JP2023035337A - Decontamination method, decontamination device and decontamination system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザービームの照射によって例えばコンクリート構造物のような無機質系構造物の汚染層を除去するための除染方法、除染装置及び除染システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a decontamination method, a decontamination apparatus, and a decontamination system for removing a contaminated layer of an inorganic structure such as a concrete structure by irradiation with a laser beam.
レーザービームにより被加工物表面の急速加熱を行うレーザー加工技術は、切断、穴あけ、表層除去等の材料除去分野にも利用されている。このうち、例えばコンクリート構造物を被加工物(材料除去対象物)とする場合、コンクリート構造物には骨材となる砂利や砂の主成分としてシリカ(二酸化ケイ素)に代表される無機質の固体粒子が多く含まれており、レーザービームの照射で加熱され溶融(融解)したシリカ等(無機質固体粒子)が急冷されると、ガラス転移により高粘性で非晶質のガラス状態になるときがある(ガラス化現象)。そして、このガラス状態部分については、仮に一層高出力のレーザービームを再照射して再溶融したとしても、再溶融部分又はその周囲に改めてガラス化現象を生ずるおそれがあるので、切削、衝撃破壊等の機械的手段によって除去しなければならなくなる。 Laser processing technology, which uses a laser beam to rapidly heat the surface of a workpiece, is also used in the field of material removal such as cutting, drilling, and surface layer removal. Among them, for example, when a concrete structure is used as a workpiece (material removal target), inorganic solid particles such as silica (silicon dioxide) are the main component of gravel and sand that serve as aggregates in the concrete structure. When silica (inorganic solid particles), etc. (inorganic solid particles) that have been heated and melted (melted) by laser beam irradiation are rapidly cooled, they sometimes become highly viscous and amorphous glass due to glass transition ( vitrification phenomenon). Even if this glassy portion is re-melted by being re-irradiated with a laser beam of a higher output, there is a risk that the re-melted portion or its surroundings will vitrify again. must be removed by mechanical means.
特許文献1には、放射能で汚染されたコンクリート表面の放射性汚染層をレーザービームの照射によって表層除去する除染技術であって、レーザービームの照射により放射性汚染層を溶融するレーザー照射工程と、溶融汚染層に高圧ガスを噴射して冷却し汚染物質粉に粉砕する高圧ガス噴射工程と、汚染物質粉を回収する汚染物質粉回収工程と、を順次実施して、コンクリート表面の放射性汚染層を除去、回収する除染(表層除去)技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a decontamination technique for removing a radioactively contaminated layer on a concrete surface contaminated with radioactivity by irradiating a laser beam, comprising a laser irradiation step of melting the radioactively contaminated layer by irradiating a laser beam; A high-pressure gas injection process in which high-pressure gas is injected into the molten contamination layer to cool it and pulverize it into contaminant powder, and a contaminant powder recovery process in which the contaminant powder is recovered are sequentially carried out to remove the radioactive contamination layer on the concrete surface. A decontamination (surface layer removal) technique for removal and recovery is disclosed.
特許文献1の除染技術によれば、汚染物質粉を噴射ガスとともに回収することによって二次汚染の回避が容易である。しかし、汚染物質粉の発生や回収を促すために高圧ガスの噴射速度を上げれば溶融汚染層の冷却速度を上げることになり、急速冷却によってガラス化現象が発生しやすくなる。よって、特許文献1にあっては、レーザー照射工程と高圧ガス噴射工程との間に所定の時間差を設定して溶融汚染層の冷却タイミングを緩和するなど、高圧ガスの噴射による溶融汚染層の急冷を避け、ガラス化現象の発生を回避する工夫が必要となる。 According to the decontamination technique of Patent Literature 1, it is easy to avoid secondary contamination by collecting contaminant powder together with the injection gas. However, if the injection speed of high-pressure gas is increased in order to promote the generation and recovery of contaminant powder, the cooling speed of the molten contaminant layer will be increased, and vitrification will easily occur due to rapid cooling. Therefore, in Patent Document 1, rapid cooling of the molten contaminated layer by injection of high pressure gas is performed by setting a predetermined time difference between the laser irradiation process and the high pressure gas injection process to relax the cooling timing of the molten contaminated layer. Therefore, it is necessary to devise a method to avoid the vitrification phenomenon.
一方、特許文献2には、コンクリート構造物をレーザービームの照射によって切断又は破砕する除去技術であって、冷却ガス又は冷却液を噴射しつつ、レーザービームの照射によるコンクリート表面温度が融点以下となるように、レーザービームの出力等を制御する除去(切断又は破砕)技術が開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a removal technique for cutting or crushing a concrete structure by irradiating it with a laser beam, in which a cooling gas or cooling liquid is jetted, and the surface temperature of the concrete becomes below the melting point due to the irradiation of the laser beam. As such, removal (cutting or shredding) techniques are disclosed that control the power of the laser beam and the like.
特許文献2の除去技術によれば、レーザービームの照射による表面温度が融点以下に制御されてコンクリートは溶融せず、ガラス化現象を発生することもなくなるので、冷却ガス又は冷却液の噴射による溶融層の急冷について配慮を要しない。しかしながら、コンクリートの表面温度を融点以下に制御するには、特許文献2に記載されているように、放射温度計を装備し、制御部により温度測定データの解析とレーザービームの出力制御とを作業中常に実行する機能が必要である。よって、特許文献2のように、コンクリート構造物の厚さ全体を一回ないし数回の行程で終える切断(又は破砕)除去分野においては遅滞なく実行可能であっても、表層が少しずつ多数回にわたり除去され表面温度分布等が絶えず変動する表層除去分野においては、データ解析に時間を要し出力制御の実行に遅れを生じるおそれがある。 According to the removal technique of Patent Document 2, the surface temperature is controlled below the melting point by the irradiation of the laser beam, the concrete does not melt, and the vitrification phenomenon does not occur. No consideration is required for rapid cooling of the layer. However, in order to control the surface temperature of concrete below the melting point, as described in Patent Document 2, a radiation thermometer is installed, and the controller analyzes the temperature measurement data and controls the output of the laser beam. You need the ability to run all the time. Therefore, as in Patent Document 2, even if it can be executed without delay in the field of cutting (or crushing) removal that finishes the entire thickness of a concrete structure in one or several strokes, the surface layer is gradually removed many times. In the field of surface layer removal where the surface temperature distribution and the like are constantly changing due to removal over a long period of time, there is a risk that data analysis will take time and execution of output control will be delayed.
本発明の課題は、レーザービームの照射によりコンクリート構造物のような無機質系構造物の表面部の汚染層を剥離・破壊して除去する際に、除染作業中に表面部の継続的な温度計測を要せずともガラス化現象の発生を容易に回避でき、汚染層の除去に伴う二次汚染の発生も容易に回避できる除染技術(除染方法、除染装置及び除染システム)を提供することにある。 The problem of the present invention is that when a contaminated layer on the surface of an inorganic structure such as a concrete structure is peeled off and destroyed by irradiation with a laser beam, the temperature of the surface remains constant during the decontamination work. Decontamination technology (decontamination method, decontamination equipment, and decontamination system) that can easily avoid the occurrence of vitrification without requiring measurement and easily avoid the occurrence of secondary contamination accompanying the removal of the contaminated layer. to provide.
上記課題を解決するために、本発明の除染方法は、
無機質の固体粒子を含み、多数の気泡が内在するとともに、少なくとも表面部が汚染物質によって汚染された汚染層をなす無機質系構造物の除染方法であって、
前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間において、レーザービームを前記表面部に照射すると同時に、微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、汚染層を剥離・破壊して除去することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the decontamination method of the present invention includes:
A method for decontaminating an inorganic structure containing inorganic solid particles, containing a large number of air bubbles, and having a contaminated layer at least on the surface thereof contaminated with a contaminant,
In a closed negative pressure space surrounding the surface portion, the surface portion is irradiated with a laser beam, and at the same time, atomized or atomized liquid is sprayed to the same location as the laser beam irradiation position to peel off the contaminated layer. - Characterized by destroying and removing.
また、上記課題を解決するために、代表的な本発明の除染方法は、
骨材として無機質の固体粒子を含み、多数の微細な独立気泡が内在するとともに、少なくとも表面部が汚染物質によって汚染された汚染層をなすコンクリート構造物の除染方法であって、
前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間において、レーザービームを前記表面部に照射すると同時に、微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、汚染層を剥離・破壊して除去することを特徴とする。
Further, in order to solve the above problems, a representative decontamination method of the present invention includes:
A method for decontaminating a concrete structure containing inorganic solid particles as aggregate, containing a large number of fine closed cells, and forming a contaminated layer in which at least the surface portion is contaminated with a contaminant,
In a closed negative pressure space surrounding the surface portion, the surface portion is irradiated with a laser beam, and at the same time, atomized or atomized liquid is sprayed to the same location as the laser beam irradiation position to peel off the contaminated layer. - Characterized by destroying and removing.
このように、レーザービームの照射と同時にかつその照射位置と同一個所に、微粒化又は霧化した液体(例えば水)を噴射し、微粒化又は霧化された液体が表面部に達すると、蒸発時に生ずる気化熱によって表面部を冷却して溶融を抑制するとともに、急加熱による膨張によって汚染層を剥離・破壊する。したがって、除染作業中に絶えず表面部の温度を監視しレーザービームの出力制御を行わなくてもガラス化現象の発生を容易に回避できる。また、微粒化又は霧化された液体は気化されて、剥離・破壊された汚染片とともに回収されるので、二次汚染の発生も容易に回避できる。 In this way, the atomized or atomized liquid (for example, water) is sprayed simultaneously with the irradiation of the laser beam and at the same place as the irradiation position, and when the atomized or atomized liquid reaches the surface, it evaporates. Occasionally generated heat of vaporization cools the surface and suppresses melting, while expansion due to rapid heating exfoliates and destroys the contaminated layer. Therefore, the occurrence of vitrification can be easily avoided without constantly monitoring the surface temperature and controlling the laser beam output during the decontamination work. In addition, since the atomized or atomized liquid is vaporized and recovered together with the peeled/destroyed pieces of contamination, the occurrence of secondary contamination can be easily avoided.
本発明において「汚染物質」は、有毒物質、放射性物質、細菌等のように大気、水、土等の環境を汚染したり、除染作業者や周辺住民の健康を阻害したりするおそれのある有害な物質一般をいう。例えば高速道路、地下鉄等のトンネルにおいては、主として黒煤、NOx粉塵、SOx粉塵、PM粉塵、ダイオキシン等の有毒物質である。また、原子力発電所、核燃料再処理工場及びそれらの周辺地域においては、主としてセシウム、プルトニウム等の放射性物質である。 In the present invention, "pollutants" are toxic substances, radioactive substances, bacteria, etc., which may pollute the environment such as air, water, soil, etc., and may impair the health of decontamination workers and surrounding residents. Harmful substances in general. For example, in tunnels such as highways and subways, toxic substances such as black soot, NOx dust, SOx dust, PM dust, and dioxin are mainly present. Also, in nuclear power plants, nuclear fuel reprocessing plants and their surrounding areas, it is mainly radioactive materials such as cesium and plutonium.
ここで、「微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射すること」における「照射位置と同一個所」とは、静止するレーザービームにおいては「ビームの焦点位置」を意味し、移動した場合には「ビーム焦点の移動軌跡」で表される。なお、出力増幅のため円形軌道上を回転するレーザービームにおいては「ビームの回転径(例えば50mm)内」を意味し、また、回転しながら移動するレーザービームにおいては「ビームの移動幅(例えば50mm)内」を意味する。 Here, "the same place as the irradiation position" in "injecting the atomized or atomized liquid at the same place as the irradiation position of the laser beam" means "the focal position of the beam" in the stationary laser beam. and when it moves, it is represented by the "trajectory of movement of the beam focus". In the case of a laser beam rotating on a circular orbit for output amplification, it means "within the beam rotation diameter (e.g. 50 mm)", and in the case of a laser beam moving while rotating, it means "beam movement width (e.g. 50 mm). ) means “within”.
さらに、上記「液体」として通常は水が用いられ、純水や蒸留水でなくても、一般的な水道水、井戸水、湧き水等でよい。「微粒化又は霧化した液体」としては、後述するように「超音波霧化した水」すなわち「超音波ミスト」が推奨される。 Furthermore, water is usually used as the above-mentioned "liquid", and general tap water, well water, spring water, etc. may be used instead of pure water or distilled water. As the "atomized or atomized liquid", "ultrasonic atomized water", that is, "ultrasonic mist" is recommended as described later.
汚染層の剥離・破壊について、具体的には、
上記表面部に向けて噴射された液体は(蒸発時に生ずる気化熱によって)レーザービームにより加熱された表面部を冷却して溶融を抑制するとともに、
汚染層の気泡に入り込んだ液体はレーザービームで急加熱され、気泡内で急激に膨張して(小規模の水蒸気爆発的な現象の発生により)汚染層を剥離・破壊する。
Regarding peeling and destruction of the contaminated layer, specifically,
The liquid sprayed toward the surface cools the surface heated by the laser beam (due to the heat of vaporization generated during evaporation) to suppress melting,
The liquid that has entered the bubbles of the contamination layer is rapidly heated by the laser beam, rapidly expands inside the bubbles (by generating a small-scale steam explosion phenomenon), and peels off and destroys the contamination layer.
このように、微粒化又は霧化され表面部に向けて噴射された液体は、気化熱により表面部を冷却するとともに、表面部が溶融することなく、あるいは一部溶融することがあってもガラス化現象の発生前に汚染層の気泡に入り込み、気泡内で急激に膨張し水蒸気爆発的な現象を発生して汚染層を剥離・破壊し、汚染片として放出することができる。 In this way, the atomized or atomized liquid that is sprayed toward the surface cools the surface due to the heat of vaporization, and the surface does not melt, or even if it partially melts, the glass melts. It can enter the bubbles of the contaminated layer before the decomposition phenomenon occurs, expand rapidly in the bubbles, generate a steam explosion phenomenon, peel and destroy the contaminated layer, and can be released as contaminated fragments.
さらに、上記したレーザービームの照射及び液体の噴射は汚染層の同一個所に対して連続的又は断続的に、互いに同期して実行され(汚染層を線香花火のような細かい汚染片に破壊して除去す)る。 Furthermore, the irradiation of the laser beam and the injection of the liquid described above are performed continuously or intermittently on the same part of the contamination layer in synchronism with each other (breaking the contamination layer into fine contamination pieces like sparklers). Remove.
これによって、汚染層の剥離・破壊及び汚染片の除去が中断することなく継続して行われる。なお、レーザービームの照射及び液体の噴射が断続的に実行されるとき、パルス的に作動するケースと、往復動を反復するケースとが含まれる。また、レーザービームには、連続的に照射されるCWレーザーと、断続的に照射されるパルスレーザーのいずれを用いてもよい。 As a result, the peeling/breaking of the contaminated layer and the removal of the contaminated pieces are continuously performed without interruption. Note that intermittent laser beam irradiation and liquid injection include a case of pulsed operation and a case of repeated reciprocating motion. As the laser beam, either a CW laser that is continuously irradiated or a pulsed laser that is intermittently irradiated may be used.
ところで、「コンクリート構造物」には、コンクリート舗装、コンクリート擁壁、コンクリート建屋、コンクリート隧道(トンネル)等が含まれる。また、「コンクリート」は、セメントコンクリート、アスファルトコンクリート、レジンコンクリート等を含む。 By the way, "concrete structures" include concrete pavements, concrete retaining walls, concrete buildings, concrete tunnels (tunnels), and the like. "Concrete" includes cement concrete, asphalt concrete, resin concrete and the like.
さらに、「無機質系構造物」は、上記「コンクリート構造物」の他に例えば以下のものを含む。
・モルタル壁、しっくい壁、土壁、れんが壁、タイル壁;
・コンクリートブロック舗装、アスファルトブロック舗装、れんが舗装、タイル舗装。
Furthermore, the "inorganic structure" includes, for example, the following in addition to the above-mentioned "concrete structure".
- Mortar walls, plaster walls, clay walls, brick walls, tile walls;
・Concrete block pavement, asphalt block pavement, brick pavement, tile pavement.
なお、鉄筋コンクリート造りや竹枠(竹小舞)入り土壁の場合、本発明の除染方法は鉄筋を除くコンクリート部分や竹枠(竹小舞)を除く塗壁部分に適用される。 In the case of a reinforced concrete structure or an earthen wall with a bamboo frame (Take Komai), the decontamination method of the present invention is applied to the concrete portion excluding the reinforcing bars and the painted wall portion excluding the bamboo frame (Take Komai).
さらに、上記課題を解決するために、本発明の除染装置は、
無機質の固体粒子を含み、多数の気泡が内在するとともに、少なくとも表面部が汚染物質によって汚染された汚染層をなす無機質系構造物の除染装置であって、
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、を備え、
前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去することを特徴とする。
Furthermore, in order to solve the above problems, the decontamination device of the present invention is
A decontamination apparatus for an inorganic structure containing inorganic solid particles, containing a large number of air bubbles, and forming a contaminated layer at least on the surface thereof contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface,
In the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism irradiates the laser beam to the surface portion, and at the same time, the liquid injection mechanism sprays the atomized or atomized liquid to the same place as the laser beam irradiation position, so that the liquid is peeled off and destroyed. The suction mechanism sucks and removes the contaminated layer.
また、上記課題を解決するために、代表的な本発明の除染装置は、
骨材として無機質の固体粒子を含み、多数の微細な独立気泡が内在するとともに、少なくとも表面部が汚染物質によって汚染された汚染層をなすコンクリート構造物の除染装置であって、
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、を備え、
前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去することを特徴とする。
Further, in order to solve the above problems, a representative decontamination device of the present invention includes:
A decontamination apparatus for a concrete structure that contains inorganic solid particles as aggregate, contains a large number of fine closed cells, and forms a contaminated layer in which at least the surface portion is contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface,
In the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism irradiates the laser beam to the surface portion, and at the same time, the liquid injection mechanism sprays the atomized or atomized liquid to the same place as the laser beam irradiation position, so that the liquid is peeled off and destroyed. The suction mechanism sucks and removes the contaminated layer.
このように、レーザー照射機構によるレーザービームの照射と同時にかつその照射位置と同一個所に、液体噴射機構により微粒化又は霧化した液体(例えば水)を噴射し、微粒化又は霧化された液体が表面部に達すると、蒸発時に生ずる気化熱によって表面部を冷却して溶融を抑制するとともに、急加熱による膨張によって汚染層を剥離・破壊する。したがって、除染作業中に絶えず表面部の温度を監視しレーザービームの出力制御を行わなくてもガラス化現象の発生を容易に回避できる。また、微粒化又は霧化された液体は気化されて、剥離・破壊された汚染片とともに回収されるので、二次汚染の発生も容易に回避できる。 In this way, at the same time as the irradiation of the laser beam by the laser irradiation mechanism and at the same place as the irradiation position, the atomized or atomized liquid (for example, water) is injected by the liquid injection mechanism, and the atomized or atomized liquid When it reaches the surface, the heat of vaporization generated during evaporation cools the surface to suppress melting, and the expansion due to rapid heating exfoliates and destroys the contaminant layer. Therefore, the occurrence of vitrification can be easily avoided without constantly monitoring the surface temperature and controlling the laser beam output during the decontamination work. In addition, since the atomized or atomized liquid is vaporized and recovered together with the peeled/destroyed pieces of contamination, the occurrence of secondary contamination can be easily avoided.
なお、上記液体噴射機構として霧化機構が推奨される。霧化機構には、負圧発生部の吸引作用を利用する吸引霧化方式と、負圧発生部以外の駆動源によって駆動される被駆動霧化方式とが知られている。前者の方式には、毛細管現象を利用して吸い上げられた液体(水)に空気流を霧吹き状に吹き付ける霧吹き式、ベンチュリやディフューザが付設される増速機構式等が含まれる。一方、後者の方式には、加圧ポンプ等によって加速するエジェクタ式、高速回転によって加速する遠心式、超音波によって加振する超音波式等が含まれる。 An atomization mechanism is recommended as the liquid injection mechanism. Known atomization mechanisms include a suction atomization system that utilizes the suction action of a negative pressure generator and a driven atomization system that is driven by a drive source other than the negative pressure generator. The former method includes a mist spray method in which an air stream is sprayed onto the sucked up liquid (water) using capillary action, and a speed increasing mechanism method in which a venturi or diffuser is attached. On the other hand, the latter system includes an ejector system that accelerates by a pressure pump or the like, a centrifugal system that accelerates by high-speed rotation, an ultrasonic system that vibrates with ultrasonic waves, and the like.
上記吸引機構は、除染室内で発生する汚染エアを負圧吸引するための負圧ポンプ(吸引ファン)と、負圧ポンプの吸引流路に配置され、エアフィルタを内蔵する集塵機とを有している。このエアフィルタは、吸引流路の下流側に位置し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、メインフィルタよりも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。 The suction mechanism has a negative pressure pump (suction fan) for sucking the contaminated air generated in the decontamination room under negative pressure, and a dust collector that is arranged in the suction flow path of the negative pressure pump and has an air filter. ing. This air filter consists of a main filter positioned downstream of the suction flow path and composed of a high-performance air filter such as a HEPA filter or ULPA filter, and a coarse dust air filter positioned upstream of the main filter in the suction flow path. and a pre-filter composed of filters.
HEPAフィルタ(high efficiency particulate air filter)は定格流量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子捕集率をもち、ULPAフィルタ(ultra low penetration air filter)は定格流量で粒径が0.15μmの粒子に対して99.9995%以上の粒子捕集率をもつ。特に、粒子捕集率が99.9999%以上のものを超ULPAフィルタと呼ぶこともある。また、粗塵用エアフィルタ(coarse particle air filter)は主として粒径が5μmより大きい粒子の除去に用いられる。さらに、メインフィルタとプレフィルタとの間に、例えば中性能エアフィルタ(medium efficiency particulate air filter;すなわち主として粒径が5μmより小さい粒子に対して中程度の粒子捕集率をもつエアフィルタ)で構成される中間フィルタを追加してもよい。なお、これらのエアフィルタはJIS Z8122「コンタミネーションコントロール用語」に準拠する。 The HEPA filter (high efficiency particulate air filter) has a particle collection rate of 99.97% or more for particles with a particle size of 0.3 μm at the rated flow rate, and the ULPA filter (ultra low penetration air filter) at the rated flow rate. It has a particle collection rate of 99.9995% or more for particles with a particle size of 0.15 μm. In particular, a filter with a particle collection rate of 99.9999% or higher is sometimes called an ultra-ULPA filter. Also, coarse particle air filters are primarily used to remove particles larger than 5 μm in size. Furthermore, between the main filter and the pre-filter, for example, a medium efficiency particulate air filter (that is, an air filter with a medium particle collection efficiency for particles with a particle size of less than 5 μm) is configured. You may add an intermediate filter that These air filters comply with JIS Z8122 "Contamination Control Terms".
上記液体噴射機構は、超音波霧化により汚染層の気泡よりも小なる粒径とされた霧を噴射する。 The liquid injection mechanism ejects a mist having a particle size smaller than that of the air bubbles in the contaminated layer by ultrasonic atomization.
コンクリート構造物(concrete structure)は体積の大部分を占める骨材(aggregate)をセメント、アスファルト、樹脂等の結合材(binder)で固めたものである。骨材は、砂利、砕石のようにおよそ5mm以上の粗骨材(coarse aggregate)と、砂、砕砂のようにおよそ5mm未満の細骨材(fine aggregate)とが用いられる。 Concrete structures are made by hardening aggregates, which occupy most of the volume, with binders such as cement, asphalt, and resin. As aggregates, coarse aggregates of about 5 mm or more, such as gravel and crushed stone, and fine aggregates of less than about 5 mm, such as sand and crushed sand, are used.
また、コンクリート構造物の内部には、結合材と水との混練時に閉じ込められた、比較的大きな混入気泡(mixed cell;例えば0.1mm以上)と、混和材(admixture)として加えられるAE剤(空気連行剤air-entraining agent)によって発生する微細な独立気泡(close cell;例えば0.01~0.1mm,平均0.05mm)とが存在する。 In addition, inside the concrete structure, there are relatively large mixed cells (for example, 0.1 mm or more) confined during kneading of the binder and water, and an AE agent added as an admixture ( There are fine closed cells (eg, 0.01-0.1 mm, average 0.05 mm) generated by air-entraining agents.
一方、超音波霧化により発生する霧(超音波ミストultrasonic mist)の粒径は、一般的に0.001~0.01mm(平均0.005mm)程度とされている。したがって、超音波ミストの粒径はコンクリート構造物に内在する独立気泡よりも小さくできる。 On the other hand, the particle size of fog (ultrasonic mist) generated by ultrasonic atomization is generally about 0.001 to 0.01 mm (average 0.005 mm). Therefore, the particle size of the ultrasonic mist can be made smaller than the closed cells inherent in the concrete structure.
レーザービームの照射によって破壊された表面部に独立気泡や混入気泡が開口し、噴射された超音波ミストがこれらの気泡に次々と入り込んでレーザービームで急加熱され、これらの気泡内で急激に膨張して小規模の水蒸気爆発的な現象の発生により汚染層を次々と剥離・破壊し、微細な汚染片を発生する。このように、超音波ミストを用いることにより汚染層の剥離・破壊及び汚染片の除去が円滑に進行する。 Independent bubbles and mixed bubbles are opened on the surface destroyed by laser beam irradiation, and the sprayed ultrasonic mist enters these bubbles one after another, is rapidly heated by the laser beam, and expands rapidly within these bubbles. As a result, the contamination layers are peeled off and destroyed one after another due to the occurrence of a small-scale steam explosive phenomenon, and fine contamination fragments are generated. In this way, the use of ultrasonic mist facilitates the peeling and breaking of the contaminated layer and the removal of the contaminated pieces.
上記レーザー照射機構には、レーザービームを照射するための単一のレンズ又は組合せレンズと、これらのレンズのうち表面部に最も近いレンズにおいて表面部に対向するレンズ面である対物レンズ面へ送風するための気体噴射機構とが設けられ、
気体噴射機構は、レーザー照射機構の作動中に常時対物レンズ面に向けて送風する。
The laser irradiation mechanism includes a single lens or a combination lens for irradiating a laser beam, and the lens closest to the surface among these lenses that blows air to the objective lens surface, which is the lens surface facing the surface. A gas injection mechanism is provided for
The gas injection mechanism constantly blows air toward the objective lens surface during operation of the laser irradiation mechanism.
このように、気体噴射機構から送風される気体によって、表面部の汚染層から剥離・破壊された汚染片がレーザー照射機構の対物レンズ面に接触(衝突)するのを抑制し、レーザー照射機構の長寿命化に貢献できる。 In this way, the gas blown from the gas injection mechanism suppresses the contact (collision) of the contamination pieces peeled and destroyed from the contamination layer on the surface to the objective lens surface of the laser irradiation mechanism. Contributes to longer life.
なお、気体噴射機構から送風される気体として一般的には空気が用いられるが、空気の代わりにあるいは空気に加えて不活性ガス(すなわち、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン)、窒素ガス、炭酸ガス等)を用いることもできる。また、気体噴射機構から送風される気体の一部を上記液体噴射機構へ導入し、液体噴射機構から噴射される、微粒化又は霧化された液体(例えば超音波ミスト)を送風気体(例えば空気)によって加速してもよい。 Air is generally used as the gas blown from the gas injection mechanism. ), nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc.) can also be used. Also, part of the gas blown from the gas injection mechanism is introduced into the liquid injection mechanism, and the atomized or atomized liquid (e.g., ultrasonic mist) injected from the liquid injection mechanism is transferred to the blown gas (e.g., air). ).
そして、上記課題を解決するために、本発明の除染システムは、
無機質の固体粒子を含み、多数の気泡が内在するとともに、少なくとも表面部が汚染物質によって汚染された汚染層をなす無機質系構造物の除染システムであって、
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、
前記レーザー照射機構及び前記液体噴射機構に対して制御信号を発する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去するように制御信号を発することを特徴とする。
And, in order to solve the above problems, the decontamination system of the present invention is
A decontamination system for an inorganic structure containing inorganic solid particles, containing a large number of air bubbles, and forming a contaminated layer in which at least a surface portion is contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface;
a control unit that issues a control signal to the laser irradiation mechanism and the liquid ejection mechanism;
The controller causes the laser irradiation mechanism to irradiate the surface portion with a laser beam in the decontamination chamber, and at the same time, the liquid injection mechanism injects the atomized or atomized liquid to the same place as the irradiation position of the laser beam. A control signal is issued so that the suction mechanism sucks and removes the peeled/destroyed contaminant layer.
また、上記課題を解決するために、代表的な本発明の除染システムは、
骨材として無機質の固体粒子を含み、多数の微細な独立気泡が内在するとともに、少なくとも表面部が汚染物質によって汚染された汚染層をなすコンクリート構造物の除染システムであって、
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、
前記レーザー照射機構及び前記液体噴射機構に対して制御信号を発する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去するように制御信号を発することを特徴とする。
Also, in order to solve the above problems, a representative decontamination system of the present invention includes:
A decontamination system for a concrete structure that contains inorganic solid particles as an aggregate, contains a large number of fine closed cells, and forms a contaminated layer in which at least a surface portion is contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface;
a control unit that issues a control signal to the laser irradiation mechanism and the liquid ejection mechanism;
The controller causes the laser irradiation mechanism to irradiate the surface portion with a laser beam in the decontamination chamber, and at the same time, the liquid injection mechanism injects the atomized or atomized liquid to the same place as the irradiation position of the laser beam. A control signal is issued so that the suction mechanism sucks and removes the peeled/destroyed contaminant layer.
このように、レーザー照射機構によるレーザービームの照射と同時にかつその照射位置と同一個所に、液体噴射機構により微粒化又は霧化した液体(例えば水)を噴射し、微粒化又は霧化された液体が表面部に達すると、蒸発時に生ずる気化熱によって表面部を冷却して溶融を抑制するとともに、急加熱による膨張によって汚染層を剥離・破壊するように、制御部は制御信号を発する。したがって、除染作業中に絶えず表面部の温度を監視しレーザービームの出力制御を行わなくてもガラス化現象の発生を容易に回避できる。また、微粒化又は霧化された液体は気化されて、剥離・破壊された汚染片とともに回収されるので、二次汚染の発生も容易に回避できる。 In this way, at the same time as the irradiation of the laser beam by the laser irradiation mechanism and at the same place as the irradiation position, the atomized or atomized liquid (for example, water) is injected by the liquid injection mechanism, and the atomized or atomized liquid When the vapor reaches the surface, the control unit issues a control signal so that the surface is cooled by the heat of vaporization generated at the time of evaporation to suppress melting, and the contaminant layer is peeled off and destroyed by expansion due to rapid heating. Therefore, the occurrence of vitrification can be easily avoided without constantly monitoring the surface temperature and controlling the laser beam output during the decontamination work. In addition, since the atomized or atomized liquid is vaporized and recovered together with the peeled/destroyed pieces of contamination, the occurrence of secondary contamination can be easily avoided.
上記した除染室、レーザー照射機構、液体噴射機構及び制御部を搭載又は牽引するとともに、制御部から発せられた制御信号により除染対象である作業領域において表面部に対する位置を一括して変更可能な移動装置(例えば移動式作業車両や高所作業車両)をさらに備える。 In addition to mounting or pulling the decontamination chamber, laser irradiation mechanism, liquid injection mechanism and control unit described above, the position of the work area to be decontaminated with respect to the surface can be changed collectively by the control signal emitted from the control unit. and a mobile device (eg, mobile work vehicle or aerial work vehicle).
これによって、開放作業領域での除染作業の場合、制御信号により作業車両を自動運転しながら除染作業の自動化が可能となる。なお、作業者が作業車両を運転しながら除染作業のみの自動化も可能である。 As a result, in the case of decontamination work in an open work area, the decontamination work can be automated while the work vehicle is automatically driven by the control signal. It is also possible to automate only the decontamination work while the worker drives the work vehicle.
上記した除染室、レーザー照射機構及び液体噴射機構を搭載するとともに、除染対象である作業領域において表面部に対する位置を一括して変更可能な移動装置(例えばロボットアーム付き移動作業台車)をさらに備え、
制御部は作業領域外の所定位置に配置され、
移動装置は、制御部での遠隔操作に基づき発せられた制御信号により、除染室、レーザー照射機構及び液体噴射機構を作業領域内にて位置変更する。
In addition to installing the decontamination chamber, laser irradiation mechanism and liquid injection mechanism described above, a moving device (for example, a mobile work cart with a robot arm) that can collectively change the position with respect to the surface part in the work area to be decontaminated. prepared,
The control unit is arranged at a predetermined position outside the work area,
The moving device changes the positions of the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism, and the liquid injection mechanism within the work area according to a control signal issued based on the remote control of the control unit.
これによって、閉鎖作業領域での除染作業の場合、作業領域外の安全な制御部(外部の制御室)から作業者が見守る中で、制御信号に基づきロボットアームや移動作業台車の移動を含む全除染作業工程の完全自動化が可能となる。 As a result, in the case of decontamination work in a closed work area, it is possible to move robot arms and mobile work carts based on control signals while workers are watching from a safe control unit (external control room) outside the work area. Full automation of all decontamination work processes is possible.
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図1は本発明に係る除染装置の一例を模式的に示す説明図である。図1に示す除染装置100は、載置台B上に載置された、塊状のコンクリート構造物CSを除染する。除染装置100は、吸引機構40が接続され、コンクリート構造物CS全体を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染ブース10(除染室)と、レーザービームLBをコンクリート構造物CSの表面部S(図2参照)に照射するレーザー照射機構20と、超音波霧化した超音波ミストUMを表面部Sに噴射する水噴射機構30(液体噴射機構)と、を備える。なお、図1では載置台Bは地面上に固定配置されているが、図の左右方向(矢印方向)、紙面と直交する方向等に地面上で移動可能としてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an example of a decontamination apparatus according to the present invention. The
図2に示すように、コンクリート構造物CSは、体積の大部分(例えば7割)を占め、無機質の固体粒子である骨材CA,FAがセメント、アスファルト、樹脂等の結合材で固められている。砂利、砕石からなりおよそ5mm以上の粗骨材CAと、砂、砕砂からなりおよそ5mm未満の細骨材FAとが骨材を構成する。コンクリート構造物CSの内部には、例えば0.1mm以上の比較的大きな混入気泡MCと、例えば0.01~0.1mm,平均0.05mmの多数の微細な独立気泡CCとが存在する。混入気泡MCは結合材と水との混練時に閉じ込められた気泡であり、独立気泡CCは混和材として加えられるAE剤(空気連行剤)によって発生する。コンクリート構造物CS(例えば、原子力発電所で発生した放射性廃棄物)において、少なくとも表面部Sが汚染物質(例えば放射性物質)によって汚染された汚染層(例えば放射性汚染層)をなす。 As shown in FIG. 2, the concrete structure CS occupies most of the volume (for example, 70%), and aggregates CA and FA, which are inorganic solid particles, are hardened with binders such as cement, asphalt, and resin. there is Coarse aggregate CA made of gravel and crushed stone and having a size of about 5 mm or more and fine aggregate FA made of sand and crushed sand and having a size of less than about 5 mm constitute the aggregate. Inside the concrete structure CS, there are relatively large mixed cells MC of, for example, 0.1 mm or more, and a large number of fine closed cells CC of, for example, 0.01 to 0.1 mm, average 0.05 mm. The mixed air bubbles MC are air bubbles trapped when the binder and water are kneaded, and the closed air bubbles CC are generated by an AE agent (air entraining agent) added as an admixture. In a concrete structure CS (for example, radioactive waste generated in a nuclear power plant), at least the surface portion S forms a contaminated layer (for example, a radioactive contaminated layer) contaminated with contaminants (for example, radioactive substances).
図1に戻り、除染ブース10は、コンクリート構造物CSを上方から蓋状にすっぽりと覆うフレーム11と、フレーム11の外側を囲む蛇腹状カバー12とを有し、内部に閉鎖空間を形成する。
Returning to FIG. 1, the
レーザー照射機構20はレーザービームLBをコンクリート構造物CSの表面部Sに向けて下向きに照射するレーザーガン21を有する。レーザーガン21にはレーザービームLBを照射するための組合せレンズ22が内蔵される。レーザーガン21は光ファイバー21Fを介してレーザー発振器21Lと接続される。
The
また、レーザー照射機構20にはエア噴射ノズル23(気体噴射機構)が付設される。エア噴射ノズル23は、組合せレンズ22のうち表面部Sに最も近いレンズ(対物レンズ)においてコンクリート構造物CSの表面部Sに対向するレンズ面である対物レンズ面22Sに沿って、レーザー照射機構20の作動中常に横向きに噴射エアJAを送風する。エア噴射ノズル23はエアホース23Hを介してエアコンプレッサ23Cと接続される。
An air injection nozzle 23 (gas injection mechanism) is attached to the
レーザービームLBはレーザー発振器21Lで発生し、光ファイバー21Fを介してレーザーガン21から下向きに照射される。一方、噴射エアJAはエアコンプレッサ23Cで発生し、エアホース23Hを介してエア噴射ノズル23から横向きに送風される。
A laser beam LB is generated by a
水噴射機構30は、超音波霧化器32(微粒化機構)で超音波霧化された水(霧)を噴霧ノズル31から超音波ミストUMとして斜め下向きに噴霧する。超音波霧化器32はホース23Hを介してポンプ32Pと接続される。タンク32T内の水はポンプ32Pで汲み上げられ、ホース23Hを介して超音波霧化器32に至り、超音波ミストUMとなって噴霧ノズル31から斜め下向きに噴霧される。また、エア噴射ノズル23から送風される噴射エアJAの一部を噴霧ノズル31へ導入し、噴霧ノズル31から噴霧される超音波ミストUMを噴射エアJAによって加速している。
The
なお、超音波ミストUMの粒径は、一般的に0.001~0.01mm(平均0.005mm)程度とされている。したがって、超音波ミストUMの粒径は、コンクリート構造物CSに内在する独立気泡CC、混入気泡MCのいずれよりも小さくできる。 The particle size of the ultrasonic mist UM is generally about 0.001 to 0.01 mm (average 0.005 mm). Therefore, the particle size of the ultrasonic mist UM can be made smaller than both the closed cells CC and the mixed cells MC existing in the concrete structure CS.
吸引機構40は、除染ブース10内で発生する汚染エアDAを負圧吸引するための負圧ポンプ41(吸引ファン)と、負圧ポンプ41の吸引流路に配置されたフレキシブルホース42Hの出口側に接続され、エアフィルタ42Fを内蔵する集塵機42とを有している。フレキシブルホース42Hの入り口側(吸い込み側)は除染ブース10に開口する。
The
電源設備90は、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32及び負圧ポンプ41にそれぞれ駆動用の電源を供給する。なお、図1において、一点鎖線は電源供給線を表す。
The
次に、主として図2により、除染装置100によるコンクリート構造物CSの除染について説明する。レーザー照射機構20のレーザーガン21によるレーザービームLBの下向き照射と同時にかつその照射位置と同一個所に、水噴射機構30の噴霧ノズル31により超音波ミストUMを斜め下向きに噴射する。超音波ミストUMは、表面部Sに達すると蒸発時に生ずる気化熱により表面部Sを冷却するとともに、表面部Sが溶融することなく、あるいは一部溶融することがあってもガラス化現象の発生前に汚染層の独立気泡CC及び混入気泡MCに入り込み、これらの気泡CC,MC内で急激に膨張し水蒸気爆発的な現象を発生して汚染層を剥離・破壊し、汚染片PPとして放出する。汚染片PPはエア噴射ノズル23から送風された噴射エアJAとともに汚染エアDAとなって負圧ポンプ41により負圧吸引され、フレキシブルホース42Hを通り集塵機42のエアフィルタ42Fで捕捉される(図1参照)。
Next, decontamination of the concrete structure CS by the
このように、除染作業中に絶えず表面部Sの温度を監視しレーザービームLBの出力制御を行わなくてもガラス化現象の発生を容易に回避できる。また、超音波ミストUMは気化されて、剥離・破壊された汚染片PPとともに回収されるので、二次汚染の発生も容易に回避できる。 In this way, the occurrence of vitrification can be easily avoided without constantly monitoring the temperature of the surface portion S and controlling the output of the laser beam LB during the decontamination work. Moreover, since the ultrasonic mist UM is vaporized and collected together with the peeled/destroyed contaminated pieces PP, the occurrence of secondary contamination can be easily avoided.
この実施例では、レーザーガン21はレーザービームLBを下向きに照射し、噴霧ノズル31は超音波ミストUMを斜め下向きに噴射しているが、互いの向きを交換してもよい。すなわち、噴霧ノズル31を下向き噴射、レーザーガン21を斜め下向き照射に変更できる。あるいは、両者ともに斜め下向きに変更してもよく、さらに両者の傾斜角度を異ならせてもよい。
In this embodiment, the
図3は本発明に係る除染システムの第一例として路面開放作業領域用除染システムを模式的に示す説明図である。図3に示す路面開放作業領域用除染システム(以下、単に除染システムという)1000は、コンクリート構造物としてのコンクリート舗装CP(例えば原子力発電所内の舗装路)の地表面(表面部)を除染する。除染システム1000は、吸引機構40が接続され、コンクリート舗装CPの表面部S(図2参照)を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染ブース10(除染室)と、レーザービームLBをコンクリート舗装CPの表面部Sに照射するレーザー照射機構20と、超音波霧化した超音波ミストUMを表面部Sに噴射する水噴射機構30(液体噴射機構)と、レーザー照射機構20及び水噴射機構30に対して制御信号を発するコントローラ200(制御部)と、を備える。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a decontamination system for an open road surface work area as a first example of the decontamination system according to the present invention. A decontamination system for an open road surface work area (hereinafter simply referred to as a decontamination system) 1000 shown in FIG. dye. The
さらに、除染システム1000は、除染ブース10、レーザー照射機構20及び水噴射機構30を牽引しかつコントローラ200を搭載するとともに、コントローラ200から発せられた制御信号により除染対象である作業領域(路面)において表面部Sに対する位置を一括して変更可能な移動式作業車両300(移動装置)をさらに備える。除染ブース10のフレーム11は連結バー310(連結機構)によって移動式作業車両300と連結(牽引)され、フレーム11の下端には路面を移動するためのキャスタ13が装備される。
Furthermore, the
電源設備90は、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32、負圧ポンプ41及びコントローラ200にそれぞれ駆動用の電源を供給する。一方、コントローラ200は、レーザーガン21、エア噴射ノズル23、噴霧ノズル31、電源設備90及び移動式作業車両300に対してそれぞれ制御信号を発する。なお、図3において、一点鎖線は電源供給線、破線は制御信号線をそれぞれ表す。以下の各図においても同様である。
The
次に、図4は図3の除染システムに基づく工程説明図を示す。まず、S1にて電源設備90にON指令を発し、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32及び負圧ポンプ41を始動させ、除染準備を行う。S2にてレーザーガン21、エア噴射ノズル23及び噴霧ノズル31を同期作動させ除染作業を実施する。S3にて移動式作業車両300に自動運転指令を発し、路面開放作業領域内を移動する。S4にて移動の結果路面開放作業領域の終端に到達して除染作業が終了に至ったかを確認し、終端に到達していなければ(S4でNO)S2に戻り、終端に到達していれば(S4でYES)終了する。
Next, FIG. 4 shows a process explanatory drawing based on the decontamination system of FIG. First, in S1, an ON command is issued to the
図5は本発明に係る除染システムの第二例として壁面開放作業領域用除染システムを模式的に示す説明図である。図5に示す壁面開放作業領域用除染システム(以下、単に除染システムという)2000は、コンクリート構造物としてのコンクリート擁壁CW(例えば原子力発電所内の防護壁)の外壁面(表面部)を除染する。除染システム2000は、吸引機構40が接続され、コンクリート擁壁CWの表面部S(図2参照)を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染ブース10(除染室)と、レーザービームLBをコンクリート擁壁CWの表面部Sに照射するレーザー照射機構20と、超音波霧化した超音波ミストUMを表面部Sに噴射する水噴射機構30(液体噴射機構)と、レーザー照射機構20及び水噴射機構30に対して制御信号を発するコントローラ200(制御部)と、を備える。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a decontamination system for an open wall work area as a second example of the decontamination system according to the present invention. A decontamination system for an open wall work area (hereinafter simply referred to as a decontamination system) 2000 shown in FIG. decontaminate. The
さらに、除染システム2000は、除染ブース10、レーザー照射機構20及び水噴射機構30を保持しかつコントローラ200を搭載するとともに、コントローラ200から発せられた制御信号により除染対象である作業領域(外壁面)において表面部Sに対する位置を一括して変更可能な高所作業車両400(移動装置)及び昇降装置500(移動装置)をさらに備える。除染ブース10のフレーム11は連結リンク530(連結機構)によって昇降装置500の巻掛伝動機構520(例えばモータ510で駆動されるローラチェン)と連結され、フレーム11の先端には外壁面を移動するためのキャスタ13が装備される。
Furthermore, the
電源設備90は、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32、負圧ポンプ41、モータ510及びコントローラ200にそれぞれ駆動用の電源を供給する。一方、コントローラ200は、レーザーガン21、エア噴射ノズル23、噴霧ノズル31、電源設備90、モータ510及び高所作業車両400に対してそれぞれ制御信号を発する。
The
次に、図6は図5の除染システムに基づく工程説明図を示す。まず、S1にて電源設備90にON指令を発し、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32及び負圧ポンプ41を始動させ、除染準備を行う。S2にてレーザーガン21、エア噴射ノズル23及び噴霧ノズル31を同期作動させ除染作業を実施する。S3’にて高所作業車両400に自動運転指令を発し、昇降装置500に昇降駆動指令を発し、壁面開放作業領域内を移動する。S4にて移動の結果壁面開放作業領域の終端に到達して除染作業が終了に至ったかを確認し、終端に到達していなければ(S4でNO)S2に戻り、終端に到達していれば(S4でYES)終了する。なお、S3’において、高所作業車両400は図5の紙面と直交する方向(すなわち、コンクリート擁壁CWの外壁面に沿う方向)等へも移動可能である。
Next, FIG. 6 shows a process explanatory diagram based on the decontamination system of FIG. First, in S1, an ON command is issued to the
図7は本発明に係る除染システムの第三例として建屋内閉鎖作業領域用除染システムを模式的に示す説明図である。図7に示す建屋内閉鎖作業領域用除染システム(以下、単に除染システムという)3000は、コンクリート構造物としてのコンクリート建屋CH(例えば原子力発電所内の使用済み核燃料貯蔵庫)の内壁面及び天井面(表面部)を除染する。除染システム3000は、吸引機構40が接続され、コンクリート建屋CHの表面部S(図2参照)を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染ブース10(除染室)と、レーザービームLBをコンクリート建屋CHの表面部Sに照射するレーザー照射機構20と、超音波霧化した超音波ミストUMを表面部Sに噴射する水噴射機構30(液体噴射機構)と、レーザー照射機構20及び水噴射機構30に対して制御信号を発するコントローラ200(制御部)と、を備える。
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing a decontamination system for closed work areas in a building as a third example of the decontamination system according to the present invention. A decontamination system for a closed work area within a building (hereinafter simply referred to as a decontamination system) 3000 shown in FIG. (surface part) is decontaminated. The
さらに、除染システム3000は、除染ブース10、レーザー照射機構20及び水噴射機構30を搭載するとともに、除染対象である作業領域(内壁面及び天井面)において表面部Sに対する位置を一括して変更可能な移動作業台車600(移動装置)及びロボットアーム700(移動装置)をさらに備え、コントローラ200は作業領域(内壁面及び天井面)外の遠隔地に配置される。移動作業台車600及びロボットアーム700は、コントローラ200での遠隔操作に基づき発せられた制御信号により、除染ブース10、レーザー照射機構20及び水噴射機構30を作業領域(内壁面及び天井面)内にて位置変更する。除染ブース10のフレーム11はロボットアーム700によって移動作業台車600と連結され、フレーム11の先端には内壁面及び天井面を移動するためのキャスタ13が装備される。
Furthermore, the
電源設備90は、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32、負圧ポンプ41、移動作業台車600、ロボットアーム700及びコントローラ200にそれぞれ駆動用の電源を供給する。一方、コントローラ200は、レーザーガン21、エア噴射ノズル23、噴霧ノズル31、電源設備90、移動作業台車600及びロボットアーム700に対してそれぞれ制御信号を発する。
The
次に、図8は図7の除染システムに基づく工程説明図を示す。まず、S1にて電源設備90にON指令を発し、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32及び負圧ポンプ41を始動させ、除染準備を行う。S2にてレーザーガン21、エア噴射ノズル23及び噴霧ノズル31を同期作動させ除染作業を実施する。S3”にて移動作業台車600に自動走行指令を発し、ロボットアーム700に回転、伸縮の駆動指令を発し、建屋内閉鎖作業領域内を移動する。S4にて移動の結果建屋内閉鎖作業領域の終端に到達して除染作業が終了に至ったかを確認し、終端に到達していなければ(S4でNO)S2に戻り、終端に到達していれば(S4でYES)終了する。
Next, FIG. 8 shows a process explanatory drawing based on the decontamination system of FIG. First, in S1, an ON command is issued to the
図9は本発明に係る除染システムの第四例として隧道内閉鎖作業領域用除染システムを模式的に示す説明図である。図9に示す隧道内閉鎖作業領域用除染システム(以下、単に除染システムという)4000は、コンクリート構造物としてのコンクリート隧道CT(例えば高速道路や地下鉄のトンネル)の傾斜内面(表面部)を除染する。除染システム4000は、吸引機構40が接続され、コンクリート隧道CTの表面部S(図2参照)を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染ブース10(除染室)と、レーザービームLBをコンクリート隧道CTの表面部Sに照射するレーザー照射機構20と、超音波霧化した超音波ミストUMを表面部Sに噴射する水噴射機構30(液体噴射機構)と、レーザー照射機構20及び水噴射機構30に対して制御信号を発するコントローラ200(制御部)と、を備える。
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing a decontamination system for a closed work area in a tunnel as a fourth example of the decontamination system according to the present invention. The decontamination system for a closed work area in a tunnel (hereinafter simply referred to as a decontamination system) 4000 shown in FIG. decontaminate. The
さらに、除染システム4000は、除染ブース10、レーザー照射機構20及び水噴射機構30を搭載するとともに、除染対象である作業領域(傾斜内面)において表面部Sに対する位置を一括して変更可能な移動作業台車600(移動装置)及びロボットアーム700(移動装置)をさらに備え、コントローラ200は作業領域(傾斜内面)外の遠隔地に配置される。移動作業台車600及びロボットアーム700は、コントローラ200での遠隔操作に基づき発せられた制御信号により、除染ブース10、レーザー照射機構20及び水噴射機構30を作業領域(傾斜内面)内にて位置変更する。除染ブース10のフレーム11はロボットアーム700によって移動作業台車600と連結され、フレーム11の先端には傾斜内面を移動するためのキャスタ13が装備される。
Furthermore, the
電源設備90は、レーザー発振器21L、エアコンプレッサ23C、ポンプ32P、超音波霧化器32、負圧ポンプ41、移動作業台車600、ロボットアーム700及びコントローラ200にそれぞれ駆動用の電源を供給する。一方、コントローラ200は、レーザーガン21、エア噴射ノズル23、噴霧ノズル31、電源設備90、移動作業台車600及びロボットアーム700に対してそれぞれ制御信号を発する。
The
図9の除染システムに基づく工程説明図は図8と同一であるため省略する。 The process explanatory drawing based on the decontamination system of FIG. 9 is the same as that of FIG. 8, so it is omitted.
なお、除染システム1000,2000,3000,4000の各実施例(図3,図5,図7,図9)において、除染装置100(図1)の各部と共通する機能を有する部位には同一符号を付して詳細な説明を省略した。
In addition, in each of the
また、これらの実施例は、技術的な矛盾を生じない範囲において適宜組み合わせて実施できる。さらに、コンクリート構造物CS(図2)において記述した放射性物質に限らず、有毒物質、細菌等のように大気、水、土等の環境を汚染する汚染物質を除去する方法、装置及びシステム一般に適用できる。 Moreover, these embodiments can be implemented in combination as appropriate within a range that does not cause technical contradiction. Furthermore, it is applicable not only to the radioactive substances described in the concrete structure CS (Fig. 2), but also to methods, devices, and systems for removing contaminants such as toxic substances, bacteria, etc. that pollute the environment such as air, water, soil, etc. can.
10 除染ブース(除染室)
11 フレーム
12 蛇腹状カバー
13 キャスタ
20 レーザー照射機構
21 レーザーガン
21F 光ファイバー
21L レーザー発振器
22 組合せレンズ
22S 対物レンズ面
23 エア噴射ノズル(気体噴射機構)
23C エアコンプレッサ
23H エアホース
30 水噴射機構(液体噴射機構)
31 噴霧ノズル
32 超音波霧化器(微粒化機構)
32H ホース
32P ポンプ
32T タンク
40 吸引機構
41 負圧ポンプ(吸引ファン)
42 集塵機
42F エアフィルタ
42H フレキシブルホース
90 電源設備
100 除染装置
200 コントローラ(制御部)
300 移動式作業車両(移動装置)
310 連結バー(連結機構)
1000 路面開放作業領域用除染システム(除染システム)
400 高所作業車両(移動装置)
500 昇降装置(移動装置)
510 モータ
520 巻掛伝動機構
530 連結リンク(連結機構)
2000 壁面開放作業領域用除染システム(除染システム)
600 移動作業台車(移動装置)
700 ロボットアーム(移動装置)
3000 建屋内閉鎖作業領域用除染システム(除染システム)
4000 隧道内閉鎖作業領域用除染システム(除染システム)
B 載置台
CS コンクリート構造物
CA 粗骨材
FA 細骨材
CC 独立気泡
MC 混入気泡
PP 汚染片
S 表面部(汚染層)
CP コンクリート舗装(コンクリート構造物)
CW コンクリート擁壁(コンクリート構造物)
CH コンクリート建屋(コンクリート構造物)
CT コンクリート隧道(コンクリート構造物)
LB レーザービーム
UM 超音波ミスト
JA 噴射エア
DA 汚染エア
10 Decontamination booth (decontamination room)
11
31
42
300 mobile work vehicle (moving device)
310 connecting bar (connecting mechanism)
1000 Decontamination system for road surface open work area (decontamination system)
400 aerial work vehicle (moving equipment)
500 lifting device (moving device)
510 motor 520 winding
2000 Decontamination system for wall open work area (decontamination system)
600 mobile work cart (moving device)
700 robot arm (moving device)
3000 Decontamination system for enclosed work areas in buildings (decontamination system)
4000 Decontamination system for closed work areas in tunnels (decontamination system)
B Mounting table CS Concrete structure CA Coarse aggregate FA Fine aggregate CC Closed cell MC Mixed cell PP Contaminated piece S Surface part (contaminated layer)
CP concrete pavement (concrete structure)
CW concrete retaining wall (concrete structure)
CH concrete building (concrete structure)
CT concrete tunnel (concrete structure)
LB Laser beam UM Ultrasonic mist JA Injection air DA Contaminated air
Claims (12)
前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間において、レーザービームを前記表面部に照射すると同時に、微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、汚染層を剥離・破壊して除去することを特徴とする除染方法。 A method for decontaminating an inorganic structure containing inorganic solid particles, containing a large number of air bubbles, and having a contaminated layer at least on the surface thereof contaminated with a contaminant,
In a closed negative pressure space surrounding the surface portion, the surface portion is irradiated with a laser beam, and at the same time, atomized or atomized liquid is sprayed to the same location as the laser beam irradiation position to peel off the contaminated layer. - A decontamination method characterized by destroying and removing.
前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間において、レーザービームを前記表面部に照射すると同時に、微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、汚染層を剥離・破壊して除去することを特徴とする除染方法。 A method for decontaminating a concrete structure containing inorganic solid particles as aggregate, containing a large number of fine closed cells, and forming a contaminated layer in which at least the surface portion is contaminated with a contaminant,
In a closed negative pressure space surrounding the surface portion, the surface portion is irradiated with a laser beam, and at the same time, atomized or atomized liquid is sprayed to the same location as the laser beam irradiation position to peel off the contaminated layer. - A decontamination method characterized by destroying and removing.
汚染層の気泡に入り込んだ液体はレーザービームで急加熱され、気泡内で急激に膨張して汚染層を剥離・破壊する請求項1又は請求項2に記載の除染方法。 The liquid sprayed toward the surface portion cools the surface portion heated by the laser beam to suppress melting,
3. The decontamination method according to claim 1 or 2, wherein the liquid that has entered the bubbles of the contaminated layer is rapidly heated by a laser beam and rapidly expands within the bubbles to peel and destroy the contaminated layer.
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、を備え、
前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去することを特徴とする除染装置。 A decontamination apparatus for an inorganic structure containing inorganic solid particles, containing a large number of air bubbles, and forming a contaminated layer at least on the surface thereof contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface,
In the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism irradiates the laser beam to the surface portion, and at the same time, the liquid injection mechanism sprays the atomized or atomized liquid to the same place as the laser beam irradiation position, so that the liquid is peeled off and destroyed. A decontamination device, wherein the suction mechanism sucks and removes the contaminated layer.
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、を備え、
前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去することを特徴とする除染装置。 A decontamination apparatus for a concrete structure that contains inorganic solid particles as aggregate, contains a large number of fine closed cells, and forms a contaminated layer in which at least the surface portion is contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface,
In the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism irradiates the laser beam to the surface portion, and at the same time, the liquid injection mechanism sprays the atomized or atomized liquid to the same place as the laser beam irradiation position, so that the liquid is peeled off and destroyed. A decontamination device, wherein the suction mechanism sucks and removes the contaminated layer.
前記気体噴射機構は、前記レーザー照射機構の作動中に常時前記対物レンズ面に向けて送風する請求項5ないし請求項7のいずれか1項に記載の除染装置。 The laser irradiation mechanism includes a single lens or a combination lens for irradiating a laser beam, and the lens closest to the surface portion among these lenses to the objective lens surface which is the lens surface facing the surface portion. A gas injection mechanism for blowing air is provided,
8. The decontamination apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the gas injection mechanism constantly blows air toward the objective lens surface during operation of the laser irradiation mechanism.
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、
前記レーザー照射機構及び前記液体噴射機構に対して制御信号を発する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去するように制御信号を発することを特徴とする除染システム。 A decontamination system for an inorganic structure containing inorganic solid particles, containing a large number of air bubbles, and forming a contaminated layer in which at least a surface portion is contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface;
a control unit that issues a control signal to the laser irradiation mechanism and the liquid ejection mechanism;
The controller causes the laser irradiation mechanism to irradiate the surface portion with a laser beam in the decontamination chamber, and at the same time, the liquid injection mechanism injects the atomized or atomized liquid to the same place as the irradiation position of the laser beam. A decontamination system, wherein a control signal is issued so that the suction mechanism suctions and removes the peeled/destroyed contaminant layer.
吸引機構が接続され、前記表面部を囲む状態で閉鎖された負圧空間を形成する除染室と、
レーザービームを前記表面部に照射するレーザー照射機構と、
微粒化又は霧化した液体を前記表面部に噴射する液体噴射機構と、
前記レーザー照射機構及び前記液体噴射機構に対して制御信号を発する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記除染室内で前記レーザー照射機構がレーザービームを前記表面部に照射すると同時に、前記液体噴射機構が微粒化又は霧化した液体をレーザービームの照射位置と同一個所に噴射し、剥離・破壊された汚染層を前記吸引機構が吸引・除去するように制御信号を発することを特徴とする除染システム。 A decontamination system for a concrete structure that contains inorganic solid particles as an aggregate, contains a large number of fine closed cells, and forms a contaminated layer in which at least a surface portion is contaminated with a contaminant,
a decontamination chamber to which a suction mechanism is connected and which forms a closed negative pressure space surrounding the surface portion;
a laser irradiation mechanism for irradiating the surface portion with a laser beam;
a liquid injection mechanism for injecting an atomized or atomized liquid onto the surface;
a control unit that issues a control signal to the laser irradiation mechanism and the liquid ejection mechanism;
The controller causes the laser irradiation mechanism to irradiate the surface portion with a laser beam in the decontamination chamber, and at the same time, the liquid injection mechanism injects the atomized or atomized liquid to the same place as the irradiation position of the laser beam. A decontamination system, wherein a control signal is issued so that the suction mechanism suctions and removes the peeled/destroyed contaminant layer.
前記制御部は作業領域外の所定位置に配置され、
前記移動装置は、前記制御部での遠隔操作に基づき発せられた制御信号により、前記除染室、前記レーザー照射機構及び前記液体噴射機構を作業領域内にて位置変更する請求項9又は請求項10に記載の除染システム。 In addition to mounting the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism and the liquid injection mechanism, further comprising a moving device capable of collectively changing the position with respect to the surface part in the work area to be decontaminated,
The control unit is arranged at a predetermined position outside the work area,
9 or 10, wherein the moving device changes the positions of the decontamination chamber, the laser irradiation mechanism, and the liquid injection mechanism within the work area according to a control signal issued based on remote control by the control unit. 11. The decontamination system according to 10.
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