JPH04340499A

JPH04340499A - 放射性ガス固定化処理装置

Info

Publication number: JPH04340499A
Application number: JP11290591A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Igarashi; 五十嵐　良　吉; Masaru Watanabe; 渡　辺　　　優; Eiji Seki; 関　　　英　治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1992-11-26

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核燃料再処理工場等で
発生した放射性ガスをイオン化し、そのガスイオンを金
属組織中に注入して固定化するようにした放射性ガス固
定化処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、他
の一般産業に比べて安全性の確保が厳しく義務づけられ
ている。例えば、使用済核燃料からウランとプルトニウ
ムを回収する核燃料再処理工場では、使用済核燃料の剪
断工程や溶解工程等において、核分裂生成物を含む放射
性ガスが発生する。このうち、最も問題となる可能性の
ある放射性ガスは、クリプトン８５（以下Ｋｒ−８５と
略称する）であり、このＫｒ−８５は、半減期が約１０
．７年と非常に長いため、これを長期間安全に貯蔵でき
るようにした技術の開発が進められている。

【０００３】現在までに開発されている前記放射性ガス
の貯蔵方法としては、放射性ガスを高圧ボンベ等の圧力
容器に貯蔵するようにした高圧ボンベ貯蔵法、Ｋｒ−８
５をゼオライトに吸着させるようにしたゼオライト吸着
法、放射性ガスをイオン化して金属組織中に注入するよ
うにしたイオン注入法等が一般に知られている。

【０００４】しかし、前記高圧ボンベ貯蔵法は、放射性
ガスを貯蔵する貯蔵容器の耐圧試験を定期的に行なうこ
とが義務づけられているため、貯蔵ガスをその都度別の
容器に移し替える必要があり、繁雑な作業が要求される
。また、ゼオライト吸着法は、Ｋｒ−８５を高温・高圧
下で処理操作しなければならないため、実用化するまで
に数多くの問題がある。これに対し、イオン注入法は、
常温・低圧下での処理操作が可能であるため、前述した
高圧ボンベ貯蔵法やゼオライト吸着法び比較して経済性
及び安定性の面で有利であるといえる。

【０００５】図２は、上述したイオン注入法により放射
性ガスを固定化処理する従来の一般的な放射性ガス固定
化処理装置を示す断面図である。

【０００６】同図において、１は放射性ガスを固定化す
る密閉構造の固定化容器であり、この固定化容器１は、
円筒状のイオン注入電極２と、このイオン注入電極２の
下部にリング状の絶縁体３ａを介して結合された陽極底
４と、前記イオン注入電極２の上部に絶縁体３ｂを介し
て結合された連結用の陽極フランジ５と、この陽極フラ
ンジ５の上面にボルトとナット（図示せず）により締付
け固定された陽極蓋６とから構成されている。

【０００７】前記陽極蓋６には、吸気管７及び排気管８
が接続され、排気管８に接続した真空ポンプ（図示せず
）で放射性ガスを吸気管７より固定化容器１内に導入す
るように構成されている。そして、前記固定化容器１内
には、円筒状のスパッタ電極９が設けられ、このスパッ
タ電極９にスパッタ電源１０から１ＫＶ以上の電圧を、
また前記イオン注入電極２にイオン注入電源１１から１
ＫＶ以下の電圧を夫々印加することにより、固定化容器
１内に導入された放射性ガスを固定化処理するように構
成されている。

【０００８】なお、前記スパッタ電極９の上部には、水
冷管１２が陽極蓋６の中央開口に設けられたハーメチッ
クシールを有する絶縁体１３を貫通して接続されている
。

【０００９】このように構成にされた放射性ガス固定化
処理装置においては、固定化容器１内のガス圧力とイオ
ン注入電極２及びスパッタ電極９に印加される電圧が適
当な条件を満たすと固定化容器１内でグロー放電が発生
し、このグロー放電によって固定化容器１内の放射性ガ
スがイオン化することが知られている。

【００１０】例えば、固定化容器１内のガス圧力を１０
−１〜１０−３Ｔｏｒｒ　に設定維持した状態で、イオ
ン注入電極２に１ＫＶ以下の電圧を、スパッタ電極９に
１ＫＶ以上の電圧をそれぞれ連続的に印加すると、固定
化容器１内の放射性ガスはグロー放電でよってイオン化
され、図３に示すように、ガスイオン１４となってスパ
ッタ電極９の方に加速され、スパッタ電極９の表面に衝
突する。この時、スパッタ電極９からはスパッタ金属１
５が飛び出し、対向するイオン注入電極２の表面に衝突
して金属累積層１６が形成される。また、一部のガスイ
オン１４は、図４に示すように、イオン注入電極２の方
に加速され、イオン注入電極２の表面に形成された金属
累積層１６内に注入される。

【００１１】従って、このような操作を固定化容器１内
の放射性ガスがなくなるまで行なうことにより、Ｋｒ−
８５等の放射性ガスをイオン注入電極２の表面に形成さ
れたスパッタ金属１５の金属累積層１６内に注入固定化
することができ、Ｋｒ−８５を長期間安全に貯蔵するこ
とが可能となる。

【００１２】また、固定化容器１で放射性ガスを固定化
処理する際、イオン注入電極２が発熱するため、この熱
を効果的に取り除き、常に一定の温度条件に保持する必
要がある。このため、図１に示すように、イオン注入電
極２の外周面のほぼ全域を覆う水冷槽１７を設け、ここ
の水冷槽１７内を冷却水で満たしてイオン注入電極２を
効率的に冷却することが行われている。

【００１３】ところで、放射性ガスの固定化処理操作を
終えた後の固定化容器１は、固定化プロセスラインから
切り離され、貯蔵施設に搬送されて放射能レベルが十分
に減衰するまで貯蔵保管されるのであるが、この保管の
際には、固定化容器１の腐食を防止するために、水冷槽
１７内の冷却水を抜いた状態で貯蔵保管しなければなら
ず、一方、放射性ガスを金属累積層１６内に長期間安定
に封じ込めておくためには、貯蔵保管時に金属累積層１
６から放出される放射性ガスの崩壊熱を除去できる状態
にしておく必要がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、イオン注入電極２の外周面に設けられ
た水冷槽１７から冷却水を抜いた状態で固定化容器１を
貯蔵保管すると、金属累積層１６が形成されているイオ
ン注入電極２と大気との間に空隙ができ、水冷槽１７内
が断熱層となってしまう。このため、貯蔵保管時に金属
累積層１６から放出される放射性ガスの崩壊熱を効率的
に除去することができず、崩壊熱による金属累積層１６
の温度上昇によって放射性ガスが固定化容器１内に放出
される可能性があり、安全上好ましくなかった。また、
崩壊熱除去を行なうためには、例えばフレオンガス冷却
装置等の強制冷却装置を固定化容器１に別途取り付ける
必要があり、経済的にも好ましくないといった問題点が
あった。

【００１５】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、放射性ガスの固定化処理操作時にはイオン注入電極
を、貯蔵保管時には金属累積層中に固定化された放射性
ガスの崩壊熱を夫々効率よく除熱でき、従って安全かつ
経済的で信頼性が高い放射性ガス固定化処理装置を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、密閉構造の固定化容器内に放射性ガスを導
入し、前記固定化容器内に設けられたイオン注入電極及
びスパッタ電極に高電圧を印加してグロー放電を発生さ
せ、前記放射性ガスをグロー放電によりイオン化して該
ガスイオンを前記イオン注入電極の表面に形成されたス
パッタ金属の金属累積層中に注入固定化するようにした
放射性ガス固定化処理装置において、前記固定化容器の
外周面に、固定化処理操作中に冷却水を通水して前記イ
オン注入電極を冷却する螺旋状の配管を該配管間に隙間
を設けて布設したものである。

【００１７】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、固定化
処理操作時には、固定化容器の外周部に布設した螺旋状
の配管に冷却水を通水することによってイオン注入電極
を効率よく冷却し、保存貯蔵時には、主に配管間の隙間
に位置して外部に露出している固定化容器の外周面での
自然放熱冷却（空冷）によって金属累積層中に固定化さ
れた放射性ガスの崩壊熱を効率よく除熱することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例を示す放射性ガス固定
化処理装置の断面図であり、上記図２に示す従来例と異
なる点は、以下の通りである。

【００１９】即ち、固定化容器１の外周面には、丸パイ
プを半割りにした横断面半円状で螺旋状に１条に延びる
冷却水供給用の配管１７が布設されているとともに、こ
の配管１７の最下部には入口管１８の一端が、最上部に
は出口管１９の一端が夫々接続されている。

【００２０】この配管１７は、固定化処理操作時にこの
内部に冷却水を通水させることによって、イオン注入電
極２を冷却するためのものであり、固定処理操作時に入
口管１８から導入された冷却水は、配管１７内を下から
上に流れ、しかる後、出口管１９から排出されるような
されている。

【００２１】前記螺旋状の配管１７における上下間には
、隙間Ｓが設けられ、この隙間Ｓに位置する固定化容器
１の外周面の一部が露出部２０となされている。即ち、
固定化容器１の外周面には、配管１７で覆われていない
螺旋状の露出部２０が形成されている。このように、露
出部２０を形成することにより、貯蔵保管時に主にこの
外気に直接接触する露出部２０での自然放熱冷却（空冷
）によって金属累積層１６中に固定化された放射性ガス
の崩壊熱を効率よく除熱することができるようなされて
いる。

【００２２】即ち、放射性ガスの固定化処理終了後の金
属累積層１６が形成されている固定化容器１は、放射性
ガスの崩壊熱を放熱しやすい状態で長期保管されるので
あるが、強制冷却装置を用いることなく自然冷却でこの
崩壊熱を除熱することができる。従って、金属累積層１
６の中に注入された放射性ガスが崩壊熱による温度上昇
によって再び放熱されることがなく、安全かつ経済的に
放射性ガスを貯蔵保管することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定化処理操作時には、配管内に冷却水を通水すること
によりイオン注入電極を冷却し、貯蔵保管時には、主に
配管で覆われていない固定化容器表面の露出部での自然
放熱冷却によって該固定化容器を冷却することができる
ので、固定化容器内の金属累積層中に固定化された放射
性ガスの崩壊熱を効率良く、安全に除熱することができ
る。従って、安全かつ経済的で信頼性の高い放射性ガス
固定化処理装置となすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す放射性ガス固定化処理
装置の全体縦断正面図。

【図２】従来例の放射性ガス固定化処理装置の全体縦断
正面図。

【図３】放射性ガス固定化処理装置の作用の説明に付す
る横断面図。

【図４】放射性ガス固定化処理装置の作用の説明に付す
る横断面図。

【符号の説明】

１　　固定化容器２　　イオン注入電極９　　スパッタ電極１０　　スパッタ電源１１　　イオン注入電源１４　　ガスイオン１５　　スパッタ金属１６　　金属累積層１７　　配管１８　　入口管１９　　出口管２０　　露出部Ｓ　　隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉構造の固定化容器内に放射性ガスを導
入し、前記固定化容器内に設けられたイオン注入電極及
びスパッタ電極に高電圧を印加してグロー放電を発生さ
せ、前記放射性ガスをグロー放電によりイオン化して該
ガスイオンを前記イオン注入電極の表面に形成されたス
パッタ金属の金属累積層中に注入固定化するようにした
放射性ガス固定化処理装置において、前記固定化容器の
外周面に、固定化処理操作中に冷却水を通水して前記イ
オン注入電極を冷却する螺旋状の配管を該配管間に隙間
を設けて布設したことを特徴とする放射性ガス固定化処
置装置。