JPH0460238B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明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
化処理装置に関する。

〔発明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、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。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
来から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、低圧で処理操作ができ
るだけでなく、長期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４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断面図、第５図および第６
図は第４図に示した装置の横断面図である。以
下、第４図から第６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のの負電圧が印加され
るアノード電極１８が取りけつてあり、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
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１０を介
して接続されている。さらに前記容器１の外周面
には容器１を冷却するための冷却パイプ１２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５図および第６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。

次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４図
において容器１内は排気用パイプ１に接続される
図示して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、パ
ルプ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100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ガス放電を発生させる。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。すると、イオン化室２
のKr−85イオンが第５図および第６図に示すよ
うなプロセスで電極５の表面のスパツタリングに
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１４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１８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る。そして、ニツ
ケル電極５には２〜3kVの負電圧円を連続的に印
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。

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処理すべき放射性ガスの量
の多い、少ないにかかわらず、イオン化固定処理
装置を稼動し、固定化処理が終わると装置を停止
することになる。イオン化固定処理装置はオンラ
イン化した場合、稼動、停止を頻繁にくりかえす
ことは装置のメンテンス、電力消費、省力化から
も好ましいことではなく、どちらかといえば連続
的に装置を稼動させることが経済的にも望ましい
ことである。

〔発明の目的〕

本発明は上記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ガス
例えばKr−85の処理量に対応してイオン化固定
処理装置のイオン化処理量、即ち処理能力を調整
出来るようにした放射性ガスの固定化処理装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る放射性ガスの固定化処理装置は放
射性被処理ガスが導入される筒状容器内に筒状電
極が配置され、前記容器内の上下両端板にはフイ
ラメントおよびアノードが対向して取りつけられ
ている。そして、アノードは200〜300Vの負電圧
が印加されて、該アノードと前フイラメント間で
放射性ガスのガス放電が発生してイオン化されか
つ前記筒状態電極には２〜3kVの負の高電圧が印
加される。電圧を印加される。電圧を印加すると
該電極の表面が放射性被処理ガスイオンでスパツ
タリングされて前記容器内面にコーテイングされ
るとともに、放射性ガスイオン注入をも同時に行
なうことで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が形
成される。なお、上記容器内には電気的に絶縁さ
れた複数個に分割されたイオン化室が形成され、
かつ各々のイオン化室には選択的または同時にイ
オン化注入部材が設けられている。

〔発明の実施例〕

以下、第１図から第３図を参照しながら、本発
明に係る放射性ガスの固定化処理装置を詳細に説
明する。

即ち、第１図は本発明の放射性ガスの固定化処
理装置の第１の実施例を示す断面図で、第４図と
同一部分は同一符号で示し重複する部分の説明を
省略する。円筒状容器１の中央部に配置された電
極２２，２３，２４は軸方向に沿つて３等分に分
割され、、分割部に絶縁体２５が介在されている。
これらの電極２２，２３，２４をそれぞれ電気的
に絶縁して第１のイオン化室２６、第２のイオン
化室２７および第３のイオン化室２８を形成させ
る。また前記電極２２，２３，２４に対応した前
記容器１の側面に３個の絶縁体たとえばハーメチ
ツクシール２９を設け、この絶縁体２９を介して
それぞれ独立にリード線３０，３１，３２を接続
し、これらリード線３０，３１，３２にスイツチ
３３，３４，３５接続する。これらのスイツチ３
３，３４，３５を介して直流高圧電源３６の一端
（−電極）にリード線３０，３１，３２を共通し
て接続する。該電源３６の他（＋電極）は絶縁体
３７を介してアノード１８に接続されている。こ
のアノード１８には一端（＋電極）を前記容器１
に接続した直流電源３８の他端（−電極）が接続
されている。なお、、第１図のその他の部分は第
４図と同様な構成である。

次に第１の実施例における装置によつて実際に
放射性被処理ガスとしてKr−85ガスをイオン注
入固定化処理する方法について詳細に説明する。
なお、電極２２，２３，２４の材料にはニツケル
を使用する。Kr−85ガス量が比較的少ない場合
はニツケル電極２２に相当する部分の第１のイオ
ン化室２６でKr−85ガスのイオン化注入固定化
処理することとし、スイツチ３３を閉じて（スイ
ツチ３４，３５は開放状態）アノード１８には例
えば200〜300ボルトの負電圧を、ニツケル電極２
２には２〜3kVの負電圧をそれぞれ連続して印加
する。そして、第４図から第６図で説明したよう
なプロセスでニツケルイオンと、Kr−85イオン
の累積層を形成しながらKr−85のイオン注入固
定化処理を行う。また、多量のKr−85ガスを処
理する場合にはスイツチ３４，３５を閉にするこ
とにより、第２のイオン化室２７，第３のイオン
化室２８でも同等の方法でイオン注入固定化処理
を行うことができる。

このようにして、処理されるKr−85ガス量の
多少、即ち処理量の変動に対応して処理能力を調
整することにより処理装置の平均化をはかつた連
続的な運転を行うことが出来る。

第２図は本発明の放射性ガスの固定化処理装置
の第２の実施例を示す断面図である。第２図中第
１図と同一部分は同一符号で示し重複する部分の
説明を省略する。この実施例が第１図の実施例で
異なる点は円筒状電極５を共通し、円筒状容器１
を３分割し、その分割面に絶縁体３９を介在して
電気的に絶縁し、第１のイオン化室２６、第２の
イオン化室２７、第３のイオン化室２８を形成す
る。また容器１の底面に絶縁体４０を設け、この
絶縁体４０を貫通して電極５は直流高圧電源３６
の一端（負電極）に接続されている。そしてこの
電源３６の他端（正電極）は直流電源３８の一端
（負電極）と共通にアノード１８に接続され、３
８の他端（正電極）はスイツチ４１，４２，４３
を介してソード線４４，４５，４６がそれぞれ第
１、第２、第３のイオン化室２６，２７，２８の
容器１の側壁に接続されている。その他の構成は
第１図と同様である。このような構成の装置にお
いて、スイツチ４１を閉にし、スイツチ４２，４
３は開放状態にしておき、第１図の実施例で説明
した場合と同等の方法により第１のイオン化室２
６でKr−85のイオン注入固定化処理を行うこと
ができる。また、処分量が多い場合にはスイツチ
４２，４３を閉にすることにより第２、第３のイ
オン化室２７，２８でもイオン注入固定化処理を
行うことができる。

第３図は、本発明の第３の実施例を示したもの
である。この第３の実施例は前述した第１および
第２図の装置における容器および電極をそれぞれ
分割して示した以外は同様である。この装置にお
いては第１図および第２図の装置と同じように
Kr−85のイオン注入固定化処理が実現できる。

以上各々の実施例では円筒状電極材としてニツ
ケルを使用した例について説明したが、これに限
ることなく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、アルミ合金などス
パツタリングを起しやすい金属ならばすべて本発
明に適用される。またイオン化処理されるガスと
してKr−85について説明したが、本発明は他の
ガスについても適用でき、イオン化室は複数個の
イオン化室を有する放射性ガスの固定化処理装置
にすべて適用できる。冷却媒体としては水に限定
されない。さらに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例で説明したが、
これは中心電極の大きさ、円筒状容器の大きさ、
容器内の圧力によつて適正条件が変化することは
当然であり、上記数値に限定されない。また容器
内に導入されるガスの圧力は上記値に限定されな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の放射性ガスの固定
化処理装置によれば燃料再処理工場で回収された
放射性ガス例えばKr−85ガスの量によつてイオ
ン注入固定化処理能力を調整することが可能とな
るので、オンライン化されたイオン注入固定化処
理装置を連続的に運転できるようになる。従つ
て、装置の稼動および停止を頻繁にくりかえす必
要がなく、かつ装置のメンテナンスが容易であ
り、電力消費が少なく、省力化できるなど実用的
に大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明に係る放射性ガスの
固定化装置の第１から第３の実施例をそれぞれ示
す縦断面図、第４図は従来の放射性ガスの固定化
を概要的に示す断面図、第５図および第６図は第
４図に示した装置の横断面図である。 １……円筒状容器、３……冷却管、６，２５，
２９，３７……絶縁体、７……上端板、８，１０
……バルブ、９，１１……パイプ、１２……冷却
パイプ、１４……イオン層、１７……フイラメン
ト、１８……アノード、２０……下端板、２２，
２３，２４……ニツケル電極、２６，２７，２８
……イオン化室、３０，３１，３２……リード
線、３３，３４，３５……スイツチ、３６……直
流高圧電源、３８……直流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性被処理ガスが導入される筒状容器と、
   この容器にに配置された電極と、前記容器肉に対
   向し絶縁体を介して設けられたフイラメントおよ
   びアノードと、前記電極に負電圧を印加する直流
   高圧電源と、前記容器内に電気的に絶縁されて複
   数に分割された複数のイオン化室とからなること
   を特徴とする放射性ガスの固定化処理装置。 ２ 前記電極は中空筒状体で絶縁体を介して複数
   に分割されており、かつ冷却管が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放
   射性ガスの固定化処理装置。 ３ 前記アノードには前詰記電源によつて200〜
   300Vの負電圧が印加されて該該アノードとフイ
   ラメント間で放射性被処理ガスのガス放電が発生
   してイオン化され、かつ電極には２〜3kVの負の
   高電圧が印加されて該電極表面が前記被処理ガス
   イオンでスパツタリングされることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の放射性ガスの固定化
   処理装置。