JP2002228796A

JP2002228796A - 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

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Publication number: JP2002228796A
Application number: JP2001026020A
Authority: JP
Inventors: Masami Toda; 正見遠田; Yumi Yaita; 由美矢板; Hiromi Aoi; 洋美青井; Hitoshi Sakai; 仁志酒井; Isamu Nakahara; 勇中原; Takashi Akiyama; 隆司秋山
Original assignee: Toshiba Corp; Ebara Industrial Cleaning Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Ebara Industrial Cleaning Co Ltd
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP4299974B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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する場
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る
ようにする。【解決手段】放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物
３とし、この除染対象物３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
２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装置において、除染液２にオ
ゾンを溶解させる手段として、中空糸膜エレメントを多
数束ねた多管式中空糸膜からオゾンガスを除染液２中に
供給する中空糸型ミキサ２１を設ける。

Description

【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５５−１
３５８００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３０ｍ^３／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ｍ^３／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１ｍ^３／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ｍ^３／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】

【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】

【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、中空糸膜エレメントを多数束ねた多管式中空糸
膜からオゾンガスを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、中空糸膜エレメン
トを多数束ねて構成した多管式中空糸膜の前記各中空糸
膜エレメント内部からその外部を流れる除染液中にオゾ
ンを注入する中空糸型ミキサを設け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、
中空糸ミキサは、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多管式中空糸膜を収納して構
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、
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、多管式中空糸膜の各中空糸膜エレメント
は除染液の流れ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、
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、多管式中
空糸膜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１
８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ＰＨ
５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、ＣＯ_２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膜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３
４、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３
４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４
０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、多管式中空糸膜３１は、小径な中空
糸膜エレメント４３を多数平行に引き揃えて束ねた構成
のものであり、各中空糸膜エレメント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３
９に一体化してある。各中空糸膜エレメント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、中空糸膜エレメント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
れた中空糸膜エレメント４３の集合体である多管式中空
糸膜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
空糸膜３１の各中空糸膜エレメント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２
１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１５ｍ^３／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内の各中空糸膜エレ
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、各中空糸膜エレメント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１５ｍ^３／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１５ｍ^３／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ｍ^３／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ｍ^３／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ｍ^３
／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、中空糸膜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膜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、多管式中空糸膜３１は、前記
一実施形態と同様に、小径な中空糸膜エレメント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
糸膜エレメント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から中空糸膜エレメント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
糸膜エレメント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膜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多管式中空糸膜４３中空糸膜エレメント４５ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢板由美神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者青井洋美神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者酒井仁志神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者中原勇神奈川県川崎市川崎区江川１−４−１荏原工業洗浄株式会社内 (72)発明者秋山隆司神奈川県川崎市川崎区江川１−４−１荏原工業洗浄株式会社内Ｆターム(参考） 4G035 AA01 AC26

Claims

【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、中空糸膜エレメントを多数
束ねた多管式中空糸膜からオゾンガスを前記除染液中に
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、中空糸膜エレメントを多数束ねて構成
した多管式中空糸膜の前記各中空糸膜エレメント内部か
らその外部を流れる除染液中にオゾンを注入する中空糸
型ミキサを設け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、中空糸型ミキサは、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
内に多管式中空糸膜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、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、多管式中
空糸膜の各中空糸膜エレメントは除染液の流れ方向に糸
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、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、多管式中空糸膜は前記ホルダ内に
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。