JPH0369080B2 - - 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］ 核燃料再処理工場など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に安全
性の確保を他の一般産業に比べて格段に厳しく義
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ウムを回収するが、同時に
髄伴する核分裂生成物など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107年と長
寿命であるため、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をいかに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。

［背景技術の問題点］ 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。たとえば
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、その郁度、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
など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などが提案
されている。しかしながら、ボンベ貯蔵法および
ゼオライト法は実用化には幾多の改善すべき問題
がある。またイオン化注入法は実用化の可能性が
高い反面、大量の放射性ガスをイオン化し基材に
効率良くイオン化注入されているとはいえない。

［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収容の円筒状容器を用いて、核容器
と電極間に印加する高電圧の極性を一定時間ごと
に交互に切り換えて印加することによりイオンボ
ンバードメントの注入するとともに電極のスパツ
タリングによるコーテイングを行う装置におい
て、前記円筒状容器の外部または内部に磁石を配
置するものでKr−85ガスのイオン化密度を高め、
該放射性ガスのイオン化注入処分効率を向上する
ことにある。

［発明の概要］ 即ち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に配置された
円筒状電極と、前記容器との間に予め定められた
時間ごとに交互に極性の異なる高電圧を印加する
ことにより、前記放射性ガスイオン化し、該イオ
ンを前記容器の内面にイオン化注入し、前記電極
の表面を放射性ガスイオンによるスパツタリング
を行つて、前記容器の内面にコーテイングし、こ
の作用を交互に行うことにより、イオンとコーテ
イング層を累積捕捉させる装置において、前記容
器の外部または内部に磁石を配置させて、前記放
射性ガスのイオン化密度を高めるようにしたこと
を特徴とする。

［発明の実施例］ 以下第１図を参照しながら、本発明の放射性ガ
スの固定化処理装置に係る一実施例を詳細に説明
する。円筒状容器１内に設けられたイオン化室２
には冷却間３およびリード線４が取りつけられた
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はハーメチツクシー
ル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の上蓋にはKr−85ガスを導入するた
めのパイプ９がバルブ８を介して接続されるとと
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。また前記
容器１の外周面には冷却パイプ１２が巻回されて
おり、このパイプ１２の外面には例えばフエライ
トマグネツト等の円筒状の磁石１３が配置されて
いる。なお、符号１４はイオン注入されたKr−
85イオン層と電極がスパツタリングしたコーテイ
ングからなる累積槽であり、第２図および第３図
中符号１５はKr−85イオン、１６は電極５から
飛び出すスパツタイオンをそれぞれ示している。
第２図および第３図は第１図の横断面図を示すも
ので、第２図はKr−85イオンを注入している過
程を、第３図は電極をスパツタリングしている過
程をそれぞれ拡大し模式的に示している。つぎに
上記装置においてKr−85ガスを固定化処分する
方法を説明する。すなわち、第１図において、容
器１内は排気用パイプ１１に接続される図示して
ない排気装置で所望の真空度に排気された後、バ
ルブ１０を閉じて容器１内を一定圧力に維持した
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
内に一定圧力のKr−85ガスが封入されたバルブ
８を閉じる。また、冷却パイプ３および１２に冷
媒例えば水を流して電極５および容器１を冷却す
る。容器１と電極５に接続されたリード線４の間
にKr−85を注入し植えつけるのに充分なエネル
ギーでボンバード出来る高電圧の極性を交互に変
換できる図示してない直流高電圧電源により、電
極５に印加する。電極５にプラスの電圧が印加さ
れている時はイオン化されたKr−85イオン１５
は第２図に示すように容器１の内面に注入して植
えつけられる。一方、第３図に示したように電極
５にマイナス電圧が印加されている時はKr−85
イオン１５が電極５の表面にボンバードメントさ
れてスパツタリングし、このスパツタリングした
スパツタイオンが容器１の内面に植えつけられた
Kr−85イオン１５面上にコーテイングされる。
このように電極５にプラスの電圧、マイナスの電
圧を一定間隔で印加することにより、円筒状容器
１の内表面にKr−85イオン層と金属コーテイン
グ層を累積させて、累積層を形成させる。すなわ
ち本発明に係る磁石１３を容器１の外周面に配置
することによりイオン化室には磁場が発生するの
でKr−85イオンのイオン化密度を高めることに
なり、容器１内面に従来より効率良くKr−85イ
オンの植えつけができ、また電極５のスパツタ効
率も高くなり、全体としてKr−85ガスイオンの
イオン注入効率を増大させることができる。この
ように本発明装置によつて多量のKr−85ガスを
効率良く固定化処理ができる。

また、容器内のKr−85ガスが容器１の内面へ
の注入捕捉により希薄になつたときは先に説明し
た方法により、容器１内へ01ガスを封入すればよ
い。

第４図から第６図まではそれぞれ本発明の他の
実施例を示す縦断面図で各回とも第１図と同一部
分は同一符号で示して重複する部分の説明を省略
する。すなわち、第４図は円筒状容器１の上部と
下部にヨーク１９を配置しかつコイル２０を巻回
して磁石を構成し、その磁石を付勢してイオン化
室２内に磁場を発生させてイオン化密度を高める
ようにした例である。第５図は容器１内にその上
下両端板１ａ，１ｂを介してフイラメント１７と
アノード１８を取付けてフイラメントとアノード
１８は間に電圧を印加し、Kr−85ガス放電を起
こしてイオン化させ、さらに一層イオン化密度を
高めてイオン注入量を大きくした例である。第６
図は第５図に示した装置にさらに第４図の装置の
ように上下方向に磁石を付勢した例である。また
第７図は電極５の内部に字磁石１３を埋め込むこ
とによつてイオン化室２に磁場を発生させるよう
に構成した例である。第８図は第７図の装置にさ
らに第５図の装置におけるフイラメント１７とア
ノード１８とを両端板１ａ，１ｂに設けた例であ
る。この実施例では電子が放出されるのでさらに
イオン化密度を高めることができる効果がある。

第９図は円筒状容器１の上下両端板１ａ，１ｂ
を貫通し対向して一対のカソード１８を設けると
ともに該容器１内にその側面中央部を貫通しアノ
ード２１をリード線２２を介して設けた例であ
る。

アノード２１はカソード１８に対して正の電位
（例えば＋5000V）を印加する。カソード１８は
熱電子を放出するフイラメントまたは電子を放出
する冷陰極である。カソード１８から放出された
電子はアノード２１の電位によつて生じる電界お
よび軸方向の磁界によりら旋運動しながら中心部
へ向つて加速される。中心部を通過した電子はさ
らに旋運動を続け対向するカソード１８に向つて
進むが逆方向の電界のため減速され、カソード１
８の直前で反撥されて、その後は逆方向に加速さ
れることになる。しかして、カソード１８から放
出された電子はカソード１８−アノード２１−カ
ソード１８間を往復ら旋運動することによりガス
放電のイオン化密度を飛躍的に増大させることが
でき、上記イオン注入固定化処分能率を向上させ
ることができる。

以上の説明した各実施例では磁石としてフエラ
イトマグネツトを使用した例と、第４図および第
６図については電磁石を使用した場合について説
明したが本発明は磁場を発生する磁石であればそ
の種類に限定されないことはもちろんである。ま
た、電極はスパツタリングしやすい金属例えば
Ni−La、Ni−Ｙなどのアモルフアス金属、Ni、
Cu、Tiなどの単独金属または合金などを使用す
ることが出来る。さらにイオンを注入しやすい金
属例えばCu、ステンレス鋼などイオン注入に適
した金属を使用することができる。なお、上記実
施例では主としてKr−85ガスをイオン化して固
定化処理する場合について説明したが、イオン化
されるガスはKr−85に限定されるものではなく
放射性ガス例えばトリチウム、沃素などのガスに
も適用されることはもちろんである。また円筒型
電極にリード線を取りつけた場合について説明し
たが、冷却パイプ３自身をリード線として使用す
ることができることももちろんであるし、冷却媒
体は水を使用した場合について説明したが、冷却
媒体は水に限定されないことももちろんである。

［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磁石を配置することによつて
イオン化室内に磁場を発生させるのでKr−85ガ
スのイオン化密度を高めることができる。よつ
て、容器の内面へのイオン注入効率、電極のスパ
ツタ効率即ち、コーテイング効率が高くなるので
Kr−85ガスの固定化処理効率が著しく高まり、
実用的に大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の放射性ガスの固定化処理装置
の一実施例を説明するための縦断面図、第２図お
よび第３図は第１図の装置における作用を説明す
るための横断面図、第４図から第９図までは本発
明の他の実施例を示す縦断面図である。 １…円筒型容器、２…イオン化室、３…冷却パ
イプ、４…リード線、５…円筒型電極、６…ハー
メチツクシール、７…上ブタ、８…バルブ、９…
Kr−85導入パイプ、１０…バルブ、１１…排気
用パイプ、１２…冷却パイプ、１３…磁石、１４
…Kr−85イオン累積層、１５…Kr−85イオン、
１６…スパツタイオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射性ガスが導入される円筒状容器内に配置
   された円筒状電極と前記容器との間に極性の異な
   る高電圧を印加して前記放射性ガスをイオン化
   し、該イオンを前記容器内面にイオン化注入して
   イオン化層を形成するとともに前記電極の表面を
   放射性ガスイオンでスパツタリングを行つて前記
   容器の内面にコーテイングしてコーテイング層を
   形成して前記イオン層とコーテイング層を交互に
   累積捕捉させる放射性ガスの固定化処分装置にお
   いて、前記容器の外部または内部に磁石を配置し
   たことを特徴とする放射性ガスの固定化処分装
   置。