JPS63311199A - 放射性ガスの貯蔵方法 - 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、放射性ガスをイオン化してそのイオンを金属
組織中に注入し、封じ込めて貯蔵する放射性ガスの貯蔵
方法に関する。

（従来の技術） 一般に、たとえば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。よって、放射性廃棄物の
処理は、現在重要な技術分野となっている。

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　（Ｋｒ−８５と略称する）である
が、に「−８５は半減期が１０．７年と長寿命であるた
め長期間貯蔵する必要がある。

このためＫｒ−８５のような放射性ガスを確実に貯蔵す
る方法として、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法がある。

このうち、高圧ボンベの貯蔵方法は、放射性廃棄ガスを
ボンベなどの耐圧性圧力容器に封入して永久保存する方
法であるが、定期的に圧力容器の耐圧試験を行なうこと
が法令で義務づけられている。そのため、その都度、貯
蔵ガスを移し換えなければならないなどの煩雑な作業が
要求され、長期間の安全貯蔵の確保のうえから問題点が
ある。

また、ゼオライトにＫｒ−８５ガスを吸着処理させる方
法も、高温、高圧下での操作が必要であり、実用化する
には、数多くの改善すべき問題点がある。

一方、イオン注入法は、常温、低圧で処分操作ができる
だけでなく、経済性や安定性でも他の方法に比べて優れ
た方法とされ、注目されている。

第５図と第６図および第７図を参照しながらイオン注入
法を用いて放射性廃棄ガスを固定処理するための、従来
のガスの貯蔵処理装置とその方法を説明する。

この放・耐性ガスの貯蔵処理装置では、円筒状の外側陰
極容器１、陽極蓋２および陽極底３により密閉構造とな
っている。また、外側陰極容器１は、絶縁リング４ａ、
４ｂにより陽極蓋２および陽極底３と絶縁されている。

一方、外側陰極容器１内には、イオン化室５が設けられ
、その中心部には円筒状内側陰極６が配置され、ハーメ
チックシールなどの絶縁体７によって、陽極蓋２と絶縁
されている。

陽ｔｉＷ２には、放射性廃棄ガスを導入するための吸気
管８並びに外側陰極容器１内を排気するための排気管９
が接続されており、真空ポンプ等〈図示せず）により、
容器内は一定の低圧力に保たれている。

なお、第５図から第７図の符号１０は高圧電源装置で、
１１は外側陰極容器１の内周面に形成される放射性廃棄
ガスのイオン層と内側陰極６がスパッタリングしたコー
ティング層からなる累積層である。また符号１２はガス
のイオンを、符号１３はスパッタ金属をそれぞれ示して
いる。

次に、放射性廃棄ガスを固定化処理する作用について説
明する。

前述のような放射性廃棄ガスの貯蔵処理装置では、密閉
された外側陰極容器１内のガス圧力と外側陰極容器１と
内側陰極６とに印加される電圧が適当な条件を満たす時
には、イオン化室５において、放電が発生することが知
られており、この放電により、ガスは電離し、イオン状
態となって、放電プラズマが形成される。

例えば、ガス圧力を１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒに設定
、維持した状態で、陽極蓋２と陽極底３を接地し、電源
装置１０により、外側陰極容器１に１にＶ以下の負電圧
、内側陰極６に１に■以上の負の高電圧を各々、連続的
に印加する。なお、電源装置１０は外側陰極容器１、内
側陰極２用の電源が組込まれている。これにより、イオ
ン化室５において、ガスのグロー放電が発生し、放射性
廃棄ガスの電離が行なわれ、ガスイオン１２が生成され
る。

この生成されたガスイオン１２は、第６図に示すように
相対的に強い内側陰極６の電界に沿って加速され、この
内側陰極６の表面に衝突して、スパッタリングを起し、
その結果、叩き出されたスパッタリング金属１３が対向
する外側陰極容器１の内周面へ積層して累積層１１を形
成する。

また、これと同時に、一部のガスイオン１２は第７図に
示すように外側陰極容器１の電界の方に直接、加速され
て、前述の累積層１１に打ち込まれ、注入されていく。

以後、累積層１１の累積を行ないながら、その中に放射
性廃棄ガスを連続的に注入し、固定化処理する。

なお、上述したようなイオン注入法は放射性ガスを貯蔵
する方法として使用されるものであり、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つものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記方法において、放射性ガスを貯蔵す
る場合、固体中に放射性ガスが泡となって植込まれてい
る状態であり、熱的作用、物理的作用により、再び固体
中から放射性ガスが再放出する恐れがある。また、ガス
泡の膨張により容器自体の破損の恐れがあるなど安全上
好ましくない。

そして、容器が外的要因により破損した場合、放射性ガ
ス注入膜面が、直接外界に触れるなめ、放射性ガスの再
放出が起こりやすいという欠点があった。

また、従来のガス注入膜は、容器壁面に直接形成してい
たが、容器材質と膜構成物質が異なること及びガスを包
含しており、膜の密度が低いことから密着性が弱く、形
成膜が、外側陰極の内壁面から剥れ落ち異常放電を誘発
するという不具合を生じていた。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので
、放射性ガスの再放出を防ぎ、放射性ガスを長期間安定
に貯蔵することを可能にした、安全性および信頼性の高
い放射性ガス貯蔵方法を提供するものである。

Ｕ発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は放射性ガスが導入され外側陰極となる容器内で
ガス放電を生じさせてその放射性ガスをイオン化し、加
速して前記容器内に配置したスパッタリングターゲット
となる内側陰極から生じるスパッタリング原子によって
前記容器の内壁面に形成される金属のコーティング層中
にガスイオンを注入し封じ込める放射性ガスの貯蔵方法
において、前記放射性ガスを注入貯蔵する前後に非放射
性ガスを用いてスパッタリングを行なってガスを包含し
ない非放射性の金属層を形成し、この金属層によって放
射性ガスの包含金属層をサンドイッチ構造に密封処理す
ることを特徴とする。

（作用ン 非放射性でガスを含まない累積層は、密度が高く、強度
的にも強い層で、外側陰極壁面との密着性も強固である
。本発明では、この非放射性、非包含ガスの累積層形成
を、放射性ガス貯蔵処理の前処理、後処理操作として行
ない、潜在的な危険性を有する放射性ガスの貯蔵累積層
をサンドウィッチ構造に密封してしまう。

これにより、注入、貯蔵した放射性ガスの再放出や、注
入層の剥れ落ち更に、注入ガス気泡の瞬間的な膨張、破
裂による装置の圧力上昇破損事故等を防止できる。

また、密度の高い非放射性、７非包含ガスの累積層が放
射線の遮へい体として作用するために、装置の取扱いが
、極めて容易に、かつ安全になる。

（実施例） 以下、第１図から第４図を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図は、本発明による放射性ガスの貯蔵方法を用いた
装置の一実施例を示す構成図、第２図は第１図Ａ部の拡
大断面図、第３図は工程図、第４図は特性図である。な
お図中、第５図の従来例と同一部材には、同一符号を付
して重複する部分の説明は省略する。

第１図において、符号８は陽極蓋２に接続された吸気管
で、この吸気管８には、非放射性ガスの供給装置１４と
、容器１内に貯蔵処理される放射性ガスの供給装置１５
がガス切り替え器１６を介して接続されている。なお、
符号１７は、ガスの処理量をモニタする流量計であり′
、符号１８は、装置内のガス圧力をモニタする圧力計で
ある。

また、符号１９は、放射性ガス貯蔵処理装置の中枢とな
るシステム制御器である。システム制御器１９は、ガス
の処理量やガス圧力を常時監視するとともに、非放射性
ガス１４及び放射性カス１５の切り替え操作や、内側陰
極用電源１０ａ及び外側陰極用電源１０ｂの電圧調整を
行なうことが、　できる装置である。

次にこのような構成からなる本実施例の動作にいて説明
する。なお、第３図に動作の概略工程図を示す。

まず、陽極蓋２と陽極底３を接地し、ガス切り替え器１
６を操作して非放射性ガス１４をイオン化室５の中に導
入し、そのガス圧力が１０−１〜１０　’Ｔｏｒｒにな
るよう設定維持する。次に、内側陰極電源１０ａ及び外
側陰極電源１０ｂを起動し、内側陰極に１ｋＶ以上の負
電圧を印加する。これにより、イオン化室５に非放射性
ガスによるグロー放電が発生し、電離が行なわれ、非放
射性ガス１５のイオンが生成される。このとき外側陰極
１には、高電圧を印加せず、ガスの注入が行なわれない
、ゼロ電位付近の負電圧に維持しておく、従って生成さ
れた大部分の非放射性ガス１４のイオンは、内側陰極６
に加速され、衝突して内側電極表面をスパッタし、相対
する外側陰極１の内壁面に非放射性で、ガスを含まず、
高密度で密着性の良い累積層２０ａを形成する。これに
より、放射性ガスの貯蔵処理の前処理操作が行なわれる
わけである。

この非放射性ガス１４による前処理操作を所定時間性な
った後、導入ガスを貯蔵処理したい、放射性ガス１５に
切り換える。そして、ガス圧力が安定するのを待って、
外側陰極１のガス注入電圧を昇圧し、放射性ガス１５の
貯蔵運転を開始する。

前記の非放射性ガス１４によるスパッタと同一のメカニ
ズムで、放射性ガスイオンによるスパッタが起こり、累
積層２１を形成しながら、その中に放射性カス１５が注
入貯蔵されていく。

放射性ガス１５の貯蔵処理運転を終了したら、再び非放
射性ガス１４を用いて、前記説明の前処理操作と同一方
法によって後処理操作を行なう。

これにより、放射性ガス１５の累積層２０ｂができ、放
射性ガスの貯蔵累積層２１を密封状態にできる。

上述した実施例の放射性ガス貯蔵方法によれば、放射性
ガスの累積層を直接、非放射性のガスを含まない高密度
の金属層で密封遮へいしているため、注入ガスである放
射性ガスの再放出を防ぎ、長期間安定かつ安全に放射性
ガスを貯蔵できる。

また、注入膜内のガス膨張による貯蔵装置の破損事故お
さえ、安全性の高い信頼性のある貯蔵装置を提供できる
。

さらに容器と放射性ガス注入層の間に金属膜を形成させ
ているため、この貯蔵層から外部に向って放出される放
射線をしやへいすることになり貯蔵する際の放射線線量
の低減化できる。

よってガス処理後の貯蔵装置の取り扱いを安全かつ容易
に行なうことができる。

また、放射性ガス注入膜を形成する以前に、外側陰極容
器の内壁面と密着性の良い高密度層を形成しているため
、放射性ガスの貯蔵処理を長時間行なって、累積層を厚
くしても、貯蔵層のはがれ落ち等が生じにくくなり、長
時間、安定した放射性ガスの貯蔵処理が実現できる。

［発明の効果コ 本発明によれば非放射性の不活性ガスと、外側陰極の電
圧操作により潜在的危険性を有する放射性カスの貯蔵累
積層を密封および遮へいできるため、放射性ガスを長期
間安定に貯蔵でき、貯蔵中の安全を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射性ガス貯蔵方法を説明するた
めの放射性ガス貯蔵装置の一例を一部系統図で示す構成
図、第２図は第１図のＡ部を拡大して示す断面図、第３
図は第１図の工程図、第４図は第１図における外側陰極
の電圧とガスの貯蔵量との関係を示す特性図、第５図は
従来の放射性ガス貯蔵装置を示す構成図、第６図および
第７図は第５図における装置の作用を説明するための横
断面図である。 １・・・・・・・・・外側陰極容器 ２・・・・・・・・・陽極蓋 ３・・・・・・・・・陽極底 ４ａ、４ｂ・・・絶縁リング ５・・・・・・・・・イオン化室 ６・・・・・・・・・内側陰極 ７・・・・・・・・・絶縁体 ８・・・・・・・・・吸気管 ９・・・・・・・・・排気管 １０・・・・・・・・・高圧電源 １１・・・・・・・・・累積層 １２・・・・・・・・・ガスのイオン １３・・・・・・・・・スパッタ金属 １４・・・・・・・・・非放射性の不活性ガスの供給装
置１５・・・・・・・・・放射性ガスの供給装置１６・
・・・・・・・・ガス切り替え器１７・・・・・・・・
・流量計 １８・・・・・・・・・圧力計 １９・・・・・・・・・システム制御器２０ａ、２０ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射性ガスが導入される外側陰極となる容器内でガス放
   電を生じさせて、その放射性ガスをイオン化し加速して
   前記容器内に配置したスパッタリングターゲットとなる
   内側陰極から生じるスパッタリング原子によつて前記容
   器の内壁面に形成される金属のコーティング層中に、ガ
   スイオンを注入し、封じ込める放射性ガス貯蔵方法にお
   いて、前記放射性ガスを注入貯蔵する前後に非放射性ガ
   スを用いて、スパッタリングを行なってガスを包含しな
   い非放射性の金属層を形成し、この金属層によって、放
   射性ガスの包含金属層をサンドイッチ構造に密封処理す
   ることを特徴とする放射性ガスの貯蔵方法。