JP2577445B2 - 金属表面除染装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は金属表面除染装置に係り、特に構成が簡単で
かつ短時間で高い除染効率を提供するとともに、大型構
造物にも適用可能なものに関する。

（従来の技術） 例えば原子力発電所にあっては、原子炉建屋内の空間
線量率を低減させる為に、原子炉建屋内に設置された各
種機器の表面を除染して放射性物質による表面汚染を除
染する必要があり、特に保守・点検時には作業員が上記
各機器に接近して作業を行なうために、予め除染を施し
ておく必要がある。

一方放射性物質によってその表面が汚染された金属廃
棄物等にあっては、上記除染によって放射性物質により
汚染された表面を洗浄して放射能レベルを低減させるこ
とは、その後の取扱作業を行う上で極めて重要なことで
ある。また現状では放射性物質によってその表面を汚染
された金属廃棄物の保管量は増大する傾向にある。よっ
てこのような大量の大型金属廃棄物を除染し通常の金属
廃棄物と同様の処理を行なうことができれば、除染は極
めて重要な意味をもつ。

そこで従来考えられている金属表面除染装置について
説明する。まず通常行われている方法としては水ジェッ
トあるいはブラシを使用したホーニングである。しかし
ながらこれらの方法ではあまり大きな除染効率を得るこ
とはできない。次に考えられているのが、いわゆる「浸
漬法」といわれる電解研磨法である。これは被研磨物と
電極の両方を電解液中に対向する状態で浸漬するもので
ある。

上記構成によると以下のような問題がある。すなわち
上記浸漬法の場合には、電流密度が0.2〜0.7A/cm²と比
較的小さい為に研磨速度が遅いという問題があるととと
もに、電解液を収容した槽内に被研磨物を浸漬させるた
めに被研磨物の大きさが槽の大きさにより制限を受ける
こととなる。したがって研磨の対象としては比較的小さ
いものに限定されてしまうという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の構成にあっては、研磨速度が遅くか
つ被研磨物の大きさが制限され比較的大型のものについ
ては不可能であるという問題があり、本発明はこのよう
な点に基づいてなされたものでその目的は、上記問題点
を解決することができるとともに、簡単な構成でかつ短
時間で高い除染効率を提供し得る金属表面除染装置を提
供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明による金属表面除染装置は、保護カバ
ーと、この保護カバー内に配置され電解液を導入すると
ともにこの電解液を外側に流出させる電解液流出口を備
えた内管と、この内管の外周側に間隔を有して配設され
内管の電解液流出口より流出した電解液を電解液流出口
より外側に流出させる外管と、この外管の外周に設置さ
れ外管の電解液流出口より流出した電解液が浸透すると
ともに被研磨物に接触する研磨材と、上記保護カバーの
外側に設置され上記外管を回転させる駆動機構と、上記
内管の一方に接続され硫酸ナトリウム溶液を主成分とす
る電解液を供給する電解液供給機構と、上記研磨材から
流出した電解液を回収する電解液回収機構と、上記保護
カバーに接続された排気機構とを具備したことを特徴と
するものである。

（作用） つまり電解液供給機構から内管内に硫酸ナトリウム溶
液を主成分とした電解液を供給する。この電解液は内管
の電解液流出口から内管と外管との間に流出する。流出
した電解液は外管の電解液流出口を介して外管の外側に
流出して研磨材に浸透する。一方外管は駆動機構により
回転せられており、それによって研磨材は電解液を浸透
した状態で被研磨物に接触しながら回転する。これによ
って被研磨物の金属溶出が起り、さらに研磨材が不動態
酸化膜を擦過除去していく。またその際排気機構により
保護カバー内は排気されるとともに、研磨材から流出し
た電解液は電解液回収機構により回収される。

（実施例） 以下第１図乃至第５図を参照して本発明の一実施例を
説明する。第１図は本実施例による金属表面除染装置の
構成図であり、図中符号１は保護カバーである。この保
護カバー１の両端部にはスカート部1aが形成されてい
る。上記保護カバー１内には研磨機構2が収容されてい
る。この研磨機構2は一対の二重管３から構成されてい
る。二重管３は内管４及びこの内管４の外周側に間隔を
有して配設された外管５とからなり、この外管５の外周
面には管状の研磨材６が取付けられている。この研磨材
６としては通水性及び弾性を備えたものが使用される。
上記内管３はその両端を架台７（第３図に示す）に支持
されており、一方（第３図中左側）が開口され他方（第
３図中右側）が閉塞されている。そしてその円筒部には
複数の電解液流出口８が形成されている。そして後述す
る電解液供給機構から内管４の一方より供給された電解
液９はこの電解液流出口８を介して内管４と外管５との
間に流出する。また外管５の円筒部にも電解液流出口10
が形成されており、内管４から流出した電解液９はこの
電解液流出口10を介して外管５の外側に流出して研磨材
６中に浸透する。尚内管４と外管５との間の両端には図
示しないシールリングが装着されシールされているとと
もに、それら一対のシールリングのさらに外側位置には
夫々ベアリング（図示せず）が介挿されている。また第
３図中符号11は通電部である。この通電部11を介して上
記外管５と被研磨物34との間に直流電源を印加する。

内管４の一方には電解液供給機構12が接続されてい
る。この電解液供給機構12は、電解液供給タンク13、電
解液供給ポンプ14、開閉弁15、及びこれらと上記内管４
とを接続する配管系16とから構成されている。また上記
電解液供給ポンプ14には配管17を介して水洗水タンク18
が接続されている。上記配管17には開閉弁19が介挿され
ている。そして上記電解液供給ポンプ14の運転により配
管系16を介して夫々の内管４内に電解液９が供給され
る。

前記保護カバー１の上面側には駆動機構20が設置され
ている。この駆動機構20の駆動モータ21と前記夫々の外
管５との間にはベルト22,22が夫々巻回されている。よ
って上記駆動モータ21の運転によりベルト22を介して夫
々の外管５が回転する。その際２つの外管５の回転方向
は図中矢印で示すように反対方向となっている。これは
発生する回転モーメントの方向を反対として回転ぶれ、
それによる各種不具合の発生を防止する為である。

保護カバー１には排気機構23が接続されている。この
排気機構23はミストセパレータ24、ブロワ25、及びこれ
らと保護カバー１とを接続する配管系26とから構成され
ている。また上記ミストセパレータ24と前記電解液供給
タンク13との間には電解液回収配管27が配設されてい
る。

又図中符号28は電解液回収機構である。この電解液回
収機構28は被研磨物34の近傍に設置されたドレン受け2
9、循環ポンプ30、フィルタ31、及びこれらを接続する
とともに回収した電解液を前記電解液供給タンク13に戻
す配管系32とから構成されている。

次に前記電解液９についてであるが、本実施例では電
解液９として20wt％以下の硫酸ナトリウム溶液（NaS
O₄）に溶解度以下のフッ化ナトリウム（NaF）を添加し
たものを使用している。以下その背景を説明する。通常
電解液として使用するのは硝酸ナトリウム水溶液（NaNO
₃）であり、それは被研磨物表面の仕上げ性がよいから
である。そこでこの硝酸ナトリウムと硫酸ナトリウムと
を比較してみる。まず第４図を参照して両者の研磨速度
を比較してみる。第４図は横軸に電流密度（A/cm²）を
とり、縦軸に研磨速度（μm/min/cm²）をとり、オース
テナイト系ステレス鋼に電解複合研磨を施した場合につ
いてその研磨速度を比較して示した図である。図中符号
○及び●は硫酸ナトリウム、又符号△及び▲は硝酸ナト
リウムの場合である。この第４図から明らかなように両
者に差が無いことがわかる。このように硫酸ナトリウム
を硝酸ナトリウムと同様に電解液として使用することが
可能である。さらに一般に原子力発電所では硫酸ナトリ
ウムは豊富にある。すなわち原子力発電所では硫酸ナト
リウムはイオン交換樹脂再生の際の廃液として大量に発
生する。したがってこのように大量に存在する硫酸ナト
リウムを電解液として使用することは極めて効果的なこ
とである。通常このような硫酸ナトリウムは廃棄物とし
て廃棄物処理施設で処理されている。したがって電解液
として使用してもこれと同様に既存の設備で処理が可能
である。このような理由から本実施例では電解液９とし
て硫酸ナトリウムを主成分としたものを使用することと
している。

次に本実施例で使用している硫酸ナトリウムについて
さらに詳細に説明する。通常硫酸ナトリウムは水に対す
る溶解度曲線が０〜約35℃まで増加し（約５〜35％）、
それ以降は温度と共に低下する傾向にある。そして０〜
35℃の間の溶解度変化が大きく、温度低下による結晶化
を起しやすい性質を有している。その為常温で使用する
場合には、このような結晶化を防止するように硫酸ナト
リウム濃度を下げる必要がある。そこで本実施例では20
wt％以下としている。

一方硫酸ナトリウム溶液を単独で使用する場合には、
電流効率は20％前後であり、効率を上げることが望まれ
る。そこで本実施例では前述したように添加物として溶
解度以下のNaFを使用している。これを第５図を参照し
て説明する。第５図は横軸にNaF添加量（wt/％）をと
り、縦軸に研磨速度（μm/min・cm²）をとりその変化を
示した図である。この第５図から明らかなように添加物
の量を増大させることにより研磨速度は大きくなってい
る。これはF^-の効率向上効果に起因する。またNaFの水
に対する溶解度は温度に殆ど依存せず、約４％である。
本実施例では懸濁状態ではフィルタに悪影響を与えるこ
とを考慮して溶解度以下で使用することとする。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず各二重管
３の外管５は夫々反対方向に回転せられている。その状
態で電解液供給機構12から夫々の内管４内に電解液９が
供給される。尚その際開閉弁15は開弁され又開閉弁19は
閉弁されている。内管４内に供給された電解液９は内管
４の電解液流出口７を介して内管４と外管５との間に流
出する。内管４と外管５との間に流出した電解液９は外
管５に形成された電解液流出口８を介して研磨材６中に
浸透していく。電解液９が浸透した研磨材６は外管５の
回転により一体に回転し、被研磨物34に接触していく。
また外管５と被研磨物34との間には通電部11を介して直
流電源が印加されており、よって電解作用により被研磨
物の金属溶出が発生する。それと同時に上記回転してい
る研磨材６が不動態化酸化膜を擦過除去していく。それ
によって所望の研磨がなされる。除去された放射性物質
は電解液９中に混入していく。また除染を行なっている
間はブロワ25を運転して保護カバー１内に負圧状態とす
る。それによって電解液９の飛散を防止する。またミス
トセパレータ24により排気ガス中のミストを分離する。
電解により発生するガスは水素ガス及び酸素ガスが殆ど
であり、放射性物質はミスト中に大部分が含有されてい
る。またミスト中に含有されている電解液成分は回収配
管27を介して電解液供給タンク13に戻す。また固形分は
遮蔽管理する。一方保護カバー１から流出した電解液９
はドレン受29内に集められる。ドレン受29内に集められ
た電解液９は循環ポンプ30により吸引されフィルタ31を
介して上記電解液供給タンク13内に戻される。上記フィ
ルタ31では電解液９中の金属水酸化物、クラッド等の固
形分が除去され遮蔽管理される。尚装置全体は被研磨物
34上を走行可能である。

所定の研磨が終了したら、開閉弁15を閉弁して開閉弁
19を開弁して、洗浄を行なう。すなわち水洗水タンク18
内から洗浄水がポンプ14及び配管系16を介して各内管４
に供給される。それと同時に外管５を回転させる。これ
によって被研磨物34の洗浄を行なう。以上で一連の動作
が終了する。

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。

まず本実施例の場合には研磨速度が極めて速いととも
に、大型構造物にあっても効果的に研磨それによる除染
を施すことが可能である。

又研磨により除去された放射性物質はミストセパレー
タ24及びフィルタ31中に捕集されるので、研磨後に被研
磨物34を取扱う場合に放射線被曝を効果的に低減させる
ことができる。

また本実施例では電解液９として硫酸ナトリウム溶液
を主成分とするものを採用しており、この硫酸ナトリウ
ムは原子力発電所にあっては大量に存在するものである
ので、コスト的にも極めて好都合である。さらに研磨後
に電解液９を処理する場合にも既存の硫酸ナトリウム処
理設備をそのまま使用することができる。さらに電流効
率を向上させるべくNaFを添加させているので、高い電
流効率を得ることができる。

また構成も簡単であるとともに、短時間で効果的な除
染を施すことができる。

さらに本実施例の研磨機構２の場合には二重管方式を
採用しており、外管５が直接被研磨物34に接触すること
はないので、被研磨物34に凹凸があったり、傾斜部があ
っても何等問題はなく安定した研磨を施すことができ
る。

また保護カバー１内は排気機構23により常に負圧状態
となっているので、電解液９の飛散は効果的に防止され
る。

さらに電解液回収機構28により流出した電解液９を回
収して放射性物質等を除去した後再度電解液供給機構12
に戻すようにしているとともに、排気機構23によっても
電解液９は回収され戻される構成であるので、電解液９
の有効利用が効果的に図られ極めて効率的である。

さらに本実施例の場合には開閉弁15及び19の切換によ
り洗浄運転を行なうことができる。

尚本発明は前記一実施例に限定されるものではなく、
研磨機構の構成例えば二重管の数その設置方法は種々の
ものが考えられる。また電解液としても硫酸ナトリウム
を主成分としたものであれば前記一実施例のものに限定
されないことは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明による金属表面除染装置に
よると、大型構造物についても効果的に除染を施すこと
ができ、又その構成も簡単で短時間で高い効率で除染を
施すことがでる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図は金属表面除染装置の全体構成図、第２図は研磨機構
の構成を示す断面図、第３図は研磨機構の平面図、第４
図は硫酸ナトリウム及び硝酸ナトリウムの研磨速度を比
較して示す特性図、第５図はNaF添加量による研磨速度
変化を示す特性図である。 １……保護カバー、2……研磨機構、３……二重管部、
４……内管、５……外管、６……研磨材、7,8……電解
液流出口、９……電解液、12……電解液供給機構、23…
…排気機構、28……電解液回収機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 中国電力株式会社 広島県広島市中区小町４番33号 (73)特許権者 999999999 日本原子力発電株式会社 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 (73)特許権者 999999999 株式会社東芝 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 (72)発明者 赤堀 文則 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東京電力株式会社内 (72)発明者 須田 謙一 宮城県仙台市一番町３丁目７番１号 東 北電力株式会社内 (72)発明者 成瀬 喜代士 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部 電力株式会社内 (72)発明者 小神 雅春 富山県富山市桜橋通り３番１号 北陸電 力株式会社内 (72)発明者 鍋田 隆章 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 日本原子力発電株式会社内 (72)発明者 坂本 清次 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (72)発明者 和田 幹雄 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭61−30328（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−22020（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】保護カバーと、この保護カバー内に配置さ
   れ電解液を導入するとともにこの電解液を外側に流出さ
   せる電解液流出口を備えた内管と、この内管の外周側に
   間隔を有して配設され内管の電解液流出口より流出した
   電解液を電解液流出口より外側に流出させる外管と、こ
   の外管の外周に設置され外管の電解液流出口より流出し
   た電解液が浸透するとともに被研磨物に接触する研磨材
   と、上記保護カバーの外側に設置され上記外管を回転さ
   せる駆動機構と、上記内管の一方に接続され硫酸ナトリ
   ウム溶液を主成分とする電解液を供給する電解液供給機
   構と、上記研磨材から流出した電解液を回収する電解液
   回収機構と、上記保護カバーに接続された排気機構とを
   具備したことを特徴とする金属表面除染装置。