悬浮真空研磨泵的灵感来自于日本悬浮液流动电解研磨去污技术
——复杂形状污染物的去污技术及其应用
一、有希望的彻底去污技术
日本今后退役的核设施较多，作为有代表性的例子有：日本原子能发电公司的气冷堆(东海核电站1号堆)、核燃料循环开发机构的人形铀浓缩及换转设施、普贤堆等。因此，确立核设施退役(解体前去污→解体→解体后去污→废物处理、处置、管理)的技术是迫切的任务。其中关于废物产生数量的减少、带来的经济效果、资源(特别是金属)的再利用等的关键是去污技术。伴随核设施解体产生的放射性废物中污染水平高的大部是机器和设备的金属材料，即使较小的核电设施，其金属废物数量估计也有数千吨。
因此，化学研究所进行了即使高水平坚固污染金属也能高效率彻底去污技术的开发。
下面介绍的“悬浮液流动电解研磨去污技术”是对以前化学法、冲击法等物理去污，或者以前的电解研磨处理等都不可能彻底去污的牢固烧附污染和复杂形状的污染能发挥威力的“新的电解研磨技术”，是对即将到来的核设施退役时大量污染废材料处理有希望的去污技术。
二、悬浮液流动电解研磨去污技术的原理
以前的电解研磨法是相对研磨对象物的电极浸渍在腐蚀溶液中，将它们与每个电解电源的阳极和阴极连接，该研磨的对象物作为阳极，对置的电极作为阴极，通电进行电解的方法。这种电解研磨处理为一般产业界所广泛采用，特别是最近成为金属材料镜面研磨不可缺少的技术。可是，以前的电解研磨处理，由于为了使电解电流均匀的流过电解研磨面和有关部分，必须相对该研磨面配置电极。但现实是在有曲折对象面，要正确的配置电极确实非常困难。
化学研究所开发的“悬浮液流动电解研磨去污技术”的原理与以前的电解研磨法不同，即使在研磨物上不直接通电，在对象物的表面也能进行阳极氧化反应(电解研磨反应)。
该技术的原理如图1(译文略)所示。图中是把加入稀硫酸和中性盐(例如硝酸钠)的溶液作为电解质溶液。再把不锈钢制(或者钛制)的2块电极板安置在电解质溶液中，在电极板之间用多孔隔膜(陶瓷和有机多孔膜)隔开。在阳极一侧放入20～200g/L的石墨粒子(或者粉末也可以)，用循环泵和搅拌机等激烈搅动掺混该石墨粒子的阳极一侧的电解腐蚀液。把研磨对象物投入阳极一侧的溶液中。在阳极一侧处于流动状态下，2块电极板一通电，石墨粒子便带正电荷。由于液体流动，带正电荷的石墨粒子一接触研磨对象物，其接触部分进行阳极氧化反应。这是带正电荷的石墨粒子从接触的金属材料夺取电子，其结果出现该材料表面的部分材料成分(在金属材料表面有氧化层的场合，首先是从该氧化层开始溶解)变成离子状态的溶解现象。这种现象是电解研磨的结果。
再者，在研磨对象是由坚固致密的氧化层覆盖的情况下，不仅把石墨粒子而且把如图所示那样的研削材料粒子(使用碳化硅、クロミヌ、氧化铝、タングステンバド等对电解腐蚀液不溶解的物质)混合放入阳极一侧的电解腐蚀液中，或者与超声波并用进行处理，以此提高腐蚀效果。
这种悬浮液流动电解研磨法的反应现象用电化学反应式表示，则如表1(译文略)所示。
式(1)所示，是电中性的石墨(G°)由于接触阳极，成为带正电荷的石墨粒子。这种带正电荷的石墨粒子一与金属材料接触，就如式(2)所示，便从金属材料中夺取电子，恢复到不带电的中性状态。而对象材料发生表面氧化层的溶解(或者破坏和脱落)和材料成分的溶解。如果受腐蚀的部分存在放射性物质，随着该氧化层脱落和材料表面的溶解，放射性物质便从该材料表面脱离，该过程就是去污。
再者，溶解成为离子状态的金属成分(铁离子等)和放射性元素与通常电解研磨去污法同样，在阴极表面进行还原，以金属状态沉积在电极表面进行回收。失去电荷的石墨粒子也可以反复使用多次。
三、惊人的去污效果
实际切取核电站主要部件材料，用悬浮液流动电解研磨法进行了去污处理试验。材料是作为热交换器在高温场合长期使用过的碳素钢，表面被非常致密而坚固的四氧化三铁层完全覆盖(表面坚硬，即使用锉刀也锉不动)，被钴-60和铯-137污染。作为试验用的试样，准备了数厘米大的板状和带有散热片的热交换管两种类型。处理条件：(1)流动振动条件。偏芯波振动变换型流动：振动频率为30～50Hz，振动散热片是钛制、宽10cm(3块)；中间物：硬质石墨粒子、NiCa碎粒ICB 30～50μm，SiC 500μm。(2)电解处理条件。①事例-1阳极和阴极：SUS/Sample(无电荷)。②事例-2：阳极：Sample；阴极：SUS。③电解液：0.5M硫酸。④电解槽：氯乙烯制造，14L。⑤电解方法：直流电解(最大电压30V，最大电流20A)，交替电解。⑥常温处理1小时。由处理前后的放射性求得的去污效率如下列两表所示。
表1污染材料去污试验结果(1) 省略
表2污染材料去污试验结果(2) 省略
通过处理，残留放射性只有0.02~0.03Bq,去污因子(DF)达3000～5000，获得惊人的结果。该结果显示，这种处理方法是可以把放射性物质处理达到去污标准水平以下几乎是非放物质的方法。再者，处理前后材料表面的外观如图2(译文略)所示，该材料在高温场合经过多年使用，这次进行处理试验后的试样，表面成为极不光滑状态。
四、悬浮液流动电解研磨去污技术的特点
该电解研磨去污技术有以下特点：
1用稀酸或中性电解质溶液可以有效去污。
2由于把电解研磨法作为原理，所以去污效率高，而且可以控制腐蚀速率。
3是不必设置适合材料表面形状电极的电解研磨法。
4对于复杂表面形状的污染物，即使复杂深部也可以均匀地进行阳极氧化研磨(去污)。
5由于带电介质(石墨)和电解腐蚀液可以再循环使用，所以2次废物量少。
使用具有以上特点的悬浮液流动电解研磨法，如果带电的石墨粒子(粉末)由于流动而达到如图3(译文略)所示的深部部位并与之接触，该部位便进行阳极氧化腐蚀反应。这种复杂形状物的电解研磨，以前要做到是困难的。再者，在表面由坚硬氧化层那样的不动态层覆盖着的情况下，把直接对象材料作为脉冲式的阳极进行处理是有效的。
五、悬浮液流动电解研磨去污技术的应用与可能性
应用1
作为离开现场的机器和管道内部的去污法把在通用型流动电解槽电解过的电解研磨液(电解质腐蚀液和带正电的石墨粒子)导入去污对象设备和机器(有环状管道的场合)，在管道等的内部进行阳极氧化腐蚀。消失了电荷的电解研磨液再回到流动电解槽，可以再利用，如图4(译文略)所示。如果用这种方法，便可在离开污染机器和管道内部的场所进行去污。再者，如果去污的管道长，石墨粒子的电荷在中途消失的场合，考虑在管道的中途设置电极也是有效的。
应用2
作为材料表面的电解研磨处理技术(一般产业界应用)
作为对复杂形状物、复杂管道内部等的阳极氧化电解研磨处理法是有效的。由于用这种方法不要设置以前电解研磨处理中适合研磨对象物的电极，所以即使管道焊接后和安装后也能在它的内侧面上研磨处理，所以在一般工业界也大有希望作为材料表面的研磨技术。悬浮真空研磨泵同样可以采用此等工艺
应用3
作为钚燃料的溶解法
对于像二氧化钚那样的难溶解物质，以前进行了用2价的银离子(Ag2+)进行溶解的研究。可是用这种2价银离子进行溶解的方法，溶解后的钚与2价银离子的分离工艺非常复杂。另一方面，如果采用悬浮液流动电解研磨技术，用价数高的带电粒子，溶解后的钚便很容易用过滤器进行分离。
六、实际使用的流程
悬浮液流动电解研磨法用于核设施的污染废金属材料去污时，污染废材料的流程如图5(译文略)所示。该流程是解体设备机器，首先用悬浮液流动电解研磨法进行污染废金属材料的去污处理。去污后的废材料放射性水平分为：可以自由使用的非放材料(0.1Bq/g以下)、核设施内部可以使用的材料(0.1～1Bq/g)、浓缩回收过污染物的高放废物(1Bq/g以上)。再者，用于悬浮液流动电解研磨处理的石墨粒子可以再利用，但是电解腐蚀液随着处理的进展放射性水平升高、溶液发生恶化。因此，在电解液再生槽进行溶液的净化和补充后，才能进行再循环利用。图5所示的实际适用的流程最终得到的废物数据是可信的数据，今后还要继续进行这种流程适合实际机器的试验，进一步确认这些数据。如果用此方法处理退役和定期点检时由核设施产生的污染废金属材料，可以减少相当多的放射性废物数量，所以可以大幅度地减少废物处理费用，并且可以使金属材料得到再利用。悬浮真空研磨泵的灵感来自于悬浮液流动电解研磨去污技术。
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