(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物とし、この除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、オゾンが溶解した除染液の酸化力によって化学的に溶解除去する放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法において、
前記除染液にオゾンを溶解させる工程として、中空糸エレメントを多数束ねた多管式中空糸型ミキサを除染液循環路に設置し、前記中空糸型ミキサは各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に供給する工程を備えることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法。
【請求項２】
除染対象物である放射線取扱い施設の構造部品に、除染液を収容した除染槽から除染液を供給し、前記除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を化学的に溶解除去する除染系統と、前記除染槽に接続されて前記除染液にオゾンを注入するオゾン注入系統とを備えた放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記オゾン注入系統の除染液循環配管に、中空糸エレメントを多数束ねて構成した多管式中空糸を備えた中空糸型ミキサを設けてなり、
この中空糸型ミキサは、前記各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に注入する構成とされたことを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。
【請求項３】
請求項２記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記中空糸型ミキサは、前記オゾン注入系統の除染液循環配管の一部に設置されたホルダ内に前記多管式中空糸を収納して構成されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。
【請求項４】
請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記ホルダは除染液が流通する流路管の一部の配管として構成されており、
前記多管式中空糸の各中空糸エレメントは除染液出口部方向に糸長方向を沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。
【請求項５】
請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記ホルダは筒形容器状で一端側に除染液流入口および流出口を有し、その除染液流入口および流出口を前記オゾン注入系統の除染液循環配管に連結したものであり、
前記多管式中空糸は前記ホルダ内に糸長方向をホルダ軸方向に沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子力発電プラント等に設置された配管、機器その他の構造部品に付着した放射性物質を含む金属酸化物を化学的に溶解して、その構造部品の表面から除去するための放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラント等の放射線取扱い施設においては、放射性物質を含む流体と接触する配管、機器その他の構造部品の内面に、運転に伴って放射性核種を含む酸化皮膜が付着または生成する。そのため、配管や機器等の周囲においては放射線量が高まり、定期点検作業時あるいは原子炉廃止措置時の解体作業おいて作業員の被ばく防止の点から作業性低下の原因となっている。
【０００３】
このような酸化皮膜を除去するには、酸化皮膜あるいは金属母材を溶解し、酸化皮膜を溶液中に溶解あるいは剥離させる方法などが用いられており、特に化学的に酸化皮膜を溶解、除去する化学除染方法は、一部実機において実施され、放射性物質低減に大きな効果を上げている。
【０００４】
従来、この化学除染方法として種々の提案がなされており、酸化皮膜中のクロム系酸化物を酸化剤により酸化溶解する工程と、酸化皮膜中の主要成分である鉄系酸化物を還元剤により還元溶解する工程を組み合わせた方法などが知られている。例えば特開昭５５−１３５８００号公報においては、放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物とし、この除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、オゾンが溶解した除染液の酸化力によって化学的に溶解除去する放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法が開示されている。また、特開２０００−８１４９８号公報には、高濃度オゾン液による酸化処理とシュウ酸による還元処理を組み合わせて、放射線取扱い施設の構造部品を除染する方法が開示されている。
【０００５】
このように、オゾンガスが溶解した水溶液を酸化剤として用いる場合、オゾンガスを効率良く溶解し、高濃度のオゾン液を生成することで除染性能を高めることができる。一般産業においてオゾンガスは浄水場での水処理および半導体の洗浄等に使用されており、そこで適用されている主なオゾンガスの溶解方法または機器として、例えば（１）ミキシングポンプ、（２）ハニカム型ミキサ、（３）拡散膜型ミキサ、（４）散気管等がある。
【０００６】
（１）のミキシングポンプは、ガスと水とを混合する専用のポンプであり、サクション側にオゾンガスを供給して高濃度のオゾン液を生成する構成となっている。汎用品の最大流量は３０ｍ３／ｈ程度あるため、小規模な除染工事の仮設除染ポンプに適用可能である。しかし、このミキシングポンプにおいて、大規模な除染工事を行うには多数のポンプ台数が必要となる。例えば原子炉シュラウド取り替え工事の際の炉内除染では数百ｍ３／ｈの仮設除染ポンプが必要となるため、ミキシングポンプを使用すると１０台以上必要となる。
【０００７】
（２）のハニカム型ミキサは例えば特開平９−３８６６０号公報等で開示されているように、ハニカムエレメントを円筒内に組み込み、この円筒内にオゾンガスと水溶液の混合水を通水する構成のものである。これにより、オゾンガスの粒径をμｍオーダまで小さくすることができ、ハニカムエレメントを多段にすることで高濃度のオゾン水溶液が生成可能である。ところが、このハニカム型ミキサは流体の流れに直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流などを与えるため圧力損失が非常に大きい。汎用品のオゾン発生器から出るオゾンガスの吐出圧力は、最大でも０．２ＭＰａ程度であるため、除染装置の配管系統内に本ミキサを設置した場合、オゾンガスを圧入できない可能性が大きい。
【０００８】
（３）の拡散膜型ミキサは、中空糸膜の膜内に水溶液を通水し、その外側から膜内にオゾンガスを拡散させてオゾン液を生成するものである。しかし、この拡散型ミキサにおいては、ユニット当たりの処理水量は大容量タイプでも１ｍ３／ｈ程度であり、膜内にオゾンガスを拡散させるためには、オゾンガスの供給圧力が０．１５ＭＰａ以上必要である。前述のハニカム型ミキサと同様に、汎用品のオゾン発生器から出るオゾンガスの吐出圧力は最大でも０．２ＭＰａ程度であるため、水中に効率良くオゾンガスを溶解できない可能性が大きい。また、前述のハニカム型ミキサも含めてオゾンガス溶解ミキサは、半導体の洗浄用や食品用の水の殺菌などに開発されたものが多いため、ユニット当たりの処理水量が小さい。このため、除染液を数十〜数百ｍ３／ｈで循環させて除染する大規模工事には不向きと考えられる。
【０００９】
（４）の散気管は、極微細気孔（最小５０〜８０μｍ）を有するアルミナ質の磁器製筒に、オゾンガスを供給してオゾン液を生成するものであり、主に浄水場の処理タンク内に設置して使用されている。この散気管によると、処理タンク内に散気管を介して直接オゾンガスを供給する場合は、オゾンガスの気泡をタンク内に均一分散させることにより、溶存オゾン濃度が向上する。ただし、除染タンク内の撹拌は、除染液循環ラインの循環ポンプにより行う場合が多いため、除染タンク内の線流速を大きくするためには大容量の循環ポンプが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のオゾンガスの溶解方法または機器においては、種々の課題がある。すなわち、（１）のミキシングポンプにおいては、大規模な除染作業を行うには多数のポンプ台数が必要となり、（２）のハニカム型ミキサにおいては、流体の流れに直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流などを与えるため圧力損失が非常に大きく、除染装置の配管系統内に本ミキサを設置した場合にオゾンガスを圧入できない可能性が大きい。（３）の拡散膜型ミキサにおいては、オゾンガスの吐出圧力が小さいため、水中に効率良くオゾンガスを溶解できない可能性が大きく、ユニット当たりの処理水量が小さい。（４）の散気管においては、溶存オゾン濃度が向上するが、除染タンク内の線流速を大きくするためには大容量の循環ポンプが必要である。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、原子力発電施設の配管、機器その他の構造部品に付着した放射性物質をオゾン液により酸化溶解させる場合に、大容量の除染液が循環する除染装置の配管系統内に大量のオゾンガスを効率的に溶解させることができ、しかもその機能を低コストで達成することができる放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
現在、実用的に利用されているオゾン発生器の方式としては、紫外線方式、水電解方式、放電式がある。これらのオゾン発生器から出るオゾンは酸化力を持つ気体であり、水中に溶解したオゾンは下式（１）〜（５）のような反応により分解し、各種の活性酸素が生成する。
【００１３】
【数１】
0004299974.tif 000002
【００１４】
上記（１）〜（５）式において生成されるオゾンその他の活性酸素は、下式（６）〜（９）に示すように、電極反応により酸化還元電位（ＮＨＥ基準）を生じさせる。
【００１５】
【数２】
0004299974.tif 000003
【００１６】
上記（７），（９）式に示すように、オゾンの電極反応による酸化還元電位は２．０７Ｖであるのに対し、過マンガン酸イオンの場合は１．７Ｖであり、オゾンは過マンガン酸イオンに比較して強い酸化力を持っている。
【００１７】
放射線取扱い施設、例えば原子力発電所の配管、構造部品等の表面に付着または生成する酸化皮膜のうち、難溶性のクロム系酸化物は酸化力を持つ除染剤により溶解することが可能である。オゾンは上述のように強い酸化力を持つため、酸化溶解のための除染剤として適用可能である。
【００１８】
ところで、このようなオゾンによる除染性能は、除染液中のオゾン濃度に大きく影響する。そこで、本発明は除染液中に効率良くオゾンガスを溶解するために、除染液中へのオゾンガスの溶解方法および溶解装置を最適化し、それにより前記目的を達成するものである。
【００１９】
すなわち、請求項１に係る発明では、放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物とし、この除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、オゾンが溶解した除染液の酸化力によって化学的に溶解除去する放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法において、前記除染液にオゾンを溶解させる工程として、中空糸エレメントを多数束ねた多管式中空糸型ミキサを除染液循環路に設置し、前記中空糸型ミキサは各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に供給する工程を備えることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法を提供する。
【００２０】
請求項２に係る発明では、除染対象物である放射線取扱い施設の構造部品に、除染液を収容した除染槽から除染液を供給し、前記除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を化学的に溶解除去する除染系統と、前記除染槽に接続されて前記除染液にオゾンを注入するオゾン注入系統とを備えた放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記オゾン注入系統の除染液循環配管に、中空糸エレメントを多数束ねて構成した多管式中空糸を備えた中空糸型ミキサを設けてなり、この中空糸型ミキサは、前記各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に注入する構成とされたことを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２１】
請求項３に係る発明では、請求項２記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記中空糸型ミキサは、前記オゾン注入系統の除染液循環配管の一部に設置されたホルダ内に前記多管式中空糸を収納して構成されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２２】
請求項４に係る発明では、請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記ホルダは除染液が流通する流路管の一部の配管として構成されており、前記多管式中空糸の各中空糸エレメントは除染液出口部方向に糸長方向を沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２３】
請求項５に係る発明では、請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記ホルダは筒形容器状で一端側に除染液流入口および流出口を有し、その除染液流入口および流出口を前記オゾン注入系統の除染液循環配管に連結したものであり、前記多管式中空糸は前記ホルダ内に糸長方向をホルダ軸方向に沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法および装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１〜図６は一実施形態を示している。図１は除染液へのオゾン注入系の構成を示す要部系統図であり、図２は図１に示したオゾン注入系を組込んだ化学除染装置の構成を示す全体系統図である。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態の化学除染装置は大別して、除染槽１から除染液２を除染対象物３に供給および還流させる除染液循環系統４と、除染槽１内の除染液２にオゾンを注入するためのオゾン注入系統５とからなっている。
【００２７】
除染液循環系統４は、除染槽１の底部から除染液２を供給する除染液供給配管６と、除染対象物３内を流通して除染に供された後の除染液２を除染槽１内に戻す除染液還流配管７とを有する。除染液供給配管６にはその上流側から下流側に沿って循環ポンプ８、ヒータ９、光照射部１０およびイオン交換部１１が設けられている。光照射部１０およびイオン交換部１１は、除染液浄化系１２を構成している。
【００２８】
一方、オゾン注入系統４は、オゾン発生器１３から除染槽１の除染液２にオゾンガスを気体状態で直接供給するオゾンガス注入系１４と、オゾンガスを液（除染液）中に混合させて供給するオゾン液注入系１５とからなっている。オゾンガス注入系１４は、例えば純水を電気分解して陽極室からオゾンを発生させる固体電解質電界法によるオゾン発生器１３と、除染槽１の底部に配置した散気管１６と、これらのオゾン発生器１３と散気管１６とを連結するオゾンガス配管１７とによって構成されている。そして、散気管１６から除染槽１内の除染液２にオゾンガスを吹き込んでオゾンを除染液２に溶解させるものである。また、オゾン液注入系１５は、除染槽１に対して閉ループ状に設けた除染液循環配管１８と、この除染液循環配管１８に除染液流通方向に沿って順次に設けたミキシングポンプ１９、ヒータ２０および中空糸型ミキサ２１とを備えて構成されている。そして、ミキシングポンプ１９および中空糸型ミキサ２１内を通る除染液２に、それぞれオゾン発生器１３からオゾンガス供給配管２２，２３を介してオゾンガスを供給するようになっている。なお、ミキシングポンプ１９はサクション側にオゾンガスを供給する公知の気液混合用の専用ポンプである。中空糸型ミキサ２１は新規なものであり、後に詳細に説明する。
【００２９】
本実施形態ではさらに、ＰＨ調整剤注入系２４および有機酸注入系２５が設けられている。ＰＨ調整剤注入系２４は、ＰＨ調整剤２６をＰＨ調整剤注入配管２７により除染槽１に供給するものである。また、有機酸注入系２５は、有機酸２８を有機酸注入配管２９により除染槽１に供給するものである。
【００３０】
このような構成において、除染槽１には有機酸注入系２５から有機酸例えばシュウ酸が注入され、これが除染液２として収容される。また、ＰＨ調整剤供給系２４からＰＨ調整剤２６、例えば硝酸を加えてＰＨ５以下とした酸性溶液に、オゾン発生器１３で発生したオゾンガスをオゾンガス注入系１４およびオゾン液注入系１５から除染槽１内に注入することにより、シュウ酸をオゾン含有水溶液とし、この水溶液を除染液２とする。
【００３１】
この除染液２が、除染槽１内から除染液循環系統４の除染液供給配管６を通して循環ポンプ８により除染対象物３に供給される。この際、除染液２は、ヒータ９により所定の温度に昇温されるとともに、高濃度でオゾンを含有した状態で供給される。除染対象物３である構造部品の内面の金属表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜中の鉄酸化物は、還元反応、酸溶解、キレート化等によって溶解する。すなわち、除染対象物３の内表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜中のクロム酸化物が酸化溶解される。この溶解により除染液２中に溶出した鉄あるいは放射性核種であるコバルト等の陽イオンは、除染液還流配管６に戻された後、除染槽１から除染液循環系統４の除染液供給配管６に流出した際に、イオン交換部１１において陽イオン交換樹脂により分離、回収される。
【００３２】
一方、オゾン発生器１３で発生したオゾンガスは、前記のようにオゾンガス注入系１４およびオゾン液注入系１５を経て除染液２に注入される。これにより除染液２にはオゾンが含有されており、この除染液２が除染槽１から除染液循環系統４に流出する際、除染液２のシュウ酸は、除染液供給配管６に設けられた光照射部１０において光照射を受け、ＣＯ２ガスと水とに分解されて、浄化される。
【００３３】
このように、オゾンを含有した除染液２により、除染対象物３の内表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜中のクロム酸化物の酸化溶解が行われるとともに、溶出金属の分離およびシュウ酸の分解が平行して行われることにより、化学除染が実施される。
【００３４】
次に、図１および図３〜図４も参照してオゾン液注入系１５および中空糸型ミキサ２１等について、さらに詳細に説明する。図３は中空糸型ミキサ２１の構成部品を示す分解図であり、図４は組立状態を一部断面として示す構成図である。
【００３５】
図３および図４に示すように、本実施形態の中空糸型ミキサ２１はオゾン注入系統５の除染液循環配管１８の一部に設置される略Ｔ形管状のホルダ３０と、このホルダ３０に着脱可能に収納されるユニットとしての多管式中空糸３１とによって構成されている。ホルダ３０は、直管部３２と、この直管部３２の長さ方向中央位置よりも長さ方向にずれた位置に直交状態で連通接続された交差管部３３とからなり、直管部３２の両端および交差管部３３の先端には接続用のフランジ３４、３５、３６が形成されている。直管部３２のうち、交差管部との交差位置から先端までの長さが小さい部分が一次側とされ、その先端側が除染液入口部３７とされている。また、直管部３２のうち、交差管部３３との交差位置から先端までの長さが大きい部分が二次側とされ、その先端側が除染液出口部３８とされている。すなわち、本実施形態のホルダ３０は交差管部３３の位置を基準として、相対的に、直管部３２の一次側（除染液入口側）が短く、二次側（除染液出口）が長く構成されている。そして、それぞれその各端部がオゾン液注入系統５の除染液循環配管１８の図示しないフランジに接合される。これにより、ホルダ３０は除染液２が流通する流路管の一部の配管として構成される。
【００３６】
また、交差管部３３は直管部３２の一次側と略同程度またはこれより短く、その先端のフランジ３４には蓋状のフランジ３９が着脱可能に連結できるようにしてある。この蓋状のフランジ３９の中心位置外面側（図の上面側）にはオゾンガス供給部となるノズル管４０が突設され、またこのフランジ３９の中心位置内面側（図の下面側）にはノズル管４０に連通する一定径の筒状の中空糸取付け部４１が設けられている。この蓋状のフランジ３９はボルト・ナット等の締結具４２により、気密に接続される。
【００３７】
一方、多管式中空糸３１は、小径な中空糸エレメント４３を多数平行に引き揃えて束ねた構成のものであり、各中空糸エレメント４３の一端側を筒状のヘッダ４４によって統合してある。このヘッダ４４を蓋状のフランジ３９の中空糸取付け部４１に着脱可能に密接嵌合して固定することにより、蓋状のフランジ３９に一体化してある。各中空糸エレメント４３の内径は例えば２．６ｍｍ、長さは３０ｃｍであり、１８５本を収束配置してある。なお、中空糸エレメント４３の材質は例えばフッ素樹脂であり、その内径は最小で０．９ｍｍまで小さくすることができる。このように構成された中空糸エレメント４３の集合体である多管式中空糸３１が、ホルダ３０の交差管部３３内に先端から導入され、直管部３２の相対的に長い二次側に配装される。
【００３８】
これにより、図４に示すように、多管式中空糸３１の各中空糸エレメント４３は除染液２の流れ方向に糸長方向を沿わせて挿入される。
【００３９】
図１は、このような構成の中空糸型ミキサ２１を組込んだオゾン注入系統５の構成を示している。中空糸型ミキサ２１のホルダ３０は、この組込みにより除染液循環配管１８に連結されて除染液循環流路の一部をなしている。また、蓋状のフランジ３９に設けられたノズル管４０がオゾン発生器１３に一つのオゾンガス供給配管２３を介して連結されている。
【００４０】
そして、上述した除染対象物３に対する除染作用時においては、オゾン発生器１３から発生するオゾンガスは、ミキシングポンプ１９、中空糸型ミキサ２１および散気管１６のそれぞれに供給される。この際、ミキシングポンプ１９および中空糸型ミキサ２１により、除染液循環配管１８においてオゾンガスと除染液２が混合されて、除染槽１内に送出される。なお、ミキシングポンプ１９は例えば最大流量１５ｍ３／ｈ（実験値）であり、散気管１６は気孔径５０〜８０μｍのものである。
【００４１】
中空糸型ミキサ２１においては、オゾンガスがノズル管４０を経てホルダ３０内の各中空糸エレメント４３に供給され、それぞれその先端から吹き出される。また、除染液２はホルダ３０の除染液入口部３７から流入し、除染液出口部３８へ抜けるが、この間にホルダ３０内で除染液２とオゾンガスとが混合され、除染槽１側へ送出されるものである。なお、系統内の圧力損失が大きい場合でも、各中空糸エレメント４３の先端はホルダ３０内では除染液出口部３８を向くように挿入されているため、ホルダ３０内ではエゼクタ効果（負圧吸引）を期待することができる。
【００４２】
図５は、図１〜図４に示した本実施形態の装置に対応する試験装置により、中空糸型ミキサ２１、ミキシングポンプ１９および散気管１６のそれぞれからオゾンガスを個別に供給し、除染槽１に対応する図示しないタンク内の溶存オゾン濃度を測定した結果を示すグラフである。この図５に示したように、中空糸型ミキサ（○印）およびミキシングポンプ（□印）の場合には、除染液循環流を大きくするとほぼ直線的に向上し、しかも両者はほとんど同じ濃度を示した。図５の横軸に示した循環流量が１５ｍ３／ｈにおいて、オゾン濃度は２．３ｐｐｍであった。一方、散気管（△印）では循環流量の依存性が小さく、しかもタンク内のオゾン濃度は循環流量１５ｍ３／ｈにおいて中空糸型ミキサの１／２程度しか得られなかった。
【００４３】
この結果より、本実施形態の中空糸型ミキサ２１によれば、従来のミキシングポンプと同等のオゾンガス溶解性能を得られることがわかった。したがって、例えば原子力発電所で行われる除染工事において、原子炉内を除染する大規模除染作業では数百ｍ３／ｈで除染液を循環して除染するが、このような大規模除染作業についてオゾン除染を適用した場合、市販されているミキシングポンプでは容量が最大でも数十ｍ３／ｈであるため、ミキシングポンプは１０台以上必要となるのに対し、本実施形態による中空糸型ミキサ２１を適用した場合には、ホルダ容量対応によるスケールアップ化により一台だけで容易に対応することが可能であり、構成の大幅なコンパクト化が図れる。そして、例えば数百ｍ３／ｈで除染液が循環する除染装置の系統配管には、通常のフィルターハウジングを取り付けるような簡便な工事で済む。また、中空糸エレメントの本数はオゾンガス発生量に応じて増加するが、中空糸の本数に応じたスケールアップ化が容易に可能であり、ミキシングポンプを設置する場合と比較して、大幅なコストダウンが可能である。
【００４４】
また、図６は上述した図１の装置を実際に用いて、中空糸型ミキサ２１からオゾンガスを供給して除染槽１内の溶存オゾン濃度分布を測定した結果を示している。同図において、横軸に除染槽の液面からの深さを示し、縦軸に除染槽内オゾン濃度を示している。この図６に示したように、測定位置として、横方向が中心部（○印）と壁面部（□印）を設定した。また、深さ方向は液面から２０ｃｍ、５０ｃｍ、９５ｃｍとした。この結果、除染槽内のオゾン濃度は、平均値３ｐｐｍに対して±５％程度のバラツキ幅で均一に分布していることがわかった。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、中空糸型ミキサ２１を用いてオゾンガスと除染液を混合した場合、除染槽１内のオゾン濃度はほぼ均一化されるため、これにともなって除染対象表面の均一な除染が可能となることが認められた。
【００４６】
例えば原子力発電所ではＰＬＲ（原子炉再循環系）ポンプ部品等を取り替えた際に発生する使用済みの機器を除染する機器除染や、定検時の作業員の被ばくを低減するために据え付け状態のＰＬＲ配管を除染する供用中除染、または原子炉内のシュラウドを交換する際に作業員の被ばくを低減するための大規模炉内除染など行われている。化学除染後に放射性物質が残留していると、作業員の被ばくが増加するため、除染対象面を均一に除染することが重要である。本実施形態の中空糸型ミキサを適用した場合には、上述の如く溶存オゾン濃度分布を均一化することができるため、除染性能の向上が図れるとともに、除染後の作業員の被ばく低減が図れる。すなわち、本実施例によると、除染液中へのオゾンガス溶解方法および装置を最適化した結果、高性能化、高機能化が図れるものとなる。
【００４７】
図７および図８は他の実施形態による中空糸型ミキサ２１（２１ａ）を示している。図７は中空糸ミキサ２１ａの構成部品を示す分解図であり、図８は組立状態を一部断面として示す構成図である。
【００４８】
これらの図７および図８に示すように、この実施形態の中空糸ミキサ２１ａはオゾン注入系統５の除染液循環配管１８の一部に設置される筒形容器状のホルダ４５と、このホルダ４５に着脱可能に収納されるユニットとしての多管式中空糸３１とによって構成されている。この筒形容器状のホルダ４５は、筒状本体４６と蓋体４７とにより構成されている。
【００４９】
すなわち、筒状本体４６は縦長で底部が閉塞した円筒状のものであり、軸方向一端側である図の上端側が開口し、その開口部周辺にはフランジ部４８が形成されている。また、蓋体４７は、筒状本体４６の上端開口部を塞ぐフランジ状のものであり、この蓋体４７の周辺近傍位置には外方（上方）に突出する状態で、除染液入口ノズル４９と、除染液出口ノズル５０が設けられている。これらの各ノズル４９，５０は、オゾン液注入系統５の除染液循環配管１８の一部に、前記一実施形態と同様に接続され、これにより除染液２が流通する流路管の一部として構成され得る。なお、図７に示したように、除染液入口ノズル４９には下方に延びるパイプ５１が連結され、除染液２を筒状本体４６の底部付近に導くことができる。
【００５０】
また、蓋体４７の中心位置外面側（図の上面側）には前記一実施形態と同様のオゾンガス供給部となるノズル管５２が突設され、またこの蓋体４７の中心位置内面側（図の下面側）にはノズル管５２に連通する一定径の筒状の中空糸取付け部５３が設けられている。この蓋体４７はボルト・ナット等の締結具５４により、気密に接続される。また、多管式中空糸３１は、前記一実施形態と同様に、小径な中空糸エレメント４３を多数平行に引き揃えて束ねた構成のものであり、各中空糸エレメント４３の一端側を筒状のヘッダ５５によって統合してある。このヘッダ５５を蓋体の中空糸取付け部５３に着脱可能に密接嵌合して固定することにより、一体化してある。そして、蓋体４７は図８に示すように、ボルト・ナット等の締結具５４により筒状本体に気密に接続固定される。
【００５１】
この実施形態においても、オゾンガスはノズル管５２から中空糸エレメント４３を介して容器状のホルダ４５内に供給され、除染液２が除染液入口ノズル４９から除染液出口ノズル５０に抜ける間に、ホルダ４５内でオゾンガスと除染液２とが混合され、除染槽１に排出される。
【００５２】
このような図７および図８に示した実施形態よっても、前記一実施形態と略同様の作用効果が奏される。そして、この実施形態の構成によると、除染液２の循環流量およびオゾンガス量が大きくなっても、中空糸エレメント４３を収納しているホルダ４５を大きくすることにより、容易に大容量のオゾン液を生成することが可能となるので、一層の容量対応性向上が図れる。また、既存設備等に対する付加等についても、より簡便に行うことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、中空糸を多数束ねた多管式中空糸型ミキサからオゾンガスを供給してオゾン液を生成することにより、高濃度の溶存オゾン濃度を得ることができるため、除染前放射性物質量を大幅に低減可能である。また、除染槽内のオゾン濃度を均一化できるため、除染対象表面を均一に除染でき、これにより定検時の作業員の被ばくを大幅に低減することができる。さらに、大容量のオゾンガスを供給する場合は中空糸本数を増やすのみで、大容量の除染液を循環する場合は中空糸を収納するホルダを大きくするだけで対応可能であるため、装置のスケールアップが容易である。さらにまた、従来のミキシングポンプと比較して、大規模除染の際のスケールアップ化が容易であるため、除染装置費用の大幅な低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるオゾン注入系統を示す系統図。
【図２】図１に示したオゾン注入系統を含む化学除染装置の全体構成を示す系統図。
【図３】図１，２に示した系統の中空糸型ミキサの構成部品を示す分解図。
【図４】図３に示す部品の組立状態を一部断面にして示す構成図。
【図５】上記一実施形態の作用説明図で、各オゾンガス溶解機器におけるオゾン濃度と循環流量の関係を示す特性図。
【図６】上記一実施形態の作用説明図で、中空糸型ミキサにおける除染槽内の溶存オゾン濃度分布を示す特性図。
【図７】本発明の他の実施形態による中空糸型ミキサの構成部品を示す分解図。
【図８】図７に示す部品の組立状態を一部断面にして示す構成図。
【符号の説明】
１  除染槽
２  除染液
３  除染対象物
４  除染液循環系統
５  オゾン注入系統
６  除染液供給配管
１３  オゾン発生器
１４  オゾンガス注入系
１５  オゾン液注入系
１７  オゾンガス配管
１８  除染液循環配管
１９  ミキシングポンプ
２０  ヒータ
２１  中空糸型ミキサ
３０  ホルダ
３１  多管式中空糸
４３  中空糸エレメント
４５  ホルダ
【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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【図８】
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