JPH07269130A - Cleanup and removing method of contaminated concrete surface - Google Patents
Cleanup and removing method of contaminated concrete surfaceInfo
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- JPH07269130A JPH07269130A JP5747494A JP5747494A JPH07269130A JP H07269130 A JPH07269130 A JP H07269130A JP 5747494 A JP5747494 A JP 5747494A JP 5747494 A JP5747494 A JP 5747494A JP H07269130 A JPH07269130 A JP H07269130A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートの打ち放
しの表面保護や原子力発電所および放射性物質取り扱い
施設等の中で放射能により汚染されたコンクリートを長
期に、かつ安全に浄化し又は除去するに好適な汚染され
たコンクリート表面の浄化・除去方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the protection of exposed surface of concrete, and the long-term and safe purification or removal of concrete contaminated with radioactivity in nuclear power plants, radioactive material handling facilities and the like. The present invention relates to a suitable method for cleaning and removing contaminated concrete surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】コンクリートの打ち放し表面保護方法と
しては、例えば、1)シリコンと灯油とを混合した撥水
剤をコンクリート表面に塗布する方法、2)ケイ弗化ソ
ーダなどの水溶液を塗布してセメントの遊離したカルシ
ウムと反応させてホタル石を作る方法、3)アクリルや
EVAのエマルジョンを塗布含浸させる方法、4)透明
なアクリルウレタンや弗素樹脂を塗布硬化させる方法等
がある。一方、放射能によって汚染されたコンクリート
を処理する方法としては、例えば、1)汚染されたコン
クリートの部分を取り除く方法、2)コンクリート表面
を塗装で覆う方法等がある。2. Description of the Related Art As a method for protecting the exposed surface of concrete, for example, 1) a method of applying a water repellent agent containing a mixture of silicon and kerosene to the concrete surface, and 2) applying an aqueous solution of sodium fluorosilicate and cement. There is a method of making fluorspar by reacting with the released calcium of 3), a method of coating and impregnating an emulsion of acrylic or EVA, and 4) a method of coating and curing transparent acrylic urethane or a fluororesin. On the other hand, as a method for treating concrete contaminated by radioactivity, there are, for example, 1) a method for removing the contaminated concrete portion, and 2) a method for coating the concrete surface with paint.
【0003】一方、コンクリート表面を処理する公知技
術としては各種のものがある。例えば、特開昭64−3
086号公報、特開平1−275484号公報、特開平
3−16979号公報、特開昭60−44899号公
報、特開昭60−174994号公報、特開昭61−2
42273号公報、特開平3−112878号公報およ
び本発明の出願人による特願平5−234939号に開
示する技術等が上げられる。On the other hand, there are various known techniques for treating the surface of concrete. For example, JP-A-64-3
086, JP 1-275484, JP 3-16979, JP 60-44899, JP 60-174994, and JP 61-2.
The techniques disclosed in Japanese Patent Application No. 42273, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-112878, and Japanese Patent Application No. 5-234939 by the applicant of the present invention can be cited.
【0004】特開昭64−3086号公報の「コンクリ
ート表面の補修または保護方法」はコンクリートの表面
に高濃度のシラン又はシロキサン系化合物を塗布するも
ので塩素イオンにより劣化したコンクリート構造物等の
表面の改修,保護を行うものである。特開平1−275
484号公報の「加工物の表面改質方法」は、コンクリ
ート等の加工物の表面に顔料を焼着させて耐久性のある
仕上げ面を作ると共に表面に自由な模様等を作るもので
ある。また、特開平3−16979号公報の「セラミッ
クス被覆コンクリートとその製造方法」はコンクリート
の表面にセラミックス被覆層を被覆焼成する技術を開示
するものである。以上のものはいずれもコンクリート表
面の処理に関するものでレーザ光による溶融処理等を行
っているが、本発明の浄化・除去方法のように汚染され
たコンクリートの表面を安定,固化させる技術ではな
い。また、特開昭60−44899号公報の「汚染コン
クリート除去方法」はコンクリートの汚染部分を機械的
に削り取ってその粉体を吸引除去するものであり、特開
昭60−174994号公報の「コンクリートの放射能
汚染部の除去方法」は無機塩類の水溶液を含浸させて汚
染部を破砕させ、更に、破砕部に金属アルコキシドを含
浸させて破砕コンクリート片同志を接着固化して剥離さ
せるものであり、特開昭61−242273号公報の
「鉄筋コンクリート構造物の切断工法及びその装置」は
レーザ光により溶断除去する技術を開示するものであ
る。これ等はそれぞれ特徴を有するものが本発明と異な
り発生する除去物の回収が困難であり、かつ汚染部分の
浄化方法においても相異するものである。また、特開平
3−112878号公報の「セラミック被覆コンクリー
トの製造方法」はレーザ光でコンクリート表面を加熱し
コンクリートの表面にセラミック被覆層を焼成させるも
ので本発明の目的の汚染コンクリートの浄化とは相異す
るものである。また、特願平5−23493号はコンク
リートの表面の溶射処理技術について開示するものであ
るが、その表面にメタリック仕上げを施すもので本発明
の目的と相異する。Japanese Patent Laid-Open No. Sho 64-3086 discloses a method for repairing or protecting the surface of concrete, in which a high concentration of silane or siloxane compound is applied to the surface of concrete and the surface of concrete structures deteriorated by chlorine ions. The repair and protection of Japanese Patent Laid-Open No. 1-275
The "process surface modification method" of Japanese Patent No. 484 is a method of baking a pigment on the surface of a work such as concrete to form a durable finished surface and also to form a free pattern on the surface. Further, "Ceramics-coated concrete and method for producing the same" in JP-A-3-16979 discloses a technique of coating and firing a ceramic coating layer on the surface of concrete. All of the above are related to the treatment of the concrete surface, and the melting treatment by the laser beam and the like are performed, but they are not the techniques for stabilizing and solidifying the contaminated concrete surface like the purification / removal method of the present invention. Further, the "contamination concrete removing method" of JP-A-60-44899 is a method of mechanically shaving a contaminated portion of concrete to suck and remove the powder, and the "concrete of JP-A-60-174994". The method of removing radioactively contaminated parts '' is to impregnate an aqueous solution of an inorganic salt to crush the contaminated part, further impregnate the crushed part with a metal alkoxide, and bond and solidify the crushed concrete pieces to separate them. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 61-242273, "Cutting Method for Reinforced Concrete Structure and Apparatus Therefor", discloses a technique for fusing and removing by laser light. Unlike the present invention, it is difficult to collect the removed substances, which have their own characteristics, and also differ in the method of cleaning the contaminated portion. Further, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-112878, "Ceramic Coated Concrete Manufacturing Method" heats the concrete surface with a laser beam to burn a ceramic coating layer on the surface of the concrete. They are different. Further, Japanese Patent Application No. 5-23493 discloses a technique for thermal spraying treatment on the surface of concrete, which is different from the object of the present invention in that the surface is given a metallic finish.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記したように、コン
クリートの打ち放しの表面保護方法としては、1)乃至
4)に記載したものが従来より行われている。しかしな
がら、これ等の方法の場合には、樹脂を塗布することに
より光沢が生じコンクリートの打ち放しの良さが無くな
ってしまう問題点がある。また、コンクリートが均一で
ないため表面の吸水率が異なり、ムラが生じる難点があ
る。一方、放射能によって汚染されたコンクリートの処
理方法として前記した1)乃至2)の方法があるが、こ
れ等は公知技術にもあるようにコンクリートの表層を破
砕又は研削するもので、いずれの場合もコンクリート粉
が飛散する。このコンクリート粉を回収するには集塵器
が必要になり、そのフィルタや集塵器自体が新たな汚染
物となり放射性廃棄物の増量を招く。また、作業中にお
ける粉塵吸引による作業員の内部被曝の恐れがあり危険
である。更に、コンクリート表面を塗装で覆う方法は、
膜厚が薄く、付着力が弱く剥離や膜面のクラック,水分
の蒸発力やエフロレッセンスによる膜の浮き上りなどが
生じ耐久性が低下する問題点がある。更に、前記したよ
うに各種の公知技術の場合には問題点がそれぞれあり、
汚染されたコンクリートの表面処理として適切な方法と
は言えない。As described above, the methods described in 1) to 4) have heretofore been used as the surface protection method for the exposed concrete. However, in the case of these methods, there is a problem that the application of the resin causes gloss and the goodness of the exposed concrete is lost. Further, since the concrete is not uniform, the water absorption rate on the surface is different, which causes a problem that unevenness occurs. On the other hand, there are methods 1) to 2) described above as methods for treating concrete contaminated by radioactivity. These are methods for crushing or grinding the surface layer of concrete as in the known art. Also concrete powder is scattered. A dust collector is required to collect this concrete powder, and the filter and the dust collector itself become new pollutants, leading to an increase in the amount of radioactive waste. In addition, there is a danger that workers may be internally exposed to dust due to dust suction during work. Furthermore, the method of covering the concrete surface with paint is
There is a problem that the film thickness is thin, the adhesive force is weak and peeling, cracks on the film surface, film evaporation due to water evaporation force or efflorescence, and the like cause deterioration of durability. Further, as described above, there are problems in various known techniques,
It is not a suitable method for surface treatment of contaminated concrete.
【0006】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、コンクリート表面の汚染部を浄化し耐久性のある安
定形状で固化して保存するか、又は発塵のない状態で除
去し、汚染されたコンクリートの浄化・除去を行うと共
に、放射性物質の取り扱いが安全に出来、汚染層の回収
が容易に、かつ安全に行われ、無人化が可能な汚染され
たコンクリート表面の浄化・除去方法を提供することを
目的とする。[0006] The present invention solves the above problems, and cleans the contaminated part of the concrete surface and solidifies it in a durable and stable shape for storage, or removes it in a dust-free state to contaminate it. A method for cleaning and removing contaminated concrete surface, which can clean and remove the contaminated concrete, handle radioactive materials safely, and easily and safely recover the contaminated layer, and can perform unmanned operation. The purpose is to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、硬化後汚染されたコンクリートの水分
を蒸発させて乾燥させ、当該コンクリート表面の塵及び
エフロレッセンスを除去し、更に必要に応じて低出力レ
ーザ照射により乾燥させた後、該コンクリート表面に有
機又は無機の汚染浄化性材料を吹き付け又は塗布乃至含
浸させ、次に高出力のレーザ照射により当該コンクリー
トの表面を固化あるいはガラス化し、必要に応じて前記
ガラス質を粉状化して除去する汚染されたコンクリート
表面の浄化・除去方法を特徴とする。また、汚染された
コンクリートの表面に低出力のレーザを照射して当該表
面に汚染物質が凝集された球状のガラス粒を形成した
後、当該ガラス粒を除去する方法を特徴とする。更に、
具体的に、前記有機の汚染浄化性材料がポリシロキサン
樹脂であり、前記無機の汚染浄化性材料が、放射線に対
し遮蔽効果のある金属を含む物質であり、前記無機の汚
染浄化性材料が、ガラス質に交換される物質であること
を特徴とする。更に、望ましくは前記低出力のレーザの
出力が0.1[kw]以上2[kw]以下であり、高出
力のレーザの出力が3[kw]以上7[kw]以下であ
ることを特徴とするものである。ここでレーザの出力を
前記の範囲としたのはレーザ照射による暴裂を防止し所
望の溶融状態を保持させるために実験的に求められたも
のである。In order to achieve the above object, the present invention removes dust and efflorescence on the concrete surface by evaporating the water content of the contaminated concrete after curing to dry it. After drying by low-power laser irradiation as required, the concrete surface is sprayed or coated with or impregnated with an organic or inorganic pollution-purifying material, and then the high-power laser irradiation solidifies the surface of the concrete or glass. It is characterized by a method for cleaning / removing a contaminated concrete surface, in which the vitreous material is pulverized and, if necessary, powdered and removed. Further, the method is characterized in that the surface of the contaminated concrete is irradiated with a low-power laser to form spherical glass particles in which the contaminants are aggregated, and then the glass particles are removed. Furthermore,
Specifically, the organic pollution control material is a polysiloxane resin, the inorganic pollution control material is a substance containing a metal having a shielding effect against radiation, and the inorganic pollution control material is It is characterized by being a substance that is exchanged into glass. Further, it is preferable that the output of the low-power laser is 0.1 [kw] or more and 2 [kw] or less, and the output of the high-power laser is 3 [kw] or more and 7 [kw] or less. To do. Here, the output of the laser is set within the above range because it is experimentally determined in order to prevent the bursting due to the laser irradiation and maintain the desired molten state.
【0008】[0008]
【作用】硬化したコンクリートの表面に低出力のレーザ
を照射しコンクリート内の水分を蒸発させ塵やエフロレ
ッセンスを除去し下地調整処理を行う。この下地にポリ
シロキサン樹脂のような有機物や放射線に対し遮蔽効果
のある金属を含む物質およびガラス質に変換される性質
の物質等の無機物からなる汚染浄化性材料を吹き付け又
は塗布ないし含浸させ高出力のレーザ(波長約10[μ
m])を照射し溶融させ、コンクリート表面に撥水性の
高い強固なガラス層を形成する。高出力のレーザの照射
によりコンクリートの表面温度は500乃至1500
[℃]程度に瞬間的に高温になる。汚染浄化性材料は、
スプレーやローラおよび刷毛等を用いてコンクリート表
面に塗布される。また、高出力のレーザを照射すると塗
布された汚染浄化性材料は500乃至1500[℃]の
高温になり溶融状態となり、放射性の高い汚染物質は溶
融されてガラス層となって固定化される。このガラス層
は除去可能な球状体となる。[Function] The surface of the hardened concrete is irradiated with a low-power laser to evaporate the water content in the concrete to remove dust and efflorescence and to perform a groundwork adjustment process. A high output can be obtained by spraying or coating or impregnating this substrate with an organic substance such as polysiloxane resin, a substance containing a metal having a shielding effect against radiation and an inorganic substance such as a substance having a property of being converted into glass. Laser (wavelength approx. 10 [μ
m]) is irradiated and melted to form a strong glass layer having high water repellency on the concrete surface. The surface temperature of concrete is 500 to 1500 by irradiation of high power laser.
The temperature rises instantaneously to about [° C]. The pollution purifying material is
It is applied to the concrete surface using a spray, roller, brush or the like. Further, when the high-power laser is irradiated, the applied pollution purifying material reaches a high temperature of 500 to 1500 [° C.] and is in a molten state, and the highly radioactive pollutant is melted and fixed as a glass layer. This glass layer becomes a removable spherical body.
【0009】レーザ照射によって、通常のコンクリート
より溶融温度を低下させる物質としては、アルカリ金属
の酸化物や水酸化物があり、その具体的な事例として
は、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの酸化物や水
酸化物が上げられる。これらの物質は、コンクリート中
のレーザ光を吸収するシリカ、珪酸カルシウムなどの物
質と反応して、より低温で溶融するアルカリ珪酸化合物
を形成する。次に、ガラスを形成する物質として、シリ
カ、アルミナ、燐酸、硼酸およびそれらのリチウム、ナ
トリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、マグネシウ
ム、カルシウムなどのアルカリ土類塩を使用することが
出来る。また、シリカとアルミナの化合物、例えばゼオ
ライト、長石、マイカ、粘度鉱物などが使用出来る。更
に、シリカ、アルミナ、無水ホウ酸などを用いたガラス
の粉末、焼物の釉薬粉なども使用出来る。これらの物質
を汚染されたコンクリートへ塗布、浸透する方法は、水
に溶ける物質は水溶液にしてコンクリート表面に吹き付
け、次いでコンクリート表面から浸透させることによっ
て行うことが出来る。水を用いる場合には、その乾燥の
ために比較低出力でレーザを照射して約150[℃]に
加熱し表面の水分を蒸発させ充分乾燥する。本発明で用
いる粘着性材料とは、ガラス形成材料をレーザで照射す
る迄コンクリートの表面で粘着して保持出来るものであ
ればよい。特に、水に溶けないガラスを形成する物質を
使用する場合には、粘着性材料にガラス形成材料を分散
し、塗料状にしてコンクリート表面に吹き付ける方法、
或はローラを用いて塗り付ける方法がとられる。用いら
れる粘着性材料の種類のうち、無機質の材料としては珪
酸ソーダや珪酸カリがある。これらは粘度の高い物質で
あり、ガラスを形成する物質を分散させることによって
塗料化組成物として使用する。また、有機質の材料とし
ては、水溶性高分子、エマルジョン型高分子およびホッ
トメルト型高分子などの材料がある。水溶性の高分子材
料の具体的な例としては、メチルセルロース、エチルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース、ニカワ、寒
天、アルギン酸塩などの天然物をベースに用いた高分子
材料がある。また、合成の水溶性高分子材料としては、
ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニ
ルアルコール、ポリ酢酸ビニルの部分鹸化物、アクリル
酸もしくはその塩メタクリル酸もしくはその塩を含有す
る高分子材料などが上げられる。次に、エマルジョン型
高分子材料の例としては、ポリ酢酸ビニル、エチレン・
酢酸ビニル樹脂、アクリル系樹脂、スチレン・ブタジエ
ン樹脂などの水分散型のエマルジョンが上げられる。ガ
ラスを形成する物質に対し水溶性高分子やエマルジョン
型高分子を粘着性材料として用いて、コンクリートに塗
布する場合には、その乾燥のために比較的低出力でレー
ザを照射して約150[℃]に加熱して水分を蒸発させ
充分乾燥する。なお、樹脂が付着したコンクリート表面
をレーザ照射すると、樹脂やカーボンが残ることがある
が、それを避けるために、熱解重合の樹脂を使用すると
よい。熱解重合する樹脂の例としては、アクリル酸やメ
タクリル酸のエステル及び/又は塩を用いた樹脂エマル
ジョンがあり、これらの樹脂は約400[℃]でほぼ完
全にモノマーに解離する。これらの樹脂を用いてガラス
化成分を塗料化して、コンクリート表面に塗布し、レー
ザを照射するとガラスを形成する物質が加熱される際、
樹脂が解重合を受けて燃焼し、ガラスの中には残らな
い。なお、合成の高分子材料として、溶剤型の塗料に上
記のガラスを形成する物質を分散して使用してもよい
が、密閉されたコンクリートの中で溶剤が揮発して危険
であり、また、大気汚染の点からも避ける方がよい。更
に、ホットメルト型の粘着性材料の例としては、テルペ
ン樹脂、ブチラール樹脂、石油樹脂、アスファルト、エ
チレン・酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリイソブチレン、ポリオレフィンなどがあ
る。これらの粘着性材料にガラスを形成する物質を加え
て、粘着性材料を加熱溶融し、ポンプおよび加熱したホ
ースで輸送し、アプリケータを用いてコンクリートの表
面に塗り付ける。使用するポンプ、加熱出来るホースお
よびアプリケータは、通常のホットメルト型接着剤の塗
布機器を使用すればよい。As a substance that lowers the melting temperature than that of ordinary concrete by laser irradiation, there are alkali metal oxides and hydroxides, and specific examples thereof include oxides of lithium, sodium, potassium and the like. The hydroxide is raised. These substances react with substances such as silica and calcium silicate that absorb laser light in concrete to form an alkali silicate compound that melts at a lower temperature. Next, as a material for forming glass, silica, alumina, phosphoric acid, boric acid and their alkali metal salts such as lithium, sodium and potassium, and alkaline earth salts such as magnesium and calcium can be used. Further, compounds of silica and alumina, such as zeolite, feldspar, mica, clay mineral, etc. can be used. Furthermore, glass powder using silica, alumina, boric anhydride, etc., and glaze powder of burned material can also be used. The method of applying and permeating these substances into contaminated concrete can be carried out by making a water-soluble substance into an aqueous solution, spraying it on the concrete surface, and then permeating from the concrete surface. When water is used, a laser is irradiated at a comparatively low output to dry the water, and the water is heated to about 150 [° C.] to evaporate the water content on the surface and dry it sufficiently. The adhesive material used in the present invention may be any material that can adhere to and hold the glass forming material on the surface of the concrete until it is irradiated with a laser. In particular, when using a substance that forms a glass that does not dissolve in water, a method of dispersing a glass-forming material in an adhesive material, spraying it on a concrete surface in the form of a paint,
Alternatively, a method of applying with a roller may be used. Among the adhesive materials used, inorganic materials include sodium silicate and potassium silicate. These are highly viscous substances and are used as a coating composition by dispersing a glass-forming substance. Further, as the organic material, there are materials such as water-soluble polymers, emulsion polymers and hot-melt polymers. Specific examples of water-soluble polymer materials include polymer materials based on natural products such as methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, glue, agar and alginate. Further, as the synthetic water-soluble polymer material,
Examples thereof include polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, a partially saponified product of polyvinyl acetate, and a polymer material containing acrylic acid or its salt methacrylic acid or its salt. Next, examples of emulsion type polymer materials include polyvinyl acetate, ethylene.
Water-dispersed emulsions of vinyl acetate resin, acrylic resin, styrene-butadiene resin, etc. are listed. When a water-soluble polymer or emulsion-type polymer is used as an adhesive material for a substance that forms glass and is applied to concrete, a laser is irradiated at a relatively low output for about 150 [for drying it]. [° C] to evaporate the water and dry it sufficiently. When the surface of the concrete on which the resin adheres is irradiated with laser, resin and carbon may remain, but in order to avoid it, it is preferable to use a resin of thermal depolymerization. An example of the resin that undergoes thermal depolymerization is a resin emulsion using an ester and / or salt of acrylic acid or methacrylic acid, and these resins are almost completely dissociated into monomers at about 400 ° C. When the vitrification component is made into a paint using these resins, it is applied to the concrete surface, and when the substance that forms the glass is heated when irradiated with laser,
The resin undergoes depolymerization and burns and does not remain in the glass. The synthetic polymer material may be used by dispersing the above glass-forming substance in a solvent-type paint, but it is dangerous that the solvent volatilizes in the closed concrete, and It is better to avoid it in terms of air pollution. Further, examples of the hot-melt type adhesive material include terpene resin, butyral resin, petroleum resin, asphalt, ethylene / vinyl acetate resin, polyester resin, polyamide resin, polyisobutylene and polyolefin. A glass-forming substance is added to these sticky materials, the sticky materials are heated and melted, transported by a pump and a heated hose, and applied to the concrete surface using an applicator. As the pump, the heatable hose and the applicator to be used, an ordinary hot melt adhesive application device may be used.
【0010】本発明においては、コンクリート表面に付
着・浸透されたガラスを形成する物質を炭酸ガスレーザ
によって加熱溶融して、冷却固化したガラスでコンクリ
ート表面を覆うが、この際用いる炭酸ガスレーザは、レ
ーザ発振部は通常工業的に使用されている炭酸ガスレー
ザを用いることが出来る。しかし、発振されたレーザ光
をコンクリート表面に導波するため、特別のレンズ系を
装着する。その原理は壁に対しては、水平なレーザ光を
コンクリート面に直角に当て、上下左右方向に走査出来
るレンズ系または導光管を、また、床に対しては、レー
ザ光を下向きに垂直に当て、縦横に走査出来るレンズ系
および導光管を、更に、天井に対しては、レーザ光を上
向きに直角に当て、縦横に走査出来るレンズ系および導
光管を使用する。本発明の方法を、放射能で汚染された
コンクリートの表面処理に応用することによって、コン
クリート表面をガラス化することが出来るので、放射能
で汚染されたコンクリート保管にとって有効な技術を提
供することが可能となる。In the present invention, a substance that forms and adheres to the surface of concrete to form glass is heated and melted by a carbon dioxide gas laser, and the concrete surface is covered with cooled and solidified glass. The carbon dioxide laser used at this time is laser oscillation. The carbon dioxide gas laser which is usually used industrially can be used for the part. However, a special lens system is attached to guide the oscillated laser light to the concrete surface. The principle is that a horizontal laser beam is applied to the concrete surface at a right angle to the wall, and a lens system or light guide tube that can scan vertically and horizontally is applied, and to the floor, the laser beam is directed vertically downward. A lens system and a light guide tube which can be vertically and horizontally scanned are used. Further, a lens system and a light guide tube which are vertically and horizontally scanned by applying a laser beam to the ceiling at a right angle are used for the ceiling. By applying the method of the present invention to the surface treatment of radioactively contaminated concrete, it is possible to vitrify the concrete surface, and therefore it is possible to provide an effective technique for storage of radioactively contaminated concrete. It will be possible.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明の請求項1に対応する浄化方法を説明
するための説明用ブロック図、図2はそのフローチャー
ト、図3は請求項2に対応する除去方法の工程説明図、
図4は請求項3の実施例のレーザ照射を示す説明図、図
5はポリシロキサン樹脂の骨格を示す模式図、図6は請
求項4の実施例のレーザ照射を示す説明図、表1,表2
は請求項5の実施例における効果と従来技術との比較を
示すものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an explanatory block diagram for explaining a purification method according to claim 1 of the present invention, FIG. 2 is a flowchart thereof, and FIG. 3 is a process explanatory diagram of a removal method according to claim 2.
4 is an explanatory view showing laser irradiation of the embodiment of claim 3, FIG. 5 is a schematic diagram showing a skeleton of polysiloxane resin, FIG. 6 is an explanatory view showing laser irradiation of the embodiment of claim 4, Table 1, Table 2
Shows a comparison between the effect of the embodiment of claim 5 and the prior art.
【0012】(実施例1)図1および図2に示すよう
に、0.1[kw]以上2[kw]以下の低出力のレー
ザ光を放射能汚染したコンクリートの表面に照射し乾燥
させ(ステップ100)、水分蒸発と塵およびエフロレ
ッセンスを除去する(ステップ101)。次に、必要に
応じ低出力のレーザを照射し下地調整処理を行う(ステ
ップ102)。次に、コンクリートの表面に汚染浄化性
材料を吹き付け又は塗布或は含浸させる(ステップ10
3)。3[kw]以上7[kw]以下の高出力のレーザ
を汚染浄化性材料に照射し溶融させる(ステップ10
4)。更に、レーザ光を照射しながら溶融された汚染物
質を硬化させて固定化する(ステップ105)。以上に
よりコンクリートの表面には硬いガラス質の層が形成さ
れる(ステップ106)。このガラス層は除去し易い球
状体からなり、容易に除去することが出来る(ステップ
107)。以下により放射能汚染したコンクリートが形
成される(ステップ108)。なお、以上の説明におい
て、エフロレッセンスとは石材やコンクリートなどの表
面に出来る白い結晶であり、コンクリートの場合には主
にセメントの加水分解によって生じる水酸化石灰で白
華,鼻垂れ等といわれる汚物である。Example 1 As shown in FIGS. 1 and 2, a low-power laser beam of 0.1 [kw] or more and 2 [kw] or less was applied to the surface of concrete that had been radioactively contaminated to dry it. Step 100), evaporating water and removing dust and efflorescence (step 101). Next, a low-power laser is irradiated as needed to perform a background adjustment process (step 102). Next, the surface of the concrete is sprayed or coated with or impregnated with a pollution control material (step 10).
3). The pollution purifying material is irradiated with a laser having a high output of 3 [kw] or more and 7 [kw] or less to melt it (step 10).
4). Further, while the laser light is irradiated, the melted contaminants are cured and fixed (step 105). As described above, a hard glassy layer is formed on the surface of the concrete (step 106). This glass layer consists of a spherical body that is easy to remove and can be easily removed (step 107). The following forms radioactively contaminated concrete (step 108). In the above explanation, efflorescence is a white crystal formed on the surface of stone or concrete, and in the case of concrete, it is mainly lime hydroxide produced by hydrolysis of cement and filth that is said to be white flower, dripping, etc. Is.
【0013】(実施例2)図3に示すように、骨材1と
セメントペースト2等からなる放射能汚染したコンクリ
ート3にレーザ光を照射すると表面温度が約1400
[℃]になる。放射能で汚染されたセメントペースト2
がレーザ照射により溶融し肉ヤセが生じる。セメントペ
ーストは丸く球を作り始めると共にコンクリート内部の
空気やガスにより溶融している球は内部から押圧され、
その表面張力により前記球は凝集し球状のガラス粒4が
形成される。このガラス球4は簡単に剥離され、真空手
段等により吸引される。また、図示のように刷毛等によ
り回収されドラム内に廃棄される。汚染されたセメント
ペーストはガラス粒4内につつみ込まれているためガラ
ス粒は汚染物にはならない。以上の実施例を更に具体的
に説明する。原子力発電所の格納容器に使用されるコン
クリートと同じ調合のコンクリート硬化体を用意する。
これを数年間放射性物質取り扱い施設内に設置すること
によって、約10[mm]の放射能汚染層が形成され
た。この10[mm]の汚染層を取り除くためには下記
の順に作業を行った。まず、炭酸ガスレーザを用い、レ
ーザ出力1[kw],ビーム径12[mm],照射速度
4000[mm/min],照射ピッチ9[mm]の条
件でコンクリートの表面を加熱し、表面近辺の水分を蒸
発させた。次いで、炭酸ガスレーザを用い、レーザ出力
5[kw],ビーム径9[mm],照射速度1200
[mm/min],照射ピッチ6[mm]の照射条件で
コンクリートを表面から約3[mm]の深さまで溶融さ
せ、球状のガラス粒4を生成させた。次に、このガラス
粒4を真空手段等によって取り除いた。このときは、コ
ンクリートの粉末などが発生しなかった。前記工程を4
回繰り返すことにより汚染した10[mm]厚のコンク
リート層を粉塵などの発生なく除去することが出来た。(Embodiment 2) As shown in FIG. 3, when the radioactive ray-contaminated concrete 3 composed of the aggregate 1 and the cement paste 2 is irradiated with laser light, the surface temperature is about 1400.
It becomes [℃]. Radioactively contaminated cement paste 2
Is melted by the laser irradiation, and meat shaving occurs. The cement paste begins to make round spheres and the spheres melted by the air and gas inside the concrete are pressed from the inside,
The surface tension causes the spheres to aggregate to form spherical glass particles 4. The glass bulb 4 is easily peeled off and sucked by a vacuum means or the like. In addition, as shown in the figure, it is collected by a brush or the like and discarded in the drum. The contaminated cement paste is encased in the glass particles 4, so the glass particles do not become a contaminant. The above embodiment will be described more specifically. Prepare a concrete hardening body with the same mix as the concrete used for the containment vessel of a nuclear power plant.
By installing this in a radioactive material handling facility for several years, a radioactive contamination layer of about 10 [mm] was formed. In order to remove this 10 [mm] contaminated layer, the work was performed in the following order. First, a carbon dioxide gas laser was used to heat the surface of the concrete under the conditions of a laser output of 1 [kw], a beam diameter of 12 [mm], an irradiation speed of 4000 [mm / min], and an irradiation pitch of 9 [mm]. Was evaporated. Next, using a carbon dioxide gas laser, laser output 5 [kw], beam diameter 9 [mm], irradiation speed 1200
Under the irradiation conditions of [mm / min] and an irradiation pitch of 6 [mm], the concrete was melted to a depth of about 3 [mm] from the surface to generate spherical glass particles 4. Next, the glass particles 4 were removed by vacuum means or the like. At this time, concrete powder was not generated. Step 4
By repeating the operation repeatedly, the contaminated concrete layer having a thickness of 10 [mm] could be removed without generating dust.
【0014】(実施例3)本実施例は汚染浄化性材料と
してポリシロキサン樹脂を用いた場合である。図4に示
すように放射能汚染したコンクリート3の表面にはレー
ザ光線5が照射される。すなわち、図略のレーザ光源か
らのレーザ光線5は焦点レンズ6、固定ミラー7、オシ
レートミラー8を介し中間で焦点位置9を形成して放射
能汚染したコンクリート3の表面に照射される。表向に
は浸透したポリシロキサン樹脂層10が形成され、当該
層10はレーザ光線5により溶融されレーザ照射による
溶融12層を形成する。なお、本実施例で使用されたポ
リシロキサン樹脂Aの樹脂骨格は図5の模式図に示す。
図に示すようにこの樹脂は撥水性、反応性,耐熱性、造
膜性を有するものからなる。以上の実施例を更に具体的
に説明する。原子力発電所のコンクリート格納容器と同
じ調合のコンクリートの硬化体を用意する。これを1年
間放射性物質取り扱い施設内に設置する。1年後に、出
力500[w]の炭酸ガスレーザでコンクリート表面を
照射する。これにより、コンクリート表面に付着してい
た塵やエフロレッセンスや水分を除去して健全なコンク
リート表面層を得る。強固な膜面を得るには下地の調整
が品質を左右する。この下地の上に、ポリシロキサン樹
脂をローラ塗装して充分基材のコンクリートに樹脂を浸
透させる。ついで、出力1.6[kw]炭酸ガスレーザ
を用いてコンクリート面を照射することにより、ポリシ
ロキサン樹脂とセメントが溶融して混ざりあい表層に存
在する放射物質を固定化した。コンクリート表面の溶融
エネルギーは、実験により次式で求めることが出来る。 P=4.2×V×ρ×K×H/T P:ポリシロキサン樹脂とコンクリートの溶融に必要な
パワー[joul/sec] V:新しく形成される溶融体の体積[cm3] ρ:基材の密度[g/cm3] K:基材の比熱[joul/g・℃] H:基材の溶融温度[1300℃] T:処理時間[sec](Embodiment 3) In this embodiment, a polysiloxane resin is used as a pollution control material. As shown in FIG. 4, the surface of the concrete 3 contaminated with radioactivity is irradiated with a laser beam 5. That is, a laser beam 5 from a laser light source (not shown) is irradiated through a focusing lens 6, a fixed mirror 7 and an oscillating mirror 8 onto a surface of concrete 3 which is radioactively contaminated by forming a focal position 9 in the middle. A permeated polysiloxane resin layer 10 is formed on the surface, and the layer 10 is melted by a laser beam 5 to form a melted 12 layer by laser irradiation. The resin skeleton of the polysiloxane resin A used in this example is shown in the schematic view of FIG.
As shown in the figure, this resin has water repellency, reactivity, heat resistance, and film forming property. The above embodiment will be described more specifically. Prepare a hardened concrete with the same mix as the concrete containment vessel of the nuclear power plant. It will be installed in a facility that handles radioactive substances for one year. One year later, the concrete surface is irradiated with a carbon dioxide laser with an output of 500 [w]. This removes dust, efflorescence, and water adhering to the concrete surface to obtain a sound concrete surface layer. In order to obtain a strong film surface, the quality of the underlying layer affects the quality. A polysiloxane resin is roller-coated on this base material to sufficiently permeate the concrete into the base material. Then, by irradiating the concrete surface with a carbon dioxide gas laser with an output of 1.6 [kw], the polysiloxane resin and the cement were melted and mixed with each other to immobilize the radioactive substance existing on the surface layer. The melting energy of the concrete surface can be calculated by the following formula by experiment. P = 4.2 × V × ρ × K × H / T P: Power required for melting polysiloxane resin and concrete [joul / sec] V: Volume of newly formed melt [cm 3 ] ρ: group Material density [g / cm 3 ] K: Specific heat of substrate [joul / g · ° C] H: Melting temperature of substrate [1300 ° C] T: Processing time [sec]
【0015】(実施例4)本実施例は汚染浄化性材料と
して放射線に対して遮蔽効果のある金属を用いたもので
ある。図6において図4と同一符号のものは同一物を示
し、その説明を省略する。放射能汚染したコンクリート
3の表面には遮蔽効果のある金属溶射した金属溶射面1
1が形成され、この金属溶射面11はレーザ光線5によ
り溶融されレーザ照射による溶融層12を形成し、放射
能で汚染した物質を固定化する。次に、以上の実施例を
更に具体的に説明する。原子力発電所のコンクリート格
納容器と同じ割合のコンクリートの硬化体を用意する。
これを1年間放射性物質取り扱い施設内に設置する。1
年後に、出力500[w]の炭酸ガスレーザでコンクリ
ート表面を照射する。これにより、コンクリート表面に
付着していた塵やエフロレッセンスや水分を除去して健
全なコンクリート表面層を得る。強固な膜面を得るには
下地の調整が品質を左右する。この下地の上に、直径
1.6[mm]の亜鉛の線材をプラズマ照射する。亜鉛
は比重が大きくて遮蔽に寄与するだけでなく、溶融温度
が400[℃]程度と低いために基材のコンクリートに
密着しやすい長所があり、耐久性、経済性にも優れる。
その後、出力1.6[kw]の炭酸ガスレーザを用いて
照射することにより、亜鉛とセメントが溶融して混ざり
あい表面に存在する放射能で汚染した物質を固定化し
た。(Embodiment 4) In this embodiment, a metal having a radiation shielding effect is used as a pollution control material. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. The surface of the radioactively contaminated concrete 3 has a shielding effect on the surface of the sprayed metal 1
1 is formed, and this metal sprayed surface 11 is melted by the laser beam 5 to form a molten layer 12 by laser irradiation, and the substance contaminated by radioactivity is fixed. Next, the above embodiment will be described more specifically. Prepare a concrete hardened material in the same proportion as the concrete containment vessel of the nuclear power plant.
It will be installed in a facility that handles radioactive substances for one year. 1
After a year, the concrete surface is irradiated with a carbon dioxide laser with an output of 500 [w]. This removes dust, efflorescence, and water adhering to the concrete surface to obtain a sound concrete surface layer. In order to obtain a strong film surface, the quality of the underlying layer affects the quality. A zinc wire rod having a diameter of 1.6 [mm] is plasma-irradiated on the base. Zinc has a large specific gravity and contributes to shielding, and since it has a low melting temperature of about 400 [° C.], it has an advantage of easily adhering to the concrete of the base material, and is excellent in durability and economical efficiency.
Then, by irradiating with a carbon dioxide gas laser with an output of 1.6 [kw], zinc and cement were melted and mixed, and a substance contaminated with radioactivity existing on the surface was immobilized.
【0016】(実施例5)本実施例は汚染浄化性材料と
してガラス質に変換される物質を用いた場合を示す。表
1の実験番号1乃至3は従来技術の比較例であり、実験
番号4から10が本発明の実施例である。(Embodiment 5) This embodiment shows a case where a substance which is converted into glass is used as the pollution purifying material. Experiment numbers 1 to 3 in Table 1 are comparative examples of the prior art, and experiment numbers 4 to 10 are examples of the present invention.
【0017】[0017]
【表1】 [Table 1]
【0018】本実施例では、30[cm]角厚さ10
[cm]のコンクリート製試験体を使用し、これに水溶
性のガラスを形成する物質を付着、浸透させ、低出力の
レーザをこのコンクリートに照射して加熱乾燥する。次
いで高出力のレーザを照射して、各種のガラスを形成す
る物質とコンクリートとを溶融,冷却して、コンクリー
トの表面にガラス質の被覆を行った。また、比較のため
に、同じ寸法の試験体に従来の塗装および金属で被覆し
たサンプルを作製した。これらの試験体について、γ線
による耐久性テストおよび空気中での劣化試験を行い、
その結果を表1に示した。本実施例で、放射能で汚染さ
れたコンクリートの取り扱いが困難であるために、比較
的実験しやすい通常のコンクリートの被覆体にγ線を照
射して耐久性テストを行った。この結果によれば、本発
明の方法は、いずれもそれぞれの試験に良好な耐久性を
示した。In this embodiment, a square thickness of 30 cm is 10
A [cm] concrete test body is used, and a water-soluble glass-forming substance is adhered and penetrated into the test body, and a low-power laser is irradiated onto the concrete to heat and dry it. Then, a high-power laser was irradiated to melt and cool various glass forming substances and concrete, and the surface of the concrete was coated with glass. Also, for comparison, samples of the same size were prepared by conventional coating and metal coating. For these test bodies, a durability test by γ-rays and a deterioration test in air were performed,
The results are shown in Table 1. In this example, since it was difficult to handle the concrete contaminated with radioactivity, the durability test was conducted by irradiating the ordinary concrete covering body which is relatively easy to experiment with γ-rays. According to these results, all the methods of the present invention showed good durability in each test.
【0019】次に、表2の実験番号11乃至23は本実
施例の別の実験を示すものである。Next, Experiment Nos. 11 to 23 in Table 2 show other experiments of this embodiment.
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】表1に示したと同様な試験体に対し、水に
溶けない各種のガラスを形成する物質を、粘着性材料を
使用して付着、浸透させ、次いで必要に応じて低出力の
レーザをこのコンクリートに照射して加熱乾燥して、次
いで高出力のレーザ光を照射して、各種のガラスを形成
する物質を溶融、冷却して、コンクリートの表面にガラ
ス質の被覆の実験を行った。これらの試験体について、
実施例1と同様、γ線による耐久性テスト劣化試験を行
い、その結果を表2に示した。この結果によれば、本発
明の方法は、いずれもそれぞれの試験に良好な耐久性を
示した。このように本発明の方法によれば、放射線に安
定なガラス化された表面を持つコンクリートを形成する
ことが可能となり、原子力利用施設等の汚染されたコン
クリートの保管や処分に有効な方法および安全な被覆体
を提供することが可能となり、産業上有効な発明と言う
ことが出来る。A test substance similar to that shown in Table 1 was adhered and permeated with a substance that forms various types of glass that is insoluble in water by using an adhesive material, and then a low-power laser was applied as needed. This concrete was irradiated, heated and dried, and then irradiated with a high-power laser beam to melt and cool various glass-forming substances, and an experiment for coating the surface of the concrete with glass was performed. For these test bodies,
Similar to Example 1, a durability test deterioration test by γ-rays was performed, and the results are shown in Table 2. According to these results, all the methods of the present invention showed good durability in each test. As described above, according to the method of the present invention, it becomes possible to form concrete having a radiation-stable vitrified surface, and an effective method and safety for storage and disposal of contaminated concrete such as nuclear power facilities. It is possible to provide such a covered body, which can be said to be an industrially effective invention.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)放射化あるいは放射能汚染したコンクリートの表面
に有機又は無機の汚染浄化性材料を吹き付け,塗布,含
浸させ、レーザ光線により当該材料を溶融させコンクリ
ートの汚染部をこれ等の溶融層によりつつみ込み固化す
ることが出来るため、コンクリートの汚染部を完全に浄
化することが出来る。 2)汚染部をつつみ込んだ溶融層の固化体は球状のガラ
ス粒等からなり、簡単に除去することが出来る。従っ
て、発塵のないままに放射性物質を隠蔽除去することが
出来る。 3)放射性物質がガラス層等により被覆されるため、放
射性物質の取り扱いが安全に出来る。 4)本発明の浄化・除去方法は人力を必要としないため
無人化が可能である。According to the present invention, the following remarkable effects are obtained. 1) Spraying, coating, and impregnating an organic or inorganic pollution-cleaning material on the surface of activated or radioactively contaminated concrete, melting the material with a laser beam, and enclosing the contaminated part of the concrete with these molten layers. Since it can be solidified, the contaminated part of concrete can be completely purified. 2) The solidified body of the molten layer enclosing the contaminated portion is composed of spherical glass particles and can be easily removed. Therefore, the radioactive substance can be concealed and removed without generating dust. 3) Since the radioactive substance is covered with the glass layer etc., the radioactive substance can be handled safely. 4) Since the purification / removal method of the present invention does not require human power, it can be unmanned.
【図1】本発明の請求項1に対応する実施例の浄化方法
を説明するための説明用ブロック図。FIG. 1 is an explanatory block diagram for explaining a purification method of an embodiment corresponding to claim 1 of the present invention.
【図2】図1の作用を説明するためのフローチャート。FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of FIG.
【図3】本発明の請求項2に対応する除去方法の工程説
明図。FIG. 3 is a process explanatory diagram of a removing method corresponding to claim 2 of the present invention.
【図4】本発明の請求項3の実施例のレーザ照射を示す
説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing laser irradiation according to an embodiment of claim 3 of the present invention.
【図5】図4に示した実施例に使用されるポリシロキサ
ン樹脂の骨格を示す模式図。5 is a schematic diagram showing a skeleton of a polysiloxane resin used in the example shown in FIG.
【図6】本発明の請求項4の実施例のレーザ照射を示す
説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing laser irradiation according to an embodiment of claim 4 of the present invention.
1 骨材 2 セメントペースト 3 放射能汚染したコンクリート 4 ガラス粒 5 レーザ光線 6 焦点レンズ 7 固定ミラー 8 オシレートミラー 9 焦点位置 10 浸透したポリシロキサン樹脂 11 金属溶射面 12 レーザ照射による溶融層 1 Aggregate 2 Cement paste 3 Radioactive contaminated concrete 4 Glass particles 5 Laser beam 6 Focusing lens 7 Fixed mirror 8 Oscillating mirror 9 Focal position 10 Infiltrated polysiloxane resin 11 Metal sprayed surface 12 Melt layer by laser irradiation
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 知夫 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 杉本 賢司 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 立岩 正明 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大成 建設株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tomio Fujioka 1-25-1 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Within Taisei Corporation (72) Inventor Kenji Sugimoto 1-25-1 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Taisei Corporation (72) Inventor Masaaki Tateiwa 1-25-1 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Taisei Corporation
Claims (5)
蒸発させて乾燥させ、当該コンクリート表面の塵及びエ
フロレッセンスを除去し、更に必要に応じて低出力レー
ザ照射により乾燥させた後、該コンクリート表面に有機
又は無機の汚染浄化性材料を吹き付け又は塗布乃至含浸
させ、次に高出力のレーザ照射により当該コンクリート
の表面を固化あるいはガラス化し、必要に応じて前記ガ
ラス質を粉状化して除去することを特徴とする汚染され
たコンクリート表面の浄化・除去方法。1. The concrete surface, which has been contaminated after hardening, is dried by evaporating water to remove dust and efflorescence on the concrete surface, and further dried by low-power laser irradiation, if necessary. Spraying or coating or impregnating with an organic or inorganic pollution-purifying material, then solidifying or vitrifying the surface of the concrete by high-power laser irradiation, and removing the glassy material by pulverizing it if necessary. A method for cleaning and removing contaminated concrete surface, characterized by:
のレーザを照射して当該表面に汚染物質が凝集された球
状のガラス粒を形成した後、当該ガラス粒を除去するこ
とを特徴とする汚染されたコンクリート表面の浄化・除
去方法。2. A pollution characterized by irradiating a surface of a contaminated concrete with a low-power laser to form spherical glass particles in which the contaminants are aggregated, and then removing the glass particles. Method for cleaning and removing concrete surface.
サン樹脂である請求項1の汚染されたコンクリート表面
の浄化・除去方法。3. The method for purifying / removing a contaminated concrete surface according to claim 1, wherein the organic pollution purifying material is a polysiloxane resin.
対し遮蔽効果のある金属を含む物質である請求項1の汚
染されたコンクリート表面の浄化・除去方法。4. The method for purifying / removing a contaminated concrete surface according to claim 1, wherein the inorganic contaminant purifying material is a substance containing a metal having a shielding effect against radiation.
に交換される物質である請求項1の汚染されたコンクリ
ート表面の浄化・除去方法。5. The method for purifying and removing contaminated concrete surface according to claim 1, wherein the inorganic contaminant purifying material is a substance that is exchanged with glass.
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JP05747494A JP3427273B2 (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | How to clean and remove contaminated concrete surfaces |
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ID=13056708
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