JP3530961B2 - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
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- JP3530961B2 JP3530961B2 JP27086994A JP27086994A JP3530961B2 JP 3530961 B2 JP3530961 B2 JP 3530961B2 JP 27086994 A JP27086994 A JP 27086994A JP 27086994 A JP27086994 A JP 27086994A JP 3530961 B2 JP3530961 B2 JP 3530961B2
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- Japan
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- laser
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- concrete
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- contaminated
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
- G21F9/005—Decontamination of the surface of objects by ablation
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/30—Processing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Description
【０００１】本発明は非金属面を処理する方法、特に、
表面層に汚染物が埋没した汚染面、より詳しくは、とい
ってこれに限定するつもりはないが、放射能物質で汚染
された表面を処理する方法に関する。
表面層に汚染物が埋没した汚染面、より詳しくは、とい
ってこれに限定するつもりはないが、放射能物質で汚染
された表面を処理する方法に関する。
【０００２】核産業においては、機械的な構成要素及び
構造部品の表面は放射性核種で汚染される。普通の汚染
物としては、酸化ウラン、酸化プルトニウム、ストロン
チウム−９０、セシウム−１３７、コバルト−６０があ
る。これらの汚染物は細かい粒子の形で存在するか、あ
るいは、それらを含む溶液から発するものである。この
ような汚染物がコンクリート構造物に付着した場合、コ
ンクリートの多孔性は、汚染物がかなりの深さまで存在
し得ることを意味する。しかしながら、汚染物の大部
分、大体９０％位は、表面の数ミリメートル以内にあ
る。それ故、表面層を安全に除去できれば、放射性汚染
物の存在程度がかなり減ることになる。
構造部品の表面は放射性核種で汚染される。普通の汚染
物としては、酸化ウラン、酸化プルトニウム、ストロン
チウム−９０、セシウム−１３７、コバルト−６０があ
る。これらの汚染物は細かい粒子の形で存在するか、あ
るいは、それらを含む溶液から発するものである。この
ような汚染物がコンクリート構造物に付着した場合、コ
ンクリートの多孔性は、汚染物がかなりの深さまで存在
し得ることを意味する。しかしながら、汚染物の大部
分、大体９０％位は、表面の数ミリメートル以内にあ
る。それ故、表面層を安全に除去できれば、放射性汚染
物の存在程度がかなり減ることになる。
【０００３】表面の汚染除去の技術は種々提案されてい
る。しかしながら、汚染物が埋没しているということに
より、化学的洗浄、流体剪断吹き付け、ペースト／剥離
という従来の技術では完全な成功を見ていない。さら
に、これら従来の方法は、除去した汚染物と追加した物
質との混合により、二次的な廃棄物問題を惹起するとい
う欠点があり、最も重大なことは、これらの従来技術
は、表面的な汚染物を除去するだけで、表面の中に埋め
込まれた汚染物は除去できないことである。
る。しかしながら、汚染物が埋没しているということに
より、化学的洗浄、流体剪断吹き付け、ペースト／剥離
という従来の技術では完全な成功を見ていない。さら
に、これら従来の方法は、除去した汚染物と追加した物
質との混合により、二次的な廃棄物問題を惹起するとい
う欠点があり、最も重大なことは、これらの従来技術
は、表面的な汚染物を除去するだけで、表面の中に埋め
込まれた汚染物は除去できないことである。
【０００４】ＪＰ３００２５９５は、マイクロ波を用い
て汚染表面層を照射することによって発生した熱により
破砕して、コンクリート表面層を除去することを記載し
ている。ＤＥ３５００７５０は、構造物内の鋼製棒を誘
導加熱して、構造物から汚染コンクリートを除去するこ
とを記載している。
て汚染表面層を照射することによって発生した熱により
破砕して、コンクリート表面層を除去することを記載し
ている。ＤＥ３５００７５０は、構造物内の鋼製棒を誘
導加熱して、構造物から汚染コンクリートを除去するこ
とを記載している。
【０００５】本願出願人の、現在共に係属中の特許出願
第ＰＣＴ/ＧＲ９０/０２４０４号においては、汚染面を
横切って強い熱源を用いて、放射性汚染物を固定または
シールすることを記載している。
第ＰＣＴ/ＧＲ９０/０２４０４号においては、汚染面を
横切って強い熱源を用いて、放射性汚染物を固定または
シールすることを記載している。
【０００６】これら従来の処理技術すべてでは、放射性
汚染物が大きな材料片に残り、大きな材料片のまま廃棄
するか、或いはさらに処理しなければならなかったり、
或いはまた、汚染物が構造体内に封印されたりして、し
たがって、問題の構造体全体の放射能レベルが低下する
ことがない。これら従来技術の主たる問題の１つは、汚
染物質と結びついて比較的汚染されていない材料を非常
に高い割合で含んでいる大きなコンクリート片を産出す
る、ということである。従って、不必要に大きな体積の
材料が廃棄されたり、更なる除去処理をしたりしなけれ
ばならないのである。
汚染物が大きな材料片に残り、大きな材料片のまま廃棄
するか、或いはさらに処理しなければならなかったり、
或いはまた、汚染物が構造体内に封印されたりして、し
たがって、問題の構造体全体の放射能レベルが低下する
ことがない。これら従来技術の主たる問題の１つは、汚
染物質と結びついて比較的汚染されていない材料を非常
に高い割合で含んでいる大きなコンクリート片を産出す
る、ということである。従って、不必要に大きな体積の
材料が廃棄されたり、更なる除去処理をしたりしなけれ
ばならないのである。
【０００７】本発明の目的は、多孔質の基材から表面層
に隣接した埋没汚染物を除去し、除去した層を安全に回
収して廃棄し、基材または物体における全汚染レベルを
低減する方法を提供することにある。
に隣接した埋没汚染物を除去し、除去した層を安全に回
収して廃棄し、基材または物体における全汚染レベルを
低減する方法を提供することにある。
【０００８】本発明によれば、コンクリートやその他の
水硬結合物体の脱水により汚染表面層を除去する方法で
あって、除去されようとしている表面とレーザ熱源との
間に相対的な相互移動を生じさせ、この表面に隣接した
層を前記物体から剥すことを特徴とする方法を得ること
ができる。
水硬結合物体の脱水により汚染表面層を除去する方法で
あって、除去されようとしている表面とレーザ熱源との
間に相対的な相互移動を生じさせ、この表面に隣接した
層を前記物体から剥すことを特徴とする方法を得ること
ができる。
【０００９】炭素ガスレーザが使用される。他のタイプ
のレーザ、たとえば、光ファイバを通して伝送するとい
う利点を有するＹＡＧレーザも含めて、使用できる。
のレーザ、たとえば、光ファイバを通して伝送するとい
う利点を有するＹＡＧレーザも含めて、使用できる。
【００１０】本発明の方法の第１実施態様によれば、物
体材料の脱水によって水蒸気を発生させて熱応力を発生
させ、前記表面層に割れや剥離を生じさせることによっ
て、物体から汚染された表面を剥すことができる。物体
面をレーザ熱源で処理して、コンクリートを加熱する
が、コンクリート面の溶融は生じない。コンクリート
は、約２００℃で脱水し始める。表面下で生じた水分お
よび空気膨張と共に熱応力が表面層をそこに捕らえた汚
染物と共に剥される。
体材料の脱水によって水蒸気を発生させて熱応力を発生
させ、前記表面層に割れや剥離を生じさせることによっ
て、物体から汚染された表面を剥すことができる。物体
面をレーザ熱源で処理して、コンクリートを加熱する
が、コンクリート面の溶融は生じない。コンクリート
は、約２００℃で脱水し始める。表面下で生じた水分お
よび空気膨張と共に熱応力が表面層をそこに捕らえた汚
染物と共に剥される。
【００１１】コンクリート面がレーザの移動につれて剥
れ落ち、剥れ落ちた細片がかなりの力と速度で表面から
投げ出されることがわかった。これら投げ出された細片
は適当な手段によって捕獲し回収して、安全に廃棄でき
る。
れ落ち、剥れ落ちた細片がかなりの力と速度で表面から
投げ出されることがわかった。これら投げ出された細片
は適当な手段によって捕獲し回収して、安全に廃棄でき
る。
【００１２】レーザの必要な出力密度範囲は約１００Ｗ
／cm2 〜約８００Ｗ／cm2 である。好ましい範囲は、約
３００Ｗ／cm2 〜約８００Ｗ／cm2 である。代表的な移
動速度は、約３０mm／分〜約３００mm／分の範囲にあ
る。移動速度は、表面下に熱を蓄積するのに十分な時間
を与えるために、高すぎてはいけない。同様に、出力密
度は、表面の著しい融解または蒸発を生じさせるほど高
くてもいけない。
／cm2 〜約８００Ｗ／cm2 である。好ましい範囲は、約
３００Ｗ／cm2 〜約８００Ｗ／cm2 である。代表的な移
動速度は、約３０mm／分〜約３００mm／分の範囲にあ
る。移動速度は、表面下に熱を蓄積するのに十分な時間
を与えるために、高すぎてはいけない。同様に、出力密
度は、表面の著しい融解または蒸発を生じさせるほど高
くてもいけない。
【００１３】移動速度は、ある程度、コンクリートの水
分含有量によって決まる。水分含有量が比較的高い場
合、発生した蒸気圧力が表面片の除去を助けるので、移
動速度も比較的高くなってもよい。移動速度は、コンク
リートの化学的組成および物理的構成によっても影響さ
れる。これらのファクタは必要な出力密度にも影響し、
たとえば、よい高いコンクリート水分含有量の場合に
は、より低い出力密度のレーザでもよいことになる。移
動速度と出力密度は相互に関連しており、或る程度まで
は、互いに補い合って使用できる。たとえば、出力密度
が低い場合には移動速度を低くして補うことができる。
分含有量によって決まる。水分含有量が比較的高い場
合、発生した蒸気圧力が表面片の除去を助けるので、移
動速度も比較的高くなってもよい。移動速度は、コンク
リートの化学的組成および物理的構成によっても影響さ
れる。これらのファクタは必要な出力密度にも影響し、
たとえば、よい高いコンクリート水分含有量の場合に
は、より低い出力密度のレーザでもよいことになる。移
動速度と出力密度は相互に関連しており、或る程度まで
は、互いに補い合って使用できる。たとえば、出力密度
が低い場合には移動速度を低くして補うことができる。
【００１４】一回のパスで、約１mm〜約４mmのコンクリ
ート除去深さを達成できることがわかった。また、コン
クリート除去体積率が約５００〜約８００cm3 ／ｈｒ．
ｋＷの高さであることもわかった。パス回数を増やすと
除去深さも大きくできる。レーザ処理の前にコンクリー
トをソーキングしてコンクリート内の蒸気圧を高めるこ
とによって除去率を助けることができる。
ート除去深さを達成できることがわかった。また、コン
クリート除去体積率が約５００〜約８００cm3 ／ｈｒ．
ｋＷの高さであることもわかった。パス回数を増やすと
除去深さも大きくできる。レーザ処理の前にコンクリー
トをソーキングしてコンクリート内の蒸気圧を高めるこ
とによって除去率を助けることができる。
【００１５】こうして生じたコンクリート面は粗面であ
るが、レーザの加熱の影響の兆候のないきれいなもので
ある。本発明の方法の第１実施態様の利点は、コンクリ
ートの融点までの加熱を必要としないという点で表面除
去効果が高いということである。従来技術に比してさら
に重要な利点は、比較的高い汚染レベルの物質のみを所
望に応じて除去できるということである。しかしなが
ら、実際の除去深さは多数回のパスによって選んで達成
できる。したがって、汚染物除去の深さや程度の精密な
制御が可能である。
るが、レーザの加熱の影響の兆候のないきれいなもので
ある。本発明の方法の第１実施態様の利点は、コンクリ
ートの融点までの加熱を必要としないという点で表面除
去効果が高いということである。従来技術に比してさら
に重要な利点は、比較的高い汚染レベルの物質のみを所
望に応じて除去できるということである。しかしなが
ら、実際の除去深さは多数回のパスによって選んで達成
できる。したがって、汚染物除去の深さや程度の精密な
制御が可能である。
【００１６】本発明の方法の第２実施態様によれば、レ
ーザ熱源で加熱して、汚染表面の下で物体に熱影響部
（ＨＡＺ）を生じさせることによって汚染された表面層
を剥すことができ、ＨＡＺの少なくとも一部は約５５０
℃から約９００℃の温度範囲の熱にずっとさらされてい
る。
ーザ熱源で加熱して、汚染表面の下で物体に熱影響部
（ＨＡＺ）を生じさせることによって汚染された表面層
を剥すことができ、ＨＡＺの少なくとも一部は約５５０
℃から約９００℃の温度範囲の熱にずっとさらされてい
る。
【００１７】普通のポートランドセメント（ＯＰＣ）ベ
ースのコンクリートにおける水和化学結合の破壊は、約
５５０℃で生じ始め、ＯＰＣコンクリートの圧縮強さ
は、約８００℃〜９００℃で最も弱くなる。レーザによ
る表面物質層の融解は、融解した表面層の加熱中に、そ
してそれに続く冷却中に、表面下にＨＡＺを生じさせる
ことになる。コンクリートの融点は約１６００〜約１７
５０℃の範囲にあり、したがって、ＨＡＺは約５５０℃
〜約９００℃の範囲内で加熱された領域を有することに
なる。
ースのコンクリートにおける水和化学結合の破壊は、約
５５０℃で生じ始め、ＯＰＣコンクリートの圧縮強さ
は、約８００℃〜９００℃で最も弱くなる。レーザによ
る表面物質層の融解は、融解した表面層の加熱中に、そ
してそれに続く冷却中に、表面下にＨＡＺを生じさせる
ことになる。コンクリートの融点は約１６００〜約１７
５０℃の範囲にあり、したがって、ＨＡＺは約５５０℃
〜約９００℃の範囲内で加熱された領域を有することに
なる。
【００１８】レーザを汚染されたコンクリート体の表面
領域を横切って移動させた後に、レーザ光線は表面にガ
ラス化を生じさせ、表面層がＨＡＺによって破砕される
ことによって剥されることになる。出力密度および移動
速度の制御によって、ＨＡＺの深さを制御することがで
き、それ故に、剥離される層の厚さも制御できる。
領域を横切って移動させた後に、レーザ光線は表面にガ
ラス化を生じさせ、表面層がＨＡＺによって破砕される
ことによって剥されることになる。出力密度および移動
速度の制御によって、ＨＡＺの深さを制御することがで
き、それ故に、剥離される層の厚さも制御できる。
【００１９】好ましくは、レーザ処理前に、汚染表面
に、比較的薄いセメント状材料か耐火材料の第１コーテ
ィングを施す。こうしてできた層の厚さは１mm未満であ
ると好ましいが、これは絶対的なものではなくて、もっ
と厚くてもよい。
に、比較的薄いセメント状材料か耐火材料の第１コーテ
ィングを施す。こうしてできた層の厚さは１mm未満であ
ると好ましいが、これは絶対的なものではなくて、もっ
と厚くてもよい。
【００２０】適用されたこの第１のコーティングは、シ
ャモット（chamotte）、ポゾランナ（pozzolanna）、水
ガラス、セメントの混合物からなる。このコーティング
は噴霧コーティングで施される。このコーティングの目
的は、特に、いかなる表面汚染をも封じ込め、空気搬送
汚染を遮断することにある。
ャモット（chamotte）、ポゾランナ（pozzolanna）、水
ガラス、セメントの混合物からなる。このコーティング
は噴霧コーティングで施される。このコーティングの目
的は、特に、いかなる表面汚染をも封じ込め、空気搬送
汚染を遮断することにある。
【００２１】引き続いてレーザ処理を行うと、施した第
１コーティングとコンクリート基材の表面がガラス化さ
れ得る。こうすれば、表面付近の汚染物を封じ込めるこ
とができる。下層に生じているのＨＡＺの発生により、
コンクリートをＨＡＺを介して剪断し、コンクリート物
体の表面層およびそれに付着したガラス化された第１コ
ーティングをコンクリート基材から剥離させることがで
きる。
１コーティングとコンクリート基材の表面がガラス化さ
れ得る。こうすれば、表面付近の汚染物を封じ込めるこ
とができる。下層に生じているのＨＡＺの発生により、
コンクリートをＨＡＺを介して剪断し、コンクリート物
体の表面層およびそれに付着したガラス化された第１コ
ーティングをコンクリート基材から剥離させることがで
きる。
【００２２】第２のコーティング材料層をレーザ処理済
の面に施すと好ましい。この第２コーティング材料は広
範囲にわたる材料を含有し得る。たとえば、水ガラス、
セメント、セメントを含む混合物、あるいは、エポキシ
樹脂のようなプラスチック樹脂を含み得る。
の面に施すと好ましい。この第２コーティング材料は広
範囲にわたる材料を含有し得る。たとえば、水ガラス、
セメント、セメントを含む混合物、あるいは、エポキシ
樹脂のようなプラスチック樹脂を含み得る。
【００２３】第２のコーティング材料の層は二重の利点
を与える。すなわち、レーザガラス化工程で発生して再
付着する可能性のある表面汚染を封じ込め、剥離した表
面層を連続シート状に結合することによって機械的な強
度を高めるという利点である。
を与える。すなわち、レーザガラス化工程で発生して再
付着する可能性のある表面汚染を封じ込め、剥離した表
面層を連続シート状に結合することによって機械的な強
度を高めるという利点である。
【００２４】剥離した表面層はレーザ手段によって便利
なサイズの細片に切断し、それらを適切な手段によって
除去することができる。適切な手段としては、たとえ
ば、機械的な把持装置あるいは真空式把持手段がある。
なサイズの細片に切断し、それらを適切な手段によって
除去することができる。適切な手段としては、たとえ
ば、機械的な把持装置あるいは真空式把持手段がある。
【００２５】本発明の方法の第２実施態様についての最
低レーザ出力密度は約１５０Ｗ／cm2 である。最高出力
密度は所与の移動条件の場合に表面の有意の蒸発が生じ
始める手前である。再び、出力密度及び移動速度のよう
なファクタは相互に関連しており、その変化の程度がＨ
ＡＺの深さに作用する。
低レーザ出力密度は約１５０Ｗ／cm2 である。最高出力
密度は所与の移動条件の場合に表面の有意の蒸発が生じ
始める手前である。再び、出力密度及び移動速度のよう
なファクタは相互に関連しており、その変化の程度がＨ
ＡＺの深さに作用する。
【００２６】本発明の第２実施態様は、すべての汚染物
が固体の塊の中で相互に結合され、容易かつ安全に取り
扱えるという点で特に有利である。さらに、重大な煙霧
汚染物が生じない。
が固体の塊の中で相互に結合され、容易かつ安全に取り
扱えるという点で特に有利である。さらに、重大な煙霧
汚染物が生じない。
【００２７】一回のパスでの代表的な深さ除去は、処理
パラメータにもよるが、約３mm〜約５mmである。移動速
度は比較的低く、約0.５〜約５mm／ｓであるが、コンク
リート体積除去率は比較的高く、約２００〜４００cm3
／ｈｒ．ｋＷである。
パラメータにもよるが、約３mm〜約５mmである。移動速
度は比較的低く、約0.５〜約５mm／ｓであるが、コンク
リート体積除去率は比較的高く、約２００〜４００cm3
／ｈｒ．ｋＷである。
【００２８】本発明の第１実施態様及び第２実施態様
は、コンクリートのみならず、モルタル、プラスタ、レ
ンダリング、砂利などを含む他の水硬結合物質にも応用
できることがわかった。もちろん、これらの物質も適切
な高レーザ出力密度で蒸発させられ得る。
は、コンクリートのみならず、モルタル、プラスタ、レ
ンダリング、砂利などを含む他の水硬結合物質にも応用
できることがわかった。もちろん、これらの物質も適切
な高レーザ出力密度で蒸発させられ得る。
【００２９】本発明をより充分に理解して貰うために、
添付図面を参照しながら実施例を以下に説明する。図１
は本発明の方法の第１実施態様の概略図で、 図２
（Ａ）〜図２（Ｄ）は本発明の方法の第２実施態様の概
略的に示した図である。
添付図面を参照しながら実施例を以下に説明する。図１
は本発明の方法の第１実施態様の概略図で、 図２
（Ａ）〜図２（Ｄ）は本発明の方法の第２実施態様の概
略的に示した図である。
【実施例１】
【００３０】図１は本発明による方法の第１実施態様を
概略的に示している。汚染されたコンクリート基材は全
体的に符号２０で示してある。この基材は汚染物（図示
せず）を含む表面層２２を有する。レーザ光線２４はラ
スタ式にこの表面を横切って走査される。
概略的に示している。汚染されたコンクリート基材は全
体的に符号２０で示してある。この基材は汚染物（図示
せず）を含む表面層２２を有する。レーザ光線２４はラ
スタ式にこの表面を横切って走査される。
【００３１】移動速度及び出力密度は、表面２６の下の
所望深さのところで、温度が２００℃を越え、コンクリ
ートの脱水を生じさせ、水蒸気、膨張空気を発生させ
る、というようになる。このようにする効果で、表面層
２２の汚染物質２８の細片を生じさせ、レーザ光線２４
が移動するにつれて飛ばし除くようにさせる。物質２８
の細片は、概略的に符号３０で示す、圧縮空気の噴流３
２で抽出器３０に向かって移動するように作られた、抽
出器によって捕獲する。。
所望深さのところで、温度が２００℃を越え、コンクリ
ートの脱水を生じさせ、水蒸気、膨張空気を発生させ
る、というようになる。このようにする効果で、表面層
２２の汚染物質２８の細片を生じさせ、レーザ光線２４
が移動するにつれて飛ばし除くようにさせる。物質２８
の細片は、概略的に符号３０で示す、圧縮空気の噴流３
２で抽出器３０に向かって移動するように作られた、抽
出器によって捕獲する。。
【００３２】基材２０のこうしてできた表面３４は粗い
けれども、きれいであり、レーザ光線の影響を受けてい
ないのは明白である。
けれども、きれいであり、レーザ光線の影響を受けてい
ないのは明白である。
【実施例２】
【００３３】次に図２を参照してみると、ここには、汚
染されたコンクリート基材が符号４０で示してある。基
材４０は汚染物（図示せず）を含む表面層４２を有す
る。シャモット、ポゾランナ、水ガラス、セメントの混
合物からなるセメント状物質の第１コーティング層４４
を基材４０の表面４８に噴霧ヘッド４６によって吹き付
ける（図２（Ａ））。
染されたコンクリート基材が符号４０で示してある。基
材４０は汚染物（図示せず）を含む表面層４２を有す
る。シャモット、ポゾランナ、水ガラス、セメントの混
合物からなるセメント状物質の第１コーティング層４４
を基材４０の表面４８に噴霧ヘッド４６によって吹き付
ける（図２（Ａ））。
【００３４】コーティング４４が乾燥したならば、レー
ザ光線５０をラスタ式に全表面積を横切って移動させ
る。レーザ光線は、第１コーティング材料と汚染表面層
４２の上方領域５２により、ガラス化層を形成し、ガラ
ス化コーティング４４およびガラス化領域５２が互いに
結合し、表面４８に隣接していかなる汚染物も封じ込め
る。ガラス化層を形成するのに加えて、また、ガラス化
層の下にはＨＡＺ５４が発生されるが、このＨＡＺは、
その中に約８００〜約９００℃の温度範囲の熱を受けて
いた領域を有する（図２（Ｂ））。
ザ光線５０をラスタ式に全表面積を横切って移動させ
る。レーザ光線は、第１コーティング材料と汚染表面層
４２の上方領域５２により、ガラス化層を形成し、ガラ
ス化コーティング４４およびガラス化領域５２が互いに
結合し、表面４８に隣接していかなる汚染物も封じ込め
る。ガラス化層を形成するのに加えて、また、ガラス化
層の下にはＨＡＺ５４が発生されるが、このＨＡＺは、
その中に約８００〜約９００℃の温度範囲の熱を受けて
いた領域を有する（図２（Ｂ））。
【００３５】全表面をレーザで走査したならば、第２コ
ーティング５６を噴霧装置５８によって表面に吹き付け
る。この第２コーティング５６は、たとえば、エポキシ
樹脂、水ガラス、セメントのような適切な物質であって
よい。第２コーティング５６は適当に硬化させるか、あ
るいは乾燥させ、ガラス化層の表面６０に付着したいか
なる汚染物も固定するという目的を果たすと共に、ＨＡ
Ｚ５４を介して符号６４のところで剪断されて、相互に
結合している剥離した表面層６２に機械的な強度を与え
る（図２（Ｃ））。
ーティング５６を噴霧装置５８によって表面に吹き付け
る。この第２コーティング５６は、たとえば、エポキシ
樹脂、水ガラス、セメントのような適切な物質であって
よい。第２コーティング５６は適当に硬化させるか、あ
るいは乾燥させ、ガラス化層の表面６０に付着したいか
なる汚染物も固定するという目的を果たすと共に、ＨＡ
Ｚ５４を介して符号６４のところで剪断されて、相互に
結合している剥離した表面層６２に機械的な強度を与え
る（図２（Ｃ））。
【００３６】その後、完全に結合しているが剥離した汚
染表面層６２をレーザ６６によって便利なサイズの断片
に切断することで、これらを除去手段によって拾って廃
棄することができる。この場合は、除去手段は、真空７
が適用された真空式グリッパ６８として示してある（図
２（Ｄ））。
染表面層６２をレーザ６６によって便利なサイズの断片
に切断することで、これらを除去手段によって拾って廃
棄することができる。この場合は、除去手段は、真空７
が適用された真空式グリッパ６８として示してある（図
２（Ｄ））。
【００３７】適当なレーザとしては、 ２ｋＷ Electrox
（登録商標）炭酸ガスレーザや、４００Ｗ Lumonics
（登録商標）Neodymium-YAG レーザなどがある。他のタ
イプのレーザ、たとえば、半導体レーザ、ＣＯレーザ、
色素レーザ、その他、適当な出力密度特性を有するレー
ザなども使用できる。
（登録商標）炭酸ガスレーザや、４００Ｗ Lumonics
（登録商標）Neodymium-YAG レーザなどがある。他のタ
イプのレーザ、たとえば、半導体レーザ、ＣＯレーザ、
色素レーザ、その他、適当な出力密度特性を有するレー
ザなども使用できる。
【００３８】本発明の、２つの態様における重要な利点
は、汚染面をレーザ光線によって遠隔処理できるという
点にある。したがって、基材または物体の汚染除去に携
わる人々が汚染から離れた安全な位置に居ることができ
る。
は、汚染面をレーザ光線によって遠隔処理できるという
点にある。したがって、基材または物体の汚染除去に携
わる人々が汚染から離れた安全な位置に居ることができ
る。
【００３９】核種で汚染された表面の汚染除去に関して
本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、たとえば、
毒物や重金属イオンなどの他の汚染物で汚染された表面
の汚染除去にも同等に適用できる。
本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、たとえば、
毒物や重金属イオンなどの他の汚染物で汚染された表面
の汚染除去にも同等に適用できる。
【００４４】
【図１】図１は本発明の方法の第１局面を概略的に示
す。
す。
【図２】図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は本発明
の方法の第２実施態様を概略的に示す。
の方法の第２実施態様を概略的に示す。
【００４５】
１０ 汚染されたコンクリート表面
１２ 表面層
１４ レーザ光線
１５ 抽出装置
１８ 部分ガラス化表面層
２０ 汚染されたコンクリート表面
２２ 表面層
２４ レーザ光線
３０ 抽出器
３２ 圧縮空気噴流
４０ 汚染されたコンクリート基材
４２ 表面層
４４ 第１コーティング層
４６ 噴霧ヘッド
５０ レーザ光線
５２ ガラス化領域
５４ ＨＡＺ
６２ 剥離表面層
６６ レーザ
６８ 真空式グリッパ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ウイリアム マックスウエル スティー
ン
イギリス国 エル48 １エムビー チェ
シャー ワイアラル キャルディー リ
ンクス ヘイ ロード リンクサイド
（番地無し)
(72)発明者 ピーター ジュリアン モダーン
イギリス国 ピーアール２ ４ユーエッ
クス ランカシャー プレストン フル
ウッド ザ ホーソンズ １
(56)参考文献 特開 平４−168400（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−2595（ＪＰ，Ａ)
特公 平１−45039（ＪＰ，Ｂ２)
国際公開93／013531（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21F 9/28
G21F 9/30
Claims (15)
- 【請求項１】 コンクリートその他の水硬結合物体（２
０，４０）から汚染表面層を除去する方法であって、前
記方法は、除去しようとしている表面とレーザ熱源との
間に相対的な相互移動を生じさせる工程から成り、前記
方法は、前記表面に隣接した層（２２；６２）が、前記
コンクリートその他の水硬結合物体の脱水により、前記
物体から剥されるようにしたことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記物体
材料の脱水によって水蒸気を発生させて前記表面の下に
熱応力を発生させ、前記表面層の割れ、剥離（２８）を
生じさせることによって物体（２０）から汚染された表
面層（２２）を剥すことを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求項１記載の方法において、レーザ熱源
（５０）で加熱して汚染表面の下で物体に熱影響部（Ｈ
ＡＺ）（５４）を生じさせることにより、汚染された表
面層（６２）が前記物体（４０）から剥がされて、前記
ＨＡＺの少なくとも一部が約５５０℃から約９００℃の
温度範囲の熱にさらされ続けていることを特徴とする方
法。 - 【請求項４】 請求項２記載の方法において、前記汚染
された表面層（２２）内あるいはその下方に、少なくと
も２００℃の温度が発生されることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項２又は４に記載の方法において、
レーザ出力密度が約１００Ｗ／cm2 〜約８００Ｗ／cm2
の範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項２，４，５のいずれか１つに記載
の方法において、移動速度が約３０mm／分〜約３００mm
／分の範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項２，４，６のいずれか１つに記載
の方法において、材料除去率が約５００cm3 ／時〜約８
００cm3 ／時の範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項２，４〜７のいずれか１つに記載
の方法において、材料除去深さが約１mm〜約４mmの範囲
内にあることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項３記載の方法において、約８０
０℃〜約９００℃の温度範囲の熱を受けて剥離がＨＡＺ
（５４）で生じることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項３又は９に記載の方法におい
て、第１のセメント状材料または耐火材料コーティング
の層（４４）をレーザ処理の前に基材の表面に設けるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、前記
第１の方法において、前記第１コーティング層（４）の
厚さが約１mmからそれ未満であることを特徴とする方
法。 - 【請求項１２】 請求項３，９〜１１のいずれか１つに
記載の方法において、最低レーザ出力密度が１５０Ｗ／
cm2 であることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項３，９〜１２のいずれか１つに
記載の方法において、横方向速度が約０.５〜約５mm／
ｓの範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項３，９〜１３のいずれか１つに
記載の方法において、プラスチック材料樹脂、セメン
ト、セメントを含む混合物、耐火材料、水ガラスからな
る群から選定した第２のコーティング層（５６）をレー
ザ処理面（６０）に設けることを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の方法において、さら
に、前記レーザ処理して剥離した汚染面を、除去する前
に、断片に切断する工程を含むことを特徴とする方法。
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|---|---|---|---|
| GB939322845A GB9322845D0 (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | A method of treating a surface |
| GB93228450 | 1993-11-05 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209491A JPH07209491A (ja) | 1995-08-11 |
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Family
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|---|---|---|---|
| JP27086994A Expired - Lifetime JP3530961B2 (ja) | 1993-11-05 | 1994-11-04 | 表面処理方法 |
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| JP (1) | JP3530961B2 (ja) |
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| JP3044188B2 (ja) * | 1996-02-15 | 2000-05-22 | 核燃料サイクル開発機構 | レーザー除染法 |
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| EP1364798A1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-11-26 | Agfa-Gevaert | Apparatus for laser marking |
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| US7238396B2 (en) * | 2002-08-02 | 2007-07-03 | Rieck Albert S | Methods for vitrescent marking |
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| GB0222338D0 (en) * | 2002-09-26 | 2002-11-06 | British Nuclear Fuels Plc | Surface treatment of concrete |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3500750A1 (de) * | 1985-01-11 | 1986-07-17 | Hochtief Ag Vorm. Gebr. Helfmann, 4300 Essen | Verfahren und anordnung zum abbruch von betonbaukoerpern mit stahleinlagen |
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| CA2093329A1 (en) * | 1992-01-04 | 1993-07-05 | Lin Li | Method of treating a surface |
-
1993
- 1993-11-05 GB GB939322845A patent/GB9322845D0/en active Pending
-
1994
- 1994-10-27 EP EP94307937A patent/EP0653762B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-27 DE DE69409066T patent/DE69409066T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-03 US US08/335,357 patent/US5538764A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-04 JP JP27086994A patent/JP3530961B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| EP0653762A1 (en) | 1995-05-17 |
| DE69409066T2 (de) | 1998-08-13 |
| US5538764A (en) | 1996-07-23 |
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