JPH0419600A - Treatment of radioactive gas - Google Patents

Treatment of radioactive gas

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JPH0419600A
JPH0419600A JP12119390A JP12119390A JPH0419600A JP H0419600 A JPH0419600 A JP H0419600A JP 12119390 A JP12119390 A JP 12119390A JP 12119390 A JP12119390 A JP 12119390A JP H0419600 A JPH0419600 A JP H0419600A
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JP
Japan
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gas
radioactive
per unit
radioactive gas
electrode
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JP12119390A
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Japanese (ja)
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Eiji Seki
英治 関
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication of JPH0419600A publication Critical patent/JPH0419600A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase the amt. of the gas treated per unit time without decreasing the amt. of the gas per unit electric energy by mixing a radioactive gas with a gaseous impurity and introducing the gaseous mixture into a hermetic vessel. CONSTITUTION:The radioactive gas is introduced into the hermetic vessel 1 and a glow discharge is generated by injecting ions into the vessel 1 and impressing a high voltage to sputtering electrodes 3, 2, by which the gas is ionized. This radioactive gas is injected to a sputtered metallic layer 14 formed on the surface of an electrode 8 and is thereby subjected to a solid soln. treatment. The radioactive gas is mixed with the gaseous impurity in a gas mixing tank 7 and the gaseous mixture is introduced into the vessel 1 at this time. The ionization rate of the gas is increased by Penning ionization and the amt. of the gas treated per unit time is improved without decreasing the amt. of the gas treated per unit electric power.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、例えば核燃料再処理工場等で発生する放射性
ガスを固定化処理する放射性ガスの処理方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Objective of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a radioactive gas processing method for fixing radioactive gas generated, for example, in a nuclear fuel reprocessing plant.

(従来の技術) 使用済核燃料からウランやプルトニウムを回収する核燃
料再処理工場では、燃料の溶解工程等において放射性気
体廃棄物が発生するため、安全性の確保が厳しく義務づ
けられている。このような核燃料再処理工場で発生する
放射性気体廃棄物のうち、最も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Kr−85と略称す
る)であり、このKr−85は半減期が10.7年と非
常に長いため、長期間安全に貯蔵する必要がある。
(Conventional technology) At nuclear fuel reprocessing plants that recover uranium and plutonium from spent nuclear fuel, radioactive gaseous waste is generated during the fuel melting process, so safety must be strictly ensured. Among the radioactive gaseous waste generated in such nuclear fuel reprocessing plants, the gaseous waste that is likely to cause the most problems is krypton-85 (hereinafter abbreviated as Kr-85), and this Kr-85 has a half-life. Since it has a very long life of 10.7 years, it must be stored safely for a long time.

Kr−85のような放射性ガスを貯蔵する方法としては
、高圧ボンベ貯蔵法、ゼオライト吸着法、イオン注入法
などが開発されているが、ボンベなどの貯蔵容器に放射
性ガスを封入して永久保存する高圧ボンベ貯蔵法は、貯
蔵容器の耐圧試験を定期的に行なうことが法令で義務づ
けられている。
High-pressure cylinder storage methods, zeolite adsorption methods, and ion injection methods have been developed as methods for storing radioactive gases such as Kr-85, but radioactive gases are sealed in storage containers such as cylinders for permanent storage. Under the High Pressure Cylinder Storage Law, it is required by law to periodically conduct pressure tests on storage containers.

このため、耐圧試験の度に貯蔵ガスを移し替える必要が
あり、貯蔵ガスの移し替えに繁雑な作業が要求されると
いう問題がある。また、ゼオライトに放射性ガスを吸着
させるゼオライト吸着法は、放射性ガスを高温高圧下で
処理しなければならないため、実用化するまでには数多
くの改善すべき問題かある。
Therefore, it is necessary to transfer the stored gas every time a pressure test is performed, and there is a problem in that complicated work is required to transfer the stored gas. In addition, the zeolite adsorption method, in which radioactive gas is adsorbed onto zeolite, requires the radioactive gas to be treated at high temperature and pressure, so there are many problems that need to be improved before it can be put to practical use.

一方、密閉容器内に放射性ガスを導入するとともに、上
記容器内に対向して設けられたイオン注入電極とスパッ
タ電極に高電圧を印加してグロー放電を発生させ、この
グロー放電によりイオン化された放射性ガスをイオン注
入電極の表面に形成されたスパッタ金属層に注入して固
定化処理するイオン注入法は、放射性ガスを常温低圧下
で処理できるばかりでなく、安全性や経済性の面でも優
れた方法として注目されている。
Meanwhile, a radioactive gas is introduced into the sealed container, and a high voltage is applied to an ion implantation electrode and a sputtering electrode provided oppositely in the container to generate a glow discharge. The ion implantation method, in which gas is injected and fixed into a sputtered metal layer formed on the surface of an ion implantation electrode, not only allows radioactive gases to be processed at room temperature and low pressure, but is also superior in terms of safety and economy. This method is attracting attention.

(発明が解決しようとする課題) ところで、核燃料再処理工場で発生する多量の放射性ガ
スをイオン注入法で処理する場合には、単位時間当りの
ガス処理量を向上させるとともに、単位電力量当りのガ
ス処理量も向上させる必要がある。しかし、単位時間当
りのガス処理量を向上させるためには密閉容器内のガス
圧を上げる必要があるが、密閉容器内のガス圧を上げる
と第4図に示すように単位時間当りのガス処理量か低下
するという問題かあった。これはスパッタ電極からスパ
ッタされたスパッタリング金属原子か密閉容器内のガス
原子と衝突してその運動エネルギーを失い、イオン注入
電極の表面にスパッタ金属層を効果的に形成することか
できなくなるためである。
(Problem to be solved by the invention) By the way, when treating a large amount of radioactive gas generated in a nuclear fuel reprocessing plant using the ion implantation method, it is necessary to improve the amount of gas processed per unit time and to reduce the amount of gas processed per unit amount of electricity. It is also necessary to improve gas throughput. However, in order to improve the amount of gas processed per unit time, it is necessary to increase the gas pressure inside the sealed container. There was a problem with the amount decreasing. This is because sputtered metal atoms sputtered from the sputtering electrode collide with gas atoms in the sealed container and lose their kinetic energy, making it impossible to effectively form a sputtered metal layer on the surface of the ion implantation electrode. .

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は単位電力量当りのガス処理量を低下させるこ
となく単位時間当りのガス処理量を向上させることので
きる放射性ガスの処理方法を提供しようとするものであ
る。
The present invention was made in view of these problems, and
The purpose is to provide a radioactive gas processing method that can improve the amount of gas processed per unit time without reducing the amount of gas processed per unit electric energy.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明は、密閉された容器内
に放射性ガスを導入するとともに、前記容器内に対向し
て設けられたイオン注入電極と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、このグロー放電により
イオン化された放射性ガス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層に注入して固定化処理する
放射性ガスの処理方法において、前記放射性ガスを不純
物ガスと混合して前記容器内に導入するものである。
[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems)] In order to solve the above problems, the present invention introduces a radioactive gas into a sealed container, and an ion implantation device provided oppositely in the container. A radioactive gas that is immobilized by applying a high voltage to the electrode and the sputtering electrode to generate a glow discharge, and injecting the radioactive gas ionized by the glow discharge into the sputtered metal layer formed on the surface of the ion implantation electrode. In the treatment method, the radioactive gas is mixed with an impurity gas and introduced into the container.

(作 用) 本発明では、放射性ガスを不純物ガスと混合させて密閉
容器内に導入することにより、ペニング電離によって放
射性ガスのイオン化割合が増大するので、単位電力量当
りのガス処理量を低下させることなく単位時間当りのガ
ス処理量を向上させることができる。
(Function) In the present invention, by mixing radioactive gas with impurity gas and introducing it into a closed container, the ionization rate of the radioactive gas increases due to Penning ionization, so the amount of gas processed per unit electric power is reduced. It is possible to improve the amount of gas processed per unit time without causing any problems.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図を参照して説
明する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図はイオン注入法を利用した放射性ガス処理装置の
一例を示す概略図であり、この放射性ガス処理装置はK
r等の放射性ガスが導入される密閉容器1と、この密閉
容器1内の中央に配置された円筒状のスパッタ電極2と
から構成されている。
Figure 1 is a schematic diagram showing an example of a radioactive gas processing apparatus using the ion implantation method.
It consists of a closed container 1 into which a radioactive gas such as R is introduced, and a cylindrical sputtering electrode 2 placed at the center of the closed container 1.

上記密閉容器1は容器本体を形成する有底円筒状のイオ
ン注入電極3と、このイオン注入電極3の上端開口を塞
ぐ陽極蓋4とから形成され、陽極蓋4には排気管5が接
続されている。この排気管5は真空ポンプ等の吸引装置
(図示せず)に接続しており、この吸引装置の吸引力で
放射性ガスを吸気管6より密閉容器1内に導入するよう
になっている。なお、上記吸気管6にはKr等の放射性
ガスとNe等の不純物ガスを混合させるガス混合タンク
7が接続しており、このガス混合タンク7から不純物ガ
スを含んだ放射性ガスが密閉容器1内に供給されるよう
になっている。
The sealed container 1 is formed of a bottomed cylindrical ion implantation electrode 3 forming a container body, and an anode lid 4 that closes the upper opening of the ion implantation electrode 3. An exhaust pipe 5 is connected to the anode lid 4. ing. This exhaust pipe 5 is connected to a suction device (not shown) such as a vacuum pump, and radioactive gas is introduced into the closed container 1 through the suction pipe 6 by the suction force of this suction device. A gas mixing tank 7 for mixing a radioactive gas such as Kr and an impurity gas such as Ne is connected to the intake pipe 6, and the radioactive gas containing the impurity gas is discharged from the gas mixing tank 7 into the closed container 1. is being supplied to.

上記イオン注入電極3はイオン注入電源8に接続してお
り、このイオン注入電源8から負の電位が印加されるよ
うになっている。また、上記スパッタ電極2はスパッタ
電源9に接続しており、このスパッタ電源9から負の電
位が印加されるようになっている。なお、上記イオン注
入電極3およびスパッタ電極2は絶縁材10.11によ
り陽極蓋4と電気的に絶縁しており、陽極蓋4はアース
電位となっている。
The ion implantation electrode 3 is connected to an ion implantation power source 8, and a negative potential is applied from the ion implantation power source 8. Further, the sputter electrode 2 is connected to a sputter power source 9, and a negative potential is applied from the sputter power source 9. The ion implantation electrode 3 and the sputtering electrode 2 are electrically insulated from the anode lid 4 by an insulating material 10.11, and the anode lid 4 is at ground potential.

次に上記のように構成される放射性ガス処理装置を用い
て放射性ガスを処理する方法について説明する。
Next, a method of processing radioactive gas using the radioactive gas processing apparatus configured as described above will be described.

まず、排気管5に接続された吸引装置(図示せず)を駆
動し、微量の不純物ガス(例えばNeガス)を含んだ放
射性ガスを吸気管6より密閉容器1内に導入する。そし
て、密閉容器1内の圧力を例えば10−1〜1O−3T
orrに維持した状態でイオン注入電源8からイオン注
入電極3に一1kV以下の負の電位を、またスパッタ電
源9からスパッタ電極2に一1kV以上の負の電位を印
加すると、密閉容器1内にグロー放電が発生する。この
グロー放電により密閉容器1内に導入された放射性ガス
はイオン化され、ガスイオンとなる。
First, a suction device (not shown) connected to the exhaust pipe 5 is driven to introduce radioactive gas containing a trace amount of impurity gas (for example, Ne gas) into the closed container 1 through the intake pipe 6 . Then, the pressure inside the closed container 1 is set to, for example, 10-1 to 1O-3T.
When a negative potential of -1 kV or less is applied from the ion implantation power supply 8 to the ion implantation electrode 3 and a negative potential of -1 kV or more is applied to the sputter electrode 2 from the sputter power supply 9 while maintaining the ion implantation electrode 3 at A glow discharge occurs. The radioactive gas introduced into the sealed container 1 by this glow discharge is ionized and becomes gas ions.

このとき、スパッタ電極2に印加される電位はイオン注
入電極3に印加される電位よりも相対的に高いことから
、第2図に示すようにガスイオン12となった放射性ガ
スはスパッタ電極2の電界に沿って加速され、スパッタ
電極2に衝突する。これによりスパッタ電極2からスパ
ッタ金属原子13が飛び出し、対向するイオン注入電極
3の内周面に付着してスパッタ金属層14を形成する。
At this time, since the potential applied to the sputter electrode 2 is relatively higher than the potential applied to the ion implantation electrode 3, the radioactive gas that has become gas ions 12 is transferred to the sputter electrode 2, as shown in FIG. It is accelerated along the electric field and collides with the sputter electrode 2. As a result, sputtered metal atoms 13 fly out from sputtered electrode 2 and adhere to the inner peripheral surface of opposing ion implantation electrode 3 to form sputtered metal layer 14 .

また、ガスイオン12となった放射性ガスの一部は、第
3図に示すようにイオン注入電極3の電界に沿って加速
され、スパッタ金属層14に注入される。従って、この
ような現象を繰り返すことにより密閉容器1内に導入さ
れた放射性ガスはイオン注入電極3の表面に形成された
スパッタ金属層14に注入され固定化される。
Further, a part of the radioactive gas that has become gas ions 12 is accelerated along the electric field of the ion implantation electrode 3 and injected into the sputtered metal layer 14, as shown in FIG. Therefore, by repeating such a phenomenon, the radioactive gas introduced into the closed container 1 is injected into the sputtered metal layer 14 formed on the surface of the ion implantation electrode 3 and fixed therein.

ところで、密閉容器1内にNe等の不純物ガスを含んだ
放射性Krガスを導入すると、励起状態のNe準安定励
起原子が中性のKr原子に衝突し、ペニング電離によっ
てKr原子が電離する。従って、Kr等の放射性ガスを
Ne等の不純物ガスと混合して密閉容器1内に導入する
ことにより、中性Kr原子に対するKrガスイオンの割
合つまり放射性ガスのイオン化割合が増大するので、密
閉容器1内のガス圧力が低い状態でも多量のKrガスイ
オンを生成でき、単位電力量当りのガス処理量を低下さ
せることなく単位時間当りのガス処理量を向上させるこ
とができる。
By the way, when radioactive Kr gas containing an impurity gas such as Ne is introduced into the closed container 1, metastable Ne atoms in an excited state collide with neutral Kr atoms, and the Kr atoms are ionized by Penning ionization. Therefore, by mixing a radioactive gas such as Kr with an impurity gas such as Ne and introducing it into the closed container 1, the ratio of Kr gas ions to neutral Kr atoms, that is, the ionization ratio of the radioactive gas increases, so the closed container A large amount of Kr gas ions can be generated even when the gas pressure inside the device 1 is low, and the amount of gas processed per unit time can be improved without reducing the amount of gas processed per unit electric power.

なお、放射性ガスにNe等の不純物ガスを混合場合に1
〜2%程度の不純物ガスを混合させるのが好ましい。
In addition, when mixing impurity gas such as Ne with radioactive gas, 1
It is preferable to mix about 2% impurity gas.

[発明の効果] 以上説明したように本発明に係る放射性ガスの処理方法
は、放射性ガスを不純物ガスと混合して密閉容器内に導
入するので、単位電力量当りのガス処理量を低下させる
ことなく単位時間当りのガス処理量を向上させることが
できる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the radioactive gas processing method according to the present invention, the radioactive gas is mixed with impurity gas and introduced into the closed container, so that the amount of gas processed per unit electric power is reduced. It is possible to improve the amount of gas processed per unit time.

【図面の簡単な説明】 第1図〜第3図は本発明に係る放射性ガスの処理方法を
説明するための図で、第1図は放射性ガス処理装置の概
略図、第2図および第3図は同装置の作用を示す説明図
、第4図はイオン注入法による単位時間当りのガス処理
量と単位電力量当りのガス処理量との関係を示す線図で
ある。 1・・・密閉容器、2・・・スパッタ電極、3・・・イ
オン注入電極、4・・・陽極蓋、5・・・排気管、6・
・・吸気管、7・・・ガス混合タンク、8・・・イオン
注入電源、9・・・スパッタ電源、 12・・・ガスイオン、 13・・・スパッ タ 金属原子、 14・・・スパッ タ金属層。
[Brief Description of the Drawings] Figures 1 to 3 are diagrams for explaining the radioactive gas processing method according to the present invention, and Figure 1 is a schematic diagram of a radioactive gas processing apparatus, and Figures 2 and 3 are diagrams for explaining the radioactive gas processing method according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the apparatus, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of gas processed per unit time and the amount of gas processed per unit electric power by the ion implantation method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Airtight container, 2... Sputtering electrode, 3... Ion implantation electrode, 4... Anode lid, 5... Exhaust pipe, 6...
... Intake pipe, 7... Gas mixing tank, 8... Ion implantation power source, 9... Sputtering power source, 12... Gas ion, 13... Sputtered metal atom, 14... Sputtered metal layer .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  密閉された容器内に放射性ガスを導入するとともに、
前記容器内に対向して設けられたイオン注入電極とスパ
ッタ電極に高電圧を印加してグロー放電を発生させ、こ
のグロー放電によりイオン化された放射性ガスを前記イ
オン注入電極の表面に形成されたスパッタ金属層に注入
して固定化処理する放射性ガスの処理方法において、前
記放射性ガスを不純物ガスと混合して前記容器内に導入
することを特徴とする放射性ガスの処理方法。
Introducing radioactive gas into a sealed container,
A high voltage is applied to an ion implantation electrode and a sputter electrode that are provided facing each other in the container to generate a glow discharge, and the glow discharge ionizes the radioactive gas to form sputters on the surface of the ion implantation electrode. 1. A method for treating a radioactive gas which is injected into a metal layer and fixed therein, the method comprising: mixing the radioactive gas with an impurity gas and introducing the mixture into the container.
JP12119390A 1990-05-14 1990-05-14 Treatment of radioactive gas Pending JPH0419600A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180892U1 (en) * 2018-02-08 2018-06-29 Общество с ограниченной ответственностью "АэроФильтр" INSTALLATION FILTER MODULAR

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU180892U1 (en) * 2018-02-08 2018-06-29 Общество с ограниченной ответственностью "АэроФильтр" INSTALLATION FILTER MODULAR

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