JP4982710B2 - Beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus and decontamination method, and beryllium blob formed by this method - Google Patents

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Description

本発明は、ベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置、ベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法、並びにこの方法によって形成したベリリウム小塊に関する。   The present invention relates to a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus, a beryllium melt molding and tritium decontamination method, and a beryllium blob formed by this method.

ベリリウムは、ウランの核分裂反応を利用する核分裂反応型原子炉における中性子反射体、さらに未来のエネルギーとしての核融合反応型原子炉における中性子増倍材として、それぞれ特異的で貴重な役割を担う物質である。原子力分野でベリリウムを中性子反射体あるいは中性子増倍材として利用すると、天然に１００％存在する９Ｂｅから式１に示す中性子（ｎ）捕獲核反応によって放射性物質である三重水素（トリチウム：３Ｈ）が生成する。
９Ｂｅ（ｎ，α）６Ｈｅ→β崩壊→６Ｌｉ（ｎ，α）３Ｈ（トリチウム）…式１ Beryllium is a material that plays a unique and valuable role as a neutron reflector in a nuclear fission reactor that uses uranium fission reactions and as a neutron multiplier in a fusion reactor as a future energy source. is there. When beryllium is used as a neutron reflector or neutron multiplier in the field of nuclear power, tritium (tritium: 3 H), which is a radioactive substance, is produced by the neutron (n) capture nuclear reaction shown in Formula 1 from 9 Be that exists in nature 100% Produces.
9 Be (n, α) 6 He → β decay → 6 Li (n, α) 3 H (tritium) Formula 1

式１に示したベリリウムの中性子捕獲による核反応によって生成したトリチウムはベリリウム中に蓄積されるため、使用済みベリリウムはトリチウムによる放射性汚染物となる。従って、使用済みベリリウムは大変取り扱い難い物質となっている。   Since tritium generated by the nuclear reaction by beryllium neutron capture shown in Formula 1 is accumulated in beryllium, the used beryllium becomes a radioactive contaminant by tritium. Therefore, used beryllium is a very difficult material to handle.

特許文献１には、使用済みの放射化ベリリウムからの酸化物や放射化された不純物を除去してベリリウムを回収し、再利用することが記載されている。   Patent Document 1 describes that oxides and activated impurities from used activated beryllium are removed and beryllium is recovered and reused.

ベリリウムを取り扱ってはいないが、溶融炉を使用した有用金属回収することを記述する文献として特許文献２がある。この特許文献には、繊維状成形体を供給する原料供給系と、原料供給系に接続され繊維状成形体に廃液を含浸させる廃液供給系と、廃液を含浸させた状態の繊維状成形体を加熱して揮発分を蒸発させる加熱手段と、加熱手段によって蒸発させた揮発分を溶融炉本体のオフガス処理系に移送させるパージエア供給系とを具備し、廃液を仮焼して気化状態の有用金属を回収することが記載されている。   Although it does not handle beryllium, there is Patent Document 2 that describes the recovery of useful metals using a melting furnace. In this patent document, a raw material supply system that supplies a fibrous molded body, a waste liquid supply system that is connected to the raw material supply system and impregnates the fibrous molded body with waste liquid, and a fibrous molded body that is impregnated with the waste liquid. Heating means for heating and evaporating volatile matter, and purge air supply system for transferring the volatile matter evaporated by the heating means to the off-gas treatment system of the melting furnace body, and the waste metal is calcined to vaporize the useful metal Is described.

特許文献３にはガスアトマイズ法による微細金属除去の製造方法が記載されている。   Patent Document 3 describes a method for producing a fine metal by a gas atomizing method.

特開平９−２４３７９８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-243798 特開平６−１８６３９４号公報JP-A-6-186394 特開２００４−１８３０４９号公報JP 2004-183049 A

ベリリウムはその資源量が少なく、稀少元素の一つである。そのため原子炉等で使用された放射性汚染ベリリウムに含まれる放射性物質を除去し、その再利用を図ることは社会的にも大きな意義がある。   Beryllium has a small amount of resources and is one of the rare elements. For this reason, it is of great social significance to remove radioactive substances contained in radioactive pollutant beryllium used in nuclear reactors and reuse them.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、トリチウムによる放射性汚染物としての取り扱い難さをなくし、かつ二次的放射線汚染をなくして、取り扱い易い小塊の形で使用済の放射性汚染ベリリウムから放射性汚染のないベリリウム金属を回収することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and eliminates the difficulty of handling as radioactive contamination by tritium, eliminates secondary radiation contamination, and uses radioactive contamination beryllium in the form of an easy-to-handle small lump. The purpose is to recover beryllium metal free from radioactive contamination.

本発明は、内部空間部を備えた気密構造体と、前記内部空間部には、原料としてのベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊を該内部空間部内に保持するベリリウム塊保持部と、前記ベリリウム塊を加熱してベリリウム塊中に含まれたトリチウムを抽出させ、トリチウムが抽出された前記ベリリウムの塊を更に加熱して溶融させる加熱部と、前記加熱部の加熱温度が所定の状態になったことによって溶融したベリリウム塊に重力が作用するようにしてベリリウム小塊の形状で滴下隔離させるベリリウム小塊分離手段と、重力落下方向に滴下分離したベリリウム小塊が落下する落下路と、を配設し、落下するベリリウム小塊を冷却収納するベリリウム小塊冷却収納部を配設し、前記気密構造体には、抽出させたトリチウムを外部に排出するトリチウム排出部、原料としてのベリリウム塊の導入部およびベリリウム小魂排出部を形成したことを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置を提供する。   The present invention provides an airtight structure having an internal space portion, a beryllium lump holding portion for holding a beryllium (including beryllium compound) lump as a raw material in the internal space portion, and the beryllium. The heating unit for heating the mass to extract tritium contained in the beryllium mass, further heating and melting the beryllium mass from which tritium has been extracted, and the heating temperature of the heating unit are in a predetermined state The beryllium lump separating means for dropping and separating the beryllium lump in the form of beryllium lump so that gravity acts on the melted beryllium lump, and a dropping path through which the beryllium lump dropped and separated in the gravity drop direction is disposed. And a beryllium blob cooling storage section for cooling and storing the falling beryllium blob, and the airtight structure is configured to discharge the extracted tritium to the outside. Lithium discharge unit, provides a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus characterized by forming the inlet portion and beryllium small spirit discharge portion of the beryllium lump as a raw material.

本発明は、更に、前記加熱部は、溶融るつぼと該溶融るつぼの外側に設けた加熱手段とから構成され、前記加熱部の加熱温度制御手段を有し、該加熱温度制御手段によるベリリウム塊の溶融温度制御によって、ベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置を提供する。   In the present invention, the heating unit further includes a melting crucible and heating means provided outside the melting crucible, and has heating temperature control means for the heating unit, and the beryllium lump is formed by the heating temperature control means. Provided is a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus characterized by controlling the size of the beryllium blob by controlling the melting temperature.

本発明は、更に、前記内部空間部は前記加熱部によって上下内部空間に仕切られ、該上下内部空間に連通して上下内部空間の圧力バランスを調整する圧力バランス調整手段を有して、圧力バランスの調整によってベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置を提供する。   The present invention further includes pressure balance adjusting means for dividing the internal space portion into upper and lower internal spaces by the heating unit, and communicating with the upper and lower internal spaces to adjust the pressure balance of the upper and lower internal spaces. The beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus is characterized in that the size of the beryllium blob is controlled by adjusting the size of the beryllium.

本発明は、更に、前記加熱部は、溶融るつぼと該溶融るつぼの外側に設けた加熱手段とから構成され、前記加熱部の加熱温度制御手段を有し、該加熱温度制御手段によるベリリウム塊の溶融温度制御によっても、ベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置を提供する。   In the present invention, the heating unit further includes a melting crucible and heating means provided outside the melting crucible, and has heating temperature control means for the heating unit, and the beryllium lump is formed by the heating temperature control means. Provided is a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus characterized by controlling the size of the beryllium blob by controlling the melting temperature.

本発明は、更に、前記加熱部は、高周波誘導加熱手段によって形成され、前記ベリリウム小塊分離手段は該高周波加熱手段の内部にもしくはその直下に形成されることを特徴とするベリリウムの溶融成形およびトリチウム除染装置を提供する。   According to the present invention, the heating section is formed by high-frequency induction heating means, and the beryllium blob separation means is formed inside or directly below the high-frequency heating means. A tritium decontamination device is provided.

本発明は、内部空間部を備えた気密構造体と、前記内部空間部には、原料としてのベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊を該内部空間部内に保持するベリリウム塊保持部と、前記ベリリウム塊を加熱する加熱部と、を備えたベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置によるベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法において、
前記加熱部の加熱温度を所定の温度にすることによってベリリウム塊中に含まれたトリチウムを抽出させ、トリチウムが抽出された前記ベリリウムの塊を更に加熱して溶融させ、溶融にベリリウム塊からベリリウム塊を重力作用の下に滴下分離し、滴下分離したベリリウム小塊を重力落下方向に形成した落下路形成部を落下させ、落下するベリリウム小塊を冷却・収納し、前記気密構造体に設けたトリチウム排出部から外部に排出することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法を提供する。 The present invention provides an airtight structure having an internal space portion, a beryllium lump holding portion for holding a beryllium (including beryllium compound) lump as a raw material in the internal space portion, and the beryllium. In the beryllium melt molding and tritium decontamination method with a beryllium melt molding and tritium decontamination device, comprising a heating section for heating the lump,
The heating temperature of the heating unit is set to a predetermined temperature to extract tritium contained in the beryllium lump, the beryllium lump from which the tritium is extracted is further heated and melted, and the beryllium lump is melted to be melted. The tritium provided in the airtight structure is dropped and separated under the action of gravity, the dropping path forming part formed by dropping and separating the beryllium lumps formed in the gravity drop direction is dropped, the falling beryllium lumps are cooled and stored, and Provided is a beryllium melt molding and tritium decontamination method characterized by discharging to the outside from a discharge section.

本発明は、更に、前記加熱部は、溶融るつぼと該溶融るつぼの外側に設けた加熱手段とから構成され、前記加熱部の加熱温度制御手段を有し、該加熱温度制御手段によるベリリウム塊の溶融温度制御によって、ベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法を提供する。   In the present invention, the heating unit further includes a melting crucible and heating means provided outside the melting crucible, and has heating temperature control means for the heating unit, and the beryllium lump is formed by the heating temperature control means. Provided is a beryllium melt molding and tritium decontamination method characterized by controlling the size of the beryllium blob by controlling the melting temperature.

本発明は、更に、前記内部空間部は前記加熱部によって上下内部空間に仕切られ、該上下内部空間に連通して上下内部空間の圧力バランスを調整する圧力バランス調整手段を有して、圧力バランスの調整によってベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法を提供する。   The present invention further includes pressure balance adjusting means for dividing the internal space portion into upper and lower internal spaces by the heating unit, and communicating with the upper and lower internal spaces to adjust the pressure balance of the upper and lower internal spaces. The beryllium melt molding and the tritium decontamination method are characterized in that the size of the beryllium blob is controlled by adjusting the size.

本発明は、内部空間部を備えた気密構造体と、前記内部空間部には、原料としてのベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊を該内部空間部内に保持するベリリウム塊保持部と、前記ベリリウム塊を加熱する加熱部と、を備えたベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置によって形成されるベリリウム小塊において、前記加熱部の加熱温度を所定の温度にすることによってベリリウム塊中に含まれたトリチウムを抽出させ、トリチウムが抽出された前記ベリリウム塊を更に加熱して溶融させ、溶融したベリリウム塊を重力作用の下に滴下分離し、滴下分離したベリリウム小塊を重力落下方向に形成した落下路形成部を冷却落下させて形成したことを特徴とするトリチウムを除染した使用済のベリリウム小塊を提供する。   The present invention provides an airtight structure having an internal space portion, a beryllium lump holding portion for holding a beryllium (including beryllium compound) lump as a raw material in the internal space portion, and the beryllium. A tritium contained in the beryllium lump by setting the heating temperature of the heating part to a predetermined temperature in a beryllium lump formed by a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus comprising a heating unit for heating the lump The beryllium mass from which tritium has been extracted is further heated and melted, and the melted beryllium mass is dropped and separated under the action of gravity. A used beryllium blob decontaminated with tritium, which is formed by cooling and dropping a part.

本発明は、上述のように、第１ステップで加熱部による加熱によって使用済の放射性汚染ベリリウム金属（すなわちベリリウム塊）からこのベリリウム塊中に蓄積されているトリチウムを抽出、除去し、次のステップで更に加熱することによってベリリウム塊を溶融（溶解）させ、重力を利用して滴下させ、ベリリウム小塊を成形するようにしているので、トリチウムによる放射性汚染物としての取り扱い難さがなくなり、かつ重力を利用した滴下方式の採用によって二次的な放射性汚染を防止し、取り扱い易い小塊の形でベリリウム金属を回収することができる。   As described above, the present invention extracts and removes the tritium accumulated in the beryllium lump from the used radioactively contaminated beryllium metal (that is, beryllium lump) by heating by the heating unit in the first step. The beryllium lump is melted (dissolved) by further heating at, and dripped using gravity to form a beryllium lump, so that it is difficult to handle radioactive contamination by tritium, and gravity By adopting a dripping method using, secondary radioactive contamination can be prevented and beryllium metal can be recovered in the form of a small lump that is easy to handle.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例であるベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置を示す。図１において、ベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置１００は、内部空間部２を備えた気密構造体としての本体１とを備える。内部空間部２には、ベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊３が収納される。本例の場合、ベリリウム塊３はすべて溶融した金属溶湯として図示してある。下部部分が溶融状態であってもよい。   FIG. 1 shows a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus which is an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus 100 includes a main body 1 as an airtight structure including an internal space 2. A beryllium (including beryllium compound) mass 3 is accommodated in the internal space 2. In the case of this example, all of the beryllium lump 3 is shown as a molten metal melt. The lower part may be in a molten state.

本体１は、上部容器４と下部容器５の２つの容器が合体した形状をなし、くびれた形状の中間容器６によって連結されている。中間容器６はなくてもよいし、本体を円筒状に形成してもよい。上部容器４は高温ゾーンとして形成し、下部容器５は低温ゾーンとして形成する。下部容器５は、低温保存容器７によって被覆されている。   The main body 1 has a shape in which two containers of an upper container 4 and a lower container 5 are combined, and is connected by a constricted intermediate container 6. The intermediate container 6 may not be provided, and the main body may be formed in a cylindrical shape. The upper container 4 is formed as a high temperature zone, and the lower container 5 is formed as a low temperature zone. The lower container 5 is covered with a cryogenic storage container 7.

上部容器４の内部空間部２には、ベリリウム塊保持部１１、ヒーターによって形成される加熱部１２、重力落下方向に溶融したベリリウム塊が流下する流下炉１３を形成し、流路部１３の終端１５はノズル構成で、ベリリウム塊からベリリウム塊を滴下分離するベリリウム小塊分離部１４が形成される。本例の場合、加熱部１２はベリリウムの塊保持する機能を有してベリリウム塊保持部１１としても作用するが、両機能を分離することができる。   In the internal space 2 of the upper container 4, a beryllium lump holding part 11, a heating part 12 formed by a heater, and a downflow furnace 13 in which the beryllium lump melted in the gravity drop direction flow down are formed. Reference numeral 15 denotes a nozzle configuration in which a beryllium nodule separation unit 14 for dropping and separating the beryllium chunk from the beryllium chunk is formed. In the case of this example, the heating unit 12 has a function of holding a beryllium lump and also functions as the beryllium lump holding unit 11, but both functions can be separated.

加熱部１２は、溶融るつぼ２１と溶融るつぼ２１の外側に設けた加熱手段としてのヒータから構成され、加熱部１２は、上部容器５内の内部空間部２を上部内部空間２２と下部空間２３とに隔絶、すなわち仕切っている。   The heating unit 12 includes a melting crucible 21 and a heater as heating means provided outside the melting crucible 21, and the heating unit 12 divides the internal space 2 in the upper container 5 into an upper internal space 22 and a lower space 23. It is isolated, that is, partitioned.

溶融るつぼ２１は、上側の漏斗状の金属溶湯形成部２４とこれに連接する上述したベリリウム小塊分離部１４から形成され、これらの金属溶湯形成部２４、ベリリウム小塊分離部１４は周囲のヒーターによって加熱される。ヒーターは加熱温度制御装置１８によって温度制御される。   The molten crucible 21 is formed of an upper funnel-shaped molten metal forming part 24 and the above-described beryllium nodule separation part 14 connected to the upper funnel-like metal melt forming part 24. Heated by. The heater is temperature-controlled by a heating temperature control device 18.

本体１には、上端部にホッパー２５が取り付けてある。ホッパー２５は、垂直方向に設けられた、上部空間２２に達して開口する導入管２６、本体１の外側で導入管２６に設けられたバルブ２７および上端の補給口２８から形成されている。   The main body 1 has a hopper 25 attached to the upper end. The hopper 25 is formed by an introduction pipe 26 that is provided in the vertical direction and opens to reach the upper space 22, a valve 27 provided in the introduction pipe 26 outside the main body 1, and a supply port 28 at the upper end.

下部空間２３には、縮小形状部３１を保護するように熱遮蔽３２が設けてある。流路部１３の終端１５の下方には滴下分離されたベリリウム小塊が重力作用によって落下する落下路１０が形成される。上部空間２２および下部空間にそれぞれ連通する連通管３３、３４および３５、３６が設けてある。連通管３３、３４からはスイープガスが導入され、連通管３５、３６からはスイープガスが導出される。従って、連通管３５、３６はトリチウム排出部として機能する。連通管３３から導入されるスイープガスはバランスガスとしての機能とを有する。連通管３３から導入されるスイープガスによって上下内部空間２２、２３の圧力バランスが調整される。このようにして圧力バランス調整手段（圧力バランス調整機構）３７が構成される。   A heat shield 32 is provided in the lower space 23 so as to protect the reduced shape portion 31. A drop path 10 is formed below the terminal end 15 of the flow path portion 13 in which the beryllium blob that has been dropped and separated falls by gravity. Communication pipes 33, 34 and 35, 36 communicating with the upper space 22 and the lower space are provided. The sweep gas is introduced from the communication pipes 33 and 34, and the sweep gas is led out from the communication pipes 35 and 36. Therefore, the communication pipes 35 and 36 function as a tritium discharge part. The sweep gas introduced from the communication pipe 33 has a function as a balance gas. The pressure balance of the upper and lower inner spaces 22 and 23 is adjusted by the sweep gas introduced from the communication pipe 33. In this way, the pressure balance adjusting means (pressure balance adjusting mechanism) 37 is configured.

下部容器５内の内部空間部２の底部にはベリリウム小塊収納部として機能する。回収容器４１が置かれて回収された回収金属すなわちベリリウム小塊４０が収納される。下部空間２３、中間部空間４６および下部容器空間４２には連続した前述の落下路１０が形成される。下部容器５内の下部容器空間４２には冷却ガス管４３が連通され、冷却ガスが下部容器空間４２に導入されるように形成される。落下路１０を落下するベリリウム小塊は冷却される時に、ベリリウム小塊は下部容器空間部４２で冷却される。また、下部容器５（本体１）には、ベリリウム小塊排出部となる回収口４４が設けてあって、回収したベリリウム小塊４０を回収することができるようにしてある。このようにして、ベリリウム小塊冷却、収納部が形成される。
低温保存容器７には冷媒管４５から冷媒が導入、導出されるようにしてある。
中間容器６の内部の中間容器空間４６には熱遮蔽４７が設けてある。 The bottom part of the internal space part 2 in the lower container 5 functions as a beryllium lump storage part. The recovered metal, that is, the beryllium nodule 40 collected by the recovery container 41 is stored. In the lower space 23, the intermediate space 46, and the lower container space 42, the above-described falling path 10 is formed. A cooling gas pipe 43 is communicated with the lower container space 42 in the lower container 5 so that the cooling gas is introduced into the lower container space 42. When the beryllium nodule falling through the dropping path 10 is cooled, the beryllium nodule is cooled in the lower container space 42. The lower container 5 (main body 1) is provided with a recovery port 44 serving as a beryllium nodule discharge section so that the recovered beryllium nodule 40 can be recovered. In this way, beryllium blob cooling and storage are formed.
A refrigerant is introduced into and led out from the refrigerant tube 45 into the cryogenic storage container 7.
A heat shield 47 is provided in the intermediate container space 46 inside the intermediate container 6.

以上のように、ベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置１００は、堅形の構造体として形成される。   As described above, the beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus 100 is formed as a rigid structure.

使用済の放射性汚染ベリリウムは塊の形状であるいは棒状の形状で、原料としてのベリリウム塊の導入部として機能するホッパー２５から溶融るつぼ２１に投入される。ここでは塊状形状あるいは棒状形状であっても塊として取り扱うことができるので、ベリリウム塊として記載する。溶融るつぼ２１に投入されたベリリウム塊は加熱部１２（すなわちヒータ）によって加熱される。この加熱過程で固体状態のベリリウム塊中に蓄積されていたトリチウムはベリリウム塊外へと抽出される。内部空間２２は連通管３３からアルゴンガスやベリウムガスなどの不活性ガスがスイープガスとして導入され、抽出されたトリチウムガスは連通管３５からスイープガスと共に本体１外へと移送され、除去される。   Spent radioactively contaminated beryllium is put into a melting crucible 21 from a hopper 25 that functions as an introduction part of a beryllium lump as a raw material in a lump shape or a rod shape. Here, even if it is a lump shape or a rod-like shape, it can be handled as a lump, so it is described as a beryllium lump. The beryllium lump charged into the melting crucible 21 is heated by the heating unit 12 (that is, a heater). During this heating process, tritium accumulated in the solid beryllium lump is extracted out of the beryllium lump. In the internal space 22, an inert gas such as argon gas or beryllium gas is introduced as a sweep gas from the communication pipe 33, and the extracted tritium gas is transferred from the communication pipe 35 to the outside of the main body 1 together with the sweep gas and removed.

更にトリチウムを排出したベリリウム塊を加熱して、溶融温度（１２８７℃）以上の例えば１３００℃に加熱するとベリリウム塊は金属溶湯（ベリリウム溶湯）となる。ベリリウム塊の加熱温度は加熱温度制御装置１８の制御可能である。溶融したベリリウム塊（ベリリウム溶湯）は、落下路１３を流下してその先端に達すると、ベリリウム塊に重力作用によってベリリウム塊を形成し分離するベリリウム小塊分離手段１５によってベリリウム小塊として分離される。すなわち、落下路１３の先端のノズルは、加熱部１２の加熱温度が所定の状態になったことによって溶融したベリリウム塊からベリリウム小塊を重力作用によって分離するベリリウム小塊分離手段として機能する。溶融して液状化したベリリウム塊が重力によって落下する時に微小球であるベリリウム小塊が形成される現象（作用）によってベリリウム小塊が形成され、重力によって滴下分離され、落下していく。この滴下分離は、上述のように重力作用によって雨滴のように滴下させるものであって重力作用が働くような構成であれば充分であるが、この作用を補助する機能、例えばガス噴射などによる分離機能を付加することを妨げない。   Further, when the beryllium lump from which tritium is discharged is heated and heated to a melting temperature (1287 ° C.) or higher, for example, 1300 ° C., the beryllium lump becomes a molten metal (beryllium molten metal). The heating temperature of the beryllium lump can be controlled by the heating temperature control device 18. When the molten beryllium lump (beryllium molten metal) flows down the fall path 13 and reaches its tip, the beryllium lump is separated as a beryllium lump by a beryllium lump separating means 15 that forms and separates the beryllium lump by gravity action on the beryllium lump. . That is, the nozzle at the tip of the dropping path 13 functions as a beryllium lump separating means for separating the beryllium lump from the melted beryllium lump by the gravitational action when the heating temperature of the heating unit 12 reaches a predetermined state. When the melted and liquefied beryllium lump is dropped by gravity, the beryllium lump is formed by a phenomenon (action) in which a beryllium lump, which is a microsphere, is formed, is dropped and separated by gravity, and falls. As described above, it is sufficient for the dropping separation to be dripped like a raindrop by a gravitational action as described above, and it is sufficient if the gravitational action works. However, a function that assists this action, for example, separation by gas injection or the like. Does not prevent adding functions.

加熱部１２によるベリリウム塊の溶融状態を制御することによって下方に滴下する溶融したベリリウム小塊の液状滴のサイズと量を制御することができる。分離されたベリリウム小塊は下部空間２３および中間容器４６を重力によって下方へと落下していく。この落下の過程でベリリウム小塊は微小球となり冷却ガス管４３からの冷却ガスによって冷却される。   By controlling the melting state of the beryllium lump by the heating unit 12, the size and amount of the liquid droplets of the molten beryllium lump dripping downward can be controlled. The separated beryllium blob falls downward in the lower space 23 and the intermediate container 46 by gravity. In the process of falling, the beryllium blob becomes a microsphere and is cooled by the cooling gas from the cooling gas pipe 43.

圧力バランス調整手段３７は連通管３３から導入されるスイープガス、すなわちバランスガスの量を調整することによって上下空間２２、２３の圧力バランスを調整し、溶融るつぼ２１に作用する圧力を調整する。このように圧力バランスを変えることで溶融し、分離されるベリリウム小塊の液状滴のサイズと量を制御することができる。圧力バランス調整による液状滴のサイズと量の制御と加熱部１２による加熱温度制御による液状滴のサイズと量の制御を併用して用いることができる。これ併用によってより以上に汎用性が増すことになる。   The pressure balance adjusting means 37 adjusts the pressure balance between the upper and lower spaces 22 and 23 by adjusting the amount of sweep gas introduced from the communication pipe 33, that is, the balance gas, and adjusts the pressure acting on the melting crucible 21. Thus, by changing the pressure balance, the size and amount of the liquid droplets of the beryllium blob that are melted and separated can be controlled. Control of the size and amount of the liquid droplets by adjusting the pressure balance and control of the size and amount of the liquid droplets by controlling the heating temperature by the heating unit 12 can be used in combination. This combined use further increases versatility.

このように、温度一定制御あるいは温度可変制御によって液状滴を生成するに際して予めベリリウム塊からトリチウムとトリチウムガスとして抽出しておくことが重要である。トリチウムが除去されたベリリウム小塊は更に落下して落下の途中で固体状となって回収容器４１で受けられ、一時的に保管され、回収口４４から本体外へと移送される。   As described above, when liquid droplets are generated by constant temperature control or variable temperature control, it is important to extract tritium and tritium gas from the beryllium lump in advance. The beryllium blob from which the tritium has been removed further falls, becomes a solid in the middle of the fall, is received by the recovery container 41, is temporarily stored, and is transferred from the recovery port 44 to the outside of the main body.

以上のように、ベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置１００は、内部空間部２を備えた気密構造体としての本体１と、内容空間部２に原料としてのベリリウム塊を内部空間２に原料としてのベリリウム塊を内部空間２内に保持するベリリウム塊保持部１１と、ベリリウム塊の加熱部１２を備えて構成される。   As described above, the beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus 100 includes the main body 1 as an airtight structure including the internal space 2 and the beryllium lump as the raw material in the content space 2 as the raw material in the internal space 2. A beryllium lump holding unit 11 that holds the beryllium lump in the internal space 2 and a heating unit 12 for the beryllium lump are configured.

このベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置１００は、加えて第１ステップとしての加熱によってベリリウム塊中に蓄積されたトリチウムを抽出され、次の加熱ステップによってベリリウム塊を溶融させる。更に、この装置１００は、加熱部１２の加熱温度を所定の温度にすることによって溶融したベリリウム塊からベリリウム小塊を重力作用の下に滴下分離し、滴下分離したベリリウム小塊を重力落下方向に形成した落下路で冷却、落下させる。落下したベリリウム小塊として回収される。   The beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus 100 additionally extracts the tritium accumulated in the beryllium lump by heating as the first step, and melts the beryllium lump by the next heating step. Furthermore, the apparatus 100 drops and separates beryllium lumps from the melted beryllium lumps under the action of gravity by setting the heating temperature of the heating unit 12 to a predetermined temperature, and drops the separated beryllium lumps in the direction of gravity drop. Cool and drop in the formed fall path. Collected as fallen beryllium lumps.

図２は、本発明の第２の実施例であるベリリウム溶融成形およびトリチウムの除染装置１００を示す。先の実施例と同一の構成には同一の番号を付してあり、先の実施例で説明した内容を援用するものとして、先の実施例と異なる点を主に説明する。   FIG. 2 shows a beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus 100 according to a second embodiment of the present invention. The same number is attached | subjected to the structure same as a previous Example, and a different point from a previous Example is mainly demonstrated as what uses the content demonstrated in the previous Example.

この実施例は、ベリリウム塊保持部としてベリリウム塊移動機構１１Ａが使用される。ベリリウム塊として棒状のベリリウム塊５０が用いられる。ベリリウム塊移動機１１Ａは棒状のベリリウム塊３Ａを保持すると共に、上下方向に移動させる。加熱部として高周波誘導加熱炉１２Ａが用いられる。ベリリウム塊移動機構１１によって棒状のベリリウム塊３Ａは高周波誘導加熱炉１２Ａ内に配設される。棒状のベリリウム塊３Ａの上部には高周波誘導加熱炉がないために固体状を呈する。ベリリウム塊３Ａの下方移動によって加熱され、固体状態の時にトリチウムは排出される。この例は棒状のベリリウム塊３Ａを上下移動するようにしているが、高周波誘導加熱炉１２Ａを移動機構によって上下移動させるようにしてもよい。高周波誘導加熱炉１２Ａは加熱温度制御装置１８によって温度制御され、溶融状態制御されるのが先の実施例と同じである。先の実施例は加熱部１２によって上下空間２２、２３に仕切られていたが、この実施例では仕切りを設けていない。仕切りを設けるようにすれば先の実施例と同一の制御が可能になる。   In this embodiment, the beryllium lump moving mechanism 11A is used as the beryllium lump holding unit. A rod-shaped beryllium lump 50 is used as the beryllium lump. The beryllium lump moving machine 11A holds the bar-shaped beryllium lump 3A and moves it up and down. A high frequency induction heating furnace 12A is used as the heating unit. By the beryllium lump moving mechanism 11, the rod-shaped beryllium lump 3A is disposed in the high-frequency induction heating furnace 12A. Since there is no high-frequency induction heating furnace on the upper part of the rod-shaped beryllium lump 3A, it is solid. The tritium is discharged when heated by the downward movement of the beryllium lump 3A and in the solid state. In this example, the rod-shaped beryllium lump 3A is moved up and down, but the high-frequency induction heating furnace 12A may be moved up and down by a moving mechanism. The high-frequency induction heating furnace 12A is temperature-controlled by the heating temperature control device 18 and is controlled in the molten state as in the previous embodiment. Although the previous embodiment was partitioned into the upper and lower spaces 22 and 23 by the heating unit 12, no partition is provided in this embodiment. If the partition is provided, the same control as in the previous embodiment is possible.

高周波誘導加熱炉１２Ａの加熱コイルの電圧を制御し、電流を通すことによって棒状のベリリウム塊は加熱される。この加熱過程において、挿入、移動によって充分に加熱された下先端部（図で下端部）は溶融し、金属溶湯（ベリリウム溶湯）３を形成し、その上方部は溶融に至らず固定状を呈する。従って、高周波誘導加熱炉１２Ａの下側の溶融部においてベリリウム塊からベリリウム小塊を滴下分離するベリリウム小塊分離手段１４が形成され、その作用は先の実施例と同じであるがノズルは形成されない。ただこの場合には溶融したベリリウム塊が接触して流下する流下炉１３（図１）はなく、非接触の状態で下方移動させることになる。そして、所定の加熱で所定時間経つと重力が作用し、滴下分離されることになる。   The bar-shaped beryllium lump is heated by controlling the voltage of the heating coil of the high-frequency induction heating furnace 12A and passing a current. In this heating process, the lower tip portion (lower end portion in the figure) sufficiently heated by insertion and movement is melted to form a molten metal (melted beryllium) 3, and the upper portion thereof is not melted and exhibits a fixed shape. . Accordingly, the beryllium lump separating means 14 for dropping and separating the beryllium lump from the beryllium lump is formed in the lower melting portion of the high-frequency induction heating furnace 12A. The operation is the same as in the previous embodiment, but no nozzle is formed. . However, in this case, there is no downflow furnace 13 (FIG. 1) in which the molten beryllium lump comes into contact and flows down, and is moved downward in a non-contact state. And when predetermined time passes by predetermined heating, gravity will act and it will be dripped-separated.

このベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置１００は、第１ステップの加熱によって固体状態のベリリウム塊中に蓄積されたトリチウムを抽出させ、次の加熱ステップによってベリリウム塊を溶融させる。更に、この装置１００は、加熱部１２の加熱温度を所定の温度にすることによって溶融したベリリウム塊からベリリウム小塊を重力作用の下に滴下分離し、滴下分離したベリリウム小塊を重力落下方向に形成した落下路で冷却、落下させている。落下したベリリウム小塊は回収容器４１にトリチウムが除染されたベリリウム小塊として回収される。   The beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus 100 extracts tritium accumulated in the solid beryllium lump by heating in the first step, and melts the beryllium lump in the next heating step. Furthermore, the apparatus 100 drops and separates beryllium lumps from the melted beryllium lumps under the action of gravity by setting the heating temperature of the heating unit 12 to a predetermined temperature, and drops the separated beryllium lumps in the direction of gravity drop. It is cooled and dropped by the formed fall path. The fallen beryllium blob is collected in the collection container 41 as a beryllium blob from which tritium has been decontaminated.

以上のように、本実施例によれば、稀少元素であるベリリウムが使用済で放射性汚染された状態から放射性物質（トリチウム）が除去されて、ベリリウムの小塊として回収され再利用が図られることになって社会的にも大きな意義がある。   As described above, according to the present embodiment, the radioactive substance (tritium) is removed from the state in which the rare element beryllium is used and radioactively contaminated, and is recovered as a small beryllium lump and reused. It has great social significance.

本発明の実施例の構成図。The block diagram of the Example of this invention. 本発明の他の実施例の構成図。The block diagram of the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…本体（気密構造体）、２…内部空間部、３，３Ａ…ベリリウム塊、４…上部容器、５…下部容器、６…中間容器、１０…落下路、１１…ベリリウム塊保持部、１１Ａ…ベリリウム塊移動機構、１２…加熱部、１３…流下路、１４…ベリリウム小塊分離部、１５…終端、２１…溶融るつぼ、２２…上部内部空間、２３…下部内部空間、３３，３４，３５，３６…連通管、３７…圧力バランス調整手段（圧力バランス調整機構）、４３…冷却ガス管、４０…ベリリウム小塊、４１…回収容器、４４…回収口、１００…ベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main body (airtight structure), 2 ... Internal space part, 3A ... Beryllium lump, 4 ... Upper container, 5 ... Lower container, 6 ... Intermediate container, 10 ... Falling path, 11 ... Beryllium lump holding part, 11A DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Beryllium lump moving mechanism, 12 ... Heating part, 13 ... Downflow path, 14 ... Beryllium small lump separation part, 15 ... Termination, 21 ... Molten crucible, 22 ... Upper internal space, 23 ... Lower internal space, 33, 34, 35 , 36 ... communication pipe, 37 ... pressure balance adjusting means (pressure balance adjusting mechanism), 43 ... cooling gas pipe, 40 ... beryllium blob, 41 ... recovery container, 44 ... recovery port, 100 ... beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus.

Claims (9)

内部空間部を備えた気密構造体を有し、前記内部空間部には、原料としてのベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊を該内部空間部内に保持するベリリウム塊保持部と、前記ベリリウム塊を加熱してベリリウム塊中に含まれたトリチウムを抽出させ、トリチウムが抽出された前記ベリリウム塊を更に加熱して固体の状態の溶融させる加熱部と、前記加熱部の加熱温度が所定の状態になったことによって溶融したベリリウム塊に重力が作用するようにしてベリリウム小塊の形状で滴下隔離させるベリリウム小塊分離手段と、重力落下方向に滴下分離したベリリウム小塊が落下する落下路と、を配設し、さらに落下するベリリウム小塊を冷却収納するベリリウム小塊冷却収納部を配設し、
前記気密構造体には、抽出させたトリチウムを外部に排出するトリチウム排出部、原料としてのベリリウム塊の導入部およびベリリウム小魂排出部を形成したことを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置。 An airtight structure having an internal space portion, wherein the internal space portion includes a beryllium lump holding portion for holding a beryllium (including beryllium compound) lump as a raw material in the internal space portion, and the beryllium lump. A heating unit that heats and extracts tritium contained in the beryllium lump, further heats the beryllium lump from which tritium has been extracted to melt it in a solid state, and a heating temperature of the heating unit is in a predetermined state. A beryllium lump separating means for dropping and isolating the beryllium lump in the shape of beryllium lump so that gravity acts on the melted beryllium lump, and a dropping path through which the beryllium lump dropped and separated in the gravity drop direction is disposed. In addition, a beryllium lump cooling storage section for cooling and storing the falling beryllium lump is provided,
A beryllium melt molding and tritium decontamination device characterized in that the hermetic structure is formed with a tritium discharge part for discharging extracted tritium to the outside, a beryllium lump introduction part and a beryllium small soul discharge part as raw materials . 請求項１において、前記加熱部は、溶融るつぼと該溶融るつぼの外側に設けた加熱手段とから構成され、前記加熱部の加熱温度制御手段を有し、該加熱温度制御手段によるベリリウム塊の溶融温度制御によって、ベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置。   In Claim 1, the said heating part is comprised from the melting crucible and the heating means provided in the outer side of this melting crucible, has the heating temperature control means of the said heating part, and melt | dissolves the beryllium lump by this heating temperature control means A beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus, characterized in that the size of the beryllium blob is controlled by temperature control. 請求項１において、前記内部空間部は前記加熱部によって上下内部空間に仕切られ、該上下内部空間に連通して上下内部空間の圧力バランスを調整する圧力バランス調整手段を有して、圧力バランスの調整によってベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置。   In Claim 1, the said internal space part is partitioned off into the upper and lower internal space by the said heating part, It has a pressure balance adjustment means which adjusts the pressure balance of the upper and lower internal space in communication with this upper and lower internal space, A beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus, characterized in that the size of the beryllium blob is controlled by adjustment. 請求項３において、前記加熱部は、溶融るつぼと該溶融るつぼの外側に設けた加熱手段とから構成され、前記加熱部の加熱温度制御手段を有し、該加熱温度制御手段によるベリリウム塊の溶融温度制御によっても、ベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置。   4. The heating unit according to claim 3, wherein the heating unit includes a melting crucible and a heating unit provided outside the melting crucible, and includes a heating temperature control unit of the heating unit, and melting of the beryllium lump by the heating temperature control unit. A beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus characterized in that the size of the beryllium blob is also controlled by temperature control. 請求項１において、前記加熱部は、高周波誘導加熱手段によって形成され、前記ベリリウム塊分離手段は該高周波加熱手段の内部にもしくはその直下に形成されることを特徴とするベリリウム小塊の溶融成形およびトリチウム除染装置。   In Claim 1, the said heating part is formed by the high frequency induction heating means, and the said beryllium lump separating means is formed in or directly below the high frequency heating means, and melt molding of the beryllium lump and Tritium decontamination equipment. 内部空間部を備えた気密構造体と、前記内部空間部には、原料としてのベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊を該内部空間部内に保持するベリリウム塊保持部と、前記ベリリウム塊を加熱する加熱部と、を備えたベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置によるベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法において、前記加熱部の加熱温度を所定の温度にすることによって固体の状態のベリリウム塊中に含まれたトリチウムを抽出させ、トリチウムが抽出された前記ベリリウムの塊を更に加熱して溶融させ、溶融したにベリリウム塊を重力作用の下に滴下分離し、滴下分離したベリリウム小塊を重力落下方向に形成した落下路形成部を落下させ、落下するベリリウム小塊を冷却・収納し、前記気密構造体に設けたトリチウム排出部から外部に排出することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法。   An airtight structure having an internal space portion, a beryllium lump holding portion for holding a beryllium (including beryllium compound) lump as a raw material in the internal space portion, and heating the beryllium lump in the internal space portion In the beryllium melt molding and tritium decontamination method using the beryllium melt molding and tritium decontamination apparatus, the heating unit is included in the beryllium lump in a solid state by setting the heating temperature of the heating unit to a predetermined temperature. The beryllium lump from which tritium is extracted is further heated and melted, and the molten beryllium lump is dropped and separated under the action of gravity, and the separated beryllium lump is formed in the direction of gravity drop. The falling path forming part is dropped, the falling beryllium lump is cooled and stored, and the tritium discharge provided in the airtight structure Beryllium melt molding and tritium decontamination method characterized by discharging to the outside from. 請求項６において、前記加熱部は、溶融るつぼと該溶融るつぼの外側に設けた加熱手段とから構成され、前記加熱部の加熱温度制御手段を有し、該加熱温度制御手段によるベリリウム塊の溶融温度制御によって、ベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法。   7. The heating unit according to claim 6, wherein the heating unit includes a melting crucible and a heating unit provided outside the melting crucible, and includes a heating temperature control unit of the heating unit, and melting of the beryllium lump by the heating temperature control unit. A beryllium melt molding and tritium decontamination method, characterized in that the size of the beryllium blob is controlled by temperature control. 請求項６において、前記内部空間部は前記加熱部によって上下内部空間に仕切られ、該上下内部空間に連通して上下内部空間の圧力バランスを調整する圧力バランス調整手段を有して、圧力バランスの調整によってベリリウム小塊のサイズの大きさを制御することを特徴とするベリリウム溶融成形およびトリチウム除染方法。   7. The pressure balance adjusting device according to claim 6, wherein the internal space part is partitioned into an upper and lower internal space by the heating part, and has pressure balance adjusting means for adjusting a pressure balance of the upper and lower internal space in communication with the upper and lower internal space. A beryllium melt molding and tritium decontamination method characterized in that the size of the beryllium blob is controlled by adjustment. 内部空間部を備えた気密構造体と、前記内部空間部には、原料としてのベリリウム（ベリリウムの化合物を含む）塊を該内部空間部内に保持するベリリウム塊保持部と、前記ベリリウム塊を加熱する加熱部と、を備えたベリリウム溶融成形およびトリチウム除染装置によって形成されるベリリウム小塊において、
前記加熱部の加熱温度を所定の温度にすることによって固体の状態のベリリウム塊中に含まれたトリチウムを抽出させ、トリチウムが抽出された前記ベリリウムの塊を更に加熱して溶融させ、溶融したベリリウム塊から重力作用の下に滴下分離し、滴下分離したベリリウム小塊を重力落下方向に形成した落下路形成部を冷却落下させて形成したことを特徴とするトリチウムを除染した使用済のベリリウム小塊。 An airtight structure having an internal space portion, a beryllium lump holding portion for holding a beryllium (including beryllium compound) lump as a raw material in the internal space portion, and heating the beryllium lump in the internal space portion A beryllium blob formed by a beryllium melt molding and tritium decontamination device with a heating section,
The heating temperature of the heating unit is set to a predetermined temperature to extract the tritium contained in the solid beryllium lump, and the beryllium lump from which the tritium has been extracted is further heated and melted to melt the beryllium. Used beryllium small decontaminated tritium, which is formed by dropping and separating from the mass under the action of gravity and cooling and dropping the drop path forming part that formed the beryllium small mass dropped and separated in the direction of gravity drop mass.
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