JP2554800B2 - 放射性ガス処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば核燃料再処理工場
等から発生する放射性ガスをイオン化してそのガスイオ
ンをスパッタ金属層中に注入・固定化する放射性ガス処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、使用済燃料からウランとプルト
ニウムを回収する核燃料再処理工場では、燃料のせん断
工程や溶解工程において放射性ガスが発生する。このう
ち最も問題となる可能性のある放射性ガスはクリプトン
８５（以下、Ｋｒ−８５と略称する。）であり、このＫ
ｒ−８５は半減期が１０．７年と非常に長いため、長期
間安全に貯蔵する必要がある。

【０００３】Ｋｒ−８５のような放射性ガスを安全に貯
蔵する方法としてイオン注入法がある。このイオン注入
法は、常温、低圧下で放射性ガスを処理できるばかりで
なく、経済性や安全性の面でも他の方法に比べて優れた
方法として注目されている。以下、このイオン注入法を
用いた放射性ガス処理装置について図２を参照して説明
する。図２はイオン注入法を用いた放射性ガス処理装置
の概略を示したものである。放射性ガス処理装置は、放
射性ガスをイオン化するイオン化室１は円筒容器状のイ
オン注入電極２と、このイオン注入電極２の上下端開口
を気密に閉塞する陽極蓋３とから形成されている。

【０００４】陽極蓋３の上蓋側にはイオン化室１に放射
性ガスを導入するための給気管４とイオン化室１から排
気するための排気管５が接続されている。この排気管５
には真空ポンプ等の排気装置（図示せず）が接続されて
おり、この排気装置によりイオン化室１を一定の低圧力
に維持するようになっている。

【０００５】また、上記イオン注入電極２の内側には円
筒状のスパッタ電極６がイオン化室１の中央に配置され
ている。このスパッタ電極６は絶縁材からなるハーメチ
ックシール７を介して陽極蓋３の上蓋側に支持されてお
り、スパッタ電源８から負の高電圧が印加されるように
なっている。

【０００６】一方、イオン注入電極２はイオン注入電源
９に接続されており、このイオン注入電源９から負の電
圧が印加されるようになっている。なお、イオン注入電
極２と陽極蓋３は絶縁リング１０により電気的に絶縁さ
れている。

【０００７】このように構成された放射性ガス処理装置
は、イオン化室１内のガス圧力とイオン注入電極２およ
びスパッタ電極６に印加される電圧が適当な条件を満た
す場合（例えばガス圧力を１０^-1〜１０^-3Torrに維持し
た状態でイオン注入電極２に−１ＫＶ以下の電圧を、ま
たスパッタ電極６に−１ＫＶ以上の高電圧をそれぞれ連
続的に印加した場合）、イオン化室１にグロー放電が発
生し、このグロー放電によって放射性ガスが電離し、図
３に示すようなガスイオン１１となる。このガスイオン
１１は、イオン注入電極２よりスパッタ電極６に印加さ
れる電圧の方が相対的に高いことから、スパッタ電極６
の電界に沿って加速され、スパッタ電極６の表面に衝突
してスパッタ電極６をスパッタリングさせる。これによ
り、スパッタ電極６からはガスイオン１１との衝突によ
って生じたスパッタリング金属１２が飛び出し、イオン
注入電極２の内面に付着してスパッタ金属層１３を累積
形成する。

【０００８】また、これと同時に一部のガスイオン１１
は図４に示すようにイオン注入電極２の電界の方に直接
加速され、イオン注入電極２の内面に形成されたスパッ
タ金属層１３に打ち込まれる。したがって、イオン化室
１で発生したガスイオン１１は最終的にイオン注入電極
２の表面に累積形成されるスパッタ金属層１３中に注入
され固定化される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、イオン注
入法を利用した放射性ガス処理装置は放射性ガスをイオ
ン化し、そのガスイオン１１をイオン注入電極２の表面
に累積形成されるスパッタ金属層１３中に注入・固定化
するため、Ｋｒ−８５のような放射性ガスを長期間安全
に貯蔵することができる。

【００１０】しかしながら、従来の放射性ガス処理装置
では、イオン注入電極２と陽極蓋３、スパッタ電極６と
陽極蓋３の上蓋側との電気的絶縁のための絶縁体が外胴
の一部となっており、設備工事認可上不可となる。

【００１１】そこで、絶縁体をフランジ間にガスケット
として介在させ、強度部材から除外した構造を検討中で
あるが、絶縁体の最小厚さは上下のフランジに印加され
る電圧によって決定されており、絶縁体が厚肉になる
と、ガスケットではなく管板と見なされ強度部材とな
る。また、絶縁体を薄肉すると、スパッタリング金属１
２が絶縁体表面全面に付着し、装置が短絡し運転の継続
が困難になるという問題があった。

【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、絶縁体を、その効果を損なわずに厚みを薄くす
ることで容器の強度部材から除外した構造とし、且つス
パッタリング金属の絶縁体表面全面付着による装置の短
絡を防止するような形状とすることで、安定したガス処
理運転を実施できる放射性ガス処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放射性ガス
処理装置は、上述した課題を解決するために、放射性ガ
スをイオン化してそのガスイオンをスパッタ金属層中に
注入・固定化する放射性ガス処理装置において、異なる
電圧がそれぞれ印加されるフランジ間に薄肉の絶縁体を
介在させ、この絶縁体の径方向内面側および外面側の両
端部にそれぞれ凸部を形成したことを特徴とするもので
ある。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明においては、絶縁体
の厚みを薄くすることでガスケットとみなすことがで
き、強度部材から除外することができる。また、絶縁体
の径方向内面側および外面側の両端部にそれぞれ凸部を
形成したので、装置内側ではスパッタリング金属の絶縁
体表面への全面付着による短絡を低減でき、装置外側で
は塩分等の大気中の汚れが絶縁体の全面付着による短絡
を低減できる。さらに、メタル−Ｏ−リング接触面は研
摩が必要であるが、その面積が低減され作業性を向上さ
せることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】なお、従来の構成と同一または対応する部
分には図２と同一の符号を用いて説明する。

【００１７】図１は本発明に係る放射性ガス処理装置の
一実施例を示し、この放射性ガス処理装置のイオン化室
１はフランジとしての円筒容器状のイオン注入電極２
と、このイオン注入電極２の上下端開口を気密に閉塞す
るフランジとしての陽極蓋３とから形成されている。

【００１８】上記陽極蓋３の下蓋側にはイオン化室１に
放射性ガスを導入するための吸気管４とイオン化室１を
排気するための排気管５が接続されている。そして、排
気管５には真空ポンプ等の排気装置（図示せず）が接続
されており、この排気装置によりイオン化室１を一定の
低圧力に維持するようになっている。

【００１９】また、上記イオン注入電極２の内側には円
筒状のスパッタ電極６がイオン化室１の中央に配置され
ている。このスパッタ電極６はそれを支持するためのフ
ランジと絶縁リング１０を介して陽極蓋３の上蓋側に支
持されており、スパッタ電源８から負の高電圧が印加さ
れるようになっている。

【００２０】一方、イオン注入電極２はイオン注入電源
９に接続されており、このイオン注入電源９から負の電
圧が印加されるようになっている。また、フランジとし
てのイオン注入電極２と陽極蓋３はセラミックスからな
る薄肉の絶縁リング１０により電気的に絶縁されてい
る。この絶縁リング１０の径方向内面側および外面側の
両端部には、それぞれ凸部１０ａ，１０ｂが形成されて
いる。これにより、電気的な絶縁のための沿面距離を大
きくとるようにしている。

【００２１】次に、本実施例の作用について説明する。

【００２２】絶縁が破壊する電圧は絶縁体を貫通する場
合よりも絶縁体表面に沿って破壊する場合の方が低く、
絶縁体の厚みは沿面距離に大きく依存し、逆に電圧によ
って絶縁破壊を起こさない最小の沿面距離は決定されて
いる。そのため、本実施例では絶縁リング１０の径方向
における両端部に凸部１０ａ，１０ｂを形成したこと
で、沿面距離を保持しつつ厚みを薄くしている。

【００２３】したがって、本実施例においては、絶縁リ
ング１０の厚みを薄くすることで、ガスケットとみなす
ことができ、強度部材から除外することができる。ま
た、装置内側では凸部１０ｂによりスパッタリング金属
１２の絶縁リング１０表面への全面付着による短絡を低
減でき、装置外側では凸部１０ａにより塩分等の大気中
の汚れが絶縁リング１０の全面付着による短絡を低減で
きる。さらに、メタル−Ｏ−リング接触面は研摩が必要
であるが、その面積が低減され作業性を向上させること
ができる。

【００２４】すなわち、本実施例では絶縁リング１０を
外胴の一部ではなくフランジ間に介在させ、且つその厚
みを薄くすることで、ガスケットとみなし、またガス処
理運転中にスパッタリング金属１２が絶縁体表面全面に
付着することを防止でき、安定したガス処理運転が可能
となる。

【００２５】なお、放射性ガス処理の作用は図２と同様
であるのでその説明を省略する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る放射
性ガス処理装置によれば、異なる電圧がそれぞれ印加さ
れるフランジ間に薄肉の絶縁体を介在させ、この絶縁体
の径方向内面側および外面側の両端部にそれぞれ凸部を
形成したことにより、絶縁体の厚さ低減し、絶縁体を強
度部材から除外することができ、またガス処理運転中に
内面側におけるスパッタリング金属の絶縁体への付着に
よる電気的短絡を防止するとともに、外面側における塩
分等の大気中の汚れが絶縁体の全面付着による電気的短
絡を防止することができる。その結果、安定した放射性
ガス処理運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性ガス処理装置の一実施例を
示す概略図。

【図２】従来の放射性ガス処理装置の一例を示す概略
図。

【図３】図２の放射性ガス処理装置において放射性ガス
がガスイオンとなる状態を示す断面図。

【図４】図２の放射性ガス処理装置においてガスイオン
がスパッタ金属層に打ち込まれる状態を示す断面図。

【符号の説明】

１ イオン化室 ２ イオン注入電極 ３ 陽極蓋 ４ 吸気管 ５ 排気管 ６ スパッタ電極 ８ スパッタ電源 ９ イオン注入電源 １０ 絶縁リング １０ａ 凸部 １０ｂ 凸部 １１ ガスイオン １２ スパッタリング金属 １３ スパッタ金属層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射性ガスをイオン化してそのガスイオン
   をスパッタ金属層中に注入・固定化する放射性ガス処理
   装置において、異なる電圧がそれぞれ印加されるフラン
   ジ間に薄肉の絶縁体を介在させ、この絶縁体の径方向内
   面側および外面側の両端部にそれぞれ凸部を形成したこ
   とを特徴とする放射性ガス処理装置。