JP6864598B2 - 放射性金属廃棄物の除染装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、放射性金属廃棄物を除染する除染装置に関する。詳細には、複数の放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する除染装置に関する。

原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設において、設備の廃止や解体、或いは運転に伴い発生する金属廃棄物の中には、放射能レベルが基準値以上の金属廃棄物（以下、放射性金属廃棄物とも称する）が含まれる。処分の観点からは、これらの金属廃棄物はその表面を除染して放射能レベルを基準値以下に下げてから処理されることが望ましい。放射性金属廃棄物の除染方法としては、電解研磨等によって放射性金属廃棄物の表面を除去する技術が開発されている。例えば、特許文献１の除染装置では、陽極治具に接続された陽極台が貯留槽内に設置されており、陽極台の上部に円筒状の放射性金属廃棄物が設置されている。また、貯留槽内には陰極治具が設置され、陰極治具には陰極が接続されている。陰極は、円筒状の放射性金属廃棄物の内部を軸方向に貫通するように設置される。複数の放射性金属廃棄物と陰極は、電源装置と並列に接続されており、陽極治具と陰極治具に電圧を印加すると、同時に複数の放射性金属廃棄物の表面が電解研磨される。

特開平３−１７６００号公報

特許文献１の除染装置では、複数の放射性金属廃棄物が同時に除染処理されており、このような場合には、複数の放射性金属廃棄物の全てが除染される必要がある。しかしながら、特許文献１の除染装置では、複数の放射性金属廃棄物と陰極が電源装置に並列に接続しているため、複数の放射性金属廃棄物のうちの１つが適切に接続されていなくても、他の放射性金属廃棄物に電流が流れる。このため、複数の放射性金属廃棄物の中に電源装置に適切に接続されていないものがあっても検知することができず、複数の放射性金属廃棄物の全てが除染されない虞がある。本明細書は、複数の放射性金属廃棄物の全てを同時に除染でき、除染漏れが生じることを防止する技術を開示する。

本明細書に開示する除染装置は、複数の放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する。除染装置は、電解液が収容される貯留槽と、電源装置と、複数の陰極と、複数の陰極の１つと電源装置とを電気的に接続する第１の接続部材と、複数の放射性金属廃棄物の１つと電源装置とを電気的に接続する第２の接続部材と、電源装置に接続されていない陰極と電源装置に接続されていない放射性金属廃棄物とを電気的に接続する１つ又は複数の第３の接続部材と、を備えている。第１、第２及び第３の接続部材と複数の陰極と複数の放射性金属廃棄物とが、電源装置と直列に接続されている。

上記の除染装置では、複数の陰極と複数の接続部材と複数の放射性金属廃棄物が電源装置と直列に接続されているため、これらが適切に接続されていない部分が一箇所でもあると、回路全体に電流が流れない。このため、適切に接続されていない部分があることを容易に検出することができる。したがって、除染装置を適切に作動させることができ、複数の放射性金属廃棄物の全てを同時に除染でき、除染漏れが生じることを防止できる。

実施例１に係る除染装置の概略構成を模式的に示す図。 実施例２に係る除染装置の概略構成を模式的に示す図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する除染装置は、電源装置を作動したときに、電源装置と複数の陰極と複数の接続部材との間に電流が流れていないことを報知する報知器をさらに備えていてもよい。このような構成によると、報知器によって、電源装置と複数の陰極と複数の接続部材と複数の放射性金属廃棄物が適切に接続されていない箇所があることを作業者に報知することができる。したがって、除染処理が適切に行われないことを回避することができる。

（実施例１）
以下、実施例に係る除染装置１０について説明する。除染装置１０は、例えば、原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設に設置される配管等の円筒状の放射性金属廃棄物２を除染する。配管等の場合、放射性物質を含む成分が配管等の内周内を通過するため、その内表面が放射性物質によって汚染される。このため、本実施例の除染装置１０は、円筒状の放射性金属廃棄物２の内表面を電解研磨するように構成される。図１に示すように、除染装置１０は、貯留槽１２と、電源装置１６と、後述する電極部２２を固定する固定治具２０と、放射性金属廃棄物２を保持可能な保持治具４０と、接続配線５０、５２、５４と、報知器３０と、制御装置３２を備えている。

貯留槽１２は、上面が解放された箱型形状を有している。貯留槽１２の表面は絶縁性材料で覆われており、固定治具２０及び保持治具４０と絶縁されている。貯留槽１２の内部には、固定治具２０及び保持治具４０が上方から挿入可能となっている。貯留槽１２には、電解液１４が満たされている。貯留槽１２には、図示しない濾過装置が接続されている。貯留槽１２内に貯留される電解液１４は、濾過装置に送り出されて濾過され、貯留槽１２に戻されるようになっている。すなわち、電解液１４は、貯留槽１２と濾過装置の間を循環するようになっている。電解液１４は、電解研磨に用いられる公知の電解液を用いることができ、例えば、リン酸溶液を含有する電解液を用いることができる。電解液１４内に放射性金属廃棄物２と電極部２２を浸漬した状態で、放射性金属廃棄物２が陽極として機能すると共に電極部２２が陰極として機能するように放射性金属廃棄物２と電極部２２との間に電圧を印加すると、放射性金属廃棄物２の表面が電気化学的に溶解する。すなわち、放射性金属廃棄物２の表面を構成する鉄などの金属及び表面に付着した放射性物質が電解液１４中に溶解する。

固定治具２０は、放射性金属廃棄物２を除染する際に陰極となる電極部２２が固定されている。固定治具２０を貯留槽１２内に配置することによって、電極部２２は貯留槽１２内に配置される。固定治具２０の表面は絶縁性材料で覆われており、これらの表面に電解液１４中に溶解した金属等が付着しないようになっていると共に、貯留槽１２及び保持治具４０と絶縁される。固定治具２０は、貯留槽１２内の底面に載置される。固定治具２０は、貯留槽１２内に複数載置可能となっており、本実施例では、３つの固定治具２０が貯留槽１２内に載置される。以下、３つの固定治具２０を区別する必要があるときは固定治具２０ａ、２０ｂ、２０ｃのように沿字のアルファベットを用いて記載し、区別する必要のないときは単に固定治具２０と記載する場合がある。また、他の構成要素についても同一構成のものについて区別する必要がないときは、上記と同様に沿字のアルファベットを省略して単に数字で記載することがある。なお、貯留槽１２内に載置される固定治具２０の数は特に限定されるものではなく、２つであってもよいし、３つより多くてもよい。また、固定治具２０は、接続部２４を備えており、接続部２４は、接続配線５０又は接続配線５４に接続される。接続部２４と接続配線５０又は接続配線５４との接続については、後に詳述する。

電極部２２は棒状であり、ステンレス鋼で形成されている。なお、本実施例の電極部２２はステンレス鋼で形成されているが、このような構成に限定されない。電極部２２は放射性金属廃棄物２を除染する際に陰極として機能できる構成であればよく、例えば、チタンやジルコニウム等のチタン族に属する金属で形成されていてもよいし、チタン族に属する金属以外の金属で形成されていてもよい。電極部２２は、固定治具２０内の底面上に、底面に対して垂直に設置されている。また、１つの固定治具２０に対して、１本の電極部２２が固定されている。電極部２２と固定治具２０とは、電気的に接続されている。貯留槽１２内に複数の固定治具２０を配置することによって、貯留槽１２内には固定治具２０と同数の電極部２２が設置される。したがって、本実施例では、貯留槽１２内に３本の電極部２２が配置される。なお、電極部２２は、「陰極」の一例である。

なお、本実施例では、固定治具２０が貯留槽１２内の底面に載置されるが、このような構成に限定されない。固定治具２０が貯留槽１２と電気的に接続されない状態で電極部２２を電解液１４中に浸漬できる構成であればよく、例えば、固定治具は上部に水平方向に突出する突起を備えており、その突起が貯留槽１２の上面に当接することで、固定治具が貯留槽１２の上面に支持されるように構成されていてもよい。

保持治具４０は、放射性金属廃棄物２を保持し、固定治具２０内に設置可能となっている。保持治具４０の表面は絶縁性部材で覆われており、これらの表面が電解研磨されないようになっていると共に、固定治具２０及び貯留槽１２と絶縁される。保持治具４０は、図示しない把持部を備えており、放射性金属廃棄物２を把持する。把持部が放射性金属廃棄物２を把持した状態で保持治具４０が固定治具２０内に設置されると、放射性金属廃棄物２の内周内に電極部２２が位置する。保持治具４０の底面は格子状に部材が配置されており、保持治具４０を固定治具２０内に配置したときに、電極部２２が格子の間を通過するように構成されている。なお、本実施例では、保持治具４０の底面が格子状となっているが、保持治具４０の底面は、電極部２２及び電解液１４が通過できると共に、放射性金属廃棄物２を載置可能な構造となっていればよく、例えば、複数の貫通孔が設けられた板材（例えば、パンチングメタル）や、網状の部材であってもよい。また、保持治具４０は、接続部４２を備えており、接続部４２は、接続配線５２又は接続配線５４に接続される。接続部４２と接続配線５２又は接続配線５４との接続については、後に詳述する。

接続配線５０、５２、５４は、電源装置１６と固定治具２０と保持治具４０を電気的に接続する部材であり、例えば、ケーブル等を用いることができる。

接続配線５０は、電源装置１６と固定治具２０に接続される。詳細には、接続配線５０の一端は、電源装置１６の陰極に接続され、他端は３つの固定治具２０のうちの１つである固定治具２０ａの接続部２４ａに接続される。したがって、電源装置１６から流れる負電荷は、接続配線５０を介して固定治具２０ａに流れ、固定治具２０ａから固定治具２０ａに固定される電極部２２ａに流れる。なお、接続配線５０は、「第１の接続部材」の一例である。

接続配線５２は、電源装置１６と保持治具４０に接続される。詳細には、接続配線５２の一端は、電源装置１６の陽極に接続され、他端は３つの保持治具４０のうちの１つである保持治具４０ｃの接続部４２ｃに接続される。したがって、電源装置１６から流れる正電荷は、接続配線５２を介して保持治具４０ｃに流れ、保持治具４０ｃから保持治具４０ｃに保持される放射性金属廃棄物２ｃに流れる。なお、接続配線５２は、「第２の接続部材」の一例である。

接続配線５４は、接続配線５０に接続されていない固定治具２０と、接続配線５２に接続されていない保持治具４０に接続される。本実施例では、２つの接続配線５４を備えている（以下、これらを接続配線５４ａ、５４ｂともいう）。具体的には、接続配線５４ａの一端は保持治具４０ａの接続部４２ａに接続され、他端は固定治具２０ｂの接続部２４ｂに接続される。また、接続配線５４ｂの一端は保持治具４０ｂの接続部４２ｂに接続され、他端は固定治具２０ｃの接続部２４ｃに接続される。なお、接続配線５４は、「第３の接続部材」の一例である。

ここで、接続配線５０、５２、５４を介して除染装置１０を流れる電流の回路について説明する。上述したように、放射性金属廃棄物２を保持した状態で保持治具４０が固定治具２０内に設置されると、放射性金属廃棄物２の内周内に電極部２２が位置する。電源装置１６を作動すると、電源装置１６から流れる電流は、電源装置１６の陽極と接続される接続配線５２を通り、保持治具４０ｃを介して放射性金属廃棄物２ｃに流れる。その結果、放射性金属廃棄物２ｃが電解液中に溶け出し、放射性金属廃棄物２ｃの内周内に位置する電極部２２ｃに電流が流れる。すなわち、放射性金属廃棄物２ｃは陽極として機能し、電極部２２ｃは陰極として機能する。電極部２２ｃに流れた電流は、固定治具２０ｃを介して接続配線５４ｂを通り、保持治具４０ｂを介して放射性金属廃棄物２ｂに流れる。そして、電流は、放射性金属廃棄物２ｂの内周内に位置する電極部２２ｂに流れる。したがって、放射性金属廃棄物２ｂは陽極として機能し、電極部２２ｂは陰極として機能する。さらに、電極部２２ｂに流れた電流は、固定治具２０ｂを介して接続配線５４ａを通り、保持治具４０ａを介して放射性金属廃棄物２ａに流れる。そして、電流は、放射性金属廃棄物２ａの内周内に位置する電極部２２ａに流れる。したがって、放射性金属廃棄物２ａは陽極として機能し、電極部２２ａは陰極として機能する。その後、電極部２２ａに流れた電流は、固定治具２０ａを介して接続配線５０を通り、電源装置１６の陰極に戻る。このようにして、除染装置１０では、３本の放射性金属廃棄物２と、３本の電極部２２と、電源装置１６が、接続配線５０、５２、５４ａ、５４ｂを介して直列に接続される。

報知器３０は、電源装置１６の作動時に上記回路に電流が流れないと、その旨を報知する。なお、上記回路に電流が流れているか否かは、例えば、電圧計等の公知の検出器（図示省略）を用いて検知することができる。報知器３０は、制御装置３２によって制御されており、検出器が検出した情報は、制御装置３２に送信される。制御装置３２は、電源装置１６が作動しており、かつ、検出器から上記回路に電流が流れていないことを示す情報を取得すると、報知器３０を作動させる。報知器３０を作動させることによって、作業者は上述した回路に電流が流れていないことを知ることができる。すなわち、作業者は、３本の放射性金属廃棄物２と、３本の電極部２２と、電源装置１６と、接続配線５０、５２、５４ａ、５４ｂにおいて、適切に接続されていない箇所があることを知ることができる。なお、報知器３０は、上述した回路に電流が流れていないことを作業者に報知できる構成であればよく、音声によって報知してもよいし、表示によって報知してもよい。例えば、報知器３０は、アラーム音を発する構成であってもよいし、ランプ等を点灯する構成であってもよいし、表示器に情報を表示する構成であってもよい。

次に、除染装置１０を用いた放射性金属廃棄物２の除染処理について説明する。まず、固定治具２０と、放射性金属廃棄物２を保持した状態の保持治具４０を貯留槽１２内に配置する。このとき、固定治具２０を貯留槽１２内に配置した後で保持治具４０を固定治具２０内に設置してもよいし、貯留槽１２外で固定治具２０内に保持治具４０を設置した後で固定治具２０及び保持治具４０を貯留槽１２内に配置してもよい。その後、接続配線５０、５２、５４ａ、５４ｂを、電源装置１６、固定治具２０、保持治具４０にそれぞれ接続する。

次に、電源装置１６を作動する。このとき、３本の放射性金属廃棄物２と、３本の電極部２２と、電源装置１６と、接続配線５０、５２、５４ａ、５４ｂが全て適切に接続された状態で電源装置１６を作動すると、上述した回路に電流が流れる。そして、３本の放射性金属廃棄物２がそれぞれ除染される。

一方、適切に接続されていない箇所が一箇所でもあると、電源装置１６を作動しても電流が流れない。このような場合には、制御装置３２は、検出器から上述した回路に電流が流れていないことを示す情報が入力されるため、報知器３０を作動させる。報知器３０によって上述した回路に電流が流れていないことを知った作業者は、３本の放射性金属廃棄物２と、３本の電極部２２と、電源装置１６と、接続配線５０、５２、５４ａ、５４ｂを適切に接続し直すことができる。これによって、除染装置１０を適切に作動することができ、複数の放射性金属廃棄物２について除染漏れが生じることを防止できる。

本実施例の除染装置１０は、複数の放射性金属廃棄物２と、複数の電極部２２と、電源装置１６を、接続配線５０、５２、５４を介して直列に接続している。このため、これらが適切に接続されていない箇所がある場合に、それを容易に検出することができる。複数の放射性金属廃棄物２と、複数の電極部２２と、電源装置１６を並列に接続すると、適切に接続されていない放射性金属廃棄物２と電極部２２の間には電圧が印加されない一方、適切に接続されている他の放射性金属廃棄物２と電極部２２の間には電圧が印加される。このため、除染処理が実行されていない放射性金属廃棄物２があってもそれを検知することができない。複数の放射性金属廃棄物２と、複数の電極部２２と、電源装置１６を直列に接続することによって、複数の放射性金属廃棄物２の全てを同時に除染でき、除染漏れが生じることを防止することができる。このため、除染後の金属廃棄物のうちの１つについて除染されたことを確認できれば、同時に除染処理した全ての金属廃棄物が除染されたことがわかる。したがって、除染後の金属廃棄物全てについて放射能を測定する必要がなくなり、作業負担が軽減され、それによって作業者の被ばくを低減することができる。

また、本実施例の除染装置１０を用いた場合、除染後の全ての金属廃棄物について放射能を測定する場合であっても、作業者の被ばくを低減することができる。本実施例の除染装置１０を用いた場合、除染後の金属廃棄物のうち最初に放射能を測定したものについて除染されたことを確認できれば、全ての金属廃棄物が除染されていることになり、他の金属廃棄物に残存する放射能レベルが高いということはない。一方、並列に接続した除染装置を用いた場合には、複数の金属廃棄物のうち除染されていないものが含まれている可能性ある。このため、複数の金属廃棄物のうち除染されたことが確認できたものがあっても、全ての金属廃棄物について放射能を測定しなければならず、作業者が放射能に曝される時間が長くなる。したがって、本実施例の除染装置１０を用いることによって、作業者の被ばく量を低減することができる。

なお、本実施例では、除染装置１０を用いて円筒状の放射性金属廃棄物２の内表面を電解研磨しているが、このような構成に限定されない。放射性金属廃棄物の形状は特に限定されるものではなく、例えば、保持治具４０に平板状の放射性金属廃棄物を設置し、平板状の放射性金属廃棄物の表面を電解研磨してもよい。

（実施例２）
上記の実施例１の除染装置１０は、１つの貯留槽１２内に複数の固定治具２０及び保持治具４０を配置していたが、このような構成に限定されない。例えば、除染装置１１０は、複数の貯留槽１１２を備え、それぞれの貯留槽１１２内に固定治具２０及び保持治具４０を配置してもよい。なお、本実施例の除染装置１１０は、複数の貯留槽１１２を備える構成が実施例１の除染装置１０と相違しており、その他の構成については略同一となっている。そこで、実施例１の除染装置１０と同一の構成については、その説明を省略する。

図２に示すように、除染装置１１０は複数の貯留槽１１２を備えており、本実施例では、３つの貯留槽１１２ａ〜１１２ｃを備えている。貯留槽１１２ａ〜１１２ｃは、実施例１の貯留槽１２より寸法が小さくされており、各貯留槽１１２ａ〜１１２ｃには、１つの固定治具２０と１つの保持治具４０が配置可能となっている。隣接する貯留槽１１２間には、配管６０が設置されている。詳細には、貯留槽１１２ａ、１１２ｂの間には、配管６０ａが設置されており、貯留槽１１２ｂ、１１２ｃの間には、配管６０ｂが設置されている。配管６０を通って電解液１４が全ての貯留槽１１２間を循環可能となっている。

本実施例の除染装置１１０は、複数の貯留槽１１２を備えており、各貯留槽１１２内に１つずつ固定治具２０及び保持治具４０が配置される。これによって、貯留槽１１２毎に放射性金属廃棄物２を電解研磨することができる。このため、貯留槽１１２毎に放射性金属廃棄物の種類が異なる場合等には、貯留槽１１２毎に電解研磨の条件を変えることができ、放射性廃棄物の種類毎に適切に電解研磨をすることができる。また、複数の放射性金属廃棄物２を異なる貯留槽１１２内に設置することによって、放射性金属廃棄物２間に電位差が発生する等の影響が生じることを回避することができる。

なお、実施例２では、複数の固定治具２０及び保持治具４０をそれぞれ異なる貯留槽１１２内に配置しているが、このような構成には限定されない。例えば、実施例１の除染装置１０のように同一の貯留槽１２内に複数の固定治具２０及び保持治具４０を配置し、隣接する放射性金属廃棄物２の間に遮蔽版を設置して貯留槽１２内を複数の空間に分割するようにしてもよいし、隣接する放射性金属廃棄物２の間の距離が長くなるように複数の固定治具２０及び保持治具４０を配置してもよい。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

２：放射性金蔵廃棄物
１０、１１０：除染装置
１２、１１２：貯留槽
１４：電解液
１６：電源装置
２０：固定治具
２２：電極部
２４：接続部
３０：報知器
３２：制御装置
４０：保持治具
４２：接続部
５０、５２、５４：接続配線
６０：配管

Claims (3)

1. 複数の放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する除染装置であって、
   電解液が収容される貯留槽と、
   電源装置と、
   複数の陰極と、
   前記複数の陰極の１つと前記電源装置とを電気的に接続する第１の接続部材と、
   前記複数の放射性金属廃棄物の１つと前記電源装置とを電気的に接続する第２の接続部材と、
   前記電源装置に接続されていない前記陰極と前記電源装置に接続されていない前記放射性金属廃棄物とを電気的に接続する１つ又は複数の第３の接続部材と、を備えており、
   前記第１、第２及び第３の接続部材と前記複数の陰極と前記複数の放射性金属廃棄物とが、前記電源装置と直列に接続されている、除染装置。
2. 前記電源装置を作動したときに、前記電源装置と前記複数の陰極と前記複数の接続部材との間に電流が流れていないことを報知する報知器をさらに備える、請求項１に記載の除染装置。
3. 前記複数の陰極の１つをそれぞれ固定する複数の固定治具と、
   前記複数の放射性金属廃棄物の１つをそれぞれ保持する複数の保持治具と、をさらに備えており
   前記放射性金属廃棄物は、円筒状であり、
   前記保持治具は、前記放射性金属廃棄物をその軸線に沿って垂直に載置する底面を有しており、
   前記第１の接続部材は、前記固定治具の１つに接続され、
   前記第２の接続部材は、前記保持治具の１つに接続され、
   前記第３の接続部材は、前記固定治具及び前記保持治具に接続される、請求項１又は２に記載の除染装置。
   

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