JPS6333116B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射性汚染金属廃棄物、特に、表面
が汚染されている放射性汚染金属廃棄物の除染方
法に関するものである。

原子力発電プラントやその他の原子力関連施設
においては、これらの施設の設備の補修、あるい
は、改造工事等に伴い放射性汚染金属廃棄物が発
生する。これらの放射性汚染金属廃棄物の大半を
占めているのが、配管やタンク状容器類であり、
汚染部分が金属表面の表層部に限られている点が
特徴になつている。これは、配管類内を流動する
放射性の汚染物質が、配管類の内表面に、吸着、
凝固、あるいは、酸化被覆の形成等の種々のメカ
ニズムで付着するためと考えられている。

これらの放射性汚染金属廃棄物のうち、例え
ば、超音波洗浄等で簡単に除染可能な対象物以外
のものの処理方法として、一般的には、放射性汚
染金属廃棄物をそのまま溶融炉ですべて溶融し、
固化設備においてインゴツト化し保管する方法が
よく知られている。しかし、この放射性汚染金属
廃棄物の処理方法は、廃材（放射性汚染金属廃棄
物）のすべてを溶融するため、廃棄物量が多く、
さらに、溶融炉に用いられる耐火物が二次廃棄物
化する等の欠点がある。なお、放射性汚染金属廃
棄物の処理方法には、このほかに、化学除染法、
電解研磨法、高圧水洗浄法等があるが、いずれの
方法も多量の二次廃棄物である廃液を発生させる
という欠点を有している。

本発明は、保管廃棄物量、二次廃棄物量の低減
を可能とすることを目的とし、金属の放射性汚染
表面を除去して除染する方法において、前記放射
性汚染表面上に水膜を存在せしめた状態で、高温
熱源の走査により該放射性汚染表面を局所的に溶
融飛散させ、溶融飛散した金属を前記水膜により
急冷粒状化することを第一の特徴とし、前記放射
性汚染表面を高温熱源の走査により局所的に溶融
飛散させ、該高温熱源の走査を前記放射性汚染表
面に対して鋭角で行い、溶融飛散した金属を水花
に対向した位置に配設されている水により急冷粒
状化することを第二の特徴とするものである。

本発明は、放射性汚染金属廃棄物の除染には、
表面の放射性汚染部の溶融除去が最も効果的であ
る点に着目してなされたもので、以下、実施例に
ついて説明する。

第１図は、一実施例を実施するための装置の概
略を示すもので、高温熱源としてプラズマトーチ
を用いたものである。この図で、１は放射性汚染
金属廃棄物よりなる被処理体、２はプラズマトー
チで、被処理体１は水槽３内に配設され、その汚
染表面に導く水がかぶるように水位が調整され、
水槽３内の水はポンプ４で循環され、この過程で
クーラー５によつて冷却される。プラズマトーチ
２には、ガス供給装置６によりガスが供給され、
直流電源７により電流が供給される。

この装置で、窒素、アルゴン、あるいは、水素
等の気体、または、その混合気体をガス供給装置
６よりプラズマトーチ２の先端ノズルに供給し、
ノズル部に直流電源７より比較的大電流を通し
て、気体を電離させ、高温のプラズマアーク８が
得られる。このプラズマアーク８の先端温度は、
数千度以上の高温になつているので、プラズマト
ーチ２を被処理体１の表面、すなわち、放射性汚
染金属廃棄物の汚染表面にあてながら移動させる
と、プラズマアーク８のジエツト力により水膜が
排除され、表面を局所的に溶融させることができ
る。この表面の局所的溶融は、被処理体１を水槽
３内に配置し、その表面に水膜を形成した状態で
行われるので、被処理体１のプラズマアーク８で
溶融された部分は、プラズマアーク８のジエツト
力で移動させられ、そこで水膜と接触して急冷却
されるため、収縮して球形に近い形状で粒状化
し、表面から除去される。プラズマアーク８のジ
エツト力は一定なので、水膜が厚いと、プラズマ
アーク８が水膜を排除する距離は短かく、水膜が
薄いと、排除する距離は長くなるので、水膜の厚
さを適当に選ぶことによつて、プラズマトーチ２
の移動に連動して、所定の距離を保持して水膜が
到達するようにすることができる。なお、溶融金
属との接触により、水槽３内の水の温度が上昇す
るが、この水はポンプ４によつて循環され、クー
ラー５によつて水温の過度の上昇がおさえられ
る。

このようにして、プラズマトーチ２を図示して
ない移動機構により被処理体１の表面全体をカバ
ーするように走査すれば、被処理体１の汚染表面
全体を除染することができる。

この方法で除去する厚さは、例えば、酸化被膜
形成等による放射性物質の捕獲による表面汚染の
場合には、通常、その厚さは数十ミクロンといわ
れているので、表面溶融部としては0.5〜１ミリ
程度を溶融し除去すればよい。

この実施例の方法によれば、汚染部を必要な深
さで溶融させるため、汚染の除去を完全に近く行
うことができ、さらに、除去するものが表面から
完全に剥離して粒状化するため、その後の処理が
容易になる。この実施例の場合には、汚染表面上
をプラズマトーチを走査するだけで目的の達成が
できるが、汚染部の溶融飛散の点では、以下に述
べるプラズマトーチを汚染表面に対し鋭角に設置
する方法ほど効果的ではない。

第２図は、他の実施例を実施するための装置の
概略図である。この図で第１図と同一の部分には
同一の符号が付してあり、９は被処理体１上のプ
ラズマトーチ２に対向する位置に形成される水カ
ーテン、１０は水カーテン用タンクで、水槽３と
水脱塩浄化装置１１およびポンプ１２を介して接
続されている。１３はプラズマトーチ２および水
カーテン４の位置を移動させるための走行装置で
ある。

この装置を用いて放射性汚染金属廃棄物の汚染
表面を除去するには、プラズマトーチ２により前
述の実施例と同様にして、プラズマアーク８を発
生させる。この際、プラズマトーチ２を放射性物
質で汚染されている金属の表面に対して一定の鋭
角になるように設置し、プラズマアーク８を被処
理体１にむけて噴出させ、プラズマアーク８噴出
方向前方に、水カーテン用タンク１０より水を幕
状に降下させて水カーテン９を形成しておくと、
汚染表面が溶融飛散した火花１４は水カーテン９
によつて急冷粒状化する。水カーテン９に用いら
れた水は、水槽３に一旦流入した後、水脱塩浄化
装置１１を通り浄化された後、ポンプ１２により
水タンク１０まで戻される。また、走行装置１３
により、プラズマトーチ２と水カーテン９は常に
連動して移動するようになつている。

すなわち、この装置では、プラズマトーチ２を
被処理体１の汚染表面に対して一定の鋭角となる
ように設置し、プラズマアーク８を被処理体１表
面に噴出させるので、被処理体１表面の溶融物は
火花１４となりプラズマアーク８噴出方向の前方
に飛散する。この噴出方向前方には水カーテン９
が設けられているため、火花１４は水カーテン９
によつて冷却され、粒子状で凝固し、被処理体１
上、あるいは、水槽３中に落下する。従つて、火
花１４が再び被処理体１表面に付着した状態で凝
固してしまうことなく、汚染表面のみを溶融し、
粒子状とすることができる。この実施例の方法に
おいて、プラズマトーチの移動速度を20mm／sec
としてSUS304板の表面処理を行つたところ、金
属表面は深さ0.5〜１mm程度溶融され、火花とな
つた溶融物は水カーテンにより冷却されて粒子状
となつた。

プラズマトーチの被処理体に対する傾斜角度は
30゜±5゜程度がよく、これより傾斜角度が小さい
とプラズマトーチが不安定となり、またこれより
傾斜角度が大きくなると、汚染表面の除去できる
深さは深くなるが、汚染表面の除去できる範囲が
狭くなる。

この実施例においても、第１図により説明した
実施例の場合と同様に、放射性汚染金属廃棄物の
表面のみを溶融しさらに粒状化して処理するた
め、廃棄物量の低減化が可能であり、表面の汚染
部を溶融によつて除去してしまうため、放射性物
質が除染された後の廃材に残存することなく、ほ
ぼ完全に除染が可能である。また、プラズマトー
チを汚染金属表面に対して走査するだけでよいの
で、操作が簡単で、処理時間が短い。プラズマト
ーチとしては、特別なプラズマトーチを用いるこ
となく、安価な一般用の市販のプラズマトーチを
用いることが可能である。さらに、プラズマ処理
より発生する排ガスは簡単なフイルターで処理し
た後、大気放出が可能であり、その他水カーテン
に使用する水は循環再使用しているため二次廃棄
物を発生させない。

なお、この実施例では、水カーテンとして直線
状のものを用いた例を示したが、第３図に示すよ
うに水カーテン１５をプラズマトーチ２を取り囲
むようにわん曲状に降らせるとか、あるいは、第
４図に示すように、水カーテン１６を二重以上重
ねて降らせるようにしてもよく、このような場合
には、火花１４を完全に冷却凝固させることがで
きる。

第５図は他の実施例の概略を説明するもので、
第１図および第２図と同一部分には同一符号が付
してある。この実施例では、被処理体１は水槽３
中に斜めに設置され、水槽３内の水位が調節でき
るようになつている。

すなわち、この実施例では、被処理体１に対し
て一定の間隔δとなるように設置されたプラズマ
トーチ２を間隔δを保持した状態で移動させ、プ
ラズマトーチ２の移動に応じて水位を下げ、プラ
ズマトーチ２のプラズマアーク８の先端と水面と
の距離Ｉが常に一定になるようにする。

この実施例においては、プラズマトーチ２によ
るプラズマアーク８によつて溶融飛散した火花を
水によつて効果的に冷却することができ、火花を
確実に粒状化できるので、放射性汚染金属廃棄物
の汚染表面の除去を完全に実施することができ
る。

第６図は、他の実施例として円筒状の被処理体
の内面の除染方法を説明するもので、第６図ａは
実施状況の説明図、第６図ｂはＡ方向から見た側
面図であり、１７は円筒状被処理体、２はプラズ
マトーチ、３は水槽、１８はモータ１９によつて
駆動される円筒状被処理体１７の回転用のローラ
で、この実施例では、プラズマトーチ２を第６図
ｂに示すように、円筒状被処理体１７の内壁に斜
めに設置し、プラズマトーチ２のプラズマアーク
８の位置が常に水面より一定の距離になる状態を
維持したまま円筒状被処理体１７を第６図ｂに示
すＢ方向に回転するとともに第６図ａに示すＣ方
向に前進するようになつている。従つて、プラズ
マトーチ２のプラズマアーク８によつて溶融飛散
した部分と水面との間の距離は常に一定に保持さ
れているため、溶融飛散した部分の粒状化を確実
に行うことができ、円筒状被処理体１７の回転と
同時にプラズマトーチ２が円筒軸に沿つて移動す
るので円筒状被処理体１７の内面全体の除染が可
能である。なお、この際、プラズマトーチを固定
した状態で、円筒状被処理体１７を回転させつつ
移動するようにしてもよい。

第７図は、さらに他の実施例で、第６図と同じ
く円筒状の被処理体の内面の除染方法を説明する
もので、２０は円筒状被処理体、２１は円筒状被
処理体２０を垂直状態で水密に保持することがで
きる回転台、２２は回転台の駆動用のモータ、２
は円筒状被処理体２０の内壁に対して鋭角をなす
ように設置される円筒軸方向に移動できるプラズ
マトーチで、この実施例では、垂直状態で回転台
２１上に固定されている円筒状被処理体２０内に
水を入れ、その水位がプラズマトーチ２のプラズ
マアーク８の位置より一定の距離になる状態を維
持するよう水位を調節しながら、円筒状被処理体
２０を第７図に示すＤ方向に回転するとともにＥ
方向に前進するようになつている。

この実施例は、第６図により説明した実施例と
同様に作用し、同様の効果を得ることができる。

なお、前述の実施例においては、何れも汚染表
面を溶融飛散させる高温熱源としてプラズマトー
チより発生する高温ガスを用いた例を示し、この
場合には良好な結果が得られたが、その他の高温
熱源を用いて実施することもできる。

以上の如く、本発明の放射性汚染金属廃棄物の
除染方法は、保管廃棄物量、二次廃棄物量の低減
を可能とするもので、産業上の効果の大なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の放射性汚染金属廃棄物の除
染方法の一実施例を実施する装置の要部断面説明
図、第２図は、同じく他の実施例を実施する装置
の要部断面説明図、第３図および第４図は、それ
ぞれ、第２図の変形例の要部平面説明図、第５
図，第６図ａおよび第７図は、それぞれ同じく他
の実施例を実施する装置の要部断面説明図、第６
図ｂは第６図ａの要部のＡ方向矢視図である。 １…被処理体、２…プラズマトーチ、３…水
槽、４…ポンプ、５…クーラー、６…ガス供給装
置、７…直流電源、８…プラズマアーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属の放射性汚染表面を除去して除染する方
   法において、前記放射性汚染表面上に水膜を存在
   せしめた状態で、高温熱源の走査により該放射性
   汚染表面を局所的に溶融飛散させ、溶融飛散した
   金属を前記水膜により急冷粒状化することを特徴
   とする放射性汚染金属廃棄物の除染方法。 ２ 前記高温熱源の走査が、前記放射性汚染表面
   に対して鋭角で行われる特許請求の範囲第１項記
   載の放射性汚染金属廃棄物の除染方法。 ３ 前記高温熱源が、プラズマトーチより発生噴
   出する高温ガスである特許請求の範囲第１項、又
   は第２項記載の放射性汚染金属廃棄物の除染方
   法。 ４ 金属の放射性汚染表面を除去して除染する方
   法において、前記放射性汚染表面を高温熱源の走
   査により局所的に溶融飛散させ、該高温熱源の走
   査を前記放射性汚染表面に対して鋭角で行い、溶
   融飛散した金属を火花に対向した位置に配設され
   ている水により急冷粒状化することを特徴とする
   放射性汚染金属廃棄物の除染方法。 ５ 前記水が、前記火花に対応した位置に張られ
   た水幕である特許請求の範囲第４項記載の放射性
   汚染金属廃棄物の除染方法。 ６ 前記水が、前記放射性汚染表面または水位の
   相対的な移動により前記高温熱源より一定の距離
   を保持して移動する水である特許請求の範囲第４
   項記載の放射性汚染金属廃棄物の除染方法。 ７ 前記高温熱源が、プラズマトーチより発生噴
   出する高温ガスである特許請求の範囲第４項又は
   第５項又は第６項記載の放射性汚染金属廃棄物の
   除染方法。