JPH07209491A - 表面処理方法 - Google Patents
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- JPH07209491A JPH07209491A JP6270869A JP27086994A JPH07209491A JP H07209491 A JPH07209491 A JP H07209491A JP 6270869 A JP6270869 A JP 6270869A JP 27086994 A JP27086994 A JP 27086994A JP H07209491 A JPH07209491 A JP H07209491A
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Classifications
-
- 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
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- G21F9/30—Processing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 ここには、埋没した核種で汚染されたコンク
リートその他の非金属表面を処理してコンクリートその
他の水硬結合材料物体における全体的な放射能レベルを
低減する方法が記載してある。この方法は除去しようと
している表面とレーザ熱源を相対的に移動させ、表面付
近の層を前記コンクリート材料物体から剥離する段階を
包含する。表面は蒸気としても、片としても、シートと
しても剥離できる。
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。 【構成】 ここには、埋没した核種で汚染されたコンク
リートその他の非金属表面を処理してコンクリートその
他の水硬結合材料物体における全体的な放射能レベルを
低減する方法が記載してある。この方法は除去しようと
している表面とレーザ熱源を相対的に移動させ、表面付
近の層を前記コンクリート材料物体から剥離する段階を
包含する。表面は蒸気としても、片としても、シートと
しても剥離できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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。
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。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】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、９０％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。
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、９０％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、従来の科学的な洗浄、流体剪断吹き付け、ペース
ト／剥離という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、除去した汚染物と付加的な物
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
欠点がある。最も重大なことには、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
きないのである。
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、従来の科学的な洗浄、流体剪断吹き付け、ペース
ト／剥離という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、除去した汚染物と付加的な物
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
欠点がある。最も重大なことには、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
きないのである。
【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。
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。
【０００５】ＤＥ3500750 は構造物内の鋼製棒を誘導加
熱して汚染コンクリートを除去することを記載してい
る。
熱して汚染コンクリートを除去することを記載してい
る。
【０００６】本願出願人達による共に現在審査中の特許
出願第PCT/GB90/02404号において、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。
出願第PCT/GB90/02404号において、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。
【０００７】これら従来の処理技術のすべてにおいて、
放射性汚染物は大きな材料片に残り、大きな材料片のま
ま廃棄するか、さらに処理しなければならない。あるい
は、汚染物を構造体内に封入する。したがって、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、大きなコンクリート片を生
じ、それらが汚染物質と組み合った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ということであ
る。従って、不必要に大きな体積の材料を廃棄したり、
さらに処理したりしなければならないのである。
放射性汚染物は大きな材料片に残り、大きな材料片のま
ま廃棄するか、さらに処理しなければならない。あるい
は、汚染物を構造体内に封入する。したがって、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、大きなコンクリート片を生
じ、それらが汚染物質と組み合った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ということであ
る。従って、不必要に大きな体積の材料を廃棄したり、
さらに処理したりしなければならないのである。
【０００８】
【発明の概要および目的】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。
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。
【０００９】本発明によれば、コンクリートその他の水
硬結合物体から汚染表面層を除去する方法であって、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、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。
硬結合物体から汚染表面層を除去する方法であって、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、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。
【００１０】本発明の方法の一局面によれば、表面は蒸
発で除去される。望ましくは、コンクリート表面の蒸発
で発生する煙霧は適当な抽気装置で回収し、周囲環境の
さらなる汚染を防ぐようにする。
発で除去される。望ましくは、コンクリート表面の蒸発
で発生する煙霧は適当な抽気装置で回収し、周囲環境の
さらなる汚染を防ぐようにする。
【００１１】コンクリートの蒸発を行う最低の出力密度
は、約５０００Ｗ／cm2 であると有利である。しかしな
がら、２５００Ｗ／cm2 までの出力密度でも、移動速度
を適当に制御することによってうまく使用できた。ここ
で、約１００〜３００cm3 ／ｈｒ．ｋＷのコンクリート
除去率を達成でき、除去深さを約１０μｍ／Ｊとするこ
とができることがわかった。
は、約５０００Ｗ／cm2 であると有利である。しかしな
がら、２５００Ｗ／cm2 までの出力密度でも、移動速度
を適当に制御することによってうまく使用できた。ここ
で、約１００〜３００cm3 ／ｈｒ．ｋＷのコンクリート
除去率を達成でき、除去深さを約１０μｍ／Ｊとするこ
とができることがわかった。
【００１２】この蒸発技術は利用できる出力に依存して
一回のパスで数ミリメートルの深さまで除去できる。コ
ンクリートの熱伝導率が低いので、表面蒸発は基材加熱
が低くても達成できる。
一回のパスで数ミリメートルの深さまで除去できる。コ
ンクリートの熱伝導率が低いので、表面蒸発は基材加熱
が低くても達成できる。
【００１３】炭素ガスレーザについての代表的な動作パ
ラメータは、約３〜６mmのスポットサイズを有する約４
００〜１５００ＣＷの出力レベルで約３０〜２００mm／
ｓの移動速度である。
ラメータは、約３〜６mmのスポットサイズを有する約４
００〜１５００ＣＷの出力レベルで約３０〜２００mm／
ｓの移動速度である。
【００１４】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
使用できる。
バを通して伝送するという利点を有するＹＡＧレーザも
使用できる。
【００１５】ここで、残りの表面の若干のガラス化が生
じる可能性があることがわかった。これは物体に残って
いる汚染物の少なくとも一部をシールできるという利点
がある。コンクリート面を被覆しているペイントまたは
エポキシ樹脂のようなプラスチック樹脂材料は本発明の
方法の第１局面によって有効に除去できる。
じる可能性があることがわかった。これは物体に残って
いる汚染物の少なくとも一部をシールできるという利点
がある。コンクリート面を被覆しているペイントまたは
エポキシ樹脂のようなプラスチック樹脂材料は本発明の
方法の第１局面によって有効に除去できる。
【００１６】パス回数を増やして処理済の表面をさらに
ガラス化してもよい。ガラス化の程度が高まるにつれ
て、表面からの蒸発率がガラス化効果により低減する。
これは、基材または物体内により効果的に残留汚染物を
封じ込めるという付加的な利点を有する。引き続くパス
は蒸発に使用した場合と同じかあるいは異なった状態で
行い得る。
ガラス化してもよい。ガラス化の程度が高まるにつれ
て、表面からの蒸発率がガラス化効果により低減する。
これは、基材または物体内により効果的に残留汚染物を
封じ込めるという付加的な利点を有する。引き続くパス
は蒸発に使用した場合と同じかあるいは異なった状態で
行い得る。
【００１７】本発明の方法の第２の局面によれば、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。
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。
【００１８】ここで、コンクリート面がレーザの移動に
つれて剥れ落ち、剥れ落ちた片々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
れた片々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。
つれて剥れ落ち、剥れ落ちた片々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
れた片々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。
【００１９】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、表面の有意の融解または蒸発を生じさせほど高くて
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、表面の有意の融解または蒸発を生じさせほど高くて
もいけない。
【００２０】移動速度は、一部、コンクリートの水分含
有量に依存する。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。
有量に依存する。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。
【００２１】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．ｋ
Ｗ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
を水で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もできる。
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．ｋ
Ｗ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
を水で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もできる。
【００２２】こうして生じたコンクリート面は粗面であ
るが、レーザの加熱効果の印のないきれいなものであ
る。本発明の方法の第２の局面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、程度の精密な制御が可
能である。
るが、レーザの加熱効果の印のないきれいなものであ
る。本発明の方法の第２の局面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、程度の精密な制御が可
能である。
【００２３】本発明の方法の第３の局面によれば、レー
ザ熱源で加熱して汚染表面の下で物体に熱影響部（ＨＡ
Ｚ）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の少なくとも一部が約５５０℃から
約９００℃の温度範囲の熱を受ける。
ザ熱源で加熱して汚染表面の下で物体に熱影響部（ＨＡ
Ｚ）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の少なくとも一部が約５５０℃から
約９００℃の温度範囲の熱を受ける。
【００２４】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脱水科学結合の破壊は、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ならび
に引き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１７５０℃
の範囲にあり、したがって、ＨＡＺは約５５０℃〜約９
００℃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脱水科学結合の破壊は、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ならび
に引き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１７５０℃
の範囲にあり、したがって、ＨＡＺは約５５０℃〜約９
００℃の範囲内で加熱された領域を有することになる。
【００２５】ここで、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、レーザ光線が表
面の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。
体の表面領域を横切って移動させた後、レーザ光線が表
面の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。
【００２６】出力密度および移動速度の制御によって、
ＨＡＺの深さを制御し、それ故に剥離される層の厚さも
制御できる。好ましくは、レーザ処理前に汚染面に比較
的薄いセメント状材料あるいは耐火材料のコーティング
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。
ＨＡＺの深さを制御し、それ故に剥離される層の厚さも
制御できる。好ましくは、レーザ処理前に汚染面に比較
的薄いセメント状材料あるいは耐火材料のコーティング
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。
【００２７】こうして施した第１のコーティングは、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。このコーティングは噴霧コーティングであって
もよい。このコーティングの目的は、特に、任意の表面
汚染を封じ込め、空気搬送汚染を遮断することにある。
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。このコーティングは噴霧コーティングであって
もよい。このコーティングの目的は、特に、任意の表面
汚染を封じ込め、空気搬送汚染を遮断することにある。
【００２８】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。下層のＨＡＺの発生は、コンクリートをＨ
ＡＺ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することができる。
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。下層のＨＡＺの発生は、コンクリートをＨ
ＡＺ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することができる。
【００２９】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。
【００３０】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、レーザガラス化段階で発生し、再
付着する可能性のある任意の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、レーザガラス化段階で発生し、再
付着する可能性のある任意の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。
【００３１】剥離した表面層はレーザ手段によって便利
なサイズの片々に切断し、それらを適当な手段によって
除去することができる。適当な手段としては、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。
なサイズの片々に切断し、それらを適当な手段によって
除去することができる。適当な手段としては、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。
【００３２】本発明の方法の第３の局面についての最低
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。ここで再び、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、その変化はＨＡ
Ｚの深さに影響する。
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。ここで再び、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、その変化はＨＡ
Ｚの深さに影響する。
【００３３】本発明の第３の局面は、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、かなりの煙霧
汚染物が生じない。
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、かなりの煙霧
汚染物が生じない。
【００３４】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。
【００３５】ここでまた、本発明の第２，第３の局面
が、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、これらの物質も適当
に高いレーザ出力密度で蒸発させられ得る。
が、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、これらの物質も適当
に高いレーザ出力密度で蒸発させられ得る。
【００３６】本発明の第１局面による方法は、水硬結合
構造を持たない他の非金属物質、たとえば、レンガ、他
の燃焼粘土物質およびセラミックにも応用できる。
構造を持たない他の非金属物質、たとえば、レンガ、他
の燃焼粘土物質およびセラミックにも応用できる。
【００３７】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。
添付図面を参照しながら実施例を以下に説明する。
【００３８】
【実施例】図１をまず参照してみると、ここには、汚染
コンクリート基材が全体的に１０で示してある。この基
材は汚染物（図示せず）を含む表面層１２を包含する。
レーザ光線１４はラスタ式に表面を横切って走査してそ
の全面をカバーする。コンクリート表面層１２はレーザ
光線１４によって蒸発させられ、汚染された煙霧は全体
的に１６で示す適当な抽出装置によって集められる。レ
ーザ光線１４が通過した後に、部分的にガラス化された
表面層１８が残る。
コンクリート基材が全体的に１０で示してある。この基
材は汚染物（図示せず）を含む表面層１２を包含する。
レーザ光線１４はラスタ式に表面を横切って走査してそ
の全面をカバーする。コンクリート表面層１２はレーザ
光線１４によって蒸発させられ、汚染された煙霧は全体
的に１６で示す適当な抽出装置によって集められる。レ
ーザ光線１４が通過した後に、部分的にガラス化された
表面層１８が残る。
【００３９】図２は本発明による方法の第２局面を概略
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。
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。
【００４０】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。これは、表面層２２の汚染物質２８の片々を生じさ
せ、レーザ光線２４が移動するにつれて飛ばし除く。物
質２８の片々は概略的に３０で示す抽出器によって捕獲
する。そのとき、圧縮空気の噴流３２で抽出器３０に向
かって移動させる。
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。これは、表面層２２の汚染物質２８の片々を生じさ
せ、レーザ光線２４が移動するにつれて飛ばし除く。物
質２８の片々は概略的に３０で示す抽出器によって捕獲
する。そのとき、圧縮空気の噴流３２で抽出器３０に向
かって移動させる。
【００４１】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
ないように見える。
けれども、きれいであり、レーザ光線の影響を受けてい
ないように見える。
【００４２】次に図３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４０で示してある。基材４
０は汚染物（図示せず）を含む表面素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３（ａ））。
染されたコンクリート基材が４０で示してある。基材４
０は汚染物（図示せず）を含む表面素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３（ａ））。
【００４３】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ＨＡＺ５４が生じ、このＨＡＺは、約８００〜
約９００℃の温度範囲の熱を受けた領域を有する（図３
（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ＨＡＺ５４が生じ、このＨＡＺは、約８００〜
約９００℃の温度範囲の熱を受けた領域を有する（図３
（ｂ））。
【００４４】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、セメントのような任意適当な物質であ
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、Ｈ
ＡＺ５４を介して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３（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、セメントのような任意適当な物質であ
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、Ｈ
ＡＺ５４を介して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３（ｃ））。
【００４５】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
し、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。図には、除去手段は真空７０を付与する真空式グ
リッパ６８として示してある（図３（ｄ））。
層６２をレーザ６６によって便利なサイズの断片に切断
し、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。図には、除去手段は真空７０を付与する真空式グ
リッパ６８として示してある（図３（ｄ））。
【００４６】適当なレーザとしては、２ｋＷ Electrox
（登録商標）炭酸ガスレーザや、また４００Ｗ Lumoni
cs（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、また４００Ｗ Lumoni
cs（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。
【００４７】
【発明の効果】本発明の、すべての局面における重要な
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。
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。
【００４８】本発明を核種で汚染された表面の汚染除去
に関して特別に説明してきたが、たとえば、毒物あるい
は重金属イオンなどの他の汚染物で汚染された表面の汚
染除去にも同等に本発明は適用できる。
に関して特別に説明してきたが、たとえば、毒物あるい
は重金属イオンなどの他の汚染物で汚染された表面の汚
染除去にも同等に本発明は適用できる。
【図１】この図は本発明の方法の第１局面を概略的に示
す。
す。
【図２】この図は本発明の方法の第２局面を概略的に示
す。
す。
【図３】この図の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本
発明の方法の第３局面を概略的に示す。
発明の方法の第３局面を概略的に示す。
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
Claims (19)
- 【請求項１】 コンクリートその他の水硬結合物体から
汚染表面層を除去する方法であって、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、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。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、表面が前
記物体材料の蒸発によって剥される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、前記物体
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、前記表面層の割れ、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を特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法において、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し、Ｈ
ＡＺの少なくとも一部が約５５０℃から約９００℃の温
度範囲の熱を受けることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の方法において、レーザの
出力密度が最低２５００Ｗ／cm2 であることを特徴とす
る方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、動作パラ
メータ範囲が、４００Ｗ〜１５００Ｗのレーザ出力、約
３mm〜約６mmの直径のビームスポット・サイズおよび約
３０〜２００mm／ｓの移動速度を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項７】 請求項２，５、６のうちいずれか１つに
記載の方法において、加熱状態が残った表面に若干のガ
ラス化を生じさせるような状態であることを特徴とする
方法。 - 【請求項８】 請求項３記載の方法において、前記汚染
された層内あるいはその下方に少なくとも２００℃の温
度が発生することを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項３，８のうちいずれか１つに記載
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１０】 請求項３，８，９のうちいずれか１つ
に記載の方法において、移動速度が約３０mm／分〜約３
００mm／分の範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項３，８，１０のうちいずれか１
つに記載の方法において、材料除去率が約５００cm3 ／
時〜約８００cm3 ／時の範囲にあることを特徴とする方
法。 - 【請求項１２】 請求項３，８〜１１のうちいずれか１
つに記載の方法において、材料除去深さが約１mm〜約４
mmの範囲内にあることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項４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
で生じることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項４，１３のうちいずれか１つに
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をレーザの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１５】 請求項１４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１６】 請求項４，１３〜１５のうちいずれか
１つに記載の方法において、最低レーザ出力密度が１５
０Ｗ／cm2 であることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項４，１３〜１６のうちいずれか
１つに記載の方法において、横方向速度が約0.５〜約５
mm／ｓの範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項４，１３〜１７のうちいずれか
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のコーティング層をレーザ処
理面に設けることを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の方法において、さら
に、前記レーザ処理し、剥離した汚染面を断片に切断す
る段階を包含することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB93228450 | 1993-11-05 | ||
| GB939322845A GB9322845D0 (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | A method of treating a surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209491A true JPH07209491A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3530961B2 JP3530961B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=10744710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27086994A Expired - Lifetime JP3530961B2 (ja) | 1993-11-05 | 1994-11-04 | 表面処理方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5538764A (ja) |
| EP (1) | EP0653762B1 (ja) |
| JP (1) | JP3530961B2 (ja) |
| DE (1) | DE69409066T2 (ja) |
| GB (1) | GB9322845D0 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5780806A (en) * | 1995-07-25 | 1998-07-14 | Lockheed Idaho Technologies Company | Laser ablation system, and method of decontaminating surfaces |
| 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 |
| FR2774801B1 (fr) * | 1998-02-09 | 2000-03-24 | Cogema | Procede et installation de decontamination de crayons de combustible nucleaire au moyen d'un faisceau laser |
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| US7238396B2 (en) * | 2002-08-02 | 2007-07-03 | Rieck Albert S | Methods for vitrescent marking |
| US6635846B1 (en) | 2002-08-02 | 2003-10-21 | Albert S. Rieck | Selective laser compounding for vitrescent markings |
| GB0222341D0 (en) * | 2002-09-26 | 2002-11-06 | British Nuclear Fuels Plc | Surface treatment of concrete |
| GB0222342D0 (en) | 2002-09-26 | 2002-11-06 | British Nuclear Fuels Plc | Surface treatment of concrete |
| GB0222338D0 (en) * | 2002-09-26 | 2002-11-06 | British Nuclear Fuels Plc | Surface treatment of concrete |
| CN100455397C (zh) * | 2004-01-14 | 2009-01-28 | 臼井国际产业株式会社 | 从树脂涂层金属管上去除树脂层的方法 |
| DE102005009324B9 (de) * | 2005-02-24 | 2008-05-21 | Technische Universität Dresden | Verfahren und Vorrichtung zur Dekontamination von Oberflächen |
| EP2138422A1 (de) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Teich Aktiengesellschaft | Platine zum Verschliessen eines Bechers |
| WO2010103321A1 (en) | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Matthew Henry | Acoustic apparatus and method of operation |
| GB2481382A (en) | 2010-06-21 | 2011-12-28 | Hardie James Technology Ltd | Method for forming a marked coated cementitious substrate |
| GB2481379A (en) | 2010-06-21 | 2011-12-28 | Hardie James Technology Ltd | Method for marking a cementitious substrate |
| US9105363B2 (en) | 2011-12-01 | 2015-08-11 | Southwest Research Institute | Methods for vaporization and remediation of radioactive contamination |
| US10583526B2 (en) | 2013-01-15 | 2020-03-10 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Laser-driven hydrothermal processing |
| DE102016117703B4 (de) | 2016-09-20 | 2018-04-26 | applicsign ag | Vorrichtung zur Behandlung von radioaktiv kontaminierten Abwässern |
| JP2020163332A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 除染用レーザ光照射装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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