JP2006105703A

JP2006105703A - Tritium decontamination device

Info

Publication number: JP2006105703A
Application number: JP2004290871A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamai; 英樹山井; Misoji Ebine; 三十治海老根
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-04-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tritium decontamination device removing contamination, where after single body element-like tritium dissociates, it will not adhere to apparatus surface again. <P>SOLUTION: A decontamination object 9 of tritium is stored in a sealed decontamination vessel 1. The decontamination object 9 is irradiated with the ultraviolet light from an ultraviolet laser 3 via an irradiation optical system 3. A cylinder 5 supplies an inert gas containing anyone from among stable hydrogen isotopic molecular species, that is, hydrogen gas (H<SB>2</SB>, HD and D<SB>2</SB>)and steam (H<SB>2</SB>O, HDO and D<SB>2</SB>O) to the sealed decontamination vessel 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はトリチウム汚染された対象物を紫外線により除染するトリチウム装置に関する。 The present invention relates to a tritium apparatus for decontaminating tritium-contaminated objects with ultraviolet rays.

核融合研究炉または研究設備などのトリチウムを扱う施設において、トリチウムと接触する機器は、特にその表面がトリチウムによって汚染される。トリチウムは放射性元素であるために、保守、解体時には安全性の観点から機器のトリチウム除染が必要である。 In a facility that handles tritium, such as a nuclear fusion research reactor or research facility, the surface of equipment that comes into contact with tritium is particularly contaminated by tritium. Since tritium is a radioactive element, tritium decontamination of equipment is necessary from the viewpoint of safety during maintenance and dismantling.

トリチウムは表面のみならず内部にも浸透するが、特に表面が汚染される。したがって保守、解体時には先ず機器表面のトリチウムを除染する必要がある。機器表面に付着した水型（ＨＴＯ、Ｔ_２Ｏなど）あるいはガス型（ＨＴ、Ｔ_２など）は加熱により、容易に除去すなわち除染できるが、機器表面材料に化学結合したトリチウムに関してはその限りではない。 Tritium penetrates not only into the surface but also into the interior, but the surface is particularly contaminated. Therefore, it is necessary to first decontaminate the tritium on the device surface during maintenance and dismantling. Water type (HTO, T ₂ O, etc.) or gas type (HT, T ₂ etc.) adhering to the equipment surface can be easily removed or decontaminated by heating, but this is not the case with tritium chemically bonded to equipment surface materials. is not.

日本原子力研究所のホームページでは、トリチウムの化学結合より光子エネルギーの大きい紫外線ランプ光または紫外線レーザー光を照射して、化学結合を解離させる事により除染する方法が実施された旨が記載されている。また、下記非特許文献１に記載されているように、核融合装置のプラズマ対向材料表面に蓄積されたトリチウムを除去するためにパルスレーザー光を用いた基礎実験を行っている。ところで、解離した後の単体トリチウムはイオンとなり、近傍に単体元素状トリチウムがない限りガス化できずに再び機器表面に付着する。 The Japan Atomic Energy Research Institute website states that a decontamination method has been implemented by irradiating UV lamp light or UV laser light, which has a photon energy greater than that of tritium chemical bonds, to dissociate the chemical bonds. . In addition, as described in Non-Patent Document 1 below, basic experiments using pulsed laser light are performed in order to remove tritium accumulated on the plasma facing material surface of the fusion apparatus. By the way, single tritium after dissociation becomes ions, and unless it has single elemental tritium in the vicinity, it cannot be gasified and adheres to the device surface again.

日本原子力学会秋の大会予稿集ＶＯＬ．２００３，第１分冊、第１８５頁Japan Atomic Energy Society Autumn Meeting Proceedings VOL. 2003, first volume, page 185

トリチウムで汚染された機器表面に紫外線レーザーを照射してトリチウムの除去すなわち除染を実施する場合、解離した後の単体元素状トリチウムは近傍に単体元素状トリチウムがない限りガス化できずに、再び機器表面に付着してしまい除染効果が低下するという問題がある。 When tritium-contaminated equipment surface is irradiated with ultraviolet laser to remove tritium, that is, decontamination, the elemental tritium after dissociation cannot be gasified unless there is elemental tritium in the vicinity. There exists a problem that it adheres to the apparatus surface and the decontamination effect falls.

本発明の目的は、単体元素状トリチウムが解離した後に再び機器表面に付着することなく除染できるトリチウム除染装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a tritium decontamination apparatus capable of decontamination without adhering to the device surface again after the elemental elemental tritium is dissociated.

本発明の特徴とするところは被除染対象物を収納する密閉型除染容器に安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ_２、ＨＤ、Ｄ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ_２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスを供給して紫外線による除染するようにしたことにある。 A feature of the present invention is that a stable hydrogen isotope molecular species, that is, hydrogen gas (H ₂ , HD, D ₂ ) and water vapor (H ₂ O, HDO, D) are stored in a sealed decontamination container that houses an object to be decontaminated. ₂ O), an inert gas containing any one of them is supplied to perform decontamination with ultraviolet rays.

本発明は密閉型除染容器内を安定水素同位体分子種雰囲気としているため、紫外線レーザー照射により発生した解離トリチウムが周辺の安定水素同位体と再結合し、解離トリチウムがガス化されるので、トリチウム汚染した機器の除染することができる。その結果として、保守・解体時の安全性を向上させることができる。 Since the present invention has a stable hydrogen isotope molecular species atmosphere in the sealed decontamination container, dissociated tritium generated by ultraviolet laser irradiation recombines with the surrounding stable hydrogen isotope, and the dissociated tritium is gasified. Tritiated equipment can be decontaminated. As a result, safety during maintenance and dismantling can be improved.

密閉型除染容器にはトリチウムで汚染された被除染対象物が収納される。密閉型除染容器は内部に照射光学系が配置されている。密閉型除染容器の外部に配置されている紫外線レーザーで発生する紫外線は照射光学系と紫外線レーザーの間を光学的に連結する誘導光学系を介して被除染対象物の照射される。ガス供給系は密閉型除染容器に安定水素同位体分子種を供給し、密閉型除染容器で除染された排気ガスが排気ガス系から排気される。 An object to be decontaminated contaminated with tritium is stored in the sealed decontamination container. The sealed decontamination container has an irradiation optical system disposed therein. Ultraviolet rays generated by an ultraviolet laser disposed outside the sealed decontamination container are irradiated on the object to be decontaminated via a guiding optical system that optically connects the irradiation optical system and the ultraviolet laser. The gas supply system supplies stable hydrogen isotope molecular species to the sealed decontamination container, and exhaust gas decontaminated in the sealed decontamination container is exhausted from the exhaust gas system.

図１に本発明の一実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

図１において、密閉型除染容器１の内部には被除染対象物９が収納されている。照射光学系２は密閉型除染容器１の内部に配置され、二次元的に移動する。紫外線レーザー３は密閉型除染容器１の外部に配置されている。紫外線レーザー３と照射光学系２は誘導光学系により光学的に連結されている。誘導光学系はレンズ７と光ファイバー４により構成されている。 In FIG. 1, an object 9 to be decontaminated is accommodated in a sealed decontamination container 1. The irradiation optical system 2 is disposed inside the sealed decontamination container 1 and moves two-dimensionally. The ultraviolet laser 3 is disposed outside the sealed decontamination container 1. The ultraviolet laser 3 and the irradiation optical system 2 are optically connected by a guiding optical system. The guiding optical system includes a lens 7 and an optical fiber 4.

ボンベ７は安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ_２、ＨＤ、Ｄ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ_２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスが充填されている。ボンベ７はバルブ１０を介して密閉型除染容器１に接続されている。ボンベ７とバルブ１０はガス供給系を構成する。 The cylinder 7 is filled with an inert gas containing any one of stable hydrogen isotope molecular species, that is, hydrogen gas (H ₂ , HD, D ₂ ) and water vapor (H ₂ O, HDO, D ₂ O). . The cylinder 7 is connected to the sealed decontamination container 1 through a valve 10. The cylinder 7 and the valve 10 constitute a gas supply system.

密閉型除染容器１にバルブ１１を介して接続されている真空ポンプ６、酸化反応器１３および脱湿器１４は排気ガス系を構成している。 The vacuum pump 6, the oxidation reactor 13 and the dehumidifier 14 connected to the sealed decontamination container 1 via a valve 11 constitute an exhaust gas system.

この構成において、除染する場合にはトリチウムで汚染された機器を図示のように板状に加工あるいはパイプであれば数分割として被除染対象物９にして密閉型除染容器１内に汚染面を上向きに収納する。 In this configuration, in the case of decontamination, a device contaminated with tritium is processed into a plate shape as shown in the figure, or if it is a pipe, it is divided into several decontamination objects 9 and contaminated in the sealed decontamination container 1. Store face up.

この状態でバルブ１０を閉、バルブ１１を開き、真空ポンプ６により１０^―２Mpa未満に排気する。真空ポンプ６は２次汚染物が発生しないベローズポンプが好ましい。その後、バルブ１１を閉じてバルブ１０を開き、ボンベ５からガスを供給し、一定圧１０^―２Mpa以上でバルブ１０を閉じる。密閉型除染容器１内の排気時圧力とガス供給時圧力は、圧力計１２を用いて計測する。 In this state, the valve 10 is closed, the valve 11 is opened, and the vacuum pump 6 evacuates to less than 10 ⁻² Mpa. The vacuum pump 6 is preferably a bellows pump that does not generate secondary contaminants. Thereafter, the valve 11 is closed and the valve 10 is opened, gas is supplied from the cylinder 5, and the valve 10 is closed at a constant pressure of 10 ⁻² Mpa or more. The pressure during exhaust and the pressure during gas supply in the sealed decontamination container 1 are measured using a pressure gauge 12.

紫外線源（紫外線レーザー）３で発生する紫外線レーザー光８はレンズ７によって集光されて光ファイバー４に導入する。光ファイバー４で誘導された紫外線レーザー光８は２次元の移動が可能な照射光学系２によって集光し、かつ移動させて被除染対象物９の表面を照射する。被除染対象物９を汚染したトリチウムは雰囲気中にトリチウム化分子として移行して、除染が行われる。 The ultraviolet laser beam 8 generated by the ultraviolet source (ultraviolet laser) 3 is condensed by the lens 7 and introduced into the optical fiber 4. The ultraviolet laser beam 8 guided by the optical fiber 4 is condensed by the irradiation optical system 2 capable of two-dimensional movement and moved to irradiate the surface of the object 9 to be decontaminated. Tritium contaminating the object 9 to be decontaminated is transferred to the atmosphere as tritiated molecules, and decontamination is performed.

その後、バルブ１１を開き、トリチウム汚染した排気ガスを真空ポンプ６により排気する。排気された水素ガス型のトリチウムを酸化反応器１３で水蒸気型に変換し、水蒸気型のトリチウムと共に脱湿器１４で回収する。脱湿器１４の充填材はモルキュラーシーブが好ましい。 Thereafter, the valve 11 is opened, and the exhaust gas contaminated with tritium is exhausted by the vacuum pump 6. The exhausted hydrogen gas type tritium is converted into a water vapor type by the oxidation reactor 13 and recovered by the dehumidifier 14 together with the water vapor type tritium. The filler of the dehumidifier 14 is preferably a molecular sieve.

図２に照射光学系の一例を示す。レンズ１６が３本のリニアガイド１５に支持されている。これによりレンズ１６を２次元的に移動させる事が可能となり、被除染対象物９の汚染表面の除染が行える。 FIG. 2 shows an example of the irradiation optical system. A lens 16 is supported by three linear guides 15. Thereby, the lens 16 can be moved two-dimensionally, and the contaminated surface of the object 9 to be decontaminated can be decontaminated.

このようにしてトリチウムの除染を行うのであるが、本発明は密閉型除染容器内を安定水素同位体分子種雰囲気としているため、紫外線レーザー照射により発生した解離トリチウムが周辺の安定水素同位体と再結合し、解離トリチウムがガス化されるので、トリチウム汚染した機器の除染することができる。その結果として、保守・解体時の安全性を向上させることができる。 Tritium is decontaminated in this way, but since the present invention uses a stable hydrogen isotope molecular species atmosphere in the sealed decontamination vessel, the dissociated tritium generated by ultraviolet laser irradiation is the stable hydrogen isotope around it. Since the dissociated tritium is gasified, the device contaminated with tritium can be decontaminated. As a result, safety during maintenance and dismantling can be improved.

本発明の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 本発明の照射光学系の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the irradiation optical system of this invention.

Explanation of symbols

１密閉型除染容器
２照射光学系
３紫外線レーザー
４光ファイバー
５ボンベ
６真空ポンプ
７レンズ
８紫外線レーザー光
９被除染対象物
１０バルブ
１１バルブ
１２圧力計
１３酸化反応器
１４脱湿器
１５リニアガイド
１６レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealed decontamination container 2 Irradiation optical system 3 Ultraviolet laser 4 Optical fiber 5 Cylinder 6 Vacuum pump 7 Lens 8 Ultraviolet laser light 9 Object to be decontaminated 10 Valve 11 Valve 12 Pressure gauge 13 Oxidation reactor 14 Dehumidifier 15 Linear guide 16 lenses

Claims

A sealed decontamination container for storing the object to be decontaminated, an irradiation optical system disposed inside the sealed decontamination container, an ultraviolet laser disposed outside the sealed decontamination container, and the irradiation Decontaminated by a guiding optical system that optically connects the optical system and the ultraviolet laser, a gas supply system that supplies a stable hydrogen isotope molecular species to the sealed decontamination container, and the sealed decontamination container A tritium decontamination apparatus comprising an exhaust gas system for exhausting exhaust gas.