JP2019074381A - 放射性金属廃棄物の除染装置及び除染方法 - Google Patents

Abstract

【課題】除染時に陰極となる電極に付着した金属付着物を容易に洗浄する。【解決手段】除染装置は、貯留槽と、電源装置と、第１の電極と、放射性金属廃棄物と第２の電極とに選択的に接続される接続部材と、を備える。接続部材は、第１の電極が貯留槽内に配置された状態のまま、貯留槽内に配置される第１位置と、貯留槽外に配置される第２位置とに切替え可能となっている。除染装置は、接続部材が放射性金属廃棄物に接続された状態で第１位置とされ、かつ、電源装置が、第１の電極が陰極となるように電圧を印加することで、放射性金属廃棄物を除染する。接続部材を第２位置とすることで、貯留槽外において接続部材に接続される部材を、放射性金属廃棄物と第２の電極との間で切替える。接続部材が第２の電極に接続された状態で第１位置とされ、かつ、電源装置が、第１の電極が陽極となるように電圧を印加することで、第１の電極に付着する金属付着物を洗浄する。【選択図】図６

Description

本明細書に開示する技術は、放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する除染装置及び除染方法に関する。

原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設において、設備の廃止や解体、或いは運転に伴い発生する金属廃棄物の中には、放射能レベルが基準値以上の金属廃棄物（以下、放射性金属廃棄物とも称する）が含まれる。処分の観点からは、これらの金属廃棄物はその表面を除染して放射能レベルを基準値以下に下げてから処理されることが望ましい。放射性金属廃棄物の除染方法としては、電解研磨等によって放射性金属廃棄物の表面を除去する技術が開発されている。例えば、特許文献１の除染装置では、陽極治具に接続された陽極台が貯留槽内に設置されており、陽極台の上部に円筒状の放射性金属廃棄物が設置されている。円筒状の放射性金属廃棄物は、その軸方向が水平方向となるように陽極台上に設置されている。また、貯留槽内には陰極治具が設置され、陰極治具には陰極が接続されている。陰極は、円筒状の放射性金属廃棄物の内部を軸方向に貫通するように設置される。陽極治具と陰極治具の間に電圧を印加すると、放射性金属廃棄物の表面が電解研磨される。

特開平３−１７６００号公報

特許文献１に記載されるような除染装置では、陽極と陰極の間に電圧が印加されると、放射性金属廃棄物から電解液中に金属が溶解する。溶解した金属は陰極の表面に徐々に付着するため、除染装置の除染能力は時間の経過とともに低下する。このため、除染能力が予め設定されたレベル以下に低下すると、陰極に付着した金属付着物を洗浄する必要がある。陰極の洗浄方法としては、例えば、除染時とは逆方向の電圧を陰極に印加し、陰極に付着した金属付着物を電解液中に再び溶解させる方法が知られている。しかしながら、特許文献１の除染装置において、陰極に逆方向の電圧を印加するためには、除染時に貯留槽内に設置された放射性金属廃棄物と陰極とを貯留槽外に取り出し、金属付着物が付着した陰極と、逆方向の電圧を印加する際に陰極となる電極とを電源装置に接続し直し、さらにこれらの電極を貯留槽内に設置し直さなければならず、作業負担が大きいという問題があった。本明細書は、除染時に陰極となる電極に付着した金属付着物を容易に洗浄する技術を開示する。

本明細書に開示する除染装置は、放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する。除染装置は、電解液が収容される貯留槽と、電源装置と、貯留槽内に配置可能とされ、電源装置と電気的に接続される第１の電極と、電源装置と電気的に接続され、放射性金属廃棄物と第２の電極とに選択的に接続される接続部材と、を備えている。接続部材は、第１の電極が貯留槽内に配置された状態のまま、貯留槽内に放射性金属廃棄物又は第２の電極が配置される第１位置と、貯留槽外に放射性金属廃棄物又は第２の電極が配置される第２位置とに切替え可能となっている。除染装置は、接続部材が放射性金属廃棄物に接続された状態で第１位置とされ、かつ、電源装置が、第１の電極が陰極となると共に、放射性金属廃棄物が陽極となるように電圧を印加することで、放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する。また、除染装置は、第１の電極が貯留槽内に配置された状態で接続部材を第２位置とすることで、貯留槽外において接続部材に接続される部材を、放射性金属廃棄物と第２の電極との間で切替える。さらに、除染装置は、接続部材が第２の電極に接続された状態で第１位置とされ、かつ、電源装置が、第２の電極が陰極となると共に、第１の電極が陽極となるように電圧を印加することで、第１の電極に付着する金属付着物を洗浄する。

上記の除染装置では、接続部材を第１位置と第２位置とに切替えることによって、貯留槽外において放射性金属廃棄物又は第２の電極を接続部材に選択的に接続することができる。このため、除染時に陰極部となる第１の電極を貯留槽から取り出すことなく、放射性金属廃棄物に代わり第２の電極を貯留槽内に設置することができる。したがって、第１の電極を洗浄するための作業負担を軽減することができ、第１の電極を容易に洗浄することができる。

また、本明細書に開示する除染方法は、放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する。除染方法は、電源装置と電気的に接続される放射性金属廃棄物を電解液に浸漬させる第１浸漬工程と、第１浸漬工程によって電解液中に浸漬された放射性金属廃棄物と、電解液中に配置されると共に電源装置と電気的に接続される第１の電極とに順方向の電圧を印加する第１電圧印加工程と、第１の電極が電解液中に配置された状態で、放射性金属廃棄物を電解液から取り出す取り出し工程と、取り出し工程後に、電源装置と電気的に接続される第２の電極を電解液に浸漬させる第２浸漬工程と、第１の電極と、第２浸漬工程によって電解液中に浸漬された第２の電極とに逆方向の電圧を印加する第２電圧印加工程と、を備える。

上記の除染方法では、第１電圧印加工程によって放射性金属廃棄物を除染することができ、第２電圧印加工程によって第１の電極に付着した金属付着物を洗浄することができる。また、取り出し工程と第２浸漬工程によって、第１の電極を電解液中から取り出すことなく、放射性金属廃棄物と第２の電極とを入れ替えることができる。このため、第１の電極を洗浄するための作業負担を軽減することができ、第１の電極を容易に洗浄することができる。

実施例に係る除染装置の概略構成を模式的に示す図。 固定治具の構成を示す斜視図。 保持治具の構成を示す斜視図。 把持部の構成を示す上面図であり、把持部が放射性金属廃棄物を把持している状態を示す。 把持部の構成を示す上面図であり、把持部が金属板を把持している状態を示す。 実施例に係る除染装置を用いて放射性金属廃棄物を除染する方法の一例を示すフローチャート。 電極部の洗浄時における、電極部及び金属板の間の電圧値と時間との関係を示す図であり、（ａ）は本実施例の除染装置が備える電極部と金属板の間の電圧値と時間との関係を示しており、（ｂ）はステンレス電極（比較例）と金属板の間の電圧値と時間との関係を示している。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する除染装置では、第１の電極は、チタン族に属する金属によって形成されていてもよい。このような構成によると、第１の電極に付着する金属付着物を洗浄する際に、第１の電極自体が溶解することを回避することができる。このため、第１の電極の耐久性を向上させることができる。また、第１の電極がチタン族に属する金属で形成されていると、第１の電極に付着する金属付着物を洗浄する際、第１の電極自体は溶解され難く、第１の電極に付着した金属付着物が溶解する。したがって、第１の電極の金属付着物の溶解の状況を、第１の電極と第２の電極との間の電気的な挙動を監視することによって検知することができる。このため、第１の電極の洗浄作業が不要に長くなることを回避することができる。

（特徴２）本明細書が開示する除染装置では、放射性金属廃棄物は円筒状であってもよい。接続部材は、接続部材を第１位置に位置決めしたときに、放射性金属廃棄物の軸方向が鉛直方向となるように放射性金属廃棄物を把持する把持部を備えていてもよい。このような構成によると、放射性金属廃棄物が円筒状である場合に、接続部材によって放射性金属廃棄物を把持することで、円筒状の放射性金属廃棄物を貯留槽内で安定して保持することができる。

（特徴３）本明細書が開示する除染方法では、第１の電極は、チタン族に属する金属で形成されていてもよい。第２電圧印加工程では、第１の電極と第２の電極の間に印加される電圧と、第１の電極と第２の電極の間を流れる電流の少なくともいずれか一方に基づいて、第１の電極と第２の電極との間に逆方向の電圧を印加することを停止してもよい。このような構成によると、第１の電極がチタン族に属する金属で形成されていることによって、第１の電極に付着する付着物の溶解の状況を検知することができる。このため、第２電圧印加工程において、第１の電極の洗浄が完了したことを検知することができ、第１の電極の洗浄作業が不要に長くなることを回避することができる。

以下、実施例に係る除染装置１０について説明する。除染装置１０は、例えば、原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設に設置される配管等の円筒状の放射性金属廃棄物２を除染する。配管等の場合、放射性物質を含む成分が配管等の内周内を通過するため、その内表面が放射性物質によって汚染される。このため、本実施例の除染装置１０は、円筒状の放射性金属廃棄物２の内表面を電解研磨するように構成される。図１に示すように、除染装置１０は、貯留槽１２と、電源装置１６と、後述する電極部２２を固定する固定治具２０と、放射性金属廃棄物２を保持可能な保持治具４０を備えている。

貯留槽１２は、上面が解放された箱型形状を有している。貯留槽１２の表面は絶縁性材料で覆われており、固定治具２０及び保持治具４０と絶縁されている。貯留槽１２の内部には、固定治具２０及び保持治具４０が上方から挿入可能となっている。貯留槽１２には、電解液１４が満たされている。貯留槽１２には、図示しない濾過装置が接続されている。貯留槽１２内に貯留される電解液１４は、濾過装置に送り出されて濾過され、貯留槽１２に戻されるようになっている。すなわち、電解液１４は、貯留槽１２と濾過装置の間を循環するようになっている。電解液１４は、電解研磨に用いられる公知の電解液を用いることができ、例えば、リン酸溶液を含有する電解液を用いることができる。電解液１４内に放射性金属廃棄物２と電極部２２を浸漬した状態で、放射性金属廃棄物２を電源装置１６の陽極に接続し、電極部２２を電源装置１６の陰極に接続して電流を流すと、放射性金属廃棄物２の表面が電気化学的に溶解する。すなわち、放射性金属廃棄物２の表面を構成する鉄などの金属及び表面に付着した放射性物質が電解液１４中に溶解する。

図２を参照して、固定治具２０について説明する。固定治具２０は、放射性金属廃棄物２を除染する際に陰極となる電極部２２が固定されている。固定治具２０を貯留槽１２内に配置することによって、電極部２２は貯留槽１２内に配置される。図２に示すように、固定治具２０は、複数の電極部２２と、下部プレート２４と、フレーム２８と、接続部３６と、ガイド部３８を備えている。下部プレート２４とフレーム２８とガイド部３８の表面は絶縁性材料で覆われており、これらの表面が電解研磨されないようになっている。なお、ガイド部３８は、非導電性材料で形成されることによって、その表面が電解研磨されないようになっていてもよい。

電極部２２は棒状であり、チタンで形成されている。電極部２２がチタンで形成されていることによって、電極部２２に付着した金属を洗浄する際に、付着した金属と共に電極部２２自体が電解液１４に溶解することを回避できる。なお、本実施例の電極部２２はチタンで形成されているが、このような構成に限定されない。例えば、電極部２２は、ジルコニウム等のチタン族に属する金属で形成されていてもよい。電極部２２は、下部プレート２４上に、下部プレート２４に対して垂直に（図２ではＺ方向に）設置されている。下部プレート２４上には複数の電極部２２が配置されており、複数の電極部２２の高さ方向（すなわち、Ｚ方向）の寸法は略一致している。本実施例では、１０本の電極部２２が５本×２列で配置されている。詳細には、Ｘ方向に伸びる直線上に５本の電極部２２が配置され、これら５本の電極部２２のそれぞれからＹ方向に略等距離離間した位置に残り５本の電極部２２が配置されている。なお、本実施例では、固定治具２０は１０本の電極部２２を備えているが、電極部２２の数は特に限定されるものではなく、１０本より多くてもよいし、１０本より少なくてもよい。また、電極部２２は、「第１の電極」の一例である。

下部プレート２４は平面視すると略矩形の平板状であり、ステンレス鋼で形成されている。下部プレート２４のＸ方向の寸法は、Ｙ方向の寸法より大きくされている。下部プレート２４の上面には、１０本の電極部２２が上方に向かって垂直に固定されている。上述したように、下部プレート２４はステンレス鋼で形成され、電極部２２はチタンで形成されている。このため、下部プレート２４に流れる電荷は、下部プレート２４から電極部２２に流れる。また、下部プレート２４には、複数の貫通孔２６が設けられている。貫通孔２６は弧状であり、２つの貫通孔２６が１つの電極部２２を囲う位置に配置される。後述するように、放射性金属廃棄物２を貯留槽１２内に配置すると、電極部２２は放射性金属廃棄物２の内周内に位置する。貫通孔２６は、放射性金属廃棄物２を貯留槽１２内に配置した状態で平面視したときに、電極部２２と放射性金属廃棄物２の内周の間に位置するように形成される。下部プレート２４に貫通孔２６が設けられることによって、電解液１４は、貫通孔２６を通過し、放射性金属廃棄物２と電極部２２の間を好適に循環することができる。

フレーム２８は、ステンレス鋼で形成されており、４つの側部３０と上部３２を備えている。側部３０は、Ｚ方向に長尺に伸びる板状であり、下端が下部プレート２４に接続しており、上端が上部３２に接続している。詳細には、側部３０の下端は、下部プレート２４と平行になるように略直角に屈曲しており、この屈曲した部分で下部プレート２４に接合されている。側部３０の上端は、平面視すると、下部プレート２４より外側に（図２ではＹ方向に）突出すると共に、上部３２と平行になるように略直角に屈曲している。平面視したときに、側部３０と下部プレート２４の外周のＸ方向の寸法は、貯留槽１２の内周のＸ方向の寸法より小さくされており、側部３０と下部プレート２４の外周のＹ方向の寸法は、貯留槽１２の内周のＹ方向の寸法より小さくされている。したがって、固定治具２０を貯留槽１２内に設置したとき、側部３０及び下部プレート２４は貯留槽１２内に配置される。

上部３２は、固定治具２０の上部に配置されており、４つの側部３０に接合されている。上部３２は下部プレート２４と平行に配置されている。上部３２は略矩形の外周と、その外周から一定の幅を有する略矩形の内周を備えている。上部３２の内周は、平面視したとき、下部プレート２４の外周と略一致する大きさにされている。したがって、上部３２は、Ｘ方向に沿ってみたときに、下部プレート２４より＋Ｙ方向側及び−Ｙ方向側に突出している。また、上部３２は、Ｙ方向に沿ってみたときに、下部プレート２４及び側部３０より＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側に突出している。上部３２には、Ｙ方向に沿って伸びる部分の中央付近に、凹部３４が設けられている。凹部３４は、後述の保持治具４０の支持部７２と係合する形状となっている。なお、凹部３４の表面は絶縁性材料で覆われているため、上部３２（すなわち、固定治具２０）と支持部７２（すなわち、保持治具４０）とが電気的に接続されることは無い。

接続部３６は、上部３２に４つ接続されており、平面視したときに、上部３２より＋Ｘ方向側に突出する位置に２つ配置され、上部３２より−Ｘ方向側に突出する位置に２つ配置されている。換言すると、接続部３６は、２箇所の凹部３４の両側に配置され、上部３２の外側に突出している。固定治具２０を貯留槽１２内に設置したとき、４つの接続部３６は貯留槽１２の上面に当接する。また、接続部３６は、電源装置１６と電気的に接続される。電源装置１６から流れる電荷は、接続部３６、上部３２、側部３０、下部プレート２４の順に流れ、下部プレート２４から電極部２２に流れる。したがって、電源装置１６の陰極と接続部３６を接続すると、電極部２２は陰極として機能し、電源装置１６の陽極と接続部３６を接続すると、電極部２２は陽極として機能する。なお、本実施例では、固定治具２０を貯留槽１２内に設置したときに４つの接続部３６が貯留槽１２の上面に当接するが、上部３２（詳細には、上部３２のＹ方向に沿って伸びる部分）が貯留槽１２の上面に当接してもよい。

ガイド部３８は、下部プレート２４上に、下部プレート２４に対して垂直に（すわなち、Ｚ方向に）２本設置されている。２本のガイド部３８は、下部プレート２４の対角の位置の角部近傍に配置されており、詳細には、下部プレート２４の＋Ｘ方向かつ−Ｙ方向の角部近傍と、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向の角部近傍の２箇所に配置されている。ガイド部３８は、保持治具４０を位置決めするために用いられる。なお、本実施例では、ガイド部３８は、下部プレート２４の２つの角部近傍に配置されているが、このような構成に限定されない。ガイド部３８によって保持治具４０が位置決めできればよく、ガイド部３８の配置位置は限定されないし、ガイド部３８の形状も限定されない。また、ガイド部３８の数は限定されるものではなく、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。

図３〜図５を参照して、保持治具４０について説明する。保持治具４０は、放射性金属廃棄物２又は金属板４を選択的に保持し、固定治具２０内に設置可能となっている。なお、保持治具４０は、「接続部材」の一例である。図３に示すように、保持治具４０は、載置部４２と、把持部５０と、フレーム７０と、支持部７２と、取り出し部７６を備えている。載置部４２とフレーム７０と取り出し部７６の表面は、絶縁性材料で覆われている。なお、取り出し部７６は、非導電性材料で形成されていてもよい。

載置部４２は、保持治具４０の下部に配置され、放射性金属廃棄物２又は金属板４を載置する。載置部４２は、底部４４と、側部４６と、ガイド部４８を備えている。

底部４４は、平面視すると外周が略矩形であり、その外周の大きさは、上部３２の内周の大きさより小さくされている。底部４４は格子状に部材が配置されており、保持治具４０を固定治具２０内に配置したときに、電極部２２が格子の間を通過するように構成されている。底部４４が格子状となっていることによって、電解液１４は、底部４４に設けられた格子の間を通過することができる。このため、保持治具４０を貯留槽１２から取り出す際に、保持治具４０と共に貯留槽１２外に持ち出される電解液１４の量を低減できる。なお、底部４４に設けられる格子の大きさは特に限定されないが、底部４４上に放射性金属廃棄物２又は金属板４を配置したときに、放射性金属廃棄物２及び金属板４が通過しない大きさとなっていることが好ましい。また、本実施例では、底部４４は格子状となっているが、電極部２２及び電解液１４が通過できると共に、放射性金属廃棄物２又は金属板４を載置可能な構造となっていればよく、例えば、底部４４は、複数の貫通孔が設けられた板材（例えば、パンチングメタル）や、網状の部材であってもよい。

側部４６は板状であり、底部４４及び後述の連結部６８に接続している。側部４６は、底部４４のＸ方向側の両端に接続しており、底部４４に対して垂直に設置されている。側部４６の下部は底部４４に接合されており、その板幅は下方から上方に向かって徐々に小さくなっている。側部４６の上端側には、連結部６８が接合されている。

ガイド部４８は、底部４４の外側に突出しており、本実施例では、底部４４の＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側（図示省略）に突出している。ガイド部４８には、ガイド孔４８ａが設けられている。ガイド孔４８ａは、棒状のガイド部３８が貫通可能な寸法であり、かつ、ガイド部３８に対応する位置に配置されている。すなわち、ガイド孔４８ａは、保持治具４０が固定治具２０内に設置されたときに、ガイド部３８が貫通する位置に配置されている。固定治具２０がガイド部３８を備え、保持治具４０がガイド孔４８ａを備えることによって、保持治具４０を固定治具２０内の適切な位置に設置することができる。

把持部５０は、放射性金属廃棄物２又は金属板４を選択的に把持する。把持部５０は、２つの側部４６の間に配置されている。把持部５０は、第１部材５２と、第２部材６２と、側部４６に固定される連結部６８を備えている。放射性金属廃棄物２又は金属板４は、第１部材５２と第２部材６２の間に配置される。なお、把持部５０の放射性金属廃棄物２又は金属板４と接触する部位以外の表面は絶縁性材料で覆われており、これらの表面が電解研磨されないようになっている。

第１部材５２は、略直方体状であり、ステンレス鋼で形成されている。第１部材５２は、Ｘ方向に伸びており、Ｘ方向に沿って伸びる両側面には、複数の溝５４が設けられている。溝５４は、Ｚ方向に伸びており、本実施例では、第１部材５２の−Ｙ方向側の側面に３箇所設けられており、第１部材５２の＋Ｙ方向側の側面に３箇所設けられている。図４に示すように、溝５４は、第１部材５２のＸ方向に沿って伸びる側面５２ａに垂直な（すなわち、ＹＺ平面に平行な）側面５６ａ、５６ｂと、側面５２ａと平行かつ側面５６ａ、５６ｂに垂直な（すなわち、ＸＺ平面に平行な）側面５８を備えている。

溝５４は、保持治具４０を固定治具２０内に設置した状態でＹ方向に沿って見たときに、電極部２２が側面５８の中心部（Ｘ方向の中心部）と一致する位置に設けられる。本実施例では、Ｙ方向に沿ってみたときに、１０本の電極部２２のうち、中央に配置される６本の電極部２２と対応する位置に溝５４が設けられており、両端の４本の電極部２２と対応する位置には溝５４が設けられていない。なお、溝５４を設ける位置及び数は特に限定されることはなく、保持治具４０に保持される放射性金属廃棄物２の位置及び数に応じて適宜設定することができる。すなわち、溝５４は、放射性金属廃棄物２が配置される電極部２２と対応する位置に設けられていればよく、溝５４の数は限定されない。側面５６ａ、５６ｂ、５８の寸法は、放射性金属廃棄物２の大きさに合わせて決定される。詳細には、側面５６ａ、５６ｂ、５８の寸法は、放射性金属廃棄物２が第１部材５２に接する位置に配置されたとき、放射性金属廃棄物２と第１部材５２が、溝５４の両縁部６０ａ、６０ｂ（すなわち、側面５２ａと側面５６ａ、５６ｂの境界となる縁部）にのみ接触する寸法とされる。溝５４をこのような寸法にすることによって、放射性金属廃棄物２が溝５４に係合し、放射性金属廃棄物２を安定して保持することができる。また、放射性金属廃棄物２が溝５４の側面５８に接触しないため、放射性金属廃棄物２と第１部材５２の接触部分を少なくすることができる。

すなわち、側面５６ａ、５６ｂのＹ方向の寸法が小さすぎると、溝５４の深さ（Ｙ方向の寸法）が浅くなり、放射性金属廃棄物２が側面５８に接触する。すると、放射性金属廃棄物２と第１部材５２の接触点が多くなる。また、側面５８の寸法が小さすぎると、放射性金属廃棄物２が溝５４に係合し難くなり、放射性金属廃棄物２を安定して保持できなくなる。側面５８の寸法が大きすぎると、放射性金属廃棄物２が溝５４内に収容され、溝５４の両縁部６０ａ、６０ｂに接触しなくなる。したがって、放射性金属廃棄物２が溝５４に係合せず、放射性金属廃棄物２を安定して保持できなくなる。第１部材５２に上記のような構成の溝５４を設けることによって、放射性金属廃棄物２を安定して保持できる。さらに、放射性金属廃棄物２と第１部材５２の接触部分が少なくなることによって、保持治具４０を貯留槽１２から取り出す際に電解液１４が放射性金属廃棄物２と第１部材５２の間に滞留しにくくなり、貯留槽１２外に持ち出される電解液１４の量を低減することができる。特に、本実施例では、放射性金属廃棄物２が溝５４の両縁部６０ａ、６０ｂにのみ接触するため、接触部分の近傍における放射性金属廃棄物２と第１部材５２の間のクリアランスを広くとることができる。その結果、電解液１４の表面張力によって、放射性金属廃棄物２と第１部材５２の間に保持される電解液１４の量を少なくすることができる。これにより、貯留槽１２外に持ち出される電解液１４の量を好適に低減することができる。

第１部材５２は、側部４６に固定される連結部６８に着脱可能に設置されている。連結部６８に装着される第１部材の種類を変更することによって、放射性金属廃棄物２と異なる直径を有する放射性金属廃棄物や種々の寸法の金属板４を、保持治具４０に保持することができる。

第２部材６２は略矩形の平板状であり、第１部材５２とＸ方向に平行かつＹ方向に離間して配置される。第２部材６２は、第１部材５２の＋Ｙ方向側と−Ｙ方向側にそれぞれ１つずつ配置されている。各第２部材６２は、ボルト６４によって第１部材５２と連結している。ボルト６４は、各第２部材６２に対して２つずつ配置されており、第１部材５２の両端部（すなわち、＋Ｘ方向側の端部と−Ｘ方向側の端部）近傍に、それぞれ１つずつ配置されている。ボルト６４の第１部材５２へのねじ込み量を調整することによって、第１部材５２と第２部材６２との間の距離を調整することができる。

第２部材６２と第１部材５２の間には、放射性金属廃棄物２及び金属板４のいずれかが配置される。ボルト６４を締め付けることによって、放射性金属廃棄物２又は金属板４は第１部材５２と第２部材６２との間に挟持される。第２部材６２と第１部材５２との間に放射性金属廃棄物２を配置する場合には、溝５４が設けられる位置に合わせて、１本〜６本の放射性金属廃棄物２を保持することができる。

図４及び図５に示すように、第２部材６２と第１部材５２との間に金属板４を配置する場合には、第１部材５２の＋Ｙ方向側と−Ｙ方向側に１枚ずつ金属板４が配置される。金属板４は略矩形の板状であり、ステンレス鋼で形成されている。金属板４のＸ方向の寸法は、各第２部材６２を第１部材５２に連結する２つのボルト６４間の距離より短くされている。このため、金属板４は、底部４４上に載置された状態で第２部材６２と第１部材５２との間に配置することができる。また、図５に示すように、金属板４の板厚（Ｙ方向の寸法）は、保持治具４０を固定治具２０内に設置したときに、第１部材５２と電極部２２との間に、金属板４と第２部材６２が収まるような寸法にされている。したがって、金属板４のＹ方向の寸法は、放射性金属廃棄物２のＹ方向の寸法より小さい。ボルト６４のねじ込み量によって、第１部材５２と第２部材６２との間の距離を、放射性金属廃棄物２が配置されている場合より小さくすることによって、第１部材５２と第２部材６２との間に金属板４を保持することができると共に、金属板４と第１部材５２（詳細には側面５２ａ）を電気的に接続することができる。なお、金属板４は、「第２の電極」の一例である。

また、第２部材６２の第１部材５２と対向する面には、緩衝材６６が配置されている。緩衝材６６によって、第２部材６２と第１部材５２との間に複数配置される放射性金属廃棄物２（本実施例では３本）の直径に誤差があっても、複数の放射性金属廃棄物２全てを安定して保持することができる。

フレーム７０は、ステンレス鋼で形成されており、Ｚ方向に長尺に伸びている。フレーム７０は、連結部６８に接続されており、２つのフレーム７０が−Ｘ方向側に配置される連結部６８と＋Ｘ方向側に配置される連結部６８にそれぞれ接続されている。

支持部７２は、Ｘ方向に長尺に伸びる板状であり、ステンレス鋼で形成されている。支持部７２のＸ方向の寸法は、固定治具２０のＸ方向の寸法（すなわち、固定治具２０において、−Ｘ方向に設置される接続部３６から＋Ｘ方向に設置される接続部３６までの長さ）と略一致している。支持部７２のＹ方向の寸法は、保持治具４０全体のＹ方向の寸法より小さくされており、凹部３４に係合する寸法となっている。支持部７２は、保持治具４０の上部、かつ、保持治具４０のＹ方向の略中央の位置に配置されている。支持部７２は、フレーム７０に接続しており、フレーム７０の＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側に突出している。なお、既述したように、支持部７２と固定治具２０の凹部３４とは絶縁されている。

支持部７２の両端部には、電源装置１６と電気的に接続される接続部７４が配置されている。電源装置１６から流れる電荷は、支持部７２、フレーム７０、連結部６８、第１部材５２の順に流れる。そして、把持部５０に放射性金属廃棄物２が配置されている場合には、第１部材５２に流れる電荷は、放射性金属廃棄物２に流れる。また、把持部５０に金属板４が配置されている場合には、第１部材５２に流れた電荷は金属板４に流れる。

把持部５０に放射性金属廃棄物２を配置した場合には、電源装置１６の陽極と接続部７４を接続する。すると、放射性金属廃棄物２は陽極として機能する。把持部５０に放射性金属廃棄物２を配置した状態で、保持治具４０を貯留槽１２内に設置すると、放射性金属廃棄物２の内周内に電極部２２が挿入される。この状態で、固定治具２０を電源装置１６の陰極と接続し、保持治具４０を電源装置１６の陽極と接続すると、電極部２２と放射性金属廃棄物２の内表面との間に電流が流れ、放射性金属廃棄物２の内表面から電解液１４中に金属が溶解する。すなわち、放射性金属廃棄物２の内表面を構成する金属と共に、表面に付着した放射性物質が電解液１４中に溶解する。これによって、放射性金属廃棄物２の内表面を除染することができる。この除染処理を続けると、電解液１４中に溶解した金属が電極部２２の表面に徐々に付着する。

一方、把持部５０に金属板４を配置した場合には、電源装置１６の陰極と接続部７４を接続する。すると、金属板４は陰極として機能する。把持部５０に金属板４を配置した状態で、保持治具４０を貯留槽１２内に設置すると、金属板４と電極部２２が対向する。この状態で、固定治具２０を電源装置１６の陽極と接続し、保持治具４０を電源装置１６の陰極と接続すると、電極部２２と金属板４との間に電流が流れる。すると、電極部２２の表面に付着した金属が電解液１４中に溶解する。このような除染処理によって、電極部２２の表面に付着した金属を洗浄することができる。

なお、本実施例では、放射性金属廃棄物２を把持する際に用いる第１部材５２及び第２部材６２を用いて、把持部５０に金属板４を把持しているが、このような構成に限定されない。金属板４が電源装置１６と電気的に接続されると共に保持治具４０に保持され、かつ、保持治具４０を固定治具２０内に設置したときに金属板４が電極部２２と対向する位置に配置されればよい。例えば、金属板４を把持するための専用の第１部材及び第２部材を保持治具４０に設置して、金属板４を保持治具４０に保持させてもよい。ただし、同一の第１部材５２及び第２部材６２を用いて放射性金属廃棄物２又は金属板４を選択的に保持すると、複数種類の第１部材５２や第２部材６２を製造する必要がなくなる。このため、製造コストを抑えることができると共に、複数種類の第１部材及び第２部材を保管するためのスペースを削減することができる。また、電極部２２の洗浄時に陰極となる金属部材の形状は、Ｘ方向に沿って伸びる板状に限定されない。例えば、電極部２２の洗浄時に陰極となる金属部材は、Ｙ方向に伸びる板材であってもよい。例えば、保持治具４０を固定治具２０内に配置したときに、隣接する電極部２２間に位置し、隣接する電極部２２を分離するように、複数の金属板を把持部５０に保持してもよい。また、電極部２２の洗浄時に陰極となる金属部材は、円筒状であってもよい。

取り出し部７６は、Ｙ方向に伸びる板材であり、支持部７２の上面に接続されている。取り出し部７６の上部には、突起７８が取り付けられている。図示しないクレーンによって突起７８を把持して上方に持ち上げることによって、保持治具４０全体を貯留槽１２から取り出すことができる。したがって、固定治具２０を貯留槽１２内に配置したまま、保持治具４０のみを貯留槽１２から取り出すことができる。また、取り出し部７６は、ガイド孔４８ａの上方に設置されており、取り出し部７６には、平面視したときに、ガイド孔４８ａと一致する位置にガイド孔８０が設けられている。このため、保持治具４０を固定治具２０内に収容する際には、ガイド部３８は、ガイド孔４８ａを貫通し、さらに、ガイド孔８０を貫通する。ガイド孔８０を備えることによって、保持治具４０を適切な位置に配置することができる。なお、本実施例では、ガイド孔８０が取り出し部７６に設けられているが、このような構成に限定されない。ガイド孔８０は、平面視したときにガイド孔４８ａと一致する位置に設けられていればよく、取り出し部７６以外の部材に設けられていてもよい。

本実施例の除染装置１０では、保持治具４０に放射性金属廃棄物２と金属板４を選択的に設置することができる。また、固定治具２０を取り出すことなく、保持治具４０のみを取り出すことができる。このため、除染時に陰極として機能する電極部２２を貯留槽１２から取り出すことなく、保持治具４０に設置する放射性金属廃棄物２と金属板４とを入れ替えることができる。したがって、電極部２２を洗浄するための作業負担を軽減することができる。

次に、図６及び図７を参照して、本実施例の除染装置１０を用いた放射性金属廃棄物２の除染方法について説明する。除染装置１０では、放射性金属廃棄物２の除染処理を行うと共に、除染処理によって電極部２２に付着した金属（以下、金属付着物ともいう）の洗浄処理を行う。

図６に示すように、まず、保持治具４０に放射性金属廃棄物２を設置する（Ｓ１２）。放射性金属廃棄物２の保持治具４０への設置は、以下の手順で行われる。まず、貯留槽１２外において、除染処理を行う放射性金属廃棄物２の径寸法に適した第１部材５２を保持治具４０に取り付ける。そして、放射性金属廃棄物２を載置部４２上に載置する。このとき、放射性金属廃棄物２の側面が、溝５４の縁部６０ａ、６０ｂに接触する位置に載置する。上述したように、第１部材５２には溝５４が６箇所設けられているため、溝５４の位置に合わせて６本の放射性金属廃棄物２を載置する。なお、載置する放射性金属廃棄物２の数は、６本より少なくてもよい。放射性金属廃棄物２を載置部４２に載置したら、第１部材５２と第２部材６２の間に放射性金属廃棄物２が把持されるように、第２部材６２の位置を調整する。すると、放射性金属廃棄物２は保持治具４０に設置される。

次に、ステップＳ１２で放射性金属廃棄物２を設置した保持治具４０を貯留槽１２内に配置する（Ｓ１４）。貯留槽１２内には、電解液１４が収容されており、さらに固定治具２０が配置されている。保持治具４０は、貯留槽１２内に配置される固定治具２０内に配置される。詳細には、２つのガイド部３８をそれぞれガイド孔４８ａに貫通させながら、保持治具４０を固定治具２０内に挿入する。さらに、２つのガイド部３８をそれぞれガイド孔８０に貫通させ、支持部７２を凹部３４に係合させる。このようにして、保持治具４０が固定治具２０内に配置される。保持治具４０が固定治具２０内に配置されると、電極部２２は、放射性金属廃棄物２の内周内に位置する。なお、ステップＳ１４は、「第１浸漬工程」の一例である。

次に、固定治具２０の接続部３６を電源装置１６の陰極に接続し、保持治具４０の接続部７４を電源装置１６の陽極に接続して、２つの接続部３６、７４の間に電圧を印加する（Ｓ１６）。すると、電極部２２と放射性金属廃棄物２の内表面との間に電圧が印加され、陽極として機能する放射性金属廃棄物２の内表面から電解液１４中に金属が溶解する。これにより、放射性金属廃棄物２の内表面が除染される。このとき、電解液１４中に溶解した金属は、陰極として機能する電極部２２の表面に徐々に付着する。なお、ステップＳ１６は、「第１電圧印加工程」の一例である。

放射性金属廃棄物２の内表面が除染されたら、貯留槽１２内から保持治具４０を取り出す（Ｓ１８）。このとき、固定治具２０を貯留槽１２内に配置した状態のまま、保持治具４０を取り出すことができる。具体的には、突起７８を図示しないクレーンで把持し、保持治具４０を上方に持ち上げる。すると、保持治具４０のみが貯留槽１２外へ取り出される。なお、ステップＳ１８は、「取り出し工程」の一例である。

次に、保持治具４０から放射性金属廃棄物２を取り外し、保持治具４０に金属板４を設置する（Ｓ２０）。金属板４の保持治具４０への設置は、以下の手順で行われる。まず、ボルト６４を調整し、第２部材６２を第１部材５２から離間させる。そして、保持治具４０から放射性金属廃棄物２を取り外す。その後、金属板４を載置部４２上に載置する。このとき、金属板４を、金属板４の一方の面が第１部材５２の側面５２ａに接触する位置に載置する。そして、第１部材５２と第２部材６２の間に金属板４が固定されるように、第２部材６２の位置を調整する。すると、金属板４は保持治具４０に保持される。

次に、ステップＳ２０で金属板４を設置した保持治具４０を貯留槽１２内に配置する（Ｓ２２）。なお、ステップＳ２２は、ステップＳ１４と同様の手順であるため、詳細な説明は省略する。保持治具４０が固定治具２０内に配置されると、電極部２２と金属板４は対向する。なお、ステップＳ２２は、「第２浸漬工程」の一例である。

次に、固定治具２０の接続部３６を電源装置１６の陽極に接続し、保持治具４０の接続部７４を電源装置１６の陰極に接続して、２つの接続部３６、７４の間に電圧を印加する（Ｓ２４）。すなわち、ステップＳ２４では、ステップＳ１６と逆方向の電圧が印加される。すると、電極部２２と金属板４との間に電圧が印加され、陽極として機能する電極部２２の表面の金属付着物が電解液１４中に溶解する。これにより、電極部２２の表面が洗浄される。

電圧が印加されたら、電極部２２と金属板４との間に印加される電圧値を計測する（Ｓ２６）。ここで、図７を参照して、電極部２２の洗浄時における電極部２２と金属板４との間の電圧値について説明する。図７（ａ）は、電極部２２の洗浄時における、電極部２２及び金属板４の間の電圧値と時間との関係を示している。図７（ｂ）は、比較例として、ステンレス鋼で形成した電極部（以下、ステンレス電極ともいう）の洗浄時における、ステンレス電極及び金属板４の間の電圧値と時間との関係を示している。なお、本実施例では、電源装置１６に定電流源が用いられている。

電極部２２と金属板４との間に電圧を印加すると、電極部２２の表面の金属付着物が溶解する一方、チタンで形成されている電極部２２は溶解しない。このため、図７（ａ）に示すように、電極間に定電流が流れると、電極部２２の表面に付着した金属付着物が電解液１４に溶解するに従って、電極部２２と金属板４の間の電気抵抗が徐々に上昇する。このため、電極部２２と金属板４の間に印加される電圧も上昇する。電極部２２の表面の金属付着物が略全て溶解すると、電極部２２と金属板４の間の電気抵抗が一定となり、両者の間に印加される電圧の電圧値も一定となる。したがって、電極部２２と金属板４の間の電圧値を計測することによって、電極部２２の表面の金属付着物の溶解の状況を検知することができる。一方、ステンレス電極と金属板４の間に電圧を印加すると、ステンレス電極の表面の金属付着物が溶解すると共に、ステンレス電極自体も溶解する。このため、図７（ｂ）に示すように、電極間に定電流が流れると、金属付着物が全て溶解した後もステンレス電極自体が溶解し続けるため、電気抵抗が略一定となり、電圧値も略一定となる。したがって、ステンレス電極と金属板４との間の電圧値を計測しても、ステンレス電極の表面の金属付着物の溶解の状況を検知することができない。

次に、ステップＳ２６で計測した電圧値が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２８）。上述したように、電極部２２の表面の金属付着物が略全て溶解すると、電圧値は略一定となる。このため、本実施例では、金属付着物が略全て溶解したときの電圧値に基づいて閾値が設定されている。例えば、図７（ａ）に示す例では、閾値を２０Ｖと設定することができる。したがって、計測した電圧値が閾値に達したか否かを判定することによって、電極部２２の表面に付着した金属付着物の溶解が終了したと判定することができる。電圧値が閾値に達していない場合（ステップＳ２８でＮＯの場合）、電極部２２に付着した金属付着物が全て溶解していないと判断し、ステップＳ２６に戻り、電圧値が閾値に達するまで電圧値の計測を続けながら洗浄処理を継続する。電圧値が閾値以上である場合（ステップＳ２８でＹＥＳの場合）、電極部２２に付着した金属の溶解が終了したと判断し、電圧の印加を停止し、洗浄処理を終了する。このように電圧値を監視することによって、洗浄処理の時間が不要に長くなることを回避することができる。なお、ステップＳ２４〜ステップＳ２８は、「第２電圧印加工程」の一例である。

本実施例の除染装置１０を用いた除染方法では、除染時に陰極として機能する電極部２２を固定する固定治具２０を貯留槽１２から取り出すことなく、放射性金属廃棄物２を保持する保持治具４０を貯留槽１２から取り出すことができる。このため、電極部２２を貯留槽１２内に配置したまま、放射性金属廃棄物２の代わりに金属板４を貯留槽１２内に配置することができる。したがって、電極部２２の洗浄処理を行う際に、電極部２２を貯留槽１２から取り出す必要がなく、作業負担を軽減することができる。

なお、本実施例では、ステップＳ２６において電圧値を計測しているが、このような構成に限定されない。電極部２２の表面の金属付着物の溶解の状況を検知できればよく、例えば、電源装置に定電圧源を用いて、電極部２２と金属板４の間の電流値を計測してもよい。この場合には、金属付着物が溶解するに従って、電極部２２と金属板４の間の電気抵抗が上昇するため、両者の間を流れる電流の電流値は下降する。そして、電極部２２の表面の金属付着物が略全て溶解すると、電極部２２と金属板４の間の電気抵抗が一定となるため電流値も一定となる。したがって、電極部２２と金属板４との間を流れる電流値を計測することによって、電極部２２の表面の金属付着物の溶解の状況を検知することができる。

また、本実施例の除染方法では、放射性金属廃棄物２の除染処理が終了する毎に、電極部２２の洗浄処理を行っているが、このような構成に限定されない。例えば、電極部２２の洗浄処理は、電極部２２の表面に多量の金属付着物が付着し、除染能力が一定のレベルより低下したと判断された後に行ってもよい。すなわち、放射性金属廃棄物２の除染処理が終了した後、別の放射性金属廃棄物２の除染処理を繰り返し行い、除染能力が低下したときに電極部２２の洗浄処理を行ってもよい。

また、本実施例では、除染装置１０を用いて円筒状の放射性金属廃棄物２の内表面を電解研磨しているが、このような構成に限定されない。例えば、保持治具４０に平板状の放射性金属廃棄物を設置し、平板状の放射性金属廃棄物の表面を電解研磨してもよい。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

２：放射性金蔵廃棄物
４：金属板
１０：除染装置
１２：貯留槽
１４：電解液
１６：電源装置
２０：固定治具
２２：電極部
２４：下部プレート
３８：ガイド部
４０：保持治具
４８ａ：ガイド孔
５０：把持部
５２：第１部材
６０ａ、６０ｂ：縁部
６２：第２部材
６６：緩衝材
８０：ガイド孔

Claims (5)

1. 放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する除染装置であって、
   電解液が収容される貯留槽と、
   電源装置と、
   前記貯留槽内に配置可能とされ、前記電源装置と電気的に接続される第１の電極と、
   前記電源装置と電気的に接続され、前記放射性金属廃棄物と第２の電極とに選択的に接続される接続部材と、を備えており、
   前記接続部材は、前記第１の電極が前記貯留槽内に配置された状態のまま、前記貯留槽内に前記放射性金属廃棄物又は前記第２の電極が配置される第１位置と、前記貯留槽外に前記放射性金属廃棄物又は前記第２の電極が配置される第２位置とに切替え可能となっており、
   前記接続部材が前記放射性金属廃棄物に接続された状態で前記第１位置とされ、かつ、前記電源装置が、前記第１の電極が陰極となると共に、前記放射性金属廃棄物が陽極となるように電圧を印加することで、前記放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染し、
   前記第１の電極が前記貯留槽内に配置された状態で前記接続部材を第２位置とすることで、前記貯留槽外において前記接続部材に接続される部材を、前記放射性金属廃棄物と第２の電極との間で切替え、
   前記接続部材が前記第２の電極に接続された状態で前記第１位置とされ、かつ、前記電源装置が、前記第２の電極が陰極となると共に、前記第１の電極が陽極となるように電圧を印加することで、前記第１の電極に付着する金属付着物を洗浄する、除染装置。
2. 前記第１の電極は、チタン族に属する金属によって形成されている、請求項１に記載の除染装置。
3. 前記放射性金属廃棄物は円筒状であり、
   前記接続部材は、前記接続部材を前記第１位置に位置決めしたときに、前記放射性金属廃棄物の軸方向が鉛直方向となるように前記放射性金属廃棄物を把持する把持部を備えている、請求項１又は２に記載の除染装置。
4. 放射性金属廃棄物を電解研磨によって除染する除染方法であって、
   電源装置と電気的に接続される前記放射性金属廃棄物を電解液に浸漬させる第１浸漬工程と、
   前記第１浸漬工程によって前記電解液中に浸漬された前記放射性金属廃棄物と、前記電解液中に配置されると共に前記電源装置と電気的に接続される第１の電極とに順方向の電圧を印加する第１電圧印加工程と、
   前記第１の電極が電解液中に配置された状態で、前記放射性金属廃棄物を前記電解液から取り出す取り出し工程と、
   前記取り出し工程後に、前記電源装置と電気的に接続される第２の電極を電解液に浸漬させる第２浸漬工程と、
   前記第１の電極と、前記第２浸漬工程によって前記電解液中に浸漬された前記第２の電極とに逆方向の電圧を印加する第２電圧印加工程と、を備える、除染方法。
5. 前記第１の電極は、チタン族に属する金属で形成されており、
   前記第２電圧印加工程では、前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧と、前記第１の電極と前記第２の電極の間を流れる電流との少なくともいずれか一方に基づいて、前記第１の電極と前記第２の電極との間に逆方向の電圧を印加することを停止する、請求項４に記載の除染方法。

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