JPS63298097A - 放射性ガスの固定化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原子力施設で発生する核分裂生成ガス中の長寿
命の放射性ガスをイオン化して金属基体中に注入するた
めの放射性ガスの固定化処理装置に関する。

（従来の技術） 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、ウランとプラトニウム
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、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０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の処理は前記した
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、低圧で処分操作が出来るだけで
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３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４図および第５図は第３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３図から第５図を参照しながら、従来の放射性
ガスのイオン注入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１１４が取り付けられた例えばニッケルよ
りなる電極５がその中心部に配置されている。前記冷却
管３およびリード１１４は例えばバーチメックシールな
どの絶縁体６によって上蓋７と絶縁封じされている。ま
た前記容器１の上ｌ！７にはＫｒ−８５ガスを導入する
ためのバイブ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バイブ１１がバル
ブ１０を介して接続されている。また前記容器１の外周
面には冷却バイブ１２が巻回されている。なお、符号１
４はイオン注入されたＫｒ−８５イオン層と電極５をス
パッタして、この電極５材のスパッタリングイオン層か
らなる累積層であり、第３図および第５図中、符号１５
はＫｒ−８５イオン、１６は電極５から飛び出すスパッ
タリングイオンをそれぞれ示している。

また符号１７は円筒状電極５に負の数ＫＶの高電圧を印
加するための第１の直流高圧電源、１８は円筒状容器１
に負の数１００■の高電圧を印加するための第２の直流
高圧電源である。

このように構成された従来の放射性ガスの固定化処理装
置により、Ｋｒ−８５ガスイオンを固定化処理する方法
を説明する。

第３図において、円筒状容器１は排気用バイブ１１に接
続されているが、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程度に排気した
後、バルブ１０を閉じて容器１内を一定の真空圧力に維
持する。

そして、バルブ８を開いてバイブ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０．１Ｔｏｒｒ程度になるように
Ｋｒ−８５ガスが封入されたらバルブ８を閉じ、冷却バ
イブ３．１２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。

容器１には第２の直流高圧電源１８により、負の数１０
０Ｖの高電圧を印加し、電極５に接続されたリード線４
には、第１の直流高圧電源１７により、Ｋｒ−８５を注
入し植えつけるのに充分なエネルギーで衝撃できる例え
ば２〜５ｋＶの高電圧を連続的に印加することによって
に「−８５ガス放電が発生し、これと同時にに「−８５
イオンによる電極５材のスパッタリングし、容器１の内
壁面には電極５材のスパッタイオンのコーティングと　
Ｋｒ−８５イオンの注入を同時に行わせる。第４図およ
び第５図は電極５に負の２〜５ｋＶの高電圧を、容器１
には負の数１００Ｖの高電圧を印加することによってＫ
ｒ−８５イオン１５が容器１の内壁面に注入される状態
、およびＫｒ−８５イオン１５が電ｆｉ５の表面をスパ
ッタすることによって発生したスパッタリングイオン１
６が容器１の内壁面にコーティングされてＫｒ−８５イ
オン１５と電極５材のスパッタリングイオン１６との累
積層１４が形成される状態を示すための横断面図である
。

（発明が解決しようとする問題点） 以上説明した従来の放射性ガスの固定化処理装置はＫｒ
−８５イオンのみの放電によってイオン注入固定化処理
を行なっていたが、Ｋｒ−８５イオン１５のみの放電で
は放電密度が低く、従って効率のよいＫｒ−８５イオン
１５のイオン注入固定化処理ができない問題点がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
容器内に封入したＫｒ−８５ガスをイオン化してイオン
化注入する放射性ガスの固定化処理装置において、Ｋｒ
−８５ガスの放電密度を高めることによってイオン化効
率を高め、Ｋｒ−８５イオンの注入効率を高めるように
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
。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の放射性ガスの固定化処理装置は、放射性ガスが
導入される円筒状容器内の中心部に電極を配置し、電極
には数ｋＶの負の高電圧を、前記容器には数１００Ｖの
負電圧を印加して放射性ガスによるガス放電を起してイ
オン化し、電極表面を放射性ガスイオンでスパッタリン
グして前記容器の内面にコーティ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って
前記電極のスパッタリングイオンによるコーティング層
と放射性ガスイオンの累ＩＷ層を形成させる放射性ガス
の固定化処理装置において、前記容器の下蓋部又は下蓋
部に少なくとも１個の電子銃を設けて前記電子銃からの
電子線放出によって前記放射性ガスによるガス放電のプ
ラズマ密度を高め、イオン化効率を向上させるようにし
たものである。

（作　用） 放射性被処理ガスが導入される容器の上蓋部又は下蓋部
に設は電子銃に図示していない電源により、電子銃のフ
ィラメントを点火して熱電子を放出させ、電子加速を極
で電子線を加速してイオン化室内に導入し、前記電極に
は２〜５ｋＶの負の高電圧を、前記容器には負の数１０
０ｖの高電圧をそれぞれ印加することにより前記容器内
に導入された放射性ガスはグロー放電してイオン化され
、電極材をスパッタして発生するスパッタリングイオン
が前記容器の内面に植えつけられると同時に、放射性ガ
スイオンが前記容器の内面に注入されて、スパッタリン
グイオンと放射性ガスイオンの累積イオン化層が形成さ
れる。

このようにして放射性ガスのイオン化注入固定化処理す
るのに、付勢した電子銃からの電子ビームによってグロ
ー放電が強化され、グロー放電プラズマ密度が高められ
る。よって、放射性ガスのイオン化効率を著しく向上す
ることになるので、従来の注入Ｆｔ、に比べて格段と注
入効率を高めることができる。

（実施例） 第１図を多照しながら本発明の一実施例を詳細に説明す
る。なお、第１図において、第３図と同一部分には同一
符号を付して重複する部分の説明は省略する。

第１図は本発明にかかる放射性ガスの固定化処理装置の
概略構成を示す縦断面図である。

すなわち、第１図において、容器１の中心部には電極５
が配置されており、前記容器１の上蓋部２０にはフィラ
メント２１と電子加速電ｆｉ２２よりなる電子銃２３が
設けられている。容器１の下蓋部２４にはイオン化室２
内を真空排気するための排気管１１がバルブ１０を介し
て取付けられ、またＫｒ−８５ガスを導入するためのガ
ス導入管９がバルブ８を介して取付けられている。

なお、図中符号１７は前記電極５に負の０〜５に■まで
の高電圧を印加する第１の直流高圧電源、１８は前記容
器１に負の数１００■の電圧を印加する第２の直流高圧
電源、２５は前記電子銃２３から放出される電子銃、２
６はグロー放電からなる放電プラズマ、１４はスパッタ
リングイオンと　Ｋ「−８５イオンよりなるイオン化層
である。

次に第１図の装置を使用して放射性ガス例えばＫｒ−８
５ガスをイオン注入し固定化処理する方法について説明
する。

第３図の従来例で説明した場合と同様の順序で容器１内
を例えば５Ｘ　１０”７ＴＱｒｒ程度に排気し、バルブ
１０を閉じる。その後、バルブ８を開いてバイブ９に接
続された図示しないボンベ等からに「−８５ガスを容器
１内に導入し、この容器１内を一定圧力例えば０．　Ｉ
ＴＯｒｒにする。一定圧力に達した後はバルブ８を閉じ
て密封状態にする。さらに図示してない冷却パイプに冷
却媒体例えば水を流し電極５および容器１を冷却する。

そして、図示してない電源から電子銃２３のフィラメン
ト２１に所望の電力を供給してフィラメント２１を点火
して熱電子を発生させ、電子加速電極２２に数ＫＶの高
電圧を印加して電子線２５をイオン化室２内に導く、そ
して、第１の直流高圧電源１７により最大５ｋＶの負の
直流高電圧を電極５に、また第２の直流高圧電源１８に
より最大１ｋＶの負の直流高電圧を容器１に連続的に印
加する。これにより、第１図に示したようにに「−８５
ガスがイオン化室２でグロー放電２６（放電プラズマ）
してイオン化するがイオン化室２内に導かれた電子線２
５がこのグロー放電つまり、放電プラズマ２６密度の増
加に寄与し、イオン化効率を高める。

このようにして生成したに「−８５イオン１５の一部は
電極５をスパッタしてスパッタリングイオン１６を発生
し、このスパッタリングイオン１６が容器１の内面にコ
ーティングされ、一部のにｒ−８５イオン１５が直接容
器１の内面に注入固定される。

このような原理により容器１の内面には第１図に示した
ようにスパッタリングイオン１６と　Ｋｒ−８５イオン
１５のイオン化層が形成される。

このような操作中にＫｒ−８５イオン１５をイオン注入
固定化処理し、イオン化室２内の圧力が下がったら、バ
ルブ８を手動または自動操作によってイオン化室２内に
は常に所定量のＫｒ−８５ガスを供給する。

そして、所望量のＫｒ−８５ガスのイオン注入固定化処
理が終了したら、電極５および容器１への高電圧の供給
を停止し、電子銃２３のフィラメント２１への電力供給
を停止し、冷却パイプへの水の供給を停止してＫｒ−８
５イオン注入試験を終了する。

第２図は本発明の他の実施例を示す概略構成の縦断面図
で、この実施例が第１図の実施例と異なる点は電子銃２
３を２個、上醤部２０に設けたことにある。なお、その
他の部分およびその他の作用効果は第１の実施例と同様
なので重複する部分の説明を省略する。

この実施例によれば、第１の実施例に比較してグロー放
電プラズマ中にさらに高速の電子線を導入し、その電子
線の強力なガスイオン効果を利用してより多くのイオン
化密度を向上させることができる。

以上の実施例では電極５の材質としてニッケルを使用し
た例で説明したが、電極５の材質としてはニッケルの他
にニッケルとランタンの合金、ランタン、銅、銅合金、
金、銀、アルミニウム合金などのスパッタリングを生じ
やすい金属を使用することが出来る。

また、電子銃２３は１個および２個設け１本と、２本を
付勢した例で説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れない、さらに、冷却媒体としてはフレオン、油なども
考えられ、水に限定されない。

また被処理ガスとしてはに「−８５以外にも有毒ガス、
有害ガスなどを本発明で処理出来るのでに「−８５に限
定されないことはもちろんである。

［発明の効果］ 本発明に係る放射性ガスの固定化処理装置によれば、従
来装置に比較して放射性ガスイオンの放電プラズマ密度
を著しく高めることが出来かつイオン化効率が向上する
のでイオン注入効率の増大をはかれる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明にかかる放射性ガスの固定
化処理装置の各々の実施例の概略構成を示すＭ１＠面図
、第３図は従来の放射性ガスの固定化処理装置の概要を
示す縦断面図、第４図および第５図は第３図における装
置のイオン注入状態を示す棲断面図である。 １・・・・・・・・・筒状容器 ２・・・・・・・・・イオン化室 ５・・・・・・・・・スパッタ電極 ８・・・・・・・・・バルブ ９・・・・・・・・・ガス導入管 １０・・・・・・・・・バルブ １１・・・・・・・・・排気管 １７・・・・・・・・・第１の直流高圧電源１８・・・
・・・・・・第２の直流高圧電源２０・・・・・・・・
・上蓋部 ２１・・・・・・・・・フィラメント ２２・・・・・・・・・電子加速電極 ２３・・・・・・・・・電子銃 ２４・・・・・・・・・下蓋部 ２５・・・・・・・・・電子線 ２６・・・・・・・・・放電プラズマ １４・・・・・・・・・イオン化層 出願人　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　須　山　佐　− 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射性ガスが導入される筒状容器の中心部に電極
   を配置し、前記電極に数ｋＶの負の高電圧を、前記容器
   に数１００Ｖの負電圧を印加して放射性ガスによるガス
   放電を起してイオン化し、前記電極の表面を放射性ガス
   イオンでスパッタリングして前記容器の内面にコーティ
   ングさせるとともに、放射性ガスイオン注入をも同時に
   行わせることによって前記電極のスパッタリングイオン
   によるコーティング層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において、前記容
   器の上蓋部又は下蓋部に少なくとも１個の電子銃を設け
   たことを特徴とする放射性ガスの固定化処理装置。