JPH01162197A - Storage of radioactive gas - Google Patents

Storage of radioactive gas

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JPH01162197A
JPH01162197A JP32171687A JP32171687A JPH01162197A JP H01162197 A JPH01162197 A JP H01162197A JP 32171687 A JP32171687 A JP 32171687A JP 32171687 A JP32171687 A JP 32171687A JP H01162197 A JPH01162197 A JP H01162197A
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JP
Japan
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discharging
electrode
discharge
vessel
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP32171687A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Seki
英治 関
Yoshihiro Kobayashi
小林 喜広
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To maintain a stable electric discharge for a whole device, by providing a primary discharging part producing an electric discharging plasma for ion injections which have different distances of electrodes between a vessel and electrodes, and a secondary discharging part for a stable electric discharge. CONSTITUTION:A storage device of a radioactive gas is composed of a vessel 11 which is a sealed outer electrode into which a processed gas is introduced, and an electrode 12 which is a target material placed in the vessel 11 and also a direct current high voltage power supply 6 supplying a high voltage to the electrode 12. The primary discharging part 13 is placed at a position having an appropriate inter-electrodes distance for metal atoms from the electrode 12 to move to inside the vessel 11 and to stick and laminate themselves on an inside surface of the vessel. The secondary discharging part 14 is placed at a position having an appropriate inter-electrodes distance for discharging conditions to be maintained even if a pressure changes. When discharging is maintained in the device and a condition returns to a previous one by an increased gas pressure, discharging spreads to the part 13, therewith discharging is not intercepted. Through this procedure, a stable electric discharging is maintained throughout the device.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は核分裂生成ガスの中の放射性被処理ガスをイオ
ン化し金属基体中に注入して貯蔵する放射性ガス貯蔵装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a radioactive gas storage device for ionizing a radioactive gas in a fission product gas and injecting the ionized gas into a metal substrate for storage.

(従来の技術) 一般に、核燃料再処理工場等の原子力施設においては、
有害な量の放射能が環境に放出された場合、その影響が
広範囲かつ長期間にわたる可能性があるために、安全性
の確保を他の一般産業に比べて格段に厳しくすることが
義務づけられている。
(Prior art) Generally, in nuclear facilities such as nuclear fuel reprocessing plants,
If a harmful amount of radioactivity is released into the environment, the effects could be wide-ranging and long-lasting, so safety measures are required to be much stricter than in other general industries. There is.

前述した核燃料再処理工場においては、使用済核燃料か
らウランとプラトニウムを回収するが、同時に随伴する
核分裂生成物等を含む放射性廃棄物のうち、問題となる
可能性のある気体廃棄物はクリプトン85(以下K r
−85と略称する)であるが、K r−85は半減期が
10.7年と長寿命であるために長期間貯蔵する必要が
ある。
In the nuclear fuel reprocessing plant mentioned above, uranium and platonium are recovered from spent nuclear fuel, but at the same time, among the accompanying radioactive waste including fission products, gaseous waste that may pose a problem is krypton-85 ( Below K r
K r-85 has a long half-life of 10.7 years, so it needs to be stored for a long time.

このため、K r−85のような放射性ガスを確実に貯
蔵する装置が必要であり、現在、高圧ボンベ貯蔵法、ゼ
オライト吸着法およびイオン注入法による固定化等の装
置が開発され、または開発中である。
For this reason, a device is needed to reliably store radioactive gases such as Kr-85, and devices for immobilization using high-pressure cylinder storage methods, zeolite adsorption methods, and ion implantation methods have been developed or are currently under development. It is.

、第2図はイオン注入法を用いた従来の放射性ガス貯蔵
装置を示したもので、この第2図を参照しながら従来の
装置を説明する。すなわち、この放射性ガス貯蔵装置は
被処理ガスが導入される密閉型の外部電極容器1(以下
、容器1と記す)と、この容器1の内部に配置された円
筒状内側ターゲット電極2と、前記容器1の上端開口を
閉塞させる蓋3と、この塁3に取着された被処理ガスの
導入管4と、容器1内を減圧するための吸引管5と、前
記電極2に高電圧を印加するための直流高圧電源6とか
らなっている。前記容器1内は吸引管5に接続した図示
しない真空ポンプにより一定の低圧力に保たれている。
FIG. 2 shows a conventional radioactive gas storage device using the ion implantation method, and the conventional device will be explained with reference to FIG. That is, this radioactive gas storage device includes a sealed external electrode container 1 (hereinafter referred to as container 1) into which a gas to be treated is introduced, a cylindrical inner target electrode 2 disposed inside this container 1, and A high voltage is applied to a lid 3 that closes the upper end opening of the container 1, an inlet pipe 4 for the gas to be treated attached to the base 3, a suction pipe 5 for reducing the pressure inside the container 1, and the electrode 2. It consists of a DC high voltage power supply 6 for The inside of the container 1 is maintained at a constant low pressure by a vacuum pump (not shown) connected to the suction pipe 5.

前記容器1と電極2との間には、外部電源6により電圧
が印加されている。
A voltage is applied between the container 1 and the electrode 2 by an external power source 6.

このような放射性ガス貯蔵装置では、容器1内の圧力お
よび容器1と電t!i12との間に印加される電圧が適
当な条件を満たす時には容器1内全体に放電が発生する
ことがよく知られている。この放電によりK r−85
は電離し、イオン状態となり、放電プラズマが形成され
る。
In such a radioactive gas storage device, the pressure inside the container 1 and the electric current between the container 1 and the t! It is well known that a discharge occurs throughout the container 1 when the voltage applied between it and i12 satisfies appropriate conditions. This discharge causes K r-85
is ionized and becomes an ionic state, and a discharge plasma is formed.

そして、電源6により容器1をIKV以下の負電圧、電
極2に1にV以上の負電圧を各々連続的に印加した場合
には、放電により電離したK r−asイオン7は電界
に沿って加速され、電極2の面に入射衝突し、電極2を
スパッタさせる。スパッタされた金属原子は、対向する
容器1の内面に付着し積層して、コーティング層8を形
成する。
When a negative voltage of IKV or higher is applied to the container 1 and a negative voltage of V or higher to the electrode 2 by the power source 6, the K r-as ions 7 ionized by the discharge move along the electric field. It is accelerated and collides with the surface of the electrode 2, causing the electrode 2 to sputter. The sputtered metal atoms adhere to and stack on the inner surface of the opposing container 1 to form a coating layer 8 .

また、これと同時に、一部のK r−85イオン7は容
器1の電界の方に、直接加速されて、前述のコーティン
グ層8に打ち込まれ注入されていく。
At the same time, some K r-85 ions 7 are directly accelerated toward the electric field of the container 1 and are implanted into the coating layer 8 described above.

この様に構成された貯蔵装置においては、安定に長期間
運転する必要があり、特に電極1と電極2との間で発生
する放電プラズマを持続させる必要があった。
In the storage device configured in this manner, it was necessary to operate stably for a long period of time, and in particular, it was necessary to sustain the discharge plasma generated between the electrodes 1 and 2.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記装置ではスパッタされた金属原子が対
向する容器1の内面に到達し付着積層させるため、放射
性ガスの圧力を低くおさえて運転しなければならず、外
乱等により圧力がわずかでも低くなると放電持続条件が
成立しなくなって放電が停止するため、運転が停止する
現象が発生していた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above device, the sputtered metal atoms reach the inner surface of the opposing container 1 and are deposited in a layer, so it must be operated with the pressure of the radioactive gas kept low, and external disturbances If the pressure drops even slightly due to reasons such as this, the conditions for sustaining the discharge no longer hold and the discharge stops, causing a phenomenon in which the operation stops.

本発明は、上記問題点を解消するためになされたもめで
、外乱等によって圧力が変化しても放電が停止すること
なく連続した運転が可能な放射性ガス貯蔵装置を提供す
るものである。
The present invention was developed to solve the above problems, and provides a radioactive gas storage device that can operate continuously without stopping discharge even if the pressure changes due to disturbances or the like.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は処理ガスが導入される密閉型の外側電極となる
容器と、この容器の内部に配置されたターゲット材とな
る電極と、この電極に高電圧を印加する直流高電圧電源
とを具備した放射性ガス貯蔵装置において、前記容器と
電極との間に電極間隔の異なるイオン注入のための放電
プラズマを作る第1の放電部分と安定した放電を起す第
2の放電部分を設けて装置全体として安定した放電を維
持できるようにした。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention comprises a sealed container that serves as an outer electrode into which a processing gas is introduced, an electrode that serves as a target material disposed inside the container, and an electrode that serves as a target material arranged inside the container. In a radioactive gas storage device equipped with a DC high voltage power supply that applies a high voltage to an electrode, a first discharge part that creates a discharge plasma for ion implantation with a different electrode spacing between the container and the electrode and a stable A second discharge portion that generates discharge is provided so that stable discharge can be maintained as a whole of the device.

(作 用) イオン注入のための第1の放電部分はイオン加速スパッ
タに適した電極間隔であり、第2の放電部分は安定に放
電させるものであり、たとえば外乱等により放射性ガス
貯蔵装置内のガス圧が低・下しても第2の放電部分が放
電条件を満たしている。そのため装置内では放電が持続
し、ガス圧が上昇して以前の状態にもどると第1の放電
部分(こも放電が広がり放電が停止することなく安定し
た運転ができるようになる。
(Function) The first discharge part for ion implantation has an electrode spacing suitable for ion acceleration sputtering, and the second discharge part is for stable discharge. Even if the gas pressure decreases, the second discharge portion satisfies the discharge conditions. Therefore, the discharge continues in the device, and when the gas pressure rises and returns to the previous state, the first discharge portion (lower discharge) spreads and stable operation is possible without stopping the discharge.

(実施例) 以下、第1図を参照しながら本発明に係る放射性ガス貯
蔵装置の一実施例を説明する。
(Example) Hereinafter, an example of a radioactive gas storage device according to the present invention will be described with reference to FIG.

第1図において第2図と同一部分には同一符号を付して
いる。
In FIG. 1, the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals.

符号11はサブストレートとなる下方が長く形成された
外側電極容器で、この容器11内にはターゲット材とな
る内側電極12が配置されており、容器11の上端開口
には蓋3が設けられている。
Reference numeral 11 denotes an outer electrode container with a long lower part, which serves as a substrate. Inside this container 11, an inner electrode 12, which serves as a target material, is arranged. A lid 3 is provided at the top opening of the container 11. There is.

fi3には被処理ガスの導入管4および容器11内を減
圧するための吸引管5が取着されている。また容器11
と電極12との間にはリードl16a、6bを介して直
流高圧電源6が設けられている。
An inlet pipe 4 for the gas to be processed and a suction pipe 5 for reducing the pressure inside the container 11 are attached to the fi3. Also, container 11
A DC high voltage power source 6 is provided between the electrode 12 and the electrode 12 via leads l16a and 6b.

ここで容器11と電極12との空間部分は第1の放電部
分13と第2放電部分14が存在する構成となり、第1
の放電部分13は電極間距離が短く、第2の放電部分1
4は内側電極12の下端と容器11の底面との間、つま
り電極間距離が長くなるよう設定されている。
Here, the space between the container 11 and the electrode 12 has a structure in which a first discharge part 13 and a second discharge part 14 exist, and the first discharge part 13 and the second discharge part 14 exist.
The discharge portion 13 has a short inter-electrode distance, and the second discharge portion 1
4 is set so that the distance between the lower end of the inner electrode 12 and the bottom surface of the container 11, that is, the distance between the electrodes becomes longer.

すなわち第1の放電部分13は内側電極12からスパッ
タされた金属原子が容器11の内面まで移動し付着積層
させるに適した電極間距離、たとえば圧力が5 x 1
O−2TOrrであれば4〜5Cmに設定され、第2の
放電部分14は圧力が変動しても放電条件が維持される
電極間距離、例えば圧力が5x 1G’ Torrであ
れば10cn+ 〜20c+1に設定されている。
That is, the first discharge portion 13 has a distance between the electrodes, for example, a pressure of 5 x 1, which is suitable for the metal atoms sputtered from the inner electrode 12 to move to the inner surface of the container 11 and deposit and stack them.
For O-2 TOrr, it is set to 4 to 5 Cm, and the second discharge part 14 is set to a distance between the electrodes that maintains the discharge condition even if the pressure fluctuates, for example, if the pressure is 5 x 1 G' Torr, it is set to 10 cn+ to 20 c+1. It is set.

このような構成の装置において正常な運転状態のガス圧
力が例えば5 x 1G’ Torrであったものが、
外乱等によりガスが2 X 10’ Torrまで低下
したとすると、ガス圧力(P)×キャップ(d)は第1
の放電部分1.3 テ10−’ Torr −cmとな
り、1500V ノミ圧では放電しなくなる。しかしな
がら第2の放電部分14は2×10−盲〜4 x 10
’ Torr−crlで放電が持続できることになり装
置全体での放電は維持できる。ここで、圧力が 2 X
 1O−2Torrから5×1O−2Torrまで上昇
しだすと第2の放電部分14から第1の放電部分13に
徐々に広がり外乱が発生する以前の運転状態にもどるこ
とになる。
In an apparatus with such a configuration, the gas pressure under normal operating conditions is, for example, 5 x 1 G' Torr.
Assuming that the gas drops to 2 x 10' Torr due to disturbance etc., the gas pressure (P) x cap (d) is the first
The discharge portion becomes 1.3 te 10-' Torr -cm, and no discharge occurs at a chisel pressure of 1500V. However, the second discharge portion 14 is 2 x 10 - blind ~ 4 x 10
' Since the discharge can be sustained at Torr-crl, the discharge in the entire device can be maintained. Here, the pressure is 2
When the pressure starts to rise from 1 O-2 Torr to 5×1 O-2 Torr, it gradually spreads from the second discharge portion 14 to the first discharge portion 13, returning to the operating state before the disturbance occurred.

第3図は上記実施例の原理的な説明を行なうためのクリ
プトン(K「)放電特性を示すパッシェンの曲線図であ
る。すなわち、イオン注入のための第1の放電部分13
以外に安定に放電させるための第2の放電部分14を設
けることによって第3図に示したようにpdが5X10
−1から10’の範囲の第2放電部分において1500
Vの電圧で十分安定に放電を維持させることができる。
FIG. 3 is a Paschen curve diagram showing krypton (K'') discharge characteristics for explaining the principle of the above embodiment. That is, the first discharge portion 13 for ion implantation is shown in FIG.
In addition, by providing a second discharge portion 14 for stable discharge, the pd can be increased to 5×10 as shown in FIG.
-1500 in the second discharge part ranging from 1 to 10'
The discharge can be maintained sufficiently stably with a voltage of V.

[発明の効果コ 本発明によればつぎに述べる効果がある。[Effects of invention According to the present invention, the following effects are achieved.

何らかの外乱によって内部ガス圧が低下しても放電が止
まることはない、またガス圧が通常の値にもどると徐々
に放電範囲が広がり正常な運転状態に復元できる。
Even if the internal gas pressure drops due to some kind of disturbance, the discharge will not stop, and when the gas pressure returns to its normal value, the discharge range will gradually expand and the normal operating state can be restored.

さらに、万一、コーティング層が剥離落下したとしても
容器下部にとどまり、通常放電および電極間導通等の不
具合現象が発生しなくなる。
Furthermore, even if the coating layer were to peel off and fall, it would remain at the bottom of the container, and problems such as normal discharge and conduction between electrodes would not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る放射性ガス貯蔵装置の一実施例を
断面で示す構成図、第2図は従来の放射性ガス貯蔵装置
を断面で示す構成図、第3図は本発明の詳細な説明を示
す特性図である。 1.11・・・・・・容器 2.12・・・・・・電極 3   ・・・・・・塁 4   ・・・・・・ガス圧導入管 5   ・・・・・・ガス吸引管 6   ・・・・・・電源 13   ・・・・・・第1の放電部分14   ・・
・・・・第2の放電部分出願人     株式会社 東
芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第1図 第2図 11枚6吋第2a(1崎 第3図
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of a radioactive gas storage device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional radioactive gas storage device, and FIG. 3 is a detailed explanation of the present invention. FIG. 1.11...Container 2.12...Electrode 3...Base 4...Gas pressure introduction pipe 5...Gas suction pipe 6 ...Power supply 13 ...First discharge portion 14 ...
...Second Discharge Part Applicant Toshiba Corporation Patent Attorney Satoshi Suyama - Figure 1 Figure 2 11 pages 6 inches 2a (Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被処理ガスが導入される密閉型の外側電極となる容器と
、この容器の内部に配置されたターゲット材となる電極
と、この電極に高電圧を印加する直流高電圧電源とを具
備した放射性ガス貯蔵装置において、前記容器と電極と
の間に電極間隔の異なる第1および第2の放電部分を設
けたことを特徴とする放射性ガス貯蔵装置。
A radioactive gas that is equipped with a sealed container that serves as an outer electrode into which the gas to be treated is introduced, an electrode that serves as a target material placed inside this container, and a DC high voltage power supply that applies a high voltage to this electrode. A radioactive gas storage device, characterized in that first and second discharge portions having different electrode spacings are provided between the container and the electrodes.
JP32171687A 1987-12-19 1987-12-19 Storage of radioactive gas Pending JPH01162197A (en)

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