CN103348414A - 带有放射性物质的树脂减容处理装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明使等离子体的点燃容易化，并防止等离子体的熄灭。本发明的几种方案的减容处理装置（110）包括有载置被处理树脂（22）的载物台（112）、CCP用电源（180）、ICP用电源（190）。在本发明一种方案的减容处理装置（110）中包括有供给机构（122），CCP用电源（180）在减压状态下向真空容器（114）供给被处理树脂时继续工作。并且，在本发明一种方案的减容处理装置（110）中变更向真空容器（114）供给气体的供给条件时CCP用电源（180）继续工作。

Description

带有放射性物质的树脂减容处理装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种离子交换树脂减容处理装置及其工作方法。更具体地说，本发明涉及一种对主要用在原子能相关设施中的使用完毕的离子交换树脂进行减容的离子交换树脂减容处理装置及其工作方法。
背景技术
近年来，开发有提高放射性废弃物的低水平废弃物的减容处理的效率的方法。在专利文献1（日本特开2001-153998号公报）中，公开了一种通过使用氧等离子体而进行碳化及灰化处理，从而对从原子能设施排出的低水平放射性废弃物的离子交换树脂进行减容的方法。在专利文献1中，公开了一种通过将被处理树脂载置于真空容器内的载物台上并在其上方的空间激发氧等离子体，对载物台上的被处理树脂进行碳化及灰化的处理。
并且，在专利文献2（日本特开2000-275393号公报）中，公开了在减容处理中采用为了产生高密度的等离子体而激发电感耦合等离子体（inductively coupled plasma，以下简称为“IC等离子体”），以及为了在停止IC等离子体后分解附着在容器内的焦油而激发电容耦合等离子体的技术。
如专利文献1及专利文献2中所公开，在处理树脂时，一般为了产生氧等离子体，采用利用高频电源的IC等离子体（专利文献1第【0012】段、以及专利文献2第【0012】段）。这是由于在处理树脂的减容处理方法中希望提高每单位时间的处理量即处理速度，其结果会选择易于提高等离子体密度的IC等离子体作为氧等离子体。下面将用于激发IC等离子体的电源表示为“ICP用电源”。ICP用电源用于对氧等离子体进行最初点火即点燃的同时，在以专利文献1及专利文献2为代表的以往的减容处理的方法中还被用于维持氧等离子体的激发状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-153998号公报，例如0012段
专利文献2：日本特开2000-275393号公报，例如0012段
发明内容
技术问题
在用于实施减容处理的方法中产生有几个问题，以往对其采用了相应的对策。问题点1是关于难以对作为IC等离子体的氧等离子体进行点火的点火问题。问题点2是当变更真空容器内部的压力或变更为了减容处理而供给到真空容器的气体的供给方向时，作为IC等离子体的氧等离子体易于熄灭的问题，即，对于气体的压力或供给方向的变更的抗性的问题。而且，问题点3是被激发的氧等离子体作为IC等离子体缺乏稳定性，氧等离子体会意外熄灭的问题，即，稳定性的问题。对于以上各问题点，以往进行了如下对策。
首先，作为解决关于点燃的上述问题点1的对策，以往采用了调整压力的方法，即，为了使IC等离子体的点燃变得容易，将真空容器的压力暂且降低为低于用于减容处理时的压力，并在其降低的压力下点燃IC等离子体后提高压力。但是，在该对策中，依然残留着技术问题。这种压力的调整其本身就是复杂的条件变更作业。其理由是，由于适于减容处理的压力高于用于点燃作为IC等离子体的氧等离子体的压力，这意味着仅仅为了点燃等离子体，需要对真空容器进行排气直到比适合处理的压力更低的压力。此外，在成功点燃后调整至适于减容处理的压力时，又需要缓慢地提高压力。由于这些原因，为了点燃而暂且降低压力是需要复杂的条件变更的作业。而且，通过这些条件变更作业，虽然能够减少IC等离子体熄灭的可能性，但并非完全消除。
并且，关于对真空容器的压力或向真空容器供给气体的流向进行的变更的抗性的上述问题点2，涉及到为了高效地进行减容处理，将减容处理分为相对低温的第一阶段和相对高温的第二阶段这两个阶段实施的方式。为了对离子交换树脂进行减容处理，例如按照顺序进行通过400℃左右的相对低的温度的第一阶段的处理，和通过700℃左右的相对高的温度的第二阶段的处理。而且，在第一阶段和第二阶段中，适于处理的压力和供给气体的流向均不相同。更具体来说，就压力而言，在第一阶段和第二阶段中，优选在第二阶段中设定为比第一阶段更高。并且，就供给气体的流向而言，在真空容器为沿竖直方向具有轴的圆筒形的情况下，在相对低温的第一阶段中优选为围绕其轴的周围旋转的氧气的流动（回旋流），而在相对高温的第二阶段中，优选将氧气的流向确定为将回旋流的模式与朝轴向的流动（集中流）组合的模式。根据从第一阶段向第二阶段的转移而变更压力时或如这些实施例那样变更氧气供给的流向时，如果急剧变更压力或气体的供给模式，则导致在此之前通过ICP用电源被激发的氧等离子体熄灭的现象随时可见。作为其对策，以往关于压力采用了例如阶段性或连续性地变更真空容器内的压力的对策。并且，关于气体供给模式，也采用了例如阶段性或连续性地变更气体供给方向的模式的对策，使得尽可能地保持回旋流和集中流的总流量的情况下，降低回旋流的流量并增大集中流的流量。通过这样阶段性或连续性地变更压力或气体供给模式，虽然能够降低IC等离子体熄灭的可能性，但是这些对策其本身就是复杂的处理。
而且，关于等离子体的稳定性的上述问题点3，现实中是在真空容器内部由被处理树脂产生气体时等离子体意外熄灭。例如，如果在通过IC等离子体将氧等离子体激发的状态下投入被处理树脂，那么等离子体的点燃状态病的不稳定而有可能熄灭。与其相关的理由是，被处理树脂含有某一程度（例如约5%左右）的水分。由于被处理树脂为诸如在冷凝水等的水的净化中使用的离子交换树脂，因此即使处于干燥状态也无法完全除去水分。如果将含有其水分的树脂投入到被减压的真空容器内的加热到400℃等的高温的载物台上，那么在短时间内作为气体而产生大量的水蒸气。因此，即使调整为可以继续激发氧等离子体作为IC等离子体的条件，也会因为水蒸气破坏其条件，并难以继续稳定地激发等离子体。在因为该水蒸气降低等离子体的稳定性的情况下，等离子体可能会熄灭，为了进行熄灭的情况下的再次点燃处理，需要监视的等离子体的状态。
在此，为了容易点燃，或者在压力变更和气体流向变更等等离子体条件变更以及树脂的投入等环境条件变更的情况下，为了继续稳定地激发氧等离子体作为IC等离子体，还采用了其他的对策，即，导入诸如氩气或氦气等辅助气体而使等离子体易于点燃或者提高被激发的等离子体的稳定性。但是，由于使用氧气之外还使用氩气或氦气，这需要供给用于减容处理的多个种类的气体，因此要尽可能避免。
本发明是为了解决上述问题中的至少几个而提出的。本发明通过改善作为IC等离子体的氧等离子体的点燃的难易度，有助于简化从原子能相关设施排出的被处理树脂的处理。并且，本发明通过在变更压力或变更气体流向等气体的供给条件时，以及被处理树脂的追加投入时等对于等离子体的条件变更时，使作为IC等离子体的氧等离子体的激发状态稳定，有助于从原子能相关设施排出的被处理树脂的处理的稳定化。
技术方案
本申请的发明人发现通过对形成等离子体的空间进行电容耦合，并通过施加高频率的电压或电场来解决上述各问题。一般为了利用在真空容器中被激发的氧等离子体而对树脂减容处理，使用有如上所述的ICP用电源。在本发明的一种方案中，对进行树脂处理的氧等离子体也根据需要利用区别于ICP用电源的电源。该区别的电源对点燃或激发等离子体的空间产生电压或电场，也就是通过电容耦合提供能量。通过该能量可以提高等离子体点燃的容易程度（点燃的容易性），并且，可以使被激发等离子体稳定化。
即，在本发明的一个方案中，提供一种减容处理装置，具有：可升温的载物台，被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂，并被配置在真空容器内；CCP用电源，用于通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场；ICP用电源，用于通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电；所述CCP用电源是向所述空间提供点燃所述氧等离子体的电压或电场的电源。
并且，在本发明的又一方案中，提供一种减容处理装置，具有：可升温的载物台，被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂，并被配置在真空容器内；CCP用电源，用于通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场；ICP用电源，用于通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电；供给机构，被设置为在维持所述真空容器的减压状态的情况下，将所述被处理树脂供给到所述载物台；当通过所述供给机构将所述被处理树脂供给到所述载物台时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
在此，减容处理装置可以对被处理树脂进行加热处理，并通过氧等离子体对该被处理树脂其自身和从该被处理树脂释放的气体中的至少任意一方或以上双方进行氧化处理。
所说的CCP用电源是指被设置为通过电容耦合向真空容器内的载物台的上方的空间提供电压或电场的电源。CCP用电源，例如输出13.56MHz等的高频率电力，其高频率电力也就是CCP用电力作为电压或电场作用于在真空容器内的载物台的上方的空间中减压下的氧气。该CCP用电力被利用于为了使氧气等离子化将其点燃，以及为了使被激发的氧等离子体稳定化。在此，来自与CCP用电源一起在上述方案的减容处理装置中包括有的ICP用电源的输出即ICP用电力，以通过电感耦合使氧等离子体的密度提高而发挥作用。因此，对于这时的ICP用电力的等离子体的作用是通过对等离子体电荷的电磁感应的作用。对此，来自CCP用电源的CCP用电力对空间产生电压或电场，以对构成等离子体的氧气分子进行电离离子化而发挥作用。
在上述的各方案中所谓的当供给机构供给被处理树脂时是指，在减压状态下供给被处理树脂的情况下，易于引起等离子体熄灭的时间点或包含其时间点的期间。因此，在供给其被处理树脂时易于发生等离子体熄灭的时间点或包含其时间点的期间内，CCP用电源将来自电压或电场的能量提供到在载物台上方的空间而工作。
而且，在本发明的又一其他方案中，提供一种减容处理装置，具有：可升温的载物台，被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂，并被配置在真空容器内；CCP用电源，用于通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场；ICP用电源，用于通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电；气体条件控制部，用于将供给到所述真空容器内的所述空间的气体的供给条件由第一气体条件变更为区别于该第一气体条件的第二气体条件；当通过该气体条件控制部变更所述供给条件时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
即使在本方案中，ICP用电源、CCP用电源的作用与上述方案的作用相同。在本方案中所说的变更供给条件时是指，由于变更气体的供给条件而导致易于发生等离子体熄灭的时间点及包含其时间点的期间。在该方案中，CCP用电源在包含供给其被处理树脂时的易于发生等离子体熄灭的时间点或包括其时间点的骨干内向载物台上方的空间持续提供电压。
还通过减容处理装置的工作方法的方案而实施本发明。即，在本发明的一种方案中，提供一种减容处理装置的工作方法，包括：通过配置在真空容器内且载置带有放射性物质的被处理树脂的载物台加热该被处理树脂的步骤；通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场的步骤；CCP用电源通过电容耦合向所述空间提供点燃氧等离子体的电压或电场的步骤；ICP用电源通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电的步骤。
并且，在本发明的另一方案中，提供一种减容处理装置的工作方法，包括：通过配置在真空容器内且载置带有放射性物质的被处理树脂的载物台加热该被处理树脂的步骤；通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场的步骤；由ICP用电源通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电的步骤；通过供给机构将所述被处理树脂供给到维持在减压状态的所述真空容器的所述载物台的步骤；当通过所述供给机构将所述被处理树脂供给到所述载物台时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
并且，提供一种减容处理装置的工作方法作为本发明的又一其他方案，包括：通过配置在真空容器内且载置带有放射性物质的被处理树脂的载物台加热该被处理树脂的步骤；通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场的步骤；由ICP用电源通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电的步骤；通过气体条件控制部将供给到所述真空容器内的所述空间的气体的供给条件由第一气体条件变更为区别于该第一气体条件的第二气体条件的步骤；当通过所述气体条件控制部变更所述供给条件时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
发明效果
根据本发明的上述任一方案，可以使等离子体的点燃变得容易，并且提高激发的等离子体的稳定性。
附图说明
图1是概略地表示包含本发明的某一种实施方式中的减容处理装置的减容处理系统的结构的截面图。
图2是表示本发明的某一种实施方式中的CCP用电力供给系统和ICP用电力供给系统的构成示例的电路图。
图3是表示本发明的某一种实施方式中的减容处理系统的状态的指标（温度和二氧化碳的浓度）的图表（图3（a）），表示树脂的减容状况的推定减重率的图表（图3（b））。
图4是在本发明的某一种实施方式中，根据真空容器的水平截面图说明回旋流的说明图（图4（a））、说明集中流的说明图（图4（b））、说明第一阶段的气流的说明图（图4（c））、说明第二阶段的气流的说明图（图4（d））。
图5是表示在本发明的某一种实施方式中，在顶部壁的大气一侧的面上配置的多个电极的结构、对于这些电极的CCP用电力供给系统以及ICP用电力供给系统的连接状况的说明图。图5（a）是表示在高频率线圈的中心部配置圆板电极的示例，并且，图5（b）是表示在高频率线圈的外周部配置环形电极的示例。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。只要在下面的说明中没有特别提及，则整个附图中对相同的部分或构件赋予相同的参考标记。并且，在附图中，各实施方式的每一个构件未必以相同的比例尺示出。
〈第一实施方式〉
[1系统的结构]
图1是概略地表示包含本实施方式中的减容处理装置110的减容处理系统1000的结构的截面图。
[1-1减容处理装置的结构]
在减容处理系统1000的减容处理装置110中，真空容器114内包含有载物台112。该载物台112被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂20中被供给的物体（被处理树脂22）。并且，在载物台112中放置被处理树脂22的平板部分的内部设有加热器116，并被设置为通过其加热器116可以升高载物台112自身的温度。通过氧等离子体P对通过该载物台112加热的被处理树脂22其自身或从被处理树脂22释放的气体中的至少任意一方或双方进行氧化。为了点燃其氧等离子体P，可以利用CCP用电力供给系统180。通过该CCP用电力供给系统180供给的电力（CCP用电力）通过电容耦合在真空容器114内的载物台112的上方的空间S产生电压或电场。并且，在减容处理装置110中，为了通过电感耦合对氧等离子体P供电，还配备有ICP用电力供给系统190。此外，在减容处理装置110中还包括有供给机构122，该供给机构122被设置为在维持空容器的减压状态的情况下向载物台供给被处理树脂。
在此，减容处理装置110的CCP用电力供给系统180，通过在依靠供给机构122对载物台112供给被处理树脂20时继续提供上述CCP用电力，从而能够继续使电压或电场继续作用于空间S。
并且，在真空容器114的顶部壁114R的大气一侧的外面配置有高频率线圈142。该高频率线圈142用于在真空容器114的顶部壁114R的内侧的空间S激发等离子体。
在真空容器114中还连接有用于保持内部减压状态的排气管线150。在该排气管线150上连接有排气阀152和真空泵154。通过压力控制部158控制排气阀152的开度，其压力控制部158基于测定真空容器114的内部空间的压力的压力传感器160的信号继续进行控制。因此，压力控制部158作为APC（压力自动控制器，Automatic Pressure Controller）自动控制真空容器114的压力。
在真空泵154的出口侧路径上连接有二氧化碳传感器156。从二氧化碳传感器156输出与来自真空容器114的排气路径中测定的二氧化碳气体的浓度对应的浓度数据或浓度信号。需要说明的是，在本实施方式中，可以使用达到测定含碳气体的浓度的目的的任意种类的气体传感器来取代二氧化碳传感器156。例如，也可以通过使用一氧化碳传感器而非二氧化碳传感器来达到同一目的。并且，也可以将二氧化碳传感器156等的气体传感器不配备在真空泵154的出口侧路径上，而配备在诸如真空容器114的壁面或至排气管线150中的真空泵154的路径上。
在减容处理装置110上包括有放射能测量计102。该放射能测量计102是用以测定供给到减容处理装置110之前的被处理树脂20的放射能的任意放射能测量计。作为典型的放射能测量计102，可列举如进行能量分解而测定γ射线的半导体检测器。放射能测量计102输出表示处理对象的被处理树脂20的放射能的值的放射能数据或放射能信号。假设放射能测量计102为具有γ射线的能量分解能力的放射能测量计的情况下，诸如可以通过放出γ射线的能量来特定放射性核素的同时，测定其特定的核素中的放射能。放射能测量计102的配置并不限定于图1所示的位置，可以配置在能够获得处理对象的被处理树脂20的放射能的值的任意位置。
[1-1-1电极线圈]
高频率线圈142是通过将诸如铜等的线状部件形成为螺旋状而构成的线圈。高频率线圈142在螺旋状的中心部及周边部具有连接部。
在高频率线圈142中，由于供给氧气的同时提供电力，因此被激发的等离子体主要为氧等离子体。并且，真空容器114的顶部壁114R被作为用于通过高频率线圈142在空间S产生高频率电磁场的绝缘体。在最顶端通过熔融石英玻璃制造顶部壁114R。需要说明的是，在本实施方式中可以采用的高频率线圈的结构或配置并不限定于该特殊高频率线圈142的配置。例如，通过使用适于氧等离子体激发的任意形状与配置的高频率线圈，可以实施本实施方式的减容处理。
[1-2等离子体用电源]
在减容处理系统1000的减容处理装置110中，作为等离子体用电源包括有CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190。图2是表示CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190的构成示例的电路图。CCP用电力供给系统180与ICP频率阻止电路188（串联谐振电路188A及并联谐振电路188B）组合而连接于高频率线圈142，相对于此，ICP用电力供给系统190与CCP频率阻止电路198（并联谐振电路198A及并联谐振电路198B）组合而连接于高频率线圈142。
[1-2-1CCP用电源]
CCP用电力供给系统180，包括有：作为例如13.56MHz的CCP用频率的高频电源的CCP用高频电力源186、用于使其输出与高频率线圈142匹配的CCP用匹配电路184。在CCP用电力供给系统180的两个输出中，一个CCP输出180P通过ICP频率阻止电路188的并联谐振电路188B连接于高频率线圈142。与此相对，另一个CCP输出180N接地GND。在此，为了使真空容器114也接地GND而保持地面电位（图1），CCP用电力供给系统180的输出通过顶部壁114R对高频率线圈142和真空容器114之间的空间S施加电压或电场。也就是说，高频率线圈142成为在与真空容器114具有等电位的导电性部件之间的空间S产生电场的电容器，通过CCP用电力的电压或电场有助于点燃时的等离子体容易点燃或提高所激发的等离子体的稳定性。
在CCP用匹配电路184中包括有可变电容器CV1及CV2、电抗L1。在CCP用匹配电路184中，作为电路常数，例如通过改变可变电容器CV1及CV2的容量，使向高频率线圈142高效地传达CCP用高频电力源186的电流输出。
ICP频率阻止电路188由串联谐振电路188A及并联谐振电路188B构成。其中，在串联谐振电路188A中串联连接有可变电容器CV1和电抗L2。并且，在并联谐振电路188B中，并联连接有可变电容器CV4和电抗L3。串联谐振电路188A通过串联谐振使2MHz的频率分量即ICP用频率分量的电流短路，与此相对，并联谐振电路188B具有通过并联谐振阻止ICP用频率分量（2MHz）的电流通过的作用。因此，包含串联谐振电路188A及并联谐振电路188B的ICP频率阻止电路188为，使由ICP用电力供给系统190向CCP用电源182或CCP用电力供给系统180的例如2MHz的ICP用频率分量的电力衰减而进行阻止的电路。ICP频率阻止电路188对例如13.56MHz等的ICP用频率的CCP用电力并不起实质性作用。也就是说，作为CCP用电力，串联谐振电路188A与开路相同，并联谐振电路188B与短路相同。在此，通过变更可变电容器CV4的容量，调整并联谐振电路188B的阻止频率。而且，电抗L2及电抗L3由于作为实际的电抗元件带有寄生电阻，因此谐振状态下的2MHz的电力的能量通过其寄生电阻作为焦耳热而被散发。这样，ICP频率阻止电路188使向CCP用电力供给系统180的来自ICP用电力供给系统190的ICP用频率分量的电力衰减。
[1-2-2ICP用电源]
相对于此，ICP用电力供给系统190包括有:作为例如2MHz的ICP用频率的高频电源的ICP用高频率电力源196、用于使其输出与高频率线圈142相匹配的ICP用匹配电路194。ICP用电力供给系统190的两个输出中，一个ICP输出190P以及另一个ICP输出190N分别通过包含在CCP频率阻止电路198中的并联谐振电路198A及198B而连接于高频率线圈142的两个端子部。ICP用电力供给系统190的输出通过顶部壁114R对高频率线圈142和真空容器114之间的空间S产生高频率电磁场。
ICP用匹配电路194包括有：可变电容器CV3、电容器C2、可变电抗LV1。在ICP用匹配电路194中，为了匹配成使ICP用高频率电力源196的电流输出在高频率线圈142中高效地传达，调整例如可变电抗LV1的电容。
在CCP频率阻止电路198中包括有：连接于ICP输出190P的并联谐振电路198A、连接于ICP输出190N的并联谐振电路198B。并联谐振电路198A是用于使通过可变电容器CV5和电抗L4的CCP用频率例如13.56MHz的分量的电力衰减的并联谐振滤波器。同样地，并联谐振电路198B也是用于使通过可变电容器CV6和电抗L5的CCP用频率的分量衰减的并联谐振滤波器。通过改变可变电容器CV4和可变电容器CV5，调整并联谐振电路198A及并联谐振电路198B各自的阻止频率。电抗L4及L5带有寄生电阻。因此，与ICP频率阻止电路188的情况相同，通过并联谐振电路198A及并联谐振电路198B阻止的CCP用频率（13.56MHz）的电力的能量，通过电抗L4及L5作为焦耳热而被散发。这样CCP频率阻止电路198使向ICP用电力供给系统190的来自CCP用电力供给系统180的电力衰减。CCP频率阻止电路198对于ICP用电力没有实质的作用。也就是说，对作为例如2MHz等的ICP用频率的ICP用电力而言，并联谐振电路198A及并联谐振电路198B共同作为短路线路而工作。
[1-2-3CCP用电源和ICP用电源的连接及其作用]
如上所述，在本实施方式的减容处理装置110中，对高频率线圈142连接有CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190两者。因此，作为高频率线圈142的一个作用是，作为使来自CCP用电力供给系统180的13.56MHz的高频率电力在高频率线圈142与接地的真空容器114之间的空间S（图1）中发生电感耦合的电极。在这种情况下的高频率线圈142成为相对于被接地的真空容器114的电极，通过电感耦合在上述空间S中产生电压或电场。CCP用电力供给系统180的作用是，通过电压或电场的电感耦合，对上述空间提高点燃等离子体的容易性或提高激发的等离子体的稳定性而发挥作用。在此，图2所示的电容C3及电容C4被设置为使高频率线圈142浮离于接地GND而测定电压。即，来自CCP用电力供给系统180的输出电压如果监测对于与浮离用的电容器C3的接地电极相反的电极的接地GND的峰对峰的电压振幅VPP，则可以测定高频率线圈142的电极向空间施加的电压的指标。
并且，作为高频率线圈142的另一个作用是，使通过来自ICP用电力供给系统190的2MHz的高频率电力的电流流动，并且作为在上述空间S产生电场与磁场的线圈而发生作用。这时的高频率线圈142的作用是通过对作为在其空间产生的导电体的等离子体的电感耦合的作用。ICP用电力供给系统190的作用是通过电感耦合对上述空间S提供用于提高等离子体的密度的电力的作用。在ICP输出190N中设置有电流测定端子。通过由电流测定端子测定峰值电流IP，能够得到ICP用电力供给系统190的输出电流指标。
[1-2-4阻止电路的功能]
如上所述，在CCP用电力供给系统180中连接有ICP频率阻止电路188，并且在ICP用电力供给系统190中连接有CCP频率阻止电路198。这些阻止电路具有减少互不相同的电力影响到电源的功能。也就是说，ICP频率阻止电路188防止来自ICP用电力供给系统190的电力损坏CCP用高频率电力源186，或者防止通过CCP用匹配电路184的匹配失调。同样地，CCP频率阻止电路198防止来自CCP用电力供给系统180的电力损坏ICP用高频率电力源196，或者防止通过ICP用匹配电路194的匹配失调。
[1-3供给机构]
在本实施方式的典型的减容处理装置110（图1）中包括有供给机构122。利用供给机构122通过供给侧闸阀G1向载物台112供给被处理树脂20。为了进行其供给工作，供给机构122包括有以预定容积制造的定量斗124。为了供给被处理树脂20，首先，通过打开的供给侧闸阀G1使定量斗124通过臂126到达载物台112的上方空间的位置。接着，通过在该位置使定量斗124在臂126的轴的周边旋转，使定量斗124内的被处理树脂20从载物台112的上面落下。臂126上连接有可以实现这种动作的定量斗驱动机构128。
[1-4气体供给条件的控制]
减容处理装置110包括有被制造为基本呈圆筒形状的真空容器114。在其真空容器114中，连接有用于对真空容器114的内部空间供给氧气的气体供给管线130A及130B。从该气体供给管线130A及130B分别通过调节阀134A及134B将来自氧气罐132的氧气按照控制的流量供给到真空容器114的内部空间。因此，调节阀134A及134B中的至少作为对向真空容器114的内部空间供给氧气的供给条件进行控制的气体条件控制部而工作。并且，在包含本实施方式的减容处理装置110的减容处理系统1000中，也可以进行校正以通过计算机176直接控制或通过时序控制部174控制调节阀134A及134B。在这种情况下，计算机176或时序控制部174也作为气体条件控制部而工作。
[1-5其他结构]
载物台112被制造为圆形盘状，作为能够在其上面载置被处理树脂22的金属制托盘。该载物台112被设置为在维持真空容器114的气密性状态的情况下，可以围绕通过圆形盘的中心并与平板部分垂直的轴的周边进行旋转运动的结构。载物台驱动机构118可以使载物台112例如以几分钟一次至一分钟数次左右进行缓慢旋转动作。并且，载物台112通过未图示的驱动机构，被制造为能够变更图1的纸面的上下方位置也就是高度。在载物台112中连接有向加热器116提供被控制的电力的加热用电源120。为了进行温度控制，在载物台112中配备有测定载物台112自身的温度的温度传感器（未图示）。根据来自该温度传感器的温度测定信号，控制提供给加热器116的电力。虽然没有特别的限定，但载物台112的温度可以控制为例如400℃或700℃等的适于减容处理的温度。
并且，计算机176除了进行上述的控制以外，还进行诸如真空容器114的排气动作的启动及停止、压力控制部158用于自动控制的压力指令值的变更、加热用电源120的启动、输出的调整或停止、排出机构162的驱动指令等各种控制。因此，计算机176接受来自于减容处理装置110、放射能测量计102、二氧化碳传感器156、以及追加的放射能测量计172的数据或信号，在上述各种控制中利用这些数据或信号。
[2处理动作]
接着，对上述减容处理系统1000的减容处理装置110的工作进行说明。图3是表示减容处理系统1000的状态的指标的说明图（图3（a）），以及通过减重率（weight reduction ratio）表示树脂的减容情况的说明图（图3（b））。作为减容处理系统1000的状态的指标，在图3（a）中所示的是载物台112的温度（曲线202）和从二氧化碳传感器156得到的二氧化碳浓度值（曲线204）。并且，图3所示的是推定的脂的减容情况的推定减重率（曲线214）。
通过曲线202所示的载物台112的温度是载物台112中包括的图中未示出的温度传感器显示的温度指示值，在纵坐标上将数值作为标示明确显示。相对于此，表示二氧化碳传感器156输出的二氧化碳浓度值的曲线204仅表示时间上的变化，而值的刻度为任意单位。只是，通过曲线204表示的二氧化碳的浓度值绘制为线形，并以横轴表示浓度0。图3的横轴为将被处理树脂22的最初的子批次（第一子批次）载置于载物台112后，从关闭供给侧闸阀G1的瞬间开始计时的时间即处理时间。图3（a）中所示的整个处理大致需要有24个小时左右的时间。在此，所说的子批次是指作为减容处理的单位处理量的被处理树脂20的批次进一步细化了的处理单位。
[2-1全体工作/概要]
如图3（a）所示，通过减容处理系统1000的减容处理大致分有两个处理阶段，即第一阶段（第一处理）和第二阶段（第二处理）。在第一阶段中将载物台112大致加热到400℃左右，而在第二阶段中将载物台112大致加热到700℃左右。需要说明的是，这些温度如曲线202所示，表示更细微的时间上的变动。在此，例如在减容处理系统1000的处理对象物为被原子能发电设备等利用后的离子交换树脂的情况下，被处理树脂22为离子交换树脂、其离子交换树脂带有的放射性物质、残留有水分的混合物。并且，在原子能发电设备中利用的离子交换树脂以离子或腐蚀性生物（覆盖）的形态在其自身吸附或保持而带有包含放射性同位素的放射性物质。
以下对上述各阶段中的处理的概要进行说明。首先，在第一阶段中，被处理树脂22被分为几个子批次而投入到真空容器114中载置于载物台112上。在第一阶段中，加热至400℃左右而对被处理树脂22进行碳化处理。该处理是对被处理树脂22施加的最初处理。如果被处理树脂22的各子批次载置于载物台112而开始加热，则达到400℃左右的温度为止会释放大量的水蒸气。接着当温度上升至400℃附近，被处理树脂22又开始大量释放分解气体。该分解气体的释放类似于一般有机物受热分解而释放分解气体的现象。在该状态下高频率线圈142中施加有用于激发等离子体P的电力。该电力是将通过CCP用电力供给系统180提供的用于电容耦合的13.56MHz的高频率电力和通过ICP用电力供给系统190提供的用于电感耦合的2MHz的高频率电力组合而成的电力。
通过在载物台112上方的空间激发的氧等离子体P来氧化从被处理树脂22释放的分解气体，分解气体中易于氧化的组分例如碳组分被氧化。在分解气体中通过氧等离子体P氧化而产生的气体即处理气体中，含有二氧化碳或一氧化碳。该处理气体通过排气管线150而被逐渐排出。该处理中的分解在处理刚开始之后较激烈，持续某段时间后就开始减弱。这种情况对应于在其温度下分解的组分消耗。在载物台112中，逐渐残留从被处理树脂22提取的分解气体组分被碳化的物质。该碳化的被处理树脂22即使经第一阶段充分处理，也只能进行到碳化的状态。因此，在被处理树脂22中在该时间点残存有碳组分。这样，在第一阶段，通过组合加热载物台112的步骤以及通过氧等离子体的氧化的步骤，执行被处理树脂22的分解处理、碳化处理和分解气体的氧化处理。
在第一阶段中的分解气体的碳组分作为氧化的处理气体中的二氧化碳或一氧化碳的气体而从排气管线150排出，通过二氧化碳传感器156测定其浓度。第一阶段的二氧化碳浓度在各子批次中随着温度的上升而上升，并在维持一段时间的高值后，伴随着分解的组分消耗而逐渐降低。该二氧化碳浓度的值为表示在被处理树脂22中每单位时间氧化的碳量的直接指标。不仅如此，该二氧化碳浓度的值也是对于在被处理树脂22中氧化的全部组分的间接指标。在此，被处理树脂22中氧化的全部组分除碳组分以外，有时包含有氮组分、硫组分、氢组分。
在第一阶段中，被处理树脂22在减容处理装置110的处理能力的范围内被分为以子批次为单位而对被处理树脂22进行处理。在图2（a）中，示出了分为4个子批次而投入被处理树脂22的情况。在第一阶段中，通过二氧化碳的浓度的值监视对于被处理树脂22的第一子批次进行的通过加热的碳化及分解处理的进行状况。而且，当通过二氧化碳浓度的值判断出第一子批次的处理进行到某一程度时，打开供给侧闸阀G1追加投入下一子批次即第二子批次的被处理树脂22。这时，在载物台112上残留有作为第一子批次进行了处理的被处理树脂22。向处于该状态的载物台112追加供给第二子批次的被处理树脂22。因此，将会处理被处理树脂22的新投入的第二子批次以及处理中途的第一子批次这两者。之后，对第三子批次、第四子批次也进行同样的处理。在此，分成如此小份进行被处理树脂22的第一阶段的理由在于，与第二阶段的处理相比，在第一阶段中从被处理树脂22产生大量的分解气体，可能出现处理分解气体的能力不足。
接着对第二阶段进行说明。由第一阶段向第二阶段转移时，真空容器114不向大气开放而处于减压的状态。但是，在第一阶段和第二阶段之间变更压力即真空度。第二阶段的处理对象是作为残留在载物台112上的作为被处理树脂22的第一～第四子批次经过第一阶段的处理而被碳化的半处理物。在此，将该半处理物也记为被处理树脂22。在第二阶段中，在其状态下将载物台112的温度升温至700℃。当通过第一阶段的处理而被碳化的被处理树脂22的温度上升时，氧等离子体作用于碳化了的被处理树脂22，碳组分被氧化而被除去。即，第二阶段是通过组合加热处理和氧等离子体的灰化，减少被碳化的被处理树脂22的碳组分，从而进一步进行减容的处理。在第二阶段中也与第一阶段相同，使用氧等离子体P。因此，在高频率线圈142中，施加用于通过电感耦合激发等离子体P的电力。但是，在第一阶段中期待氧等离子体P氧化分解气体，而在第二阶段中，通过激励氧等离子体P而期待灰化进行了碳化的被处理树脂22。由于该所期待的作用不同，一般，在激发氧等离子体P的条件（等离子体条件）中，气体的供给条件在第一阶段和第二阶段分别不同。最为典型的是，在第二阶段的气体的供给条件选择高于第一阶段的压力。并且，氧气的供给方向也选择为在第二阶段中比第一阶段增加从顶部壁114R向载物台112的气流。
当通过第二阶段灰化了被处理树脂22，则残留在被处理树脂22中的碳组分等成为如二氧化碳或一氧化碳气体的处理气体而从排气管线150排出。第二阶段的二氧化碳浓度也随着温度的上升而一起上升，并在维持了一段时间的高值后伴随着氧化的组分消耗而逐渐降低。在第二阶段中也与第一阶段相同，由二氧化碳传感器156得到的二氧化碳浓度的值是表示在被处理树脂22中每单位时间氧化的碳量的直接指标，并且是对在被处理树脂22中氧化的全部组分的间接指标。
这样，被处理树脂20中被供给的部分（被供给树脂22）在载置于载物台112的状态下进行减容处理。利用通过载物台112的加热处理和通过氧等离子体P的氧化处理进行该减容处理。即，减容处理装置110对被处理树脂22进行加热处理，并通过氧等离子体P对该被处理树脂22其自身和从该被处理树脂22释放出的气体中的至少任意一个或两者进行氧化处理。如果通过第二阶段进行减容处理，则从被处理树脂22得到载置于载物台112的状态的固态成分（残渣固形物）。
而且，如果第二阶段结束，则停止CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190而停止等离子体的被激发，并且载物台的加热也停止，使减容处理停止。处理结束后，残渣固形物通过排出机构162从载物台112除去而排出至真空容器114的外部。在排出机构162中配置有包括回收喷嘴166的吸引管164。吸引管164连接于排出驱动机构168，排出驱动机构168用于在排出侧闸阀G2打开的状态下驱动回收喷嘴166使之位于适于吸引载物台112上的残渣固形物的位置。通过吸引管164吸引的残渣固形物，通过用于从气流中回收残渣固形物的袋式过滤器或旋风除尘器（图中均未示）防止飞散的同时被回收，并且在残渣固形物容器170中暂时积存。在该残渣固形物容器170中包括有，用于测定残留在最终的残渣固形物中的放射能的追加的放射能测量计172。然后，残渣固形物容器170的残渣固形物，例如通过水泥密封、或者用砂石覆盖而提高安全性，被适当的设备搬运至例如最终处置地等，通过半永久性保存而进行处置。
以上说明的各处理通过计算机176直接或通过时序控制部174指示各处理。最后，根据需要通过追加的放射能测量计172测定处理后的残渣固形物的放射能。
接着，在本实施方式的减容处理装置110的工作中，对同时使用CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190的动作进行详细说明。
【[2-2等离子体的点燃及激发]
为了实现上述所有的动作，在减容处理装置110中，需要在第一阶段开始时点燃等离子体。并且，为了防止被激发的等离子体熄灭，需要使等离子体的激发状态稳定。下面与这些内容关联地，对通过本实施方式中采用的CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190的动作进行说明。
[2-2-1CCP用电源的作用]
首先，对本申请发明人认为的CCP用电力供给系统180的作用进行说明。如上所述，CCP用电力供给系统180通过电容耦合在真空容器114内的空间S产生电压或电场。该电压或电场具有容易点燃氧等离子体的易于点燃化的效果。并且，该电压或电场还具有防止激发的氧等离子体熄灭的熄灭防止的效果。具体来说，如果在空间S产生电压或电场，则处于减压状态的氧气易于电离而离子化。因此氧气易于等离子化。该减压状态是适于后述的减压处理的程度的压力，例如也可以是10Torr左右的压力。也就是说，如果使CCP用电力供给系统180工作，则无需为了实现易于点燃等离子体的目的而降低真空容器114的压力。在此，假定不利用CCP用电力供给系统180，而在仅通过ICP用电力供给系统190点燃等离子体的情况下，在相等的电力下不能产生同等的电压也就是电场。并且，通常这些装置工作的压力区域是通过帕邢曲线的最小值的右侧区域，也就是放电所需要的电压或电场随着压力的上升而上升的区域。由于以上原因，在仅使用ICP用电力供给系统190的情况下，为了易于点燃氧等离子体，需要更低的压力。进一步地，通过CCP用电力供给系统180对空间S造成的电压或电场的电离作用还有助于熄灭防止性。
[2-2-2ICP用电源的作用]
接着，对ICP用电力供给系统190的作用进行说明。该ICP用电力供给系统190使氧等离子体P高密度化。为了通过ICP用电力供给系统190的电力在高频率线圈142的附近，也就是在顶部壁114R的正下方通过电磁感应而产生高密度的氧等离子体P，可以提高减容处理中的每单位时间的处理量即处理速度。
[2-2-3同时使用CCP用电源和CIP用电源的效果]
而且，如果同时使CCP用电力供给系统180和ICP用电力供给系统190工作，在高频率线圈142中，重叠施加来自于CCP用电力供给系统180的电力（CCP用电力）和来自于ICP用电力供给系统190的电力（ICP用电力）。这样最终的结果是产生通过CCP用电力的电压或电场和通过ICP用电力的电磁感应对空间S同时作用的状态。在此，在空间S中产生仅通过电感耦合激发的IC等离子体的以往的情况下，ICP用电力保持使等离子体高密度化的作用。然而其高密度化通过等离子体中的电离的离子表示的导电性与ICP用电力电感耦合而达成。反之，在不点燃等离子体的状态下或等离子体熄灭的状态下，即使提高ICP用电力，也只能增加在高频率线圈142中的电流。对此，如果像本实施方式那样将CCP用电力重叠投入到ICP用电力上，即使对没有等离子化的氧气分子也带来电离作用。因此，如果将CCP用电力重叠投入到ICP用电力，有助于氧等离子体点燃的同时，起到防止已激发的等离子体熄灭的作用。
[2-2-3-1等离子体的点燃动作]
点燃等离子体的时机是如图3（a）的时间A所示的时机，即开始第一阶段的处理的时机。对该时机进行详细说明，首先作为减容处理的最初的处理，通过放射能测量计102执行测定初期的放射能的处理。接着，打开供给侧闸阀G1供给初期投入的子批次（第一子批次）的被处理树脂22，再次关闭供给侧闸阀G1。这是通过定量斗124供给恒定容积的被处理树脂22的处理，是作为第一子批次在真空容器114的载物台112上预先载置被处理树脂22的处理。然后，对真空容器内进行减压。其压力例如作为适于第一减容处理的压力，选择10Torr（1.3kPa）左右的压力。如果达到目标压力，为了开始第一阶段的减容处理，通过加热器116将载物台112升温至400℃。接着，通过二氧化碳传感器156开始测量二氧化碳气体的浓度。在此，即使颠倒载物台的升温和二氧化碳气体的开始测量的顺序也可以。接着点燃等离子体。在本实施方式的减容处理装置110中，可以在自动控制适于上述第一阶段的处理的压力的情况下点燃等离子体。
更具体来说，在点燃该等离子体时，首先，通过CCP用电力供给系统180开始向高频率线圈142提供13.56MHz等的CCP用频率的电力（CCP用电力）。这时，该电力对真空容器114或载物台112等接地了的导体部分起到使高频率线圈142的电压波动的作用。其电压作为电场而对空间S发生作用，并将导入的氧气等离子化。这样，氧等离子体被点燃。为此所需的CCP用电力供给系统180的输出为例如1kW左右。在本实施方式的减容处理装置110中，为了进行该点燃，无需进行如以往的减容处理装置那样降低压力使其低于适于减容处理的压力，然后返回用于该减容处理的压力的操作。然后，为了进行有助于提高等离子体的密度的通过电感耦合的电力供给，从ICP用电力供给系统190输出ICP用电力。在此，为了使等离子体的激发状态更加稳定，CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出例如提高至2kW左右。并且，ICP用电力供给系统190的ICP用电力的输出可以为任意输出。
[2-2-3-2在第一阶段的投入树脂时的等离子体的稳定化]
如果开始处理，二氧化碳气体的浓度如图3（a）的曲线204所示那样变化。时间A以后，所供给的被处理树脂22的第一子批次被处理。如果开始该处理，二氧化碳气体的浓度逐渐增加，然后，达到最大值后，该浓度又开始下降。在此，在作为二氧化碳气体的浓度增加的阶段的时间B1中，从所供给的被处理树脂22的第一子批次释放出大量作为水蒸气的水分，该水分对激发的氧等离子体P的稳定性造成不利影响。在本实施方式中，即使在此时，从CCP用电力供给系统180输出CCP用电力而在空间S产生电压或电场，同时，通过来自于ICP用电力供给系统190的ICP用电力作用于空间S。这样，即使存在从供给的被处理树脂22的第一子批次释放出的水分，也可以使高密度的氧等离子体稳定地维持等离子体的状态。
在时间B1中的该作用与追加投入被处理树脂20的第二子批次、第三子批次、以及第四子批次的时间点同样发生作用。将这些时间作为时间B2、B3以及B4在图3（a）中明示。即使在追加投入被处理树脂20的任意时机，通过输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力，同时还从ICP用电力供给系统190输出ICP用电力，从而可以稳定地激励高密度的氧等离子体。
在此，投入第二～第四子批次时，通过打开供给侧闸阀G1，投入作为各子批次的被处理树脂20，然后再次关闭供给侧闸阀G1而进行。由于供给侧闸阀G1的两侧排气，因此即使进行打开供给侧闸阀G1的动作，真空容器114的压力也不发生变化。
在进行减容处理装置110的处理时，监视二氧化碳传感器156的输出。例如，在二氧化碳气体的浓度的测定值从最大值下降到90%左右的情况下，判断仍然为最大值而继续监视。而且，例如，如果小于90%而判断为从其最大值下降，则追加投入处理中的子批次的下一个子批次的树脂。在本实施方式的减容处理装置110的工作中，还可以配合基于如此监视的二氧化碳传感器156的输出的处理的进程，控制来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力。这是由于，通过经验确认在投入追加的子批次后产生水蒸气的期间在投入追加的子批次后的某一期间。在进行这种控制的情况下，来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出开始至投入追加的子批次的时间点为止，在基于实验确定的预定期间内继续输出，如果超过其预定时间，停止来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出。
如果对所有的子批次进行同样的处理，则完成第一阶段的处理。
[2-3向第二阶段转移中的气体的供给条件的变更]
如果完成第一阶段的处理，则处于载物台112上配置有所供给的被处理树脂22的碳化的物质的状态。在本实施方式的减容处理装置110中，作为第二阶段的处理，对其进行灰化处理。因此，首先将载物台的温度升温至700℃。接着，将气体的供给条件从第一阶段的条件变更为与第二阶段的处理条件相符的条件。在该气体的供给条件的变更中，包含有真空容器114内部的压力变更等各种条件的变更、以及氧气的流量或供给方向的变更。在此，气体的供给条件能够包含在等离子体条件中关于诸如影响等离子体稳定性的气体的任意条件。
[2-3-1压力变更]
在本实施方式中，在第一阶段和第二阶段中变更的气体供给条件包含有真空容器114的内部的压力。这是由于分别适合于第一阶段和第二阶段的减容处理的压力是不同的。在本实施方式中，将第二阶段的压力例如设定为约10Torr（1.3kPa）。与此相对，将第二阶段的压力例如设定为30～50Torr（约4.0～6.7kPa）。
这样，如果在第一阶段和第二阶段之间压力不同的情况下使压力急剧变化，则作为仅通过ICP用电力激发氧等离子体的以往的方法，会提高等离子体熄灭的概率。以往，为了通过压力的变化防止熄灭，因此阶段性或连续性地从第一阶段的压力变化至第二阶段的压力。相对于此，在本实施方式中，从第一阶段的压力变化至第二阶段的压力的时间上，同时利用来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出和来自ICP用电力供给系统190的ICP用电源的输出。通过该CCP用电力和ICP用电源的协同工作，即使当压力紧急变化时也可以稳定维持等离子体的激发状态。因此需要的CCP用电力供给系统180的输出例如为1kW左右的输出。在此，真空容器114的压力的控制，通过压力控制部158改变作为APC进行自动控制的压力指令值而进行。
[2-3-2气体供给模式变更]
在第一阶段和第二阶段中的气体的供给条件中，氧气的供给方向的模式互不相同。也就是说，在第一阶段中主要通过回旋流的模式供给氧气，而在第二阶段中以组合了其回旋流成分和向轴向集中的集中流成分的模式供给氧气。在此，所说的回旋流是指大致在制造为与载物台112的中心轴同轴的圆筒形状的真空容器114中，沿圆筒的内壁侧，并大致沿载物台112中包含的面，在其圆筒形的空间S中产生氧气漩涡的流向。并且，向轴集中的集中流成分是指，从真空容器114的内壁流向载物台112的轴的成分。图4是根据真空容器114的水平截面图说明回旋流（图4（a））和集中流（图4（b））的说明图、第一阶段的气流（第一模式，图4（c））和第二阶段的气流（第二模式，图4（d））的说明图。为了这些气体导入，在真空容器114的内壁，用于回旋流向沿着四周环绕一周的朝向，并且，用于集中流向轴而设置有几个气体导入口。在图1中，将从气体供给管线130A的导入方向描画为在真空容器114的左侧内侧面向着纸面的方向，或在真空容器114的右侧内侧面向着飞出纸面的方向。并且，将从气体供给管线130B的导入方向描画为从真空容器114的内侧面向着中央的方向。并且，对各气体导入口的流量通过调整包含在气体供给管线130A或130B的用于回旋流的调节阀134A以及用于集中流的134B各自的开闭状态和流量而实现。
通过这些模式供给氧气的理由如下。首先在第一阶段中，对从供给的被处理树脂22中释放的分解气体进行氧化处理作为主要的减容处理。因此，在第一阶段的氧等离子体中进行用于尽量能够高效地氧化分解气体的处理。因此，通过使氧气朝向对载置于载物台112的供给的被处理树脂22，需要增加向着空间S的氧气。因此，在第一阶段中的氧气的方向为回旋流（图4（c））。相对于此在第二阶段中，供给的被处理树脂22呈碳化的状态，对其碳化的残渣固形物进行灰化的处理时主要的处理。因此，需要将通过氧等离子体活性化了的氧气高效地供给到被供给的被处理树脂22。这样，仅通过对碳化的残渣固形物继续施加来自载物台112的热量进行灰化，优选为“送风式地”用于其灰化的必要的活性化的氧气方向。如果采用包含集中流的成分的模式，向载物台112的上方的空间供给氧气，作朝向供给的被处理树脂22的下沉气流由氧等离子体供给活性化的氧气，同时，从供给的被处理树脂22除去产生的二氧化碳等的含碳气体。因此，为了与该目的相适，供给在回旋流中组合了集中流的气流（图4（d））。在此，在第二阶段的模式中残留有回旋流的成分是因为如果仅通过集中流供给适于减容处理的流量的氧气，下沉气流会变得过强。换而言之，通过在回旋流中组合集中流，供给适于减容处理的流量的氧气的同时，实现适度的下沉气流。为了设定如上的氧气供给模式，调整集中流和回旋流的比例。
如上所述，在通过仅来自ICP用电力供给系统190的ICP用电源的输出激发的氧等离子体作为IC等离子体的情况下，如果使氧气的供给模式急剧变化，作为IC等离子体的激发的氧等离子体可能熄灭。并且，即使进行以往的阶段的或连续的变更氧气的供给模式的处理，也并非完全没有等离子体熄灭的可能性。在本实施方式中，由于来自ICP用电力供给系统190的ICP用电源加上还利用来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出，因此可以在改变氧气的供给方向的时机中降低等离子体熄灭的可能性。因此，无需如以往所谓的阶段的或连续的变更氧气的供给方向的处理。例如，即使使氧气的供给模式从适于第一阶段的回旋流模式急剧变化至适于第二阶段的将回旋流和集中流组合的模式，也可以使等离子体稳定而维持激发了的状态。
[2-4选择：稳定工作时的同时使用]
在上述的本实施方式中，等离子体的点燃时机、在第一阶段中的被处理树脂的追加投入的时机、而且，从第一阶段向第二阶段转移的时机中的任意一个或全部中输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力。在这些任意时机中输出的来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力，向空间S作为电压或电源而发生作用，发挥易于点燃等离子体，或防止熄灭的效果。本实施方式中包含有，根据需要对这些时机中的一部分或全部进行适宜地选择而使CCP用电力供给系统180工作。
在本实施方式中，作为任意选择，能够继续输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力而使其工作。其效果之一在于与上述各时机中的作用相同，能够防范等离子体的意外熄灭于未然。作为另一效果在于，与仅使用来自ICP用电力供给系统190的ICP用电源的情相比，可以提高处理速度的效果。提高该处理速度的效果以往与仅在IC等离子体中限制氧气流量相关。如果利用本实施方式的来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出，由于可以提高等离子体的稳定性，因此可以通过以往难于采用的增大的氧气流量使减容处理装置工作。其结果是可以提高分解气体的氧化速度或供给的被处理树脂22的残渣固形物的氧化速度，能够增大减容处理装置110的处理速度。
期待如上的效果而输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的时机是进行第一阶段及第二阶段的处理的而难以时机。例如，输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力是在图3（a）所示的在从时间B1至时间B2的任意期间中、在从时间B2至时间B3的任意期间中、而且在时间B3至时间B4的任意期间中任意一部分或全部期间。如果在这些中的任意期间输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力，可以提高在第一阶段中氧化的分解气体时的处理速度。并且，作为另外的期间，在时间C以后的任意时机输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力也是有益的。如果在时间C以后的任意期间中输出来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力，可以提高在第二阶段中氧化供给的被处理树脂22的残渣固形物时的处理速度。
[实施例]
按照上述的实施方式制造可以工作的减容处理装置110的实施例。具体来说，通过表1所示的电路部件制造图2所示的CCP用电力供给系统180及ICP用电力供给系统190。
[表1]
Figure BDA00003647488800231
Figure BDA00003647488800241
在此，表1中记载的构成部件的电路常数包含有在实际的部件中通过并非单独而组合适于需要的电路常数的部件。例如，在ICP用匹配电路194中使用的电容器C2（2500pF）能够通过并联连接2个1000pF的电容器和1个500pF的电容器实现的合成容量而实际安装。
根据如上制造的CCP用电力供给系统180及ICP用电力供给系统190，评价实际减容处理装置110的氧等离子体P的点燃容易性和激发了的氧等离子体P的稳定性。其结果是，与不利用CCP用电力供给系统180而仅使用ICP用电力供给系统190的情况相比，能够易于点燃氧等离子体P。具体来说，无需为了点燃而降低真空容器114的压力，在保持10Torr（1.3kPa）的压力的情况下，通过由CCP用电力供给系统180向高频率线圈142输出的13.56的输出约为1kW，能够点燃氧等离子体P。接着，为了得到更高的稳定性将来自CCP用电力供给系统180的输出上升至约2kW，即使将由ICP用电力供给系统190向高频率线圈142输出的2MHz的输出提高到3kW并维持其输出，能够产生高密度的等离子体而进行减容处理。该等离子体不仅在第一阶段的时间A（图3）中易于点燃，在时间B1、B2、B3以及B4的任意时刻均不熄灭且稳定地激发。
进一步地，从第一阶段向第二阶段转移时，将真空容器114的压力提高至50Torr（约6.7kPa）的同时，控制调节阀134A和调节阀134B而从回旋流变更至回旋流和集中流的组合。即使在其时间C时，可以使激发了的等离子体不熄灭，并继续激发稳定的等离子体。
〈第一实施方式：变形例〉
本发明的上述第一实施方式可以保持其技术思想而进行各种变形。特别是，为了在空间S产生通过电容耦合的电压或电场，可以构成为通过区别于高频率线圈142的电极向空间S（图1）进行来自CCP用电力供给系统180的CCP用电力的输出而发生作用。图5是表示配置在真空容器114的顶部壁114R的大气侧一面的多个电极的构成、对其的CCP用电力供给系统以及ICP用电力供给系统的连接状况的说明图。图5（a）是表示在连接于ICP用电力供给系统190A的高频率线圈142的中心部配置圆板电极144，并且向其圆板电极144输出来自CCP用电力供给系统180A的CCP用电力的示例。并且，图5（b）是表示在连接于ICP用电力供给系统190B的高频率线圈142的中心部配置环形电极146，并且向其环形电极146输出来自CCP用电力供给系统180B的CCP用电力的示例。
即使在图5（a）及（b）所示的任意情况下，通过作为来自ICP用电力供给系统190A及190B的ICP用电源192A及192B的输出的电流在高频率线圈142中流动，在空间S中带来提高等离子体密度的作用。在这些情况下，由于高频率线圈142仅使用于在空间S电感耦合ICP用电力，因此仅具有作为ICP用线圈的功能。在使用图5（a）所示的圆板电极144的情况下，来自CCP用电力供给系统180A的CCP用电源182A的CCP用电力的输出在圆板电极144和真空容器114之间的空间S作为电压或电场发生作用，实现易于点燃等离子体的作用或使等离子体稳定化的作用。并且，即使在使用图5（b）所示的环形电极146的情况下，来自CCP用电力供给系统180B的CCP用电源182B的CCP用电力的输出在环形电极146和真空容器114之间的空间S作为电压或电场发生作用，实现易于点燃等离子体的作用或使等离子体稳定化的作用。为了使真空容器114也GND接地而保持地面电位（图1），圆板电极144或环形电极146在真空容器11和等电位的导电性部件之间在空间S无产生电场的电容器。
如图5所示，在将来自CCP用电力供给系统180A或180B的CCP用电力输出至区别于高频率线圈142的电极的情况下，CCP用电力供给系统180A或180B、以及ICP用电力供给系统190A或190B的双方的输出相互不直接连接。这样，在利用区别于高频率线圈142的电极的情况下，通过高频率线圈142和圆板电极144的具体结构，降低CCP用电源182A或182B和ICP用电源192A或192B相互之间的影响。在这种情况下，将如图2所示的ICP频率数阻止电路188或CCP频率数阻止电路198省略或者变更为简易的构成。但是，通过高频率线圈142和圆板电极144的具体结构，或高频率线圈142和环形电极146的具体结构，依然存在降低CCP用电源182A或182B和ICP用电源192A或192B之间相互影响的情况。在这种情况下，配备了与图2所示的ICP频率数阻止电路188或CCP频率数阻止电路198相同的阻止相互频率数分量的阻止电路。
需要说明的是，在图5中所示的示例中，表示了仅使用圆板电极144和环形电极146中的任意一个的示例。使用其中任意一个，例如考虑在空间S产生的电场强度或对等离子体投入的CCP用电力的强度等而适宜地进行选择。并且，设置圆板电极144和环形电极146两者而对其供给CCP用电力，或在空间S产生电场的其他位置，设置其他形态的电极而提供CCP用电力的情况也包含在本实施方式中。
以上对本发明的实施方式进行了具体的说明。上述的各实施方式及实施例是为了说明本发明而记载的内容，本申请发明的范围应当是基于专利的权利要求书的记载所定的范围。并且，在包含各实施方式的其他的组合的本发明的范围内存在的变形例也包含于专利的权利要求书的范围。
产业上的可利用性
本发明通过提供使树脂处理稳定而进行的减容处理装置及其工作方法，使从原子能相关设备的运转中排出的废弃物的减容处理变得容易。
符号说明
1000  减容处理系统
20    减容处理树脂
22    供给的减容处理树脂
102   放射能测量计
110   减容处理装置
112   载物台
114   真空容器
114R  顶部壁
116   加热器
118   载物台驱动机构
120   加热用电源
122   供给机构
124   定量斗
126   臂
128   定量斗驱动机构
130A、130B   气体供给管线
132   氧气罐
134A、134B   调节阀
142   高频率线圈
144   圆板电极
146   环形电极
150   排气管线
152   排气阀
154   真空泵
156   二氧化碳传感器
158   压力控制部
160   压力传感器
162   排出机构
166   回收喷嘴
164   吸引管
170   残渣固形物容器
172   追加的放射能测量计
174   时序控制部
176   计算机
180、180A、180B   CCP用电力供给系统
180P、180N   CCP输出
182、182A、182B   CCP用电源
184   CCP用匹配电路
186   CCP用高频率电力源
188   ICP频率数阻止电路
188A  串联谐振电路
188B  并联谐振电路
190、190A、190B   CCP用电力供给系统
190P、190N   ICP输出
192、192A、192B   ICP用电源
194   ICP用匹配电路
196   ICP用高频率电力源
198   CCP频率数阻止电路
198A、198B   并联谐振电路
202   曲线（载物台的温度）
204   曲线（二氧化碳浓度值）
214   曲线（推定减重率）
C1～C3   电容器
CV1～CV3   可变电容器
L1～L5   电抗
LV1   可变电抗
G1    供给侧闸阀
G2    排出侧闸阀
P     等离子体
S     空间
GND   接地
VPP   电压振幅（峰对峰）
IP    峰值电流

Claims (14)

1.一种减容处理装置，其特征在于，具有：
可升温的载物台，被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂，并被配置在真空容器内；
CCP用电源，用于通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场；
ICP用电源，用于通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电，
所述CCP用电源是向所述空间提供点燃所述氧等离子体的电压或电场的电源。
2.一种减容处理装置，其特征在于，具有：
可升温的载物台，被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂，并被配置在真空容器内；
CCP用电源，用于通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场；
ICP用电源，用于通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电；
供给机构，被设置为在维持所述真空容器的减压状态的情况下，将所述被处理树脂供给到所述载物台，
当通过所述供给机构将所述被处理树脂供给到所述载物台时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
3.根据权利要求2所述的减容处理装置，其特征在于，所述被处理树脂含有水分，通过所述供给机构被供给到所述载物台的该被处理树脂释放出水蒸气。
4.一种减容处理装置，其特征在于，具有：
可升温的载物台，被设置为载置带有放射性物质的被处理树脂，并被配置在真空容器内；
CCP用电源，用于通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场；
ICP用电源，用于通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电；
气体条件控制部，用于将供给到所述真空容器内的所述空间的气体的供给条件由第一气体条件变更为区别于该第一气体条件的第二气体条件，
当通过该气体条件控制部变更所述供给条件时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
5.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的减容处理装置，其特征在于，还具有线圈，该线圈被配置在直接面对所述真空容器内的所述载物台的上方的空间的位置，或被配置在隔着所述真空容器的绝缘壁而间接面对所述真空容器内的所述载物台的上方的空间的位置，并且连接于所述ICP用电源和所述CCP用电源这两者。
6.根据权利要求5所述的减容处理装置，其特征在于，所述ICP用电源的输出和所述CCP用电源的输出共同电连接在所述线圈上，
该ICP用电源输出ICP用频率的电力，并在该ICP用电源上连接有阻止来自于该CCP用电源的输出的CCP频率阻止电路，
该CCP用电源输出CCP用频率的电力，并在该CCP用电源上连接有阻止来自于该ICP用电源的输出的ICP频率阻止电路。
7.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的减容处理装置，其特征在于，还具有：
ICP用线圈，其被配置在直接面对所述真空容器内的所述载物台的上方的空间的位置，或被配置在隔着所述真空容器的绝缘壁而间接面对所述真空容器内的所述载物台的上方的空间的位置，并且被电连接在所述ICP用电源；
CCP用电极，其被配置在由该ICP用线圈包围的中心部的位置和环绕该ICP用线圈的周边部的位置中的至少一个位置，并且被电连接在所述CCP用电源上。
8.一种减容处理装置的工作方法，其特征在于，包括：
通过配置在真空容器内且载置带有放射性物质的被处理树脂的载物台加热该被处理树脂的步骤；
通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场的步骤；
CCP用电源通过电容耦合向所述空间提供点燃氧等离子体的电压或电场的步骤；
ICP用电源通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电的步骤。
9.一种减容处理装置的工作方法，其特征在于，包括：
通过配置在真空容器内且载置带有放射性物质的被处理树脂的载物台加热该被处理树脂的步骤；
通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场的步骤；
由ICP用电源通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电的步骤；
通过供给机构将所述被处理树脂供给到维持在减压状态的所述真空容器的所述载物台的步骤，
当通过所述供给机构将所述被处理树脂供给到所述载物台时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
10.一种减容处理装置的工作方法，其特征在于，包括：
通过配置在真空容器内且载置带有放射性物质的被处理树脂的载物台加热该被处理树脂的步骤；
通过电容耦合向所述真空容器内的所述载物台的上方的空间提供电压或电场的步骤；
由ICP用电源通过电感耦合对在所述空间被激发的氧等离子体供电的步骤；
通过气体条件控制部将供给到所述真空容器内的所述空间的气体的供给条件由第一气体条件变更为区别于该第一气体条件的第二气体条件，
当通过所述气体条件控制部变更所述供给条件时，所述CCP用电源提供所述电压或电场。
11.根据权利要求10所述的减容处理装置的工作方法，其特征在于，所述第一气体条件包括有将所述真空容器内的压力设定为第一压力，
所述第二气体条件包括有将所述真空容器内的压力设定为具有高于所述第一压力的压力的第二压力。
12.根据权利要求10所述的减容处理装置的工作方法，其特征在于，所述第一气体条件包括有将向所述真空容器内的气体的供给方向的模式设定为第一模式，
所述第二气体条件包括有将向所述真空容器内的气体的供给方向的模式设定为区别于所述第一模式的第二模式。
13.根据权利要求12所述的减容处理装置的工作方法，其特征在于，包括：
第一处理步骤，将所述载物台的温度设定为引起所述被处理树脂加热分解的第一温度，并通过所述氧等离子体对通过分解或碳化而由所述被处理树脂释放出的气体进行氧化；
第二处理步骤，在该第一处理步骤之后，将所述载物台的温度设定为高于所述第一温度的第二温度，并通过所述氧等离子体对经过了所述第一处理的所述被处理树脂其自身进行分解或氧化而对所述被处理树脂进行灰化，
从所述第一处理向所述第二处理切换工作时，所述气体条件控制部将所述供给条件从所述第一气体条件变更为所述第二气体条件。
14.根据权利要求8～10中的任意一项所述的减容处理装置的工作方法，其特征在于，在所述CCP用电源不运行的情况下，使所述减容处理装置以相比可稳定激发所述氧等离子体的氧气流量的上限值增大的氧气流量工作，
在使减容处理装置以该增大的氧气流量工作的期间，来自所述CCP用电源的所述电压持续输出。
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