JPH02278195A

JPH02278195A - 放射性ガス固定化処理装置

Info

Publication number: JPH02278195A
Application number: JP10052589A
Authority: JP
Inventors: Eiji Seki; 英治関; Yoshihiro Kobayashi; 小林　喜広; Hiroyuki Matsunaga; 裕之松永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1990-11-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は核燃料再処理工場等で発生した放射性ガスをイ
オン化し、そのガスイオンを金属中に注入して固定化す
る放射性ガス固定化処理装置に関するものである。

（従来の技術）核燃料再処理工場等の原子力施設においては、有害な回
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、他の一般産業に比
べ安全性の確保が厳しく義務づけられている。例えば使
用済核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、使用済核燃料のせん断工程や溶解工程
などにおいて、核分裂生成物を含む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Ｋｒ−８５は半減期が約ＩＯ３７年と非常に長い
ため、Ｋｒ−８５を長期間安全に貯蔵できる技術の開発
が進められている。

現在までに開発された放射性ガスの貯蔵方法としては、
放射性ガスを高圧ボンベ等の圧力容器に貯蔵する高圧ボ
ンベ貯蔵法、Ｋｒ−８５をゼオライトに吸着させるゼオ
ライト吸着法、放射性ガスをイオン化して金属組織中に
注入するイオン注入法などがある。しかし、高圧ボンベ
貯蔵法は放射性ガスを貯蔵する貯蔵容器の耐圧試験を定
期的に行なうことが義務づけられているため、貯蔵ガス
をその都度別の容器に移し替える必要があり、繁雑な作
業が要求される。また、ゼオライト吸着法はＫｒ−８５
を高温・高圧下で処理操作しなければならないため、実
用化するまでに数多くの問題がある。これに対し、イオ
ン注入法は常温・低圧下での処理操作が可能であるため
、前述した高圧ボンベ貯蔵法やゼオライト吸着法に比較
して経済性および安定性の面で有利であると言える。

第３図は、上述したイオン注入法により放射性ガスを固
定化処理する従来の放射性ガス固定化処理装置を示す断
面図である。同図において、１は放射性ガスを固定化す
る密閉１を造の固定化容器であり、この固定化容器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の上部にリング状の絶縁体３を介して結合された陽極
フランジ４と、この陽極フランジ４の上面にボルトとナ
ツトにより締付は固定された陽極Ｍ５とから構成されて
いる。

上シ己陽極Ｍ５には、放射性ガスを固定化容器１内に導
入する吸気管６と固定化容器１内を真空ポンプにより真
空排気する排気管７が接続されている。一方、固定化容
器１内にはスパッタ電極８が設けられ、このスパッタ電
極８にスパッタ電源９からＩＫＶ以上の電圧を、また前
記イオン注入電極２にイオン注入電源１０からＩ　Ｋ　
Ｖ以下の電圧を夫々印加して放射性ガスを固定化処理す
るように構成されている。上記スパッタ電極８は円筒状
の電極本体１１と、この７は極零体１１の上部と下部に
溶接接続された電極蓋１．２ａ、１２ｂから構成され、
電極蓋１２ａにはスパッタ電極８内に冷却水を循環供給
する２重管１３が陽極Ｍ５の中央開口に設けられたハー
メチックシール１４を貫通して接続されている。

このように構成にされる放射性ガス固定化処理装置は、
固定化容器１内のガス圧力とイオン注入電極２及びスパ
ッタ電極８に印加される電圧が適当な条件を満たすと固
定化容器１内でグロー放電が発生し、このグロー放電に
よって固定化容器１内の放射性ガスがイオン化すること
が知られている。たとえば、固定化容器１内のガス圧力
を１Ｏ−１〜１０〜”Ｉ”ｏｒｒに設定維持した状態で
イオン注入電極２にＩＫＶ以下の電圧を、スパッタ電極
８にＩ　Ｋ　Ｖ以上の電圧をそれぞれ連続的に印加する
と、固定化容器１内の放射性ガスはグロー放電によって
イオン化され、第４図に示すようにガスイオン１５とな
ってスパッタ電極８のほうに加速され、スパッタ電極８
の表面に衝突する。このとき、スパッタ電極８からはス
パッタ金属１６が飛び出し、対向するイオン注入電極２
の表面に衝突して金属累積層１７を形成する。また、一
部のガスイオン１５は第５図に示すようにイオン注入電
極２のほうに加速され、イオン注入電極２の表面に形成
された金属累積層１７中に注入される。

したがって、このような操作を固定化容器１内の放射性
ガスがなくなるまで行なうことにより、Ｋｒ−８５等の
放射性ガスをイオン注入電極２の表面に形成されたスパ
ッタ金属１６の金属累積層１７中に注入固定化すること
ができ、Ｋｒ−８５を長期間安全に貯蔵することが可能
となる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このような放射性ガス固定化処理装置では固
定化処理運転を長時間実施すると、スパッタ電極８がス
パッタリングによって順次減肉する。そして、スパッタ
電極＄の減肉が進むと電極本体１１と電極蓋１２ａ、１
２ｂとの溶接部分がスパッタリングによって減肉し、そ
の部分から冷却水が固定化容器１内に漏洩するため、異
常放電等が発生して安定した固定化処理運転を継続する
ことが不可能になるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、スパッタ
電極の減肉によって溶接部分から冷却水が固定化容器内
に漏洩することがなく、放射性ガスの固定化処理運転を
長時間安定に行なうことのできる放射性ガス固定化処理
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明は、密閉構造の固定化
容器内に放射性ガスを導入し、上記固定化容器内に設け
られたイオン注入電極およびスパッタ電極に高電圧を印
加してグロー放電を発生させ、前シ己放射性ガスをグロ
ー放電によりイオン化してガスイオンを前記イオン注入
電極の表面に形成されたスパッタ金属の金属累積層中に
注入固定化する放射性ガス固定化処理装置において、前
記スパッタ電極を遷移金属からなる円筒状の電極本体と
、この電極本体の上部と下部に溶接接続され遷移金属か
らなる電極蓋と、前記電極本体の外表面に形成された複
数本の環状溝とから形成し、前記電極本体と電極蓋とを
前記環状溝の部分で溶接接゛続すると共に前記環状溝内
に希土類元素を充填したものである。

（作　用）本発明ではスパッタ電極がスパッタリングによって順次
減肉し、環状溝内の希土類元素が減肉によって完全にな
くなると、イオン注入電極の表面に形成されたスパッタ
金属の金属累積層中に放射性ガスが注入されなくなり、
放射性ガスの固定化処理効率が低下するので、放射性ガ
スの処理効率が低下したことを何等かの方法で検知し、
その直後に固定化処理の運転を停止すれば電極本体と電
極蓋との溶接部分から冷却水が漏洩して異常放電等が発
生するのを防止できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
はスパッタ電極の断面図である。同図において、スパッ
タ電極８は円筒状の電極本体１１と、この電極本体１〕
の上部と下部に設けられた電極蓋１２ａ、１２ｂと、上
記電極本体１１の外表面に形成された複数本の環状溝１
８・・・とから形成されている。上記電極本体１１およ
び電極蓋１，２ａ１２ｂは第２図に示すように環状溝１
８の部分で溶接接続されており、環状溝１８・・・内に
はイツトリウム、ジルコニウム等の希土類元素１９が充
填されている。また、電極本体１１−と電極蓋１２ａ。

１２ｂはニッケル、銅等の遷移金属で形成されており、
スパッタ電極８の外表面における遷移金属と希土類元素
の面積比は約３＝１となっている。

なお、スパッタ電極８の上部にはスパッタ電極８内に冷
却水を給排する二重管１３が接続され、この二重管１３
の外管にはスパッタ電極８内を仕切る複数の仕切り板２
０が取付けられている。

このように構成されるスパッタ電極８は、電極本体１１
と電極蓋１２ａ、１２ｂを環状溝１８の部分で溶接接続
しているため、電極本体１１と電極蓋１２ａ、１２ｂと
の溶接部分Ａから冷却水が漏洩して異常放電等が発生す
るのを防止できる。

すなわち、スパッタ電極８がスパッタリングによって順
次減肉し、環状溝１８・・・内に充填されている希土類
元素１９が減肉によって完全になくなると、イオン注入
電極の表面に形成されたスパッタ金属の金属累積層中に
放射性ガスが注入されなくなり、放射性ガスの固定化処
理効率が著しく低下する。したかって、放射性ガスの処
理効率が著しく低下したことを何等かの方法で検知する
ことにより、環状溝１８・・・内の希土類元素１９が減
肉によってなくなったことを検知でき、その直後に固定
化処理の運転を停止すれば電極本体コ１と電極Ｍ１２ａ
、１２ｂとの溶接部分がスパッタリングによって減肉す
ることがないので、電極本体コ１と電極蓋１２ａ、１２
ｂとの溶接部分から冷却水が固定化容器内に漏洩（７て
異常放電等が発生するのを防止できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、密閉構造の固定化容器内
に放射性ガスを導入し、上記固定化容器内に設けられた
イオン注入電極およびスパッタ電極に高電圧を印加して
グロー放電を発生させ、前記放射性ガスをグロー放電に
よりイオン化してガスイオンを前記イオン注入電極の表
面に形成されたスパッタ金属の金属累積層中に注入固定
化する放射性ガス固定化処理装置において、前記スパッ
タ電極を遷移金属からなる円筒状の電極本体と、この電
極本体の上部と下部に溶接接続され遷移金属からなる電
極蓋と、前記電極本体の外表面に形成された複数本の環
状溝とから形成し、前記電極本体と電極蓋とを前記環状
溝の部分で溶接接続すると共に前記環状溝内に希土類元
素を充填したものである。したがって、スパッタ電極の
減肉によって溶接部分から冷却水が固定化容器内に漏洩
することがなく、放射性ガスの固定化処理運転を長時間
安定に行なうことのできる放射性ガス固定化処理装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
はスパッタ電極の断面図、第２図は第１図の一部分を示
す拡大図、第３図は従来の放射性ガス固定化処理装置の
断面図、第４図および第５図は同装置の作用説明図であ
る。１・・・固定化容器、２・・・イオン注入電極、３・・
・絶縁体、５・・・陽極蓋、６・・・吸気管、７・・・
排気管、８・・・スパッタ電極、９・・・スパッタ電源
、１０・・・イオン注入電源、１１・・・電極本体、１
２ａ、１２ｂ・・・電極蓋、１５・・・ガスイオン、１
６・・・スパッタ金属、１７・・・金属累櫃層、１８・
・・環状溝、１９・・・希土類元素。

Claims

【特許請求の範囲】

密閉構造の固定化容器内に放射性ガスを導入し、上記固
定化容器内に設けられたイオン注入電極およびスパッタ
電極に高電圧を印加してグロー放電を発生させ、前記放
射性ガスをグロー放電によりイオン化してガスイオンを
前記イオン注入電極の表面に形成されたスパッタ金属の
金属累積層中に注入固定化する放射性ガス固定化処理装
置において、前記スパッタ電極を遷移金属からなる円筒
状の電極本体と、この電極本体の上部と下部に溶接接続
され遷移金属からなる電極蓋と、前記電極本体の外表面
に形成された複数本の環状溝とから形成し、前記電極本
体と電極蓋とを前記環状溝の部分で溶接接続すると共に
前記環状溝内に希土類元素を充填したことを特徴とする
放射性ガス固定化処理装置。