染水貯留タンクの除染システムを使用することによって、放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下させることができる。
【００８２】
当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムにおいて、水噴射モジュール１の首振り機構６が、ノズル５に圧送する水圧で洗浄水の流入方向の軸及び流入方向と垂直な軸を中心に回転可能に構成されている。このため、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、電気モーター等の動力が不要であり、より低コストでタンクの除染ができる。また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、対象タンクＴｄ内への電気配線等が不要であるため、構成が簡単で安価に提供できる。
【００８３】
また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、対象タンクＴｄから排出した貯留水を排出タンクＴｒを介して汚染水浄化設備Ｒに供給して浄化し、浄化した浄化水を洗浄水として水噴射モジュール１により対象タンクＴｄの内面に噴射することによって、汚染水の絶対量を増加させることなく、対象タンクＴｄの内面を除染することができる。
【００８４】
［放射性汚染水貯留タンクの除染方法］
本発明に係る放射性汚染水貯留タンクの除染方法は、放射性汚染水を貯留したタンクの除染方法であって、図１の放射性汚染水貯留タンクの除染システムを用いて行うことができる。
【００８５】
当該放射性汚染水貯留タンクの除染方法は、対象タンクＴｄから貯留水を排出する工程と、上記タンクから排出した貯留水を汚染水浄化設備に供給して浄化する工程と、対象タンクＴｄの１又は複数の開口に挿入した水噴射モジュール１で対象タンクＴｄの内面に上記浄化工程で浄化した浄化水を洗浄水として噴射する工程とを備える。上記噴射工程では、水噴射モジュール１からの洗浄水の噴流を対象タンクＴｄの内面全面に洗浄水を当接させる。
【００８６】
＜利点＞
当該放射性汚染水貯留タンクの除染方法では、複数のノズル５と、これらのノズル５を水の流入方向の第１軸Ｃ１及び流入方向と垂直な第２軸Ｃ２を中心に連続的に回転させる首振り機構６とを有する水噴射モジュール１を使用するので、対象タンクＴｄの内面全体に順次洗浄水を噴き付けることができ、これによって対象タンクＴｄの内面に付着する汚染物質を洗い流すことができる。このため、当該汚染水貯留タンクの除染方法によれば、放射性汚染水貯留タンクの放射能レベルを低コストで低下させることができる。
【００８７】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００８８】
当該放射性汚染水貯留タンクの除染方法で使用する水噴射モジュール及び当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムの水噴射モジュールは、１又は３以上のノズルを有するものであってもよい。但し、水噴射モジュールは、配管に過剰な曲げ応力が作用しない程度にノズルの反動を相殺できるよう、複数のノズルを有することが好ましい。水噴射モジュールが有するノズルの数の上限としては、５が好ましく、４がより好ましい。水噴射モジュールが有するノズルの数が上記上限を超える場合、各ノズルの水の噴出速度及び噴出量を確保することが容易でなくなるおそれがある。
【００８９】
また、上記水噴射モジュールの首振り機構は、水圧によらず、例えば電気モーター等の他の動力を用いてノズルを回転させるものであってもよい。また、水噴射モジュールの首振り機構は、３つ以上の軸を中心にノズルを回転させてもよい。また、水噴射モジュールの首振り機構は、ノズルが広角に洗浄水を噴射するものであれば、１つの軸のみを中心に回転させるものであってもよい。さらに、水噴射モジュールは、例えばスプレーボールのように首振り機構を有せず上下左右の全方向に洗浄水を噴射するものであってもよい。
【００９０】
また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、汚染水浄化設備を使用せず、外部から供給される新しい浄水又は他の設備で放射性汚染水を浄化して得られた浄化水を水噴射モジュールから洗浄水として噴射するものであってもよい。
【００９１】
また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染方法で使用する汚染水浄化設備及び当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、上述の実施形態で説明した構成のものに限られず、汚染水中の放射性物質の含有量を低下させられるものであればよく、どのような構成の設備を使用してもよい。例えば、上記実施形態の汚染水浄化設備から受水槽及び供給ポンプを省略した汚染水浄化設備等が使用され得る。
【００９２】
また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、複数の水噴射モジュールを備えてもよい。つまり、当該放射性汚染水貯留タンクの除染方法では、複数の水噴射モジュールをタンクの１又は複数の開口に挿入して同時に水を噴出してもよい。
【００９３】
また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、排出タンクを省略してもよい。つまり、対象タンクの底部に残留する汚染水を排出して直接汚染水浄化設備に供給し、この汚染水を浄化した洗浄水を水噴射モジュールに圧送するようにしてもよい。
【００９４】
また、当該放射性汚染水貯留タンクの除染方法では、タンク内に水噴射モジュールを配置する位置を変更しながら、複数回に分けて洗浄水を噴射してもよい。つまり、タンク内面のうちタンクの１つの開口から遠い部分を他の開口に挿入した水噴射モジュールから噴射した洗浄水で洗い落とすようにしてもよい。
【実施例】
【００９５】
以下、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムによるタンクの除染についてシミュレーションした結果について説明する。なお、このシミュレーションの条件は、本発明を限定するものではない。
【００９６】
（シミュレーション１）
図４に、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムによる水の噴き付けについてシミュレーションした結果を示す。このシミュレーション１では、Ｘ−Ｙ平面視で内径１２ｍ、Ｚ方向の高さ１１ｍの円筒形のタンクを用い、口径８ｍｍのノズルを２つ有する図２の水噴射モジュールをノズルの２つの回転軸の交点がタンク中心軸上の高さ７ｍに位置するよう配置し、給水圧力０．５ＭＰａで水を噴射した。図では、タンク内面に対する水の噴射位置の軌跡を各位置に対する噴射水量に応じた濃淡で示す。このシミュレーションの結果、ノズルの向きが最初の状態に戻るまでの時間、つまり噴射した洗浄水の軌跡が図示したものとなり、タンク内面に水を噴き付け終えるための周期は、約１７分であった。
【００９７】
図示するように、このシミュレーションでは、タンク内面全体に、十分な水量の水を噴き付けることができた。
【００９８】
（シミュレーション２）
図５に、当該放射性汚染水貯留タンクの除染システムによる水の噴き付けについての図４とは異なるシミュレーション結果を示す。このシミュレーション２では、内径１２ｍ高さ１１ｍの円筒形のタンクを用い、シミュレーション１と同じ水噴射モジュールをノズルの２つの回転軸の交点を基準として、平面視でタンク中心軸から水平方向に５ｍ離れた軸対称で高さ７ｍの２箇所にそれぞれ配置し、給水圧力０．５ＭＰａで水を噴射した。このシミュレーション２においても、タンク内面に水を噴き付け終えるための周期は約１７分であった。
【００９９】
図示するように、このシミュレーションでは、一方の水噴射モジュールから噴射される水の軌跡の間隔が大きくなることで汚染物質の除去が不完全となり得る部分には、他方の水噴射モジュールから十分な水量の水が噴き付けられるので、タンク内面全体を除染することができると考えられる。
【０１００】
なお、このシミュレーション２は、上記２箇所のうち一方のみに水噴射モジュールを配置して１７分間水を噴射した後、同じ水噴射モジュールもう１箇所に移設し、さらに１７分間水を噴射した場合と同視される。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る放射性汚染水貯留タンクの除染方法及び放射性汚染水貯留タンクの除染システムは、放射性汚染水貯留タンクの除染に広く利用することができ、特に、原発事故後の汚染水貯留タンクの除染に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  水噴射モジュール
２  固定部
３  胴部
４  腕部
５  ノズル
６  首振り機構
７  調速機構
８  フランジ
９  流入路
１０  流出口
１１  内部流路
１２  転動ベベルギア
１３  案内ベベルギア
１４  タービン
１５  減速機
１６  従動ギア
１７  規制ギア
１８  第１ウォーム
１９  第１ウォームホイール
２０  第２ウォーム
２１  第２ウォームホイール
３１  受水槽
３２  供給ポンプ
３３  フィルターユニット
３４  １次吸着塔
３５  ２次吸着塔
３６  クッション槽
３７  送出ポンプ
Ｐｄ  排水用低水位ポンプ
Ｐｒ  供給用低水位ポンプ
Ｒ  汚染水浄化設備
Ｔｄ  対象タンク
Ｔｒ  排出タンク
Ｃ１，Ｃ２  軸
【図１】
2016133362.tif 000003
【図２】
2016133362.tif 000004
【図３】
2016133362.tif 000005
【図４】
2016133362.tif 000006
【図５】
2016133362.tif 000007