JPH0355920Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は核分裂生成ガス中の放射性ガスをイオ
ン化して金属基体中に注入する放射性ガスの固定
化処理装置用容器に関する。

［考案の技術的背景］ 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
範囲かつ長時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。

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
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。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10.7年と長寿命であるために、
今後の原子力発電量の増加を見込むと、将来には
地球規模の汚染につながる恐れがある。そこで回
収技術とともに重要な課題は回収したKr−85を
如何にして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などの耐圧製
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。

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など煩雑で
危険な作業が要求される欠点がある。

一方、気体廃棄物Kr−85の処理は前記ボンベ
等の圧力容器への貯蔵法の他に、ゼオライトに吸
着させる方法、イオン化注入固定法等が提案され
ている。しかしながら、ボンベ貯蔵法およびゼオ
ライトに吸着させる方法は実用化するには幾多の
改善すべき問題がある。

イオン注入法は、常温、低圧で処分操作ができ
るだけでなく、長時間の安全性でも他の方法に比
べて優れた方法とされている。

第２図は従来の放射性ガスをイオン化注入する
注入装置の概要を示す縦断面図、第３図および第
４図は第２図に示した装置におけるイオン注入状
態を説明するための横断面図である。以下、第２
図から第４図を参照しながら、従来の放射性ガス
の固定化処理装置を説明する。

円筒状容器１内に設けられたイオン化室２には
冷却管３およびリード線４が取りつけられた円筒
型電極５がその中央部に配置されている。前記冷
却管３およびリード線４はたとえばハーメチツク
シールなどの絶縁体６によつて上蓋７と絶縁封じ
されている。また、前記容器１の上蓋７には絶縁
体１９を介して例えば−50Vの負電圧が印加され
るアノード電極１８が取りつけてあり、さらに下
蓋２０には絶縁体２１を介してフイラメント１７
が取りつけられている。また前記容器１の下蓋２
０にはKr−85ガスを導入するためのパイプ９が
バルブ８を介して接続されているとともに、前記
容器１内を排気するためのパイプ１１がバルブ１
０を介して接続されている。また前記容器１の外
周面には該容器１を冷却するための冷却パイプ１
２が巻回されている。なお図中符号１４はイオン
注入されたKr−85イオン層と電極のスパツタリ
ングイオンによるコーテイング層からなる累積層
である。第３図および第４図中、符号１５はKr
−85イオン、１６は電極５から飛び出すスパツタ
リングイオンをそれぞれ示している。

つぎに上記装置においてKr−85ガスをイオン
注入固定化処理する方法を説明する。即ち、第２
図において容器１内は排気用パイプ１１に接続さ
れる図示していない排気装置例えば、イオンポン
プ、軸流分子ポンプ、油拡散ポンプなどで所望の
真空度例えば５×10^-7Torr程度に排気された後、
バルブ１０を閉じて容器１内を一定圧力に減圧し
た後、バルブ８を開いてパイプ９に接続された図
示していないボンベ等からKr−85ガスを供給し、
容器１内に一定圧力例えば３〜４mmTorrのKr−
85ガスが封入されたらバルブ８を閉じる。また冷
却パイプ３および１２に水などの冷却媒体を流し
て電極５および容器１を冷却する。図示してない
電源によつてフイラメント１７を点火し、図示し
てない直流電源によつてアノード１８に数百ボル
ト例えば200〜300ボルトの負電圧を印加して該ア
ノード１８と前記フイラメント１７間にKr−85
ガス放電を起こさせ、さらにスパツタリングを発
生しやすい金属例えばニツケル電極５に図示して
いない直流電源によつて数KV例えば２〜3KVの
負電圧を印加すると、イオン化室２のKr−85イ
オンが第３図および第４図に示すようなプロセス
で電極５の表面のスパツリングによつて円筒状容
器１の内面にコーテイングされながら、同時に
Kr−85イオンもイオン化注入されて、ニツケル
イオンとKr−85イオンの累積層が形成される。

このようにしてフイラメント１７を点火しアノ
ードと容器１の間には200〜300ボルトの負電圧を
連続的に印加することによつてKr−85ガスイオ
ンによる放電を持続させ、ニツケル電極５には２
〜3KVの負電圧を連続的に印加することによつ
て容器１の内面にニツケルイオン層とKr−85イ
オン層を累積した累積層が形成されて、Kr−85
イオンのイオン注入固定化処理が行われる。

［背景技術の問題点］ しかし、このような従来の放射性ガスのイオン
注入固定化処理装置は、一定量のKr−85ガスの
イオン注入固定化処理後は、処理装置全体を永久
保存することが考えられており、次のKr−85ガ
スイオン注入固定化は別の固定化処理装置によつ
て行われることになる。このような従来の装置で
は未だ、充分使用に耐えるKr−85ガス導入系、
排気系および円筒状容器外周面に巻回された冷却
管なども全て使用不可能となり、経済的見地から
も無駄が多いものとなつている。

［考案の目的］ 本考案は上記した事情に鑑みてなされたもので
その目的は核燃料再処理の際に生じる放射性被処
理ガス例えばKr−85の処理装置を電極と、カソ
ードを設けたKr−85イオンがイオン化注入され
てイオン層を形成させる容器を挿脱自在の上下一
対の第１の筒状部材および第２の筒状部材から成
る一体化構造とし、冷却パイプ、ガス導入系、排
気系およびアノードまたはフイラメントを第２の
筒状部材内に挿入して気密固定構造とし、一定量
のKr−85ガスのイオン注入固定化処理後はイオ
ン注入された第１の筒状部材のみを取り外して永
久保存することにより、経済性に優れた放射性ガ
スの固定化処理装置用容器を提供することにあ
る。

［考案の概要］ 本考案は放射性ガスが導入される容器内の電極
を配置し前記容器内にフイラメントおよびアノー
ドを取り付け該アノードには200〜300Vの負電圧
を印加して、該アノードと前記フイラメント間で
放射性ガスによるガス放電を起してイオン化し、
また前記電極には２〜3KVの負の高電圧を印加
して、該電極表面を放射性ガスイオンでスパツタ
リングして前記容器内面にコーテイングさせると
ともに、放射性ガスイオン注入をも同時に行わせ
ることによつて前記電極のスパツタリングイオン
によるコーテイングと放射性ガスイオンの累積層
を形成させる放射性ガスの固定化処理装置用容器
において、前記容器は一端が閉塞し他端が開口し
た第１の筒状部材と、他端が閉塞し、一端が開口
した第２の筒状部材とからなり、かつ前記第１の
筒状部材と第２の筒状部材とは相互に挿脱自在で
嵌合して一体化し気密容器を構成するとともに該
容器にはフイラメントおよびカソードが取りつけ
られていることを特徴とする放射性ガスの固定化
処理装置用容器である。この装置によれば放射性
ガスのイオン化注入処理後は、前記第１の容器の
みを取り外して永久保存することができる。

［考案の実施例］ 以下第１図を参照しながら本考案に係る放射性
ガスの固定化処理装置用容器の一実施例を説明す
る。なお、第１図中、第２図と同一部分は同一符
号で示す。

第１図において符号２２は本考案に係る容器を
示しており、この容器２２は上端が上端板２３で
閉塞され下端が開口した第１の筒状部材２４と、
下端が下端板２５で閉塞し上端が開口した第２の
筒状部材２６とからなつている。この筒状部材２
６内に上方から第１の筒状部材２４が挿入されて
気密性が維持されている。そして、第１の筒状部
材２４の上端板２３には絶縁体１９を介してアノ
ード１８が取り付けられているとともに絶縁体６
によつて機密封じされた冷却パイプ２７，２８が
取り付けられており、該パイプ２７，２８の片端
側面には中空構造の例えばニツケルよりなる円筒
状電極５が取り付けられている。該電極５からは
前記絶縁体６によつて気密封じされたリード線４
が接続されている。また前記冷却パイプ２７，２
８の他端にはカツプラ２９，３０を介して冷却パ
イプ３１，３２が接続されている。第２の筒状部
材２６の外周面には冷却パイプ１２が巻回され、
また第２の筒状部材の下端板２５には被処理ガス
としてのKr−85ガスを容器２２内へ導入するた
めのガス導入パイプ３３がバルブ３４を介して接
続されている。さらにイオン化室２を排気するた
めの排気用パイプ３６がバルブ３７を介して同様
に下端板２５に接続されている。また下端板２５
には絶縁体２１によつて気密封じされたフイラメ
ント１７が取り付けられている。このようにして
第１の筒状部材２４は第２の筒状部材２６内に挿
入され、両者は固定部３５によつて気密封じされ
た構造となつている。なお、符号１４はニツケル
よりなる電極のスパツタリングイオン層と、Kr
−85イオン層が累積してなるイオン累積層を示し
ている。

このようにして構成された本考案に係る放射性
ガスの固定化処理装置用容器を処理装置内に組込
んで第２図から第４図に示した如き方法により、
所定量のKr−85ガスのイオン注入固定化処理を
行つた後つまり、イオン累積層を形成した後はカ
ツプラ２９，３０をゆるめて冷却パイプ２７，２
８を取り外し、第１の筒状部材２４と第２の筒状
部材２６との固定部３５を取り外して第１の筒状
部材２４を抜き脱し所望の場所に所望の方法例え
ば密封容器内に封入するなどの方法で永久保存す
る。そして、第２の筒状部材２６には新しい第１
の筒状部材を同等の方法で挿着して以降第２図か
ら第４図に示した方法でKr−85ガスのイオン注
入固定化処理を行う。

本考案によれば、消耗品である電極材やフイラ
メントは所定量のKr−85イオン注入処理された
第１の部材２４と１体構造となつているので、該
第１の部材２４はそのまま上記した方法で永久保
存する。

なお、第１の筒状部材２４に１体化構造で設置
された電極５の肉厚は第１の筒状部材２４の内壁
面に形成させるスパツタリングイオンによるイオ
ン層と、Kr−85イオン層の累積層の厚さから決
定すべきで必要以上に厚くする必要はない。また
以上の説明では電極５の材質としてニツケルを使
用したがニツケルの他にニツケルとランタンの合
金、ランタン、銅、銅合金、金、銀、アルミニウ
ム、アルミニウム合金などスパツタリングを生じ
やすい金属を使用するすることができる。また、
冷却媒体は水に限定されないし、被処理ガスとし
てもKr−85に限定されないことはもちろんであ
る。さらにフイラメントは所定量のイオン注入に
よるイオン化層を形成するに充分なだけの寿命を
持つたものでよい。

また、ニツケル電極と容器間には２〜3KVの
負電圧を印加し、容器とアノード間には200〜
300Vの負電圧を印加した場合について説明した
が、これは、容器の大きさ、ニツケル電極の大き
さ、容器内の圧力によつて適正条件が変化するこ
とは当然であつて、上記した数値に限定されない
し、容器内に導入されるガス圧力も上記した説明
の間に限定されないことはもちろんである。

［考案の効果］ 本考案によれば、Kr−85イオン層が形成され
る第１の筒状部材のみを第２の筒状部材から単独
で取り外すことができるため、従来のように固定
化処理装置全体を交換する容器に較べて、イオン
層を形成したフイラメントまたはアノード付きの
第１の筒状部材とスパツタ電極のみを永久保存す
るだけでよい。また新たなKr−85ガスのイオン
注入固定化処理を行う場合は新たにフイラメント
またはアノードおよび電極系を１体構造としたイ
オン層累積形成用筒状部材を第２の筒状部材に挿
入するだけで済むため、経済面において大幅なコ
ストダウンを実現でき実用的に大なる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る放射性ガスの固定化処理
装置用容器の一実施例を処理装置に組込んだ例を
示す縦断面図、第２図は従来の放射性ガスをイオ
ン化注入する放射性ガスの固定化処理装置の概要
を示す縦断面図断面図、第３図および第４図はそ
れぞれ第１図に示した装置におけるイオン注入状
態を示す横断面図である。 ２……イオン化室、４……リード線、５……電
極、１２，２７，２８，３１，３２……冷却パイ
プ、１４……イオン層、１７……アノード、１８
……フイラメント、１９，２１……絶縁体、２２
……容器、２３……上端板、２４……第１の筒状
部材、２５……下端板、２６……第２の筒状部
材、２９，３０……カツプラ、３３……ガス導入
パイプ、３４，３７……バルブ、３５……固定
部、３６……排気用パイプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 放射性ガスが導入される容器内に電極を配置し
   該容器にフイラメントおよびアノードを取り付
   け、該アノードに負電圧を印加して該アノードと
   前記フイラメント間で放射性ガスによるガス放電
   を起してイオン化し、また前記電極に負の高電圧
   を印加して該電極表面を放射性ガスイオンでスパ
   ツタリングして前記容器内面にコーテイングさせ
   るとともに、放射性ガスイオン注入をも同時に行
   わせることによつて前記電極のスパツタリングイ
   オンによるコーテイングと放射性ガスイオンの累
   積層を形成させる放射性ガスの固定化処理装置用
   容器において、前記容器は一端が閉塞し他端が開
   口した第１の筒状部材と、他端が閉塞し一端が開
   口した第２の筒状部材とからなり、かつ前記第１
   の筒状部材と第２の筒状部材とは相互に挿脱自在
   で嵌合して一体化し気密容器を構成するとともに
   該容器にはフイラメントおよびアノードが取りつ
   けられていることを特徴とする放射性ガスの固定
   化処理装置用容器。