JPS60159700A - 放射性汚染金属材の除染方法 - Google Patents

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】 るものである。

原子力発電所では定検工事などで、放射能で汚染された
金属材料の廃棄物が発生する。現在のところこれらは適
当な大きさに切断され、ドラム缶などの密閉容器に詰め
て保管されている。

しかし今後原子力発電所の数が増加したり運転年数が延
びるに従って、このような廃棄物が益々増加するので保
管場所の管理面から放射能を低減させる方法が望捷れて
いる。

金属材料表面に付着している放射能汚染物質の除去方法
として、■アルミナ，硅砂，氷の粒子，ガラス球，硼酸
，ドライアイスなどの固形粒子をそのまま、あるいは、
水，洗剤、ときには酸やアルカリなどを添加してこれを
研削剤とし、被除染面に吹付けたり物理的に摩擦して汚
染物を除去するもの。■硫酸，塩酸，硝酸などの無機酸
，苛性ソーダ，苛性カリなどの強アルカリ，蓚酸，クエ
ン酸などの有機酸、ときにはＥＤＴＡ（エチレン．ディ
アミン．テトラ．アセチツクア／ツド）を含む水溶液中
に浸漬したり、吹付けたりしてその化学的溶解作用によ
って、汚染物を除去する。■リン酸，硫酸などを単独あ
るいはそれらの混合液を電解液として、被除染金属体を
アノード（陽極）、鉛、白金、黒鉛、ステンレス鋼など
をカソード（陰極）として電流を通じる所謂電解研摩法
がある。

■の物理的々除染方法では、複雑な形状をしたものには
その効果が十分でなく、特にパイプのようなものの内面
は処理でき々い欠点がある。

それに加え、除染後には使用した放射能を帯びた物質を
含む研削剤が残留するため、これが回収と処理が困難で
ある。氷やドライアイス粒では回収の点で有利であるが
除染効果に乏しくガラス粒、硼酸の結晶では除染効果が
少なく、その適用領域はおのずから限界がある。

■の化学的方法では強酸９強アルカリを使用することは
、安全、衛生面で問題であり、又、除染後の化学薬品を
含む廃液処理も新たに大きな問題を提起している。

■の方法は、除染効率が最も高く、汚染の程度によって
は、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウムなどの中性塩水溶
液も使用できる利点がある。

しかし、現実には、ステンレス鋼の被汚染体に対しては
、リン酸−硫酸混合液を電解液とする方法が最も効率的
であり有望である。

しかし、電解研摩法では、電解時の電流分布の影響を受
け、被研摩材の凸部には高い電流密度が得られるため溶
出速度が早いが、四部は電流が流れないためこの部分で
の溶出は殆んど期待できない欠点がある。汚染物質は凸
部より凹部に堆積しやすいことを考慮すると、この問題
は必常に重要な課題である。一方、この現象をミクロ的
に見れば被研摩材の微小な孔食部（局部腐食発生部）や
割れ発生部にもあては凍るので、除染を完全に行なうに
は、この問題を解決する必要があるが、現在迄のところ
その解決策は見当らない。

本発明は上記の問題点を解消するだめになされたもので
、電解研摩時における電流と電位を適切に変化させるこ
とによって、金属材料の凹部やミクロ的な孔食部及び割
れ発生部などに付着堆積している放射性汚染物質を効果
的に除去することを目的とし、電解液中に放射性汚染金
属相をアノード、カソードとして他の通電材料を浸漬し
両極間に直流電流を流して、アノード表面に伺着してい
る放射性物質を除去する方法において、アノードの電解
電位を結晶粒界溶出電位に保持したり、あるいは、Ｓル
ス電流を与えて短時間大電流を通じる操作を組合せて電
流と電圧を制御することによって、被汚染金属材の結晶
粒界や孔食の底部あるいは凹部など溶出を促進させるこ
とを特徴とする放射性汚染金属材の除染方法を提供する
ものである。

このように本発明は、電解研摩方法によって、被汚染金
属材料をアノードとして電解除去するに際し、パルス電
流を通じたり、電位を甚しく低くするなどの変化を与え
ることにあり、その効果を列記すれば次の通りである。

（１）通常の電解研摩条件では、電圧−電流をほぼ一定
として電解研摩する。この方法では被汚染金属体の凸部
や面積の大きい平面部の溶解は順調に行なわれるが凹部
、孔食部、割れ発生部には電流が流れず、したがってこ
の部分に付着している汚染物質は除去されない。しかし
、一定間隔でパルス電流を通じると、この通電期間中は
極めて大電流が流れることとなり、それ電流れていた電
流による電解液の分解平衡が乱される結果、除去されに
くい被汚染金属体部迄電流が流れ、除去効率が向上する
。

２）電解研摩時に、被汚染金属材の電位を低下させて、
いわゆる活性領域にて電解する。この領域では金属の結
晶粒界部や割れ発生部、孔食の内部などでの溶解速度が
甚しく向上し、従来の電圧−電流一定の電解研摩法で得
られない除染効果を得ることができる。

（３）電解液の組成、液温などは従来法のものを使用で
き、従来法と上記（１）と（２）の方法を組合せること
によって、被除染利の四部環境にも電流が流れ易くなり
、除染効果が向上する。

以下本発明の具体例を詳細に説明する。

具体例１ （１）構成 第１図に本発明を実施した電解除染装置を示す。耐酸ガ
ラスの容器１のなかに電解液２を入れ、さらにこの液中
にアノードとして被除染金属体３とカソードとしてその
対極４を浸漬する。被除染金属体３と対極４はそれぞれ
導線５によってパルス電源装置６に接続されている。こ
のパルス電源装置には、被除染金属体３の電解時の電流
密度を変化させたり、電位（正確には電解電位）を制御
する機構を内蔵している。なお７は電圧ｇｌ、８は電流
計を示す。

（２）作用 第１図の装置を用いて電解除染する場合の１Ｌ圧−電流
曲線を第２図に示す。すなわち、電解初期において、両
極間に電圧を与えると電流が流れはじめ、この電流は電
圧を高くするのに比例して大きくなる。しかし、さらに
電圧を上昇して行くとある時点から急激に電流量が低下
する。この領域を便宜上活性領域と呼びＡで示す。活性
領域を通過後さらに電圧を上げて行っても暫らくの間は
電流量は殆んど同一で両極から発生するガス（アノード
からは酸素、カソードからは水素）も少ない。

この期間を不変領域Ｂと呼ぶこととする。この期間を通
過して電圧を上げると電極から盛んにガスを発生すると
共に電流は飛躍的に増大する。この期間を一応過大電解
領域Ｃと呼ぶこととする。それぞれの領域Ａ、Ｂ、Ｃは
次のような状態にあるものと考えられる。

活性領域Ａ：結晶粒界や微細な割れ及び孔食の内部へ電
流が流れやすく、こ のような凹部に付着堆積してい る汚染物質を除去するのに適し た領域である。

不変領域Ｂ：Ａの領域で溶解した部分、及びその他の部
分（平面部、凸部） が同じように溶解されるが、そ の速度は遅い。この領域では被 除染金属体全体が、緩慢に溶解 するため平滑な鏡面状態となる。

除染は行なわれるが、効果は少 なく、目的を達成するには長時 間を妥する。

過大電解領域Ｃ：この領域で流れる電流は、両極から発
生するガスにも消費 されるが、このガスは被除染金 属体表面から溶出した金属イオ ンを外部へ拡散放出する作用を 有し溶解反応を促す作用を有し ている。

一方、被除染金属体にも高い電流が流れているので、そ
の溶解も活発である。ただこの領域では、被除染金属体
の凸部に電流が集中するため、この部分の電流密度が高
くなり他の部分の溶解が相対的に低下する特徴がある。

（一般の電解研摩法はこの領域で作業している） したがって、従来の電解研摩法では、活性領域Ａで選択
溶解する結晶粒界や微細な割れ及び孔食の内部などに残
留している除染物質を除去することができない。

本発明方法は、電解研摩条件を次のように変化させて、
被除染金属体から効果的に汚染物質を除去する。

■Ｃの領域で電解研摩後Ａの領域で電解し、その後Ｂの
領域で電解した後終了する。

■■を実施した後すなわちＢの領域にあるとき、パルス
電流を一定間隔で通電し、金属表面から溶出する金属イ
オンを強制的に電解液中に拡散除去させる。（パルス電
流の作用は、丁度過大電解領域との作用効果を有するこ
ととなるが　パルス電源を使用することにより容易に、
又任意の間隔で実施することができる） （３）効果 本具体例の効果を次の条件で実験して確認した。

■被除染金属体として５ｕｓ３０４ステンレス鋼を使用
　寸法：巾３０×長５０×厚３．２ｍこの試験片の表面
に直径１鴫の孔を１ｍｍの深さに５カ所つくり、これを
アノードとした。第３図にその外観を示す。

■カソードとして同寸法、同月質を使用した。

■電解液の組成と温度 ａ、電解液　比重１．８４の硫酸　２０容量比重１．８
４の燐酸　７０〃 水　１０〃 ｂ、温　度　９０℃ ■電解研摩条件 ａ、Ｃの領域において３０Ａ／ｄｍ’の電流で２０分間
電解研摩（従来の電解研摩法の代表（尚電解時の電圧は
８〜ＩＯＶであった。））ｂ、　ｃで１０分間→Ａで５
分→Ｂで５分Ｃ，Ｃで１０分間→Ａで５分→Ｂで３分電
解後、パルス電流２分間通じる。

（パルス電流値は５０〜６０Ａ／ｄｍ’を０３秒間を１
サイクルとして５秒間に１回宛３１２４回通じた） Ａ領域の電圧は１．８−３Ｖ’　、電流８−１０Ａ　／
ｃ＋ｍ２、Ｂ領域の電圧は３５〜Ｂｖ　、電流は５〜７
Ａ／ｄｉであった。

■評価法と測定結果 電解研摩の評価は、アノード試験片の表面に存在する小
孔の底面部の溶出量を比較することによって凹部の溶出
効果の有無を判定した。尚、溶出量は、マイクロメータ
を用いて定盤上に設置した試験片の小孔の底部の肉減り
を測定した。第１表に測定結果を示す。この結果から明
らかなように、具体例２ （１）構成　第１図の装置を使用 （２）作用　具体例その１と同様 （３）効果 ■被除染金属体として一辺４５　ｍｍ　、厚５胴の５Ｕ
Ｓ３０４製二等辺山形鋼を５０ｍｍの寸法に切断して用
いた。

■カソードとして５ｕｓ３０４製の板拐（ｒｌ］６０胴
×長７胴部長７０晒×厚２喘し、アノード拐を中央にし
て設置した。第５図に装置の上方から見た試験片の設置
状況を示す。

■電解液の組成と温度 具体例１と同条件 ■電解研摩条件 具体例１と同条件 ■評価法と測定結果 計測法は電解研摩終了りの試験片の重量減と、山形鋼の
肉減り分布を調査することによって凹凸部の溶出効果を
判定した。

第２表はこの結果を示したもので、従来法は溶出量の絶
対値や凸部の溶出量が大きいが凹部の溶出量が少なく、
本発明の効果がよく認められた。

風下金白

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した電解除染装置の概要図、第２
図はこの電解除染装置を用いて電解除染する場合の電圧
−電流曲線、第３図は被除染金属体としての試験片の外
観図、第４図はこの一験片を小孔部の中央から切断した
その断面の拡大図、第５図は具体例２にお′ける試験片
の設置状況を示す説明図である。 ３・・・アノード（放射性汚染金属材）、４・・・カソ
ード、６・・・パルス電源装置 廊Ｉ圓 電　／Ｅ　Ｃ”；ｒ） 萬２図 ８３図 第４図 ン 廓５局

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解液中に放射性汚染金属相をアノード、カソードとし
   て他の通電月利を浸漬し両極間に直流電流を流して、ア
   ノード表面に付着している放射性物質を除去する方法に
   おいて、アノードの電解電位を結晶粒界溶出電位に保持
   したり、あるいはパルス電流を与えて短時間大電流を通
   じる操作を組合せて電流と電圧を制御することによって
   被除染金属体の結晶粒界や孔食の底部あるいは四部など
   溶出を促進させることを特徴とする放射性汚染金属材の
   除染方法