JPH0225197Y2 - - Google Patents

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JPH0225197Y2
JPH0225197Y2 JP15164983U JP15164983U JPH0225197Y2 JP H0225197 Y2 JPH0225197 Y2 JP H0225197Y2 JP 15164983 U JP15164983 U JP 15164983U JP 15164983 U JP15164983 U JP 15164983U JP H0225197 Y2 JPH0225197 Y2 JP H0225197Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 [考案の技術分野] 本考案は放射性クリプトンガスのような放射性
ガスを粒子加速装置を用いて基材に注入固定する
放射性ガスの固定化処分装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a radioactive gas immobilization and disposal device for injecting and fixing a radioactive gas such as radioactive krypton gas into a base material using a particle accelerator.

[考案の技術的背景とその問題点] 核燃料再処理工場等の原子力施設は、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
義務づけられている。
[Technical background of the idea and its problems] Nuclear facilities such as nuclear fuel reprocessing plants have the potential to have wide-ranging and long-term effects if harmful amounts of radioactivity are released into the environment. They are required to ensure safety much more strictly than other general industries.

再処理工場では、使用済燃料からウランとプル
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を適切に処理しなけれ
ばならない。
Reprocessing plants recover uranium and plutonium from spent fuel, but at the same time they must properly dispose of accompanying radioactive waste, including fission products.

放射性廃棄物のうち、気体廃棄物はクリプトン
85(以下Kr−85と記す)のみであるが、これは半
減期が10.7年と長寿命であるため、今後の原子力
発電量の増化を見込むと、将来には地球規模の汚
染に繋がるおそれがある。
Among radioactive waste, gaseous waste is krypton.
85 (hereinafter referred to as Kr-85), which has a long half-life of 10.7 years, so if nuclear power generation is expected to increase in the future, there is a risk that it will lead to global pollution in the future. There is.

そこで回収技術とともに重要な課題は、回収し
たKr−85をいかに安全に貯蔵あるいは処分する
かである。従来、放射性廃棄ガスはボンベ等の圧
力容器に封入して永久保存する方法が考えられて
いる。
Therefore, in addition to recovery technology, an important issue is how to safely store or dispose of recovered Kr-85. Conventionally, methods have been considered for permanently preserving radioactive waste gas by sealing it in a pressure vessel such as a cylinder.

しかしながら、圧力容器に封入する方法は、長
期間にわたる安全貯蔵の点で問題がある。例えば
圧力容器の腐食によるガスの漏洩等耐圧安全性に
乏しい。また、圧力容器は定期的な耐圧試験が法
令で義務づけられており、その都度貯蔵ガスの移
し替え等等煩雑で危険な作業が要求される欠点が
あり、気体廃棄物Kr−85の処理は加速器を用い
て基材にイオン注入固定する装置が望まれ提案さ
れている。
However, the method of sealing in a pressure vessel has problems in terms of safe storage over a long period of time. For example, pressure resistance is poor due to gas leakage due to corrosion of the pressure vessel. In addition, pressure vessels are required by law to undergo periodic pressure tests, which have the disadvantage of requiring complicated and dangerous work such as transferring the stored gas each time. An apparatus for implanting and fixing ions into a base material using ion implantation is desired and has been proposed.

従来、提案されていたイオン注入法は一定エネ
ルギに加速されたKr−85イオンを、例えば
50keVでアルミニウムフオイル等にイオン注入す
るもので、この場合はアルミニウムフオイルの表
面から約200Å程度の深さまでしかイオン注入層
を形成させることができない。
The conventionally proposed ion implantation method uses Kr-85 ions accelerated to a constant energy, for example.
Ions are implanted into aluminum foil, etc. at 50 keV, and in this case, the ion implantation layer can only be formed to a depth of about 200 Å from the surface of the aluminum foil.

実際に工業的に採用可能な金属アルミニウムの
フオイル厚は約5μmであるので、Kr−85のイオ
ン注入固定に利用する場合の金属利用効率はよく
ないのみか、放射性廃棄ガスの減容効果も十分と
はいえない。
The foil thickness of metal aluminum that can actually be used industrially is approximately 5 μm, so the metal utilization efficiency is not good when used for ion implantation fixation of Kr-85, and the volume reduction effect of radioactive waste gas is not sufficient. I can't say that.

[考案の目的] 本考案はかかる従来の事情に対処してなされた
もので、放射性ガスをイオン化して加速し、イオ
ン注入固定する放射性ガスの固定化処分装置にお
いて、イオン注入工程と同時に被注入板上に新し
い金属被膜を形成し、該被膜にもイオン注入する
ことにより、重層注入を可能にし、薄い金属層に
有効にガス注入固定化できる放射性ガスの固定化
処分装置を提供することを目的としている。
[Purpose of the invention] The present invention was made in response to the conventional situation, and is used in a radioactive gas immobilization disposal device that ionizes and accelerates radioactive gas and immobilizes it by implantation. The purpose of the present invention is to provide a radioactive gas immobilization disposal device that enables multi-layer injection by forming a new metal film on a plate and implanting ions into the film as well, and which can effectively inject and immobilize gas in a thin metal layer. It is said that

[考案の慨要] すなわち本考案は、被処分放射性ガスの流入口
を有し、内部にカソード電極およびアノード電極
を備えたイオン源容器と、このイオン源容器に絶
縁板を介して設けられた加速電極板と、この加速
電極板に隣接して設けられた減圧化する排気口を
有するイオン注入室容器と、このイオン注入室容
器内に配置された被イオン注入板と、前記カソー
ド電極、前記アノード電極、前記加速電極板にそ
れぞれ電圧を印加する電源とを具備し、前記加速
電極板にはイオンビームの入射方向に沿つて先細
り状のビーム通過孔が形成されていることを特徴
とする放射性ガスの固定化処分装置である。
[Summary of the invention] In other words, the invention consists of an ion source container that has an inlet for radioactive gas to be disposed of and is equipped with a cathode electrode and an anode electrode inside, and an ion source container that is connected to the ion source container via an insulating plate. an ion implantation chamber container having an accelerating electrode plate, an ion implantation chamber container provided adjacent to the acceleration electrode plate and having an exhaust port for reducing pressure, an ion implantation target plate disposed within the ion implantation chamber container, the cathode electrode, and the ion implantation chamber container provided adjacent to the acceleration electrode plate; A radioactive material comprising an anode electrode and a power source that applies a voltage to each of the accelerating electrode plates, the accelerating electrode plate having a beam passing hole tapered along the direction of incidence of the ion beam. This is a gas fixation and disposal device.

[考案の実施例] 以下本考案の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。
[Embodiment of the invention] The details of the invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings.

図中符号1はイオン源容器で、このイオン源容
器1の上部壁面にはイオン源2内に被処理ガスと
しての、例えばKr−85を含んだ放射性ガスを流
入するための流入口3が設けられ、また絶縁体4
を介してカソード5、例えばフイラメントが取着
されている。
Reference numeral 1 in the figure is an ion source container, and an inlet 3 is provided on the upper wall surface of the ion source container 1 to allow a radioactive gas containing, for example, Kr-85 to flow into the ion source 2 as a gas to be processed. and insulator 4
A cathode 5, e.g. a filament, is attached via.

また、イオン源容器1の下部には、例えば多孔
板製アノード6が固定されるとともに、絶縁性環
状板7を介して加速電極板8が配置されている。
この加速電極板8には下方向に先細りのビーム通
過孔9が多数設けられており、このビーム通過孔
9はアノード6のイオン放出孔10と対向した位
置に配列されている。
Furthermore, an anode 6 made of, for example, a porous plate is fixed to the lower part of the ion source container 1, and an accelerating electrode plate 8 is arranged with an insulating annular plate 7 interposed therebetween.
This accelerating electrode plate 8 is provided with a large number of downwardly tapering beam passing holes 9, and these beam passing holes 9 are arranged at positions facing the ion emitting holes 10 of the anode 6.

加速電極板8の下面にはイオン注入室容器11
が設けられている。このイオン注入室容器11は
イオン注入室容器11内を減圧化するための排気
口12を有し、かつイオン注入室容器11の底面
には底板13上に被イオン注入板14が配置され
ている。
An ion implantation chamber container 11 is provided on the lower surface of the accelerating electrode plate 8.
is provided. The ion implantation chamber container 11 has an exhaust port 12 for reducing the pressure inside the ion implantation chamber container 11, and an ion implantation target plate 14 is arranged on a bottom plate 13 on the bottom surface of the ion implantation chamber container 11. .

また、前記カソード5の両極に電圧を印加する
カソード電源15が、カソード5およびアノード
6に電圧を印加するアノード電源16が、さらに
アノードと6と加速電極板8に加速電圧を印加す
るための加速電源17がそれぞれ設けらられてい
る。
Further, the cathode power supply 15 applies voltage to both poles of the cathode 5, the anode power supply 16 applies voltage to the cathode 5 and the anode 6, and the acceleration voltage is applied to the anode 6 and the acceleration electrode plate 8. A power source 17 is provided respectively.

上記装置において、対象とする被処分ガスは、
ガス流入口3からイオン源2内に導入され、カソ
ード5とアノード6間の空間で一定の圧力で保持
され、カソード5から放出される熱電子およびカ
ソード5と、アノード6間に印加される直流電圧
VANDの作用によりアーク放電を生じる。
In the above device, the target gas to be disposed of is:
Thermionic electrons are introduced into the ion source 2 from the gas inlet 3, are maintained at a constant pressure in the space between the cathode 5 and the anode 6, and are emitted from the cathode 5, and a direct current is applied between the cathode 5 and the anode 6. Voltage
Arc discharge occurs due to the action of V AND .

アノード6には複数のイオン放出孔10が開け
られていて、アーク放電で生じたプラズマ中の正
イオンは、排気口12からの排気にともなう気体
流によつてアノード6のイオン放出孔10から放
出され、加速電極板8に印加した負電位の作用に
より加速される。
A plurality of ion emitting holes 10 are formed in the anode 6, and positive ions in the plasma generated by arc discharge are emitted from the ion emitting holes 10 of the anode 6 by the gas flow accompanying the exhaust from the exhaust port 12. and is accelerated by the action of the negative potential applied to the accelerating electrode plate 8.

加速電極板8にはアノード6の各イオン放出孔
10に対応する位置に図示したような逆コーン状
のビーム通過孔9が設けられているため、加速さ
れたガスイオンiの一部はこのビーム通過孔9を
通過して被イオン注入板14に到達し、加速エネ
ルギーに応じた表面深さに注入される。
Since the accelerating electrode plate 8 is provided with inverted cone-shaped beam passing holes 9 as shown in the figure at positions corresponding to each ion emitting hole 10 of the anode 6, a part of the accelerated gas ions i pass through this beam. The ions pass through the passage hole 9 and reach the ion-implanted plate 14, where they are implanted to a surface depth that corresponds to the acceleration energy.

しかし、加速されたガスイオンiの残部は加速
電極板8のビーム通過孔9周辺部を衝撃し、該加
速電極板8を構成する金属または合金をスパツタ
する。スパツタリングにより加速電極板8から放
出されたスパツタ原子Sは被イオン注入板14の
表面に被膜を形成する。
However, the remainder of the accelerated gas ions i impact the vicinity of the beam passage hole 9 of the accelerating electrode plate 8, sputtering the metal or alloy constituting the accelerating electrode plate 8. The sputtered atoms S emitted from the accelerating electrode plate 8 by sputtering form a film on the surface of the ion-implanted plate 14.

かくして被膜の形成とイオン注入が同時に進行
し、その結果、被イオン注入板14の上に成長し
た被膜はイオン注入されたガス原子を多量に含む
ようになる。
In this way, film formation and ion implantation proceed simultaneously, and as a result, the film grown on the ion-implanted plate 14 comes to contain a large amount of ion-implanted gas atoms.

このような手段によつて、ガス状原子をスパツ
タ被膜に極めて効率よく、かつ長期間安定に保持
することが可能になる。この操作は最適化された
真空雰囲気で実施される必要があり、排気口12
を通して制御しながら真空排気される。
Such means make it possible to retain gaseous atoms in the sputter coating very efficiently and stably for a long period of time. This operation must be carried out in an optimized vacuum atmosphere, and the exhaust port 12
It is evacuated in a controlled manner through the

なお、従来のイオン注入装置等で実施されてい
るように、加速電極とターゲツトとの間に電位勾
配を設定することもできる。この場合第2図に示
すように、加速電極板8と底板13(被イオン注
入板14)との間に絶縁体100を介在させて加
速電極板8と底板13(被イオン注入板14)と
の間にイオン注入電源101から電圧を印加す
る。
Note that it is also possible to set a potential gradient between the accelerating electrode and the target, as is done in conventional ion implanters. In this case, as shown in FIG. 2, an insulator 100 is interposed between the acceleration electrode plate 8 and the bottom plate 13 (ion implantation target plate 14), and the acceleration electrode plate 8 and the bottom plate 13 (ion implantation target plate 14) are connected to each other. During this period, a voltage is applied from the ion implantation power source 101.

[考案の効果] 以上説明したように本考案の放射性ガスの固定
化処分装置によれば、被処分ガスのイオンの一部
がイオン加速電極をスパツタすることにより被注
入板上に新たな金属被膜を形成し、イオン注入の
重層注入を可能にすることができる。
[Effects of the invention] As explained above, according to the radioactive gas immobilization and disposal apparatus of the invention, some of the ions in the gas to be disposed of sputter on the ion accelerating electrode, thereby forming a new metal coating on the implanted plate. can be formed to enable multilayer ion implantation.

また、イオン加速電極自身をスパツタ源とする
のでその機構が単純であり、さらにスパツタ層へ
のイオン注入であるため、イオンの著しい高エネ
ルギー加速は必要なく、装置の小規模化、消費電
力の低減に有効である。
In addition, since the ion accelerating electrode itself is used as the sputter source, the mechanism is simple, and since ions are implanted into the sputter layer, there is no need for significant high-energy acceleration of ions, resulting in smaller equipment and reduced power consumption. It is effective for

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

第1図は本考案に係る放射性ガスの固定化処分
装置の一実施例を一部ブロツクで示す縦断面図、
第2図はその他の放射性ガスの固定化処分装置を
一部ブロツクで示す縦断面図である。 1……イオン源容器、2……イオン源、3……
流入口、4……絶縁体、5……カソード、6……
アノード、7……絶縁性環状板、8……加速電極
板、9……ビーム通過孔、10……イオン放出
孔、11……イオン注入室容器、12……排気
口、13……底板、14……被イオン注入板、1
5……カソード電源、16……アノード電源、1
7……加速電源。
FIG. 1 is a vertical sectional view partially showing an embodiment of the radioactive gas immobilization and disposal device according to the present invention;
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing another radioactive gas immobilization and disposal device partially in block form. 1...Ion source container, 2...Ion source, 3...
Inflow port, 4... Insulator, 5... Cathode, 6...
Anode, 7... Insulating annular plate, 8... Accelerating electrode plate, 9... Beam passing hole, 10... Ion release hole, 11... Ion implantation chamber container, 12... Exhaust port, 13... Bottom plate, 14...Ion implantation plate, 1
5...Cathode power supply, 16...Anode power supply, 1
7... Acceleration power source.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 被処分放射性ガスの流入口を有し、内部にカソ
ード電極およびアノード電極を備えたイオン源容
器と、このイオン源容器に絶縁板を介して設けら
れた加速電極板と、この加速電極板に隣接して設
けられた減圧化する排気口を有するイオン注入室
容器と、このイオン注入室容器内に配置された被
イオン注入板と、前記カソード電極、前記アノー
ド電極、前記加速電極板にそれぞれ電圧を印加す
る電源とを具備し、前記加速電極板にはイオンビ
ームの入射方向に沿つて先細り状のビーム通過孔
が形成されていることを特徴とする放射性ガスの
固定化処分装置。
An ion source container having an inlet for the radioactive gas to be disposed of and equipped with a cathode electrode and an anode electrode therein, an accelerating electrode plate provided on the ion source vessel via an insulating plate, and an accelerating electrode plate adjacent to the accelerating electrode plate. A voltage is applied to an ion implantation chamber container having an exhaust port for reducing pressure, an ion implantation target plate disposed within the ion implantation chamber container, the cathode electrode, the anode electrode, and the acceleration electrode plate. 1. An apparatus for immobilizing and disposing of radioactive gas, characterized in that the accelerating electrode plate has a tapered beam passing hole formed along the direction of incidence of the ion beam.
JP15164983U 1983-09-30 1983-09-30 Radioactive gas immobilization disposal equipment Granted JPS6059998U (en)

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JPS6059998U JPS6059998U (en) 1985-04-25
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