JPH03229200A

JPH03229200A - ガスバブリング洗浄方法

Info

Publication number: JPH03229200A
Application number: JP28197890A
Authority: JP
Inventors: Takuya Hattori; 拓也服部; Toshihaya Hatsutori; 服部　年逸; Iwao Oshima; 大嶋　巌; Shiro Furumura; 古村　史朗; Hideaki Hioki; 秀明日置
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1991-10-11
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JP2851153B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は例えば原子力発電プラントなどで使用された複
雑な形状をもった原子炉機器などの被洗浄物を洗浄する
ためのガスバブリング洗浄方法に関する。

（従来の技術）例えば原子炉機器などの被洗浄物の洗浄には機器構成物
の内部に侵入した放射性物質の洗浄と、腐食生成物など
の金属酸化物または金属などの付着物の２種類がある。

後者の付着物に対する洗浄においては、−船釣に超音波
または流体例えば水などのジェットを用いる洗浄方法か
行われている。

超音波洗浄および水ジェツトの洗浄例を第５図および第
６図を参照しながら以下に説明する。

第５図は超音波による洗浄方法の一例を示したものであ
り、複数の棒状被洗浄物２の近傍に設けられた超音波発
振器１から液体（例えば、水）３中に超音波４を発振さ
せることによって液体３中に疎密波か生し、その密度の
差による力が被洗浄物１に付着する付着物５に作用して
洗浄することができる。しかしながら、被洗浄物２の裏
側および被洗浄物２の内部には超音波４が達し得ない。

そのため、洗浄効率を向上させるべく超音波発振器１を
複数台用いることおよび被洗浄物２を回転させるなど種
々の工夫がなされている。また、被洗浄物２が長尺物で
ある場合には、被洗浄物２の全体にわたって超音波４を
照射するために、被洗浄物２または超音波発振器１を上
下に移動させるなどの対策が必要である。

しかしながら、被洗浄物２が複雑な形状を有している場
合には被洗浄物２の内部に付着した付着物５を完全に除
去し洗浄できない欠点があり、複雑な洗浄物２内部に付
着する付着物を洗浄することができる洗浄装置が要求さ
れている。

第６図はジェットを用いた洗浄方法の一例を示したもの
であり、被洗浄物６の近傍に設けられた水ジエツトノズ
ル７から水ジェツト８が噴出され、ジェットの流体力に
より付着物９を除去する方法である。この水ジェツト８
は液体中またはガス中で用いられるが、いずれの場合も
超音波による洗浄と同様に被洗浄物６が複雑な形状を有
している場合には内部の付着物９を除去し洗浄できない
欠点がある。また、被洗浄物６が長尺物に対しては被洗
浄物６全体に水ジェツト８を照射するために被洗浄物６
または超水ジェットノズル７を上下に移動させるなどの
対策を必要とする。

また、例えば実開昭６３−３１３９８号公報には使用済
核燃料貯蔵プール内の燃料集合体を除染するピット式燃
料除染装置が開示されている。この装置は使用済核燃料
貯蔵プールに曝気供給管を付設し、かつフィルタを有す
るプール水循環管を設けたものである。そして、この装
置による洗浄方法は複数体の燃料集合体の下部から空気
を吹き出しバブリング操作を行って燃料棒の表面に付着
した放射性クラッドを除去し洗浄するものである。

この方法ではバブリング操作を短時間で行うため、各燃
料集合体当たり２０〜３０１／分（１，２〜１．８　ｍ
３時間）程度の空気を供給し、３０分間バブリング操作
を行っている。

（発明が解決しようとする課題）第５図および第６図で説明した洗浄方法はいずれも被洗
浄物が複雑な形状を有している場合には内部に付着して
いる付着物を除去することができない課題がある。

また、実開昭６３−３１３９８号公報による方法は被洗
浄物の表面に付着した放射性クラッドを除去することが
目的であって、被洗浄物の内部に侵入した付着物までを
除去し洗浄することができない課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、被
洗浄物が複雑な形状を有している場合においても内部に
付着した付着物までを効果的に除去し洗浄することがで
きるガスバブリング洗浄方法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）第１の発明は、下端が閉じ、上端が解放されかつ洗浄用
流体が収容された洗浄容器内に被洗浄物を収納し、この
洗浄容器に設けられたノズルからガスを流入してバブリ
ング操作し、被洗浄物に付着した付着物を被洗浄物から
離脱除去して被洗浄物を洗浄するガスバブリング洗浄方
法において、前記洗浄容器の内壁面と被洗浄物との間隔
を５ＩｎＩ１１以上に保ち、前記ガスの流量はその体積
流量を単位時間当たりの立方メートルで表わし、前記洗
浄容器の水平断面積を平方メートルで表わした場合、そ
の比を０．１から０．４ｍ／秒の範囲に選択することを
特徴とする第２の発明は、下端が閉じ、上端が解放されかつ洗浄用
流体が収容された洗浄容器内に被洗浄物を収納し、前記
洗浄容器に設けられたノズルからガスを流入してバブリ
ング操作し、このバブリング操作によって前記被洗浄物
に付着した付着物を離脱除去して前記被洗浄物を洗浄す
るガスバブリング洗浄方法において、前記洗浄容器をプ
ール内に浸漬し、かつ前記洗浄容器の下端に接続配管を
介してフィルタおよびポンプを連接し、前記洗浄容器の
内壁面と前記被洗浄物との間隔を５ｍｍ以上に保ち、前
記ノズルに供給するガスの流量はその体積流量を単位時
間当りの立法メートルで表した場合、その比を０．１か
ら０．４ｍ／秒の範囲内に選択し、前記洗浄容器内の洗
浄用流体を前記ポンプにより吸引し逆流動することを特
徴とする。

（作　用）第１の発明による洗浄方法は従来例よりも１桁大きい範
囲の適切な流量のガスを被洗浄物の下部から噴出させる
バブリング操作によって、気泡の上昇に伴って随伴され
る上向きの流体の流れを発生させると同時に、他の部分
では下向きに流体の流れをつくる。これにより局所的な
循環流を生じさせ、三次元的な気液二相の乱れを付着物
の近傍に発生させる。すなわち、ガスを被洗浄物の下部
から噴出させることによって生じる三次元的な循環流は
ガスおよび液体の二相流で構成され、被洗浄物に付着す
る付着物に対しては上、下、横方向の三次元的な流体力
が常時付加されることになる。

また、この流体力には密度の異なるガスと液体が繰返し
付着物に衝突することを伴う。そのため、付着物に作用
する流体力は増幅され、付着物をその付着力よりも大き
い力で振動させ、被洗浄物から付着物を離脱させるよう
に作用する。

第２の発明においては、ガスを被洗浄物の下端から上向
き（被洗浄物の上方向）に噴出されることによって生じ
る三次元的な循環流はガスおよび液体の二相流で構成さ
れる。被洗浄物に付着する付着物に対しては上、下、横
方向の三次元的な流体力が常時付加されることになる。

また、この流体力は密度の異なるガスと液体が繰り返し
付着部に衝突することを伴うため付着物に作用する力は
増幅され、付着物を付着物の付着力より大きな力で振動
させ洗浄物から付着物を離脱させるように流体力は作用
する。

さらに、離脱した付着物に対して上から下へ向かう洗浄
流体の逆流動力を与えることにより付着物は流体に同伴
され付着物は複数形状の被洗浄物内から除去され確実に
フィルタに捕獲される。

（実施例）本発明に係る洗浄方法の第１の実施例を第１図から第２
図を参照しながら説明する。

第１図は本発明方法の第１の実施例を実施するための装
置の１例を示すものである。図中、符号１０は被洗浄物
１２を収納する洗浄容器、１１は洗浄容器１０内の洗浄
用流体、１３はガスバブリング用ノズルで、既知の流量
が流れるガス配管１４に接触されている。１５は被洗浄
物１２を収納する洗浄容器１０の内壁面、１６は洗浄容
器１０の内壁面１５と被洗浄物ＩＯとの間隔、＋７はガ
スバブリング用ノズル１３から噴出したガス、１８は被
洗浄物１２の内部に付着した付着物である。

本実施例においてはガス１７には空気を、洗浄流体１１
には水を、被洗浄物１２には原子炉用の燃料集合体を使
用した例について述べる。

このように構成された洗浄装置において、空気の噴出ガ
ス１７を被洗浄物１２である原子炉用燃料集合体の下端
から下方に設けられた空気バブリング用ノズル１３から
被洗浄物１０に対して噴出させる。

これによって洗浄物１２の近傍には空気と水の二相流が
構成され三次元的な循環流が発生する。この二相流は被
洗浄物１２に付着する付着物１８に対して上、下、横方
向の三次元的な流体力が常時付加されることになる。ま
た、この流体力には密度の異なる空気と水が常時繰返し
付着物に衝突することを伴い付着物１８に作用する力は
増幅され、付着物１８を振動させ被洗浄物１２から付着
物１８を離脱させる。したがって、被洗浄物１２が原子
炉用燃料集合体のような複雑形状を有し、その内部に付
着する付着物１８であっても、燃料集合体は内部にも流
路を有しており、上記二相流が全体に均一に発生し内部
まで効率的に洗浄することが可能である。また、この洗
浄方法においては、燃料集合体の下方から内部に空気バ
ブリングを流入させることによって燃料集合体全体を均
一に洗浄することができ、従来被洗浄物か長尺物の場合
に必要としていた上下駆動部を必要とせす、均一の洗浄
を行うことができる。このような作用を効率的に生じせ
しめるためには、例えば水プール内に置かれた被洗浄物
１２を収納する洗浄容器１０の内壁面１５と被洗浄物１
２の間に下向する液体の流れを確保する間隔１６が必要
であり、また、洗浄容器の断面積に対するガス流量の比
を適切に選定する必要かある。

洗浄容器１０の内壁面１５と被洗浄物１２との間隔１６
を５ｍｍ以上とした場合には空気流量と洗浄容器の水平
断面積の比を０１から０．４ｍ／秒にすることによって
、前記流体力を最も効果的に発揮せしめることかできる
。第２図は洗浄容器１０の断面積に対するガス流量の比
と付着物の振動量を示したものである。洗浄容器１０の
断面積に対するガス（空気）流量の比の値か０から０，
３までは付着物の振動量はほぼ直線的に増加するが、０
．４ｍ／秒を超えると飽和する。すなわち、ガス流量の
比か０．４ｍ／秒を超えると、ガスの量か大きくなり、
空気と水の二相流によって作用する流体力が増加しない
ことになる。一方、ガス流量の比が０．１ｍ／秒未満で
は振動量が小さく洗浄効果が乏しくなる。

このように空気流量と洗浄容器１０の水平断面積の比を
０．１から０．４ｍ／秒の範囲内に選択することによっ
て付着物１８に効果的な振動を付与し、付着物１８を被
洗浄物１２から離脱し、効果的に洗浄することかできる
。

次に第３図および第４図を参照しながら本発明の第２の
実施例を説明する。

第３図において、洗浄容器１０は燃料プール２２内に設
置されている。燃料プール２２内にはプール水２４が収
容され使用済燃料を冷却しかつ放射線を遮蔽する。洗浄
容器１０内には使用済燃料が被洗浄物１２として、また
プール水２４が洗浄用流体１１として収容されている。

被洗浄物１２の下方にはガスバブリング用ノズル１３か
設けられており、このノズル１３には洗浄容器ＩＯおよ
び燃料プール２２を貫通して設けられたガス配管１４が
接続されている。洗浄容器１０の下部には接続配管１９
が接続されており、この接続配管Ｉ９には燃料プール２
２内に設置したフィルタ２０およびポンプ２１が順次接
続されている。

洗浄容器ＩＯ内に収容した被洗浄物１２は洗浄容器の内
壁面１５との間隔１６が５０以上保たれている。

被洗浄物Ｉ２には燃料集合体の場合、燃料棒間に炉水が
流れる流路２３を有している。なお、図中符号１８は被
洗浄物１２の燃料棒に付着している例えばクラッドなど
の付着物を示している。

以上のように構成した洗浄装置において、洗浄用流体１
１にはプール水２４を、被洗浄物Ｉ２としては沸騰水型
原子炉用便用済燃料集合体を、ガスバブノング用噴射ガ
ス１７として空気を使用して洗浄する方法を説明する。

すなわち、ガス配管１４から加圧空気を流入してノズル
１３から被洗浄物１２に対して矢印方向に噴射ガス１７
を噴出させる。この噴出ガス１７によって洗浄用流体１
１内に多数の気泡、つまりバブリングを発生する。この
バブリングの発生とともに被洗浄物１２の近傍には空気
と水の二相流が構成され三次元的な循環流が発生する。

この二相流は、被洗浄物１２に付着する付着物１８に対
して上、下、横方向の三次元的な流体力が常時付加され
ることになる。

また、この流体力には密度の異なる空気と水が常時繰り
返し付着物に衝突することをともない付着物１８に作用
する力は増幅される。この増幅された力が被洗浄物１２
に付着した付着物１８の付着力より大きい振動力となっ
た時点において、付着物１８は被洗浄物１２から離脱す
ることになる。従って、被洗浄物１２が原子炉用の燃料
集合体のような複雑形状を有し、その内部に付着する付
着物１８てあっても、前述したように燃料集合体は内部
にも燃料棒と燃料棒の間に原子炉水が通過する流路２３
を有しており、この流路２３を介し上記二相流が全体に
均一に発生し内部に付着する付着物を洗浄物（例えば、
燃料集合体を構成する燃料棒など）より離脱させること
が可能である。

このような作用を効率的に生じせしめるためには、例え
ば水プール内に置かれた被洗浄物１２を収納する洗浄容
器１０の側壁１５と被洗浄物１２の間に下向する流体の
流れを確保するための間隙１６が必要であり、また、洗
浄容器の断面積に対するガス流量の比を適切に選定する
必要がある。

洗浄容器１０の側壁１５と被洗浄物１２との間隙Ｉ６を
５ｍｍ以上とした場合には空気流量と洗浄容器１０の水
平面積の比をＯｌから０４ｍ／秒にすることによって、
前記流体力を最も効果的に発揮せしめることかできる。

この第２の実施例においても前述した第１の実施例と同
様に前記第２図に示したように洗浄容器断面積に対する
空気流量の比の値が０から０３までは付着物の振動量は
ほぼ直線的に増加するが、０４ｍ／秒以上では振動量は
飽和する。すなわち、１４ｍ／秒以上ではガスの量が大
きくなり、空気と水の二相流によって作用する流体力が
増加しないことによる。

このように前記空気流量と洗浄容器１０の水平断面積の
比を０．１から０．４ｍ／秒とすることにより付着物１
８に効果的な振動を与え、付着物１８を被洗浄物から容
易に離脱させることができる。なお、この流体力は気液
二相の循環流によって発生するため形状が複雑であって
も流路２３さえ有している被洗浄物であればどのような
形状の被洗浄物でも内部まで洗浄することが可能である
ことはいうまでもない。

次に、空気バブリング操作が終了した後、洗浄容器１０
にフィルタ２０を介して接続されているポンプ２１を用
いて洗浄容器１０内に流入している洗浄用流体１１を強
制的に吸引し、洗浄用流体１１の下降流（逆流動）を発
生させる。これにより空気バブリングにより被洗浄物１
２から離脱させた付着物１８は前記逆流動に同伴され運
ばれ、その結果、ポンプ２１の上流側に配置したフィル
タ２０に捕獲される。

以上の空気バブリング操作と逆流動を組合せ、これらを
複数回実施することにより洗浄効果を向上させることが
できる。第４図は空気バブリング操作と逆流動を組合せ
て行った実施回数と、付着物に残った付着物の残量との
関係を示した曲線図である。第４図から明らかなように
３回程度空気バブリング操作と逆流動の組合せを実施す
ることによりほぼ完全に付着物を被洗浄物から除去でき
ることが認められる。

なお、本発明におけるバブリング流量は従来例より１桁
大きい範囲であり、この流体力は気液二相の循環流によ
って発生する。そのため、被洗浄物は形状が複雑であっ
てもガス流路さえ有していればよく、如何なる形状の被
洗浄物でも内部まで洗浄することが可能であることはい
うまでもない。

また、洗浄容器を水プール内に沈め、かつその容器の上
部を水プール内に解放させて洗浄することもてきる。

［発明の効果］本発明によれば、複雑な形状を有した機器などの被洗浄
物に対し、その被洗浄物の内部に適切な空気バブリング
量を流入せしめることにより、被洗浄物の内部に付着し
た付着物を効率的に除去し洗浄することができる。

また、付着物が放射性物質の場合にはバブリング操作に
よって離脱した放射性付着物をフィルタで確実に回収す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスバブリング洗浄方法の第１の
実施例を説明するための洗浄装置を示す縦断面図、第２
図は第１の実施例における空気流量と洗浄容器の断面の
比に対する付着物の振動量の関係を示す特性図、第３図
は本発明の第２の実施例を説明するための洗浄装置を示
す縦断面図、第４図は第２の実施例における付着物の残
存量と洗浄回数との関係を示す特性図、第５図は従来の
超音波洗浄方法の原理を示す構成図、第６図は従来の水
ジエツト洗浄方法の原理を示す構成図である。１・・・超音波発振器　　　２・・・被洗浄物３・・・
流体　　　　　　　４・・・超音波５・・・付着物　　
　　　　６・・・被洗浄物７・・・水ジエツトノズル９・・・付着物１・・・洗浄用流体３・・・ノズル５・・・洗浄容器の内壁面７・・・噴出ガス９・・・接続配管２１・・・ポンプ２３・・・流路８・・・水ジェツト０・・・洗浄容器２・・・被洗浄物４・・・ガス配管６・・・間隔訃・・付着物２０・・・フィルタ２２・・・燃料プール２４・・・プール水（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）察！圀亭父第父２凍りｔ固数第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下端が閉じ、上端が解放されかつ洗浄用流体が収
容された洗浄容器内に被洗浄物を収納し、この洗浄容器
に設けられたノズルからガスを流入してバブリング操作
し、被洗浄物に付着した付着物を被洗浄物から離脱除去
して被洗浄物を洗浄するガスバブリング洗浄方法におい
て、前記洗浄容器の内壁面と被洗浄物との間隔を５ｍｍ
以上に保ち、前記ガスの流量はその体積流量を単位時間
当たりの立方メートルで表わし、前記洗浄容器の水平断
面積を平方メートルで表わした場合、その比を０．１か
ら０．４ｍ／秒の範囲に選択することを特徴とするガス
バブリング洗浄方法。
（２）下端が閉じ、上端が解放されかつ洗浄用流体が収
容された洗浄容器内に被洗浄物を収納し、前記洗浄容器
に設けられたノズルからガスを流入してバブリング操作
し、このバブリング操作によって前記被洗浄物に付着し
た付着物を離脱除去して前記被洗浄物を洗浄するガスバ
ブリング洗浄方法において、前記洗浄容器をプール内に
浸漬し、かつ前記洗浄容器の下端に接続配管を介してフ
ィルタおよびポンプを連接し、前記洗浄容器の内壁面と
前記被洗浄物との間隔を５ｍｍ以上に保ち、前記ノズル
に供給するガスの流量はその体積流量を単位時間当りの
立法メートルで表した場合、その比を０．１から０．４
ｍ／秒の範囲内に選択し、前記洗浄容器内の洗浄用流体
を前記ポンプにより吸引し逆流動することを特徴とする
ガスバブリング洗浄方法。