JPS6120898A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は核分裂生成ガス中の放飼性被処理ガスをイオン
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に、安全性の確保を伯の一般
産業に比べて格段に厳しくすることが義務づ（ブられて
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、将来にば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−８
，５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性圧力容
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。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ｅ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図及び第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、例えばバーメチ′ツ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Ｋｒ−８５ガスを導入するためのバイブ９
がバルブ８を介しで接続されるとともに、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の外周面には冷却パイプ
が巻回されている。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ッタリングしたコーテ
ィング層からなる累積層であり、第５図および第６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ガスを固定化処分す
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麿、例
えば５Ｘ　１０−’　Ｔ、ｏｒｒ　ｆｌ瓜に排気された
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を開いてバイブ９に接続された図示してい
ないボンベ等から１（ｒ−８５ガスを記し、容器１内に
一定圧力、例えば０．１７ｏｒｒ稈度のに、ｒ　−８５
ガスが封入されたらバルブ８を閉己る。

また、冷却パイプおよび１２に水などの冷却媒体を流し
て例えばニッケル電極５および容器１を冷却する。容器
１とニッケル電極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衝
撃できる例えば２〜５ｋＶの高電圧を極性を交互に交換
できる図示し【ない直流高電圧電源により、ニッケル電
極５に印加する。ニッケル電極５にプラスの２〜５　ｋ
Ｖの高電圧が印加されている時はイオン化された）（ｒ
−８５イオン１５は第５図に示すように容器１の内面に
注入して植えつけられ、ニッケル電極５にマイナスの高
電圧２〜５　　ｋＶが印加されている場合は第６図に示
したように、Ｋｒ−８５イオン１５がニッケル電極５の
表面を衝撃して該電極５材をスパッタリングし、このス
パッタリングしたイオンが容器１の内面に植えつけられ
たＫｒ−，８５イオン１５而上にコーティングされる。

このようにニッケル電極５に２〜５　ｋＶのプラスの高
電圧、マイナスの高電圧を一定間隔で例えばコーティン
グの時は５ｓｅｃ　、　Ｋｒ　−８５イオン１５の注入
の時は１　ｓｅｃのごとく、印加することにより、円筒
形容器１の内表面にＫｒ−８５イオン層とニッケルイオ
ンの金属コーティング層を累積させて累積層を形成させ
る。

しかし、このような従来の放射性ガスのイオン化注入固
定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
が終え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（ＩＩ、した場合、稼動、停止を頻
繁にくりかえす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くなく、どちらかといえば連続的
に装置を稼動させることが望ましいことである。

［発明の目的］ 本発明は上記した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の処理役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］ ゛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
前記容器との間に極性の異なる例えば２〜５　　ｋＶの
高電圧を印加して前記放射性ガ、スをイオン化してグロ
ー放電をおこさせ、前記電極には負の高電圧−２〜−５
ｋＶを印加して□、該イオンで衝撃して電極表面からス
パッタリングイオ□ンを発生させ”Ｃ前記容器内面にコ
ーティング層を形成する。

しかる後に、前記円筒状容器に−２〜−５ｋＶの負の高
電圧を印加して該容器内面に前記イオンをイオン注入し
てイオン化層を形成し、前記コーティング化層とイオン
化層を交互に累積捕捉させる装置である。この装置の筒
状容器、内は複数個に分割した電気的に絶縁されたイオ
ン化室を形成し、各イオン化室に選択的または同時にイ
オン化注入する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、本発明の放射
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づる。

円筒状容器１の中央部に配置された電極２０．２１．２
２は軸方向に沿って３等分に分割され、各々の分割部に
絶縁物２３が介在されている。そして、これらの電極２
０．２１．２２をそれぞれ電気的に絶縁して第１のイオ
ン化室１２、第２のイオン化室３３および第３のイオン
化室３４を形成させる。また各々の電極２０．．２１．
２２に対向した前記容器１の側面に３個の例えばハーメ
デックシールからなる絶縁体２４を設け、この絶縁体２
４を介してそれぞれ独立にリード線２５．２６．２７を
接続し、これらのリード線２５．２６．２７にはスイッ
チ２８．２９．３０が取りつけられている。これらのス
イッチ２８．２９．３０の他端は一定間隔で極性を変え
ながら例えば２〜５ｋＶの高電圧を印加する高電圧供給
電源３１に接続され、該電源３１の他端は前記容器１に
接続されている。このように第１の実施例では第１のイ
オン化室３２、第２のイオン化室３３第３のイオン化室
３４に分割して形成した以外は第１図と同様の（同符号
）構成になっている。

次に第１の実施例における処理装置を用いて実際に放射
性被処理ガスの例としてｌ（ｒ　−８５ガスをイオン化
処理する方法について詳細に説明する。

なお、電極２０．２１．２２の材料にはニッケルを使用
した例である。Ｋｒ−８５ガス量が比較的少ない場合は
電極２０に相当する部分のイオン化室３２でに’ｒ−８
５ガスのイオン化固定処理することとし、スイッチ２８
を閉じで（スイッチ２９．３０は開放状態）容器１と電
極２０間に高電圧供給電源３１により、一定間隔で極性
の異った高電圧例えば２〜５’ｋＶを印加する。そして
第５図および第６図に示した方法で、第１のイオン化室
３２内で電極２０のスパッタリングによる容器１の内壁
へのコーティング層の形成およびイオン化層の形成を繰
返して行うことによってイオン層１４を形成しＫｒ　−
８５のイオン注入固定化処理を行う。

また、多量のＫｒ　−８５ガスを処理する場合には、ス
イッチ２９．３０も閉にすることにより、第２のイオン
化室３３および第３のイオン化室３４でも同等の方法で
同時にイオン注入固定化、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ガス聞の多少、
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、処理量−の平均化をはかった連続的な運転を行う
ことができる。

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図の実施例と異なる点は中空円筒状電
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２３を介在して電気的に絶縁し第１のイオン化
室３２、第２のイオン化室３３、ｆｉＩ３（７）イオン
化室３４を形成する。また容器１の底面に絶縁体を設け
、この絶縁体２４を貫通して電極５は高電圧供給電源３
１の一端に接続されている。さらに第１、第２および第
３のイオン化処理２．３３．３４の容器１に１４電圧供
給電源３１の他端からはスイッチ３５．３６．３７を介
してリード線が接続されている。その他の構成は第１図
と同じ構成である。

このような構成の装置におい、てスイッチ２８を閉にし
、スイッチ２９．３０は開放状態にしておき、第１図で
説明したのと同等の方法により、第１のイオ・ン化室３
２でＫｒ　−８５のイ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図および第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
ほぼ同様の構成である。この実施例によってもＫｒ　−
８５のイオン注入固定化処理が実現できる。

以上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
とランタン勇合金、ランタン、銅、銅合金、金、銀、ア
ルミニウム、アルミニウム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。

また被処理ガスの例としてＫｒ　−８５ガスのイオン化
処理につい°（説明したが、本発明は他の放射性ガス、
または有毒ガスについても適用され、イオン化室も３分
割に限定されない。

なお、冷却媒体は水に限定されないし、円筒状電極と容
器間に印加する高電圧は容器および電極の大きさなどで
変化することは当然の、ことで２〜５　ｋＶに限定され
ない。さらに容器内に導入されるガスの圧力は上記で説
明した値に限定されない。

［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、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、電力消費が
少なく、しかも省力化できる等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す縦断面図、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１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６．２３．２４・・・絶縁体 ８．１０・・・・・・・・・・・・バルブ９．１１・・
・・・・・・・・・・パイプ１２・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・冷却パイプ１４・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・イオン層２０．２１．２
２・・・円筒状電極 ２５．２６．２７・・・リード線 ２８．２９．３０・・・スイッチ ３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・高電
圧供給電源３２．３３１．３４・・・イオン化苗 代理人弁理士　　　　須　山　佐　− 第１図 第２図 第３図 第ｑ図 第５図　　第す図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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、この電極と前記容器の間に
   極性が異なる高電圧を印加する直流電圧電源と、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. （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. （３）前記容器と電極間には前記電源によって２〜５ｋ
   Ｖの高電圧が印加され、また該電極には２〜５ｋＶの負
   の電圧が印加され、さらに該容器に２〜５の負の電圧が
   印加され前記容器の内面にイオン化層とスパッタリング
   イオンによるコーテング層とが交互に累積されることを
   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。