JP3141030B2 - 表面を処理する方法 - Google Patents

表面を処理する方法

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JP3141030B2 JP05511536A JP51153693A JP3141030B2 JP 3141030 B2 JP3141030 B2 JP 3141030B2 JP 05511536 A JP05511536 A JP 05511536A JP 51153693 A JP51153693 A JP 51153693A JP 3141030 B2 JP3141030 B2 JP 3141030B2
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    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面処理方法、更に詳細には放射性核種で汚
染される表面を処理する方法に関する。
原子力産業では、機械部品や構造的特徴材を含む物体
の表面は、コバルト60、セシウム137もしくはストロン
チウム90のような放射性核種、又はPuO2もしくはUO2の
ような放射性化合物で汚染され得る。これらの表面を処
理する現行の具体的方法には、化学試剤の使用及び研削
ジェットが挙げられる。しかしながら、汚染する放射性
核種は部品又は外形材の表面部分に深く溶け込み、これ
らの公知の表面処理による除去には問題がある。
多くの代りの表面処理が他に試みられている。１つの
このような処理は、欧州特許出願明細書91646A1号に記
載され、それは表面に向けられるレーザービームによっ
て放射性成分の表面から放射性金属酸化物を除去する方
法を開示している。英国特許出願明細書2242060A号で
は、トリチウムで汚染されたコンクリート表面から水を
蒸発させて、トリチウムを除去する目的で、その表面を
マイクロ波照射によって処理する。ドイツ特許出願明細
書3500750A号は、構造内の強化バーを誘導加熱して鉄筋
コンクリート構造からコンクリートの放射能汚染表面層
を除去する方法を開示している。特開平３−2595号に記
載された更に別の方法では、放射能汚染コンクリート表
面を、マイクロ波放射により表面を照射することによっ
て除去する。
これらの代替処理のいずれも、放射能汚染の表面から
除去するか、さもなければ汚染表面をそれ自体除去す
る。これらの処理の性質によって、汚染は空気浮遊し、
従って川下処理を必要として、更に紛糾と出費をもたら
す。
本発明では、放射性核種で汚染される表面を処理する
方法、即ち、その表面を横断して強度の熱の局部区域を
通過させ、表面の放射性核種を固定又は封止することか
ら成る方法を提供する。
前に説明したように、前記の代替処理は、表面から汚
染を除去し、又は汚染を含有する表面層を除去するため
に使用される。これらの処理のいずれも、本発明の提供
するような表面に対する汚染の固定又は封止を達成する
方法を提供するものはない。本発明は更に簡単で更に安
価な処理を可能にする。
本発明では、強度の熱は少なくとも150W/cm2のエネル
ギー水準を有することが望ましい。好ましくは、強度の
熱をレーザー光源によって、又はレーザー光源から光フ
ァイバーケーブルを介して加える。
強度の熱の区域は、たとえば表面を過ぎるｘ−ｙラス
ター様式で、表面を有する対象物を移動することによっ
て、及び／又は強度の熱の源泉を移動することによって
通過し得る。比較的大きい処理面積は、対象物及び／又
は強度の熱源の重複移動により達成し得る。
汚染表面は、対象物に塗布される層、たとえばペイン
ト、又はエポキシ層のようなプラスチック塗料を含み得
る。
塗料材料の少くとも１層は、強度の熱を加える前又は
後に塗布して、塗料材料を融解して支持体に対する塗料
材料の結合を形成すること、又は塗料材料と前記の支持
体材料から成る溶融層を形成することによって、対象物
の上又は中に放射性核種を固定封止し得る。塗料材料の
例には、ガラス、金属、窯業製品、ポッツォラナ及びシ
ャモット、又はそれらの混合物が挙げられる。表面に対
して塗料を付着するために更に進んで強度の熱を加える
ことが必要であり得る。
金属表面に対する本発明のもう１つの応用例では、強
度の熱の局部区域が表面の金属の局部的融解を生じ、そ
れはその後強度の熱の局部区域が表面を横断すると固化
する。表面の融解と再固化は金属中の放射性核種を固定
して、多孔性又は亀裂のような表面の局部的欠陥を補修
し得る。
付属の図面を参照し、単なる例示として本発明につい
て更に説明する。
第１図は、金属対象物に適用した本発明の側断面を示
す。
第２図は、第１図を矢印Ａの方向に見た所を示す。
第３図は、コンクリート対象物に適用した本発明の側
断面を示す。
第４図は、コンクリート対象物に対する本発明の別の
適用例の側断面を示す。
第５図は、本発明の更に別の適用例の側断面を示す。
第１図では、放射性核種14が埋封される内層13を含む
表面12を有する鋼対象物10を示す。レーザー光源16は、
表面12に強度の熱の局部区域18形成する方向に、表面12
にあてられる。第２図に示すようにレーザー光源16は表
面12を横断して、矢印によって示すようにラスター方式
で通過するようにセットされ、表面12を横切って強度の
熱の局部区域18を通過させる。
操作中、レーザー光源16によって加えられる強度の熱
の局部区域18は、表面12の局部融解を生じ、その揮発を
伴わないように配置される。続いて、レーザー光源16が
表面12を横切って通過するとき、融解表面12は固化し
て、その中の放射性核種14を固定する。
放射性核種（表示せず）で汚染された表面52を有する
コンクリート対象物50に対する、第３図に示す本発明の
別の応用例では、シーラントの層54を表面52に塗布し、
その後レーザー光源56によって加えられる強度の熱の局
部区域55によって融解し、放射性核種を表面52に固定す
る。適当なシーラントは、水ガラスのような無機ペース
ト、金属粉末、セラミック粉末、ガラス粉末、ポッツォ
ラナ及びシャモット、又はそれらの混合物が挙げられ、
吹付けのような慣用方法によって使用し得る。ポッツォ
ラナとシャモットのコンクリート表面に対する使用は、
高温で遊離石灰との反応を生じる。これによりコンクリ
ート表面に対し塗料のセラミック結合を発生して、強度
の熱の適用後にガラス状の実質的に細孔のない塗料を残
す。２つ以上のこのような層を使用してもよい。
本発明は、たとえば層54を融解するために、火炎、プ
ラズマイオン、超音波エネルギー、マイクロ波及び誘導
加熱のような別の熱源によって実施してもよい。適当な
レーザー光源には、CO2レーザー、Nd−YAGレーザー、エ
キシマーレーザー又は半導体レーザーが挙げられる。ネ
オジム−イットリウムアルミニウムガーネット（Nd−YA
G）レーザー光源は、それからの放射が光ファイバーケ
ーブルを介して伝達し得るために好ましい。このような
ケーブルは容易に移動でき、レーザー光源から強度の熱
の伝達される局部区域の表面を横切る移動を容易にす
る。
所望により、適切なシーラント層54の使用を非コンク
リート表面、例えば鋼に使用し得る。
本発明の大部分の応用例では、少くとも150W/cm2の強
度の熱の局部区域が好ましい。
本発明の前記応用例にレーザー光源又は光ファイバー
ケーブルの移動の代り又は同時に汚染表面を有する目的
物を移動して、表面を横切るように強度の熱の局部区域
を通過させ得ることは明らかである。
第４図では、放射性核種（表示せず）で汚染された表
面62を有するコンクリート対象物60の部分を示してい
る。セメントタイト系材料の第１層64は表面62に取付け
られて、第１層64を横断するように配置されたレーザー
光源66からの高熱を利用して表面62上に定着され、これ
を水源68から水を用いて約１分間浸漬し第１層64中の石
灰の友脱水を遂行させて、24時間以上リセットさせる。
第１層64と同様のセメントタイト系材料の第２層70を第
１層64に取付け、次いでレーザー光源60からの高熱を
「ｘ−ｙ」ラスター式に第２層70を横断させ、第２層70
を定着し、ガラス質表面72を製造する。
第１層64用セメントタイト系材料は、 シャモット − 70％ ポッツォラナ − 10％ 工業用水ガラス − 20％ の最適比率の混合物から成るのが好ましく、第２層70は ポッツォラナ − 40％ ポゾラン − 35％ シャモット − 20％ 工業用水ガラス − 5％ 水 の最適比率の混合物から成るのが好ましい。このような
セメントタイト系材料はレーザー光源66による加熱後第
２層のガラス70の形成に十分な珪酸塩含有量を提供しな
ければならないが、所望により第１層64と第２層70は相
互に異なる組成を有してもよい。
第２層70上のレーザー光源66の横断の方向が第２層64
上のレーザー光源66の横断の方向に対し垂直である場合
は有利である。これにより第２層70の耐衝撃性の改良さ
れた更に滑らかな表面をもたらすためである。
セメンタイト系材料に少量の花崗岩粉末、又はステン
レス鋼のような金属粉末を添加することによって第２層
70の耐衝撃性が幾らか有利になり得る。混合物中の少量
の亜鉛末も層64,70の滑らかさを改良する。
若干の使用例では、0.5mm〜0.8mmの厚さで、各層64,7
0の厚さは満足し得る。
適当なレーザーとしては2kw Electrox CO2レーザーと
400W Lumonics Nd−YAGレーザーが挙げられる。Nd−YAG
レーザーは光ファイバーを介して伝送することができ
る。直径４〜8mmの間のスポットサイズのレーザービー
ムを使用し得る。所望によりレーザー光源66によって加
熱される表面は、窒素又はアルゴンのような不活性遮蔽
ガスによって保護し得る。
第５図では、放射性核種（表示せず）で汚染された表
面82を有するコンクリート対象物80の部分を示す。セメ
ンタイト系材料の厚い層84（たとえば＞5mm）を表面82
に取付け、次いでレーザー光源86からの高熱を層84に加
えて、層84の表面88にガラス質塗装（1mm）を形成す
る。層84は、好ましくは シャモット 層／花崗岩 ポッツォラナ（少量） 工業用水ガラス 水 の混合物から成る。層84の最上部で比較的大きい割合の
ポッツォラナ／ポゾラン値を利用することは、表面88の
ガラス質コーティングの形成を助長する。
レーザー光源66と同様なレーザー光源86を使用し得
る。層84の厚さは、表面82に層84中の遊離石灰のかなり
の脱水を起すのに十分な高さの温度（500℃）で、表面8
2に到達するレーザー光源86からの高熱を阻止する。
層84を表面82に取付ける前に、レーザー光源86によっ
て表面82に、初期熱処理を加え得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モダン，ピーター・ジユリアン イギリス国、シー・エイチ・６・５・テ イー・エス、ウエールズ、フリント、ク ルーイド、ブロン・ルーイン・７ (72)発明者 ステイーン，ウイリアム・マクスウエル イギリス国、エル・48・１・ビー・ユ ー、ウイラル、キヤドリー、リンクス・ ヘイ・ロード、リンクサイド（番地な し) (56)参考文献 特開 平４−168400（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−187898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65499（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21F 9/28 G21F 9/30

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】放射性核種で汚染された対象物の表面を処
    理する方法であって、その表面を横断して強度の熱の局
    部区域を通過させて表面を溶融させ、再固化した表面中
    に放射性核種を固定又は封止する方法。
  2. 【請求項２】強度の熱の局部区域が少くとも150W/cm2の
    エネルギー水準を有する、請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】強度の熱がレーザー手段を有する高熱源か
    ら提供される、請求の範囲第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】レーザー手段が光ファイバーケーブルを含
    み、それを介してレーザーによる強度の熱を加える、請
    求の範囲第３項に記載の方法。
  5. 【請求項５】レーザー手段がネオジム−イットリウムア
    ルミニウムガーネットレーザーを有する、請求の範囲第
    ３項に記載の方法。
  6. 【請求項６】強度の熱が対象物を強度の熱源と相対的に
    移動することによって表面を横断して通過する、請求の
    範囲第１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】強度の熱源と対象物が重なるように移動さ
    れる、請求の範囲第６項に記載の方法。
  8. 【請求項８】表面が金属から成り、強度の熱が表面を融
    解するような高熱である、請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】塗料材料の少くとも１つの層が強度の熱を
    加える前に表面に塗布される、請求の範囲第１項に記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】塗料材料の更に１つの層が強度の熱を加
    えた後、表面に塗布される、請求の範囲第９項に記載の
    方法。
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