JPS6120897A

JPS6120897A - 放射性ガスの固定化処理装置

Info

Publication number: JPS6120897A
Application number: JP14161684A
Authority: JP
Inventors: 飯村　正志
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1986-01-29
Also published as: JPH0460238B2

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。

［発明の技術的背景とその問題点〕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期間
にわたる可能性があるため、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、ウランとブルトニムを
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−８
５と記す）のみであるが、これは半減期が１０．７と長
寿命であるために、介接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
来から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。

しかしなから、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。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検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、低圧で処理操作ができるだけで
なく、長期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４図は従来の放射性ガスをイオン化注入する注入装置
の概要を示す断面図、第５図および第６図は第４図に示
した装置の横断面図である。以下、第４図から第６図を
参照しながら、従来の放射性ガスの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はたとえばハーメチ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
蓋７には絶縁体１９を介して例えば−５０Ｖの負電圧が
印加されるアノード電極１８が取りけってあり、さらに
下蓋２０には絶縁体２１を介してフィラメント１７が取
りつけられている。また前記容器１の下蓋２０にはＫｒ
−８５ガスを導入するためのパイプ９が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パ
イプ１１がバルブ１０を介して接続されている。さらに
前記容器１の外周面には容器１を冷却するための冷却パ
イプ１２が巻回されている。なお図中符号１４はイオン
注入されたＫｒ−８５イオン層と電極のスパツリングイ
オンによるコーティング層からなる累積層である。第５
図および第６図中、符号１５はｌ（ｒ　−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。

次に上記装置においてＫｒ−８５ガスをイオン注入固定
化処理する方法を説明する。即ち、第４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、５Ｘ１０−’丁ｏｒｒ
程度に排気された後、バルブ１０を閉じて容器１内を一
定圧力に減圧した後、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内に一定圧力例えば３〜４ｍｎ＋Ｔｏｒｒの
）（ｒ−８５ガスが封入されたらバルブ８を閉じる。ま
た冷却パイプ３および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。図示してない電源によ
っ−（フィラメント１７を点火し、図示してない直流電
源によってアノード１８に数１００ボルト、例えば２０
０〜３００ボルトの負電圧を印加して該アノード１８と
前記〕゛イラメント１フ間Ｋｒ−８５ガス放電を発生さ
せる。さらにスパッタリングを発生しやす〜入金風例え
ばニッケル電極５に図示していない直流電源によって数
ｋＶ例えば２〜３　　ｋＶの負電圧を印加する。すると
、イオン化室２のＫｒ　−８５イオンが第５図および第
６図に示すようなプロセスで電極５の表面のスパッタリ
ングによって円筒状容器１の内面に］−ティングされな
がら同時にＫｒ−８５イオンもイオン化注入されて、ニ
ッケルイオンとＫｒ　−８５イオンの累積層１４が形成
される。

このようにしてフィラメント１７を点火し、アノード１
８と容器１の間には２００〜３００ボルトの負電圧を連
続的に印加することによって１（ｒ−８５ガスイオンに
よる放電を持続させる。そして、ニッケル電極５には２
〜３　　ｋＶの負電圧を連続的に印加することによって
容器１の内面にニッケルイオン層とＫｒ−８５イオン層
を累積した累積層が形成されて、Ｋｒ−８５イオンのイ
オン注入固定化処理が行われる。

しかし、このような従来の放射性ガスのイオン注入固定
化処理装置は処理すべき放射性ガスの量の多い、少ない
にかかわらず、イオン化固定処理装置を稼動し、固定化
処理が終わると装置を停止することになる。イオン化固
定処理装置はオンライン化した場合、稼動、停止を頻繁
にくりがえづことは装置のメンテナンス、電力消費、省
力化からも好ましいことではなく、どちらかといえば連
続的に装置を稼動させることが経済的にも望ましいこと
である。

［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−８
５の処理量に対応してイオン化固定処理装置のイオン化
処理量、即ち処理能力を調整出来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。

［発明の概要コ本発明に係る放射性ガスの固定化処理装置は放射性被処
理ガスが導入される筒状容器内に筒状電極が配置され、
前記容器内の上下両端板にはフィラメントおよびアノー
ドが対向して取りつけられている。そして、アノードに
は２００＝３００Ｖの負電圧が印加されて、該アノード
と前記フィラメント間で放射性ガスのガス放電が発生し
てイオン化されかつ前記局状態電極には２〜３　ｋＶの
負の高電圧が印加される。電圧を印加すると該電極の表
面が放射性被処理ガスイオンでスパッタリングされて前
記容器内面にコーティングされるとともに、放射性ガス
イオン注入をも同時に行なうことで前記電極のスパッタ
リングイオンによるコーティングと放射性ガスイオンの
累積層が形成される。なお、上記容器内には電気的に絶
縁された複数個に分割されたイオン化室が形成され、か
つ各々のイオン化室には選択的または同時にイオン化注
入部材が設けられている。

［発明の実施例］以下、第１図から第３図を参照しながら、本発明に係る
放射性ガスの固定化処理装置を詳細に説明する。

即ち、第１図は本発明の放射性ガスの固定化処理装置の
第１の実施例を示す断面図で、第４図と同一部分は同一
符号で示し重複する部分の説明を省略する。円筒状容器
１の中央部に配置された電極２２．２３．２４は軸方向
に治って３等分に分割され、分割部に絶縁体２５が介在
されている。

これらの電極２２．２３．２４をそれぞれ電気的に絶縁
して第１のイオン化室２６、第２のイオン化室２７およ
びＭ３のイオン化室２８を形成させる。また前記電ｔ１
ｉ２２．２３．２４に対応した前記容器１の側面に３個
の絶縁体たとえばハーメチックシール２９を設け、この
絶縁体２９を介してそれぞれ独立にリード線３０，３１
．３２を接続し、これらリード線３０．３１．３２にス
イッチ３３．３４．３５接続する。これらのスイッチ３
３．３４．３５を介して直流高圧電源３６の一端（−電
極）にリード線３０．３１．３２を共通して接続する。

該電源３６の他端（十電極）は絶縁体３７を介してアノ
ード１８に接続されている。

このアノード１８には一端（＋電極）を前記容器１に接
続した直流電源３８の他１（−電極）が接続されている
。なお、第１図のその他の部分は第４図と同様な構成で
ある。

次に第１の実施例における装置によつＣ実際に放射性被
処理ガスとしてＫｒ　−８５ガスをイオン注入固定化処
理する方法について詳細に説明する。

なお、電極２２．２３．２４の材料にはニッケルを使用
づる。Ｋｒ　−８５ガス間が比較的少ない場合はニッケ
ル電極２２に相当する部分の第１のイオン化室２６でＫ
ｒ　−８５ガスのイオン化注入固定化処理することとし
、スイッチ３３を閉じて（スイッチ３４．３５は開放状
態）アノード１８には例えば２００〜３００ボルトの負
電圧を、ニッケル電極２２には２〜３　　ｋＶの負電圧
をそれぞれ連続して印加する。そして、第４図から第６
図で説明したようなプロセスでニッケルイオンと、Ｋｒ
−８５イオンの累積層を形成しなからＫｒ−８５のイオ
ン注入固定化処理を行う。まｔＣ１多量のＫｒ　−８５
ガスを処理する場合にはスイッチ３４．３５を閉にする
ことにより、第２のイオン化室２７、第３のイオン化室
２８でも同等の方法でイオン注入固定化処理を行うこと
ができる。

このようにして、処理されるＫｒ−８５ガス司の多少、
即ち処理量の変動に対応して処理能力を調整することに
より処理装置の平均化をはかった連続的な運転を行うこ
とが出来る。

第２図は本発明の放射性ガスの固定化処理装置の第２の
実施例を示す断面図である。第２図中第１図と同一部分
は同一符号で示し重複する部分の説明を省略する。この
実施例が第１図の実施例で異なる点は円筒状電極５を共
通とし、円筒状容器１を３分割し、その分割面に絶縁体
３９を介在して電気的に絶縁し、第１のイオン化室２６
、第２のイオン化室２７、第３のイオン化室２８を形成
する。また容器１の底面に絶縁体４０を設け、この絶縁
体４０を貫通して電極５は直流高圧電源３６の一端（負
電極）に接続されている。そしてこの電源３６の他端（
正電極）は直流電源３８の一端（゛負電極）と共通にア
ノード１８に接続され、３８の他端（正電極）、はスイ
ッチ４１．４２．４３を介してソード線４４．４５．４
６がそれぞれ第１、第２、第３のイオン化室２６．２７
．２８の容器１の側壁に接続されている。その他の構成
は第１図と同様である。このような構成の装置において
、スイッチ４１を閉にし、スイッチ４２．４３は開放状
態にしておき、第１図の実施例で説明した場合と同等の
方法により第１のイオン化室２６でＫｒ−８５のイオン
注入固定化処理を行うことができる。また、処分量が多
い場合にはスイッチ４２．４３を開にすることにより第
２、第３のイオン化室２７．２８でも４オン注入固定化
処理を行うことができる。

第３図は、本発明の第３の実施例を示したものである。

この第３の実施例は前述した第１および第２図の装置に
おける容器および電極をそれぞれ分−割して示した以外
は同様である。この装置においては第１図および第２図
の装置と同じようにＫｒ−８５のイオン注入固定化処理
が実現できる。

以上各々の実施例では円筒状電極材としてニッケルを使
用した例について説明したが、これに限ることなくニッ
ケルとランタンの合金ランタン銅、銅合金、金、銀、ア
ルミ、アルミ合金などスパッタリングを起しやすい金属
ならばすべて本発明に適用される。またイオン化処理さ
れるガスとしてＫｒ−８５について説明したが、本発明
は他のガスについても適用でき、イオン化室は複数個の
イオン化室を有する放射性ガスの固定化処理装置にすべ
（適用できる。冷却媒体としては水に限定されない。さ
らにニッケル電極と容器間には２〜３ｋＶの負電圧を印
加し、容器とアノード間には２００〜３００■の負電圧
を印加した例で説明したが、これは中心電極の大きさ、
円筒状容器の大きさ、容器内の圧力によって適正条件が
変化することは当然であり、上記数値に限定されない。

また容器内に導入されるガスの圧力は上記値に限定され
ない。

、　　［発明の効果１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
置によれば燃料再処理工場で回収された放射性ガス例え
ばＫｒ−８５ガスの量によってイオン注入固定化処理能
力を調整することが可能となるので、オンライン化され
たイオン注入固定化処理装置を連続的に運転できるよう
になる。従って、装置の稼動および停止を頻繁にくりか
えす必要がなく、かつ装置のメンテナンスが容易であり
、電力消費が少なく、省力化できるなど実用的に大なる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明に係る放射性ガスの固定化装
置の第１から第３の実施例をそれぞれ示′ｇ縦断面図、
第４図は従来の放射性ガスの固定化を概要的に示す断面
図、第５図および第６図は第４図に示した装置の横断面
図である。１・・・・・・・・・・・・円筒状容器３・・・・・・
・・・・・・冷却管６．２５．２９．３７・・・・・・絶縁体７・・・・・・・・・・・・上端板８．１０・・・バルブ９．１１・・・パイプ１２・・・・・・・・・・・・冷却パイプ１４・・・・
・・・・・・・・イオン層１７・・・・・・・・・・・
・フィラメント１８・・・・・・・・・・・・アノード
２０・・・・・・・・・・・・下端板２２．２３．２４・・・ニッケル電極２６．２７．２８・・・イオン化室３０．３１．３２・・・リード線３３．３４．３５・・・スイッチ３６・・・・・・・・・・・・直流高圧電源３８・・・
・・・・・・・・・直流電源代理人弁理士　　　須　山
　佐　− 第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射性被処理ガスが導入される筒状容器と、この
容器内に配置された電極と、前記容器内に対向し絶縁体
を介して設けられたフィラメントおよびアノードと、前
記電極に負電圧を印加する直流高圧電源と、前記容器内
に電気的に絶縁されて複数に分割された複数のイオン化
室とからなることを特徴とする放射性ガスの固定化処理
装置。
（２）前記電極は中空筒状体で絶縁体を介して複数に分
割されており、かつ冷却管が設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の放射性ガスの固定化
処理装置。
（３）前記アノードには前記電源によって２００〜３０
０Ｖの負電圧が印加されて該アノードとフィラメント間
で放射性被処理ガスのガス放電が発生してイオン化され
、かつ電極には２〜３ｋＶの負の高電圧が印加されて該
電極表面が前記被処理ガスイオンでスパッタリングされ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性
ガスの固定化処理装置。