特開 2024-146870 除染方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146870

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】除染方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/28 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

G21F9/28 521

G21F9/28 561

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024052167

(22)【出願日】2024-03-27

(31)【優先権主張番号】P 2023057787

(32)【優先日】2023-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2023220851

(32)【優先日】2023-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000204000

【氏名又は名称】太平電業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000958

【氏名又は名称】弁理士法人インテクト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五嶋 智久

(72)【発明者】

【氏名】五十田 翔平

(72)【発明者】

【氏名】砂川 武義

(57)【要約】

【課題】除染対象物の表面に付着した放射性物質を低コストで除去することができる新たな除染方法を提供する。
【解決手段】ゲル状の除染剤が入った容器に除染対象物を投入し、除染対象物がゲル状の除染剤に浸った状態において除染対象物に１５ｋＨｚ～２８ｋＨｚの範囲の超音波を照射する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

除染対象物の表面に付着した放射性物質を除去する除染方法であって、
ゲル状の除染剤が入った容器に前記除染対象物を投入する投入工程と、
前記除染対象物が前記ゲル状の除染剤に浸った状態において前記除染対象物に１５ｋＨｚ～２８ｋＨｚの範囲の超音波を照射する照射工程と、
を含むことを特徴とする除染方法。

【請求項2】

請求項１に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、ローカストビーンガム、キサンタンガム、グアガム、タラガム、カラギナン、ゼラチン、セルロース誘導体、トレメルガム及びコンニャク粉の少なくとも１つを含むことを特徴とする除染方法。

【請求項3】

請求項２に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、チオグリコール酸塩を更に含むことを特徴とする除染方法。

【請求項4】

請求項３に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、界面活性剤を更に含むことを特徴とする除染方法。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、βイオノン又はバニリンの少なくとも何れか一方を更に含むことを特徴とする除染方法。

【請求項6】

請求項２乃至４の何れか一項に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも１つを更に含むことを特徴とする除染方法。

【請求項7】

請求項１に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、
ローカストビーンガム、キサンタンガム、グアガム、タラガム、カラギナン、ゼラチン、セルロース誘導体、トレメルガム及びコンニャク粉の少なくとも１つと、
チオグリコール酸塩と、
βイオノン又はバニリンの少なくとも何れか一方と、
酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも１つと、
を含むことを特徴とする除染方法。

【請求項8】

請求項７に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、界面活性剤を更に含むことを特徴とする除染方法。

【請求項9】

請求項２に記載の除染方法であって、
前記除染剤は、ホウ砂を更に含むことを特徴とする除染方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、除染処理に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所で発生する廃棄物は、放射能レベルによって、低レベル放射性廃棄物（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）、放射性物質として扱う必要のないもの（クリアランス物）、放射性廃棄物でない廃棄物（ＮＲ）に分類され、放射能レベルに応じて廃棄する必要がある。そして、低レベル放射性廃棄物の中でも放射能レベルが最も低いＬ３廃棄物については充分に除染してクリアランス物にすることができれば、一般の物と同様に再利用や処分ができる。

【0003】

従来、放射性廃棄物に対する除染方法の一つとしてエアブラスト処理がある。エアブラスト処理は、放射性廃棄物に対してブラスト材を圧縮空気によりノズルから噴射させて放射性廃棄物の表面の放射性物質を削り取る処理であるが、処理作業中に、ブラスト材と放射性物質が空気中に飛散するため作業環境が悪く作業者への悪影響が懸念されている。

【0004】

特許文献１の技術は、除染作業の環境改善を図るべく、ブラストボックス内でブラスト処理をして、ブラスト材を回収するため、ブラスト材を出射するブラストノズルを有するブラストヘッド、ブラスト材を吸引する吸引用のホースを有し、ブラスト材の出射に伴って、外気をブラストボックス内に取り込む制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２３－３０３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の装置は、複雑な上記構成を有するため、装置の生産コスト、維持コストが高額になりやすいという懸念がある。

【0007】

そこで、この発明の目的は、除染対象物の表面に付着した放射性物質を低コストで除去することができる新たな除染方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

【0009】

請求項１に記載の発明は、除染対象物の表面に付着した放射性物質を除去する除染方法であって、ゲル状の除染剤が入った容器に前記除染対象物を投入する投入工程と、前記除染対象物が前記ゲル状の除染剤に浸った状態において前記除染対象物に１５ｋＨｚ～２８ｋＨｚの範囲の超音波を照射する照射工程と、を含むことを特徴とする。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の除染方法であって、前記除染剤は、ローカストビーンガム、キサンタンガム、グアガム、タラガム、カラギナン、ゼラチン、セルロース誘導体、トレメルガム及びコンニャク粉の少なくとも１つを含むことを特徴とする。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の除染方法であって、前記除染剤は、
チオグリコール酸塩を更に含むことを特徴とする。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の除染方法であって、前記除染剤は、界面活性剤を更に含むことを特徴とする。

【0013】

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の除染方法であって、前記除染剤は、βイオノン又はバニリンの少なくとも何れか一方を更に含むことを特徴とする。

【0014】

請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の除染方法であって、前記除染剤は、酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも１つを更に含むことを特徴とする。

【0015】

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の除染方法であって、前記除染剤は、ローカストビーンガム、キサンタンガム、グアガム、タラガム、カラギナン、ゼラチン、セルロース誘導体、トレメルガム及びコンニャク粉の少なくとも１つと、チオグリコール酸塩と、βイオノン又はバニリンの少なくとも何れか一方と、酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも１つと、を含むことを特徴とする。

【0016】

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の除染方法であって、前記除染剤は、界面活性剤を更に含むことを特徴とする。

【0017】

請求項９に記載の発明は、請求項２に記載の除染方法であって、前記除染剤は、ホウ砂を更に含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

この発明によれば、超音波によって除染対象物から分離した放射性物質をゲル状の除染剤で保持することができるため、ブラスト処理のように放射性物質が飛散することなく除染対象物から放射性物質を除去することができる。これにより、例えば、Ｌ３廃棄物をクリアランス物にまでレベルダウンすることができ、再利用もできるし、そのまま廃棄もすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（Ａ）は、除染対象物に超音波を照射している様子を示す図であり、（Ｂ）は、除染対象物から分離した放射性物質をゲル状の除染剤で保持している様子を示す図である。

【図2】本実施形態に係る除染方法のフローチャートを示す図である。

【図3】本実施形態に係る除染方法の実験に用いた除染剤の成分の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

この発明の実施態様を、図面を参照しながら説明する。

【0021】

図１（Ａ）に示すように、本実施形態では、表面に放射性物質２が付着した除染対象物１の除染を、ゲル状の除染剤１２が入った除染用容器１１（図１では除染用容器１１の底のみを表している）内で、超音波発生器１３により超音波１４を照射することにより行う。これにより、除染対象物１から放射性物質２が分離し、ゲル状の除染剤１２により保持されるため、分離した放射性物質２が飛散することを防止できる。

【0022】

ここで、本実施形態の除染剤１２について説明する。除染剤１２は、除染剤１２をゲル化するためのローカストビーンガム、キサンタンガム、グアガム、タラガム、カラギナン、ゼラチン、セルロース誘導体、トレメルガム、コンニャク粉等の増粘剤の少なくとも１つを含む。

【0023】

なお、除染剤１２は、グアガム、タラガム、コンニャク粉等の各種増粘剤の架橋剤としてのホウ砂、又は、還元性単糖・少糖の少なくとも何れか一方を更に含むこととしてもよい。例えば、ホウ砂は、グアガム分子間を繋ぐ架橋反応を促進させて、ゲル状の除染剤１２の剛性を高める作用を有している。しかし、グアガムにホウ砂を加えると、ゲル状の除染剤１２の剛性は、高まる反面、流動性が低下する。そこで、還元性単糖・少糖をさらに加えることによって、ゲル状の除染剤１２の剛性および流動性の両方を向上させることができる。

【0024】

除染剤１２は、例えば、水５０ｍｌに０．５ｇのグアガムを添加し、攪拌し、静置して膨潤させる。次いで、ホウ砂糖液（ホウ砂１０ｗｔ％と果糖１３ｗｔ％）を添加し、攪拌することによって、製造することができる。

【0025】

このように製造される除染剤１２の粘度は、還元性単糖・少糖の添加量を変えることによって調整することができる。

【0026】

また、除染剤１２は、除染剤１２をゲル状にするための一例として、ローストビーンガムとキサンタンガムを配合したものを含んでも良い。ローストビーンガムとキサンタンガムの配合割合を、ローストビーンガム２：キサンタンガム８～ローストビーンガム７：キサンタンガム３の範囲にすることで、おおよそ、ゲル強度を１５０ｇ／ｃｍ^２以上とすることができ、ローストビーンガム５：キサンタンガム５とした場合にはゲル強度をおおよそ３００ｇ／ｃｍ^２とすることができる。このように、除染剤１２のゲル強度は、各種増粘剤の組み合わせや配合割合によって調整することができる。除染剤１２のゲル強度は、１５０ｇ／ｃｍ^２～３００ｇ／ｃｍ^２とするのが好ましい。

【0027】

なお、増粘剤の量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．５ｗｔ％～１．５ｗｔ％とする。

【0028】

ゲル状の除染剤１２を放射性物質２が付着した除染対象物１の表面に接着させ、除去することにより除染対象物１を除染することができる。また、放射性物質２をゲルに取り込むことで、放射性物質２が飛散して周囲を汚染することを防止でき、更に、廃棄も容易になる。

【0029】

次に、超音波発生器１３について説明する。超音波発生器１３は市販のものを用いることができ、例えば、本多電子株式会社のプラスチックウェルダー（ＳＯＮＡＣ－２００）を用いることができる。超音波１４の周波数は１５ｋＨｚ～２８ｋＨｚの範囲で設定することができる。

【0030】

次に、図２のフローチャートを用いて本実施形態の除染方法について説明する。

【0031】

まず、ゲル状の除染剤１２が入った除染用容器１１に、表面に放射性物質２が付着した除染対象物１を投入する（ステップＳ１１：「投入工程」の一例）。

【0032】

次に、除染対象物１がゲル状の除染剤１２に浸った状態において、除染対象物１に超音波発生器１３により超音波１４を照射する（ステップＳ１２：「照射工程」の一例）。

【0033】

以上説明したように、本実施形態の除染方法は、除染対象物１の表面に付着した放射性物質２を除去する除染方法であって、ゲル状の除染剤１２が入った除染用容器１１（「容器」の一例）に除染対象物１を投入するステップＳ１１（「投入工程」の一例）と、除染対象物１がゲル状の除染剤１２に浸った状態において除染対象物１に１５ｋＨｚ～２８ｋＨｚの範囲の超音波１４を照射するステップＳ１２（「照射工程」の一例）と、含む。

【0034】

したがって、本実施形態の除染方法によれば、超音波１４によって除染対象物１から分離した放射性物質２をゲル状の除染剤１２で保持することができるため、ブラスト処理のように放射性物質２が飛散することなく除染対象物１から放射性物質２を除去することができる。これにより、例えば、Ｌ３廃棄物をクリアランス物にまでレベルダウンすることができ、再利用もできるし、そのまま廃棄もすることができる。

【0035】

なお、放射性物質２が親水性である場合には、超音波１４の照射無しでも放射性物質２をそのままゲル状の除染剤１２に取り込むことができるが、放射性物質２が疎水性（油など）である場合には、本実施形態の除染方法のように超音波１４の照射によって放射性物質２を除染対象物１から浮き上がらせることにより、ゲル状の除染剤１２で取り込みやすくなる。

【0036】

また、放射性物質２が除染対象物１の表面で錆びた状態である場合や、除染対象物１の表面が放射化物となっている場合には、ゲル状の除染剤１２にチオグリコール酸アンモニウムやチオグリコール酸ナトリウム等のチオグリコール酸塩を添加することとしても良い。チオグリコール酸塩の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．３ｍｏｌ／Ｌ～１ｍｏｌ／Ｌとする。チオグリコール酸塩により、除染対象物１に付着した放射性物質２や放射化物が還元してゲル状の除染剤１２に取り込みやすくなる。

【0037】

また、チオグリコール酸塩とともに、界面活性剤（例えば、ココアンホ酢酸Ｎａ（ソフタゾリン（登録商標）ＣＨ－Ｒ）、コカミドプロピルベタイン（ソフタゾリン（登録商標）ＣＰＢ－Ｒ）、ラウラミドプロピルベタイン等の両性界面活性剤）を更に除染剤１２に添加しても良い。界面活性剤の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０２ｗｔ％～０．０５ｗｔ％とする。

【0038】

また、チオグリコール酸塩は悪臭と刺激臭を示すため、これを緩和・除去するためにβイオノン又はバニリンの少なくとも何れか一方を更に添加するのが好ましい。βイオノンのみを添加する場合の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０８ｗｔ％～０．２ｗｔ％とする。バニリンのみを添加する場合の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０８ｗｔ％～０．２ｗｔ％とする。βイオノン及びバニリンを添加する場合の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０８ｗｔ％～０．２ｗｔ％とする。

【0039】

また、除染剤１２はカビの発生しやすい増粘剤を含むため、除染剤１２の防カビを目的として、除染剤１２に、酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも１つを添加することとしても良い。酸化コバルトのみを添加する場合の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０５ｗｔ％～０．２ｗｔ％とする。リン酸コバルトのみを添加する場合の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０５ｗｔ％～０．２ｗｔ％とする。アルミン酸コバルトのみを添加する場合の添加量は、除染剤１２全体に対して、例えば、０．０５ｗｔ％～０．２ｗｔ％とする。これにより、除染剤１２のカビ抵抗性が向上する。

【0040】

また、除染対象物１に付着した放射性物質２にコバルト６０が含まれる場合、完全に除染剤１２に取り込まれずに除染対象物１の表面に残ってしまうことがある。このとき、除染剤１２に、コバルト６０に近い構造のコバルト化合物を添加しておくことにより、コバルト化合物が保持担体として働き、コバルト６０を除染剤１２に取り込むことができる。つまり、酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも何れか１つを添加することで、これらが防カビ剤及び保持担体として働く。

【0041】

次に、図３に示す、本実施形態の除染方法の実験に用いた除染剤１２の一例について説明する。実験例の除染剤１２は、増粘剤、除染液及び防カビ剤（保持担体）を混合したものである。

【0042】

増粘剤は、水２００ｇにローカストビーンガム２ｇを溶かしたものと、水１２５ｇにキサンタンガム１．６５ｇを溶かしたものからなる。

【0043】

除染液は、チオグリコール酸アンモニウム５５％水溶液４９．２ｇと、水４１．０ｇ、ソフタゾリンＣＰＢ－Ｒ３０％水溶液０．４ｇと、βイオノン０．４ｇからなる。

【0044】

これらの増粘剤と除染液を混合したものの総質量は４１９．６５ｇとなる。ここで、各成分の質量パーセント濃度（％）は以下に示す値となる。
ローカストビーンガム：０．４８％
キサンタンガム：０．３９％
チオグリコール酸アンモニウム：６．４％
ソフタゾリンＣＰＢ－Ｒ：０．０３％
βイオノン：０．１０％
なお、チオグリコール酸アンモニウムに代えてチオグリコール酸ナトリウム等の他のチオグリコール酸塩を添加する場合には、モル濃度が０．６ｍｏｌ／Ｌとなる量のチオグリコール酸塩を添加するのが好ましい。

【0045】

除染剤１２は、こうした増粘剤と除染液を混合したものに対して、０．１０ｗｔ％以下の量の、防カビ剤（保持担体）としての酸化コバルトを添加したものである。

【0046】

上述したように、除染剤１２は、増粘剤としてのローカストビーンガム、キサンタンガム、グアガム、タラガム、カラギナン、ゼラチン、セルロース誘導体、トレメルガム、コンニャク粉の少なくとも何れか一つと、チオグリコール酸塩と、界面活性剤と、除臭剤としてのβイオノン又はバニリンの少なくとも何れか一方と、防カビ剤（保持担体）としての酸化コバルト、リン酸コバルト、及び、アルミン酸コバルトの少なくとも何れか一つ、を構成要素とすることができる。ここで、増粘剤を「Ａ」、チオグリコール酸塩を「Ｂ」、界面活性剤を「Ｃ」、除臭剤を「Ｄ」、防カビ剤（保持担体）を「Ｅ」として、除染剤１２の構成要素の組み合わせの一例を以下に示す。但し、除染剤１２の構成要素の組み合わせはこれらに限定されるものではなく、除染剤１２として有意なあらゆる組み合わせを採用することができる。
・「Ａのみ」
・「Ａ＋Ｂ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｄ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ」
・「Ａ＋Ｅ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｅ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｅ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｄ＋Ｅ」
・「Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ」

【符号の説明】

【0047】

１ ：除染対象物
２ ：放射性物質
１１ ：除染用容器
１２ ：除染剤
１３ ：超音波発生器
１４ ：超音波

【図1】

【図2】

【図3】