研究開発成果報告会 ~ 環境回復に向けての取り組み ~ 帰還困難区域の路面における 超高圧水除染技術の適用 平成 25 年 3 月 22 日 独立行政法人日本原子力研究開発機構田川明広

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1 研究開発成果報告会 ~ 環境回復に向けての取り組み ~ 帰還困難区域の路面における 超高圧水除染技術の適用 平成 25 年 3 月 22 日 独立行政法人日本原子力研究開発機構田川明広

2 背景超高圧水除染の映像と吸引回収の効果 1 cps/cm2 cps/cm 2 回収しない高圧水除染の課題 ムラ 目地砂の飛散

3 インターロッキング 100 背景内閣府技術実証事業超高圧水による除染結果 2 圧力と除染効果の関係 コンクリート舗装 100 圧力と除染効果の関係 減少率(90 % )インターロッキンク 2,030 87cpm 減少 90 密粒アスファルト舗装 圧力と除染効果の関係 100 圧力 (MPa) 80 率(% )コンクリート 53,180 1,438cpm 透水性ゴム 圧力 (MPa) 0.6μSv/hr 225MPa 1,710 41cpm 減少率(90 % )密粒アスファルト 1,408 1cpm 減少 90 圧力と除染効果の関係 3.3μSv/hr 225MPa 9, cpm 3.3μSv/hr 280MPa 53, cpm 圧力 (MPa) 率(% )圧力 (MPa) 透水性コ ム 高除染率かつ表面ダメージを抑えた最適水圧を選択することが重要

4 目的 目的と解決すべき課題 3 超高圧水除染技術を早期に除染現場に投入できるようにする 高線量地域における効率的な面的除染効果を確認する 課題 1 除染パラメータの最適化による作業効率の向上 課題 2 適用範囲を広げるために様々な用途に合わせたヘッドの開発 課題 3 再利用を目的とする水処理の最適化 課題 4 福島第一原子力発電所内除染への適用性確認

5 課題 1 へのアプローチ 4 マルチジェットの開発 目標 : 除染に必要な最適パラメータを把握し 1 台の超高圧ポンプによって複数ヘッドの利用を可能にする 水圧 中通りでは最大 3 台 ( 作業効率 3 倍 ) まで利用可能であることを確認 最適値 水量 吸引力 作業効率 : 最大 3 倍を達成 乗用型ツインヘッドの開発

6 中通りでの試験結果 ( ヘッド 3 台 ) 5 試験場所 路面材質 福島大学 福島市 密粒アスファルト コンクリート 表面汚染 (cpm) 水処理 (Bq/kg) 原水 (90% 減 ) 芳賀池公園 郡山市 ウット テ ッキ (60% 減 ) 開成山プール 郡山市 コ ム 密粒アスファルト 2,300 1, (97% 減 ) 66 (95% 減 ) こむこむ館 福島市 コ ムチッフ ( 透水性 ) (47% 減 ) みずいろ公園 本宮市 インターロッキンク 1, (99% 減 ) 福島駅西口駐輪場 福島市 透水性アスファルト 1, (79% 減 ) ,600 N.D. 1,600 N.D. 4, , , 表面汚染はバックグラウンドを引いた値 測定誤差は省略 N.D.: 134 Cs Cs0.73Bq/kg

7 路面の除染状況 6 舗装面の構造 除染工法と適用深さの関係 ゼロ ブラッシング等高圧水洗浄 ( 数 ~ 数十 MPa) 数 μm~ 数 mm ブラスト法 ( 鉄 アルミナ等 ) 超高圧水洗浄 ( 数十 ~280MPa) 数 mm~ 数 cm 切削法 ( オーバーレイ ) 断面 密粒 AS 舗装設計施工指針平成 18 年版より抜粋 透水性 AS

8 最適化試験 ( 例 : 大熊町透水性アスファルト舗装 ) 7 路面への衝撃力 = 噴射反力 ( 水量 水圧の関数 ) として除染効果との相関を評価 8000 Impact Force[N] =0.745 Q( /min) P[MPa] 7000 y = x (cpm) 除 6000 染後の 5000 表面 4000 汚染 ( c 3000 p m 2000 ) 台作業可能 2 台作業可能 試験条件 表面汚染 ( ):30k~40kcpm 場所 : 大熊町 透水性舗装 衝撃力 [N] 1 台作業

9 10,000 最適化試験 ( 例 : 大熊町密粒アスファルト (3 km圏内 )) 8 路面への衝撃力 = 噴射反力 ( 水量 水圧の関数 ) として除染効果との相関を評価 Impact Force[N] =0.745 Q( /min) P[MPa] 9,000 y = x (cpm) の表面汚染 ( c p m ) 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1, 台作業可能 2 台作業可能 衝撃力 [N] 試験条件 表面汚染 ( ):30k~40kcpm 場所 : 大熊町 密粒 AS(3km 圏内 ) 1 台作業

10 最適化試験 ( 例 : 大熊町インターロッキングブロック ) 9 路面への衝撃力 = 噴射反力 ( 水量 水圧の関数 ) として除染効果との相関を評価 Impact Force[N] =0.745 Q( /min) 1,600 y = x (cpm) 1,400 P[MPa] 除 1,200 染後の 1,000 表面 800 汚染 ( c 600 p m 400 ) 3 台作業可能 2 台作業可能 1 台作業 衝撃力 [N] 試験条件 表面汚染 ( ):4k~6kcpm 場所 : 大熊町 ILB

11 4,500 最適化試験 ( 例 : 大熊町石畳み ) 10 路面への衝撃力 = 噴射反力 ( 水量 水圧の関数 ) として除染効果との相関を評価 Impact Force[N] =0.745 Q( /min) P[MPa] 4,000 y = x (cpm) 3,500 3,000 の表 2,500 面汚染 2,000 ( c 1,500 p m 1,000 ) 3 台作業可能 2 台作業可能 試験条件 表面汚染 ( ):4k~10kcpm 場所 : 大熊町 石畳み 台作業 衝撃力 [N]

12 ヘッド 2 台での作業風景 11 動画埋め込みでご紹介しました

13 課題 2 へのアプローチ 12 ハンディジェットの開発目標 : 小型の超高圧ヘッドを開発し狭隘部等への適用性を拡大する 狭隘部用端部用手持ち ( ガン ) 用 手持ち ( 面 ) 用 出隅用 5 種類の小型ヘッドを開発

14 高線量域における面的除染効果 13 大熊町 : 県立大野病院駐車場 ( 透水性アスファルト ) 表面汚染密度 :30~50kcpm 3~4kcpm(DF10 以上 ) 測定 : 高速測定装置 ( ガンマプロッタ H) 地図データ 2013 ZENRIN, Google ( )@1m 平均 20μSv/h ( )@1m 平均 5.0μSv/h* 最低 3.6μSv/h * 半減期によって 2014 年 6 月ごろに 3.8μSv/h と予測 ( ウェザリング効果未考慮 )

15 定点観測結果 14 Air dose rate(μsv/h) 帰還困難区域居住制限区域準備区域避難解除Before Target1:2014 年 4 月の段階で 3.8μSv/y となる数値 (2012 年 12 月基準 ) Target2: 避難解除準備区域 μSv/h Air dose rate Target1: 5μSv/h Target2: 3.8μSv/h 0 11/27 12/7 12/17 12/27 1/6 1/16 1/26 2/5 2/15 Date

16 高線量地域除染における新たな課題 15 課題事前測定を行う測定員の被ばく量が多い (1 点 3 分程度 2~3 人で測定 ) 高速測定装置 10~20 倍の測定効率向上 高線量地域では時定数短くても測定誤差少ない 0~1Sv/h まで測定可能 1 点 3~10 秒程度 1 人で測定可能 Bluetooth 低減策高速測定装置等を用いたり 除染に必要な導線上をまずは除染するなどの措置により作業員の被ばくを低減 高速測定装置 ( ガンマプロッタ H)

17 課題 3 へのアプローチ 16 水処理の最適化 目標 : 高線量地域においても (1) 式を余裕をもって達成する水処理の最適化を行う セシウム134 濃度 (Bq/kg) 60 セシウム137 濃度 (Bq/kg) (1) 式 処理フロー 原水 凝集剤 凝集沈殿 処理速度加速のための SS 除去 PRE Filter UF Membrane Filter(0.01μm) 活性炭 Filter 吸引車 沈殿槽 P P P P 放射能測定 排水量大幅減少 P 処理水 ( 再利用 ) 汚泥スラッジ 水切りフレコン ( 固形分除去 ) P 処理量の大幅減少 P 原水槽 Filter Press フィルターフ レス脱水減量 装置全景

18 凝集沈殿の様子 17 動画埋め込みでご紹介しました

19 水処理結果 ( 例 ) 18 路面 密粒 AS ( 夫沢町道 ) 透水性 AS ( 大野病院 ) コンクリート ( 大野病院 ) 処理内容 凝集剤添加量 (ppm) SS (mg/l) 濁度 ( ) 134 Cs+ 137 Cs (Bq/kg) 減少率 (%) 原水 - 16,000 4, , PAC+ 高 PAC+ 高 +UF PAC:250 高 :250 PAC:250 高 :250 DF ,000 原水 - 8,900 8, , PAC+ 高 PAC+ 高 +UF PAC:250 高 :250 PAC:250 高 : , 以下 0.2 N.D ( 下限値 1.0) ,000 原水 - 1, , PAC+ 高 PAC+ 高 +UF PAC:250 高 :250 PAC:250 高 : , 以下 ,000 表面汚染はバックグラウンドを引いた値 測定誤差は省略高 : 高分子凝集剤 ( セ オライト含有 ) UF:0.01μm

20 課題 4 へのアプローチ 19 ふげん を用いたエポキシ樹脂塗装の切削剥離評価と水処理 目標 : 発電所内に塗布されている耐放射線エポキシ樹脂塗装の切削剥離評価と回収水の水処理の最適化を行う 処理方法 No 凝集剤 品名 硫酸アルミ スラリーセ オライト セ オライト+ 高分子 セ オライト+ 高分子 硫酸アルミ 添加量 1000 ppm 500 ppm 250 ppm 100 ppm 500 ppm 品名 Ca 系 Ca 系 - - セ オライト + 高分子 添加量 500 ppm 250 ppm ppm 沈降速度 (cm/min) 浮遊物質量 [SS] (mg/l) 原水 濁度 ( 度 ) 原水 Ca 系凝集剤 ( 石灰を主に 硫酸アルミ 高分子凝集剤を含む )

21 サイト内における除染装置のイメージ 20 サイト内本格除染に備え 超高圧水洗浄可能なツールを整備 ロボット型 J リムーバー (JD-1 合体型 ) 水処理ライン 高い除染効果が期待できるが 水処理時の作業員被ばく 高濃度に濃縮される汚泥の取り扱いに注意が必要

22 まとめ 21 課題 1 除染パラメータ ( 水量 水圧 吸引力 ) の最適化し 最大 3 倍の作業効率の向上が図られた 高線量地域においても充分な除染効果が得られることを確認した 課題 2 用途の異なる 5 種類の小型ヘッドを開発し 適用性拡大を図った 課題 3 高線量域でも水を再利用できることを実証 課題 4 福島第一原子力発電所内除染への適用性を確認した 本技術は除染特別地域 ( 国直轄 ) の標準除染工法に採用 ( 平成 24 年 6 月 ) され 楢葉町で施工された 非直轄地域の除染でも条件付きで予算措置 ( 平成 24 年 12 月 ) がなされた

スライド 1

スライド 1 新たな避難指示区域での復旧 復興作業の放射線障害防止対策 除染電離則改正の趣旨 原子力災害対策本部と復興庁は 4 月 1 日から 東電福島第一原発周辺の避難指示区域 ( 警戒区域と計画的避難区域 ) を 1 帰還困難区域 2 居住制限区域 3 避難指示解除準備区域の 3 区分に改め始めた ( 添付の警戒区域と避難指示区域の概念図参照 ) 表. 避難区域と除染関係法令の地域分け 避難指示区域新たな避難指示区域放射性物質汚染対処特措法上の地域除染電離則上の地域帰還困難区域警戒区域居住制限区域除染特別地域計画的避難区域除染特別地域等避難指示解除準備区域

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