JPH0631838B2 - Radioactive gas storage device - Google Patents

Radioactive gas storage device

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JPH0631838B2
JPH0631838B2 JP62238258A JP23825887A JPH0631838B2 JP H0631838 B2 JPH0631838 B2 JP H0631838B2 JP 62238258 A JP62238258 A JP 62238258A JP 23825887 A JP23825887 A JP 23825887A JP H0631838 B2 JPH0631838 B2 JP H0631838B2
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JP
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cathode
outer cathode
gas
storage device
radioactive gas
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よそ子 高野
喜広 小林
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は核分裂生成ガス中の放射性被処理ガスをイオン
化し金属基体中に注入して貯蔵する放射性ガス貯蔵装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of use) The present invention relates to a radioactive gas storage device for ionizing a radioactive gas to be treated in a fission product gas and injecting it into a metal substrate for storage.

(従来の技術) 一般に、核燃料再処理工場等の原子力施設においては、
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。
(Prior Art) Generally, in a nuclear facility such as a nuclear fuel reprocessing plant,
When a harmful amount of radioactivity is released to the environment, its effect may be wide-ranging and long-term, so it is obligatory to ensure safety as far as possible compared to other general industries. There is.

前述した核燃料再処理工場においては、使用済核燃料か
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、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)であるが、Kr-85は半減期が10.7年と長寿命である
ために長期間貯蔵する必要がある。
In the above-mentioned nuclear fuel reprocessing plant, uranium and plutonium are recovered from the spent nuclear fuel, but at the same time, radioactive waste including the associated fission products must be properly treated. Of the radioactive wastes, a potentially hazardous gaseous waste is krypton 85 (hereinafter referred to as Kr-85), but Kr-85 has a long half-life of 10.7 years and has a long life. Need to be stored.

このため、Kr-85のような放射性ガスを確実に貯蔵する
装置が必要であり、現在、高圧ボンベ貯蔵法,ゼオライ
ト吸着法およびイオン注入法による固定化等の装置が開
発され、または開発中である。
Therefore, a device for surely storing radioactive gas such as Kr-85 is required, and at present, a device for immobilizing by a high pressure cylinder storage method, a zeolite adsorption method and an ion implantation method has been or is under development. is there.

第3図はイオン注入法を用いた従来の放射性ガス貯蔵装
置を示したもので、この第3図を参照しながら従来の装
置を説明する。すなわち、この放射性ガス貯蔵装置は被
処理ガスが導入される密閉型のイオン注入電極としての
外側陰極1と、この外側陰極1の内部に配置されたスパ
ッタ電極としての円筒状内側電極2と、前記外側陰極1
の上端開口を閉塞させる陽極蓋3と、この蓋3に取着さ
れ被処理ガスの導入管4と、外側陰極1内を減圧するた
めの吸引管5と、前記電極2に高電圧を印加するための
直流高圧電源6と、前記外側電極1の底部に設けられた
陽極底12とからなっている。前記外側陰極1内は吸引
管5に接続した図示しない真空ポンプにより一定の低圧
力に保たれている。なお、図中符号10、11、13は
絶縁部材である。
FIG. 3 shows a conventional radioactive gas storage device using the ion implantation method, and the conventional device will be described with reference to FIG. That is, this radioactive gas storage device includes an outer cathode 1 as a hermetically sealed ion implantation electrode into which a gas to be treated is introduced, a cylindrical inner electrode 2 as a sputter electrode disposed inside the outer cathode 1, and Outer cathode 1
A high voltage is applied to the anode lid 3 for closing the upper end opening of the above, the introduction tube 4 for the gas to be treated attached to the lid 3, the suction tube 5 for decompressing the inside of the outer cathode 1, and the electrode 2. And a positive electrode bottom 12 provided at the bottom of the outer electrode 1. The inside of the outer cathode 1 is kept at a constant low pressure by a vacuum pump (not shown) connected to the suction tube 5. Note that reference numerals 10, 11, and 13 in the figure denote insulating members.

前記外側陰極1と内側電極2との間には、外部電源6に
より電圧が印加されている。
A voltage is applied between the outer cathode 1 and the inner electrode 2 by an external power supply 6.

このような放射性ガス貯蔵装置では、外側陰極1内の圧
力および外側陰極1と内側陰極2との間に印加される電
圧が適当な条件を満たす時には外側陰極1内全体に放電
が発生することがよく知られている。この放電によりK
r-85は電離してイオン状態となり、放電プラズマが形成
される。
In such a radioactive gas storage device, when the pressure in the outer cathode 1 and the voltage applied between the outer cathode 1 and the inner cathode 2 satisfy appropriate conditions, discharge may occur in the entire outer cathode 1. well known. This discharge causes K
The r-85 is ionized into an ionic state and discharge plasma is formed.

そして、電源6により外側陰極1に1kv以下の負電圧
を、内側陰極2に1kv以上の負電圧を各々連続的に印加
した場合には、放電により電離したKr-85イオン7は電
界に沿つて加速され、内側陰極2の面に入射衝突し、内
側陰極2をスパッタさせる。スパッタされた金属原子は
対向する容器1の内面に付着し積層して、コーティング
層8を形成する。
When a negative voltage of 1 kv or less is continuously applied to the outer cathode 1 and a negative voltage of 1 kv or more is applied to the inner cathode 2 by the power source 6, the Kr-85 ions 7 ionized by the discharge follow the electric field. The inner cathode 2 is accelerated and is incident on and collides with the surface of the inner cathode 2 to sputter the inner cathode 2. The sputtered metal atoms adhere to the inner surface of the opposing container 1 and are laminated to form a coating layer 8.

また、これと同時に一部のKr-85イオン7は容器1の電
界の方に直接加速されて、前述のコーティング層8に打
ち込まれ注入されていく。
At the same time, some of the Kr-85 ions 7 are directly accelerated toward the electric field of the container 1 and are implanted and injected into the coating layer 8 described above.

このようにしてコーティング層8の累積を行いながら、
その累積層中に引続き放射性廃棄ガスを連続的に注入し
て固定化処理する。
While accumulating the coating layer 8 in this way,
Radioactive waste gas is continuously injected into the cumulative layer for immobilization.

なお、上述したようなイオン注入法は放射性ガスを貯蔵
する方法として好適しており、放射性ガスの外界への流
出を防止するため容器を完全に密封し、また容器内を外
圧より低い圧力に保持している。
The ion implantation method as described above is suitable as a method for storing radioactive gas, the container is completely sealed to prevent the radioactive gas from flowing out, and the pressure inside the container is kept lower than the external pressure. is doing.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記装置において、ガス注入膜は外側陰
極の内面に直接形成しているが、外側陰極の材質と膜の
構成物質とが異なることおよび膜内にガスを包含し膜の
密度が低いことから密着性が弱く、形成膜が外側陰極の
内面から剥がれ落ち、異常放電を誘発するため長期的な
運転が行なうことができないという問題点があった。
(Problems to be solved by the invention) However, in the above device, the gas injection film is formed directly on the inner surface of the outer cathode. However, the material of the outer cathode and the constituent material of the film are different, and the gas in the film is different. However, since the density of the film is low, the adhesion is weak, and the formed film peels off from the inner surface of the outer cathode and induces abnormal discharge, which causes a problem that long-term operation cannot be performed.

また、放射性ガスを貯蔵する場合、上記の理由により外
側陰極材質と膜の密着性が弱いため、熱的作用、物理的
作用により、形成膜が壁から剥がれ落ち易く、再び固体
中から放射性ガスが再放出する恐れがある。その結果、
外側陰極内の圧力が上昇し、外側陰極自体の破損の恐れ
があるなど安全上好ましくなかった。
Further, when the radioactive gas is stored, since the adhesion between the outer cathode material and the film is weak for the above reason, the formed film is easily peeled off from the wall by the thermal action and the physical action, and the radioactive gas is again released from the solid. May be released again. as a result,
The pressure inside the outer cathode rises, which may cause damage to the outer cathode, which is not preferable for safety.

本発明は、上記問題点を解消するためになされたもの
で、形成膜の外側陰極の内面からの剥がれ落ちを防ぎ、
長期的運転を可能にし、また貯蔵中においても放射性ガ
スの再放出を防ぎ、放射性ガスを長期的安定に貯蔵する
ことを可能にした、効率的でしかも安全性および信頼性
の高い放射性ガス貯蔵装置を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above problems, preventing peeling off from the inner surface of the outer cathode of the formed film,
Efficient, safe and highly reliable radioactive gas storage device that enables long-term operation, prevents re-emission of radioactive gas during storage, and enables stable long-term storage of radioactive gas Is provided.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 被処理ガスが導入される外側陰極と、この外側陰極内に
配置されたスパッタリングターゲットとなる内側陰極
と、前記外側陰極の上部に設けられた陽極蓋および底部
に設けられた陽極底と、前記外側陰極および内側陰極に
それぞれ高電圧を印加する直流高圧電源とを備えた放射
性ガスの貯蔵装置において、前記外側陰極の材料を金属
とし、形状を円筒形として、この外側陰極のガス導入面
に密着性を良好にするために円周方向に沿った多数の溝
からなる凹凸面を施してなることを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) An outer cathode into which a gas to be treated is introduced, an inner cathode serving as a sputtering target arranged in the outer cathode, and an upper cathode provided above the outer cathode. In an apparatus for storing radioactive gas, comprising: an anode lid and an anode bottom provided on the bottom, and a DC high-voltage power source for applying a high voltage to each of the outer cathode and the inner cathode, the material of the outer cathode is a metal, and the shape is Is a cylindrical shape, and the gas introduction surface of the outer cathode is provided with an uneven surface composed of a large number of grooves along the circumferential direction in order to improve the adhesion.

(作 用) 外側電極の内面に凹凸面を形成することによって内側陰
極でスパッタされた金属が外側陰極に形成するガス包含
膜を外側陰極の内面に密着させて確実にガス包含を行う
とともに、保存中における膜の接着面での剥離を防止す
る。
(Operation) By forming a concave-convex surface on the inner surface of the outer electrode, the metal that is sputtered on the inner cathode forms a gas-containing film on the outer cathode that adheres to the inner surface of the outer cathode to ensure that gas is contained and preserved. It prevents the peeling of the adhesive film inside.

このため、運転においては通常放電が誘起されなくな
り、連続運転が可能になる。また、運転終了後の貯蔵に
おいてはより安定に長期間貯蔵することが可能になり、
装置の安全性および信頼性そして効率が向上する。
Therefore, in operation, normal discharge is not induced and continuous operation becomes possible. In addition, it becomes possible to store more stably for a long period of time after the end of operation,
The safety, reliability and efficiency of the device are improved.

(実施例) 以下、第1図および第2図を参照しながら本発明に係る
放射性ガス貯蔵装置の一実施例を説明する。
(Embodiment) An embodiment of the radioactive gas storage device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図においては第3図と同一部分には同一符号を付し
ている。
In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

図において符号1はサブストレート電極となる外側陰極
で、この外側陰極1内にはターゲット材となる内側陰極
2が配置されており、外側陰極1の上端開口には陽極蓋
3が設けられている。蓋3には被処理ガスの導入管4お
よび外側陰極1内を減圧にするための吸引管5が取着さ
れている。また、外側陰極1と内側陰極2との間にはリ
ード線6a、6bを介して直流高圧電源6が設けられて
いる。なお、図中符号10、11、13は絶縁部材を、
12は陽極底を示している。
In the figure, reference numeral 1 is an outer cathode which serves as a substrate electrode, an inner cathode 2 which serves as a target material is arranged in the outer cathode 1, and an anode lid 3 is provided at an upper end opening of the outer cathode 1. . The lid 3 is attached with a gas introducing pipe 4 and a suction pipe 5 for reducing the pressure inside the outer cathode 1. Further, a DC high voltage power supply 6 is provided between the outer cathode 1 and the inner cathode 2 via lead wires 6a and 6b. In the figure, reference numerals 10, 11, 13 denote insulating members,
Reference numeral 12 indicates the anode bottom.

第2図は第1図における外側陰極1およびこの陰極1に
被処理ガスを注入して形成したコーティング膜8の一部
(A)を拡大して示す断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the outer cathode 1 in FIG. 1 and a part (A) of the coating film 8 formed by injecting a gas to be treated into the cathode 1.

すなわち、第2図中外側陰極1とコーティング膜8との
接合部において、外側陰極1の内面に微細な凹凸面9が
施してある。
That is, in the joint portion between the outer cathode 1 and the coating film 8 in FIG. 2, a fine uneven surface 9 is provided on the inner surface of the outer cathode 1.

微細な凹凸面9を形成する加工方法は、たとえば機械研
磨で数μmの平行な溝を円筒状に水平に形成したもので
ある。
As a processing method for forming the fine uneven surface 9, for example, parallel grooves of several μm are horizontally formed in a cylindrical shape by mechanical polishing.

電源6から外側陰極1に1kv 以下の負電圧を、内側陰極
2に1kv 以上の負電圧を各々連続的に印加した場合に
は、放電により電離したKr-85イオン7は電界に沿って
加速され、内側陰極2の面に入射衝突し、内側陰極2を
スパッタさせる。スパッタされた金属原子は、対向する
外側陰極1の内面に表面加工した凹凸面9に付着し積層
して、コーティング層8を形成する。
When a negative voltage of 1 kv or less is continuously applied to the outer cathode 1 from the power source 6 and a negative voltage of 1 kv or more is continuously applied to the inner cathode 2, the Kr-85 ions 7 ionized by the discharge are accelerated along the electric field. , And collides with the surface of the inner cathode 2 to sputter the inner cathode 2. The sputtered metal atoms adhere to the uneven surface 9 that has been surface-processed on the inner surface of the opposing outer cathode 1 and are laminated to form a coating layer 8.

また、これと同時に、一部のKr-85イオン7は外側陰極
1の電界の方に、直接加速されて、前述のコーティング
層8に打ち込まれ注入されていく。
At the same time, some of the Kr-85 ions 7 are directly accelerated toward the electric field of the outer cathode 1 and implanted into the coating layer 8 described above.

一方、外側陰極1の内側の表面加工した凹凸面9に付着
したコーティング層8は、外側陰極1の凹凸面9の数μ
mの溝のため層8と凹凸面9との接合面積が増大するこ
とにより、摩擦力の増大および内部応力の緩和などによ
り、密着が強固となり剥がれ落ちがなくなり、剥がれ落
ちによる異常放電を防ぐことができる。
On the other hand, the coating layer 8 adhered to the inner surface-treated uneven surface 9 of the outer cathode 1 has a thickness of several μm.
Due to the increase in the bonding area between the layer 8 and the uneven surface 9 due to the groove of m, the adhesion is strengthened and peeling does not occur due to the increase of frictional force and the relaxation of internal stress, and the abnormal discharge due to peeling is prevented. You can

このように、本発明はサブストレート電極となる外側陰
極の内面に微細な凹凸面を施すことにより、運転中の異
常放電を防ぎ、連続運転を長時間安定に行うことができ
るように構成されたものである。
As described above, the present invention is configured such that abnormal discharge during operation can be prevented and continuous operation can be stably performed for a long time by providing a fine uneven surface on the inner surface of the outer cathode to be the substrate electrode. It is a thing.

[発明の効果] 本発明に係る放射性ガス貯蔵装置によれば、異常放電が
起こらないため運転性能が向上するとともに、安定に長
時間の連続運転ができるため効率性が向上する。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the radioactive gas storage device of the present invention, abnormal discharge does not occur, so that the operation performance is improved, and the efficiency is improved because stable long-term continuous operation is possible.

また、ガス包含層のサブストレート電極となる外側陰極
からの剥離がほとんどないため、貯蔵中における放射性
ガスの貯蔵装置からの再放出を防ぎ貯蔵中の安全を確保
できる。
Further, since the gas-containing layer is hardly peeled off from the outer cathode serving as the substrate electrode, it is possible to prevent the radioactive gas from being re-emitted from the storage device during storage and ensure safety during storage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る放射性ガス貯蔵装置の一実施例を
一部断面で示す構成図、第2図は第1図のA部を拡大し
て示す断面図、第3図は従来の放射性ガス貯蔵装置を一
部断面図で示す構成図である。 1……外側陰極 2……内側陰極 3……陽極蓋 4……ガス導入管 5……ガス吸引管 6……電源 7……クリプトン85ガス 8……コーティング膜 9……凹凸面 10、11、13……絶縁部材 12……陽極底
FIG. 1 is a structural view showing an embodiment of a radioactive gas storage device according to the present invention in a partial cross section, FIG. 2 is an enlarged cross sectional view showing part A of FIG. 1, and FIG. It is a block diagram which shows a gas storage device by a partial cross section figure. 1 ... Outer cathode 2 ... Inner cathode 3 ... Anode lid 4 ... Gas introduction tube 5 ... Gas suction tube 6 ... Power source 7 ... Krypton 85 gas 8 ... Coating film 9 ... Uneven surface 10, 11 , 13 ... Insulation member 12 ... Anode bottom

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理ガスが導入される外側陰極と、この
外側陰極内に配置されたスパッタリングターゲットとな
る内側陰極と、前記外側陰極の上部に設けられた陽極蓋
および底部に設けられた陽極底と、前記外側陰極および
内側陰極にそれぞれ高電圧を印加する直流高圧電源とを
備えた放射性ガスの貯蔵装置において、前記外側陰極の
材料を金属とし、形状を円筒形として、前記外側陰極の
ガス導入面に円周方向に沿った多数の溝からなる凸凹面
を形成したことを特徴とする放射性ガスの貯蔵装置。
1. An outer cathode into which a gas to be treated is introduced, an inner cathode serving as a sputtering target disposed in the outer cathode, an anode lid provided on the upper portion of the outer cathode and an anode provided on the bottom portion. In a radioactive gas storage device comprising a bottom and a DC high-voltage power source for applying a high voltage to each of the outer cathode and the inner cathode, the material of the outer cathode is a metal, the shape of which is cylindrical, and the gas of the outer cathode. A storage device for radioactive gas, characterized in that an uneven surface composed of a large number of grooves along the circumferential direction is formed on the introduction surface.
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JPS5497673A (en) * 1978-01-19 1979-08-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Modification of resin surface

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