JP2007309864A

JP2007309864A - 除染方法、除染装置および原子力施設

Info

Publication number: JP2007309864A
Application number: JP2006141128A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Aoki; 一義青木; Yasushi Yamamoto; 泰山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】オゾンを効率良く除染対象に接触させて除染できるようにする。
【解決手段】除染装置は、取水配管３から供給される液体中にオゾン供給部２から供給されるオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機４と、オゾンを含んだ液体を排出する排出配管５を有している。オゾンのマイクロバブルを含んだ液体、もしくは、オゾンが溶解した液体は、たとえば原子炉容器１に貯えられた水３０の中に排出され、原子炉容器１や原子炉容器１の内部の機器などに付着した放射性物質と反応して、その放射性物質を除去する。再循環ポンプ８を駆動し、排出配管５をジェットポンプ７の上方に配置すると、オゾンを原子炉容器１の全体に到達させることが容易になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質で汚染された除染対象物の除染方法および除染装置、並びに、原子力施設に関する。

原子力プラントの除染方法として、オゾンを水中に溶解させてプラント内を循環させる方法が知られている（たとえば特許文献１参照）。

また、オゾンを水中に溶解させるための手法としては、微小な流路を多数有した多孔質体を通して気体のオゾンを水中に吹き込む手法が多く用いられてきた（たとえば特許文献２参照）。

近年、マイクロバブル、ナノバブルと呼ばれる微小な気泡に関する研究が盛んに行われており、液体中に気体を効率良く混合させる方法などが研究されている（たとえば非特許文献１参照）。
特開２００３−９８２９４号公報特開２００２−２２８７９６号公報西野貴則、他３名、「マイクロバブル発生装置の気泡等ガス分散器への応用」、２００５年、日本混相流学会年会講演会２００５講演論文集、ｐ．３３５−ｐ．３３６

多孔質を通じて気体のオゾンを水中に溶解させる方法では、吹き込まれたオゾンの気泡の直径が小さくとも数ｍｍ程度になり、気泡径のばらつきも大きいため、気泡に働く浮力によって、水中には溶け込まず、水面より離脱してしまう気泡が多く存在する。このため、オゾンの溶解の効率が悪かった。また、水中に吹き込まれた気泡の大きさが比較的大きい場合には、浮力の効果と、気泡周囲の水の流れに追随する効果が小さくなる。このため、オゾンの供給部を除染対象部の近傍に配置する必要があった。

そこで、本発明は、オゾンを効率良く除染対象に接触させて除染できるようにすることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、放射性物質で汚染された除染対象物の除染方法において、液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させる発生工程と、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を前記除染対象物に接触させる除染工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、放射性物質で汚染された除染対象物を除染する除染装置において、液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機と、前記マイクロバブル発生機に前記液体を供給する取水手段と、前記マイクロバブル発生機にオゾンを供給するオゾン供給部と、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を排出して前記除染対象物に接触させる排出手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、放射性物質で汚染された除染対象物を洗濯する除染装置において、液体を貯えて前記除染対象物を洗濯する洗濯機と、前記液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機と、前記マイクロバブル発生機に前記液体を供給する取水手段と、前記マイクロバブル発生機にオゾンを供給するオゾン供給部と、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を排出して前記除染対象物に接触させる排出手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、放射性物質で汚染された除染対象物が発生する原子力施設において、液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機と、前記マイクロバブル発生機に前記液体を供給する取水手段と、前記マイクロバブル発生機にオゾンを供給するオゾン供給部と、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を排出して前記除染対象物に接触させる排出手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、オゾンを効率良く除染対象に接触させて除染することができる。

本発明に係る除染方法の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の説明において、マイクロバブルとは、たとえば径が０．６ｍｍ以下の微小な気泡をいい、ナノバブルのように超微細な気泡をも含むものとする。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の除染装置を原子炉容器とともに示す縦断面図である。

除染装置２３は、オゾン発生部２、マイクロバブル発生機４、取水配管３および排出配管５を備えている。オゾン発生部２とマイクロバブル発生機４は、オゾン供給配管２５で接続されていて、オゾン発生部２で発生されたオゾンは、マイクロバブル発生機４に供給される。また、マイクロバブル発生機４には、取水配管３が接続されている。マイクロバブル発生機４には、取水配管３を介して水が供給される。

マイクロバブル発生装置４は、取水配管３を介して供給された水の中に、オゾン発生部２から供給されたオゾンのマイクロバブルを発生させる。また、マイクロバブル発生装置４には、排出配管５が接続されていて、発生されたオゾンのマイクロバブルを含んだ水は、排出配管５の出口から排出される。図１には、オゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水の流れの例を破線３１で示した。

本実施の形態の除染方法は、定期点検などで原子炉の上蓋がはずされて、原子炉容器１に水３０が貯えられた状態において適用される。

原子炉容器１は、上に開いた半球状の部分に円筒が結合した形状をしている。原子炉容器１の円筒部分の内側には、円筒状のシュラウド２１が配設されている。シュラウド２１と原子炉容器１の水平方向の間には、その円周方向に複数台のジェットポンプ７が配設されている。また、シュラウド２１と原子炉容器１の水平方向の間には、ジェットポンプ７の外側でジェットポンプ７の下部近傍から、ジェットポンプ７の上端部近傍に再循環配管２２が延びている。再循環配管２２の途中には再循環ポンプ８が取り付けられている。なお、原子炉運転時には、原子炉容器の上部に、下に開いた半球状の上蓋がかぶせられている。

原子炉容器１の内部には、放射性物質で汚染される他の構造物も配設されているが、図１での図示は省略している。

マイクロバブル発生機４には、原子炉容器１に蓄えられた水３０の水面より下方に一方の端部（入口）が配置された取水配管３を介して原子炉容器１に蓄えられている水３０が供給される。マイクロバブル発生装置４は、供給された水の中にオゾンのマイクロバブルを発生させ、ジェットポンプ７の上端部近傍に配置された排出配管５の出口から原子炉容器１に蓄えられた水３０の中に排出する。

原子炉容器１に貯えられた水３０に排出されたマイクロバブル中のオゾンは、マイクロバブルのまま、あるいは、水に溶解した状態で、ジェットポンプ７などを通りながら、原子炉容器１や、原子炉容器１の内部の機器に付着した放射性物質と反応して、その放射性物質を除去する。

たとえばクロム（Ｃｒ）酸化物は、次式で表される反応によって除染され、反応したオゾンは、無害の酸素（Ｏ_２）になる。

Ｃｒ^{（ＩＩＩ）} _２Ｏ_３＋３Ｏ_３＋２Ｈ_２Ｏ
→ ２Ｃｒ^（ＶＩ）Ｏ_４ ^２− ＋４Ｈ^＋＋３Ｏ_２
また、再循環ポンプ８を駆動させると、原子炉容器１の内部の水３０が流動し、オゾンのマイクロバブルおよびオゾンが溶解した水を原子炉容器１の全体に到達させることが容易になる。

なお、排出配管５の出口の位置は、ジェットポンプ７の上端部近傍に限定されるものではない。たとえば、排出配管５の出口を除染対象部分近傍に配置することにより、任意の部分の除染を行うこともできる。また、排出配管５の出口を原子炉容器最深部に配置することにより、原子炉容器１の内部全体の除染を行うことが容易になる。そこで、原子炉容器１に貯えられた水３０の水面よりも上方から、排出配管５の出口の位置を適当に移動させ、また、排出配管５の長さを調節できる機構を、排出配管５に取り付けておいてもよい。

本実施の形態において、供給配管３は、原子炉容器１に貯えられた水３０をマイクロバブル発生機４に供給しているが、他の場所から、たとえば汚染されていない水を供給するようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る第２の実施の形態の除染装置を機器プールとともに示す縦断面図である。

原子力発電所には、一般的に、原子炉容器の上蓋や原子炉容器の機器を取り外したものを一時的に保管する機器プール１１が、原子炉容器に隣接して配設されている。本実施の形態では、第１の実施の形態と同じ除染装置を用い、除染装置の取水配管３の入口および排出配管５の出口を、機器プール１１に貯えられた水３０の水面より下方に配置する。図２には、オゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水の流れの例を破線３１で示した。

排出配管５から排出されるオゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水が、放射能を持った機器１０に接触することにより、その機器１０を除染することができる。排出配管５の出口は、この機器１０のできるだけ近くに配置されることが好ましい。

［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る第３の実施の形態の除染装置を洗濯機とともに示す縦断面図である。

原子力発電所内で、何らかの作業を行うと、作業員の衣服が放射性物質で汚染される場合がある。このような衣服は、洗濯することにより汚れや放射性物質を除去し、再利用される。そこで、このような衣服その他の布などを洗濯する際の水にオゾンを含有させることにより、効率よく除染することができる。本実施の形態では、第１の実施の形態と同じ除染装置を用い、除染装置の取水配管の入口および排出配管５の出口を洗濯機１７に貯えられた水３０の水面より下方に配置する。図３には、オゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水の流れの例を破線３１で示した。

排出配管５から排出されるオゾンのマイクロバブルを含んだ水および、オゾンが溶解した水が、放射能を持った衣服などの除染対象布１６に接触することにより、その除染対象布１６を除染することができる。

［第４の実施の形態］
図４は、本発明に係る第４の実施の形態の除染装置を原子炉容器とともに示す縦断面図である。

本実施の形態の除染装置は、オゾン発生部２と、オゾン発生部２にオゾン供給配管２５によって接続されたマイクロバブル発生機４を有している。このマイクロバブル発生機４は、原子炉容器１に貯えられた水の中に配置されるようになっていて、取水口２３と排出口２４を有している。

この除染装置は、取水口２３からマイクロバブル発生機４に供給された水に、オゾン発生部２から供給されるオゾンのマイクロバブルを発生させ、その水を排出口２４から排出する。図４には、オゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水の流れの例を破線３１で示した。

このように、マイクロバブル発生機４を水中に配置することによって、マイクロバブル発生機４に接続される取水配管および排出配管を省くことができる。本実施の形態の除染装置は、機器プールに置かれた機器や洗濯機の中の布の除染にも、第２および第３の実施の形態と同様に適用できる。

なお、本実施の形態の原子炉容器１には、インターナルポンプ９が取り付けられている。インターナルポンプ９を駆動させると、原子炉容器１の内部の水３０が流動し、オゾンのマイクロバブルおよびオゾンが溶解した水を原子炉容器１の全体に到達させることが容易になる。

［第５の実施の形態］
図５は、本発明に係る第５の実施の形態の除染装置を除染対象機器とともに示すブロック構成図である。

本実施の形態の除染装置は、第１の実施の形態の除染装置の排出配管の先端にジェットノズル２８を取り付けたものである。なお、図５においては、取水配管３の入口の図示は省略しているが、適当な場所から取水して、マイクロバブル発生機４に供給すればよい。

この除染装置を用いて、水中に位置していない除染が必要な除染対象機器１４に対して、オゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水を含んだ水１５を噴き付けることによって、除染対象機器１４を除染する。したがって、水中に移動させることができない、または、水中に移動させることが困難な機器であっても、除染が可能である。

［第６の実施の形態］
図６は、本発明に係る第６の実施の形態の除染装置を除染対象機器とともに示すブロック構成図である。

本実施の形態の除染装置は、第１の実施の形態の除染装置の排出配管の先端に配管取付ノズル１３を取り付けたものである。図６には、オゾンのマイクロバブルを含んだ水、あるいは、オゾンが溶解した水の流れの例を破線３１で示した。

配管取付ノズル１３は、除染が必要な除染対象配管１２に取り付けられる。除染対象配管１２の内部には、オゾンのマイクロバブルを含んだ水が供給され、除染対象配管１２の内部を除染する。この除染対象配管１２に、別途水を流しておくことにより、除染対象配管１２の内部のより広い範囲を除染することもできる。また、配管だけではなく、水が流れる経路を構成する機器の内部も除染することが可能である。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

本発明に係る第１の実施の形態の除染装置を原子炉容器とともに示す縦断面図である。本発明に係る第２の実施の形態の除染装置を機器プールとともに示す縦断面図である。本発明に係る第３の実施の形態の除染装置を洗濯機とともに示す縦断面図である。本発明に係る第４の実施の形態の除染装置を原子炉容器とともに示す縦断面図である。本発明に係る第５の実施の形態の除染装置を除染対象機器とともに示すブロック構成図である。本発明に係る第６の実施の形態の除染装置を除染対象機器とともに示すブロック構成図である。

符号の説明

１…原子炉容器、２…オゾン発生部、３…取水配管、４…マイクロバブル発生機、５…排出配管、７…ジェットポンプ、８…再循環ポンプ、９…インターナルポンプ、１０…除染対象機器、１１…機器プール、１２…除染対象配管、１３…配管取付ノズル、１４…除染対象機器、１６…除染対象布、１７…洗濯機、２２…再循環配管、２３…取水口、２４…排出口、２５…オゾン供給配管、２８…ジェットノズル

Claims

放射性物質で汚染された除染対象物の除染方法において、
液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させる発生工程と、
オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を前記除染対象物に接触させる除染工程と、
を有することを特徴とする除染方法。
前記除染対象物は、原子炉容器内に位置していて、
前記除染工程は、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を前記原子炉容器内に貯えられた液体とともに流動させる流動工程を有していること、
を特徴とする請求項１記載の除染方法。
前記除染工程は、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を前記除染対象物に噴きつける工程を有していることを特徴とする請求項１記載の除染方法。
前記除染対象物は、配管であって、
前記除染工程は、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を前記配管の内部に導入する工程を有していること、
を特徴とする請求項１記載の除染方法。
前記除染対象物は、洗濯機で洗濯されるものであって、
前記除染工程は、前記洗濯機に貯えられた水にオゾンのマイクロバブルを含んだ液体を導入する工程を有していること、
を特徴とする請求項１記載の除染方法。
放射性物質で汚染された除染対象物を除染する除染装置において、
液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機と、
前記マイクロバブル発生機に前記液体を供給する取水手段と、
前記マイクロバブル発生機にオゾンを供給するオゾン供給部と、
オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を排出して前記除染対象物に接触させる排出手段と、
を有することを特徴とする除染装置。
前記マイクロバブル発生機、前記取水手段および前記排出手段が一体となっていて、前記液体中に配置可能であることを特徴とする請求項６記載の除染装置。
前記排出手段は、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を噴出するジェットノズルを有していることを特徴とする請求項６記載の除染装置。
前記除染対象物は配管であって、
前記排出手段は、オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を前記配管の内部に供給する配管取付ノズルを有していることを特徴とする請求項６記載の除染装置。
放射性物質で汚染された除染対象物を洗濯する除染装置において、
液体を貯えて前記除染対象物を洗濯する洗濯機と、
前記液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機と、
前記マイクロバブル発生機に前記液体を供給する取水手段と、
前記マイクロバブル発生機にオゾンを供給するオゾン供給部と、
オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を排出して前記除染対象物に接触させる排出手段と、
を有することを特徴とする除染装置。
放射性物質で汚染された除染対象物が発生する原子力施設において、
液体中にオゾンのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生機と、
前記マイクロバブル発生機に前記液体を供給する取水手段と、
前記マイクロバブル発生機にオゾンを供給するオゾン供給部と、
オゾンのマイクロバブルを含んだ液体を排出して前記除染対象物に接触させる排出手段と、
を有することを特徴とする原子力施設。