JP2507478B2

JP2507478B2 - 放射性廃棄物の除染システム

Info

Publication number: JP2507478B2
Application number: JP62243201A
Authority: JP
Inventors: 史朗古村; 秀明日置
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1987-09-28
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS6484196A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、放射性汚染廃棄物の除染システムに係り、
特に、多量でしかも複数の材質が混在する放射性汚染金
属廃棄物を効率的にかつ徹底除染を行うことのできる放
射性廃棄物の除染システムに関する。

（従来の技術）原子力発電施設の寿命は30〜40年と言われており、寿
命となった原子力発電施設はある期間密閉管理された後
に解体撤去される。この原子力発電施設の廃止措置にと
もない発生する放射性汚染金属廃棄物は、比較的短期間
に多量に発生し、その上、発生する放射性汚染金属廃棄
物は熱交換器、タンク、配管、バルブといった種々のも
のがあり、これら種々の機器は夫々の使用条件等により
材質の異なるものが用いられている。これらの廃棄物を
切断し容器詰めを行う等の処理を施し、放射性汚染金属
廃棄物を保管、貯蔵もしくは処分する場合に貯蔵施設も
しくは処分施設は極めて大規模なものが必要となるとと
もに処理等の作業に伴う作業員の被曝が問題となる。

そのため、原子力発電施設の廃止措置にともない発生
する多量のしかも材質が多種である等の特長を有する放
射性汚染金属廃棄物に対し効率的な除染システムを開発
することにより、放射性廃棄物の発生量を大幅に低減す
ることが可能となり放射性廃棄物の貯蔵施設もしくは処
分施設の規模を小さくできるとともに、一般の廃棄物と
して取扱えるまで徹底除染された廃棄物については再利
用することができるため資源の有効活用を行うことも可
能となる。さらに、放射性廃棄物の発生量を大幅に低減
できるため作業員の被曝を低減することが可能となる。

これまで原子力発電施設の保守、改良等により発生す
る放射性汚染金属廃棄物に対して実施されている除染方
法を原理的に分類すると、化学的除染法、機械（物理）
的除染法、物理化学的除染方法、電気化学的除染法に分
類される。従来の除染方法は原子炉一次系の系統除染お
よび機器の供用期間中除染除染を主体に発展してきた背
景から、金属母材の健全性を損なわずに除染することを
目的とし開発、実用化されている。従って、これらの方
法では、金属表面の汚染のうち酸化被膜の除去までを行
うことが目的であり、単一の除染方法により種々の廃棄
物の除染が実施されている。

（本発明が解決しようとする問題点）しかしながら、原子力発電施設の廃止措置により発生
する機器、配管、バルブ等の表面には放射能汚染源であ
るクラッド（Co-60等）等の酸化被膜が長期間堆積して
おり、これらの中には結晶粒界に沿って放射能が母材内
部まで浸透しているものも存在するため、このような汚
染程度の大きな廃棄物については徹底的な除染を行う必
要がある。徹底的な除染を行うためには従来開発されて
きた除染方法では不十分である。従って、従来の除染方
法に加え、母材の表面層をも溶解するような強力な除染
方法を組合わせた合理的な除染システムが必要となる。
さらに、原子力発電施設の廃止措置により発生する廃棄
物の材質は多種にわたるため、効率的に除染を行うため
には廃棄物の材質をも考慮に入れ、廃棄物の種類により
除染性能が影響されない除染方法であるとともに測定・
弁別を合理的に組合せた除染システムが必要不可欠とな
る。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは原子力発電施設の保守、改良等や原子
力発電施設の廃止措置にともない短期間に多量に発生
し、しかもそれらの廃棄物は材質がステンレス鋼や炭素
鋼等からなり、さらに混在した状態で発生する等の特徴
を有する放射性汚染金属廃棄物を合理的な構成より成る
除染システムにより効率的に除染でき、かつ非放射性廃
棄物として扱うことのできるバックグラウンドレベルま
で徹底的に除染を行うことのできる放射性汚染金属廃棄
物の除染システムを提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）すなわち本発明による放射性廃棄物の除染システム
は、放射性汚染金属廃棄物に対し堆積クラッド等を除去
するための前除染系、廃棄物を洗浄するためのリンス
系、廃棄物の放射能レベルを測定し弁別するための測定
・弁別系、この測定・弁別系により所定の放射能レベル
まで除染できなかったと判断された廃棄物の材質を本除
染の前に弁別するための材質弁別系、この材質弁別系に
より弁別された廃棄物表面に浸透した放射能汚染物を廃
棄物の材質毎に異なった条件で除去するための本除染系
を具備し、本除染系は電解研磨除染法または酸化還元除
染法により廃棄物を除染し、材質弁別系は廃棄物の反射
率、透過率又は熱伝導率に基づいて廃棄物の材質を弁別
することにより材質に応じた放射性廃棄物の除染を行
う。

（作用）このように構成された除染方法においては、受入れた
放射性汚染廃棄物はまず前除染にて廃棄物表面に付着し
ているクラッド（Co-60）等の酸化被膜が剥離され除染
液側に除去される。前除染終了後の廃棄物はリンスさ
れ、廃棄物の放射能レベルが把握され、所定の放射能レ
ベルまで除染できた廃棄物とできなかった廃棄物とに弁
別される。前除染にて所定の放射能レベルまで除染でき
なかった廃棄物はさらに材質弁別が行われ、材質にした
がった本除染法が適用される。本除染終了後、再び廃棄
物の放射能レベルが測定され、所定の放射能レベルに達
しなかった廃棄物は必要に応じ再び本除染に戻される。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図から第３図を参照しな
がら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示したもので、図中
符号１は放射性汚染金属廃棄物を受けとる廃棄物受入れ
部、２は放射性汚染金属廃棄物の表面に付着するクラッ
ド等を除去するためにまず実施される前除染で、この前
除染には機械的な除染方法の一つである流動研磨除染が
適用される。３は前除染２後の廃棄物を洗浄するための
リンス槽、４はリンス槽３でリンス後の廃棄物の放射能
レベルを測定してその結果を基に廃棄物を所定の箇所へ
弁別する測定・弁別系４である。５は廃棄物の材質を識
別し材質毎に弁別を行う材質弁別系である。6aは材質弁
別系５により弁別された、例えば炭素鋼を専用に除染を
実施するための本除染である。6bは材質弁別系５により
弁別された、例えばステンレス鋼を専用に除染を実施す
るための本除染である。これら本除染6a、6bには、電気
化学除染法の一つである電解研磨除染法または強力化学
除染法の一つである酸化還元除染法等が使用される。7
a、7bは本除染後の廃棄物を洗浄するためのリンス槽、8
a、8bはリンス後の廃棄物の放射能レベルを測定して廃
棄物を所定の箇所へ弁別する測定・弁別系である。

上記構成を有すいうステムにおいて、解体現場より輸
送容器等に収納されて搬入されてきた放射性汚染金属廃
棄物（図示せず）は廃棄物の受入れ部１で容器より取出
され、前除染２にかけられる。前除染２は、容易な構成
でしかも廃棄物表面に付着するクラッド（Co-60）等を
除去するのに適した機械的な除染方法の一つである流動
研磨除染が使用される。ここで放射性汚染金属廃棄物表
面に研磨剤を含んだ流体（例えば水）が高圧下において
吹付けられ、廃棄物表面に付着したクラッド等の酸化被
膜およびペイント類は研磨剤を含んだ流体のアタックに
より剥離され、剥離されたクラッドは流体とともに除去
される。前除染２から取出された廃棄物はリンス槽３に
移され、ここで廃棄物に残った除染剤、クラッド等リン
ス剤によりきれいに洗浄除去され乾燥される。

リンス槽３から取出された廃棄物は、測定・弁別系４
により廃棄物の放射能レベルが測定され、測定結果を基
に所定の放射能レベル（例えば、一般廃棄物として取扱
えるバックグラウンドレベル）まで除染できた廃棄物９
とできなかった廃棄物とに弁別される。測定系は、例え
ば電離箱、Ge検出器等の放射能レベルを検出・測定可能
な検出器から構成されている。弁別装置はクレーン、コ
ンベヤ、ハンドリングロボット等が適用でき、測定系の
測定結果をフィードバックし所定の箇所へ廃棄物は弁別
される。

放射能レベルの測定の結果により、所定の放射能レベ
ルまで除染された廃棄物は再利用等にまわし資源の有効
活用をはかることが可能である。前除染２にて所定の放
射能レベルまで除染できなかった廃棄物は、その廃棄物
の材質が材質弁別系５により識別される。ここで初め
て、廃棄物の材質が明らかとなり、識別の結果、廃棄物
の材質が炭素鋼であれば廃棄物を本除染の6aに、また廃
棄物の材質がステンレス鋼であれば本除染の6bに廃棄物
は弁別される。廃棄物の識別を行うための材質弁別系５
には、廃棄物の透過率、反射率、熱伝導率を利用し材質
の弁別を行う方法等が適用される。これらの材質弁別測
定は物質が有する固有値を利用し識別する方法である。
本除染法6a、6bとしては、強制的に金属表面を溶出させ
る電解研磨除染または酸化還元除染が使用される。電解
研磨除染は電解液（リン酸等）中で廃棄物を陽極として
浸せきし、結晶粒界に沿って母材表面層内部まで浸透し
ている放射性汚染廃棄物の表面を溶出させ、汚染部分の
表面層を除去する方法である。また、酸化還元除染（レ
ドックス反応を利用したもの）は、強酸液（例えば、硝
酸溶液中に含まれる強酸化剤（Ce⁴⁺等）を加えた除染液
で汚染表面層が溶解し、汚染部分の表面層を除去する方
法である。これらの除染方法は、除染する廃棄物の材質
により廃棄物の溶解速度がことなると言われている。例
えば、酸化還元除染では、炭素鋼の溶解反応は拡散律速
であり、ステンレス鋼の溶解速度は化学反応律速である
（藤田等他、”レドックス反応を用いた除染技術の開
発”、日本原子力学会、K3、昭和61年分科会）。そのた
め各々の材質により溶解速度が５〜10倍程度異なるた
め、同じ厚さの汚染表面層を除染させるに要する時間が
異なってくる。従って、材質の異なる廃棄物を混在した
状態で除染を行うと、溶解速度の遅い廃棄物が除染時間
を決定するため、溶解速度の速い廃棄物に対しては無駄
な時間となるとともに余分な金属表面を削ることにな
り、二次廃棄物の増加にもつながる。従って、一つの除
染方法で種々の材質の廃棄物を除染することは効率のよ
い除染とは言えない。本発明はこのような問題点を解決
すべく、本除染の前工程において前述した如く材質弁別
を行い、同種の材質を１つの除染6aまたは6bで実施する
ように工夫されている。これにより各材質毎の本除染は
除染を実施する対象の廃棄物の材質により最適な除染時
間を設定することができ、確実にかつ効率的に除染を行
うことが初めて可能となる。本発明によれば、電解研磨
除染または酸化還元除染法の除染性能として除染係数
（DF値）10⁴以上達成できる。

本除染が終了した廃棄物は本除染6a、6bから取出さ
れ、廃棄物に残存する除染剤または溶出クラッドを洗浄
するためリンス槽7a、7bに移される。リンス槽7a、7bで
廃棄物に残った除染剤、クラッド等はリンス剤によりき
れいに洗浄除去され乾燥された後、廃棄物は測定・弁別
系８により廃棄物の放射能レベルが測定される。その測
定結果を基に所定の放射能レベル（例えば、一般廃棄物
として取扱えるバックグラウンドレベル）まで除染でき
た廃棄物10a、10bと所定の放射能レベルまで除染できな
かった廃棄物とが弁別される。測定・弁別系8a、8bの測
定系は、例えば電離箱、Ge検出器等の放射能レベルを検
出・測定可能な検出器から構成されている。弁別装置は
クレーン、コンベヤ、ハンドリングロボット等が適用で
き、測定系の測定結果をフィードバックし所定の箇所へ
廃棄物を弁別される。放射能レベルの測定の結果、所定
の放射能レベルまで除染された廃棄物は再利用等にまわ
し資源の有効活用を実施することができる。本除染にて
所定の放射能レベルまで除染できなかった廃棄物につい
ては、必要に応じ再び本除染6aまたは6bに戻し、再び本
除染を実施する。

本発明による放射性廃棄物の除染システムにより、第
１表に示す複数の材質が混在する廃棄物9600tonを除染
した結果、第２表のような廃棄物とすることができた。

第２表から本発明の放射性廃棄物の除染システムを適
用することにより、放射性廃棄物9600tonを2400tonまで
大幅に低減させうることができた（10^-6Ci/tonを放射性
／非放射性廃棄物の区分境界とした場合）。これは、受
入れた放射性汚染金属廃棄物を前除染し、その後、廃棄
物の材質の識別を行い、その結果を基に廃棄物を弁別
し、それぞれの廃棄物材質毎に除染を実施する合理的な
除染方法とすることにより達成できたものである。ま
た、第１表に示す複数の材質が混在する廃棄物9600ton
を従来の除染方法で行った場合と本発明で示した廃棄物
の材質弁別を行って除染した場合の除染時間を比較する
と、第３表の結果となる。

第３表より明らかなように本発明による除染システム
においては従来要していた除染時間を３割短縮すること
ができる。

第２図は本除染以降の工程を１系統により行う場合の
第２の実施例を示したものである。第１図を同様の機器
については同一の符号で示しある。放射性汚染廃棄物の
除染処理工程は第１図で説明した実施例と同様である。
つまり、材質弁別により廃棄物を各材質毎に選別し、廃
棄物一時仮置場11a、11bの様な所に溜めておき、交互に
本除染を実施するものである。これにより、本除染以降
の工程が１系統に簡素化できる。

次に、第３図は第２図の実施例をさらに簡素化した場
合の第３の実施例を示したものである。第２図の本除染
実施後に実施する廃棄物を所定の箇所に弁別する測定・
弁別系と前除染後に実施する廃棄物を所定の箇所に弁別
する測定・弁別系を一つのもので併用する場合の実施例
を示したものである。本除染６後の廃棄物については、
リンス層７でリンス後、測定・便別を実施し、再度除染
が執拗と判断されたものについては、本除染を実施す
る。第３図に付した符号は第２図と同様、第１図を同様
の機器については同一の符号で示しある。放射性汚染廃
棄物の基本的な除染処理工程は第１図および第２図で説
明したものと同様である。

また、図示しないが前除染の後と本除染の後にそれぞ
れ実施する廃棄物のリンスについて、一つのリンス槽で
前除染後の廃棄物と本除染後の廃棄物の洗浄に併用する
場合も考えられる。さらに、本除染槽に再生系を装着す
ることにより、除染廃液の発生量を低減することが可能
となる。

尚、本発明は第１図から第３図の実施例に限定される
ものではなく、例えば前除染、本除染の電解研磨除染ま
たは酸化還元除染、測定・弁別系、リンス槽はそれぞれ
１基だけである必要はなく必要に応じ複数基設置しても
よい。それによって、さらに除染時間を短縮する効果を
得ることができるとともにさらに多量の廃棄物の除染が
可能となる。また、材質弁別は本除染実施前の除染工程
にあればこれに限定するものではない。

以上本実施例によると以下のような効果を奏すること
ができる。

まず、放射能が母材内部へ浸透していない汚染程度の
軽い放射性汚染金属廃棄物については前除染にて除染で
きる。

放射能が結晶粒界に沿って母材内部まで浸透している
汚染の強固な廃棄物についても、は本除染にて徹底除染
することができ、大幅に放射性廃棄物量を低減すること
ができる。

さらに、本除染を廃棄物の材質毎に弁別して行うこと
により、廃棄物の材質に影響されることなく除染を効率
的にしかも確実に行うことが可能である。

放射性廃棄物の発生量を低減でき廃棄物貯蔵施設もし
くは処分施設の規模を小さなものとすることが可能とな
るとともに作業員の被曝を低減することが可能である。

［発明の効果］本発明による放射性廃棄物の除染方法によりば、原子
力発電施設の保守、改良等や原子力は発電施設の廃止措
置にともない発生する複数の材質が混在する多量の廃棄
物に対し、材質の影響を受けることなく効率的にかつ徹
底除染が行なうことができ、除染の信頼性を向上させる
ことができた。また、放射性廃棄物の除染に要する時間
を大幅に短縮できるとともに、放射性廃棄物の発生量を
低減できるため放射性廃棄物貯蔵施設もしくは処分施設
を小さくでき、廃棄物の貯蔵もしくは処分費用を大幅に
低減できる。さらに処理作業等にともなう作業員の被曝
低減に大きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はそれぞれ本発明の実施例にあける放
射性廃棄物の除染システムを示す工程図である。１……廃棄物の受入れ部２……前除染３……リンス槽４……測定・弁別系５……材質弁別系６……本除染７……リンス槽８……測定・弁別系９、10……所定レベル以下廃棄物 11……廃棄物一時仮置場

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放射性汚染金属廃棄物に対し堆積クラッド
等を除去するための前除染系、廃棄物を洗浄するための
リンス系、廃棄物の放射能レベルを測定し弁別するため
の測定・弁別系、この測定・弁別系により所定の放射能
レベルまで除染できなかったと判断された廃棄物の材質
を本除染の前に弁別するための材質弁別系、この材質弁
別系により弁別された廃棄物表面に浸透した放射能汚染
物を廃棄物の材質毎に異なった条件で除去するための本
除染系を具備してなることを特徴とする放射性廃棄物の
除染システム。
【請求項２】前記本除染系は電解研磨除染法または酸化
還元除染法により前記廃棄物を除染することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の放射性廃棄物の除染シス
テム。
【請求項３】前記材質弁別系は、前記廃棄物の反射率、
透過率又は熱伝導率に基づいて前記廃棄物の材質を弁別
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射
性廃棄物の除染システム。