特許 7595555 除染装置、及び除染方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】除染装置、及び除染方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/28 20060101AFI20241129BHJP

   G21F 9/00 20060101ALI20241129BHJP

   G01T 1/167 20060101ALI20241129BHJP

   G01T 1/169 20060101ALI20241129BHJP

   B23C 9/00 20060101ALI20241129BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20241129BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20241129BHJP

   B23C 3/00 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

G21F9/28 501A

G21F9/00 Z

G01T1/167 D

G01T1/169 A

B23C9/00 Z

B23Q11/00 M

B23Q17/24 C

B23C3/00

G21F9/28 551Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021201044

(22)【出願日】2021-12-10

(65)【公開番号】P2023086490

(43)【公開日】2023-06-22

【審査請求日】2024-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】千田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】小室 敏也

(72)【発明者】

【氏名】野田 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】山本 剛

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－０４４８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１３４５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５６７９１７２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／００

Ｇ０１Ｔ １／１６

Ｂ２３Ｃ ９／００

Ｂ２３Ｑ １１／００

Ｂ２３Ｑ １７／２４

Ｂ２３Ｃ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子力設備から発生した除染対象物を除染するための除染装置であって、
前記除染対象物の表層に生じた汚染領域を切削する切削部と、
前記切削部による切削によって生じた切粉を回収する回収部と、
先端に前記切削部、及び前記回収部が設けられ、遠隔操作によって動作が可能なアーム部を有する作業装置と、
を備え、
前記アーム部の動作を制御する切削制御装置をさらに備え、
該切削制御装置は、
前記除染対象物における切削対象範囲を取得する範囲取得部と、
前記除染対象物における切削深さを取得する深さ取得部と、
前記切削対象範囲、及び前記切削深さに基づいて前記切削部が前記除染対象物の表面上で移動する基準経路を取得する経路取得部と、
前記基準経路に沿って前記切削部が移動するように前記アーム部を駆動する駆動部と、
を有する除染装置。

【請求項2】

前記切削制御装置は、
前記除染対象物の表面上における前記切削部の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報と前記基準経路とを照合することで前記切削部の該基準経路からの逸脱の有無を判定する経路判定部と、
をさらに有し、
前記経路判定部が前記基準経路からの逸脱があると判定した場合に、前記駆動部は、前記切削部が前記基準経路に戻るように該切削部の位置を修正する請求項１に記載の除染装置。

【請求項3】

前記アーム部に設けられ、前記除染対象物の表面上における前記切削部の位置を画像として取得する撮像装置をさらに備え、
前記位置情報取得部は、前記撮像装置から入力された前記画像に基づいて前記位置情報を取得する請求項２に記載の除染装置。

【請求項4】

前記範囲取得部は、予め得られている前記除染対象物の汚染の分布情報に基づいて前記切削対象範囲を取得する請求項１から３のいずれか一項に記載の除染装置。

【請求項5】

前記深さ取得部は、予め得られている前記除染対象物の表面の形状情報に基づいて前記切削深さを取得する請求項１から４のいずれか一項に記載の除染装置。

【請求項6】

前記深さ取得部は、予め定められている基準切削深さに対して、前記形状情報に基づいて前記基準切削深さからの増減量を取得して前記切削深さを決定する請求項５に記載の除染装置。

【請求項7】

前記作業装置は、前記アーム部を回動自在に支持する上部旋回体と、該上部旋回体を上下方向に延びる旋回軸回りに旋回可能に支持するとともに、床面上で移動可能な下部走行体と、を有する作業車両である請求項１から６のいずれか一項に記載の除染装置。

【請求項8】

前記切削部は、前記除染対象物の形状に応じて刃先が交換可能に構成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の除染装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の除染装置を用いて前記除染対象物の除染を行う除染方法であって、
前記除染装置を用いて前記汚染領域を切削しつつ、前記切粉を回収するステップと、
前記除染対象物の表面における放射線量を計測する計測することで、前記汚染領域のうち残存している領域を検出するステップと、
前記残存している領域に対して除染を行うステップと、
を含む除染方法。

【請求項10】

前記残存している領域に対して除染を行うステップの完了後に、該ステップで生じた二次廃棄物を回収するステップをさらに含む請求項９に記載の除染方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、除染装置、及び除染方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電プラント等の原子力設備では、廃炉作業に伴って各装置の解体と除染が必要となる。特に、一次冷却水や二次冷却水が流通する蒸気発生器、及びこれに付随する配管は放射線量が高いため、確実な除染を行う必要がある。例えば下記特許文献１には、蒸気発生器を予め解体した後、解体によって生じた各部材（除染対象物）を適宜除染するといった方法が記載されている。従来、除染作業は、作業員の人力によって行われる場合が多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２９２０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、人力によって除染を行う場合、作業員の作業精度にばらつきが生じる。また、作業員が被ばくしてしまうという課題もある。

【0005】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、高い精度のもと、より安全に除染を行うことが可能な除染装置、及び除染方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る除染装置は、原子力設備から発生した除染対象物を除染するための除染装置であって、前記除染対象物の表層に生じた汚染領域を切削する切削部と、前記切削部による切削によって生じた切粉を回収する回収部と、先端に前記切削部、及び前記回収部が設けられ、遠隔操作によって動作が可能なアーム部を有する作業装置と、を備え、前記アーム部の動作を制御する切削制御装置をさらに備え、該切削制御装置は、前記除染対象物における切削対象範囲を取得する範囲取得部と、前記除染対象物における切削深さを取得する深さ取得部と、前記切削対象範囲、及び前記切削深さに基づいて前記切削部が前記除染対象物の表面上で移動する基準経路を取得する経路取得部と、前記基準経路に沿って前記切削部が移動するように前記アーム部を駆動する駆動部と、を有する。

【0007】

本開示に係る除染方法は、上記の除染装置を用いて前記除染対象物の除染を行う除染方法であって、前記除染装置を用いて前記汚染領域を切削しつつ、前記切粉を回収するステップと、前記除染対象物の表面における放射線量を計測する計測することで、前記汚染領域のうち残存している領域を検出するステップと、前記残存している領域に対して除染を行うステップと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示の除染装置、及び除染方法によれば、高い精度のもと、より安全に除染を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る蒸気発生器の構成を示す断面図である。

【図2】本開示の実施形態に係る除染装置の構成を示す全体図である。

【図3】本開示の実施形態に係る切削部による切削作業の様子を示す説明図である。

【図4】本開示の実施形態に係る切削制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図5】本開示の実施形態に係る切削制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】本開示の実施形態に係る除染方法の各工程を示すフローチャートである。

【図7】本開示の実施形態に係る切削部による切削の基準経路の一例を示す模式図である。

【図8】本開示の実施形態に係る切削部による切削の基準経路の他の一例を示す模式図である。

【図9】本開示の実施形態に係る切削制御装置の構成を示すハードウェア構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態に係る除染装置２、及び除染方法について、図１から図９を参照して説明する。

【0011】

（蒸気発生器の構成）
初めに、本実施形態に係る除染装置２、及び除染方法の適用対象（除染対象物４３）となる蒸気発生器１の構成について説明する。図１に示すように、蒸気発生器１は、胴部１０と、水室２０と、管板３０と、複数の伝熱管４０と、仕切板５０と、を備える。

【0012】

胴部１０は、上下方向に延びる軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。胴部１０の上端部には蒸気を排出するための蒸気口１１が形成されている。また、胴部１０の側面には二次冷却水を当該胴部１０内に導くための二次冷却水導入口１２が形成されている。水室２０は胴部１０の下端に一体に接続されている。水室２０は、軸線Ｏを中心とする半球状をなしており、当該水室２０によって胴部１０の下方が閉止されている。水室２０には、一次冷却水を水室２０内外で流通させるための一次冷却水導入口２１と一次冷却水排出口２２とが形成されている。胴部１０と水室２０の内部には空間が形成されている。

【0013】

管板３０は、上記の空間における胴部１０と水室２０の間に配置されている。管板３０は、軸線Ｏ方向に直交する面（水平面）に沿って配置されている。これにより蒸気発生器１の内部には、管板３０よりも下側の一次冷却水室２３（一次領域）と、管板３０よりも上側の二次冷却水室２４（二次領域）と、が形成されている。仕切板５０は、一次冷却水室２３を入口側水室２５と、出口側水室２６とに区画している。

【0014】

複数の伝熱管４０は、胴部１０内に配置されている。複数の伝熱管４０は、それぞれ一対の直管部４１と、湾曲部４２と、を有している。一対の直管部４１は、各伝熱管４０の両端部に形成されている。各直管部４１は、一次領域側から二次領域側に延びている。湾曲部４２は、各伝熱管４０の中間部に形成されている。湾曲部４２は、上方に向かって凸となるＵ字状をなしている。各伝熱管４０の両端部（各直管部４１の端部）は、管板３０に形成された穴に挿通されている。

【0015】

一次冷却水室２３の入口側水室２５には、原子炉（図示省略）で加熱された一次冷却水が一次冷却水導入口２１を通じて導入される。この入口側水室２５に導入された一次冷却水は、二次冷却水室２４内に露出する複数の伝熱管４０内を通り、一次冷却水室２３の出口側水室２６へ流れる。

【0016】

二次冷却水室２４内には、二次冷却水導入口１２を通じて二次冷却水が外部から導入される。二次冷却水は、二次冷却水室２４内で伝熱管４０の内部を流れる一次冷却水と熱交換することで加熱されて蒸気になる。この二次冷却水室２４内で生成された蒸気は、蒸気口１１を通じて、蒸気発生器１の外部に設置されたタービン（図示省略）へと送られる。また、二次冷却水との熱交換によって冷却された一次冷却水は、一次冷却水排出口２２を通じて原子炉へと送られる。

【0017】

（除染装置の構成）
加圧水型原子力発電プラントの廃炉作業に当たっては、一次冷却水から発生する放射線に曝された蒸気発生器１を解体して除染する必要がある。除染に先立って蒸気発生器１は、主として、上述した胴部１０、水室２０、管板３０、及び伝熱管４０に分かれるように解体される。解体作業には、エンジンカッターやグラインダー等の切削工具が適宜用いられる。

【0018】

本実施形態に係る除染装置２は、上記のような解体作業で発生した各部材（除染対象物４３）を除染するために用いられる。特に、除染対象物４３の表層には、クラッドと呼ばれる汚染領域が形成されている。除染装置２は、この汚染領域を取り除くための装置である。なお、以下の説明では、蒸気発生器１の各部材のうち、代表的に水室２０の除染作業を行う場合について説明する。

【0019】

図２に示すように、除染装置２は、作業装置５１と、切削部５２と、回収部５３と、撮像装置５４と、切削制御装置５５と、を備えている。

【0020】

作業装置５１は、一例として、作業エリアの床面９０上で移動可能な作業車両１５１である。作業車両１５１は、下部走行体６１と、上部旋回体６２と、アーム部６３と、を有する。下部走行体６１は、シャシー６４と、複数の車輪６５と、固定脚６６と、を有する。シャシー６４には不図示の動力装置（エンジン）や変速装置が搭載されており、車輪６５を回転させることによって床面９０上で走行可能である。固定脚６６は、下部走行体６１を床面９０上の定められた位置で移動不能に固定するために設けられている。固定脚６６によって作業車両１５１全体が床面９０から上方に離間した状態で支持されている。

【0021】

上部旋回体６２は、下部走行体６１の上方に設けられている。上部旋回体６２は、下部走行体６１に対して、上下方向に延びる旋回軸回りに旋回可能とされている。アーム部６３は、この上部旋回体６２によって、三次元空間内で自在に回動することが可能な状態で支持されている。アーム部６３は、関節を介して接続された複数の柱状部材によって構成されている。

【0022】

アーム部６３の先端には、切削部５２と、回収部５３と、撮像装置５４と、が設けられている。切削部５２は、予め固定台９１に固定された汚染対象物としての水室２０の表面を切削する工具である。切削部５２は、例えばエンドミルやロリポップミルであり、作業の特性や除染対象物４３の形状に応じて刃先を選択して適宜交換できるように構成されている。

【0023】

回収部５３は、切削部５２による切削作業で生じる二次廃棄物としての切粉（切りくず）を捕捉して回収するために設けられている。回収部５３は、アーム部６３の先端に固定されるとともに、切削部５２の加工領域を臨むように配置されたノズル７２と、このノズル７２の内部を負圧にするための吸引装置７１と、を有している。ノズル７２はアーム部６３の動作に追従して自在に変形することが可能な樹脂等の可撓性のある材料で形成されている。吸引装置７１は作業エリアの床面９０上に配置されていることが望ましい。

【0024】

ここで、図３を参照して除染装置２による切削作業について説明する。除染対象物４３の母材４５の表面には、ステンレスを含むオーバーレイ４４と呼ばれる薄膜状の層が形成されている。このオーバーレイ４４の表面から数ｍｍの深さにある表層には、放射線による汚染領域が形成されている。切削部５２は、この汚染領域を深さ０．１ｍｍ～２．０ｍｍにわたって削り取ることによって除去する。切削に伴って放射性物質を含む切粉が発生する。

【0025】

切粉は回収部５３によって回収される。吸引装置７１を駆動することで、ノズル７２を通じて加工領域の周囲の空気が吸引され、当該空気の流れに乗って切粉がノズル７２内に回収される。ノズル７２を通じて吸引装置７１に到達した切粉は、不図示のフィルタによって捕捉され、二次廃棄物として事後的に処理される。

【0026】

撮像装置５４は、アーム部６３の先端から切削部５２の加工領域を臨むように配置されている。撮像装置５４は、加工領域の状況を連続的な動画、又は断続的な静止画として記録し、後述する切削制御装置５５に電気信号として送信する。なお、撮像装置５４が取得した動画、画像は、例えば遠隔にいる作業員が現場の状況を目視確認するために用いられてもよい。

【0027】

（切削制御装置の構成）
切削制御装置５５は、上述したアーム部６３の動作を制御することで切削部５２による切削作業を自律的に行うために設けられている。切削制御装置５５は、例えば図２に示す端末９２に搭載されていてもよいし、作業装置５１自体に搭載されていてもよい。また、端末９２と作業装置５１に当該切削制御装置５５の各機能ブロックが分散して実装されていてもよい。

【0028】

図４に示すように、切削制御装置５５は、範囲取得部８１と、深さ取得部８２と、経路取得部８３と、駆動部８４と、位置情報取得部８５と、経路判定部８６と、範囲判定部８７と、記憶部８８と、を有している。

【0029】

範囲取得部８１は、除染対象物４３の表面上で切削部５２が切削を行う範囲である切削対象範囲を取得する。上述した水室２０を含む蒸気発生器１の主要部材には、汚染の分布情報を予め記録したインベントリと呼ばれるデータが準備されている。範囲取得部８１は、このインベントリに基づいて切削が必要とされる範囲を決定する。つまり、汚染の状況によっては、切削対象範囲は除染対象物４３表面の全域にもなり得るし、一部の領域のみにもなり得る。

【0030】

深さ取得部８２は、切削部５２による切削を行うべき深さ（厚さ方向の寸法）を取得する。水室２０のような主要部材の表面には上述したオーバーレイと呼ばれる層が形成されていることから、表面粗さが比較的に高い。また、表面粗さの分布にも部位によって偏りが生じている場合がある。このような形状情報は、蒸気発生器１の建造時における設計情報の一部として予め取得・保管されている。深さ取得部８２は、この形状情報に基づいて切削時に必要となる切削深さを決定する。

【0031】

なお、上記の切削深さには、標準値となる値（基準切削深さ）が予め設定されている。基準切削深さとしては、汚染領域が浸透しやすい深さである０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲内で適宜選択された値が設定される。深さ取得部８２は、この基準切削深さに対して、上述の形状情報に基づいて増減量を設定することで最終的な切削深さを決定する。つまり、表面の形状（表面粗さ）が標準値による切削深さではカバーしきれない箇所では、上記のように形状情報に基づく切削深さの調節が深さ取得部８２によって行われる。なお、上述した標準値の範囲は一例であり、最大で深さ５．０ｍｍの範囲から標準値が選択されてもよい。

【0032】

経路取得部８３は、上記の切削対象範囲、及び切削深さに基づいて、切削部５２が除染対象物４３の表面上で移動するための基準となる経路（基準経路Ｒ）を取得する。基準経路Ｒは、例えば図７に示すように、半球状の水室２０の内面上で中心点回りに渦巻きを描くような経路である。また、他の例として図８に示すように、基準経路Ｒは半球状の水室２０の内面を直線状に走査する複数の線状であってもよい。なお、基準経路Ｒの態様はこれらに限定されず、除染対象物４３の形状に応じて、切削部５２が汚染領域を効率的に走査することが可能な経路が基準経路Ｒとして適宜設定されることが望ましい。

【0033】

駆動部８４は、上記の基準経路Ｒに沿って切削部５２が移動するようにアーム部６３を駆動する駆動信号を生成する。この駆動信号は作業装置５１に送られる。アーム部６３の先端に取り付けられた切削部５２、及び回収部５３は、当該駆動信号に基づいて基準経路Ｒ上をなぞるように動作する。

【0034】

位置情報取得部８５は、除染対象物４３の表面上で、切削部５２の実際の位置情報を取得する。位置情報取得部８５には、上述した撮像装置５４から切削部５２を含む動画又は画像が入力される。位置情報取得部８５は、これら動画又は画像に基づいて画像解析を行い、切削部５２の実際の位置を検出・特定する。位置情報取得部８５が取得した切削部５２の位置情報は、記憶部８８を介して経路判定部８６に入力される。

【0035】

経路判定部８６は、位置情報取得部８５が取得した切削部５２の位置情報と、上述の基準経路Ｒとを照合して、当該基準経路Ｒから切削部５２の位置が逸脱しているか否かを判定する。切削部５２が基準経路Ｒから逸脱していると判定された場合、経路判定部８６は駆動部８４に信号を送信する。この信号に基づいて駆動部８４は、切削部５２が基準経路Ｒ上に戻るように、切削部５２の位置を修正するための駆動信号を生成し、作業車両１５１に送信する。

【0036】

範囲判定部８７は、切削部５２による切削が上述した切削対象範囲の全域で完了したか否かを判定する。この判定は、例えば設定された基準経路Ｒの合計の経路長を切削部５２が完全に移動し終えたか否かに基づいて行われる。

【0037】

（切削制御装置５５による処理）
次に、図５を参照して、切削制御装置５５の処理について説明する。まず、ステップＳ１０１で、範囲取得部８１が上述した切削対象範囲を取得する。次に、深さ取得部８２が上述した切削深さを取得する（ステップＳ１０２）。なお、これらステップＳ１０１とステップＳ１０２の順番は入れ替えてもよいし、これらステップを平行して行うことも可能である。

【0038】

その後、経路取得部８３が上述した基準経路Ｒを取得する（ステップＳ１０３）。続いて、範囲判定部８７は、切削対象範囲で切削が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。なお、作業開始時には、このステップＳ１０４における判定結果は自動的にＮｏとなる。ステップＳ１０４でＮｏと判定された後で、駆動部８４が作業装置５１のアーム部６３を動作させる（ステップＳ１０５）。このとき、アーム部６３は上記の基準経路Ｒに沿って動作する。これにより、切削部５２は当該基準経路Ｒに沿って汚染領域の切削を行う。

【0039】

次いで、経路判定部８６が、切削中における実際の切削部５２の位置と、基準経路Ｒとを照合する（ステップＳ１０６）。切削部５２の位置情報は、上述した位置情報取得部８５が取得する。続いて、経路判定部８６は、切削部５２の位置情報と基準経路Ｒとを照合した結果に基づいて、当該基準経路Ｒからの切削部５２の位置に逸脱があるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０６で基準経路Ｒからの逸脱があると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、後続のステップＳ１０８で、経路判定部８６が駆動部８４に信号を送信する。この信号に基づいて駆動部８４は、切削部５２が基準経路Ｒ上に戻るように、切削部５２の位置を修正するための駆動信号を生成する。

【0040】

ステップＳ１０７で基準経路Ｒからの逸脱がないと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、再び上記のステップＳ１０４に戻る。当該ステップＳ１０４からステップＳ１０８までを、切削対象範囲の全域で基準経路Ｒに従った切削が完了するまで、つまりステップＳ１０４でＹｅｓと判定されるまで繰り返して実行する。ステップＳ１０４で切削が完了したと判定されると切削制御装置５５の処理が完了する。

【0041】

（除染方法）
次に、図６を参照して、本実施形態に係る除染方法について説明する。同図に示すように、この除染方法は、除染対象物４３を固定するステップＳ１と、除染装置２を準備するステップＳ２と、除染装置２による除染を行うステップＳ３と、切粉を回収するステップＳ４と、線量を計測するステップＳ５と、汚染領域の残存の有無を判定するステップＳ６と、残存した汚染領域を除染するステップＳ７と、二次廃棄物を回収するステップＳ８と、を含む。

【0042】

ステップＳ１では、上述した固定台９１に除染対象物４３を固定する。ステップＳ２では、除染装置２を固定脚６６によって床面９０上で移動不能に固定する。続くステップＳ３では、当該除染装置２によって除染対象物４３の表面を切削することによって除染が行われる。このステップＳ３による除染と平行して、又は事後的に、切削に伴って発生した切粉を回収部５３によって回収する（ステップＳ４）。その後、上述した切削対象範囲の全域にわたって除染（切削）が完了したら、除染対象物４３から発せられる放射線量を計測する（ステップＳ５）。なお、ステップＳ５は、作業員が除染対象物４３に接近して行ってもよいし、上述した作業装置５１のアーム部６３に線量計を設けて遠隔から行ってもよい。

【0043】

続いて、ステップＳ５の計測結果に基づいて、汚染領域が残存しているか否かを判定する（ステップＳ６）。つまり、線量が予め定められた基準値以上となる領域が残存しているか否かが判定される。

【0044】

ステップＳ６で、汚染領域が残存していると判定された場合、当該残存している領域の除染を行う（ステップＳ７）。このステップＳ７の除染作業は、例えば作業員が除染対象物４３に接近して手作業で行ってもよいし、又は上述の除染装置２を用いて行ってもよい。ステップＳ３で既に除染装置２による除染が完了していることから、作業員が除染対象物４３に接近しても安全性は確保されている。

【0045】

最後に、ステップＳ７の除染で生じた二次廃棄物（切粉等）を回収する（ステップＳ８）。以上により、本実施形態に係る除染方法の全工程が完了する。

【0046】

（作用効果）
上述した蒸気発生器１の水室２０を含む除染対象物４３の除染に際しては、従来手作業に依らざるを得ないという実情がある。ところが、人力によって除染を行う場合、除染対象物４３に作業員が近接せざるを得ないことから、当該除染対象物４３から生じる放射線に作業員が被ばくしてしまうという課題があった。さらに、作業員ごとの特性に応じて除染の作業精度にばらつきが生じることもある。これにより、本来除染が必要となる範囲を超えて過剰に作業を行ってしまう虞がある。例えば切削によって汚染領域を除去する場合に、汚染領域の存在する深さを超えて、過剰な深さにかけて切削作業を行ってしまう例が考えられる。また、反対に、除染が必要であるにも関わらず必要な除染が行われていない部分が生じる場合もある。結果として、除染作業の工数・工期が増大し、除染作業の効率性が低下してしまうという課題もあった。そこで、本実施形態では上述の除染装置２による除染作業、及び当該除染装置２を用いた除染方法を採っている。

【0047】

上記構成によれば、作業装置５１のアーム部６３が遠隔操作可能とされている。アーム部６３を遠隔で操作することにより、当該アーム部６３の先端に取り付けられた切削部５２、及び回収部５３の位置が変化する。このアーム部６３の動作に従って、切削部５２による切削が行われる。これにより、除染対象物４３の表層に形成された汚染領域を切削・除去することができる。したがって、例えば作業員が除染対象物４３に近接した状態で除染を行う場合に比べて、除染作業の安全性を高めることができる。

【0048】

さらに、アーム部６３の先端には切削部５２に加えて回収部５３が取り付けられている。切削部５２による切削で生じた切粉は放射能汚染されているため、二次廃棄物として回収し、適切な処理を行うことが必要となる。上記構成によれば、この切粉は回収部５３によって回収される。具体的には、回収部５３の吸引装置７１を駆動することで、ノズル７２を通じて加工領域の周囲の空気が吸引され、当該空気の流れに乗って切粉がノズル７２内に回収される。ノズル７２を通じて吸引装置７１に到達した切粉は、不図示のフィルタによって捕捉され、二次廃棄物として事後的に処理される。これにより、二次廃棄物が周囲に散乱してしまう可能性を低減することができ、除染作業をより効率的かつ安全に進めることが可能となる。

【0049】

さらに、上記構成によれば、切削制御装置５５の範囲取得部８１、及び深さ取得部８２が、それぞれ切削対象範囲、及び切削深さを決定する。これら値の決定は、一例として、上述のようにインベントリと呼ばれる汚染の分布情報や除染対象物４３の表面形状（形状情報）に基づいて決定される。これにより、切削が必要とされる範囲・深さを過不足なく設定することができる。したがって、例えば手作業で切削を行う場合に比べて、高い精度のもとで必要最小限の切削を行うことが可能となる。その結果、二次廃棄物としての切粉の発生量も削減することができる。

【0050】

また、上記の切削対象範囲、及び切削深さに基づいて、経路取得部８３が基準経路Ｒを取得する。基準経路Ｒとしては、切削部５２が切削対象範囲の全域を効率的に走査できる経路が設定される。この基準経路Ｒに沿って駆動部８４が自律的に切削部５２を移動させることで、より高い精度のもと切削作業を行うことができる。他方で、アーム部６３を作業員が操作した場合には上述のような基準経路Ｒに沿って切削部５２を精密に動かすことが難しく、作業精度が下がってしまう。その結果、無駄な切削による切粉（二次廃棄物）が新たに発生してしまう可能性がある。反対に、本来切削が必要な部分に対して十分な切削が行われずに除染作業の工数・工期が増大してしまう可能性もある。上記構成によれば、これらの可能性を低減することができる。つまり、除染対象物４３における汚染領域と非汚染領域との切り分けを高い精度のもと効率的に行うことが可能となる。

【0051】

さらに、上記構成によれば、振動等の外乱要因によって切削部５２が基準経路Ｒから逸脱した場合には、位置情報取得部８５が切削部５２の実際の位置を取得して、経路判定部８６が当該位置情報と基準経路Ｒとを比較する。経路判定部８６による比較の結果、切削部５２が基準経路Ｒから逸脱していると判定された場合、経路判定部８６は駆動部８４に対して、切削部５２の位置を修正するための駆動信号を生成するように指令を送信する。この駆動信号によって、切削部５２は基準経路Ｒ上に復帰することができる。したがって、上記のような外乱要因が発生した場合であっても、その影響を最小限に抑え、高い精度のもとで自律的に切削作業を継続することが可能となる。

【0052】

加えて、上記構成によれば、位置情報取得部８５は、アーム部６３の先端に設けられた撮像装置５４が取得した加工領域を被写体とする動画、又は静止画に基づいて切削部５２の位置情報を取得する。これにより、例えば、作業員が目視のみによって切削部５２の位置を特定する場合や、他のセンサー等によって位置を特定する場合に比べて、より高い精度で切削部５２の位置を取得することが可能となる。したがって、切削作業の精度をさらに高めることができる。

【0053】

さらに、上記構成によれば、範囲取得部８１は、汚染の分布情報であるインベントリに基づいて切削対象範囲を取得する。これにより、実際の分布情報に基づいて、必要十分な範囲のみを切削部５２が切削することができる。したがって、例えば人力による切削を行った場合に比べて切削対象範囲は必要最小限の範囲となる。その結果、切粉を含む二次廃棄物の量を削減することができる。

【0054】

また、上記構成によれば、深さ取得部８２は、除染対象物４３の表面の形状情報に基づいて切削深さを取得する。そのため、除染対象物４３の表面に凹凸や波打ちが生じていても、当該形状の変化の影響を考慮した上で最適な切削深さを決定することができる。これにより、表面の形状に応じてもれなく汚染領域を切削することができる。

【0055】

さらに、上記構成によれば、深さ取得部８２では、標準値となる値（基準切削深さ）が予め設定されている。深さ取得部８２は、この基準切削深さに対して、上述の形状情報に基づいて増減量を設定することで最終的な切削深さを決定する。つまり、表面の形状（表面粗さ）が標準値による切削深さではカバーしきれない箇所では、上記のように形状情報に基づく切削深さの調節が深さ取得部８２によって行われる。言い換えると、表面に凹凸や波打ちが生じていない標準的な領域では、予め定められている基準切削深さに基づいて切削を行いつつも、形状が特に変化している個所では当該形状に応じて切削深さが増減される。これにより、表面の形状に応じて漏れなく汚染領域を切削することができる。

【0056】

加えて、上記構成によれば、アーム部６３は、作業装置５１としての作業車両１５１上に配置されている。作業車両１５１は下部走行体６１を有することから、床面９０（作業エリア）上で自在に移動することができる。そのため、除染装置２を各所に移動させて任意の場所で除染を行うことが可能となる。これにより、除染装置２の汎用性を高めることができる。

【0057】

さらに、上記構成によれば、切削部５２は、除染対象物４３の形状に応じて刃先が交換可能に構成されている。この構成によれば、除染対象物４３の形状に応じて最も効率的に切削を行うことが可能な刃先を選択することが可能となる。これにより、より円滑かつ効率的に切削作業を進めることができる。

【0058】

また、上記の除染方法によれば、初めに除染装置２によって汚染領域の主要な部分を除染した後、後続のステップで、残存している汚染領域が検出される。残存している汚染領域がある場合にはさらに後続のステップで追加の除染が行われる。これにより、汚染領域の全域を余すことなく除染することができる。

【0059】

さらに、上記方法によれば、最終的な除染が完了した後に、二次廃棄物が回収される。二次廃棄物の除去が完了しない場合、作業エリアの放射線量が影響を受けてしまう。二次廃棄物を回収することによって作業エリアの放射線量が小さく抑えられ、作業の安全性をさらに高めることが可能となる。

【0060】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0061】

なお、上記実施形態では、位置情報取得部８５が撮像装置５４の撮影した動画、又は静止画に基づいて切削部５２の位置情報を取得する例について説明した。しかしながら、位置情報取得部８５は、アーム部６３の先端に設けられた位置センサーやＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）によって切削部５２の実際の位置を取得するように構成されていてもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、深さ取得部８２が切削深さを設計情報に基づいて取得する例について説明した。しかしながら、深さ取得部８２は、上述したインベントリに基づいて切削深さを取得してもよい。

【0063】

さらに、上記実施形態では、除染対象物４３の一例として水室２０が適用される例について説明した。しかしながら、除染対象物４３は水室２０に限られず、胴部１０や伝熱管４０、さらにはその他の配管（ＭＣＰ：一次冷却水の流通する配管）であってもよいし、原子炉格納容器その他の原子力設備であってもよい。

【0064】

また、作業装置５１としての作業車両１５１は一例であって、車輪６５に代えてクローラを備える装置を用いることも可能である。さらに、アーム部６３のみを有する作業用ロボットを作業装置５１として適用することも可能である。

【0065】

なお、本開示の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

【0066】

本開示の実施形態における記憶部８８、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部８８、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

【0067】

上述した切削制御装置５５による処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ２００が読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータ２００が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータ２００の具体例を以下に示す。

【0068】

図９に示すように、コンピュータ２００は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリ１０２と、ストレージ１０３と、インターフェース１０４と、を備える。
例えば、上述の切削制御装置５５はコンピュータ２００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１０３に記憶されている。ＣＰＵ１０１は、プログラムをストレージ１０３から読み出してメインメモリ１０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ１０１は、プログラムに従って、上述した各記憶部８８に対応する記憶領域をメインメモリ１０２に確保する。

【0069】

ストレージ１０３の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１０３は、コンピュータ２００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース１０４または通信回線を介してコンピュータ２００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ２００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ２００が当該プログラムをメインメモリ１０２に展開し、上記処理を実行してもよい。なお、ストレージ１０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0070】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0071】

なお、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及びこれらに類する処理装置を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

【0072】

＜付記＞
各実施形態に記載の除染装置２、及び除染方法は、例えば以下のように把握される。

【0073】

（１）第１の態様に係る除染装置２は、原子力設備から発生した除染対象物４３を除染するための除染装置２であって、前記除染対象物４３の表層に生じた汚染領域を切削する切削部５２と、前記切削部５２による切削によって生じた切粉を回収する回収部５３と、先端に前記切削部５２、及び前記回収部５３が設けられ、遠隔操作によって動作が可能なアーム部６３を有する作業装置５１と、を備える。

【0074】

上記構成によれば、アーム部６３を遠隔操作することで切削部５２によって汚染領域が切削される。これにより、除染作業の安全性を高めることができる。

【0075】

（２）第２の態様に係る除染装置２は、（１）の除染装置２であって、前記アーム部６３の動作を制御する切削制御装置５５をさらに備え、該切削制御装置５５は、前記除染対象物４３における切削対象範囲を取得する範囲取得部８１と、前記除染対象物４３における切削深さを取得する深さ取得部８２と、前記切削対象範囲、及び前記切削深さに基づいて前記切削部５２が前記除染対象物４３の表面上で移動する基準経路Ｒを取得する経路取得部８３と、前記基準経路Ｒに沿って前記切削部５２が移動するように前記アーム部６３を駆動する駆動部８４と、を有する。

【0076】

上記構成によれば、基準経路Ｒに沿って切削部５２を移動させることで、高い精度のもと切削作業を行うことができる。

【0077】

（３）第３の態様に係る除染装置２は、（２）の除染装置２であって、前記切削制御装置５５は、前記除染対象物４３の表面上における前記切削部５２の位置情報を取得する位置情報取得部８５と、前記位置情報と前記基準経路Ｒとを照合することで前記切削部５２の該基準経路Ｒからの逸脱の有無を判定する経路判定部８６と、をさらに有し、前記経路判定部８６が前記基準経路Ｒからの逸脱があると判定した場合に、前記駆動部８４は、前記切削部５２が前記基準経路Ｒに戻るように該切削部５２の位置を修正する。

【0078】

上記構成によれば、切削部５２が基準経路Ｒから逸脱した場合であっても、当該切削部５２の位置を修正し、基準経路Ｒに戻すことができる。これにより、さらに高い精度で切削作業を行うことができる。

【0079】

（４）第４の態様に係る除染装置２は、（３）の除染装置２であって、前記アーム部６３に設けられ、前記除染対象物４３の表面上における前記切削部５２の位置を画像として取得する撮像装置５４をさらに備え、前記位置情報取得部８５は、前記撮像装置５４から入力された前記画像に基づいて前記位置情報を取得する。

【0080】

上記構成によれば、実際の画像に基づいて切削部５２の位置情報が取得される。これにより、より一層高い精度で切削部５２の位置を取得することができる。

【0081】

（５）第５の態様に係る除染装置２は、（２）から（４）のいずれか一の除染装置２であって、前記範囲取得部８１は、予め得られている前記除染対象物４３の汚染の分布情報に基づいて前記切削対象範囲を取得する。

【0082】

上記構成によれば、汚染の分布情報に基づいて切削対象範囲が取得される。これにより、必要十分な範囲のみを切削することができるため、切粉を含む二次廃棄物の量を削減することができる。

【0083】

（６）第６の態様に係る除染装置２は、（２）から（５）のいずれか一の除染装置２であって、前記深さ取得部８２は、予め得られている前記除染対象物４３の表面の形状情報に基づいて前記切削深さを取得する。

【0084】

上記構成によれば、除染対象物４３の表面の形状情報に基づいて切削深さが取得される。これにより、表面の形状に応じて漏れなく汚染領域を切削することができる。

【0085】

（７）第７の態様に係る除染装置２は、（６）の除染装置２であって、前記深さ取得部８２は、予め定められている基準切削深さに対して、前記形状情報に基づいて前記基準切削深さからの増減量を取得して前記切削深さを決定する。

【0086】

上記構成によれば、予め定められている基準切削深さに基づいて切削を行いつつも、形状が特に変化している個所では当該形状に応じて切削深さを増減することで、表面の形状に応じてもれなく汚染領域を切削することができる。

【0087】

（８）第８の態様に係る除染装置２は、（１）から（７）のいずれか一の除染装置２であって、前記作業装置５１は、前記アーム部６３を回動自在に支持する上部旋回体６２と、該上部旋回体６２を上下方向に延びる旋回軸回りに旋回可能に支持するとともに、床面９０上で移動可能な下部走行体６１と、を有する作業車両１５１である。

【0088】

上記構成によれば、アーム部６３が作業車両１５１上に配置されていることから、床面９０（作業エリア）上で自在に移動することができる。これにより、除染装置２の汎用性を高めることができる。

【0089】

（９）第９の態様に係る除染装置２は、（１）から（８）のいずれか一の除染装置２であって、前記切削部５２は、前記除染対象物４３の形状に応じて刃先が交換可能に構成されている。

【0090】

上記構成によれば、除染対象物４３の形状に応じて適切な刃先を用いて円滑に切削作業を進めることができる。

【0091】

（１０）第１０の態様に係る除染方法は、（１）から（９）のいずれか一の除染装置２を用いて前記除染対象物４３の除染を行う除染方法であって、前記除染装置２を用いて前記汚染領域を切削しつつ、前記切粉を回収するステップと、前記除染対象物４３の表面における放射線量を計測する計測することで、前記汚染領域のうち残存している領域を検出するステップと、前記残存している領域に対して除染を行うステップと、を含む。

【0092】

上記方法によれば、除染装置２によって汚染領域の大半を除染した後、後続のステップで、残存している汚染領域が検出され、除染される。これにより、汚染領域を余すことなく除染することができる。

【0093】

（１１）第１１の態様に係る除染装置２は、（１０）の除染方法であって、前記残存している領域に対して除染を行うステップの完了後に、該ステップで生じた二次廃棄物を回収するステップをさらに含む。

【0094】

上記方法によれば、二次廃棄物が周囲に拡散してしまう可能性を低減することができる。

【符号の説明】

【0095】

１…蒸気発生器
２…除染装置
１０…胴部
１１…蒸気口
１２…二次冷却水導入口
２０…水室
２１…一次冷却水導入口
２２…一次冷却水排出口
２３…一次冷却水室
２４…二次冷却水室
２５…入口側水室
２６…出口側水室
３０…管板
４０…伝熱管
４１…直管部
４２…湾曲部
４３…除染対象物
４４…オーバーレイ
４５…母材
５０…仕切板
５１…作業装置
５２…切削部
５３…回収部
５４…撮像装置
５５…切削制御装置
６１…下部走行体
６２…上部旋回体
６３…アーム部
６４…シャシー
６５…車輪
６６…固定脚
７１…吸引装置
７２…ノズル
８１…範囲取得部
８２…深さ取得部
８３…経路取得部
８４…駆動部
８５…位置情報取得部
８６…経路判定部
８７…範囲判定部
８８…記憶部
９０…床面
９１…固定台
９２…端末
１５１…作業車両
１０１…ＣＰＵ
１０２…メインメモリ
１０３…ストレージ
１０４…インターフェース
２００…コンピュータ
Ｏ…軸線
Ｒ…基準経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】