JPH0562959B2

JPH0562959B2 -

Info

Publication number: JPH0562959B2
Application number: JP4161687A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Ishama; Kazuaki Tsuda
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1993-09-09
Also published as: JPS63208797A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、使用済み核燃料の再処理工程での
排出ガスから分離された放射性クリプトンを長期
間貯蔵する放射性希ガスの固定化処理方法に関す
るものである。

（従来技術）現在、放射性クリプトンの貯蔵技術として唯一
実用化階段に達しているのは、高圧シリンダ法で
ある。高圧シリシリンダ法とは、クリプトンを高
圧ボンベに充填して貯蔵する方法である。圧力容
器内にガスを高圧貯蔵することは数10年の歴史を
有する技術であり、クリプトンに対しても数10年
間の貯蔵という観点からは十分実用的である。し
かし、数100年の貯蔵期間が必要とされる放射性
クリプトンに対してはより安全性が高く、管理の
容易な貯蔵形態の実用化が望まれている。

このような技術として有力視されていのは、ゼ
オライト封入法と、イオン注入法である。ゼオラ
イト封入法は、高温、高圧下で活性化拡散効果に
より、ゼオライトの結晶内の空洞内に、その細孔
径以上の大きさの分子が高密度に封入されれば、
常温、常圧にしてもその状態が保持される現象
（これを包蔵現象といい、他の吸着剤に見られな
いゼオライト特有の現象である。）を利用した封
入法である。この方法においては、適当な水分条
件および熱処理条件の下では、ゼオライトの結晶
構造が変化して非晶質化し、これによつて封入さ
れるクリプトン量が増すとともにその安定性が増
すことが知られている。一方、イオン注入法は、
加速されたクリプトンをモリブデンなどの金属表
層に注入固定化する方法であり、貯蔵密度が高
く、適当な容器およびイオン注入のための基質を
選定すれば貯蔵安定性も十分確保されるとされて
いる。

ゼオライト封入法は高温、高圧下でクリプトン
を封入する方法であり、その代表的な処理プロセ
スとして以下の２つの方法が知られている。

(A) ENICO法この方法はENICO（EXSON NUCLEAR
IDAHO COMPANY）の提案している方法で
あり、カプセルにゼオライトを充填し、HIP装
置に装着し、カプセル内に放射性クリプトン、
カプセル外にヘリウムなどのガスを通し、カプ
セル内外の圧力を平衡に保ちながら昇温、昇圧
し、一定時間加熱加圧処理する。処理後、カプ
セル内の残留クリプトンおよびカプセル外のヘ
リウムガムを真空ポンプで回収する。処理後の
カプセルはHIP装置から取出し、適当な貯蔵容
器に収納して密閉し、一時保管した後、長期貯
蔵施設に搬送する。

この方法では、高圧を得るために圧縮機が使
用され、したがつてこれが放射性ガスの潜在的
な漏出発生源となる。また、カプセル内外の圧
力バランスの調整が難しく、万一その圧力バラ
ンスが崩壊した時にはカプセルが破損し、放射
性ガスによる装置および施設の汚染をもたらす
おそれがある。

(B) KFK法この方法は、KFK
（
KERNFORSCHUNGSZENTRUMKARLSR
ＵＨＥ）の提案している方法であり、ゼオライ
トをONE−WAY−AUTOCLAVEと称する容
器（器壁は耐圧のため厚い）に収納し、真空中
（１ミリバール以下）約200℃で加熱処理した
後、常温あるいは−20℃でクリプトンガスを常
圧あるいは４〜５バール程度で吸着させた後、
オートクレーブを密閉し、加熱する。吸着され
たクリプトンがゼオライトから脱着し、膨張し
てオートクレーブ内の圧力を上げる。一定時間
保持後冷却し、オートクレーブ内の残存ガスを
回収する。処理後の耐圧容器は配管と切離して
保管する。

この方法では器壁の厚い耐圧容器を使用する
必要があり、このため処理容量（容器１個当た
りの封入量）が限定され、装置が高価になる。
また配管と耐圧容器との接続部が潜在的な漏出
源となり、着脱操作も複雑であるという欠点が
ある。

（発明の目的）この発明は、このような技術的背景のもとにな
されたものであり、機械的ポンプ類やゼオライト
充填容器としての耐圧容器を用いることなく処理
ができ、しかも水分を十分に除去することができ
るとともに回収したクリプトンをそのままでリサ
イクル封入処理することができ、したがつて放射
性希ガスの漏洩のおそれが少なく安全性の高い、
しかも水分調整の信頼性の高い放射性希ガスの固
定化処理方法を提供するものである。

（発明の構成）本発明は、ゼオライトを容器内に充填し、この
容器の蓋を開いた状態でオートクレーブ中に挿入
して水分量を調整し、一方、液化器にクリプトン
含有ガスを供給するとともに冷却してクリプトン
を液化させ、ついでこの液化器を加温することに
よつて液化クリプトンを蒸発させ、このクリプト
ン含有ガスを圧力差によつて上記オートクレーブ
に導いてオートクレーブ内のゼオライトにクリプ
トンを吸着させ、つぎにオートクレーブ内を加熱
昇圧することによつて、ゼオライトの結晶を非晶
質化処理し、つぎにオートクレーブ内の残留クリ
プトンを含むクリプトン含有ガスを、極低温に冷
却した吸着器まで圧力差によつて冷却器を通して
導き、このクリプトン含有ガス中の同伴水分を冷
却器で凍結させることによつて除去しつつ残留ク
リプトンを吸着器で吸着回収した後、ゼオライト
充填容器をオートクレーブ内から取出して密閉
し、所定の保管場所に移すようにしたものであ
る。

（実施例）この発明の実施例を図面に基いて説明する。こ
の図面にはこの発明を実施する装置の１例が示さ
れている。

図面において、ゼオライト１０を充填する容器
１は、ステンレス鋼などの金属材料の薄板で非耐
圧容器として形成され、この容器はオートクレー
ブ３中に挿入されるようになつている。また液化
器４と、吸着剤（活性炭など）が充填された吸着
器５と、コールドトラツプ７と、冷却器６と、水
分発生器２とが設けられている。液化器４と吸着
器５とはバルブ９３および配管９０，９２を介し
て互いに接続され、この吸着器５にバルブ３１お
よび配管３０を介してコールドトラツプ７が接続
され、コールドトラツプ７に配管３２を介して冷
却器６が接続され、この冷却器６が配管３３およ
びバルブ３４，３５を介してオートクレープ３に
接続されている。また、このオートクレーブ３に
バルブ２１，２２および配管２０を介して水分発
生器２が接続され、この水分発生器２にバルブ２
２，２３および配管２４を介して真空ポンプ９が
接続されている。

また、液化器４は上記経路とは別にバルブ３
７，３５および配管３６を介してオートクレーブ
３と接続され、さらに冷却器６とコールドトラツ
プ７とにはそれぞれバルブ６１，７１を介してド
レンポツト８が接続されている。

液化器４と吸着器５と冷却器６とコールドトラ
ツプ７とには、それぞれの外周に加熱および冷却
用のジヤケツト４０，５０，６０，７０が形成さ
れ、このジヤケツト４０，５０，６０，７０にバ
ルブ４２，５２，７３を介して温窒素WN₂が供
給されるようにし、またバルブ４１，５１，７２
を介して液体窒素LN₂が供給されるようにしてい
る。さらに液化器４には配管９０およびバルブ９
１を介してクリプトン含有ガスが供給されるよう
にしている。

つぎに、上記装置による処理方法について説明
する。

まず充填容器１にゼオライト１０を充填し、そ
の充填容器１をその蓋が開いた状態でオートクレ
ーブ３中に挿入し、このオートクレーブ３に蓋３
０を取付けてその内部を密閉する。つぎに、この
状態で真空ポンプ９および水分発生器２を用いて
ゼオライト１０の水分調整を行う。すなわち、ま
ずオートクレーブ３内を真空ポンプ９で減圧しな
がら図示しない加熱手段で加熱することによりゼ
オライト１０中の水分を脱着させて絶乾状態に
し、ついでそのゼオライト１０に対して封入処理
時にゼオライトのクリプトン封入安定性が増大す
るゼオライトの結晶構造転換反応に必要な所定量
の水分を、水分発生器２により加える。

一方、液化器４に配管９０およびバルブ９１を
通してクリプトン含有ガスを供給し、またジヤケ
ツト４０にバルブ４１を通して液体窒素LN₂を供
給することにより上記クリプトン含有ガスを液化
させる。つぎに、バルブ４１，９１を閉じ、バル
ブ４２を開いてジヤケツト４０に温窒素WN₂を
供給することにより液化器４を加熱し、これによ
り上記で液化したクリプトンを蒸発させるととも
に、液化器４内を昇圧させる。そして、この状態
でバルブ３７，３５を開いて圧力差により液化器
４内のガスを配管３６を通してオートクレーブ３
内へ送り込む。

そして、オートクレーブ３の内部を一定時間、
常温に保持してゼオライト１０にクリプトンを吸
着させる。ついでバルブ３５を閉じ、図示しない
加熱手段によりオートクレーブ３内を加熱してゼ
オライト１０に吸着された余分のクリプトンおよ
び水分を脱着させるとともに、オートクレーブ３
内を昇圧する。さらにオートクレーブ３内を所定
の加熱温度で一定時間保持することによりゼオラ
イト１０を非晶質化させ、これによつてゼオライ
ト１０にはクリプトンが安定して封入された状態
となる。

また、ジヤケツト５０，７０，６０にバルブ５
１，７２を通して液体窒素LN₂を供給することに
より、吸着器５と冷却器６とコールドトラツプ７
とをそれぞれあらかじめ冷却しておく。そして上
記状態におけるオートクレーブ３内の空間に残留
するクリプトン含有ガスを、バルブ３５，３４，
３１を開いて圧力差により配管３３、冷却器６、
配管３２、コールドトラツプ７、配管３０に通
し、これによつてクリプトン含有ガス内の水分を
凍結させて除去しつつ、オートクレーブ３からク
リプトン含有ガスが吸着器５に供給される。そし
て、冷却により吸着作用が促進された吸着器５に
おいて、その吸着作用により上記ガスが吸着さ
れ、その結果オートクレーブ３内が実質上真空状
態になる。

つぎに、バルブ５１，７２を閉じてバルブ５
２，７３を通して温窒素WN₂をジヤケツト５０，
７０，６０に供給して加温することによつて、吸
着器５では吸着したクリプトンが脱着され、これ
がバルブ９３および配管９２，９０を通して液化
器４へリサイクルされ、またコールドトラツプ７
および冷却器６では凍結した水分が溶融され、こ
れがバルブ７１，６１を通してドレンポツト８へ
送られ、バルブ８１を通して排出される。

つぎに、オートクレーブ３の蓋３０を開いて充
填容器１を取出し、この充填容器１に蓋１１を取
付けることにより内部を密閉して所定の保管ラツ
ク１２に収納する。この際、オートクレーブ３を
開放してもクリプトン含有ガスは残留していない
ので安全に充填容器１の取出しが行える。以下同
様の操作により他の充填容器１内のゼオライト１
０にクリプトンを封入処理すればよい。

（発明の効果）以上説明したように、この発明は機械的ポンプ
類、ゼオライト充填用の耐圧容器および水分調節
用の加熱炉などを用いることなく放射性希ガスの
固定化処理を行うものであり、以下のような優れ
た効果を有するものである。

(A) 液化器および極低温にした吸着器を用いるこ
とにより放射性希ガスの移送、回収が静的プロ
セスで行え、従来の保守頻度が高く放射性希ガ
スの潜在的漏出源となりうる機械的ポンプ類を
使用するプロセスと比べて、プロセスの安全性
が高く、その保守性にも優れている。

(B) ゼオライトの非晶質化用の耐圧容器としてオ
ートクレーブを用いることにより、ゼオライト
の充填容器は薄肉の容器でよいので、操業費が
安価で、ゼオライトの充填量も大きくできる。

(C) 放射性希ガスを供給するための配管はオート
クレーブと接続、固定されることになるため
に、ゼオライト充填容器をオートクレーブへ出
し入れする際に、配管の接続、取外しを行う必
要がなく操作が単純化され、また接続部からの
放射性ガスの漏出もなく、安全性が高い。

(D) ゼオライトの水分量の調節はオートクレーブ
内で行うようにしているので、従来法のように
水分調整用の加熱炉が必要なく、しかも充填容
器の移送に伴い水分量が変動しない。

(E) ゼオライトから脱着した同伴水分を凍結法に
より除去するので、真空下であつても水分の除
去率が高く、このため回収された放射性希ガス
はそのままでリサイクル封入処理が行える。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明を実施する装置の１例を示す説
明図である。１……充填容器、２……水分発生器、３……オ
ートクレーブ、４……液化器、５……吸着器、６
……冷却器、７……コールドトラツプ、９……真
空ポンプ、１０……ゼオライト、４０，５０，６
０，７０……加熱、冷却用ジヤケツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１ゼオライトを容器内に充填し、この容器の蓋
を開いた状態でオートクレーブ中に挿入して水分
量を調整し、一方、液化器にクリプトン含有ガス
を供給するとともに冷却してクリプトンを液化さ
せ、ついでこの液化器を加温することによつて液
化クリプトンを蒸発させ、このクリプトン含有ガ
スを圧力差によつて上記オートクレーブに導いて
オートクレーブ内のゼオライトにクリプトンを吸
着させ、つぎにオートクレーブ内を加熱昇圧する
ことによつて、ゼオライトの結晶を非晶質化処理
し、つぎにオートクレーブ内の残留クリプトンを
含むクリプトン含有ガスを、極低温に冷却した吸
着器まで圧力差によつて冷却器を通して導き、こ
のクリプトン含有ガス中の同伴水分を冷却器で凍
結させることによつて除去しつつ残留クリプトン
を吸着器で吸着回収した後、ゼオライト充填容器
をオートクレーブ内から取出して密閉し、所定の
保管場所に移すことを特徴とする放射性希ガスの
固定化処理方法。