JP4299974B2

JP4299974B2 - Chemical decontamination method and apparatus for structural parts of radiation handling facilities

Info

Publication number: JP4299974B2
Application number: JP2001026020A
Authority: JP
Inventors: 正見遠田; 由美矢板; 洋美青井; 仁志酒井; 勇中原; 隆司秋山
Original assignee: Toshiba Corp; Ebara Industrial Cleaning Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Ebara Industrial Cleaning Co Ltd
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP2002228796A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子力発電プラント等に設置された配管、機器その他の構造部品に付着した放射性物質を含む金属酸化物を化学的に溶解して、その構造部品の表面から除去するための放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラント等の放射線取扱い施設においては、放射性物質を含む流体と接触する配管、機器その他の構造部品の内面に、運転に伴って放射性核種を含む酸化皮膜が付着または生成する。そのため、配管や機器等の周囲においては放射線量が高まり、定期点検作業時あるいは原子炉廃止措置時の解体作業おいて作業員の被ばく防止の点から作業性低下の原因となっている。
【０００３】
このような酸化皮膜を除去するには、酸化皮膜あるいは金属母材を溶解し、酸化皮膜を溶液中に溶解あるいは剥離させる方法などが用いられており、特に化学的に酸化皮膜を溶解、除去する化学除染方法は、一部実機において実施され、放射性物質低減に大きな効果を上げている。
【０００４】
従来、この化学除染方法として種々の提案がなされており、酸化皮膜中のクロム系酸化物を酸化剤により酸化溶解する工程と、酸化皮膜中の主要成分である鉄系酸化物を還元剤により還元溶解する工程を組み合わせた方法などが知られている。例えば特開昭５５−１３５８００号公報においては、放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物とし、この除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、オゾンが溶解した除染液の酸化力によって化学的に溶解除去する放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法が開示されている。また、特開２０００−８１４９８号公報には、高濃度オゾン液による酸化処理とシュウ酸による還元処理を組み合わせて、放射線取扱い施設の構造部品を除染する方法が開示されている。
【０００５】
このように、オゾンガスが溶解した水溶液を酸化剤として用いる場合、オゾンガスを効率良く溶解し、高濃度のオゾン液を生成することで除染性能を高めることができる。一般産業においてオゾンガスは浄水場での水処理および半導体の洗浄等に使用されており、そこで適用されている主なオゾンガスの溶解方法または機器として、例えば（１）ミキシングポンプ、（２）ハニカム型ミキサ、（３）拡散膜型ミキサ、（４）散気管等がある。
【０００６】
（１）のミキシングポンプは、ガスと水とを混合する専用のポンプであり、サクション側にオゾンガスを供給して高濃度のオゾン液を生成する構成となっている。汎用品の最大流量は３０ｍ^３／ｈ程度あるため、小規模な除染工事の仮設除染ポンプに適用可能である。しかし、このミキシングポンプにおいて、大規模な除染工事を行うには多数のポンプ台数が必要となる。例えば原子炉シュラウド取り替え工事の際の炉内除染では数百ｍ^３／ｈの仮設除染ポンプが必要となるため、ミキシングポンプを使用すると１０台以上必要となる。
【０００７】
（２）のハニカム型ミキサは例えば特開平９−３８６６０号公報等で開示されているように、ハニカムエレメントを円筒内に組み込み、この円筒内にオゾンガスと水溶液の混合水を通水する構成のものである。これにより、オゾンガスの粒径をμｍオーダまで小さくすることができ、ハニカムエレメントを多段にすることで高濃度のオゾン水溶液が生成可能である。ところが、このハニカム型ミキサは流体の流れに直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流などを与えるため圧力損失が非常に大きい。汎用品のオゾン発生器から出るオゾンガスの吐出圧力は、最大でも０．２ＭＰａ程度であるため、除染装置の配管系統内に本ミキサを設置した場合、オゾンガスを圧入できない可能性が大きい。
【０００８】
（３）の拡散膜型ミキサは、中空糸膜の膜内に水溶液を通水し、その外側から膜内にオゾンガスを拡散させてオゾン液を生成するものである。しかし、この拡散型ミキサにおいては、ユニット当たりの処理水量は大容量タイプでも１ｍ^３／ｈ程度であり、膜内にオゾンガスを拡散させるためには、オゾンガスの供給圧力が０．１５ＭＰａ以上必要である。前述のハニカム型ミキサと同様に、汎用品のオゾン発生器から出るオゾンガスの吐出圧力は最大でも０．２ＭＰａ程度であるため、水中に効率良くオゾンガスを溶解できない可能性が大きい。また、前述のハニカム型ミキサも含めてオゾンガス溶解ミキサは、半導体の洗浄用や食品用の水の殺菌などに開発されたものが多いため、ユニット当たりの処理水量が小さい。このため、除染液を数十〜数百ｍ^３／ｈで循環させて除染する大規模工事には不向きと考えられる。
【０００９】
（４）の散気管は、極微細気孔（最小５０〜８０μｍ）を有するアルミナ質の磁器製筒に、オゾンガスを供給してオゾン液を生成するものであり、主に浄水場の処理タンク内に設置して使用されている。この散気管によると、処理タンク内に散気管を介して直接オゾンガスを供給する場合は、オゾンガスの気泡をタンク内に均一分散させることにより、溶存オゾン濃度が向上する。ただし、除染タンク内の撹拌は、除染液循環ラインの循環ポンプにより行う場合が多いため、除染タンク内の線流速を大きくするためには大容量の循環ポンプが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のオゾンガスの溶解方法または機器においては、種々の課題がある。すなわち、（１）のミキシングポンプにおいては、大規模な除染作業を行うには多数のポンプ台数が必要となり、（２）のハニカム型ミキサにおいては、流体の流れに直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流などを与えるため圧力損失が非常に大きく、除染装置の配管系統内に本ミキサを設置した場合にオゾンガスを圧入できない可能性が大きい。（３）の拡散膜型ミキサにおいては、オゾンガスの吐出圧力が小さいため、水中に効率良くオゾンガスを溶解できない可能性が大きく、ユニット当たりの処理水量が小さい。（４）の散気管においては、溶存オゾン濃度が向上するが、除染タンク内の線流速を大きくするためには大容量の循環ポンプが必要である。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、原子力発電施設の配管、機器その他の構造部品に付着した放射性物質をオゾン液により酸化溶解させる場合に、大容量の除染液が循環する除染装置の配管系統内に大量のオゾンガスを効率的に溶解させることができ、しかもその機能を低コストで達成することができる放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
現在、実用的に利用されているオゾン発生器の方式としては、紫外線方式、水電解方式、放電式がある。これらのオゾン発生器から出るオゾンは酸化力を持つ気体であり、水中に溶解したオゾンは下式（１）〜（５）のような反応により分解し、各種の活性酸素が生成する。
【００１３】
【数１】

【００１４】
上記（１）〜（５）式において生成されるオゾンその他の活性酸素は、下式（６）〜（９）に示すように、電極反応により酸化還元電位（ＮＨＥ基準）を生じさせる。
【００１５】
【数２】

【００１６】
上記（７），（９）式に示すように、オゾンの電極反応による酸化還元電位は２．０７Ｖであるのに対し、過マンガン酸イオンの場合は１．７Ｖであり、オゾンは過マンガン酸イオンに比較して強い酸化力を持っている。
【００１７】
放射線取扱い施設、例えば原子力発電所の配管、構造部品等の表面に付着または生成する酸化皮膜のうち、難溶性のクロム系酸化物は酸化力を持つ除染剤により溶解することが可能である。オゾンは上述のように強い酸化力を持つため、酸化溶解のための除染剤として適用可能である。
【００１８】
ところで、このようなオゾンによる除染性能は、除染液中のオゾン濃度に大きく影響する。そこで、本発明は除染液中に効率良くオゾンガスを溶解するために、除染液中へのオゾンガスの溶解方法および溶解装置を最適化し、それにより前記目的を達成するものである。
【００１９】
すなわち、請求項１に係る発明では、放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物とし、この除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、オゾンが溶解した除染液の酸化力によって化学的に溶解除去する放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法において、前記除染液にオゾンを溶解させる工程として、中空糸エレメントを多数束ねた多管式中空糸型ミキサを除染液循環路に設置し、前記中空糸型ミキサは各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に供給する工程を備えることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法を提供する。
【００２０】
請求項２に係る発明では、除染対象物である放射線取扱い施設の構造部品に、除染液を収容した除染槽から除染液を供給し、前記除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を化学的に溶解除去する除染系統と、前記除染槽に接続されて前記除染液にオゾンを注入するオゾン注入系統とを備えた放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記オゾン注入系統の除染液循環配管に、中空糸エレメントを多数束ねて構成した多管式中空糸を備えた中空糸型ミキサを設けてなり、この中空糸型ミキサは、前記各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に注入する構成とされたことを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２１】
請求項３に係る発明では、請求項２記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記中空糸型ミキサは、前記オゾン注入系統の除染液循環配管の一部に設置されたホルダ内に前記多管式中空糸を収納して構成されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２２】
請求項４に係る発明では、請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記ホルダは除染液が流通する流路管の一部の配管として構成されており、前記多管式中空糸の各中空糸エレメントは除染液出口部方向に糸長方向を沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２３】
請求項５に係る発明では、請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、前記ホルダは筒形容器状で一端側に除染液流入口および流出口を有し、その除染液流入口および流出口を前記オゾン注入系統の除染液循環配管に連結したものであり、前記多管式中空糸は前記ホルダ内に糸長方向をホルダ軸方向に沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法および装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１〜図６は一実施形態を示している。図１は除染液へのオゾン注入系の構成を示す要部系統図であり、図２は図１に示したオゾン注入系を組込んだ化学除染装置の構成を示す全体系統図である。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態の化学除染装置は大別して、除染槽１から除染液２を除染対象物３に供給および還流させる除染液循環系統４と、除染槽１内の除染液２にオゾンを注入するためのオゾン注入系統５とからなっている。
【００２７】
除染液循環系統４は、除染槽１の底部から除染液２を供給する除染液供給配管６と、除染対象物３内を流通して除染に供された後の除染液２を除染槽１内に戻す除染液還流配管７とを有する。除染液供給配管６にはその上流側から下流側に沿って循環ポンプ８、ヒータ９、光照射部１０およびイオン交換部１１が設けられている。光照射部１０およびイオン交換部１１は、除染液浄化系１２を構成している。
【００２８】
一方、オゾン注入系統４は、オゾン発生器１３から除染槽１の除染液２にオゾンガスを気体状態で直接供給するオゾンガス注入系１４と、オゾンガスを液（除染液）中に混合させて供給するオゾン液注入系１５とからなっている。オゾンガス注入系１４は、例えば純水を電気分解して陽極室からオゾンを発生させる固体電解質電界法によるオゾン発生器１３と、除染槽１の底部に配置した散気管１６と、これらのオゾン発生器１３と散気管１６とを連結するオゾンガス配管１７とによって構成されている。そして、散気管１６から除染槽１内の除染液２にオゾンガスを吹き込んでオゾンを除染液２に溶解させるものである。また、オゾン液注入系１５は、除染槽１に対して閉ループ状に設けた除染液循環配管１８と、この除染液循環配管１８に除染液流通方向に沿って順次に設けたミキシングポンプ１９、ヒータ２０および中空糸型ミキサ２１とを備えて構成されている。そして、ミキシングポンプ１９および中空糸型ミキサ２１内を通る除染液２に、それぞれオゾン発生器１３からオゾンガス供給配管２２，２３を介してオゾンガスを供給するようになっている。なお、ミキシングポンプ１９はサクション側にオゾンガスを供給する公知の気液混合用の専用ポンプである。中空糸型ミキサ２１は新規なものであり、後に詳細に説明する。
【００２９】
本実施形態ではさらに、ＰＨ調整剤注入系２４および有機酸注入系２５が設けられている。ＰＨ調整剤注入系２４は、ＰＨ調整剤２６をＰＨ調整剤注入配管２７により除染槽１に供給するものである。また、有機酸注入系２５は、有機酸２８を有機酸注入配管２９により除染槽１に供給するものである。
【００３０】
このような構成において、除染槽１には有機酸注入系２５から有機酸例えばシュウ酸が注入され、これが除染液２として収容される。また、ＰＨ調整剤供給系２４からＰＨ調整剤２６、例えば硝酸を加えてＰＨ５以下とした酸性溶液に、オゾン発生器１３で発生したオゾンガスをオゾンガス注入系１４およびオゾン液注入系１５から除染槽１内に注入することにより、シュウ酸をオゾン含有水溶液とし、この水溶液を除染液２とする。
【００３１】
この除染液２が、除染槽１内から除染液循環系統４の除染液供給配管６を通して循環ポンプ８により除染対象物３に供給される。この際、除染液２は、ヒータ９により所定の温度に昇温されるとともに、高濃度でオゾンを含有した状態で供給される。除染対象物３である構造部品の内面の金属表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜中の鉄酸化物は、還元反応、酸溶解、キレート化等によって溶解する。すなわち、除染対象物３の内表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜中のクロム酸化物が酸化溶解される。この溶解により除染液２中に溶出した鉄あるいは放射性核種であるコバルト等の陽イオンは、除染液還流配管６に戻された後、除染槽１から除染液循環系統４の除染液供給配管６に流出した際に、イオン交換部１１において陽イオン交換樹脂により分離、回収される。
【００３２】
一方、オゾン発生器１３で発生したオゾンガスは、前記のようにオゾンガス注入系１４およびオゾン液注入系１５を経て除染液２に注入される。これにより除染液２にはオゾンが含有されており、この除染液２が除染槽１から除染液循環系統４に流出する際、除染液２のシュウ酸は、除染液供給配管６に設けられた光照射部１０において光照射を受け、ＣＯ_２ガスと水とに分解されて、浄化される。
【００３３】
このように、オゾンを含有した除染液２により、除染対象物３の内表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜中のクロム酸化物の酸化溶解が行われるとともに、溶出金属の分離およびシュウ酸の分解が平行して行われることにより、化学除染が実施される。
【００３４】
次に、図１および図３〜図４も参照してオゾン液注入系１５および中空糸型ミキサ２１等について、さらに詳細に説明する。図３は中空糸型ミキサ２１の構成部品を示す分解図であり、図４は組立状態を一部断面として示す構成図である。
【００３５】
図３および図４に示すように、本実施形態の中空糸型ミキサ２１はオゾン注入系統５の除染液循環配管１８の一部に設置される略Ｔ形管状のホルダ３０と、このホルダ３０に着脱可能に収納されるユニットとしての多管式中空糸３１とによって構成されている。ホルダ３０は、直管部３２と、この直管部３２の長さ方向中央位置よりも長さ方向にずれた位置に直交状態で連通接続された交差管部３３とからなり、直管部３２の両端および交差管部３３の先端には接続用のフランジ３４、３５、３６が形成されている。直管部３２のうち、交差管部との交差位置から先端までの長さが小さい部分が一次側とされ、その先端側が除染液入口部３７とされている。また、直管部３２のうち、交差管部３３との交差位置から先端までの長さが大きい部分が二次側とされ、その先端側が除染液出口部３８とされている。すなわち、本実施形態のホルダ３０は交差管部３３の位置を基準として、相対的に、直管部３２の一次側（除染液入口側）が短く、二次側（除染液出口）が長く構成されている。そして、それぞれその各端部がオゾン液注入系統５の除染液循環配管１８の図示しないフランジに接合される。これにより、ホルダ３０は除染液２が流通する流路管の一部の配管として構成される。
【００３６】
また、交差管部３３は直管部３２の一次側と略同程度またはこれより短く、その先端のフランジ３４には蓋状のフランジ３９が着脱可能に連結できるようにしてある。この蓋状のフランジ３９の中心位置外面側（図の上面側）にはオゾンガス供給部となるノズル管４０が突設され、またこのフランジ３９の中心位置内面側（図の下面側）にはノズル管４０に連通する一定径の筒状の中空糸取付け部４１が設けられている。この蓋状のフランジ３９はボルト・ナット等の締結具４２により、気密に接続される。
【００３７】
一方、多管式中空糸３１は、小径な中空糸エレメント４３を多数平行に引き揃えて束ねた構成のものであり、各中空糸エレメント４３の一端側を筒状のヘッダ４４によって統合してある。このヘッダ４４を蓋状のフランジ３９の中空糸取付け部４１に着脱可能に密接嵌合して固定することにより、蓋状のフランジ３９に一体化してある。各中空糸エレメント４３の内径は例えば２．６ｍｍ、長さは３０ｃｍであり、１８５本を収束配置してある。なお、中空糸エレメント４３の材質は例えばフッ素樹脂であり、その内径は最小で０．９ｍｍまで小さくすることができる。このように構成された中空糸エレメント４３の集合体である多管式中空糸３１が、ホルダ３０の交差管部３３内に先端から導入され、直管部３２の相対的に長い二次側に配装される。
【００３８】
これにより、図４に示すように、多管式中空糸３１の各中空糸エレメント４３は除染液２の流れ方向に糸長方向を沿わせて挿入される。
【００３９】
図１は、このような構成の中空糸型ミキサ２１を組込んだオゾン注入系統５の構成を示している。中空糸型ミキサ２１のホルダ３０は、この組込みにより除染液循環配管１８に連結されて除染液循環流路の一部をなしている。また、蓋状のフランジ３９に設けられたノズル管４０がオゾン発生器１３に一つのオゾンガス供給配管２３を介して連結されている。
【００４０】
そして、上述した除染対象物３に対する除染作用時においては、オゾン発生器１３から発生するオゾンガスは、ミキシングポンプ１９、中空糸型ミキサ２１および散気管１６のそれぞれに供給される。この際、ミキシングポンプ１９および中空糸型ミキサ２１により、除染液循環配管１８においてオゾンガスと除染液２が混合されて、除染槽１内に送出される。なお、ミキシングポンプ１９は例えば最大流量１５ｍ^３／ｈ（実験値）であり、散気管１６は気孔径５０〜８０μｍのものである。
【００４１】
中空糸型ミキサ２１においては、オゾンガスがノズル管４０を経てホルダ３０内の各中空糸エレメント４３に供給され、それぞれその先端から吹き出される。また、除染液２はホルダ３０の除染液入口部３７から流入し、除染液出口部３８へ抜けるが、この間にホルダ３０内で除染液２とオゾンガスとが混合され、除染槽１側へ送出されるものである。なお、系統内の圧力損失が大きい場合でも、各中空糸エレメント４３の先端はホルダ３０内では除染液出口部３８を向くように挿入されているため、ホルダ３０内ではエゼクタ効果（負圧吸引）を期待することができる。
【００４２】
図５は、図１〜図４に示した本実施形態の装置に対応する試験装置により、中空糸型ミキサ２１、ミキシングポンプ１９および散気管１６のそれぞれからオゾンガスを個別に供給し、除染槽１に対応する図示しないタンク内の溶存オゾン濃度を測定した結果を示すグラフである。この図５に示したように、中空糸型ミキサ（○印）およびミキシングポンプ（□印）の場合には、除染液循環流を大きくするとほぼ直線的に向上し、しかも両者はほとんど同じ濃度を示した。図５の横軸に示した循環流量が１５ｍ^３／ｈにおいて、オゾン濃度は２．３ｐｐｍであった。一方、散気管（△印）では循環流量の依存性が小さく、しかもタンク内のオゾン濃度は循環流量１５ｍ^３／ｈにおいて中空糸型ミキサの１／２程度しか得られなかった。
【００４３】
この結果より、本実施形態の中空糸型ミキサ２１によれば、従来のミキシングポンプと同等のオゾンガス溶解性能を得られることがわかった。したがって、例えば原子力発電所で行われる除染工事において、原子炉内を除染する大規模除染作業では数百ｍ^３／ｈで除染液を循環して除染するが、このような大規模除染作業についてオゾン除染を適用した場合、市販されているミキシングポンプでは容量が最大でも数十ｍ^３／ｈであるため、ミキシングポンプは１０台以上必要となるのに対し、本実施形態による中空糸型ミキサ２１を適用した場合には、ホルダ容量対応によるスケールアップ化により一台だけで容易に対応することが可能であり、構成の大幅なコンパクト化が図れる。そして、例えば数百ｍ^３／ｈで除染液が循環する除染装置の系統配管には、通常のフィルターハウジングを取り付けるような簡便な工事で済む。また、中空糸エレメントの本数はオゾンガス発生量に応じて増加するが、中空糸の本数に応じたスケールアップ化が容易に可能であり、ミキシングポンプを設置する場合と比較して、大幅なコストダウンが可能である。
【００４４】
また、図６は上述した図１の装置を実際に用いて、中空糸型ミキサ２１からオゾンガスを供給して除染槽１内の溶存オゾン濃度分布を測定した結果を示している。同図において、横軸に除染槽の液面からの深さを示し、縦軸に除染槽内オゾン濃度を示している。この図６に示したように、測定位置として、横方向が中心部（○印）と壁面部（□印）を設定した。また、深さ方向は液面から２０ｃｍ、５０ｃｍ、９５ｃｍとした。この結果、除染槽内のオゾン濃度は、平均値３ｐｐｍに対して±５％程度のバラツキ幅で均一に分布していることがわかった。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、中空糸型ミキサ２１を用いてオゾンガスと除染液を混合した場合、除染槽１内のオゾン濃度はほぼ均一化されるため、これにともなって除染対象表面の均一な除染が可能となることが認められた。
【００４６】
例えば原子力発電所ではＰＬＲ（原子炉再循環系）ポンプ部品等を取り替えた際に発生する使用済みの機器を除染する機器除染や、定検時の作業員の被ばくを低減するために据え付け状態のＰＬＲ配管を除染する供用中除染、または原子炉内のシュラウドを交換する際に作業員の被ばくを低減するための大規模炉内除染など行われている。化学除染後に放射性物質が残留していると、作業員の被ばくが増加するため、除染対象面を均一に除染することが重要である。本実施形態の中空糸型ミキサを適用した場合には、上述の如く溶存オゾン濃度分布を均一化することができるため、除染性能の向上が図れるとともに、除染後の作業員の被ばく低減が図れる。すなわち、本実施例によると、除染液中へのオゾンガス溶解方法および装置を最適化した結果、高性能化、高機能化が図れるものとなる。
【００４７】
図７および図８は他の実施形態による中空糸型ミキサ２１（２１ａ）を示している。図７は中空糸ミキサ２１ａの構成部品を示す分解図であり、図８は組立状態を一部断面として示す構成図である。
【００４８】
これらの図７および図８に示すように、この実施形態の中空糸ミキサ２１ａはオゾン注入系統５の除染液循環配管１８の一部に設置される筒形容器状のホルダ４５と、このホルダ４５に着脱可能に収納されるユニットとしての多管式中空糸３１とによって構成されている。この筒形容器状のホルダ４５は、筒状本体４６と蓋体４７とにより構成されている。
【００４９】
すなわち、筒状本体４６は縦長で底部が閉塞した円筒状のものであり、軸方向一端側である図の上端側が開口し、その開口部周辺にはフランジ部４８が形成されている。また、蓋体４７は、筒状本体４６の上端開口部を塞ぐフランジ状のものであり、この蓋体４７の周辺近傍位置には外方（上方）に突出する状態で、除染液入口ノズル４９と、除染液出口ノズル５０が設けられている。これらの各ノズル４９，５０は、オゾン液注入系統５の除染液循環配管１８の一部に、前記一実施形態と同様に接続され、これにより除染液２が流通する流路管の一部として構成され得る。なお、図７に示したように、除染液入口ノズル４９には下方に延びるパイプ５１が連結され、除染液２を筒状本体４６の底部付近に導くことができる。
【００５０】
また、蓋体４７の中心位置外面側（図の上面側）には前記一実施形態と同様のオゾンガス供給部となるノズル管５２が突設され、またこの蓋体４７の中心位置内面側（図の下面側）にはノズル管５２に連通する一定径の筒状の中空糸取付け部５３が設けられている。この蓋体４７はボルト・ナット等の締結具５４により、気密に接続される。また、多管式中空糸３１は、前記一実施形態と同様に、小径な中空糸エレメント４３を多数平行に引き揃えて束ねた構成のものであり、各中空糸エレメント４３の一端側を筒状のヘッダ５５によって統合してある。このヘッダ５５を蓋体の中空糸取付け部５３に着脱可能に密接嵌合して固定することにより、一体化してある。そして、蓋体４７は図８に示すように、ボルト・ナット等の締結具５４により筒状本体に気密に接続固定される。
【００５１】
この実施形態においても、オゾンガスはノズル管５２から中空糸エレメント４３を介して容器状のホルダ４５内に供給され、除染液２が除染液入口ノズル４９から除染液出口ノズル５０に抜ける間に、ホルダ４５内でオゾンガスと除染液２とが混合され、除染槽１に排出される。
【００５２】
このような図７および図８に示した実施形態よっても、前記一実施形態と略同様の作用効果が奏される。そして、この実施形態の構成によると、除染液２の循環流量およびオゾンガス量が大きくなっても、中空糸エレメント４３を収納しているホルダ４５を大きくすることにより、容易に大容量のオゾン液を生成することが可能となるので、一層の容量対応性向上が図れる。また、既存設備等に対する付加等についても、より簡便に行うことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、中空糸を多数束ねた多管式中空糸型ミキサからオゾンガスを供給してオゾン液を生成することにより、高濃度の溶存オゾン濃度を得ることができるため、除染前放射性物質量を大幅に低減可能である。また、除染槽内のオゾン濃度を均一化できるため、除染対象表面を均一に除染でき、これにより定検時の作業員の被ばくを大幅に低減することができる。さらに、大容量のオゾンガスを供給する場合は中空糸本数を増やすのみで、大容量の除染液を循環する場合は中空糸を収納するホルダを大きくするだけで対応可能であるため、装置のスケールアップが容易である。さらにまた、従来のミキシングポンプと比較して、大規模除染の際のスケールアップ化が容易であるため、除染装置費用の大幅な低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるオゾン注入系統を示す系統図。
【図２】図１に示したオゾン注入系統を含む化学除染装置の全体構成を示す系統図。
【図３】図１，２に示した系統の中空糸型ミキサの構成部品を示す分解図。
【図４】図３に示す部品の組立状態を一部断面にして示す構成図。
【図５】上記一実施形態の作用説明図で、各オゾンガス溶解機器におけるオゾン濃度と循環流量の関係を示す特性図。
【図６】上記一実施形態の作用説明図で、中空糸型ミキサにおける除染槽内の溶存オゾン濃度分布を示す特性図。
【図７】本発明の他の実施形態による中空糸型ミキサの構成部品を示す分解図。
【図８】図７に示す部品の組立状態を一部断面にして示す構成図。
【符号の説明】
１除染槽
２除染液
３除染対象物
４除染液循環系統
５オゾン注入系統
６除染液供給配管
１３オゾン発生器
１４オゾンガス注入系
１５オゾン液注入系
１７オゾンガス配管
１８除染液循環配管
１９ミキシングポンプ
２０ヒータ
２１中空糸型ミキサ
３０ホルダ
３１多管式中空糸
４３中空糸エレメント
４５ホルダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to radiation handling for chemically dissolving and removing from a surface of a structural part, for example, a metal oxide containing a radioactive substance adhering to piping, equipment or other structural parts installed in a nuclear power plant or the like. The present invention relates to a chemical decontamination method and apparatus for structural parts of a facility.
[0002]
[Prior art]
In a radiation handling facility such as a nuclear power plant, an oxide film containing a radionuclide adheres to or is generated on the inner surface of piping, equipment or other structural parts that come into contact with a fluid containing a radioactive substance. For this reason, the radiation dose increases around pipes and equipment, which causes workability deterioration from the viewpoint of prevention of worker exposure during periodic inspection work or dismantling work during decommissioning of the reactor.
[0003]
In order to remove such an oxide film, a method of dissolving the oxide film or the metal base material and dissolving or peeling the oxide film in the solution is used. In particular, the oxide film is chemically dissolved and removed. Chemical decontamination methods are partly implemented on actual machines and have a great effect on reducing radioactive substances.
[0004]
Conventionally, various proposals have been made as this chemical decontamination method. A process of oxidizing and dissolving chromium-based oxides in an oxide film with an oxidizing agent, and an iron-based oxide as a main component in the oxide film with a reducing agent. A method combining a process of reducing and dissolving is known. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-135800, a structural part of a radiation handling facility is a decontamination target, and an oxide film containing a radioactive material generated or attached to the surface of the decontamination target is removed by dissolving ozone. A chemical decontamination method for structural parts of a radiation handling facility that is chemically dissolved and removed by the oxidizing power of the dyeing solution is disclosed. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-81498 discloses a method of decontaminating structural parts of a radiation handling facility by combining an oxidation treatment with a high concentration ozone solution and a reduction treatment with oxalic acid.
[0005]
Thus, when using the aqueous solution which ozone gas melt | dissolved as an oxidizing agent, decontamination performance can be improved by melt | dissolving ozone gas efficiently and producing | generating a high concentration ozone liquid. In general industries, ozone gas is used for water treatment at water purification plants, semiconductor cleaning, and the like. As main ozone gas dissolving methods or equipment applied there, for example, (1) mixing pumps, (2) honeycomb mixers (3) Diffusion membrane mixer, (4) Aeration tube, etc.
[0006]
The mixing pump (1) is a dedicated pump that mixes gas and water, and is configured to supply ozone gas to the suction side to generate high-concentration ozone liquid. The maximum flow rate of general-purpose products is 30m³Since there are about / h, it can be applied to a temporary decontamination pump for small-scale decontamination work. However, in this mixing pump, a large number of pumps are required to perform a large-scale decontamination work. For example, in the reactor decontamination during the reactor shroud replacement work, several hundred meters³Since a temporary decontamination pump of / h is required, when a mixing pump is used, 10 or more units are required.
[0007]
The honeycomb type mixer (2) has a structure in which a honeycomb element is incorporated in a cylinder and mixed water of ozone gas and an aqueous solution is passed through the cylinder as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-38660. It is. Thereby, the particle size of ozone gas can be reduced to the order of μm, and a high concentration ozone aqueous solution can be generated by making the honeycomb element multi-stage. However, since this honeycomb mixer gives a right-angle collision, dispersion, merging, meandering, vortex, etc. to the fluid flow, the pressure loss is very large. Since the discharge pressure of ozone gas from a general-purpose ozone generator is about 0.2 MPa at the maximum, when this mixer is installed in the piping system of the decontamination apparatus, there is a high possibility that ozone gas cannot be injected.
[0008]
The diffusion membrane type mixer (3) is for passing an aqueous solution into the membrane of the hollow fiber membrane and diffusing ozone gas from the outside into the membrane to generate an ozone liquid. However, in this diffusion mixer, the amount of treated water per unit is 1 m even for a large capacity type.³In order to diffuse ozone gas in the film, the supply pressure of ozone gas needs to be 0.15 MPa or more. Similar to the honeycomb mixer described above, the discharge pressure of ozone gas from a general-purpose ozone generator is about 0.2 MPa at the maximum, so there is a high possibility that ozone gas cannot be efficiently dissolved in water. In addition, since many ozone gas melting mixers including the above-mentioned honeycomb mixer have been developed for semiconductor cleaning and food sterilization, the amount of treated water per unit is small. For this reason, the decontamination solution is several tens to several hundreds of meters.³It is considered unsuitable for large-scale construction where decontamination is performed by circulating at / h.
[0009]
The diffuser tube of (4) supplies ozone gas to an alumina porcelain cylinder having ultrafine pores (minimum 50 to 80 μm) to generate ozone liquid, and is mainly in the treatment tank of the water purification plant. Installed and used. According to this air diffuser, when ozone gas is directly supplied into the treatment tank via the air diffuser, the dissolved ozone concentration is improved by uniformly dispersing the bubbles of the ozone gas in the tank. However, since stirring in the decontamination tank is often performed by a circulation pump in the decontamination liquid circulation line, a large capacity circulation pump is required to increase the linear flow velocity in the decontamination tank.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional ozone gas dissolving method or apparatus has various problems. That is, in the mixing pump of (1), a large number of pumps are required to perform a large-scale decontamination work, and in the honeycomb mixer of (2), perpendicular collision, dispersion, merging, The pressure loss is very large because it causes meandering and vortex flow, and there is a high possibility that ozone gas cannot be injected when this mixer is installed in the piping system of the decontamination equipment. In the diffusion film type mixer of (3), since the discharge pressure of ozone gas is small, there is a high possibility that ozone gas cannot be efficiently dissolved in water, and the amount of treated water per unit is small. In the air diffuser of (4), the dissolved ozone concentration is improved, but a large capacity circulation pump is required to increase the linear flow velocity in the decontamination tank.
[0011]
The present invention has been made to solve such a problem, and a large-capacity decontamination solution is used in the case where radioactive substances adhering to piping, equipment and other structural parts of a nuclear power generation facility are oxidized and dissolved by an ozone solution. Chemical decontamination method and apparatus for structural parts of a radiation handling facility capable of efficiently dissolving a large amount of ozone gas in a piping system of a decontamination apparatus that circulates and attaining the function at a low cost The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Currently, ozone generator systems that are practically used include an ultraviolet system, a water electrolysis system, and a discharge system. The ozone emitted from these ozone generators is a gas having an oxidizing power, and ozone dissolved in water is decomposed by reactions such as the following formulas (1) to (5) to generate various active oxygens.
[0013]
[Expression 1]

[0014]
Ozone and other active oxygens generated in the above formulas (1) to (5) generate an oxidation-reduction potential (NHE standard) by an electrode reaction as shown in the following formulas (6) to (9).
[0015]
[Expression 2]

[0016]
As shown in the above formulas (7) and (9), the oxidation-reduction potential due to the electrode reaction of ozone is 2.07 V, whereas in the case of permanganate ions, it is 1.7 V, and ozone is permanganate. Has strong oxidizing power compared to ions.
[0017]
Of the oxide film that adheres to or forms on the surface of radiation handling facilities such as nuclear power plant piping and structural parts, the hardly soluble chromium-based oxide can be dissolved by a decontaminating agent having an oxidizing power. Since ozone has a strong oxidizing power as described above, it can be applied as a decontamination agent for oxidative dissolution.
[0018]
By the way, such decontamination performance by ozone greatly affects the ozone concentration in the decontamination solution. Therefore, the present invention optimizes the method and apparatus for dissolving ozone gas in the decontamination liquid in order to efficiently dissolve the ozone gas in the decontamination liquid, thereby achieving the object.
[0019]
  That is, in the invention according to claim 1, a decontamination liquid in which ozone is dissolved in an oxide film containing a radioactive substance generated or attached to the surface of a decontamination object, with a structural part of a radiation handling facility as a decontamination object. In the chemical decontamination method for structural parts of radiation handling facilities that are chemically dissolved and removed by the oxidizing power of the tube, as a step of dissolving ozone in the decontamination solution, a multi-tubular hollow fiber type mixer in which many hollow fiber elements are bundledAre installed in the decontamination liquid circulation path, and the hollow fiber mixer isFrom the tip of each hollow fiber elementOzone gas is blown out and mixed with the decontamination liquid flowing outside the hollow fiber elements, and decontaminationIn the direction of the liquid outletSent out and saidProvided is a chemical decontamination method for structural parts of a radiation handling facility, comprising a step of supplying the decontamination liquid into a decontamination solution.
[0020]
  In the invention which concerns on Claim 2, decontamination liquid is supplied from the decontamination tank which accommodated the decontamination liquid to the structural part of the radiation handling facility which is a decontamination object, and it produces | generates or adheres to the surface of the said decontamination object Of a structural part of a radiation handling facility comprising a decontamination system that chemically dissolves and removes the oxidized film containing radioactive material, and an ozone injection system that is connected to the decontamination tank and injects ozone into the decontamination liquid. In the chemical decontamination apparatus, a multi-tubular hollow fiber constructed by bundling a number of hollow fiber elements in the decontamination solution circulation pipe of the ozone injection systemThe hollow fiber mixer is provided with a hollow fiber mixer,From each tip of each hollow fiber elementOzone gas is blown out and mixed with the decontamination liquid flowing outside the hollow fiber elements, and decontaminationIn the direction of the liquid outletSent out and decontaminatedInject into liquidConfiguredThe present invention provides a chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility.
[0021]
  In the invention which concerns on Claim 3, in the chemical decontamination apparatus of the structural component of the radiation handling facility of Claim 2,AboveHollow fiber mixerAboveIn the holder installed in a part of the decontamination solution circulation piping of the ozone injection systemAboveProvided is a chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility characterized by containing a multi-tubular hollow fiber.
[0022]
  In the invention which concerns on Claim 4, in the chemical decontamination apparatus of the structural component of the radiation handling facility of Claim 3,AboveThe holder is configured as a part of the pipe of the channel pipe through which the decontamination liquid flows.AboveProvided is a chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility, wherein each hollow fiber element of a multi-tubular hollow fiber is inserted along a yarn length direction in the direction of a decontamination liquid outlet.
[0023]
  In the invention which concerns on Claim 5, in the chemical decontamination apparatus of the structural component of the radiation handling facility of Claim 3,AboveThe holder has a cylindrical container shape and has a decontamination liquid inlet and outlet on one end, and the decontamination liquid inlet and outlet areAboveIt is connected to the decontamination liquid circulation piping of the ozone injection system,AboveThe multitubular hollow fiber is inserted into the holder with the yarn length direction along the holder axial direction, and provides a chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a chemical decontamination method and apparatus for structural parts of a radiation handling facility according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
1 to 6 show an embodiment. FIG. 1 is a main part system diagram showing a configuration of an ozone injection system for decontamination liquid, and FIG. 2 is an overall system diagram showing a configuration of a chemical decontamination apparatus incorporating the ozone injection system shown in FIG. .
[0026]
As shown in FIG. 2, the chemical decontamination apparatus of this embodiment is roughly divided into a decontamination liquid circulation system 4 for supplying and refluxing the decontamination liquid 2 from the decontamination tank 1 to the decontamination target 3, and a decontamination tank. 1 is composed of an ozone injection system 5 for injecting ozone into the decontamination liquid 2 in 1.
[0027]
The decontamination liquid circulation system 4 includes a decontamination liquid supply pipe 6 that supplies the decontamination liquid 2 from the bottom of the decontamination tank 1, and decontamination after being distributed through the decontamination target 3 and being used for decontamination. And a decontamination liquid reflux pipe 7 for returning the liquid 2 into the decontamination tank 1. The decontamination liquid supply pipe 6 is provided with a circulation pump 8, a heater 9, a light irradiation unit 10, and an ion exchange unit 11 from the upstream side to the downstream side. The light irradiation unit 10 and the ion exchange unit 11 constitute a decontamination liquid purification system 12.
[0028]
On the other hand, the ozone injection system 4 mixes ozone gas into the liquid (decontamination liquid) and the ozone gas injection system 14 that supplies ozone gas directly from the ozone generator 13 to the decontamination liquid 2 of the decontamination tank 1 in a gaseous state. It consists of an ozone liquid injection system 15 to be supplied. The ozone gas injection system 14 includes, for example, an ozone generator 13 by a solid electrolyte electric field method that electrolyzes pure water to generate ozone from the anode chamber, an air diffuser 16 disposed at the bottom of the decontamination tank 1, and generation of these ozone It is constituted by an ozone gas pipe 17 connecting the vessel 13 and the diffuser pipe 16. Then, ozone gas is blown into the decontamination liquid 2 in the decontamination tank 1 from the air diffuser 16 to dissolve ozone in the decontamination liquid 2. Further, the ozone liquid injection system 15 includes a decontamination liquid circulation pipe 18 provided in a closed loop with respect to the decontamination tank 1, and mixing sequentially provided in the decontamination liquid circulation pipe 18 along the decontamination liquid circulation direction. A pump 19, a heater 20 and a hollow fiber mixer 21 are provided. The ozone gas is supplied to the decontamination liquid 2 passing through the mixing pump 19 and the hollow fiber mixer 21 from the ozone generator 13 through the ozone

gas supply pipes

22 and 23, respectively. The mixing pump 19 is a known gas-liquid mixing dedicated pump that supplies ozone gas to the suction side. The hollow fiber mixer 21 is novel and will be described in detail later.
[0029]
In the present embodiment, a PH adjusting agent injection system 24 and an organic acid injection system 25 are further provided. The PH adjusting agent injection system 24 supplies the PH adjusting agent 26 to the decontamination tank 1 through the PH adjusting agent injection pipe 27. The organic acid injection system 25 supplies the organic acid 28 to the decontamination tank 1 through the organic acid injection pipe 29.
[0030]
In such a configuration, an organic acid such as oxalic acid is injected into the decontamination tank 1 from the organic acid injection system 25 and accommodated as the decontamination liquid 2. Further, the ozone gas generated in the ozone generator 13 is decontaminated from the ozone gas injection system 14 and the ozone liquid injection system 15 to the acidic solution adjusted to PH5 or less by adding a pH adjuster 26, for example, nitric acid, from the PH adjuster supply system 24. By injecting into 1, oxalic acid is made into an ozone-containing aqueous solution, and this aqueous solution is made into decontamination solution 2.
[0031]
The decontamination liquid 2 is supplied from the decontamination tank 1 to the decontamination target 3 by the circulation pump 8 through the decontamination liquid supply pipe 6 of the decontamination liquid circulation system 4. At this time, the decontamination liquid 2 is heated to a predetermined temperature by the heater 9 and is supplied in a state containing ozone at a high concentration. The iron oxide in the oxide film containing the radioactive material attached to the metal surface on the inner surface of the structural component that is the decontamination target 3 is dissolved by reduction reaction, acid dissolution, chelation, and the like. That is, the chromium oxide in the oxide film containing the radioactive substance attached to the inner surface of the decontamination target 3 is oxidized and dissolved. After dissolution, cations such as iron or cobalt which is a radionuclide eluted in the decontamination liquid 2 are returned to the decontamination liquid reflux pipe 6 and then decontaminated from the decontamination tank 1 to the decontamination liquid circulation system 4. When it flows out to the liquid supply pipe 6, it is separated and collected by the cation exchange resin in the ion exchange part 11.
[0032]
On the other hand, the ozone gas generated by the ozone generator 13 is injected into the decontamination liquid 2 through the ozone gas injection system 14 and the ozone liquid injection system 15 as described above. Thereby, ozone is contained in the decontamination liquid 2, and when this decontamination liquid 2 flows out from the decontamination tank 1 to the decontamination liquid circulation system 4, the oxalic acid of the decontamination liquid 2 is supplied to the decontamination liquid. The light irradiation unit 10 provided in the pipe 6 receives light irradiation and receives CO.₂It is decomposed into gas and water and purified.
[0033]
As described above, the ozone decontamination solution 2 oxidizes and dissolves the chromium oxide in the oxide film containing the radioactive material attached to the inner surface of the decontamination target 3, and separates and removes the eluted metal. Chemical decontamination is carried out by performing acid decomposition in parallel.
[0034]
Next, the ozone liquid injection system 15 and the hollow fiber mixer 21 will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 3 to 4. FIG. 3 is an exploded view showing components of the hollow fiber mixer 21, and FIG. 4 is a view showing a partially sectional view of the assembled state.
[0035]
As shown in FIGS. 3 and 4, the hollow fiber mixer 21 of the present embodiment includes a substantially T-shaped tubular holder 30 installed in a part of the decontamination liquid circulation pipe 18 of the ozone injection system 5, and the holder 30. As a unit that is detachably stored inMulti-tube hollow fiber 31And is composed of. The holder 30 includes a straight pipe portion 32 and a cross pipe portion 33 connected in a perpendicular state to a position shifted in the length direction from the longitudinal center position of the straight pipe portion 32. Connecting

flanges

34, 35, and 36 are formed at both ends and the tip of the cross pipe portion 33. In the straight pipe portion 32, a portion having a small length from the crossing position with the cross pipe portion to the tip is defined as a primary side, and the tip side is defined as a decontamination liquid inlet portion 37. Further, in the straight pipe portion 32, a portion having a long length from the crossing position with the cross pipe portion 33 to the tip is a secondary side, and the tip side is a decontamination liquid outlet portion 38. That is, the holder 30 of the present embodiment has a relatively short primary side (decontamination liquid inlet side) and a secondary side (decontamination liquid outlet) with respect to the position of the cross pipe portion 33 as a reference. It is structured long. Then, each end is joined to a flange (not shown) of the decontamination liquid circulation pipe 18 of the ozone liquid injection system 5. Thus, the holder 30 is configured as a part of the flow path pipe through which the decontamination liquid 2 flows.
[0036]
Further, the cross pipe portion 33 is substantially the same as or shorter than the primary side of the straight pipe portion 32, and a lid-like flange 39 can be detachably connected to the flange 34 at the tip. A nozzle tube 40 serving as an ozone gas supply portion projects from the outer surface side (upper surface side in the drawing) of the lid-shaped flange 39, and the nozzle tube 40 protrudes from the inner surface side (lower surface side in the drawing) of the flange 39. A cylindrical hollow fiber attachment portion 41 having a constant diameter communicating with the tube 40 is provided. The lid-like flange 39 is airtightly connected by a fastener 42 such as a bolt and a nut.
[0037]
  on the other hand,Multi-tube hollow fiber 31Has a configuration in which a large number of small-diameter hollow fiber elements 43 are aligned and bundled in parallel, and one end side of each hollow fiber element 43 is integrated by a cylindrical header 44. The header 44 is integrated with the lid-like flange 39 by being detachably closely fitted and fixed to the hollow fiber attachment portion 41 of the lid-like flange 39. Each hollow fiber element 43 has an inner diameter of, for example, 2.6 mm, a length of 30 cm, and 185 converging elements. The material of the hollow fiber element 43 is, for example, a fluororesin, and the inner diameter thereof can be reduced to a minimum of 0.9 mm. This is an assembly of hollow fiber elements 43 configured as described above.Multi-tube hollow fiber 31Is introduced from the tip into the cross tube portion 33 of the holder 30 and arranged on the relatively long secondary side of the straight tube portion 32.
[0038]
  As a result, as shown in FIG.Multi-tube hollow fiber 31Each hollow fiber element 43 is inserted along the yarn length direction in the flow direction of the decontamination liquid 2.
[0039]
FIG. 1 shows a configuration of an ozone injection system 5 incorporating a hollow fiber mixer 21 having such a configuration. The holder 30 of the hollow fiber mixer 21 is connected to the decontamination liquid circulation pipe 18 by this incorporation and forms a part of the decontamination liquid circulation flow path. A nozzle tube 40 provided on the lid-like flange 39 is connected to the ozone generator 13 through one ozone gas supply pipe 23.
[0040]
During the decontamination action on the decontamination object 3 described above, ozone gas generated from the ozone generator 13 is supplied to each of the mixing pump 19, the hollow fiber mixer 21, and the air diffuser 16. At this time, ozone gas and the decontamination liquid 2 are mixed in the decontamination liquid circulation pipe 18 by the mixing pump 19 and the hollow fiber mixer 21 and are sent out into the decontamination tank 1. The mixing pump 19 has a maximum flow rate of 15 m, for example.³/ H (experimental value), and the air diffuser 16 has a pore diameter of 50 to 80 μm.
[0041]
  In the hollow fiber type mixer 21, ozone gas passes through the nozzle tube 40 and each inside the holder 30.Hollow fiber element43 and blown out from the tip of each. The decontamination liquid 2 flows in from the decontamination liquid inlet 37 of the holder 30 and exits to the decontamination liquid outlet 38. During this period, the decontamination liquid 2 and ozone gas are mixed in the holder 30 and the decontamination tank. It is sent to the 1 side. Even if the pressure loss in the system is large,Hollow fiber elementSince the tip of 43 is inserted in the holder 30 so as to face the decontamination liquid outlet 38, an ejector effect (negative pressure suction) can be expected in the holder 30.
[0042]
FIG. 5 shows a decontamination tank in which ozone gas is separately supplied from each of the hollow fiber mixer 21, the mixing pump 19 and the air diffuser 16 by a test apparatus corresponding to the apparatus of the present embodiment shown in FIGS. 2 is a graph showing a result of measuring a dissolved ozone concentration in a tank (not shown) corresponding to 1. As shown in FIG. 5, in the case of the hollow fiber type mixer (marked with ○) and the mixing pump (marked with □), when the decontamination liquid circulation flow is increased, it improves almost linearly. showed that. The circulation flow rate shown on the horizontal axis in FIG.³At / h, the ozone concentration was 2.3 ppm. On the other hand, in the air diffuser (Δ mark), the dependence of the circulation flow rate is small, and the ozone concentration in the tank is 15 m for the circulation flow rate.³Only about 1/2 of the hollow fiber mixer was obtained at / h.
[0043]
  From this result, it was found that according to the hollow fiber mixer 21 of the present embodiment, an ozone gas dissolving performance equivalent to that of a conventional mixing pump can be obtained. Therefore, for example, in a decontamination work performed at a nuclear power plant, a large-scale decontamination work that decontaminates the inside of a reactor is several hundred meters³Although decontamination is performed by circulating the decontamination solution at / h, when ozone decontamination is applied to such a large-scale decontamination operation, the capacity of a commercially available mixing pump is several tens of meters at maximum.³/ H, 10 or more mixing pumps are required, but when the hollow fiber mixer 21 according to the present embodiment is applied, it can be easily handled by a single unit due to the scale-up by the holder capacity. Therefore, the structure can be greatly reduced in size. And for example, several hundred meters³Simple construction such as attaching a normal filter housing is sufficient for the system piping of the decontamination apparatus in which the decontamination liquid circulates at / h. Also,Hollow fiber elementHowever, the number of hollow fibers can be increased easily according to the number of hollow fibers, and the cost can be greatly reduced as compared with the case where a mixing pump is installed.
[0044]
FIG. 6 shows the results of measuring the dissolved ozone concentration distribution in the decontamination tank 1 by actually supplying the above-described apparatus of FIG. 1 and supplying ozone gas from the hollow fiber mixer 21. In the figure, the horizontal axis indicates the depth from the liquid level of the decontamination tank, and the vertical axis indicates the ozone concentration in the decontamination tank. As shown in FIG. 6, as the measurement position, the center direction (◯ mark) and the wall surface part (□ mark) are set in the horizontal direction. The depth direction was 20 cm, 50 cm, and 95 cm from the liquid level. As a result, it was found that the ozone concentration in the decontamination tank was uniformly distributed with a variation width of about ± 5% with respect to the average value of 3 ppm.
[0045]
Therefore, according to this embodiment, when the ozone gas and the decontamination liquid are mixed using the hollow fiber type mixer 21, the ozone concentration in the decontamination tank 1 is substantially uniformed. It was found that uniform decontamination of the surface was possible.
[0046]
For example, nuclear power plants are installed to decontaminate used equipment that occurs when PLR (reactor recirculation) pump parts are replaced, and to reduce the exposure of workers during regular inspections. In-service decontamination to decontaminate the PLR pipes in the state, or large-scale in-core decontamination to reduce the exposure of workers when replacing the shroud in the reactor. If radioactive materials remain after chemical decontamination, the exposure of workers increases, so it is important to uniformly decontaminate the surface to be decontaminated. When the hollow fiber mixer of this embodiment is applied, the dissolved ozone concentration distribution can be made uniform as described above, so that the decontamination performance can be improved and the exposure of workers after decontamination can be reduced. I can plan. That is, according to the present embodiment, as a result of optimizing the ozone gas dissolving method and apparatus in the decontamination solution, high performance and high functionality can be achieved.
[0047]
7 and 8 show a hollow fiber mixer 21 (21a) according to another embodiment. FIG. 7 is an exploded view showing components of the hollow fiber mixer 21a, and FIG. 8 is a block diagram showing a partially sectional view of the assembled state.
[0048]
  As shown in FIGS. 7 and 8, the hollow fiber mixer 21a of this embodiment includes a cylindrical container-like holder 45 installed in a part of the decontamination liquid circulation pipe 18 of the ozone injection system 5, and this holder. As a unit detachably stored in 45Multi-tube hollow fiber 31And is composed of. The cylindrical container-shaped holder 45 includes a cylindrical main body 46 and a lid body 47.
[0049]
That is, the cylindrical main body 46 is vertically long and has a cylindrical shape whose bottom is closed. The upper end of the figure, which is one end in the axial direction, is open, and a flange portion 48 is formed around the opening. The lid 47 has a flange shape that closes the upper end opening of the cylindrical main body 46, and a decontamination liquid inlet nozzle protrudes outward (upward) in the vicinity of the periphery of the lid 47. 49 and a decontamination liquid outlet nozzle 50 are provided. Each of these

nozzles

49 and 50 is connected to a part of the decontamination liquid circulation pipe 18 of the ozone liquid injection system 5 in the same manner as in the above-described embodiment, and thereby, is a flow channel pipe through which the decontamination liquid 2 flows. It can be configured as a part. As shown in FIG. 7, a pipe 51 extending downward is connected to the decontamination liquid inlet nozzle 49, and the decontamination liquid 2 can be guided to the vicinity of the bottom of the cylindrical main body 46.
[0050]
  Further, a nozzle tube 52 serving as an ozone gas supply unit similar to that of the above-described embodiment is protruded on the outer surface side (upper surface side in the drawing) of the lid body 47, and the inner surface side (see FIG. Is provided with a cylindrical hollow fiber attachment portion 53 having a constant diameter communicating with the nozzle tube 52. The lid body 47 is hermetically connected by a fastener 54 such as a bolt and a nut. Also,Multi-tube hollow fiber 31Is a structure in which a large number of small-diameter hollow fiber elements 43 are aligned and bundled in parallel, and one end side of each hollow fiber element 43 is integrated by a cylindrical header 55, as in the first embodiment. . The header 55 is integrated by being removably closely fitted and fixed to the hollow fiber attachment portion 53 of the lid. Then, as shown in FIG. 8, the lid 47 is hermetically connected and fixed to the cylindrical main body by fasteners 54 such as bolts and nuts.
[0051]
  Also in this embodiment, ozone gas is discharged from the nozzle tube 52.Hollow fiber elementThe ozone gas and the decontamination liquid 2 are mixed in the holder 45 while the decontamination liquid 2 is supplied from the decontamination liquid inlet nozzle 49 to the decontamination liquid outlet nozzle 50. And discharged to the decontamination tank 1.
[0052]
  According to the embodiment shown in FIG. 7 and FIG. 8, substantially the same operational effects as those of the one embodiment can be obtained. And according to the structure of this embodiment, even if the circulation flow rate and ozone gas amount of the decontamination liquid 2 become large,Hollow fiber elementBy enlarging the holder 45 that accommodates 43, it becomes possible to easily generate a large volume of ozone liquid, so that the capacity compatibility can be further improved. Further, addition to existing facilities and the like can be performed more easily.
[0053]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, many hollow fibers are bundled.Multi-tube hollow fiber mixerBy generating ozone liquid by supplying ozone gas from a high concentration, it is possible to obtain a high concentration of dissolved ozone, so that the amount of radioactive material before decontamination can be significantly reduced. In addition, since the ozone concentration in the decontamination tank can be made uniform, the surface of the decontamination target can be decontaminated uniformly, thereby greatly reducing the exposure of workers during regular inspection. In addition, when supplying a large volume of ozone gas, it is possible to handle only by increasing the number of hollow fibers, and when circulating a large volume of decontamination liquid, it is possible to handle by simply enlarging the holder for storing the hollow fibers. Easy to up. Furthermore, compared with the conventional mixing pump, since the scale-up in the large-scale decontamination is easy, the cost of the decontamination apparatus can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an ozone injection system according to an embodiment of the present invention.
2 is a system diagram showing an overall configuration of a chemical decontamination apparatus including the ozone injection system shown in FIG.
FIG. 3 is an exploded view showing components of the hollow fiber mixer of the system shown in FIGS.
4 is a configuration diagram showing a partly sectional view of an assembled state of the component shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the one embodiment, and is a characteristic diagram showing a relationship between an ozone concentration and a circulation flow rate in each ozone gas dissolving device.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the above-described embodiment and is a characteristic diagram showing a dissolved ozone concentration distribution in a decontamination tank in a hollow fiber mixer.
FIG. 7 is an exploded view showing components of a hollow fiber mixer according to another embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram showing a partly sectional view of an assembled state of the component shown in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
1 Decontamination tank
2 Decontamination solution
3 Decontamination object
4 Decontamination liquid circulation system
5 Ozone injection system
6 Decontamination liquid supply piping
13 Ozone generator
14 Ozone gas injection system
15 Ozone liquid injection system
17 Ozone gas piping
18 Decontamination liquid circulation piping
19 Mixing pump
20 Heater
21 Hollow fiber mixer
30 Holder
31Multi-tube hollow fiber
43 Hollow fiber element
45 Holder

Claims

放射線取扱い施設の構造部品を除染対象物とし、この除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を、オゾンが溶解した除染液の酸化力によって化学的に溶解除去する放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法において、
前記除染液にオゾンを溶解させる工程として、中空糸エレメントを多数束ねた多管式中空糸型ミキサを除染液循環路に設置し、前記中空糸型ミキサは各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に供給する工程を備えることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染方法。A structural part of a radiation handling facility is used as a decontamination object, and the oxide film containing radioactive material generated or attached to the surface of this decontamination object is chemically dissolved and removed by the oxidizing power of the decontamination solution in which ozone is dissolved. In the chemical decontamination method for structural parts of radiation handling facilities,
As a step of dissolving ozone in the decontamination liquid, a multi-tubular hollow fiber type mixer in which a number of hollow fiber elements are bundled is installed in a decontamination liquid circulation path, and the hollow fiber type mixer is connected to the tip of each hollow fiber element. Radiation handling, comprising: a step of mixing ozone gas from a decontamination liquid flowing out of each hollow fiber element from the outside, mixing the decontamination liquid flowing out to the decontamination liquid outlet, and supplying the decontamination liquid to the decontamination liquid Chemical decontamination method for structural parts of facilities.

除染対象物である放射線取扱い施設の構造部品に、除染液を収容した除染槽から除染液を供給し、前記除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜を化学的に溶解除去する除染系統と、前記除染槽に接続されて前記除染液にオゾンを注入するオゾン注入系統とを備えた放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記オゾン注入系統の除染液循環配管に、中空糸エレメントを多数束ねて構成した多管式中空糸を備えた中空糸型ミキサを設けてなり、
この中空糸型ミキサは、前記各中空糸エレメントのそれぞれの先端からオゾンガスが吹き出されて前記各中空糸エレメントの外部を流れる除染液と混合し、除染液出口部方向に送出されて前記除染液中に注入する構成とされたことを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。A decontamination liquid is supplied from a decontamination tank containing a decontamination liquid to a structural part of a radiation handling facility that is a decontamination object, and an oxide film containing a radioactive substance generated or attached to the surface of the decontamination object is formed. In a chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility comprising a decontamination system for chemically dissolving and removing, and an ozone injection system for injecting ozone into the decontamination liquid connected to the decontamination tank,
Provided with a hollow fiber mixer equipped with a multi-tubular hollow fiber in which a number of hollow fiber elements are bundled in the decontamination liquid circulation pipe of the ozone injection system ,
This hollow fiber type mixer is mixed with a decontamination liquid that blows out ozone gas from the tip of each hollow fiber element and flows outside the hollow fiber element, and sends it to the decontamination liquid outlet portion to send the decontamination liquid. A chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility, characterized by being configured to be injected into a dye solution.

請求項２記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記中空糸型ミキサは、前記オゾン注入系統の除染液循環配管の一部に設置されたホルダ内に前記多管式中空糸を収納して構成されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。In the chemical decontamination apparatus for structural parts of the radiation handling facility according to claim 2,
The hollow-fiber mixer, radiation handling facilities, characterized in that it is constituted by accommodating the multi-tubular hollow fiber in a holder which is installed in a portion of the decontamination liquid circulation pipe of the ozone injection lines Chemical decontamination equipment for structural parts.

請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記ホルダは除染液が流通する流路管の一部の配管として構成されており、
前記多管式中空糸の各中空糸エレメントは除染液出口部方向に糸長方向を沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。In the chemical decontamination apparatus for structural parts of the radiation handling facility according to claim 3,
The holder is configured as a part of a flow path pipe through which a decontamination liquid flows,
A chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility, wherein each hollow fiber element of the multi-tubular hollow fiber is inserted along a yarn length direction toward a decontamination liquid outlet.

請求項３記載の放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置において、
前記ホルダは筒形容器状で一端側に除染液流入口および流出口を有し、その除染液流入口および流出口を前記オゾン注入系統の除染液循環配管に連結したものであり、
前記多管式中空糸は前記ホルダ内に糸長方向をホルダ軸方向に沿わせて挿入されていることを特徴とする放射線取扱い施設の構造部品の化学除染装置。In the chemical decontamination apparatus for structural parts of the radiation handling facility according to claim 3,
The holder has a decontamination liquid inlet and an outlet at one end in a cylindrical container shape, and is the decontamination liquid inlet and outlet which was connected to the decontamination liquid circulation pipe of the ozone injection system,
A chemical decontamination apparatus for structural parts of a radiation handling facility, wherein the multi-tubular hollow fiber is inserted into the holder with a yarn length direction along a holder axial direction.