レーザ除染技術の開発(5)(実廃棄物除染試験)

Development of laser decontamination(5); Decontanination test of the hot samples

福井 康太 ; 小川 竜一郎; 石島 昇; 谷本 健一

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

物質の表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱し、溶融、蒸散させることができる。このプロセスを放射性核種で汚染された物質の表面層の除去に適用するレーザ除染技術の開発を実施している。本報告では、レーザ除染技術を核燃料サイクル施設のデコミッショニングや放射性廃棄物の処理に適用することを目的に、光ファイバによるレーザビーム伝送試験、旧常陽廃棄物処理建家の配管を用いた実廃棄物除染試験を実施した。得られた成果を以下に要約する。(1)レーザビーム伝送試験長さ3mの石英ファイバを19本束ねた伝送系を用いて、最大出力450mJのQスイッチパルスNd:YAGレーザのビーム伝送試験を実施した結果、入射エネルギーと伝送エネルギーは比例し、入射エネルギー406mJにおいて、168mJ(ファイバ1本当たり8.8mJ)のエネルギーを伝送した。しかし、入射エネルギー425mJにおいてファイバが損傷し、伝送エネルギーが低下した。(2)実廃棄物除染試験旧常陽廃棄物処理建家から切出した配管試験片(ホットサンプル)に対して、QスイッチパルスNd:YAGレーザによる除染試験を実施した結果、1回の照射で試験片の計数率は90%以上減少したが、2回目以降は約4%ずつしか減少しないことが分った。また、除染効率を向上させるには、1)試験片移動速度を遅くすること、2)照射エネルギー密度を高くすること、3)シールドガスをヘリウムにすることが有効であることが分った。

Process of laser decontamination system is as follows. As the material is irradiated by laser beam, its surface is instantaneously heated and ablated. Laser decontamination system is able to decontaminate thoroughly. In this work, the characteristics of laser beam transmission by optical fibers, and decontamination effect of laser beam irradiation to test pieces which are cut down of pipe in the hot facility, are experimented for apply laser decontamination technique to radioactive wastes treatment and decommissioning of nuclear fuel facilities. The results are as follows. (1)Beam transmission. Transmission of Q switch pulse YAG laser's beam by optical fibers are examined. Transmission energy is in proportion to incident energy to fiber. Transmission energy of bundled fiber is 168mJ to 406mJ of incident energy. In the case of incident energy was 425mJ, transmission energy was decrease, because some fibers of bundled fiber were damaged by laser beam. (2)Decontamination test of the hot samples. Counting rate of pipe test piece were decreased more than 90% by first irradiation of Q switch pulse YAG laser. Counting rate of pipe test piece were decreased no more than 4% by on and after second irradiation of Q switch pulse YAG laser. To move the test piece slowly, and to raise the density of irradiation energy, and to use the helium gas for auxiliary gas are effective to increase decontamination effect.