JP2017015529A - 除染処理方法及び除染処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凹部を有する除染対象物であっても、放射性物質で汚染された除染対象物の表層を取り除くことができる除染処理方法を提供する。【解決手段】表層部３が放射性物質によって汚染された汚染コンクリート１を所定の温度及び時間で加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された汚染コンクリート１同士を接触させて表層部３と非表層部２とを分離する分離工程と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、放射性物質によって汚染された除染対象物の除染処理方法及び該除染処理方法を実施するための除染処理装置に関する。

原子力発電所等の原子力関連施設の事故では、放射性物質によって汚染されたがれき（以下、汚染がれきとする）が多量に発生する。極めて低放射線量の汚染がれきを除く汚染がれきの表層には、放射性物質が付着・浸透している（図１参照）。

ところが、内部が汚染されていないにも関わらず、表層が汚染されているというだけで、汚染がれきは全て放射性廃棄物とされるため、最終処分に膨大なコストを要すると想定される。また、がれきを集積する過程で大きな寸法の汚染がれきを粗破砕すると、それまで汚染されていなかったがれき内部が粗破砕面として表層に現れるため、新たに粗破砕面に放射性物質が付着し、新たな汚染がれきが多数発生することが懸念される。
このような事態に対処するべく、放射性物質によって汚染された部分と汚染されていない部分とを分離し、汚染された部分を取り除く除染処理方法及び除染処理技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、表面より一定広さと深さにわたって汚染部位を含むコンクリート構造体に対する除染施工方法が開示されている。この除染施工方法では、汚染部位の範囲外で、該汚染部位よりも深い位置まで円板ブレードを設置できる凹部区域を形成する。また、円板ブレードによって汚染部位の深さよりも深い位置で、且つ汚染部位よりも広い剥離領域を平面切削し、該剥離領域を切削平面と直交方向より切断して撤去する。

また、別の除染処理方法として、傾斜して設置されたふるいに汚染がれきを投入し、ふるいの振動や回転により汚染がれき同士を接触させる方法も知られている。この除染処理方法では、汚染がれき同士が接触することで汚染がれきの表層が削られ、削られた表層部分はふるいの目から落下し、新たに露出したがれきの表面へ接触することなく回収される。

特開２００７−１０５３６号公報

しかしながら、がれきの表面には凹凸があるため、従来の除染施工方法のように汚染がれきの表面を磨く磨砕処理だけでは、凹部に放射性物質が残り、該放射性物質を取りきれないという問題があった。このように凹部に放射線物質が残った汚染がれきの放射性物質を取り除く場合は、追加の磨砕処理等を行う必要があり、除染処理に時間がかかるおそれがあった。また、凹部に放射線物質が残った汚染がれきを放射性廃棄物として処理処分する場合は、コストを要するおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、凹部も含めて、放射性物質で汚染された除染対象物の表層を取り除くことができる除染処理方法及び該除染処理方法を実施するための除染処理装置を提供する。

請求項１記載の除染処理方法は、表層部が放射性物質によって汚染された除染対象物を所定の温度及び時間で加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された前記除染対象物同士を接触させて前記表層部と該表層部より内側の前記除染対象物とを分離する分離工程と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、加熱工程で所定の温度及び時間で加熱されることによって、凹部を含めて除染対象物の表層部が脆弱化し、表層部と該表層部より内側の除染対象物との界面が緩められる。また、表層部から水蒸気が逸散することでひび割れが発生する。このような状態の除染対象物同士が分離工程で接触することによって、表層部と該表層部より内側の除染対象物除染対象物が容易に分離する。従って、凹凸がある除染対象物の凹部の表層部も取り除かれる。

請求項２記載の除染処理方法は、前記分離工程において、水平方向に対して傾斜して配置された金網の上流側に前記加熱工程で加熱された前記除染対象物を投入して、該除染対象物を前記金網の上で上流側から下流側に向けて移送することによって、その移送の間に、前記除染対象物同士を接触させるとともに、前記汚染対象物と前記金網とを接触させることによって該表層部を磨砕・破砕し、前記表層部と該表層部より内側の前記除染対象物とを分離することを特徴とする。
上記構成によれば、加熱された除染対象物を金網の上で上流側から下流側に向けて移送することのみで、その移送の間に磨砕・破砕によって表層部のひび割れた部分から脱落し、除染対象物から表層部のみが例えば磨砕粉や破砕片として除去される。また、これらの表層部は金網の網目を通して落下させて回収可能とされる。

請求項３記載の除染処理装置は、請求項２記載の除染処理方法を実施するための除染処理装置であって、前記金網を平坦な平金網により構成するとともに、該平金網を加振機構により上下方向に振動可能に構成されていることを特徴とする。
請求項４記載の除染処理装置は、請求項２記載の除染処理方法を実施するための除染処理装置であって、前記金網を略Ｕ状断面の樋形金網により構成するとともに、該樋形金網をその軸線を中心として左右にロッキング可能に構成されていることを特徴とする。
請求項５記載の除染処理装置は、請求項２記載の除染処理方法を実施するための除染処理装置であって、前記金網を円筒状の円筒形金網により構成するとともに、該円筒形金網をその軸線を中心に回転可能に構成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、平金網、樋形金網又は円筒形金網に投入された汚染対象物が上流側から下流側に向かって移送される間に、汚染対象物同士が衝突するとともに、汚染対象物が各々の金網に接触することによって表層部のひび割れが発生した部分から磨砕・破砕される。それにより発生した磨砕粉および破砕片は各々の金網の網目を通過して落下し、該金網の下方で回収されるようになっている。一方、各々の金網の網目を通過し得ない大きさの非表層部は該金網の上面又は内周面に沿って流下し、その下流側から回収されるようになっている。
従って、汚染対象物を平金網、樋形金網又は円筒形金網に投入し、上流側から下流側に向かって移送するのみで、表層部と非表層部とが容易に分別回収可能になる。

本発明の除染処理方法によれば、凹部も含めて、放射性物質で汚染された除染対象物の表層を取り除くことができる。

本発明の一実施形態である除染処理方法の除染対象物を示す模式図である。 本発明の一実施形態である除染処理方法を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態である除染処理装置を示す図であって、（ａ）は平金網を示す図であり、（ｂ）は全体構成を示す側面図である。 本発明の第二実施形態である除染処理装置を示す図であって、（ａ）は樋形金網を示す図であり、（ｂ）は全体構成を示す側面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ線で矢視した断面図である。 本発明の第三実施形態である除染処理装置を示す図であって、（ａ）は円筒形金網を示す図であり、（ｂ）は全体構成を示す側面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ線で矢視した断面図である。

以下、本発明に係る除染処理方法の一実施形態（以下、本実施形態とする）について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

以下では、例えば原子力発電所等の原子力関連施設における事故で発生したコンクリートがれき（除染対象物）を除染対象として説明する。なお、本発明に係る除染処理方法の除染対象物は、表層部が放射性物質で汚染されたものであれば、コンクリートのがれきに限定されず、他の素材からなるがれきであってもよく、がれき以外のものであってもよい。

図１に示すように、コンクリートがれきをなすコンクリート塊４は、少なからず凹部１０や凸部１２を有する。汚染されたコンクリートがれき１（以下、汚染コンクリート１とする）の表層には、凹部１０や凸部１２を含んで部分的又は全体的に放射性物質１７が付着・浸透している。このような汚染コンクリート１は、図１（ａ）に示すようにコンクリート塊４の表面５に放射性物質１７が付着する、又は、図１（ｂ）に示すようにコンクリート塊４の表面に水分と共に放射性物質１７が浸透することを要因として、発生する。これらの要因によって、図１（ｃ）に示すようにコンクリート塊４の表面５より一定の深さ寸法（数ｍｍ程度）にわたる表層部３は放射性物質１７で汚染される。一方、表層部３より内側のコンクリート塊４は放射性物質１７に汚染されない。以下では、表層部３より内側の放射性物質１７に汚染されていない部分を非表層部（表層部より内側の除染対象物）２とする。

（除染処理方法）
本実施形態の除染処理方法は、図２に示す加熱工程と、分離工程と、を備えている。

［加熱工程］
本工程は、汚染コンクリート１を所定の温度及び時間（以下、所定温度及び所定時間とする）で加熱する工程である。所定温度及び所定時間は、表層部３を脆弱化させ、且つ非表層部２は脆弱化させないようにすると共に、表層部３と非表層部２との界面を緩めるように設定されている。
所定温度及び所定時間で加熱されることで、表層部３と非表層部２との界面が緩み、且つ、表層部３からの水蒸気逸散によるひび割れが発生し、表層部３と非表層部２は解離し易くなる。

［分離工程］
本工程は、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１同士を接触させて表層部３と非表層部２とを分離する工程である。表層部３と非表層部２とを分離する方法は、非表層部２と表層部３を分離し、汚染コンクリート１から表層部３を取り除くことができれば、特に限定されない。

（除染処理装置）
表層部３と非表層部２とを分離するための分離装置として、例えば図３に示す第一実施形態の除染処理装置３０Ａ、図４に示す第二実施形態の除染処理装置３０Ｂ、図５に示す第三実施形態の除染処理装置３０Ｃをそれぞれ用いる方法が挙げられる。

第一実施形態の除染処理装置３０Ａは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、平金網３２Ａと、加振装置３８と、表層部回収容器３４と、非表層部回収容器３６と、を備えている。

平金網３２Ａは、図３（ａ）に示すように水平（即ち、矢印Ｄ１方向）に対して所定の角度θで傾斜して配置されている。
平金網３２Ａの網目の大きさは、汚染コンクリート１の大きさや平金網３２Ａの上を移送する途中で発生することが想定される、非表層部２から分離した表層部３の大きさを考慮して適切に設定されている。具体的には、平金網３２Ａの網目の大きさは、表層部回収容器３４に回収するべき表層部３の磨砕粉や破砕片よりもやや大きく設定しておく必要がある。

平金網３２Ａは、加振装置３８によって上下方向に振動し、上流側に投入された汚染コンクリート１を振動させつつ、下流側に向けて流下させることで移送することができるように構成されている。加振装置３８によって平金網３２Ａに付与するべき上下振動の振動数や振幅は、平金網３２Ａが傾斜している角度θやその他の条件等を考慮して、所望の移送速度が得られるように適切に設定すればよい。

除染処理装置３０Ａを用いて汚染コンクリート１の表層部３と非表層部２とを分離する際には、平金網３２Ａの上流側に、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１を投入して、汚染コンクリート１を平金網３２Ａの上で上流側から下流側に向けて移送する。具体的には、加振装置３８によって平金網３２Ａを上下方向に振動させつつ、図３（ｂ）に示すように平金網３２Ａの上流側から加熱された汚染コンクリート１を連続的あるいは断続的に投入する。これにより、投入された汚染コンクリート１は平金網３２Ａ上において振動を受けながら下流側に流下する。その際、汚染コンクリート１同士が接触し、且つ汚染コンクリート１と平金網３２Ａとが接触するので、汚染コンクリート１の表層部３が例えば磨砕又は破砕されて磨砕粉又は破砕片となって除去される。但し、平金網３２Ａから落下可能であれば、表層部３の状態は粉状や破片等に限定されない。除去された表層部３は表層部回収容器３４に回収される。一方、非表層部２のみとなった除染コンクリートは平金網３２Ａの下流端から非表層部回収容器３６に回収される。

上記説明した除染処理装置３０Ａによれば、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１を平金網３２Ａにおいて上下方向の振動を付与しながら下流側に移送することで、加熱工程で脆弱化した表層部３を汚染コンクリート１から分離し、取り除くことができる。

次いで、第二実施形態の除染処理装置３０Ｂは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、樋形金網３２Ｂと、図示略の金網駆動機構と、表層部回収容器３４と、非表層部回収容器３６と、を備えている。

樋形金網３２Ｂは、略Ｕ状に湾曲させた略Ｕ状断面の金網であり、図４（ａ）に示すように水平方向Ｄ１に対して所定の角度θで傾斜して配置されている。
樋形金網３２Ｂの網目の大きさは、汚染コンクリート１の大きさや樋形金網３２Ｂの上を移送する途中で発生することが想定される、非表層部２から分離した表層部３の大きさを考慮して適切に設定されている。具体的には、樋形金網３２Ｂの網目の大きさは、表層部回収容器３４に回収するべき表層部３の磨砕粉や破砕片よりもやや大きく設定しておく必要がある。

樋形金網３２Ｂは、金網駆動機構によって図４（ｃ）に示すように軸線Ｊを中心として左右にロッキングし、上流側に投入された汚染コンクリート１を振動させつつ、下流側に向けて流下させることで移送することができるように構成されている。金網駆動機構によって樋形金網３２Ｂに付与するべきロッキングの速度や振幅は、樋形金網３２Ｂが傾斜している角度θやその他の条件等を考慮して、所望の移送速度が得られるように適切に設定すればよい。

除染処理装置３０Ｂを用いて汚染コンクリート１の表層部３と非表層部２とを分離する際には、樋形金網３２Ｂの上流側に、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１を投入して、汚染コンクリート１を樋形金網３２Ｂの上で上流側から下流側に向けて移送する。具体的には、金網駆動機構によって樋形金網３２Ｂをロッキングさせつつ、図４（ｂ）に示すように樋形金網３２Ｂの上流側から汚染コンクリート１を連続的あるいは断続的に投入する。これにより、投入された汚染コンクリート１は樋形金網３２Ｂ内において左右に振られながら下流側に流下する。その際、汚染コンクリート１同士が接触し、且つ汚染コンクリート１と樋形金網３２Ｂとが接触するので、汚染コンクリート１の表層部３が例えば磨砕又は破砕されて磨砕粉又は破砕片となって除去される。但し、樋形金網３２Ｂから落下可能であれば、表層部３の状態は粉状や破片等に限定されない。除去された表層部３は表層部回収容器３４に回収される。一方、非表層部２のみとなった除染コンクリートは平金網３２Ａの下流端から非表層部回収容器３６に回収される。

上記説明した除染処理装置３０Ｂによれば、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１を樋形金網３２Ｂ内において左右に振りながら下流側に移送することで、加熱工程で脆弱化した表層部３を汚染コンクリート１から分離し、取り除くことができる。

次いで、第三実施形態の除染処理装置３０Ｃは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、円筒形金網３２Ｃと、図示略の駆動ローラ３７と、表層部回収容器３４と、非表層部回収容器３６と、を備えている。

円筒形金網３２Ｃは円筒状に形成された金網であり、図５（ａ）に示すように水平方向Ｄ１に対して所定の角度θをなして配置されている。
円筒形金網３２Ｃの網目の大きさは、汚染コンクリート１の大きさや金網３２の上を移送する途中で発生することが想定される、非表層部２から分離した表層部３の大きさを考慮して適切に設定されている。具体的には、円筒形金網３２Ｃの網目の大きさは、表層部回収容器３４に回収するべき表層部３の磨砕粉や破砕片よりもやや大きく設定しておく必要がある。

円筒形金網３２Ｃは２台の駆動ローラ３７によって支持され、図５（ｃ）に示すように軸線Ｊ方向を中心に回転し、上流側に投入された汚染コンクリート１を振動させつつ、下流側に向けて流下させることで移送することができるように構成されている。円筒形金網３２Ｃの回転速度、即ち駆動ローラ３７の回転速度は、円筒形金網３２Ｃの矢印Ｄ１方向に対する傾斜角度θ及びその他の条件との兼ね合いを考慮して所望の移送速度が得られるように適切に設定されている。

除染処理装置３０Ｃを用いて汚染コンクリート１の表層部３と非表層部２とを分離する際には、円筒形金網３２Ｃの上流側に、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１を投入して、汚染コンクリート１を円筒形金網３２Ｃの上で上流側から下流側に向けて移送する。具体的には、２台の駆動ローラ３７によって円筒形金網３２Ｃを回転させつつ、図５（ｂ）に示すように円筒形金網３２Ｃの上流側から汚染コンクリート１を連続的あるいは断続的に投入する。これにより、投入された汚染コンクリート１は円筒形金網３２Ｃ内において持ち上げられては落下しながら下流側に向かって移送される。その移送の間に汚染コンクリート１同士が接触し、汚染コンクリート１の表層部３が例えば磨砕又は破砕されて磨砕粉又は破砕片となって除去される。但し、円筒形金網３２Ｃから落下可能であれば、表層部３の状態は粉状や破片等に限定されない。除去された表層部３は表層部回収容器３４に回収される。一方、非表層部２のみとなった除染コンクリートは金網３２の下流端から非表層部回収容器３６に回収される。このような処理を行うことで、加熱工程で脆弱化した表層部３を汚染コンクリート１から取り除くことができる。

なお、上記説明した平金網３２Ａ、樋形金網３２Ｂ及び円筒形金網３２Ｃに限らず、平金網の幅方向（即ち、軸線Ｊ方向）側端に上方に延びる側壁を設けた金網や、その他の形状で形成された金網及びこれらの金網を駆動させる金網駆動機構を用いた除染処理装置を用いて、汚染コンクリート１の表層部３と非表層部２とを分離してもよい。

以上説明したように、本実施形態の除染処理方法によれば、加熱工程において所定温度及び所定時間で加熱されることによって、凹部を含めて汚染コンクリート１の表層部３からの水蒸気逸散によるひび割れが発生し、表層部３が脆弱化する。そして、表層部３と非表層部２との界面８が緩められ、表層部３と非表層部２との密着度が低下する。このような状態の汚染コンクリート１同士が分離工程で接触するとともに汚染コンクリート１と平金網３２Ａ、樋形金網３２Ｂ又は円筒形金網３２Ｃとが接触することによって、表層部３と非表層部３が容易に分離し、汚染コンクリート１から表層部３が取り除かれる。従って、加熱処理されずに磨砕処理又は破砕処理等のみでは取りきれない汚染コンクリート１の凹部１０の表層部３も取り除かれる。

上記のように凹部１０も含めて表層部３が取り除かれた除染コンクリートがれきは路盤材や再生骨材として再利用することができる。従って、従来のように除染処理後の汚染コンクリート１が放射性廃棄物となるおそれがなく、汚染コンクリート１から発生する放射性廃棄物を減容化することができる。同時に、汚染コンクリート１の再利用率を向上させることができる。
また、汚染コンクリート１から取り除いた表層部３は分離工程後にある程度の細かい粒子状になっていると考えられる。このような粒子状の表層部３からは酸等の薬剤に溶解させることで放射性核種を取り出し、この放射性核種を適宜処理することができる。

また、本実施形態の除染処理方法によれば、分離装置３０を用いて分離工程を行うこともできる。この際、金網３２の上で上流側から下流側に向けて移送される間に、加熱工程で加熱された汚染コンクリート１同士が接触し、凹部１０も含めて密着度が低下した非表層部２と表層部３に衝撃が伝わることで、表層部３が非表層部２から簡単に分離される。即ち、矢印Ｄ１方向に対して傾斜して配置された金網３２の上流側に加熱工程で加熱された汚染コンクリート１を投入するのみで、凹部１０も含めて、汚染コンクリート１から表層部３を取り除くことができる。
さらに、表層部３を表層部回収容器３４に回収し、非表層部２を非表層部回収容器３６に回収して、それぞれの回収物に対して円滑に後処理を施すことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。

１ 汚染コンクリート（除染対象物）
２ 非表層部
３ 表層部
１７ 放射性物質
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 除染処理装置
３２Ａ 平金網
３２Ｂ 樋形金網
３２Ｃ 円筒形金網

Claims (5)

1. 表層部が放射性物質によって汚染された除染対象物を所定の温度及び時間で加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程で加熱された前記除染対象物同士を接触させ、前記表層部と該表層部より内側の前記除染対象物とを分離する分離工程と、を備えた除染処理方法。
2. 前記分離工程において、水平方向に対して傾斜して配置された金網の上流側に前記加熱工程で加熱された前記除染対象物を投入して、該除染対象物を前記金網の上で上流側から下流側に向けて移送することによって、その移送の間に、前記除染対象物同士を接触させるとともに、前記汚染対象物と前記金網とを接触させることによって該表層部を磨砕・破砕し、前記表層部と該表層部より内側の前記除染対象物とを分離する請求項１に記載の除染処理方法。
3. 請求項２記載の除染処理方法を実施するための除染処理装置であって、
   前記金網を平坦な平金網により構成するとともに、該平金網を加振機構により上下方向に振動可能に構成されている除染処理装置。
4. 請求項２記載の除染処理方法を実施するための除染処理装置であって、
   前記金網を略Ｕ状断面の樋形金網により構成するとともに、該樋形金網をその軸線を中心として左右にロッキング可能に構成されている除染処理装置。
5. 請求項２記載の除染処理方法を実施するための除染処理装置であって、
   前記金網を円筒状の円筒形金網により構成するとともに、該円筒形金網をその軸線を中心に回転可能に構成されている除染処理装置。

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