JP7088492B2 - Laser decontamination equipment, laser decontamination system and laser decontamination method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザービームの照射によって放射性汚染層を除去するためのレーザー除染装置、レーザー除染システム及びレーザー除染方法に関する。 The present invention relates to a laser decontamination device, a laser decontamination system, and a laser decontamination method for removing a radioactively contaminated layer by irradiation with a laser beam.
レーザーの利用分野として、放射能で汚染された放射性汚染層を本体部分から分離して除去するためのレーザー除染技術、つまりレーザービームの照射によって放射性汚染層を剥離し溶融・蒸散させる技術が知られている。例えば特許文献１において、測定用レーザー光Ｌ２によるスキャナ走査に基づきＣＷ(Continuous Wave)レーザー光Ｌ１の焦点位置（焦点距離）を自動的に調整することにより、汚染物Ｔの内側に侵入した放射性物質ＲＩを除去することができる。なお、特許文献２では、配管内周面等に付着堆積した放射性酸化物層に第１の汚染層除去用レーザー光ＬＢを照射して除染した後、第２の改質層形成用レーザー光ＬＡを照射して酸化膜等の表面改質層を形成することにより、配管等の再生利用を促すことができる。
As a field of application of laser, laser decontamination technology for separating and removing the radioactively contaminated layer from the main body, that is, the technology for peeling, melting and evaporating the radioactively contaminated layer by irradiation with a laser beam is known. Has been done. For example, in
ところで、近年原子力発電所の再稼動・廃炉問題に関連して、例えば原子炉冷却水の貯蔵タンクのような放射性汚染施設の除染処理が注目されている。このようなタンクは直径が１０ｍを超えるような大径の円筒型に形成され、ステンレス鋼板製の内周壁面には防錆・防食機能を強化するための塗料（例えばタールエポキシ樹脂塗料）が所定厚さ（例えば０．１～０．２ｍｍ）で塗布されている。そして、上記塗膜及び鋼板の表層部（例えば塗膜内側の表面厚さ０．１～０．２ｍｍ）は冷却水等の放射性物質の保管に伴って放射能で汚染された放射性汚染層となっているため、廃炉の際には、タンクの解体とともに放射性汚染層の除去が必要になる。また、再稼動の際には、防錆・防食機能を回復するために放射性汚染層の除去及び塗料の再塗布（特許文献２参照）を要する場合がある。 By the way, in recent years, in relation to the problem of restarting and decommissioning nuclear power plants, attention has been paid to decontamination treatment of radioactively contaminated facilities such as storage tanks for reactor cooling water. Such a tank is formed in a large-diameter cylindrical shape having a diameter of more than 10 m, and a paint (for example, tar epoxy resin paint) for enhancing rust-proof and corrosion-proof functions is specified on the inner peripheral wall surface made of stainless steel plate. It is applied in a thickness (for example, 0.1 to 0.2 mm). The surface layer portion of the coating film and the steel plate (for example, the surface thickness inside the coating film is 0.1 to 0.2 mm) becomes a radioactively contaminated layer contaminated with radioactivity due to storage of radioactive substances such as cooling water. Therefore, when decommissioning the reactor, it is necessary to dismantle the tank and remove the radioactive contaminated layer. In addition, when restarting, it may be necessary to remove the radioactive contaminated layer and reapply the paint (see Patent Document 2) in order to restore the rust-preventive and anticorrosive functions.
一般に広い表面積を有する放射性汚染層を除去するには、高いレーザー出力（例えば最大出力２ｋＷ）と広い照射範囲（照射面積；例えば最大ビーム径５０ｍｍ）及び一定の焦点距離（離隔距離；例えば３００ｍｍ）さらに速い移動速度（例えば３ｍ／ｍｉｎ）を確保して高能率化を図る必要がある。しかし、これらの高能率化手段の採用により、比較的出力の安定したＣＷレーザー（特許文献１参照）であっても、ビーム内のエネルギー密度にバラツキを生じやすく放射性汚染層がまだら模様に除去され、未除染部分が発生（すなわち除染精度の低下）するおそれがある。また、特許文献１において、スキャナ走査に基づく焦点調整機能はレーザービームの高速移動に伴って制御遅れを生じやすくなり、塗膜表面の錆や腐食による焦点距離の変動がビーム内のエネルギー密度のバラツキを助長し、除染精度がさらに低下するおそれもある。
To remove the radioactively contaminated layer, which generally has a large surface area, a high laser power (eg, maximum power of 2 kW), a wide irradiation range (irradiation area; for example, maximum beam diameter of 50 mm) and a constant focal length (separation distance; for example, 300 mm) and further. It is necessary to secure a high moving speed (for example, 3 m / min) to improve efficiency. However, by adopting these high efficiency means, even with a CW laser with a relatively stable output (see Patent Document 1), the energy density in the beam tends to vary, and the radioactive contaminated layer is removed in a mottled pattern. , Undecontaminated parts may occur (that is, the decontamination accuracy may decrease). Further, in
このように、冷却水貯蔵タンクのような広い表面積を有する放射性汚染層の除去に際し、特許文献１，２に開示された技術を適用しても高能率かつ高精度での除染は困難である。したがって、例えばタンクの解体・切断後の小片に対して特許文献１に記載された除染処理を逐一施す場合には、除染処理に長期間を要し（再生処理は不可）、環境への悪影響や処理コストの増大を招来するおそれがある。
As described above, when removing a radioactively contaminated layer having a large surface area such as a cooling water storage tank, it is difficult to decontaminate with high efficiency and high accuracy even if the techniques disclosed in
本発明の課題は、放射性汚染された基体（例えば原子炉冷却水のための大径筒状貯蔵タンク）を解体・切断することなく、基体の表層部及び塗膜を含む放射性汚染層を高能率かつ高精度で除染することができるレーザー除染装置、レーザー除染システム及びレーザー除染方法を提供することにある。 The subject of the present invention is high efficiency in the radioactively contaminated layer including the surface layer portion and the coating film of the substrate without disassembling and cutting the radioactively contaminated substrate (for example, a large-diameter tubular storage tank for reactor cooling water). It is an object of the present invention to provide a laser decontamination device, a laser decontamination system, and a laser decontamination method capable of decontaminating with high accuracy.
上記課題を解決するために、本発明のレーザー除染装置は、
少なくとも基体の表面に塗布された塗膜と基体の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって基体の本体部から除去（すなわち剥離し溶融又は蒸散）するレーザー除染装置であって、
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力（すなわち強度）、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the laser decontamination apparatus of the present invention is used.
Laser removal that removes (that is, peels, melts, or evaporates) the radioactively contaminated layer that contains at least the coating film applied to the surface of the substrate and the surface layer of the substrate and is contaminated with radioactivity from the main body of the substrate by a laser beam. It ’s a dyeing device,
A laser oscillator that generates a laser beam and
The movable pedestal is arranged so as to be able to move forward and backward with respect to the radioactively contaminated layer, and the movable pedestal is urged toward the laser irradiation direction while maintaining a predetermined separation distance from the surface of the radioactively contaminated layer. With a follow-up movement mechanism that follows the surface of the radioactively contaminated layer,
A decontamination movement mechanism equipped with the follow-up movement mechanism and moving the movable pedestal in a decontamination direction intersecting the laser irradiation direction,
Laser irradiation that is mounted on the movable pedestal so that it can follow the laser irradiation direction and can move in the decontamination direction, and is connected to the laser oscillator via an optical fiber to irradiate the radioactively contaminated layer with a laser beam. Mechanism and
A control unit capable of adjusting at least the output (that is, intensity), focal length, and irradiation range of a laser beam generated by the laser oscillator and emitted from the laser irradiation mechanism is provided.
The control unit generates a CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer with the laser oscillator and irradiates it from the laser irradiation mechanism, and a pulse for removing the rest of the radioactive contaminated layer. It is characterized by including a switching means for switching to a second mode in which a laser is generated by the laser oscillator and the laser irradiation mechanism irradiates the roughened radioactive contaminated layer.
また、上記課題を解決するために、本発明のレーザー除染装置は、
少なくとも（直立した）筒状タンクを構成する鋼板の内周壁面に塗布された塗膜と鋼板の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって鋼板の本体部から除去（すなわち剥離し溶融又は蒸散）するレーザー除染装置であって、
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力（すなわち強度）、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とする。
Further, in order to solve the above problems, the laser decontamination apparatus of the present invention is used.
A radioactively contaminated layer containing at least the coating film applied to the inner peripheral wall surface of the steel sheet constituting the (upright) tubular tank and the surface layer portion of the steel sheet and contaminated with radioactivity is applied from the main body of the steel sheet by a laser beam. A laser decontamination device that removes (ie, peels, melts, or evaporates).
A laser oscillator that generates a laser beam and
The movable pedestal is arranged so as to be able to move forward and backward with respect to the radioactively contaminated layer, and the movable pedestal is urged toward the laser irradiation direction while maintaining a predetermined separation distance from the surface of the radioactively contaminated layer. With a follow-up movement mechanism that follows the surface of the radioactively contaminated layer,
A decontamination movement mechanism equipped with the follow-up movement mechanism and moving the movable pedestal in a decontamination direction intersecting the laser irradiation direction,
Laser irradiation that is mounted on the movable pedestal so that it can follow the laser irradiation direction and can move in the decontamination direction, and is connected to the laser oscillator via an optical fiber to irradiate the radioactively contaminated layer with a laser beam. Mechanism and
A control unit capable of adjusting at least the output (that is, intensity), focal length, and irradiation range of a laser beam generated by the laser oscillator and emitted from the laser irradiation mechanism is provided.
The control unit generates a CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer with the laser oscillator and irradiates it from the laser irradiation mechanism, and a pulse for removing the rest of the radioactive contaminated layer. It is characterized by including a switching means for switching to a second mode in which a laser is generated by the laser oscillator and the laser irradiation mechanism irradiates the roughened radioactive contaminated layer.
これらの発明により、可動台座が放射性汚染層の表面の凹凸に感度よく追従し、制御部の切換手段は焦点距離（離隔距離）や照射範囲（照射面積）を正確に維持しながらＣＷレーザーの第一態様とパルスレーザーの第二態様を切換える。その際、第一態様において高出力ＣＷレーザー（例えば最大出力２ｋＷ）を照射することにより放射性汚染層が粗面化して除去された場合、すなわちまだら模様に剥離し溶融又は蒸散した場合（図１４（Ｂ）参照）であっても、第二態様において高出力パルスレーザー（例えば最大出力２ｋＷ、振動数１０Ｈｚ）を照射することにより放射性汚染層の残余部分である粗面化部分が除去されて平坦化される（図１４（Ｃ）参照）。したがって、放射性汚染された基体（例えば原子炉冷却水のための大径筒状貯蔵タンク）を解体・切断することなく、放射性汚染層を高能率かつ高精度で除染することができる。
According to these inventions, the movable pedestal sensitively follows the unevenness of the surface of the radioactively contaminated layer, and the switching means of the control unit accurately maintains the focal length (separation distance) and the irradiation range (irradiation area) of the CW laser. The first aspect and the second aspect of the pulse laser are switched. At that time, in the first embodiment, when the radioactive contaminated layer is roughened and removed by irradiating with a high-power CW laser (for example, a maximum power of 2 kW), that is, when the radioactively contaminated layer is peeled off into a mottled pattern and melted or evaporated (FIG. 14 (FIG. 14). Even in B)), in the second aspect, by irradiating with a high-power pulse laser (for example,
本発明において「ＣＷレーザー」は連続的に照射されるレーザーであり、「パルスレーザー」は断続的に照射されるレーザーである。「切換手段」は人為的に操作される切換スイッチ、切換操作を指令する制御信号のいずれであってもよい。 In the present invention, the "CW laser" is a laser that is continuously irradiated, and the "pulse laser" is a laser that is intermittently irradiated. The "switching means" may be either an artificially operated changeover switch or a control signal for instructing the changeover operation.
上記レーザー照射機構は、第一態様及び第二態様を通じ放射性汚染層の表面から一定の離間距離を保つように可動台座に固定される。 The laser irradiation mechanism is fixed to the movable pedestal so as to maintain a constant distance from the surface of the radioactively contaminated layer through the first and second aspects.
第一態様と第二態様とでレーザー種別が変更されてもレーザー照射機構の離間距離（焦点距離）は一定に保持されるので、レーザー出力、照射範囲、移動速度等の調整を最小限にとどめて効率よく放射性汚染層を除染することができる。 Even if the laser type is changed between the first aspect and the second aspect, the separation distance (focal length) of the laser irradiation mechanism is kept constant, so adjustments such as laser output, irradiation range, and moving speed are kept to a minimum. It is possible to efficiently decontaminate the radioactively contaminated layer.
上記制御部の切換手段は、
第一態様において、レーザー照射機構がＣＷレーザーを照射しつつ除染移動機構が除染方向に沿って所定の経路を所定の向きに往移動する一方、
第二態様において、レーザー照射機構がパルスレーザーを照射しつつ除染移動機構が除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動するように切換え制御する。
The switching means of the control unit is
In the first aspect, while the laser irradiation mechanism irradiates the CW laser, the decontamination movement mechanism moves back and forth along a predetermined path in a predetermined direction along the decontamination direction.
In the second aspect, while the laser irradiation mechanism irradiates the pulse laser, the decontamination movement mechanism switches and controls the decontamination movement mechanism so as to reversely move in the same path along the decontamination direction.
第一態様ではＣＷレーザーを照射しながら所定の向きに往移動（例えば正転）し、第二態様ではパルスレーザーを照射しながら逆向きに復移動（例えば逆転）する。このように、レーザー種別と移動方向とをリンクさせて切換え制御することにより、一層効率的に短時間で放射性汚染層を除染することができる。 In the first aspect, it moves forward (for example, forward rotation) in a predetermined direction while irradiating a CW laser, and in the second aspect, it moves backward (for example, reverse rotation) while irradiating a pulse laser. In this way, by linking the laser type and the moving direction and controlling the switching, the radioactive contaminated layer can be decontaminated more efficiently and in a short time.
上記レーザー照射機構と隣接して可動台座に搭載され、レーザービームの照射により放射性汚染層から発生するヒューム、粉塵等の放射性ダストをレーザー照射機構から遠ざけるように気体を噴射する気体噴射機構と、
レーザー照射機構を挟み気体噴射機構と対向して可動台座に搭載され、放射性汚染層から発生する放射性ダストを気体噴射機構から噴射される気体とともに負圧吸引するダスト吸引機構とを備え、
可動台座は放射性汚染層の表面に追随移動しつつ除染移動機構とともに除染方向に移動し、可動台座に搭載されたレーザー照射機構、気体噴射機構及びダスト吸引機構は、所定の位置関係を維持した状態でレーザービームの照射に伴う放射性汚染層の除去及び放射性ダストの吸引排出を行う。
A gas injection mechanism that is mounted on a movable pedestal adjacent to the laser irradiation mechanism and injects gas so as to keep radioactive dust such as fume and dust generated from the radioactive contaminated layer by irradiation of the laser beam away from the laser irradiation mechanism.
It is mounted on a movable pedestal facing the gas injection mechanism with the laser irradiation mechanism sandwiched between them, and is equipped with a dust suction mechanism that sucks radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer together with the gas injected from the gas injection mechanism under negative pressure.
The movable pedestal moves in the decontamination direction together with the decontamination movement mechanism while following the surface of the radioactively contaminated layer, and the laser irradiation mechanism, gas injection mechanism and dust suction mechanism mounted on the movable pedestal maintain a predetermined positional relationship. In this state, the radioactive contaminated layer is removed and the radioactive dust is sucked and discharged by the irradiation of the laser beam.
気体噴射機構及びダスト吸引機構はレーザー照射機構と一体となって移動できるので、レーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを安定して吸引排出することができる。なお、気体噴射機構から噴射される気体として一般的には空気が用いられるが、空気の代わりにあるいは空気に加えて不活性ガス（すなわち、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）、窒素ガス、炭酸ガス等）を用いることもできる。 Since the gas injection mechanism and the dust suction mechanism can move integrally with the laser irradiation mechanism, the radioactive dust generated by the irradiation of the laser beam can be stably sucked and discharged. Air is generally used as the gas injected from the gas injection mechanism, but an inert gas (that is, a rare gas (helium, neon, argon, krypton, xenon, radon) instead of air or in addition to air is used. ), Nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc.) can also be used.
上記気体噴射機構は、
放射性汚染層の表面付近に開口し、レーザービームの照射に伴って放射性汚染層から発生した放射性ダストの放射性汚染層への再付着を回避するための第一噴射口と、
レーザー照射機構の先端部近傍に開口し、放射性汚染層から発生した放射性ダストによる、レーザー照射機構の先端レンズ系への衝突を回避するための第二噴射口とを有する。
The gas injection mechanism is
A first injection port that opens near the surface of the radioactively contaminated layer and prevents the radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer from reattaching to the radioactive contaminated layer due to the irradiation of the laser beam.
It is open near the tip of the laser irradiation mechanism and has a second injection port for avoiding collision of the laser irradiation mechanism with the tip lens system by the radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer.
第一及び第二噴射口を設けることによって、放射性ダストに対して放射性汚染層への再付着を抑制すると同時に、レーザー照射機構の先端レンズ系との衝突を抑制できるので、レーザー照射機構の長寿命化に貢献できる。 By providing the first and second injection ports, the reattachment of the radioactive dust to the radioactive contaminated layer can be suppressed, and at the same time, the collision with the advanced lens system of the laser irradiation mechanism can be suppressed, so that the long life of the laser irradiation mechanism can be suppressed. Can contribute to the conversion.
ところで、上記課題を解決するために、本発明のレーザー除染システムは、
上記したレーザー除染装置と、
フレキシブルホースを介して前記ダスト吸引機構と接続されレーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを負圧吸引するための吸引流路を内蔵するとともに、前記吸引流路を流れる放射性ダストを捕捉するためのエアフィルタが設けられる集塵装置とを備え、
前記エアフィルタは、前記吸引流路の末尾に配置された大気中への放出口よりも上流側に位置しＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等の高性能エアフィルタで構成されるメインフィルタと、前記メインフィルタよりもさらに前記吸引流路の上流側に位置し粗塵用エアフィルタで構成されるプレフィルタとを含むことを特徴とする。
By the way, in order to solve the above problems, the laser decontamination system of the present invention is used.
With the laser decontamination device mentioned above,
It is connected to the dust suction mechanism via a flexible hose and has a built-in suction flow path for negative pressure suction of radioactive dust generated by irradiation of the laser beam, and also to capture the radioactive dust flowing through the suction flow path. Equipped with a dust collector equipped with an air filter
The air filter includes a main filter located upstream of the discharge port to the atmosphere arranged at the end of the suction flow path and composed of a high-performance air filter such as a HEPA filter and a ULPA filter, and the main filter. Further, it is characterized by including a prefilter located on the upstream side of the suction flow path and composed of an air filter for coarse dust.
ダスト吸引機構で吸引排出された放射性ダストは少なくとも２段階のフィルタ（プレフィルタとメインフィルタ）で吸着（すなわち捕捉）されるので、ダスト処理作業を安全に行えるとともに、放出口から大気中へ放出される排気によって大気汚染等の環境破壊を招かない。 The radioactive dust sucked and discharged by the dust suction mechanism is adsorbed (that is, captured) by at least two stages of filters (pre-filter and main filter), so dust treatment work can be performed safely and it is discharged into the atmosphere from the discharge port. Does not cause environmental damage such as air pollution due to exhaust gas.
ＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filter）は定格流量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集率をもち、ＵＬＰＡフィルタ（ultra low penetration air filter）は定格流量で粒径が０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の粒子捕集率をもつ。特に、粒子捕集率が９９．９９９９％以上のものを超ＵＬＰＡフィルタと呼ぶこともある。また、粗塵用エアフィルタ（coarse particle air filter）は主として粒径が５μｍより大きい粒子の除去に用いられる。さらに、メインフィルタとプレフィルタとの間に、例えば中性能エアフィルタ（medium efficiency particulate air filter；すなわち主として粒径が５μｍより小さい粒子に対して中程度の粒子捕集率をもつエアフィルタ）で構成される中間フィルタを追加してもよい。なお、これらのエアフィルタはＪＩＳ Ｚ８１２２「コンタミネーションコントロール用語」に準拠する。 The HEPA filter (high efficiency particulate air filter) has a particle collection rate of 99.97% or more for particles with a particle size of 0.3 μm at the rated flow rate, and the ULPA filter (ultra low penetration air filter) has the rated flow rate. It has a particle collection rate of 99.9995% or more with respect to particles having a particle size of 0.15 μm. In particular, a filter having a particle collection rate of 99.9999% or more is sometimes called a super ULPA filter. Further, the coarse particle air filter is mainly used for removing particles having a particle size larger than 5 μm. Further, between the main filter and the pre-filter, for example, a medium efficiency particulate air filter (that is, an air filter having a medium particle collection rate for particles having a particle size smaller than 5 μm) is configured. You may add an intermediate filter to be used. In addition, these air filters conform to JIS Z8122 "contamination control term".
上記集塵装置は、放射性ダストを捕捉した使用済みのメインフィルタ及びプレフィルタに対して飛散抑制剤を塗布するための噴霧機構を有する。 The dust collector has a spray mechanism for applying a scattering inhibitor to a used main filter and pre-filter that have captured radioactive dust.
噴霧機構による飛散抑制剤の塗布（噴霧）によって、使用済みフィルタを回収・廃棄する際に放射性ダストの外部拡散を防止でき、環境及び人体に対して悪影響を及ぼさない。 By applying (spraying) a scattering inhibitor by the spraying mechanism, it is possible to prevent the external diffusion of radioactive dust when collecting and disposing of the used filter, and it does not adversely affect the environment and the human body.
上記プレフィルタは矩形状の枠体に保持されるとともに、
集塵装置の内部には、吸引流路を横断するとともに、対向する二側壁に形成された一対の貫通孔と各々連通するように一直線状に形成されたプレフィルタ収容スペース部が配置され、
プレフィルタの交換時には、一対の貫通孔のうち一方の入口側貫通孔から挿入された新しいプレフィルタの枠体の側面でプレフィルタ収容スペース部に収容された使用済みプレフィルタの枠体の側面を押すことにより、使用済みプレフィルタが一対の貫通孔のうち他方の出口側貫通孔から押出し排出され、新しいプレフィルタが吸引流路を横断する形態で集塵装置のプレフィルタ収容スペース部にセットされる。
The above pre-filter is held in a rectangular frame and is also held.
Inside the dust collector, a pre-filter accommodating space that crosses the suction flow path and is formed in a straight line so as to communicate with a pair of through holes formed in the two facing side walls is arranged.
When replacing the prefilter, the side surface of the frame of the new prefilter inserted from the inlet side through hole of one of the pair of through holes is the side surface of the frame of the used prefilter housed in the prefilter storage space. By pushing, the used prefilter is extruded from the outlet side through hole of the other of the pair of through holes, and a new prefilter is set in the prefilter storage space of the dust collector so as to cross the suction flow path. To.
これによって、作業者は使用済みプレフィルタに触れることなく交換・廃棄作業を遂行できるから、吸引流路の上流側に配置されとりわけ人体に有害な粗大粒子の捕集率が高いプレフィルタに対し、作業上の安全性が確保される。なお、作業者が使用済みプレフィルタの押出し操作を行っても安全性に問題はないが、ロボットアーム等のマニピュレータに押出し操作を実行させることにより安全性はさらに向上する。 As a result, the operator can carry out the replacement / disposal work without touching the used pre-filter. Therefore, for the pre-filter located upstream of the suction flow path and having a high collection rate of coarse particles harmful to the human body. Work safety is ensured. Although there is no problem in safety even if the operator performs the extrusion operation of the used pre-filter, the safety is further improved by causing a manipulator such as a robot arm to execute the extrusion operation.
そして、上記課題を解決するために、本発明のレーザー除染方法は、
少なくとも基体の表面に塗布された塗膜と基体の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって基体の本体部から除去（すなわち剥離し溶融又は蒸散）するレーザー除染方法であって、
放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを塗膜の表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とする。
Then, in order to solve the above problems, the laser decontamination method of the present invention is used.
Laser removal that removes (that is, peels, melts, or evaporates) the radioactively contaminated layer that contains at least the coating film applied to the surface of the substrate and the surface layer of the substrate and is contaminated with radioactivity from the main body of the substrate by a laser beam. It ’s a dyeing method.
The first step of irradiating the CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer from the surface side of the coating film, and the pulsed laser for removing the rest of the radioactive contaminated layer are roughened radioactive contaminated layer. It is characterized by performing a second step of irradiating.
また、上記課題を解決するために、本発明のレーザー除染方法は、
少なくとも（直立した）筒状タンクを構成する鋼板の内周壁面に塗布された塗膜と鋼板の表層部とを含みかつ放射能で汚染された、放射性汚染層をレーザービームによって鋼板の本体部から除去（すなわち剥離し溶融又は蒸散）するレーザー除染方法であって、
放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを塗膜の内表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とする。
Further, in order to solve the above problems, the laser decontamination method of the present invention is used.
A radioactively contaminated layer containing at least the coating film applied to the inner peripheral wall surface of the steel sheet constituting the (upright) tubular tank and the surface layer portion of the steel sheet and contaminated with radioactivity is applied from the main body of the steel sheet by a laser beam. A laser decontamination method that removes (ie, peels, melts, or evaporates).
The first step of irradiating the CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer from the inner surface side of the coating film, and the pulsed laser for removing the rest of the radioactive contaminated layer are roughened radioactive contamination. It is characterized by performing a second step of irradiating the layer.
これらの発明によれば、第一工程において高出力ＣＷレーザー（例えば最大出力２ｋＷ）を照射することにより放射性汚染層が粗面化して除去された場合、すなわちまだら模様に剥離し溶融又は蒸散した場合（図１４（Ｂ）参照）であっても、第二工程において高出力パルスレーザー（例えば最大出力２ｋＷ、振動数１０Ｈｚ）を照射することにより放射性汚染層の残余部分である粗面化部分が除去されて平坦化される（図１４（Ｃ）参照）。したがって、放射性汚染された基体（例えば原子炉冷却水のための大径筒状貯蔵タンク）を解体・切断することなく、放射性汚染層を高能率かつ高精度で除染することができる。
According to these inventions, when the radioactive contaminated layer is roughened and removed by irradiating with a high-power CW laser (for example, maximum power of 2 kW) in the first step, that is, when it is peeled off into a mottled pattern and melted or evaporated. Even in (see FIG. 14B), the roughened portion, which is the residual portion of the radioactive contaminated layer, is removed by irradiating with a high-power pulse laser (for example,
第一工程において、ＣＷレーザーを照射しつつレーザー照射方向と交差する除染方向に沿って所定の経路を所定の向きに往移動する一方、
第二工程において、パルスレーザーを照射しつつ除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動する。
In the first step, while irradiating the CW laser, it moves back and forth in a predetermined direction along a predetermined path along a decontamination direction that intersects the laser irradiation direction.
In the second step, the same path is restored in the opposite direction along the decontamination direction while irradiating the pulse laser.
第一工程ではＣＷレーザーを照射しながら所定の向きに往移動（例えば正転）し、第二工程ではパルスレーザーを照射しながら逆向きに復移動（例えば逆転）する。このように、レーザー種別と移動方向とをリンクさせて切換え制御することにより、一層効率的に短時間で放射性汚染層を除染することができる。 In the first step, it moves forward (for example, forward rotation) in a predetermined direction while irradiating it with a CW laser, and in the second step, it moves backward (for example, reverse rotation) while irradiating it with a pulse laser. In this way, by linking the laser type and the moving direction and controlling the switching, the radioactive contaminated layer can be decontaminated more efficiently and in a short time.
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明に係るレーザー除染システムの一例を一部破断して示す斜視説明図である。図１に示すレーザー除染システム４００は、例えば原子力発電所に立地して直立する円筒状タンク１の内外に配置され、後述する放射性汚染層をレーザービームによって除去するためのレーザー除染装置２００と、レーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを負圧吸引し捕捉するための集塵機３００（集塵装置）と、円筒状タンク１内の放射性ダストを含む粉塵を負圧吸引し捕捉するための１又は複数（ここでは２台）のサブ集塵機３００Ｓ（補助集塵装置）とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the examples shown in the drawings. FIG. 1 is a perspective explanatory view showing an example of the laser decontamination system according to the present invention partially broken. The
図３はレーザー除染装置２００の主要部を拡大して示す斜視説明図、図４はその一部をさらに拡大して模式的に示す正面図である。円筒状タンク１の周壁２（基体）はステンレス鋼板製（例えば厚さ１２ｍｍ）であり、その内周壁面には防錆・防食機能を強化するために塗膜Ｐ（例えば厚さ０．１～０．２ｍｍのタールエポキシ樹脂）が塗布形成されている。図１４（Ａ）に示すように、原子炉冷却水の貯蔵タンクとして使用された結果、塗膜Ｐと周壁２の表層部ＳＵＲ（例えば厚さ０．１～０．２ｍｍ）とは放射能で汚染された放射性汚染層ＲＣＬとなっている。冷却水が抜かれた円筒状タンク１の天蓋３に形成された機材挿入口３ａ（図１参照）からレーザー除染装置２００の主要部が搬入され、図１４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、レーザービームによって放射性汚染層ＲＣＬを周壁２の本体部ＳＵＢから除去する。
FIG. 3 is an enlarged perspective explanatory view showing the main part of the
図３，図４に戻り、レーザー除染装置２００は、タンク外でレーザービームを発生するレーザー発振器１０（図１参照）と、周壁２（塗膜Ｐ）に対し進退可能に配置されたスライダ３１（可動台座）を有する追従移動機構３０と、追従移動機構３０を搭載する除染移動機構４０と、スライダ３１に搭載されるレーザーガン２０（レーザー照射機構）と、レーザーガン２０，追従移動機構３０，除染移動機構４０を一体的に昇降可能な昇降機構５０と、レーザーガン２０と隣接してスライダ３１に搭載される気体噴射機構６０と、レーザーガン２０を挟み気体噴射機構６０と対向してスライダ３１に搭載されるダスト吸引機構７０と、円筒状タンク１内の粉塵を負圧吸引するためのサブ吸引機構７０Ｓ（図１参照）と、タンク外でレーザーの出力、焦点距離及び照射範囲を調整し得るコントローラ８０（制御部；図１参照）とを備える。
Returning to FIGS. 3 and 4, the
追従移動機構３０は、周壁２（塗膜Ｐ）の表面から所定の離間距離を保持しつつスライダ３１をレーザー照射方向であるタンクの半径方向に向けて付勢することにより、スライダ３１を周壁２（塗膜Ｐ）の表面に追随移動させる。具体的には、スライダ３１が押圧スプリング３２（付勢部材）によって半径方向外側に押圧付勢されるとともに、回転ローラ３３（接触子）がスライダ３１から半径方向外側に突出形成されている。回転ローラ３３は押圧スプリング３２によって常時一定の力で周壁２（塗膜Ｐ）の表面に接触するから、スライダ３１は周壁２（塗膜Ｐ）の表面から一定の離間距離に保持される。一方、除染移動機構４０は、スライダ３１をレーザー照射方向（タンクの半径方向）と交差する除染方向（ここではタンクの周方向）に移動する。
The follow-up
追従移動機構３０、除染移動機構４０及び昇降機構５０について具体的に説明する。除染移動機構４０は、円筒状タンク１の中心に沿って全高さにわたり立設され、下端部が円筒状タンク１の底面に設けられたマグネットベアリング４２（磁石軸受）に支持される回転軸４１（主軸）を有する。回転軸４１はタンク外に配置された回転用モータ１４０（回転駆動源；図１参照）の駆動力がマグネットベアリング４２の磁力に打ち勝つことで正逆揺動回転し、回転用モータ１４０が停止するとマグネットベアリング４２の磁力により停止状態を維持する。なお、回転用モータ１４０は、円筒状タンク１の天蓋３の上面に組み立てられた櫓４に固定されている（図１参照）。
The follow-up
昇降機構５０は、回転軸４１に対し中心軸線方向に摺動可能、周方向に一体回転可能に嵌合するボス５１（昇降部材）と、ボス５１の上部に固定されたフック５１ｂと、タンク外に配置されたウィンチ５３（巻上器；図１参照）と、フック５１ｂ及びウィンチ５３の間に掛け渡されたチェン５２（吊下げ部材）とを有する。図２に具体的に示すように、筒状のボス５１の内周面には中心軸線方向に突起５１ａ（凸部）が形成され、回転軸４１の外周面において中心軸線方向に形成された溝４１ａ（凹部）と係合している。図１に示すように、ウィンチ５３はタンク外に配置された昇降用モータ１５０（昇降駆動源）で駆動される。なお、昇降用モータ１５０は、天蓋３の機材挿入口３ａを回転可能に閉鎖するための閉鎖回転蓋３ｂの上面に固定されている。したがって、ボス５１は回転用モータ１４０により回転軸４１と一体回転し、昇降用モータ１５０及びウィンチ５３により回転軸４１に沿って昇降する。
The elevating
図３，図４に戻り、ボス５１には水平な半径方向に長く伸びる複数（ここでは１８０°間隔で２本）の回動アーム４３が突出形成されている。各々の回動アーム４３にはスライダ３１が半径方向に追随移動可能に載置されている。
Returning to FIGS. 3 and 4, the
レーザーガン２０はスライダ３１に固定されているので、半径方向（レーザー照射方向）に追随移動可能であり、さらに周方向（除染方向）に回動可能である。レーザーガン２０は光ファイバー２１を介してタンク外のレーザー発振器１０（図１参照）と接続され、放射性汚染層ＲＣＬ（図１４（Ａ）参照）に対してレーザービームを照射する。
Since the
気体噴射機構６０はレーザービームの照射により放射性汚染層ＲＣＬ（図１４（Ａ）参照）から発生するヒューム、粉塵等の放射性ダストをレーザーガン２０から遠ざけるように空気（気体）を噴射する。気体噴射機構６０は、周壁２（塗膜Ｐ）の表面付近に開口する第一エア噴射ノズル６１（第一噴射口）と、レーザーガン２０の先端部近傍に開口する第二エア噴射ノズル６２（第二噴射口）とを有する。第一及び第二エア噴射ノズル６１，６２はエアホース１６１を介してエアコンプレッサ１６０（気体供給源）に接続される（図１参照）。
The
第一エア噴射ノズル６１は、レーザービームの照射に伴って放射性汚染層ＲＣＬから発生した放射性ダストが放射性汚染層ＲＣＬへ再付着するのを回避する。他方、第二エア噴射ノズル６２は、放射性汚染層ＲＣＬから発生した放射性ダストがレーザーガン２０の先端レンズ系に衝突するのを回避する。特に第二エア噴射ノズル６２によってレーザーガン２０の先端レンズ系に対する放射性ダストの衝突が抑制されるので、レーザーガン２０の耐久性が向上する。なお、レーザーガン２０のレーザー照射方向は水平線に対して下向きの傾斜角θ（例えばθ＝２０°）を有することにより、周壁２（塗膜Ｐ）での反射光がレーザーガン２０の先端レンズ系に到達しにくくなり、この点においてもレーザーガン２０の耐久性が向上する。
The first
ダスト吸引機構７０は、放射性汚染層ＲＣＬから発生する放射性ダストを気体噴射機構６０から噴射される空気とともに負圧吸引する。具体的には、スライダ３１にフード７２が固定され、フード７２に開口する吸引口７１から放射性ダストが負圧吸引される。スライダ３１にはレーザーガン２０、第一及び第二エア噴射ノズル６１，６２、ダスト吸引機構７０が固定配置され、これらは相互の位置関係が不変状態でレーザービームの照射に伴う放射性汚染層ＲＣＬの除去及び放射性ダストの吸引排出を行う。気体噴射機構６０及びダスト吸引機構７０はレーザーガン２０と一体となって移動できるので、レーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを安定して吸引排出することができる。
The
図１に示すように、サブ吸引機構７０Ｓは円筒状タンク１の周壁２に設けられる。具体的には、サブ吸引口７１Ｓが周壁２の下部に開口し、円筒状タンク１内の粉塵を負圧吸引する。なお、サブ吸引口７１Ｓは既存の点検口（マンホール等）と兼用される。
As shown in FIG. 1, the
コントローラ８０は発電機５、レーザー発振器１０、回転用モータ１４０、昇降用モータ１５０、エアコンプレッサ１６０、集塵機３００、サブ集塵機３００Ｓ等を制御するための信号を送信する。また、コントローラ８０には、レーザー発振器１０で発生するレーザービームをＣＷレーザー又はパルスレーザーに切り換えるレーザー切換スイッチ８１（切換手段）、昇降用モータ１５０（ウィンチ５３）の回転方向を切り換える昇降切換スイッチ８２等が設けられる。なお、発電機５はレーザー発振器１０、コントローラ８０、回転用モータ１４０、昇降用モータ１５０、エアコンプレッサ１６０、集塵機３００、サブ集塵機３００Ｓ等に電力を供給する。
The
制御部８０のレーザー切換スイッチ８１は、レーザー発振器１０がＣＷレーザーを発生する第一態様（第一工程）と、パルスレーザーを発生する第二態様（第二工程）とを切り換える。第一態様では、放射性汚染層ＲＣＬを除去して粗面化するためのＣＷレーザーをレーザー発振器１０で発生させレーザーガン２０から照射する。第二態様では、放射性汚染層ＲＣＬの残部を除去するためのパルスレーザーをレーザー発振器１０で発生させレーザーガン２０から照射する。
The
さらに具体的には、レーザー切換スイッチ８１は、第一態様においてレーザーガン２０がＣＷレーザーを照射しつつ除染移動機構４０（回動アーム４３）が反時計回りに往回動する一方、第二態様においてレーザーガン２０がパルスレーザーを照射しつつ除染移動機構４０（回動アーム４３）が時計回りに復回動するように切換え制御する。
More specifically, in the first aspect of the
第一態様ではＣＷレーザーを照射しながら反時計回りに往回動（例えば正転）し、第二態様ではパルスレーザーを照射しながら逆向きに復回動（例えば逆転）する。このように、レーザー種別と移動方向とをリンクさせて切換え制御することにより、一層効率的に短時間で放射性汚染層ＲＣＬを除染することができる。なお、第一態様と第二態様とでレーザー種別が変更されても、レーザーガン２０の離間距離（焦点距離）は放射性汚染層ＲＣＬから一定（例えば３００ｍｍ）に保持されるので、レーザー出力（例えば最大２ｋＷ）、照射範囲（照射面積；例えば最大ビーム径５０ｍｍ）、移動速度（例えば最大３ｍ／ｍｉｎ）等の調整を最小限にとどめて効率よく放射性汚染層ＲＣＬを除染することができる。
In the first aspect, it rotates counterclockwise (for example, forward rotation) while irradiating the CW laser, and in the second aspect, it rotates backward (for example, reverse rotation) while irradiating the pulse laser. In this way, by linking the laser type and the moving direction and controlling the switching, the radioactive contaminated layer RCL can be decontaminated more efficiently and in a short time. Even if the laser type is changed between the first aspect and the second aspect, the separation distance (focal distance) of the
次に、図５は集塵機３００を模式的に示す平面断面図、図６は同じく正面断面図、図７は同じく側面断面図である。集塵機３００は、フレキシブルホース２７１を介してダスト吸引機構７０（図３，図４参照）と接続される。集塵機３００は、レーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを負圧吸引するための吸引流路２７２を内蔵する。集塵機３００には吸引流路２７２を流れる放射性ダストを捕捉するためのエアフィルタ２７３，２７４が設けられる。吸引流路２７２にはターボファン等の吸引ファン２７０（負圧発生源）が配置され、ファン用モータ２７０ａ（負圧駆動源）で駆動される。
Next, FIG. 5 is a plan sectional view schematically showing the
サブ集塵機３００Ｓは、フレキシブルホース２７１Ｓを介してサブ吸引機構７０Ｓ（図１参照）と接続される。サブ集塵機３００Ｓは、円筒状タンク１内の粉塵（放射性ダストを含む）を負圧吸引するための吸引流路２７２を内蔵する。サブ集塵機３００Ｓにも吸引流路２７２を流れる粉塵を捕捉するためのエアフィルタ２７３，２７４が設けられる。サブ集塵機３００Ｓの吸引流路２７２にもターボファン等の吸引ファン２７０（負圧発生源）が配置され、ファン用モータ２７０ａ（負圧駆動源）で駆動される。このようにサブ集塵機３００Ｓは集塵機３００と同じ構造のものが用いられるので、以下の説明は集塵機３００のみを対象とする。
The
吸引流路２７２は途中で左右に枝分かれし、各々の末尾に大気中への放出口２７２ａが配置される。放出口２７２ａよりも上流側の吸引流路２７２にはＨＥＰＡフィルタで構成されるメインフィルタ２７３（エアフィルタ）が各々配置され、メインフィルタ２７３よりもさらに吸引流路２７２の上流側であって枝分かれ前の位置に粗塵用エアフィルタで構成されるプレフィルタ２７４（エアフィルタ）が配置される。ダスト吸引機構７０（図３，図４参照）で吸引排出された放射性ダストはプレフィルタ２７４とメインフィルタ２７３で二段階に吸着（捕捉）されるので、ダスト処理作業を安全に行えるとともに、放出口２７２ａから大気中へ放出される排気によって大気汚染等の環境破壊を招かない。
The
メインフィルタ２７３は放出口２７２ａから挿入され、その取付枠２７３ａが放出口２７２ａを取り囲むようにして止め具２７３ｂで集塵機３００の左右の側壁に固定される。メインフィルタ２７３の交換時には、止め具２７３ｂを緩め、取付枠２７３ａとメインフィルタ２７３を一体に側方へ取り外し、メインフィルタ廃棄ボックスＢＭで回収する（図１２参照）。
The
プレフィルタ２７４は矩形状（ここでは正方形状）の枠体２７４ａに保持される。集塵機３００の内部には、吸引流路２７２を横断するとともに、前方の側壁に形成された入口側貫通孔２７６（貫通孔）及び後方の側壁に形成された出口側貫通孔２７７（貫通孔）と各々連通するように一直線状に形成されたプレフィルタ収容スペース部２７５が配置される。入口側貫通孔２７６は外側で開閉する入口側開閉扉２７６ａと止め具２７６ｂで閉鎖され、出口側貫通孔２７７は外側で開閉する出口側開閉扉２７７ａと止め具２７７ｂで閉鎖される。
The pre-filter 274 is held in a rectangular (here, square)
プレフィルタ２７４の交換時には、入口側貫通孔２７６から挿入された新しいプレフィルタ２７４の枠体２７４ａの側面及び押し棒Ｂでプレフィルタ収容スペース部２７５に収容された使用済みプレフィルタ２７４の枠体２７４ａの側面を押す（図８，図１０参照）。これにより、使用済みプレフィルタ２７４が出口側貫通孔２７７から押出し排出され、プレフィルタ廃棄ボックスＢＰで回収される（図１０参照）。新しいプレフィルタ２７４が吸引流路２７２を横断する形態で集塵機３００のプレフィルタ収容スペース部２７５にセットされる。作業者は使用済みプレフィルタ２７４に触れることなく交換・廃棄作業を遂行できるから、吸引流路２７２の上流側に配置されとりわけ人体に有害な粗大粒子の捕集率が高いプレフィルタ２７４に対し、作業上の安全性が確保される。
When the pre-filter 274 is replaced, the side surface of the
集塵機３００は、放射性ダストを捕捉した使用済みのプレフィルタ２７４及びメインフィルタ２７３に対して飛散抑制剤を塗布するため、上下一対のプレフィルタ用噴霧ノズル２８０（噴霧機構）及び左右一対のメインフィルタ用噴霧ノズル２９０（噴霧機構）を有する。プレフィルタ用噴霧ノズル２８０はプレフィルタ用噴霧ポンプ２８１（噴霧供給源）に接続され、プレフィルタ用噴霧ポンプ２８１はプレフィルタ用ポンプモータ２８１ａ（噴霧駆動源）で駆動される。メインフィルタ用噴霧ノズル２９０はメインフィルタ用噴霧ポンプ２９１（噴霧供給源）に接続され、メインフィルタ用噴霧ポンプ２９１はメインフィルタ用ポンプモータ２９１ａ（噴霧駆動源）で駆動される。噴霧機構２８０，２９０による飛散抑制剤の塗布（噴霧）によって、使用済みフィルタ２７４，２７３を回収・廃棄する際に放射性ダストの外部拡散を防止でき、環境及び人体に対して悪影響を及ぼさない。
The
次に、図１３に示す工程説明図を用いて本発明に係るレーザー除染方法を説明する。 Next, the laser decontamination method according to the present invention will be described with reference to the process explanatory diagram shown in FIG.
＜準備工程（図１参照）＞
Ｓ０において、レーザー除染装置２００と集塵機３００、サブ集塵機３００Ｓとをセッティングする。具体的には、レーザー除染装置２００の回動アーム４３，４３を回転軸４１に沿うように折り畳み、天蓋３の機材挿入口３ａから搬入した後回動アーム４３，４３を半径方向に開く。集塵機３００のフレキシブルホース２７１、レーザー発振器１０の光ファイバー２１、エアコンプレッサ１６０のエアホース１６１、ウィンチ５３のチェン５２等を閉鎖回転蓋３ｂに通してセットする。サブ集塵機３００Ｓのサブフレキシブルホース２７１Ｓをサブ吸引機構７０Ｓのサブ吸引口７１Ｓと接続する。なお、フレキシブルホース２７１、エアホース１６１、光ファイバー２１等の配管・配線時にはユニバーサルジョイント、フレキシブルジョイント等の接続具も用いられる。
<Preparation process (see Fig. 1)>
In S0, the
＜第一工程（図１，図３，図４，図１４（Ｂ）参照）＞
Ｓ１において、レーザー切換スイッチ８１により回転用モータ１４０（回動アーム４３）が１８０°（半周分）正転し、その間にレーザーガン２０がＣＷレーザー（例えば出力２ｋＷ）を照射し、気体噴射機構６０、ダスト吸引機構７０、サブ吸引機構７０Ｓが作動する。放射性汚染層ＲＣＬはＣＷレーザーの照射により剥離と溶融及び／又は蒸散の各作用を受け、第一工程後の断面を見ると、図１４（Ｂ）のように放射性汚染層ＲＣＬが粗面化すなわちまだら模様に除去されている。
<First step (see Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 14 (B))>
In S1, the rotation motor 140 (rotation arm 43) rotates forward by 180 ° (half circumference) by the
＜第二工程（図１，図３，図４，図１４（Ｃ）参照）＞
Ｓ２において、レーザー切換スイッチ８１により回転用モータ１４０（回動アーム４３）が１８０°（半周分）逆転し、その間にレーザーガン２０がパルスレーザー（例えば出力２ｋＷ、振動数１０Ｈｚ）を照射し、気体噴射機構６０、ダスト吸引機構７０、サブ吸引機構７０Ｓが作動する。第二工程後の断面を見ると、図１４（Ｃ）のように放射性汚染層ＲＣＬの残余部分である粗面化部分が除去されて平坦化されている。なお、第二工程Ｓ２では、レーザービームの焦点距離（離隔距離）は第一工程Ｓ１と同等に維持される。また、レーザービームの出力、照射範囲（照射面積）及び移動速度は第一工程Ｓ１と同じ又は最小限の調整でよい。
<Second step (see Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 14 (C))>
In S2, the rotation motor 140 (rotation arm 43) is reversed by 180 ° (half circumference) by the
Ｓ３において、積算稼動時間（例えば１０時間）が経過していれば（Ｓ３でＹＥＳの場合）、プレフィルタ交換工程及びメインフィルタ交換工程（Ｓ４，Ｓ５）を実行した後上昇工程（Ｓ６）に移行する。積算稼動時間が経過していなければ（Ｓ３でＮＯの場合）、直ちに上昇工程（Ｓ６）に移行する。なお、プレフィルタ２７４を交換するときの積算稼動時間とメインフィルタ２７３を交換するときの積算稼動時間とを別々に設定してもよい。
In S3, if the integrated operating time (for example, 10 hours) has elapsed (YES in S3), the pre-filter replacement step and the main filter replacement step (S4, S5) are executed, and then the process proceeds to the ascending step (S6). do. If the cumulative operating time has not elapsed (NO in S3), the process immediately proceeds to the ascending step (S6). The integrated operating time when replacing the pre-filter 274 and the integrated operating time when replacing the
＜プレフィルタ交換工程（図８～図１０参照）＞
Ｓ４において、入口側開閉扉２７６ａを開放し、出口側開閉扉２７７ａを閉鎖する。入口側貫通孔２７６から新しいプレフィルタ２７４を挿入し、使用済みプレフィルタ２７４の枠体２７４ａが出口側開閉扉２７７ａに当たるまで押し込む（図８）。上下のプレフィルタ用噴霧ノズル２８０から使用済みプレフィルタ２７４に飛散抑制剤を噴霧する（図９）。飛散抑制剤の乾燥定着後に出口側開閉扉２７７ａを開放し、入口側貫通孔２７６から押し棒Ｂを挿入する。新しいプレフィルタ２７４を介して使用済みプレフィルタ２７４を出口側貫通孔２７７から押出し排出し、プレフィルタ廃棄ボックスＢＰで回収する（図１０）。押し棒Ｂで新しいプレフィルタ２７４を引っ掛けて入口側貫通孔２７６側に引き戻し、吸引流路２７２の定位置にセットする（図７参照）。
<Pre-filter replacement process (see FIGS. 8 to 10)>
In S4, the entrance side opening /
＜メインフィルタ交換工程（図１１，図１２参照）＞
Ｓ５において、左右のメインフィルタ用噴霧ノズル２９０から使用済みメインフィルタ２７３に飛散抑制剤を噴霧する（図１１）。飛散抑制剤の乾燥定着後に取付枠２７３ａと使用済みメインフィルタ２７３を一体に側方へ取り外し、メインフィルタ廃棄ボックスＢＭで回収する（図１２）。放出口２７２ａから新しいメインフィルタ２７３を取付枠２７３ａと一体に挿入して定位置に取り付ける（図６参照）。
<Main filter replacement process (see FIGS. 11 and 12)>
In S5, the scattering inhibitor is sprayed from the left and right main
＜上昇工程（図１～図３参照）＞
Ｓ６において、昇降切換スイッチ８２により昇降用モータ１５０（ウィンチ５３）が駆動してボス５１（回動アーム４３）を上昇させる。
<Ascending process (see FIGS. 1 to 3)>
In S6, the elevating motor 150 (winch 53) is driven by the elevating
Ｓ７において、上限位置に到達していれば（Ｓ７でＹＥＳの場合）作動を停止し、上限位置に到達していなければ（Ｓ７でＮＯの場合）Ｓ１に移行する。 In S7, if the upper limit position is reached (YES in S7), the operation is stopped, and if the upper limit position is not reached (NO in S7), the operation proceeds to S1.
＜後処理工程（図示省略）＞
廃炉処理の場合には、円筒状タンク１の解体・切断を行う。再稼動処理の場合には、レーザーガン２０に代え防錆・防食塗料用塗布ノズルをスライダ３１に保持し、防錆・防食塗料（例えばタールエポキシ樹脂塗料）を周壁２の内周壁面に塗布する。
<Post-treatment process (not shown)>
In the case of decommissioning, the
本発明は以上で述べた実施例に限定されない。例えば、次のような変更が可能である。
（１）図２において、回転軸４１に突起を形成し、ボス５１に溝を形成してもよい。
（２）図３において、チェン５２はワイヤ、ロープ等の他の吊下げ部材に変更してもよい。
（３）図１，図３において、回動アーム４３（レーザーガン２０）を３以上設けてもよい。回動アーム４３の数がｎの場合、各回動アーム４３の揺動角は３６０°／ｎである。
The present invention is not limited to the examples described above. For example, the following changes are possible.
(1) In FIG. 2, a protrusion may be formed on the
(2) In FIG. 3, the
(3) In FIGS. 1 and 3, three or more rotating arms 43 (laser gun 20) may be provided. When the number of
（４）図１３のＳ１，Ｓ２において、正逆転の角度範囲は１８０°（半周分）より小又は大の任意の角度に設定してもよい。
（５）図１３のＳ４，Ｓ５について、工程を逆にしたり同時に進行したりしてもよい。
（６）さらに、Ｓ４を噴霧工程、Ｓ５を交換行程に変更してもよい。例えば、Ｓ４においてプレフィルタに対する噴霧作業とメインフィルタに対する噴霧作業とを実行し、Ｓ５においてプレフィルタに対する交換作業とメインフィルタに対する交換作業とを実行することも可能である。
(4) In S1 and S2 of FIG. 13, the forward / reverse angle range may be set to any angle smaller or larger than 180 ° (half circumference).
(5) Regarding S4 and S5 in FIG. 13, the steps may be reversed or may proceed at the same time.
(6) Further, S4 may be changed to a spraying process and S5 may be changed to a replacement process. For example, it is also possible to execute the spraying work on the pre-filter and the spraying work on the main filter in S4, and perform the replacement work on the pre-filter and the replacement work on the main filter in S5.
実施例では溝４１ａ及び突起５１ａによるボス５１の回転機構（除染移動機構）４０と、ウィンチ５３等によるボス５１の昇降機構５０とを設けているが、回転軸４１、ボス５１間にボールねじスプライン機構を設けることにより、ボス５１の正逆回動・昇降を個別に又は同時に行うことができる。なお、ボールねじスプライン機構の具体的構造は、例えば特公平５－７０７４４号公報、特公平７－９２６０号公報、特開昭６２－４９０７０号公報等に記載されているので詳細説明を省略する。
In the embodiment, a rotation mechanism (decontamination movement mechanism) 40 of the
さらに、本発明の適用範囲すなわち除染対象物はステンレス鋼板製円筒状タンクに限定されることなく、非金属製（例えばコンクリート製）かつ非円筒状（例えば角筒状）の容器（例えば放射性物質収容ボックス）はもちろん、塗膜を有する平坦状、湾曲状又は屈曲状の構造体（例えば放射性物質保管施設の隔壁等）にも適用できる。 Further, the scope of application of the present invention, that is, the object to be decontaminated is not limited to the cylindrical tank made of stainless steel plate, but is a non-metal (for example, concrete) and non-cylindrical (for example, square cylinder) container (for example, radioactive material). It can be applied not only to a storage box) but also to a flat, curved or bent structure having a coating film (for example, a partition wall of a radioactive material storage facility).
１ 円筒状タンク
２ 周壁（基体）
３ 天蓋
３ａ 機材挿入口
１０ レーザー発振器
２０ レーザーガン（レーザー照射機構）
２１ 光ファイバー
３０ 追従移動機構
３１ スライダ（可動台座）
３２ 押圧スプリング（付勢部材）
３３ 回転ローラ（接触子）
４０ 除染移動機構
４１ 回転軸（主軸）
４１ａ 溝（凹部）
４３ 回動アーム
５０ 昇降機構
５１ ボス（昇降部材）
５１ａ 突起（凸部）
５３ ウィンチ（巻上器）
６０ 気体噴射機構
６１ 第一エア噴射ノズル（第一噴射口）
６２ 第二エア噴射ノズル（第二噴射口）
７０ ダスト吸引機構
８０ コントローラ（制御部）
８１ レーザー切換スイッチ（切換手段）
２００ レーザー除染装置
２７１ フレキシブルホース
２７２ 吸引流路
２７３ メインフィルタ（エアフィルタ）
２７４ プレフィルタ（エアフィルタ）
２７４ａ 枠体
２７５ プレフィルタ収容スペース部
２７６ 入口側貫通孔（貫通孔）
２７７ 出口側貫通孔（貫通孔）
２８０ プレフィルタ用噴霧ノズル（噴霧機構）
２９０ メインフィルタ用噴霧ノズル（噴霧機構）
３００ 集塵機（集塵装置）
４００ レーザー除染システム
Ｐ 塗膜
ＳＵＲ 基体の表層部
ＳＵＢ 基体の本体部
ＲＣＬ 放射性汚染層
1
3
21
32 Pressing spring (urging member)
33 Rotating roller (contactor)
40
41a groove (recess)
43
51a Protrusion (convex part)
53 Winch (winder)
60
62 Second air injection nozzle (second injection port)
70
81 Laser changeover switch (changeover means)
200
274 pre-filter (air filter)
277 Exit side through hole (through hole)
280 Pre-filter spray nozzle (spray mechanism)
290 Main filter spray nozzle (spray mechanism)
300 Dust collector (dust collector)
400 Laser decontamination system P coating film Surface layer of SUR substrate Main body of SUB substrate RCL Radioactive contamination layer
Claims (12)
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とするレーザー除染装置。 A laser decontamination device that uses a laser beam to remove a radioactively contaminated layer that includes at least the coating film applied to the surface of the substrate and the surface layer of the substrate and is contaminated with radioactivity.
A laser oscillator that generates a laser beam and
The movable pedestal is arranged so as to be able to move forward and backward with respect to the radioactively contaminated layer, and the movable pedestal is urged toward the laser irradiation direction while maintaining a predetermined separation distance from the surface of the radioactively contaminated layer. With a follow-up movement mechanism that follows the surface of the radioactively contaminated layer,
A decontamination movement mechanism equipped with the follow-up movement mechanism and moving the movable pedestal in a decontamination direction intersecting the laser irradiation direction,
Laser irradiation that is mounted on the movable pedestal so that it can follow the laser irradiation direction and can move in the decontamination direction, and is connected to the laser oscillator via an optical fiber to irradiate the radioactively contaminated layer with a laser beam. Mechanism and
It is provided with a control unit capable of adjusting at least the output, focal length and irradiation range of the laser beam generated by the laser oscillator and irradiated from the laser irradiation mechanism.
The control unit generates a CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer with the laser oscillator and irradiates it from the laser irradiation mechanism, and a pulse for removing the rest of the radioactive contaminated layer. A laser decontamination apparatus comprising a switching means for switching between a second mode in which a laser is generated by the laser oscillator and the laser irradiation mechanism irradiates the roughened radioactive contaminated layer.
レーザービームを発生するレーザー発振器と、
放射性汚染層に対し進退可能に配置された可動台座を有し、放射性汚染層の表面から所定の離間距離を保持しつつ前記可動台座をレーザー照射方向に向けて付勢することにより、前記可動台座を放射性汚染層の表面に追随移動させる追随移動機構と、
前記追随移動機構を搭載し、前記可動台座をレーザー照射方向と交差する除染方向に移動する除染移動機構と、
レーザー照射方向に追随移動可能かつ除染方向に移動可能となるように前記可動台座に搭載されるとともに、光ファイバーを介して前記レーザー発振器と接続され放射性汚染層に対してレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
前記レーザー発振器で発生し前記レーザー照射機構から照射されるレーザービームについて少なくともその出力、焦点距離及び照射範囲を調整し得る制御部とを備え、
前記制御部は、放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から照射する第一態様と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを前記レーザー発振器で発生させ前記レーザー照射機構から粗面化された放射性汚染層に照射する第二態様とに切り換える切換手段を含むことを特徴とするレーザー除染装置。 Laser removal that removes the radioactively contaminated layer containing at least the coating film applied to the inner peripheral wall surface of the steel sheet constituting the tubular tank and the surface layer of the steel sheet and contaminated with radioactivity from the main body of the steel sheet by a laser beam. It ’s a dyeing device,
A laser oscillator that generates a laser beam and
The movable pedestal is arranged so as to be able to move forward and backward with respect to the radioactively contaminated layer, and the movable pedestal is urged toward the laser irradiation direction while maintaining a predetermined separation distance from the surface of the radioactively contaminated layer. With a follow-up movement mechanism that follows the surface of the radioactively contaminated layer,
A decontamination movement mechanism equipped with the follow-up movement mechanism and moving the movable pedestal in a decontamination direction intersecting the laser irradiation direction,
Laser irradiation that is mounted on the movable pedestal so that it can follow the laser irradiation direction and can move in the decontamination direction, and is connected to the laser oscillator via an optical fiber to irradiate the radioactively contaminated layer with a laser beam. Mechanism and
It is provided with a control unit capable of adjusting at least the output, focal length and irradiation range of the laser beam generated by the laser oscillator and irradiated from the laser irradiation mechanism.
The control unit generates a CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer with the laser oscillator and irradiates it from the laser irradiation mechanism, and a pulse for removing the rest of the radioactive contaminated layer. A laser decontamination apparatus comprising a switching means for switching between a second mode in which a laser is generated by the laser oscillator and the laser irradiation mechanism irradiates the roughened radioactive contaminated layer.
前記第一態様において、前記レーザー照射機構が前記ＣＷレーザーを照射しつつ前記除染移動機構が除染方向に沿って所定の経路を所定の向きに往移動する一方、
前記第二態様において、前記レーザー照射機構が前記パルスレーザーを照射しつつ前記除染移動機構が除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動するように切換え制御する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザー除染装置。 The switching means of the control unit is
In the first aspect, while the laser irradiation mechanism irradiates the CW laser, the decontamination movement mechanism moves back and forth along a predetermined path in a predetermined direction along a decontamination direction.
In the second aspect, claims 1 to claim 1 to claim, wherein the laser irradiation mechanism irradiates the pulse laser and the decontamination movement mechanism switches and controls the decontamination movement mechanism so as to reversely move the same path along the decontamination direction. The laser decontamination apparatus according to any one of 3.
前記レーザー照射機構を挟み前記気体噴射機構と対向して前記可動台座に搭載され、放射性汚染層から発生する放射性ダストを前記気体噴射機構から噴射される気体とともに負圧吸引するダスト吸引機構とを備え、
前記可動台座は放射性汚染層の表面に追随移動しつつ前記除染移動機構とともに除染方向に移動し、前記可動台座に搭載された前記レーザー照射機構、前記気体噴射機構及び前記ダスト吸引機構は、所定の位置関係を維持した状態でレーザービームの照射に伴う放射性汚染層の除去及び放射性ダストの吸引排出を行う請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレーザー除染装置。 A gas injection mechanism mounted on the movable pedestal adjacent to the laser irradiation mechanism and injecting gas so as to keep radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer by irradiation of the laser beam away from the laser irradiation mechanism.
It is equipped with a dust suction mechanism that is mounted on the movable pedestal facing the gas injection mechanism with the laser irradiation mechanism interposed therebetween and sucks radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer together with the gas injected from the gas injection mechanism. ,
The movable pedestal moves in the decontamination direction together with the decontamination movement mechanism while following the surface of the radioactively contaminated layer, and the laser irradiation mechanism, the gas injection mechanism, and the dust suction mechanism mounted on the movable pedestal are The laser decontamination apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the radioactive contaminated layer is removed by irradiation with a laser beam and the radioactive dust is sucked and discharged while maintaining a predetermined positional relationship.
放射性汚染層の表面付近に開口し、レーザービームの照射に伴って放射性汚染層から発生した放射性ダストの放射性汚染層への再付着を回避するための第一噴射口と、
前記レーザー照射機構の先端部近傍に開口し、放射性汚染層から発生した放射性ダストによる、前記レーザー照射機構の先端レンズ系への衝突を回避するための第二噴射口とを有する請求項５に記載のレーザー除染装置。 The gas injection mechanism is
A first injection port that opens near the surface of the radioactively contaminated layer and prevents the radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer from reattaching to the radioactive contaminated layer due to the irradiation of the laser beam.
The fifth aspect of claim 5 has an opening near the tip of the laser irradiation mechanism and a second injection port for avoiding collision of the laser irradiation mechanism with the tip lens system by radioactive dust generated from the radioactive contaminated layer. Laser decontamination equipment.
フレキシブルホースを介して前記ダスト吸引機構と接続されレーザービームの照射に伴って発生する放射性ダストを負圧吸引するための吸引流路を内蔵するとともに、前記吸引流路を流れる放射性ダストを捕捉するためのエアフィルタが設けられる集塵装置とを備え、
前記エアフィルタは、前記吸引流路の末尾に配置された大気中への放出口よりも上流側に位置し高性能エアフィルタで構成されるメインフィルタと、前記メインフィルタよりもさらに前記吸引流路の上流側に位置し粗塵用エアフィルタで構成されるプレフィルタとを含むことを特徴とするレーザー除染システム。 The laser decontamination apparatus according to claim 5 or 6.
It is connected to the dust suction mechanism via a flexible hose and has a built-in suction flow path for negative pressure suction of radioactive dust generated by irradiation of the laser beam, and also to capture the radioactive dust flowing through the suction flow path. Equipped with a dust collector equipped with an air filter
The air filter includes a main filter located upstream of the discharge port to the atmosphere arranged at the end of the suction flow path and composed of a high-performance air filter, and the suction flow path further than the main filter. A laser decontamination system characterized by including a prefilter located upstream of the air filter for coarse dust.
前記集塵装置の内部には、前記吸引流路を横断するとともに、対向する二側壁に形成された一対の貫通孔と各々連通するように一直線状に形成されたプレフィルタ収容スペース部が配置され、
前記プレフィルタの交換時には、前記一対の貫通孔のうち一方の入口側貫通孔から挿入された新しいプレフィルタの枠体の側面で前記プレフィルタ収容スペース部に収容された使用済みプレフィルタの枠体の側面を押すことにより、使用済みプレフィルタが前記一対の貫通孔のうち他方の出口側貫通孔から押出し排出され、新しいプレフィルタが前記吸引流路を横断する形態で前記集塵装置の前記プレフィルタ収容スペース部にセットされる請求項７又は請求項８に記載のレーザー除染システム。 The pre-filter is held in a rectangular frame and is also held.
Inside the dust collector, a pre-filter accommodating space portion that crosses the suction flow path and is formed in a straight line so as to communicate with a pair of through holes formed in two facing side walls is arranged. ,
When the pre-filter is replaced, the frame of the used pre-filter accommodated in the pre-filter accommodating space on the side surface of the frame of the new pre-filter inserted from the inlet-side through hole of one of the pair of through holes. By pushing the side surface of the dust collector, the used prefilter is extruded and discharged from the outlet side through hole of the other of the pair of through holes, and the new prefilter crosses the suction flow path. The laser decontamination system according to claim 7 or 8, which is set in the filter accommodating space.
放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを塗膜の表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とするレーザー除染方法。 A laser decontamination method for removing a radioactively contaminated layer containing at least a coating film applied to the surface of a substrate and a surface layer portion of the substrate and contaminated with radioactivity from the main body portion of the substrate by a laser beam.
The first step of irradiating the CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer from the surface side of the coating film, and the radioactive contaminated layer roughened with a pulse laser for removing the rest of the radioactive contaminated layer. A laser decontamination method characterized by performing a second step of irradiating.
放射性汚染層を除去して粗面化するためのＣＷレーザーを塗膜の内表面側から照射する第一工程と、放射性汚染層の残部を除去するためのパルスレーザーを粗面化された放射性汚染層に照射する第二工程とを実行することを特徴とするレーザー除染方法。 Laser removal that removes the radioactively contaminated layer containing at least the coating film applied to the inner peripheral wall surface of the steel sheet constituting the tubular tank and the surface layer of the steel sheet and contaminated with radioactivity from the main body of the steel sheet by a laser beam. It ’s a dyeing method.
The first step of irradiating the CW laser for removing and roughening the radioactive contaminated layer from the inner surface side of the coating film, and the pulsed laser for removing the rest of the radioactive contaminated layer are roughened radioactive contamination. A laser decontamination method characterized by performing a second step of irradiating the layer.
前記第二工程において、前記パルスレーザーを照射しつつ除染方向に沿って同じ経路を逆向きに復移動する請求項１０又は請求項１１に記載のレーザー除染方法。 In the first step, while irradiating the CW laser, it moves back and forth in a predetermined direction along a predetermined path along a decontamination direction intersecting the laser irradiation direction.
The laser decontamination method according to claim 10 or 11, wherein in the second step, the pulse laser is irradiated and the same path is restored in the opposite direction along the decontamination direction.
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