レーザ除染技術の開発(3)(レーザ伝送系の特性試験)

Development of laser decontamination technique(3); Experiments of laser beam transmission

福井 康太 ; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

Fukui, Yasutaka; not registered; not registered; Tanimoto, Kenichi

レーザ除染法は、物質表面にレーザ光を照射し、表層面を急速加熱して蒸散あるいは溶融させて、それらをシールドガスとともに排気系に捕集することにより汚染を除去するものである。この方法の利点は、徹底除染が可能なこと、二次廃棄物量が少なく処理が容易なこと、遠隔除染が可能なことである。本試験は、ステンレス鋼表面の除染に適するレーザとして選定されたYAGレーザ(ノーマルパルス型、Qスイッチパルス型)を用いて、レーザ伝送に関する試験及び放射性廃棄物への適用性を試験評価した。主な結果は以下の通りである。(1)レーザビーム伝送特性試験レーザ光の伝送媒体に光ファイバを用いて、エネルギーの伝送特性を明らかにし、適用性を評価した。ノーマルパルスYAGレーザは、78%以上の伝送効率を確保しながら、除染に必要なエネルギーである数十Wを十分上回る最大420Wのエネルギー伝送が可能である。QスイッチパルスYAGレーザは、除染に必要なエネルギーを単一の光ファイバで伝送するのは困難である。(2)各種形状模擬試験片の除染試験実廃棄物を模擬したL型アングル、ボルト、円筒の試験片を用いて除染係数を確認した。溶融が主体であるノーマルパルスYAGレーザは、すべての試験片に対して除染係数10の2乗程度が得られた。QスイッチパルスYAGレーザは、表面が平滑なアングルや円筒に対しては10の2乗程度或いはそれ以上の除染係数が得られたが、ボルトは10以下であった。(3)二次生成物特性測定試験レーザ除染によって生じる二次生成物の回収方法の検討に反映するため、シールドガスの種類等をパラメータとして、二次性生物の発生量、粒径、飛散状況等を明らかにする試験を行った。この結果、シールドガスとしてアルゴンを用いた場合には、溶融による落下ドロスが主な二次生成物となる。シールドガスに空気を用いた場合には、燃焼の効果によって飛散ドロスは減少するが気中浮遊物が増加する。気中浮遊物の粒径は3m以下が主であり、ドロスの飛散はほぼ1mの範囲内であった。

Laser decontamination system is able to decontaminate thoroughly, and it is able to mitigate the secondary waste quantity, and the system is able to operate by remote control. It is advantageously method compared with other decontamination methods. Irradiation by YAG laser beam is competent for decontamination of stainless steel surface. In this paper, using normal and Q switch pulse YAG laser, Experiments to confirm transmission efficiency using mirror and optical fiber, shape dependency at decontamination, and secondary waste size distribution were performed. The results of the work are as follows. (1) The beam energy of normal pulse YAG laser is able to transmit using optical fiber. The beam energy of Q switch pulse YAG laser is difficult to transmit using a single optical fiber. (2) Normal pulse YAG laser has 10 Decontamination Factor (DF) on L-shaped, bolt-shaped, and cylindrical-shaped waste. Q switch pulse YAG laser has over 10 DF on L-shaped and cylindrical-shaped waste, but on the other hand, under 10 DF on bolt-shaped waste. (3) In the case of using the argon gas as auxiliary gas, almost particles of secondary products are dropped as dross. In the case, scattering area is within 1m. On the other hand, in the case of using the atmosphere gas as auxiliary gas, almost particles of secondary products are floated in the air, its diameter are under 3m.