JPS6057299A - 汚染された金属材料の洗浄方法 - 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】 本発明は汚染金属材料の洗浄方法に関し、特に、放射能
で汚染された金属材料の除染に有用な汚染金属材料の洗
浄方法に係る。

原子力発電所では、定期点検工事等の際に放射能で汚染
された大量の金属材料廃棄物が発生する。

現在のところ、これら放射能で汚染された金属材料廃棄
物は適当な大きさに切断され、ドラム缶等の密閉容器に
詰めて保管されている。然し乍ら、今後の原子力発電所
の増加あるいは運転年数が延びるに従ってこのような放
射能汚染廃棄物は益々増人し、保管場所の確保および管
理の面で困難な問題が予想されるため、保管すべき廃棄
物量を低減し得る方法の開発が望まれている。

ところで、金属材料表面に付着している放射能汚染物質
を除去するための方法としては、現在、次に示すような
物理的方法、化学的方法および電気化学的方法が夫々行
われている。

先ず、物理的除染方法は、アルミナ、珪砂、コランダム
等の固体微粒子に水、洗剤、ときには酸やアルカリを添
加したものを研削剤とし、被除染面を物理的に摩擦して
汚染物を除去する方法である。具体的には、研削剤を懸
濁させた高圧水を汚染面に噴射させたり、あるいは固体
粒子を混入させた圧縮空気で汚染面をプラストする方法
等が行われている。また、前記の固体粒子に代えて氷の
粒子、ガラス球、ドライアイス、硼酸結晶等を吹付ける
方法も試みられている。

しかし、このような物理的除染法は複雑な形状の対象物
に対する効果が十分でなく、例えばパイプのような物の
内面は処理できないという欠点がある。また除染後には
、使用した研削剤がその中に放射能を帯びた物質が混入
した状態で残留するから、その回収および処理に困難な
問題を派生することになる。その点、氷粒子やドライア
イス粒子では回収において有利であるが、除染効果に乏
しためその適用範囲には自ずと限界がある。同様の理由
から、ガラス粉や硼酸結晶の場合も適用範囲は限定され
ざるを得ない。

一方、化学的除染方法は、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸
や、苛性ソーダ、苛性カリ等の強アルカリ、ときにはＥ
ＤＴＡ（エチレンジアミンテトラアセデックアシッド）
を添加した溶液を処理液として用い、該処理液中に汚染
金属材料を浸漬したり、また処理液を汚染金属材料表面
にスプレーすることにより、処理液の化学的溶解作用で
汚染物質を金属表面から除去する方法である。この場合
、処理液の種類、濃度および温度等を被除染物である金
属材料の種類に応じて変化させることにより、除染効果
はかなり上昇する。しかし、強酸や強アルカリの使用は
安全衛生面で問題が有り、また除染後における化学薬品
を含んだ廃液の処理も新たに大きな問題となっている。

次に、電気゛化学的除染方法について説明すると、例え
ば燐酸、硫酸等の単独液あるいはそれらの混酸を電解液
として用い、被除染金属体をアノード（陽極）とし、鉛
、白金、黒鉛、ステンレス鋼等をカソード（陰極）とし
て電流を流す、所ＷＩＪ電解研磨法がこれに属するもの
で、除染効果が高いという特徴がある。また電解研磨法
の場合、燐酸や硫酸のような安全衛生上問題の多い化学
薬品を用いなくても、塩化ナトリウムや硝酸す１〜リウ
ムのような中性塩溶液も使用できるため、非常に有効な
方法であると言える。しかしこの方法による場合にも、
電解を続けて行くに従って被除染物の表面が電解液中に
溶解するから放射能を帯びた金属イオンや基材の金属イ
オンが電解液中に蓄積し、このため放射線被曝の危険が
増加し、また電解液としての機能が次第に低下するとい
う欠点がある。

何れの方法を用いるとしても、除染の目的は短時間でし
かも効率良く汚染された金属材料を洗浄すると共に、汚
染された廃材や廃液の量を最小にすることである。効率
的に除染する点のみに関しては、化学的および電気化学
的方法において機械的振動や超音波エネルギーを併用す
る方法により一定の効果が得られるが、この方法は廃液
量の点で良好な方法とは言い難い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、汚染された
貴金属材料を効率的に洗浄できると共に゛廃液量が少な
く、しかも放射能で汚染された金属材料の除染に適用し
て有用な方法を提供するものである。

即ち、本発明は、外表面が汚染された金属材料から汚染
物質を除去するに際し、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、またはアンモニウムの、水酸化物、炭酸塩、塩化物
、硝酸塩または酸性硫酸塩から選択された１種または２
種以上を加熱して溶融状態としたものの中に汚染金属材
料を浸漬し、溶融塩の化学的および物理的除去能力を利
用することを特徴とする汚染金属材料の洗浄方法である
。

上記本発明に於ける要点は、除染液として前記溶融塩を
用いる点に有り、このような溶融塩を使用する除染法は
従来全く知られていない。従って、本発明に於ける特有
の効果は、前記溶融塩の作用に起因するものである。

まず、一般に溶融塩は金属酸化物や金属イＡン等を溶解
する能力が大きいため、少量の溶融塩で多聞の汚染材料
を処理することができる。また、溶融塩を選択すること
によって、比較的低温でも、また高温状態でも処理でき
ると共に、汚染材料母材を必要以上に溶解させないこと
も可能である。

更に、前記溶融塩は表面張力が小さいから、複雑な形状
を有する汚染物体、例えば小さな孔を有するもの、ある
いはパイプの内部等でも除染可能Ｃある。

ところで、除染対象である金属材料は一般に線膨張係数
が大きいため、溶融塩中に浸漬しただけで大きく膨張す
る。従って、本発明の実施に当たっては単に除染対象を
溶融塩中に浸漬するだけでも、物理的に付着している状
態の汚染物は除去可能である。他方、単に浸漬するだけ
でなく、溶融塩を電解液とし、汚染金属材料を陽極ある
いは陰極として通電しても除染が可能であり、この方が
単に浸漬するだけの場合に比較して短時間で処理するこ
とができる。

なお、溶融塩に浸漬して処理した後、付着している塩分
を水洗により除去するのが望ましい。その際にも、浸漬
処理された対象物はかなりの熱量を保持しているため、
水蒸気の発生や水の昇温等の寄与によって、速やかに塩
分の除去を行なうことができる。また、このときの水洗
水は通常の廃液プロセスで処理することが可能である。

以下、第１図および第２図を参照して本発明の詳細な説
明する。

実施例１（単純浸漬法） この実施例では第１図に示す装置を用い、次の様にして
除染を行なった。同図において、１はステンレス鋼（ｓ
ｕｓ３０４）製の溶融塩槽である。

該溶融塩槽１にはガスあるいは電気による加熱源２が設
けられている。そして、所定の塩類を溶融塩槽１に収容
し、加熱源２を作動させることによって溶融塩３を形成
する。一方、溶１１１１１１１１１の上方には、多数の
小孔を有する汚染体入れ４が昇降自在に設けられている
。この、汚染体入れ４の中に除染されるべき汚染体５を
静置し、汚染体入れ４を徐々に下降させることによって
汚染体５を溶融塩３の中に浸漬する。そして、一定時間
の浸漬処理が終了したら汚染体入れ４と共に汚染体５を
引上げ、余分に付着している溶融塩を汚染体入れ４の小
孔を通して溶融塩槽１に戻した後、別途膜けである水洗
槽に浸漬して水洗を行ない除染作業を終了する。

上記の方法により、次の除染実験を行なった。

即ち、第１′表に挙げた７種類の溶融塩を表中に示す温
度で用い、下記の模擬汚染材料に対する除染実験を行な
った。なお、溶融塩中への浸漬時間は６０分とした。

〈模擬汚染材料〉： 炭素鋼、５ｕｓ３０４ステンレス鋼 （何れも幅５０調×長さ１００＃１ＩＩＸ厚さ１１ＩＩ
Ｉ１１の大きさで、屋外に１月間放置して表面に赤錆び
が発生したものを用いた。） く注〉：（）内の数字は重量比を示づ。

この実験による除染効果を、溶融塩中への浸漬の前後に
於ける模擬汚染材料の重量変化から推定した。第２表は
その結果を示したものである。

上記第２表の結果は、溶融塩の種類の相違あるいは炭素
鋼とステンレス鋼との相違によって重量変化はかなり異
なるものの、何れの場合にも汚染物を除去し得ることが
明らかである。特に、炭素網の表面に付着していた赤錆
びは完全に除去され、これに代って黒色のマグネタイ１
〜被膜の生成が見られた。

他方、ステンレス鋼については重量変化が非常に小さか
ったので、更に模擬汚染材料の表面を触針式粗さ計によ
って調査した。その結果を第３表に示す。この結果から
表面の汚染層が除去されている状況を推定することがで
きる。

次に、ＮＯ３７の溶融塩１　を用い、炭素鋼の汚染材料
を３０枚続けて浸漬し、除染した結果でも、溶融塩の除
染能力は殆ど変化無く、寿命の長いことが認められた。

以上の様に、溶融塩による除染では金属材料の腐蝕量が
比較的少なくてすむ特徴が有るが、溶融塩は一般に浸透
力が強いので、微細な隙間でも容易に侵入して汚染物質
を金属表面から浮上させ、水に浸漬した際にこれが溶出
を助ける作用を示すことが推定される。

実茄例２（溶融塩中での電解） この実施例では第２図に示す装置を用い、次のようにし
て除染を行なった。同図において、１はステンレス鋼（
ｓｕｓ３０４）製の溶融塩槽、２はガスあるいは電気に
よる加熱源である。先ず、所定の塩類を溶融塩槽１に収
容し、加熱源２により加熱して溶融塩３を形成する。次
いで、除染対象である汚染金属材料および別の電解電極
を、夫々陰極６または陽極７として溶融塩３中に浸漬づ
る。そして、この陰極６および陽極７を夫々外部電源８
の（−）極または（＋）極に接続し、両電極６，７間に
電圧を負荷させると、溶融塩３を電解質として電流が流
れる。汚染金属材料を陽極とした場合、陽極７では溶解
現象が起り、汚染物質が基材の溶解と共に溶融塩３中に
溶は込んで除染が行われる。なお、溶融塩３は電気抵抗
が小さく、電流効率が良い。他方、除染材料に鉄錆び等
の異物が付着している場合には、これを陰極として電解
してもその還元作用により除去可能である。従って、陰
極６および陽極７の双方に汚染金属材料を使用して除染
を行なうことができ、水溶液を電解液とする場合に比較
して極めて効率的である。

即ち、水溶液電解質の場合は汚染材料を陽極とした場合
にのみ効果があるのに対して、上述したように、溶融塩
電解質の場合は陰極および陽極の両方で処理可能である
ため、単位時間当りの処理量が倍増する。

上記の処理法により、実施例１で使用したのと同じ模擬
汚染材料を用いた除染実験を行なった。

なお、溶融塩としては、実施例１と同じく第１表に挙げ
た７種類を用いた。第４表および第５表はその結果を示
している。

く注〉　◎：鉄錆び完全除去 溶出厚さとして１０μｍ以上 Ｏ：鉄錆び完全除去 溶出厚さとして１０μｍ未満 一：実施せず 電解時の通電１　：　０．３〜０．５Ａ／ｃｄ（試験片
面積） 通電時間：３０分 上記第４表、第５表の結果から明らかなように、溶融塩
中ｗｉ＠は非常に効果的であり、短時間で処理可能であ
ることが確認できた。特に、水酸化物、炭酸塩中では、
汚染材料を陰極として電解しても鉄さびが完全に除去さ
れており、陽極のみならず陰極として電解しても処理可
能であることが確認された。

以上詳述したように、本発明によれは汚染された貴金属
材料を効率的に洗浄できると共に廃液量が少なく、しか
も放射能で汚染された金Ｒ祠料の除染に適用して有用な
方法をｊＲ供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施でるだめの一態様を示す説明図で
あり、第２図は別の前体を示す説明図である。 １・・・溶融塩槽、２・・・加熱用、３・・・溶融塩、
４・・・汚染対入れ、５・・・汚染対、６・・・陰極、
７・・・陽極、８・・・外部電源。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外表面が汚染された金属材料から汚染物質を除去するに
   、際し、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはアン
   モニウムの、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硝酸塩または
   酸性１ｉＩＩｌ酸塩から選択された１種または２種以上
   を加熱して溶融状態としたものの中に汚染金属材料を浸
   漬し、溶融塩の化学的および物理的除去能力を利用する
   ことを特徴とする汚染金属材料の洗浄方法。