JP2020016530A - レーザー除染装置、レーザー除染システム及びレーザー除染方法 - Google Patents
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少なくとも基体の表面に塗布された塗膜と基体の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって基体の本体部から除去(すなわち剥離し溶融又は蒸散)するレーザー除染装置であって、
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力(すなわち強度)、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とする。
少なくとも(直立した)筒状タンクを構成する鋼板の内周壁面に塗布された塗膜と鋼板の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって鋼板の本体部から除去(すなわち剥離し溶融又は蒸散)するレーザー除染装置であって、
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力(すなわち強度)、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とする。
第一態様において、レーザー照射機構がCWレーザーを照射しつつ除染移動機構が除染方向に沿って所定の経路を所定の向きに往移動する一方、
第二態様において、レーザー照射機構がパルスレーザーを照射しつつ除染移動機構が除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動するように切換え制御する。
レーザー照射機構を挟み気体噴射機構と対向して可動台座に搭載され、放射性汚染層から発生する放射性ダストを気体噴射機構から噴射される気体とともに負圧吸引するダスト吸引機構とを備え、
可動台座は放射性汚染層の表面に追随移動しつつ除染移動機構とともに除染方向に移動し、可動台座に搭載されたレーザー照射機構、気体噴射機構及びダスト吸引機構は、所定の位置関係を維持した状態でレーザービームの照射に伴う放射性汚染層の除去及び放射性ダストの吸引排出を行う。
放射性汚染層の表面付近に開口し、レーザービームの照射に伴って放射性汚染層から発生した放射性ダストの放射性汚染層への再付着を回避するための第一噴射口と、
レーザー照射機構の先端部近傍に開口し、放射性汚染層から発生した放射性ダストによる、レーザー照射機構の先端レンズ系への衝突を回避するための第二噴射口とを有する。
上記したレーザー除染装置と、
フレキシブルホースを介して前記ダスト吸引機構と接続されレーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを負圧吸引するための吸引流路を内蔵するとともに、前記吸引流路を流れる放射性ダストを捕捉するためのエアフィルタが設けられる集塵装置とを備え、
前記エアフィルタは、前記吸引流路の末尾に配置された大気中への放出口よりも上流側に位置しHEPAフィルタ、ULPAフィルタ等の高性能エアフィルタで構成されるメインフィルタと、前記メインフィルタよりもさらに前記吸引流路の上流側に位置し粗塵用エアフィルタで構成されるプレフィルタとを含むことを特徴とする。
集塵装置の内部には、吸引流路を横断するとともに、対向する二側壁に形成された一対の貫通孔と各々連通するように一直線状に形成されたプレフィルタ収容スペース部が配置され、
プレフィルタの交換時には、一対の貫通孔のうち一方の入口側貫通孔から挿入された新しいプレフィルタの枠体の側面でプレフィルタ収容スペース部に収容された使用済みプレフィルタの枠体の側面を押すことにより、使用済みプレフィルタが一対の貫通孔のうち他方の出口側貫通孔から押出し排出され、新しいプレフィルタが吸引流路を横断する形態で集塵装置のプレフィルタ収容スペース部にセットされる。
少なくとも基体の表面に塗布された塗膜と基体の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって基体の本体部から除去(すなわち剥離し溶融又は蒸散)するレーザー除染方法であって、
放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを塗膜の表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とする。
少なくとも(直立した)筒状タンクを構成する鋼板の内周壁面に塗布された塗膜と鋼板の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって鋼板の本体部から除去(すなわち剥離し溶融又は蒸散)するレーザー除染方法であって、
放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを塗膜の内表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とする。
第二工程において、パルスレーザーを照射しつつ除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動する。
S0において、レーザー除染装置200と集塵機300、サブ集塵機300Sとをセッティングする。具体的には、レーザー除染装置200の回動アーム43,43を回転軸41に沿うように折り畳み、天蓋3の機材挿入口3aから搬入した後回動アーム43,43を半径方向に開く。集塵機300のフレキシブルホース271、レーザー発振器10の光ファイバー21、エアコンプレッサ160のエアホース161、ウィンチ53のチェン52等を閉鎖回転蓋3bに通してセットする。サブ集塵機300Sのサブフレキシブルホース271Sをサブ吸引機構70Sのサブ吸引口71Sと接続する。なお、フレキシブルホース271、エアホース161、光ファイバー21等の配管・配線時にはユニバーサルジョイント、フレキシブルジョイント等の接続具も用いられる。
S1において、レーザー切換スイッチ81により回転用モータ140(回動アーム43)が180°(半周分)正転し、その間にレーザーガン20がCWレーザー(例えば出力2kW)を照射し、気体噴射機構60、ダスト吸引機構70、サブ吸引機構70Sが作動する。放射性汚染層RCLはCWレーザーの照射により剥離と溶融及び/又は蒸散の各作用を受け、第一工程後の断面を見ると、図14(B)のように放射性汚染層RCLが粗面化すなわちまだら模様に除去されている。
S2において、レーザー切換スイッチ81により回転用モータ140(回動アーム43)が180°(半周分)逆転し、その間にレーザーガン20がパルスレーザー(例えば出力2kW、振動数10Hz)を照射し、気体噴射機構60、ダスト吸引機構70、サブ吸引機構70Sが作動する。第二工程後の断面を見ると、図14(C)のように放射性汚染層RCLの残余部分である粗面化部分が除去されて平坦化されている。なお、第二工程S2では、レーザービームの焦点距離(離隔距離)は第一工程S1と同等に維持される。また、レーザービームの出力、照射範囲(照射面積)及び移動速度は第一工程S1と同じ又は最小限の調整でよい。
S4において、入口側開閉扉276aを開放し、出口側開閉扉277aを閉鎖する。入口側貫通孔276から新しいプレフィルタ274を挿入し、使用済みプレフィルタ274の枠体274aが出口側開閉扉277aに当たるまで押し込む(図8)。上下のプレフィルタ用噴霧ノズル280から使用済みプレフィルタ274に飛散抑制剤を噴霧する(図9)。飛散抑制剤の乾燥定着後に出口側開閉扉277aを開放し、入口側貫通孔276から押し棒Bを挿入する。新しいプレフィルタ274を介して使用済みプレフィルタ274を出口側貫通孔277から押出し排出し、プレフィルタ廃棄ボックスBPで回収する(図10)。押し棒Bで新しいプレフィルタ274を引っ掛けて入口側貫通孔276側に引き戻し、吸引流路272の定位置にセットする(図7参照)。
S5において、左右のメインフィルタ用噴霧ノズル290から使用済みメインフィルタ273に飛散抑制剤を噴霧する(図11)。飛散抑制剤の乾燥定着後に取付枠273aと使用済みメインフィルタ273を一体に側方へ取り外し、メインフィルタ廃棄ボックスBMで回収する(図12)。放出口272aから新しいメインフィルタ273を取付枠273aと一体に挿入して定位置に取り付ける(図6参照)。
S6において、昇降切換スイッチ82により昇降用モータ150(ウィンチ53)が駆動してボス51(回動アーム43)を上昇させる。
廃炉処理の場合には、円筒状タンク1の解体・切断を行う。再稼動処理の場合には、レーザーガン20に代え防錆・防食塗料用塗布ノズルをスライダ31に保持し、防錆・防食塗料(例えばタールエポキシ樹脂塗料)を周壁2の内周壁面に塗布する。
(1)図2において、回転軸41に突起を形成し、ボス51に溝を形成してもよい。
(2)図3において、チェン52はワイヤ、ロープ等の他の吊下げ部材に変更してもよい。
(3)図1,図3において、回動アーム43(レーザーガン20)を3以上設けてもよい。回動アーム43の数がnの場合、各回動アーム43の揺動角は360°/nである。
(5)図13のS4,S5について、工程を逆にしたり同時に進行したりしてもよい。
(6)さらに、S4を噴霧工程、S5を交換行程に変更してもよい。例えば、S4においてプレフィルタに対する噴霧作業とメインフィルタに対する噴霧作業とを実行し、S5においてプレフィルタに対する交換作業とメインフィルタに対する交換作業とを実行することも可能である。
2 周壁(基体)
3 天蓋
3a 機材挿入口
10 レーザー発振器
20 レーザーガン(レーザー照射機構)
21 光ファイバー
30 追従移動機構
31 スライダ(可動台座)
32 押圧スプリング(付勢部材)
33 回転ローラ(接触子)
40 除染移動機構
41 回転軸(主軸)
41a 溝(凹部)
43 回動アーム
50 昇降機構
51 ボス(昇降部材)
51a 突起(凸部)
53 ウィンチ(巻上器)
60 気体噴射機構
61 第一エア噴射ノズル(第一噴射口)
62 第二エア噴射ノズル(第二噴射口)
70 ダスト吸引機構
80 コントローラ(制御部)
81 レーザー切換スイッチ(切換手段)
200 レーザー除染装置
271 フレキシブルホース
272 吸引流路
273 メインフィルタ(エアフィルタ)
274 プレフィルタ(エアフィルタ)
274a 枠体
275 プレフィルタ収容スペース部
276 入口側貫通孔(貫通孔)
277 出口側貫通孔(貫通孔)
280 プレフィルタ用噴霧ノズル(噴霧機構)
290 メインフィルタ用噴霧ノズル(噴霧機構)
300 集塵機(集塵装置)
400 レーザー除染システム
P 塗膜
SUR 基体の表層部
SUB 基体の本体部
RCL 放射性汚染層
Claims (12)
- 少なくとも基体の表面に塗布された塗膜と基体の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって基体の本体部から除去するレーザー除染装置であって、
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とするレーザー除染装置。 - 少なくとも筒状タンクを構成する鋼板の内周壁面に塗布された塗膜と鋼板の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって鋼板の本体部から除去するレーザー除染装置であって、
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とするレーザー除染装置。 - 前記レーザー照射機構は、前記第一態様及び第二態様を通じ放射性汚染層の表面から一定の離間距離を保つように前記可動台座に固定される請求項1又は請求項2に記載のレーザー除染装置。
- 前記制御部の切換手段は、
前記第一態様において、前記レーザー照射機構が前記CWレーザーを照射しつつ前記除染移動機構が除染方向に沿って所定の経路を所定の向きに往移動する一方、
前記第二態様において、前記レーザー照射機構が前記パルスレーザーを照射しつつ前記除染移動機構が除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動するように切換え制御する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のレーザー除染装置。 - 前記レーザー照射機構と隣接して前記可動台座に搭載され、レーザービームの照射により放射性汚染層から発生するヒューム、粉塵等の放射性ダストを前記レーザー照射機構から遠ざけるように気体を噴射する気体噴射機構と、
前記レーザー照射機構を挟み前記気体噴射機構と対向して前記可動台座に搭載され、放射性汚染層から発生する放射性ダストを前記気体噴射機構から噴射される気体とともに負圧吸引するダスト吸引機構とを備え、
前記可動台座は放射性汚染層の表面に追随移動しつつ前記除染移動機構とともに除染方向に移動し、前記可動台座に搭載された前記レーザー照射機構、前記気体噴射機構及び前記ダスト吸引機構は、所定の位置関係を維持した状態でレーザービームの照射に伴う放射性汚染層の除去及び放射性ダストの吸引排出を行う請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザー除染装置。 - 前記気体噴射機構は、
放射性汚染層の表面付近に開口し、レーザービームの照射に伴って放射性汚染層から発生した放射性ダストの放射性汚染層への再付着を回避するための第一噴射口と、
前記レーザー照射機構の先端部近傍に開口し、放射性汚染層から発生した放射性ダストによる、前記レーザー照射機構の先端レンズ系への衝突を回避するための第二噴射口とを有する請求項5に記載のレーザー除染装置。 - 請求項5又は請求項6に記載のレーザー除染装置と、
フレキシブルホースを介して前記ダスト吸引機構と接続されレーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを負圧吸引するための吸引流路を内蔵するとともに、前記吸引流路を流れる放射性ダストを捕捉するためのエアフィルタが設けられる集塵装置とを備え、
前記エアフィルタは、前記吸引流路の末尾に配置された大気中への放出口よりも上流側に位置しHEPAフィルタ、ULPAフィルタ等の高性能エアフィルタで構成されるメインフィルタと、前記メインフィルタよりもさらに前記吸引流路の上流側に位置し粗塵用エアフィルタで構成されるプレフィルタとを含むことを特徴とするレーザー除染システム。 - 前記集塵装置は、放射性ダストを捕捉した使用済みのメインフィルタ及びプレフィルタに対して飛散抑制剤を塗布するための噴霧機構を有する請求項7に記載のレーザー除染システム。
- 前記プレフィルタは矩形状の枠体に保持されるとともに、
前記集塵装置の内部には、前記吸引流路を横断するとともに、対向する二側壁に形成された一対の貫通孔と各々連通するように一直線状に形成されたプレフィルタ収容スペース部が配置され、
前記プレフィルタの交換時には、前記一対の貫通孔のうち一方の入口側貫通孔から挿入された新しいプレフィルタの枠体の側面で前記プレフィルタ収容スペース部に収容された使用済みプレフィルタの枠体の側面を押すことにより、使用済みプレフィルタが前記一対の貫通孔のうち他方の出口側貫通孔から押出し排出され、新しいプレフィルタが前記吸引流路を横断する形態で前記集塵装置の前記プレフィルタ収容スペース部にセットされる請求項7又は請求項8に記載のレーザー除染システム。 - 少なくとも基体の表面に塗布された塗膜と基体の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって基体の本体部から除去するレーザー除染方法であって、
放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを塗膜の表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とするレーザー除染方法。 - 少なくとも筒状タンクを構成する鋼板の内周壁面に塗布された塗膜と鋼板の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって鋼板の本体部から除去するレーザー除染方法であって、
放射性汚染層を除去して粗面化するためのCWレーザーを塗膜の内表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とするレーザー除染方法。 - 前記第一工程において、前記CWレーザーを照射しつつレーザー照射方向と交差する除染方向に沿って所定の経路を所定の向きに往移動する一方、
前記第二工程において、前記パルスレーザーを照射しつつ除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動する請求項10又は請求項11に記載のレーザー除染方法。
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