JP2022014983A - 除染装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質により汚染された対象物を除染するために用い、汚染水等を発生させることなく優れた除染力で対象物を除染することが可能な除染装置を提供すること。
【解決手段】
グローブボックス７と、グローブボックス７内でドライアイス粒子を噴射するドライアイス噴射装置３と、グローブボックス７内の放射性物質を吸引して放射性物質を吸着可能な吸着フィルタに吸着させる放射性物質吸引装置４と、グローブボックス２の内圧を負圧にする負圧装置６と、を備える除染装置であって、ドライアイス噴射装置３は、ドライアイス粒子の噴射部４７の位置および／または噴射方向をグローブボックス２内で自在に変更可能な構造を有することを特徴とする除染装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質に汚染された対象物を除染する除染装置に関する。

原子力設備の補修あるいは解体作業等において発生する放射性汚染物をいかにして処理するかという問題がある。この種の技術に関連する文献として、例えば特許文献１を挙げることができる。特許文献１に開示された装置では、負圧を保つように管理されたグローブボックス内に除染の対象物を収容して対象物の処理をしている。

ところで、放射性物質を除染の対象物から取り除く方法としては、対象物に水や圧縮空気を噴射する方法がある。特許文献１に開示されている放射性汚染物取扱装置では、放射性汚染物取扱装置の内壁面に放射性物質が付着した場合、内壁面に洗浄水を霧状に噴射することによって、付着した放射性物質を取り除いている。

特許第４７４４３４１号

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、洗浄に用いられた水が汚染水となり、これを処理するための費用や設備が必要となる。このため、メガネやヘルメットなどの日常の作業に用いられるもので比較的汚染度の低いものを簡易な設備を用いて低コストで洗浄したい場合には適していない。

他方、圧縮空気を噴射する方法では、除染の対象物から十分に放射性物質を取り除くことができないおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであり、放射性物質により汚染された対象物を除染するために用い、汚染水等を発生させることなく優れた除染力で対象物を除染することが可能な除染装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係る除染装置は、グローブボックスと、前記グローブボックス内でドライアイス粒子を噴射するドライアイス噴射装置と、前記グローブボックス内の放射性物質を吸引して前記放射性物質を吸着可能な吸着フィルタに吸着させる放射性物質吸引装置と、前記グローブボックスの内圧を負圧にする負圧装置と、を備える。前記ドライアイス噴射装置は、ドライアイス粒子の噴射部の位置および／または噴射方向を前記グローブボックス内で自在に変更可能な構造を有する。

かかる構成を備える除染装置によれば、汚染水等を発生させることなく優れた除染力で対象物を除染することが可能である。

本発明の第２態様に係る除染装置は、第１態様に係る除染装置において、前記放射性物質吸引装置は、前記負圧装置を兼ねている。

本発明の第３態様に係る除染装置は、第１態様又は第２態様に係る除染装置において、前記グローブボックスは、上部に吹き出し口が設けられるとともに、下部に吸い込み口が設けられている。除染装置は、前記吸い込み口から前記グローブボックス内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を前記グローブボックスの外部を経由して前記吹き出し口から前記グローブボックス内に吹き出すことで、前記グローブボックス内に下降気流を生じさせる下降気流発生装置を備える。除染装置は、前記吸い込み口から吸い込まれる空気に含まれる放射性物質を吸着する第１フィルタと、前記吹き出し口から吹き出される空気に含まれる放射性物質を吸着する第２フィルタと、をさらに備える。

本発明の第４態様に係る除染装置は、第１～第３のいずれか１つの態様に係る除染装置において、下部に開口を有するとともに、内側に一定の容積を有するカバー体を更に備える。前記放射性物質吸引装置の吸引口が前記カバー体の内側空間を吸引可能に前記カバー体に固定されている。前記ドライアイス噴射装置の噴射口が前記カバー体の内側空間にドライアイス粒子を噴射可能に前記ドライアイス噴射装置の一部が前記カバー体に固定されている。

本発明によれば、汚染水等を発生させることなく優れた除染力で対象物を除染することが可能な除染装置を提供することができる。

本実施形態に係る除染装置の全体斜視図である。 本実施形態に係る除染装置を側面から見た図である。 本実施形態に係るグローブボックスおよび側部ボックスを上から見た断面図である。 他の実施形態に係るカバー体を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る除染装置について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、除染装置１は、グローブボックス２、ドライアイス噴射装置３、放射性物質吸引装置４、負圧装置６などを備えている。

グローブボックス２は、図１および図２に示すように、除染作業を実施するためのグローブ７と箱体８とを有し、外部から隔離された作業空間９を形成する。
本実施形態では、グローブボックス２は直方体の形状であり、天井面１１と、床面１２と、４つの側面１３とを有する。

外部から隔離された作業空間９は、グローブボックス２の天井面１１、床面１２および側面１３がグローブボックス２内の気密性を保つように接続されることで形成されている。グローブボックス２が、外部から隔離された作業空間９を形成しているので、グローブボックス２内で除染作業をした場合に、グローブボックス２外に放射性物質が漏洩しない。

４つの側面１３の内のいずれかの面には、グローブボックス２の箱体８内に手を差し込むための差し込み穴１４が２つ設けられている。２つの差し込み穴１４のそれぞれには、グローブ７が１つずつ設けられている。グローブ７は、グローブボックス２内の気密性を保ちながら作業者がグローブボックス２の箱体８内に手を差し込んで作業ができるようにグローブ７の根元部分が差し込み穴１４の周囲に接続されている。

グローブボックス２内には除染の対象物１６等を置くための台１７が設けられている。図３に示す例では、台１７は、２本の横架材１８と、１枚の板材１９とで構成されている。２本の横架材１８は、グローブ７に手を差し込んだ作業者から視て前後方向に、かつ、互いに平行に間隔をおいて配置されている。横架材１８の両端部は、グローブボックス２の対向する両面の近傍にそれぞれ支持されている。板材１９は、２本の横架材１８の上に架け渡され、上記作業者から視て前後方向に移動しないように、横架材１８上に設けられた係止部材２１に係止されている。

グローブボックス２の４つの側面１３の内の３面はグローブボックス２内を視認できるよう内部視認可能面２２で構成されており、例えば透明な板等で構成されている。

またグローブボックス２の４つの側面１３の内のいずれかの面には、後述のドライアイス噴射装置３が有する第１チューブ２３および第２チューブ２４をそれぞれ貫通させるためのチューブ貫通穴２６が設けられている。また、チューブ貫通穴２６が設けられた面には、放射性物質吸引装置４の多関節の空気管路２７と可撓性の空気管路２８とを接続するための空気管路穴２９が設けられている。本実施形態では、図３に示すように、グローブボックス２の４つの側面１３の内、グローブ７が設けられた面の片側の隣の面に第１開口部３０および第１開閉扉３１が設けられ、グローブ７が設けられた面と対向する面にチューブ貫通穴２６および空気管路穴２９が設けられている。なお、グローブボックス２の気密性を保つため、チューブ貫通穴２６と、第１チューブ２３および第２チューブ２４との間には隙間が生じないよう接続されている。また空気管路穴２９と、可撓性の空気管路２７および多関節の空気管路２８との間も隙間が生じないよう接続されている。

なお、グローブボックス２の形状は直方体の形状に限定されない。グローブボックス２が外部から隔離された作業空間９を形成できるものであればよく、グローブボックス２は、例えば３つの側面１３を有する三角柱の形状や、５つ以上の側面１３を有する多角柱の形状であってもよい。グローブボックス２の天井面１１および床面１２も平面の形状に限定されず、例えば天井面１１が略ドーム型の形状であったり、床面１２が略お椀型の形状であってもよい。内部視認可能面２２はグローブボックス２内を視認できるよう構成されていればよく、側面１３の少なくとも１面以上あるよう構成されていればよい。例えば側面１３の全てが内部視認可能面２２であってもよいし、いずれかの１面のみが内部視認可能面２２であってもよい。

また、グローブ７およびグローブ７が設けられる差し込み穴１４の数と位置も限定されない。グローブ７および差し込み穴１４は、例えばそれぞれが３つ以上あってもよい。またグローブ７および差し込み穴１４は、４つの側面１３のうち複数の面にあってもよく、天井面１１、床面１２に設けられてもよい。

グローブボックス２は、上部に吹き出し口３２が設けられるとともに、下部に吸い込み口３３が設けられている。

グローブボックス２の天井面１１の吹き出し口３２、および床面１２の吸い込み口３３は、後述の下降気流発生装置３４による下降気流の発生に用いられる。

また、吸い込み口３３および吹き出し口３２の近傍には、第１フィルタ３６と、第２フィルタ３７がそれぞれ設置されている。第１フィルタ３６は、吸い込み口３３から吸い込まれる空気に含まれる放射性物質を吸着するように設置されている。本実施形態では、吸い込み口３３の上流側近傍に設置されている。第２フィルタ３７は、吹き出し口３２から吹き出される空気に含まれる放射性物質を吸着するように設置されている。本実施形態では、吹き出し口３２の下流側近傍に設置されている。第１フィルタ３６および第２フィルタ３７は、グローブボックス２に対して着脱可能に取り付けられているため、一定時間の使用により放射性物質の吸着力が低下した際には、新しいものに取り換えられる。第１フィルタ３６および第２フィルタ３７には、例えばＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いることができる。

グローブボックス２の床面１２の外側下部には、壁板３８に囲まれた下部スペース３９が設けられている。下部スペース３９内には、後述のドライアイス噴射装置３の一部の構成、および、後述の下降気流発生装置３４の一部の構成が設けられている。

ドライアイス噴射装置３は、グローブボックス２内でドライアイス粒子を噴射する。本実施形態におけるドライアイス噴射装置３は、液化二酸化炭素を断熱膨張させることでドライアイス粒子を生成し、生成したドライアイス粒子を高速で流れるキャリアガスに混入して噴射するタイプのものである。但し、ドライアイス噴射装置３は、このタイプのものに限定されず、ドライアイス粒子を噴射して対象物１６を除染できるものであれば本実施形態に適用可能である。

ドライアイス噴射装置３は、ドライアイス粒子を噴射する部分に比較的近い位置にある構成として、第１チューブ２３と、第２チューブ２４と、ドライアイス粒子を噴射する噴射部４７と、握持部４８とを備えている。

第１チューブ２３は、噴射部４７にドライアイス粒子を供給する。第２チューブ２４は、噴射部４７にキャリアガスを供給する。第１チューブ２３および第２チューブ２４は、可撓性のチューブを用いて構成されている。

噴射部４７は、グローブボックス２内に設けられ、第１チューブ２３を通じて供給されるドライアイス粒子を、第２チューブ２４を通じて供給されるキャリアガスに乗せて噴射する。第１チューブ２３および第２チューブ２４が可撓性のチューブを用いて構成されているため、噴射部４７の位置および噴射方向をグローブボックス２内で自在に変更することが可能である。

握持部４８は、噴射部４７に対して固設されている。作業者は、グローブ７を介して握持部４８を握持することで、噴射部４７を所望の位置に配し、噴射部４７の噴射方向を所望の方向に向けることができる。なお、本実施形態では、作業者が握持部４８を握持して噴射部４７を移動させるが、例えば、噴射部４７をロボットアームやＸＹステージに搭載することにより、自動的に噴射部４７の位置および／又は噴射方向をグローブボックス２内で変更できるようにしてもよい。

放射性物質吸引装置４は、グローブボックス２内の放射性物質を含む空気をグローブボックス２外へ吸引し、放射性物質を吸着可能な吸着フィルタに吸着させる。本実施形態では、放射性物質吸引装置４は、装置本体５１と、可撓性の空気管路２７と、多関節の空気管路２８と、吸引口５２とを備えている。

装置本体５１は、接続部５３と、電動ファン（図示せず）と、吸着フィルタ（図示せず）とを備えている。接続部５３には、可撓性の空気管路２７の下流端が接続されている。吸着フィルタには、例えばＨＥＰＡフィルタを用いることができる。

多関節の空気管路２８は、グローブボックス２内に設けられている。多関節の空気管路２８は、多関節を有しており、各関節部５６において関節動作が可能となっている。このため、上流端部の吸引口５２の位置をグローブボックス２内の任意の位置に移動させることができる。多関節の空気管路２８の各関節部５６には関節固定ブレーキ（図示せず）が設けられており、除染の対象物１６に対して吸引口５２の位置を固定できる。

可撓性の空気管路２７は、多関節の空気管路２８と装置本体５１の接続部５３との間に接続されている。なお、可撓性の空気管路２７は、非可撓性であってもよい。

上記構成を備える放射性物質吸引装置４において、電動ファンを駆動させると、吸引口５２から多関節の空気管路２８、可撓性の空気管路２７を通じて、装置本体５１の電動ファンに至るまで吸引流れ（吸引経路）が形成され、吸引口５２から吸引された放射性物質を含む空気は、多関節の空気管路２８、可撓性の空気管路２７を通じて装置本体５１内に取り込まれ、装置本体５１内で電動ファンの上流側に設置された吸着フィルタに放射性物質が吸着除去される。放射性物質が除去された空気は、装置本体５１の排気口（図示せず）から外へ排気される。

なお、装置本体５１として、例えば、市販されている集塵機を用いることができる。

本実施形態では、放射性物質吸引装置４は、グローブボックス２の内圧を負圧にする負圧装置６としても機能している。グローブボックス２の内圧を負圧にすることで、放射性物質がグローブボックス２外に漏洩することを防止することができる。本実施形態では、放射性物質吸引装置４がグローブボックス２の内圧を負圧にする負圧装置６を兼ねているが、放射性物質吸引装置４とは別に負圧装置６を設けてもよい。

下降気流発生装置３４は、グローブボックス２内に下降気流を生じさせるために設けられている。本実施形態では、下降気流発生装置３４は、送気管５８と、送気ブロワ４６とで構成されている。

送気管５８は、一端がグローブボックス２の吸い込み口３３に接続され、他端が吹き出し口３２に接続されている。送気ブロワ４６は送気管５８の途中位置に設けられている。送気ブロワ４６が作動すると、送気管５８内に流れが生じ、グローブボックス２の吸い込み口３３からグローブボックス２内の空気が送気管５８側に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、送気ブロワ４６によって、吹き出し口３２側に送気され、吹き出し口３２からグローブボックス２内に吹き出される。このようにして、グローブボックス２内に下降気流が生じ、グローブボックス２および送気管５８内に空気の循環流れが生じる。

このとき、吸い込み口３３から吸い込まれる空気に含まれる放射性物質は、第１フィルタ３６に吸着され、吹き出し口３２から吹き出される空気に含まれる放射性物質は、第２フィルタ３７に吸着される。その結果、グローブボックス２内に飛散、浮遊していた放射性物質が除去される。なお、グローブボックス２内の放射性物質を含む空気は、第２フィルタ３７より先に第１フィルタ３６を通過するため、第２フィルタ３７よりも第１フィルタ３６の方が目詰まりの進行が速い。

グローブボックス２内には第１圧力計５９が設けられ、送気管５８内における第２フィルタ３７の近傍には第２圧力計６１が設けられている。第１圧力計５９が検知する圧力と第２圧力計６１が検知する圧力との差圧は、後述するモニタ６２に表示される。第２フィルタ３７の目詰まりが進行するにつれて、上記差圧が上昇するので、上記差圧が一定値以上になった場合に、第１フィルタ３６および第２フィルタ３７を新しいものに交換する運用を行うことが望ましい。

また、グローブボックス２内には、除電ブロワ６３が設置されている。除電ブロワ６３は、グローブボックス２内の天井面１１の隅に設けられており、電極針（図示せず）に高圧の電圧を印加しコロナ放電を発生させてイオンを生成し、生成したイオンをグローブボックス２内に放出する。放出されたイオンが帯電した除染の対象物１６に接することで、除染の対象物１６の静電気をなくす。

また、除染装置１は、操作盤６４を備えている。操作盤６４には、表示画面６６と、操作ボタン６７とが設けられている。表示画面６６には、除染装置１に関する各種情報が表示される。各種情報には、第１圧力計５９が検知する圧力と第２圧力計６１が検知する圧力との差圧が含まれる。

以下、本実施形態に係る除染装置１の使用手順を以下に説明する。

先ず、除染の対象物１６をグローブボックス２内に入れ、次に、操作盤６４を操作することで、放射性物質吸引装置４（負圧装置６）およびドライアイス噴射装置３を作動させる。

次に、除染作業者は、２つのグローブ７に両手を差し込み、一方の手にドライアイス噴射装置３を持ち、他方の手に除染の対象物１６を持つ。内部視認可能面２２からグローブボックス２内を見ながら、ドライアイス噴射装置３の噴射部４７および除染の対象物１６の一方又は双方を動かしながら、対象物１６にドライアイス粒子を噴射して除染作業を行う。このとき、多関節の空気管路２８の吸引口５２は、放射性物質を吸引しやすい位置に配置することが望ましい。

除染作業者は、ドライアイス噴射装置３を台１７上に置き、両手で除染の対象物１６を移動させながら除染作業をすることもできる。また除染作業者は、除染の対象物１６を台１７上に置き、ドライアイス噴射装置３を除染の対象物１６に対して移動させながら除染作業をすることもできる。

次に、除染が終わった除染の対象物１６をグローブボックス２から取り出す場合の構成および手順について説明する。

グローブボックス２の４つの側面１３の内のいずれかの面の外側には、図３に示すように、側部ボックス６８が連設されている。グローブボックス２と側部ボックス６８との間には、第１開口部３０が設けられ、第１開口部３０には第１開口部３０を開放および閉塞するための第１開閉扉３１が設けられている。

側部ボックス６８は直方体の形状を有し、外部から隔離された空間を形成している。側部ボックス６８の側面には、対象物１６を外部空間と側部ボックス６８内との間で搬入および搬出をするための第２開口部６９が設けられている。第２開口部６９には第２開口部６９を開放および閉塞するための第２開閉扉７１が設けられている。また、側部ボックス６８内は、加圧装置（不図示）によって加圧することが可能となっている。

除染の対象物１６および除染済の対象物１６は、第１開口部３０および第２開口部６９を介してグローブボックス２と外部空間との間で搬入および搬出される。搬入および搬出は、図示しない所定の搬送機（例えば、ベルトコンベア等）を用いて行うことが可能である。

除染作業が完了した対象物１６は、以下の手順でグローブボックス２内から外部空間に搬出される。

除染作業中は第１開閉扉３１および第２開閉扉７１はいずれも閉じられている。除染作業が完了すると、第１開閉扉３１が開けられ、除染の対象物１６は第１開口部３０を介してグローブボックス２内から側部ボックス６８内に搬出される。除染の対象物１６が側部ボックス６８内に搬出された後、第１開閉扉３１が閉じられる。次に第２開閉扉７１が開かれ、除染の対象物１６は第２開口部６９を介して側部ボックス６８内から外部空間に搬出される。除染の対象物１６が外部空間に搬出された後、第２開閉扉７１が閉じられる。

除染作業完了後、放射性物質の一部が放射性物質吸引装置４および下降気流発生装置３４によって回収されずグローブボックス２の中に残存している場合があったとしても、グローブボックス２内が負圧装置６により負圧にされ、側部ボックス６８内が与圧されているため、第１開口部３０から側部ボックス６８内に放射性物質が漏出することを防止でき、ひいてはグローブボックス２内から除染の対象物１６を搬出後に放射性物質が除染の対象物１６に再付着することを防止できる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る除染装置１を使用すれば、除染の対象物１６にドライアイス粒子を噴きつけることで、対象物１６に付着した放射性物質を確実に除去することができる。また、ドライアイス粒子の衝突によってグローブボックス２内に浮遊した放射性物質は、確実かつ効率よく吸着フィルタ、第１フィルタ３６、第２フィルタ３７によって捕集することができる。また、洗浄水等を用いずに除染することができるため、汚染水等が発生することがなく、汚染水を処理するための費用や設備等も必要としない。

＜他の実施形態＞
除染装置１は、図４に示すようなカバー体７３を備えていてもよい。カバー体７３は、下部に開口７４を有するとともに、内側に一定の容積を有している。本実施形態では、カバー体７３は、上部が閉塞された円筒形に形成されている。

カバー体７３の側部には、放射性物質吸引装置４の吸引口５２が接続されている。吸引口５２は、カバー体７３の内側空間を吸引可能に接続されている。カバー体７３の上部には、ドライアイス噴射装置３の噴射部４７が固定されており、噴射部４７の噴射口７６からカバー体７３の内側空間にドライアイス粒子が噴射可能とされている。

上記カバー体７３の使用態様は特に限定されないが、例えば図４に示すように、除染の対象物１６Ａが比較的大きい場合は、カバー体７３の開口７４を除染の対象物１６Ａの一部に当ててドライアイス粒子を対象物１６Ａに向けて噴射することで、対象物１６Ａの一部を集中的に除染することができる。また例えば図４に示すように、除染の対象物１６Ｂが比較的小さい場合は、除染の対象物１６Ｂをカバー体７３の内側に入れ込んでドライアイス粒子を対象物１６Ｂに向けて噴射することで、対象物１６Ｂにドライアイス粒子が衝突することで飛散する放射能汚染物質を効率的に放射性物質吸引装置４により吸引捕集することができる。

本発明は、例えば、放射性物質に汚染された対象物を除染する除染装置に適用することができる。

１ 除染装置
２ グローブボックス
３ ドライアイス噴射装置
４ 放射性物質吸引装置
６ 負圧装置
３２ 吹き出し口
３３ 吸い込み口
３４ 下降気流発生装置
３６ 第１フィルタ
３７ 第２フィルタ
４７ 噴射部
５２ 吸引口
７３ カバー体
７４ 開口
７６ 噴射口

Claims (4)

1. グローブボックスと、
   前記グローブボックス内でドライアイス粒子を噴射するドライアイス噴射装置と、
   前記グローブボックス内の放射性物質を吸引して前記放射性物質を吸着可能な吸着フィルタに吸着させる放射性物質吸引装置と、
   前記グローブボックスの内圧を負圧にする負圧装置と、
   を備える除染装置であって、
   前記ドライアイス噴射装置は、ドライアイス粒子の噴射部の位置および／または噴射方向を前記グローブボックス内で自在に変更可能な構造を有する、
   ことを特徴とする除染装置。
2. 請求項１に記載の除染装置において、
   前記放射性物質吸引装置は、前記負圧装置を兼ねていることを特徴とする除染装置。
3. 請求項１又は２に記載の除染装置において、
   前記グローブボックスは、上部に吹き出し口が設けられるとともに、下部に吸い込み口が設けられており、
   前記吸い込み口から前記グローブボックス内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を前記グローブボックスの外部を経由して前記吹き出し口から前記グローブボックス内に吹き出すことで、前記グローブボックス内に下降気流を生じさせる下降気流発生装置と、
   前記吸い込み口から吸い込まれる空気に含まれる放射性物質を吸着する第１フィルタと、
   前記吹き出し口から吹き出される空気に含まれる放射性物質を吸着する第２フィルタと、
   をさらに備えることを特徴とする除染装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の除染装置において、
   下部に開口を有するとともに、内側に一定の容積を有するカバー体を更に備え、
   前記放射性物質吸引装置の吸引口が前記カバー体の内側空間を吸引可能に前記カバー体に固定され、
   前記ドライアイス噴射装置の噴射口が前記カバー体の内側空間にドライアイス粒子を噴射可能に前記ドライアイス噴射装置の一部が前記カバー体に固定された、
   ことを特徴とする除染装置。
   
   

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