(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済核燃料の再処理によって発生した、Ｃｓ−１２７及びＳｒ−９０を含む放射性残渣物を含む放射線源から放出された放射線を、減速材である鉛及びタングステンンのいずれかで構成されて厚みが１μｍ〜１ｍｍである減速部材により減速し、この減速によりエネルギーが低減された前記放射線が、蛍光体で発生する可視光を反射する反射体を透過し、前記反射体を透過した前記放射線を前記蛍光体に入射して可視光を発生させ、この可視光を太陽電池に入射して電力を発生する太陽電池を用いた発電方法。
【請求項２】
太陽電池と、前記太陽電池に入射する可視光を発生する蛍光体と、前記蛍光体で発生する前記可視光を反射する反射体と、使用済核燃料の再処理によって発生した、Ｃｓ−１２７及びＳｒ−９０を含む放射性残渣物を含む放射線源から放出されて前記蛍光体に入射する放射線を減速してこの放射線のエネルギーを低減する、減速材である鉛及びタングステンンのいずれかで構成されて厚みが１μｍ〜１ｍｍである減速部材とを備え、前記減速部材、前記反射体、前記蛍光体及び前記太陽電池が、前記放射線源から離れる方向に、この順に配置されることを特徴とする太陽電池発電システム。
【請求項３】
前記減速部材、前記蛍光体及び前記太陽電池を有する複数の発電パネルを備え、これらの発電パネルが、前記放射線源から離れる方向に並列に配置されている請求項２に記載の太陽電池発電システム。
【請求項４】
前記減速部材、前記蛍光体及び前記太陽電池を有する複数の発電パネルを備え、これらの発電パネルが、前記放射線源を取り囲んで環状に配置されている請求項２に記載の太陽電池発電システム。
【請求項５】
前記太陽電池が直流を交流に変換する直流／交流変換装置に接続されている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の太陽電池発電システム。
【請求項６】
前記蛍光体が、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、ＣａＷＯ４、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、及びＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕのいずれかを含んでいる請求項２ないし５のいずれか１項に記載の太陽電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池を用いた発電方法及び太陽電池発電システムに係り、特に、使用済核燃料の再処理で発生する放射性残渣物から放出する放射線を発電に利用するのに好適な太陽電池を用いた発電方法及び太陽電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光発電システムとしては、太陽光発電システムが知られている。この太陽光発電システムは、太陽が放出する光エネルギーのうち、可視光領域（４００〜８００ｎｍ）のエネルギーを電力に変換する太陽電池を有する。
【０００３】
光発電システムの一種として、放射線源（Ｃｏ−６０）から放出される放射線を利用するα線照射型太陽電池が提案されている（特開２００２−３４１０９４号公報参照）。このα線照射型太陽電池は、太陽電池の上面に蛍光体膜を形成し、蛍光体膜の上にプルトニウム−２３８層を形成し、プルトニウム−２３８層の上に透明伝導膜及びガラス基板を順次設けている。ガラス基板側からＸ線を入射することによって、太陽電池が発電を行う。蛍光体の使用により起電力が増加する。
【０００４】
Ｃｏ−６０から放出される放射線（β線及びγ線）をα線照射型太陽電池に照射することも記載されている。この放射線がプルトニウム−２３８層に入射されることにより、プルトニウム−２３８層で生じるα線が増大し、蛍光体での蛍光発光作用が増大され、太陽電池で発電される電力が増加する。
【０００５】
特開平７−２７４４１７号公報は、復水器の伝熱管の内部検査を行うマイクロマシンにおける電力供給システムを記載している。伝熱管の内面に蛍光体層が形成されている。マイクロマシンの本体の表面が光起電力素子で覆われている。放射線が伝熱管の外部から蛍光体層に入射され、蛍光体層から蛍光が発せられる。この蛍光が光起電力素子に入射され、光起電力素子で電力が発生する。この電力がマイクロマシンの内部の回路系に供給される。
【０００６】
増感紙・蛍光板、化成オプトニクス株式会社、平成１３年９月、１７〜１８頁には、蛍光剤であるＣａＷＯ４（タングステン酸カルシウム）及びＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（酸硫化ガドリニウム・テレビウム）の特性が記載されている。
【０００７】
「知恩」Ｎｏ．３１、太陽電池の発電原理とその種類及び特性、筑波大  伊藤勝隆、第４５号、平成２１年には、アモルファスＳｉ太陽電池及び単結晶Ｓｉ太陽電池の可視光の収集スペクトルを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４１０９４号公報
【特許文献２】特開平７−２７４４１７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】増感紙・蛍光板、化成オプトニクス株式会社、平成１３年９月、１７〜１８頁
【非特許文献２】「知恩」Ｎｏ．３１、太陽電池の発電原理とその種類及び特性、筑波大  伊藤勝隆、第４５号、平成２１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開２００２−３４１０９４号公報に記載されたα線照射型太陽電池では、例えば、Ｘ線の入射によって８３．０μＡの電流及び３．３Ｖの電圧が得られ（表２参照）、及び例えば、Ｃｏ−６０から放出される放射線の入射によって０．１１５μＡの電流及び１．１Ｖの電圧が得られる（表８参照）。特開平７−２７４４１７号公報に記載された電力供給システムでは、０．３０４ｍＷの電力が得られる。
【００１１】
発明者等は、使用済核燃料の再処理によって使用済核燃料から核燃料物質（ウラン及びプルトニウム等）を回収して残った残渣物から放出される放射線を利用して電力を発生することを考えた。使用済核燃料の再処理で発生した残渣物は、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０等の半減期が非常に長い放射性核種を含んでおり、従来、高レベル放射性廃棄物としてガラス固化され、地中に埋設される方法が有力視されている。
【００１２】
Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０等から放出される電離放射線（Ｘ線、β線、γ線及び中性子等）のエネルギーは、１０ｋｅＶ以上の高いエネルギーを有している。例えば、Ｃｓ−１３７から放出されるγ線は６６０ｋｅＶのエネルギーを有している。Ｓｒ−９０及びＹ−９０から放出されるβ線は２．２８ＭｅＶのエネルギーを有する。Ｃｏ−６０から放出される電離放射線のエネルギーは、１．１ＭｅＶである。このように高いエネルギーを有する電離放射線の蛍光体への入射によって蛍光体で発生する蛍光（可視光）を太陽電池に入射しても、太陽電池で発生する電力は、特開平７−２７４４１７号公報に記載された電力供給システムのように、僅かなものとなる。
【００１３】
本発明の目的は、電力の発生量をさらに増加させることができる太陽電池を用いた発電方法及び太陽電池発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、使用済核燃料の再処理によって発生した、Ｃｓ−１２７及びＳｒ−９０を含む放射性残渣物を含む放射線源から放出された放射線を、減速材である鉛及びタングステンンのいずれかで構成されて厚みが１μｍ〜１ｍｍである減速部材により減速し、この減速によりエネルギーが低減された放射線が、蛍光体で発生する可視光を反射する反射体を透過し、この反射体を透過した放射線をその蛍光体に入射して可視光を発生させ、この可視光を太陽電池に入射して電力を発生することにある。
【００１５】
使用済核燃料の再処理によって発生した、Ｃｓ−１２７及びＳｒ−９０を含む放射性残渣物を含む放射線源からの放射線を、減速材である鉛及びタングステンンのいずれかで構成されて厚みが１μｍ〜１ｍｍである減速部材により減速して放射線のエネルギーを低減させて蛍光体に放射線（例えば、Ｃｓ−１２７から放出されるγ線）を入射させることにより、蛍光体に含まれる結晶の第２安定準位に滞在する電子の量が増大する。このため、エネルギーを放出して第２安定準位からその結晶の第１安定準位に戻る電子の量が増大する。電子が第２安定準位から第１安定準位に戻る際に放出されるエネルギーが可視光の発生に貢献するので、第２安定準位に滞在する電子の量の増大は、可視光の発生を増大させることになり、結果として、この可視光を入射する太陽電池の電力発生量を増大させることになる。さらに、減速材にて減速されてエネルギーが低減された放射線（例えば、上記のγ線）が、蛍光体で発生する可視光を反射する反射体を透過してその蛍光体に入射されるため、蛍光体で発生した可視光が反射体で反射され、太陽電池に入射される可視光の量が増大する。このため、太陽電池で発生する電力の量がさらに増加する。なお、放射線源から放出されたα線は、減速材である鉛及びタングステンンのいずれかで構成されて厚みが１μｍ〜１ｍｍである減速部材で止められるので、α線の太陽電池への入射を防ぐことができる。このため、減速部材の設置により、α線による太陽電池の損傷を回避することができる。
【００１６】
好ましくは、放射線源として、使用済核燃料の再処理で発生した放射性残渣物を含む放射線源を用いることが望ましい。放射性残渣物を含む放射線源を用いることによって、放射性残渣物に含まれる長半減期の放射性核種から放出される放射線を、発電に利用することができる。すなわち、高レベル放射性廃棄物として厄介者扱いをされていた放射性残渣物を、太陽電池を用いた発電に対する有効な資源として活用することができる。高レベル放射性廃棄物のガラス固化体の発生量も低減される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、太陽電池での電力の発生量をさらに増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の太陽電池を用いた発電方法に適用される太陽電池発電システムの構成図である。
【図２】蛍光を発する発光体のバンドモデルの説明図である。
【図３】発光体が蛍光を発するメカニズムを示す説明図である。
【図４】ＣａＷＯ４を含む増感紙の発光スペクトルを示す説明図である。
【図５】Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを含む増感紙の発光スペクトルを示す説明図である。
【図６】各種の太陽電池における可視光の収集スペクトルを示す説明図である。
【図７】蛍光剤のＸ線の吸収係数を示す特性図である。
【図８】蛍光剤のＸ線吸収の様子を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例２の太陽電池を用いた発電方法に適用される太陽電池発電システムの構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例である実施例３の太陽電池を用いた発電方法に適用される太陽電池発電システムの構成図である。
【図１１】図１０に示す太陽電池発電システムの発電パネル部の概略斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施例である実施例４の太陽電池を用いた発電方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明者等は、使用済核燃料の再処理で発生した、長半減期の放射性核種を含む放射性残渣物から放出される電離放射線を用いて発電する方法を検討した。この検討結果を、以下に詳細に説明する。
【００２０】
自然界に存在するある物質（例えば、ＺｎＳ（硫化亜鉛））は、光（Ｘ線、γ線、電子線などの放射線を含む）の照射によりエネルギーが与えられたとき、物質固有の波長を有する光（この場合は可視光近傍）を放出することが知られている。この放出される光は蛍光と呼ばれ、蛍光を発する物質で構成された物体を蛍光体と称する。蛍光体における発光機構を最も分かりやすいバンドモデルを用いて説明する。
【００２１】
固体結晶はその結晶構造に応じたエネルギーバンドを形成する（図２参照）。導電帯とは物質中の電子が自由に動ける状態を、禁制帯とは電子の存在が許されない状態を、及び価電帯とは物質の原子に電子が強く束縛されて電子が自由に動けない状態をそれぞれ表している。
【００２２】
通常、純粋な結晶構造を有する物質は図２に示すようなバンド構造を有し、その物質内の電子はすべて価電帯に存在する。その物質にエネルギーを与えたとき、価電帯の電子は導電帯に励起され電流として流れ去ってしまい、物質が蛍光を発することはない。
【００２３】
ところが、純粋な結晶にわずかの不純物を添加した場合、結晶によっては、図２に示す禁制帯内に新たに安定準位が生じる。安定準位が生じた状態の模式図を図３に示す。結晶への少量の不純物の添加により禁制帯内に点線で示した安定準位（蛍光準位）が生じる。価電帯付近に生じる安定準位には、価電帯より染み出した電子が存在する。この状態で、点線で示した２つの安定準位間のエネルギー差、すなわち、上側の安定準位（以下、第２安定準位という）のエネルギーと下側の安定準位（以下、第１安定準位という）のエネルギーの差よりも大きなエネルギーの光（または放射線）が、その物質内に流入したとき、第１安定準位に存在する電子が第２安定準位へ励起される。第２安定準位は導電帯以下の準位であるので、第１安定準位から励起された電子は、電流として流れ去らずに、第２安定準位に、所定時間（準位寿命、通常は１ｐｓ以下）の間、滞在する。第２安定準位に滞在する電子は、その後、第１安定準位と第２安定準位の間のエネルギー差に相当するエネルギーを放出することによって元の第１安定準位に戻される。このとき、放出されるエネルギーが広い意味で蛍光と呼ばれる。この放出されたエネルギーをｈｖとしたとき、ｈｖ＝１２４０／λにより、放出された光の波長λを求めることができる。
【００２４】
放出された光の波長λが４００ｎｍ≦λ≦８００ｎｍを満足するとき、この光は可視光として観測することができる。４００ｎｍ≦λ≦８００ｎｍを満足する波長λを有する光を、狭い意味での蛍光と呼ぶ。
【００２５】
不純物が添加された結晶を有する物質でも、この物質に入射されるエネルギーが大きな場合は，そもそも入射光子はその結晶を有する物質と相互作用を行わない。この様子が図７及び図８に示されている。エネルギーが大きな入射光子と相互作用を行わない物質は、その入射光子にとって、厚みが薄くなったことに相当する。したがって、物質は光子からエネルギーを付与されなくなるため、その物質で発生する蛍光が減少する。すなわち、蛍光体で発生する蛍光の量が少なくなる。その物質が光子からエネルギーを得る確率が最も大きくなるのは，光子のエネルギーが禁制帯のエネルギーとほぼ等しいときである。このとき、物質で発生する蛍光が最も多くなる。
【００２６】
特開２００２−３４１０９４号公報及び特開平７−２７４４１７号公報の各太陽電池で発生する電力の量が少ない理由は、Ｃｏ−６０から放出された非常に高いエネルギーのγ線を蛍光体に入射していることにある。Ｃｏ−６０からの、非常に高いエネルギーのγ線を蛍光体に入射した場合には、上記した理由により、第２安定準位に滞在する電子の量が少なくなってしまう。このため、蛍光体で発生する蛍光の量が少なくなり、特開２００２−３４１０９４号公報及び特開平７−２７４４１７号公報の各太陽電池では、電力の発生量が少なくなるのである。
【００２７】
これを踏まえて、発明者等は、太陽電池での電力の発生量を増大させるためには、可視光を発生する蛍光体に入射する放射線のエネルギーを適切な範囲にしなければならないことを見出した。
【００２８】
不純物を含んで第１及び第２安定準位を生じる固体結晶の物質で、蛍光体が構成される。可視光領域の光（４００ｎｍ≦λ≦８００ｎｍ）が発せられる場合、放出エネルギーｈｖは、１．５ｅＶ≦ｈｖ≦３ｅＶを満足するエネルギーとなる。蛍光体の第１安定準位と第２安定準位の間のエネルギー差が、１．５ｅＶ〜３ｅＶになる。したがって、３ｅＶ以上１００ｋｅＶ以下の範囲内のあるエネルギーを有する光が蛍光体に入射すれば、その蛍光体が効率良く蛍光を発することができる。
【００２９】
使用済核燃料の再処理で発生した、長半減期の放射性核種を含む放射性残渣物から放出される電離放射線を利用することから、発明者等は、蛍光体に用いる蛍光剤として、放射線照射の実績のある医療用（Ｘ線衝撃）の蛍光剤またはブラウン管用（電子線衝撃）の蛍光剤を適用することを考えた。医療の分野では次の２種類の蛍光剤を主に用いている。これらの蛍光剤は異なる増感紙に使用される。
【００３０】
第１の蛍光剤は標準型のＣａＷＯ４（タングステン酸カルシウム）であり、第１の増感紙を構成する。ＣａＷＯ４は放射線の入射により青色の蛍光を発し、この蛍光は連続スペクトルであって４２５ｎｍの波長λで発光強度がピークを形成する（図４参照）。第２の蛍光剤は改良型のＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（酸硫化ガドリニウム・テレビウム）であり、上記の第１の増感紙とは異なる第２の増感紙を構成する。Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂは放射線の入射により緑色の蛍光を発し、この蛍光は線スペクトルであって可視光領域の中心波長５５０ｎｍ付近の波長λである５４５ｎｍで発光強度がピークを形成する（図５参照）。図４及び図５は、各蛍光剤の発光スペクトルを示し、横軸に発光する蛍光の波長及び縦軸に発光した蛍光の相対発光強度を示している。図４及び図５に示すそれぞれの発光スペクトルは、増感紙・蛍光板、化成オプトニクス株式会社、平成１３年９月の１７頁に、図３として掲載されている。
【００３１】
蛍光体として用いられる第１及び第２増感紙に放射線が照射されたときに、各増感紙のそれぞれの蛍光剤によって十分に強い可視光が得られる場合、太陽電池でその光を電力に変換できることが理解できる。どちらの増感紙が太陽電池と良くマッチングするかは、太陽電池の動作波長により決定される。
【００３２】
太陽電池の収集スペクトルを図６に示す。図６に示す特性は、「知恩」Ｎｏ．３１、太陽電池の発電原理とその種類及び特性、筑波大  伊藤勝隆、第４５号、平成２１年に掲載されている。現在、主流のＳｉ系の太陽電池では、図６に示すように、単結晶系（多結晶を含む）が７００〜８００ｎｍ、アモルファスが５００〜６００ｎｍ付近にピークを持ち、短波長側では急激に効率が落ちる傾向にある。この結果、第１にＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、次に効率がＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂよりも低下するＣａＷＯ４となる。また、使用する太陽電池は、単結晶ＳｉよりもアモルファスＳｉが好ましい。
【００３３】
発明者等は、蛍光体（例えば、医療分野で用いる増感紙）に照射する放射線のエネルギーについての検討を行った。この結果、放射線を蛍光体に照射した場合、第２安定準位に対応するエネルギーと第１安定準位に対応するエネルギーの差よりも蛍光体に入射される放射線のエネルギーが大きすぎても、蛍光体で発生する蛍光（可視光）が非常に少なくなり、太陽電池で発生する電力が極めて小さくなるということを、発明者等は確認した。この確認の過程及び結果を以下に説明する。
【００３４】
放射線として、Ｘ線及びγ線のような光子を考える。光子と蛍光体の物質との相互作用としては、（１）光電効果、（２）コンプトン散乱、及び（３）電子陽電子対生成の３つがある。蛍光体は、この３つの相互作用により入射した放射線のエネルギーを吸収する。しかしながら、（３）は、１ＭｅＶ以上のエネルギーを有する放射線を蛍光体に照射しなければ、起こらない相互作用である。使用済核燃料の再処理で発生した、長半減期の放射性核種を含む放射性残渣物から放出される電離放射線、例えば、γ線のエネルギーが１ＭｅＶ未満であるので、蛍光体内で（３）の相互作用は起こりえない。したがって、（１）及び（２）の相互作用について検討する。蛍光体が蛍光を発するときの相互作用は、（１）の光電効果である。
【００３５】
光電効果とは、光子が照射された物質の原子と相互作用してそのすべてのエネルギーをその原子に束縛された電子に与える現象である。蛍光体を構成する物質の原子に束縛された電子が照射された光子から受け取るエネルギーは、光子が照射される物質の原子番号の４乗に比例した大きさになるが、光子のエネルギーが大きくなると急激に小さくなる（図７参照）。この図７に示された特性は、増感紙・蛍光板、化成オプトニクス株式会社、平成１３年９月の１８頁に、図４として掲載されている。
【００３６】
図７によれば、放射線のエネルギーが増加すると、放射線の吸収係数が指数関数的に減少することが分かる。これは、Ｘ線またはγ線のエネルギーが大きくなると、等価的に、蛍光剤の厚みが薄くなり蛍光剤が光子と相互作用をしなくなるからである。したがって、２００〜３００ｋｅＶ以上のエネルギーを有する光子が蛍光体に入射されても、この蛍光体は蛍光を発しない。図７において、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂが５０ｋｅＶで、ＣａＷＯ４が７０ｋｅＶで、一旦、放射線の吸収係数が増加している。これらのエネルギーは、それぞれの物質のＫ吸収端と呼ばれる位置でちょうど最内殻の電子の電離エネルギーに等しいエネルギーである。このエネルギーにおいて、該当する蛍光剤の、放射線の吸収係数が大きくなる。この結果、蛍光体において最も効率良く蛍光を発生させるためには、光子のエネルギーを１００〜１２０ｋｅＶ以下にする必要がある。
【００３７】
図８に、８０ｋＶのＸ線管球を用いて発生させたＸ線を蛍光体に入射したときにおける、蛍光体での放射線の吸収状態を示す。上記したＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ及びＣａＷＯ４の各蛍光剤は、８０ｋＶのエネルギーで最も発光する。図８によれば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂでは、入射したＸ線がほとんど吸収されていることが分かる。また、ＣａＷＯ４では、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂに比べて吸収効率が低下するが、入射した放射線の十分な吸収量を確保できる。図８に示された特性は、増感紙・蛍光板、化成オプトニクス株式会社、平成１３年９月の１８頁に、図５として掲載されている。
【００３８】
蛍光体に入射する放射線の放射線源として、使用済核燃料の再処理で発生した、長半減期の放射性核種を含む放射性残渣物を使用する。この放射性残渣物の主要成分は、Ｃｓ−１３７（放出するγ線のエネルギー：６６０ｋｅＶ）である。この放射性残渣物は、Ｃｓ−１３７以外に、Ｓｒ−９０を含んでいる。Ｓｒ−９０はベータ崩壊によりＹ−９０になり、Ｙ−９０はさらにベータ崩壊して安定なＺｒ−９０になる。さて、Ｃｓ−１３７から放出される放射線であるγ線のエネルギーは、６６０ｋｅＶと高いので、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ及びＣａＷＯ４を別々に用いている各蛍光体とそのγ線の相互作用は期待できない。このため、この高いγ線のエネルギーを、蛍光体が発光するのに必要なエネルギー領域まで、エネルギーを低減させる必要がある。このγ線のエネルギーの低減が、（２）のコンプトン散乱の適用によって行なわれる。
【００３９】
コンプトン散乱とは、光子と物質の原子核の散乱のことであり、散乱により光子の運動エネルギーが原子核の運動エネルギーに変化され、光子のエネルギーが減少する相互作用である。この現象は放射線のエネルギーが減少することから光子の減速と呼ぶ。コンプトン散乱では、光子は所有するエネルギーの一部を原子核に渡す。しかしながら、光子はまだエネルギーを有しているので、その原子核による散乱後に、違う方向へ進行する。その後、光子が幾つかの原子核に当たって何回か散乱され、所有するエネルギーが光電効果領域まで低下したとき、光電効果により光子が蛍光体の物質に吸収され、蛍光を発することができる。光子（放射線）の高いエネルギーを光電効果領域内の低いエネルギーまで低減するためには減速材を用いればよい。この減速材を用いることによって、例えば、Ｃｓ−１３７から放出されたγ線のエネルギーである６６０ｋｅＶを１２０ｋｅＶ以下に減速することができ、蛍光体から蛍光としてそのエネルギーを効率良く取り出すことができる。
【００４０】
以上の検討の結果、発明者等は、使用済核燃料の再処理で発生した放射性残渣物から放出された放射線を蛍光体に入射し、蛍光体で発生した可視光を太陽電池に入射して電力を効率良く発生させるためには、その放射線残渣物から放出される放射線を減速させる減速材を使用することが必須であるとの新たな知見を見出した。そこで、発明者等は、その放射線残渣物から放出される放射線を減速させる減速材について検討した。
【００４１】
コンプトン散乱の大きさは、減速材に含まれる原子の原子番号の１乗に比例する。減速材による放射線の減速効果は、原子番号が大きい原子を含む減速材でより大きくなる。この減速材としては、重金属である鉛及びタングステンが有効である。鉛（またはタングステン）で構成された減速部材を用いることにより高エネルギーのγ線の減速が可能になる。しかしながら、鉛及びタングステンは、放射線遮へい体の材料でもある。鉛（またはタングステン）の厚みを厚くした場合には、減速機能よりも放射線遮へい機能が大きくなり、せっかく減速効果により発生した低エネルギーのγ線が吸収されてしまう。
【００４２】
発明者等が種々の検討を行った結果、放射線遮へい機能よりも減速機能を発揮するためには、鉛及びタングステン等で構成された減速部材の厚みを、１μｍ〜１ｍｍにすれば良いことを見出した。減速部材の厚みを１μｍ〜１ｍｍにすることによって、上記した放射性残渣物から放出された高エネルギーの放射線（例えば、Ｃｓ−１３７から放出された６６０ｋｅＶのγ線）を減速し、光電効果領域内の低いエネルギーを有する放射線を得ることができる。これにより、太陽電池で効率良く電力を発生させる可視光を蛍光体から得ることができる。
【００４３】
発明者等は、１μｍ〜１ｍｍの厚みの減速部材を用いた場合、どの程度の減速が可能かを検討した。コンプトン散乱は、クライン−仁科の式により運動学的に正確に解くことが可能である。しかしながら、放射性残渣物から放出された放射線（例えば、γ線）は、概略、１回の散乱によりエネルギーが約半分に減速される。このため、Ｃｓ−１３７から放出されたγ線のエネルギーである６６０ｋｅＶを１００ｋｅＶまで減速させるには、そのγ線を、減速部材で２〜３回程度、散乱させることによって達成できる。すなわち、γ線を２回散乱させることによりエネルギーが１／４に減速され、３回散乱させることによりエネルギーが１／８に減速される。
【００４４】
太陽電池での発電に貢献する放射線を放出する放射性残渣物は、放射線遮へいのために、コンクリートの側壁、床及び天井で取り囲まれた部屋の中に収納する必要がある。放射性残渣物から放出された放射線は、減速部材だけでなく上記した部屋の側壁による反射によっても減速される。側壁での反射による減速も考慮すれば、減速部材で、２回程度、散乱させることによって、高いエネルギーの放射線を光電効果領域内のエネルギーまで減速させることができる。
【００４５】
医療分野で使用される増感紙に用いられる蛍光剤（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：ＴｂまたはＣａＷＯ４）の替りに、電子衝撃により蛍光を発するブラウン管用蛍光体に用いられる蛍光剤を使用してもよい。このブラウン管用蛍光剤の例として、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ（硫化亜鉛・銅・アルミニウム）、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ（硫化亜鉛・銅・金・アルミニウム）及びＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（酸硫化イットリウム・ユーロピウム）がある。ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌは、放射線の入射により波長λが５３０ｎｍの黄緑の蛍光を発する。ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌは、波長λが５３５ｎｍの黄緑の蛍光を発する。Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕは、波長λが６２０ｎｍの赤色の蛍光を発する。ＺｎＳ：Ｃｕ、ＡｌはＸ線及びγ線にも良く反応する。ブラウン管用蛍光剤は、ブラウン管内で非常に多数の電子による衝撃を受けているので、格子欠陥等による劣化に対する耐力が大きい。ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、及びＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕのいずれかで作られた蛍光体を使用してもよい。
【００４６】
以上の検討結果を踏まえて、発明者らは、使用済核燃料の再処理で発生した放射性残渣物から放出される電離放射線を太陽電池を用いた発電に利用できることを新たに見出したのである。具体的には、発明者等は、使用済核燃料の再処理で発生する放射性残渣物から放出される電離放射線を減速部材で減速した後に蛍光体に入射し、電離放射線の入射により蛍光体で発生した可視光を太陽電池に入射して電力を発生する新たな発電システムを考え出した。
【００４７】
本発明の実施例を、以下に説明します。
【実施例１】
【００４８】
本発明の好適な一実施例である実施例１の、太陽電池を用いた発電方法を、以下に説明する。まず、この発電方法に用いられる太陽電池発電システムを、図１を用いて説明する。本実施例の太陽電池発電システム１は、複数の発電パネル２、パワーコンディショナー（直流／交流変換装置）９及び放射線源１１を備えている。
【００４９】
各発電パネル２は、太陽電池３、蛍光体４、反射体５、減速部材６、遮光部材７及び基
板（支持部材）８を有する。複数の太陽電池３が配列されて基板８の一面に設置される。
蛍光体４が各太陽電池３を覆って各太陽電池３及び基板８に設置される。反射体５が蛍光
体３を覆って蛍光体４及び基板８に設置される。反射体５としては、アルミ箔、またはク
ロムめっき等の鏡材質を用いる。減速部材６が反射体５を覆って反射体５及び基板８に設
置される。遮光部材（例えば、黒い紙）７が減速部材６を覆って減速部材６及び基板８に
設置される。
【００５０】
パワーコンディショナー９が、配線１０によって、各発電パネル２に設けられたそれぞれの基板８に設置された各太陽電池３に接続されている。
【００５１】
地中に、密閉された太陽電池収納室１２が形成されている。太陽電池収納室１２の四方の側壁１３が、放射線を遮へいするために鉄筋コンクリートで形成されている。四方の側壁１３には、太陽電池収納室１２に面して、側面１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが形成されている。太陽電池収納室１２の床（図示せず）及び天井も、鉄筋コンクリートで形成される。太陽電池収納室１２には発電パネル２を搬入する出入口（図示せず）が形成されており、この出入口は遮へい扉（図示せず）で密閉される。
【００５２】
放射線源１１が太陽電池収納室１２内に設置される。各発電パネル２は、減速部材６が放射線源１１の方を向いて基板８が放射線源１１と反対側に位置するように、太陽電池収納室１２内に設置される。放射線源１１から側壁１３に向って、遮光部材７、減速部材６、反射体５、蛍光体４及び太陽電池３が、この順番で配置される。遮光部材７配線１０によって各太陽電池３に接続されているパワーコンディショナー９は、放射線源１１から放出された放射線による悪影響を避けるために、太陽電池収納室１２の外に配置される。
【００５３】
各太陽電池３にはアモルファスＳｉ太陽電池を用いており、蛍光体４には、例えば、医療分野で用いられている増感紙を用いた。この増感紙は、例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂにて作成されている。Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを含む蛍光体４の厚みは３００〜５００μｍである。
【００５４】
本実施例では、放射線源１１として、使用済核燃料の再処理で発生した、長半減期の放射性核種を含む放射性残渣物を使用する。使用済核燃料の再処理は、原子炉から取り出されて燃料貯蔵プールに保管されていた使用済燃料集合体内に存在する使用済核燃料から核分裂性物質（例えば、Ｕ−２３５及びＰｕ−２３９等）を含む核燃料物質を回収するために行なわれる。回収された核燃料物質は、新たに製造される燃料集合体の核燃料物質として使用される。使用済核燃料の再処理では、回収した核燃料物質以外の物質が放射性残渣物として残る。従来、この放射性残渣物は、高レベル放射性廃棄物としてガラス固化され、埋設処分されている。しかしながら、放射性残渣物は、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０等の長半減期の放射性核種を含んでおり、実質的に無尽蔵に放射線を放出する。このような放射性残渣物は、本実施例の太陽電池を用いた発電方法にとっては有効な資源であり、放射線源１１として利用することができる。放射線源１１は、密封容器（図示せず）内にその放射性残渣物を充填して構成される。
【００５５】
太陽電池収納室１２内で、放射線源１１に含まれている各放射性核種から放出された放射線は、各発電パネル２に向って進行する。ここでは、放射線源１１に含まれているＣｓ−１３７に着目して説明する。Ｃｓ−１３７は、６６０ｋｅＶのγ線を放出する。このγ線が、発電パネル２において、遮光部材７を透過して減速部材６に達する。γ線は、実質的に遮光部材７でエネルギーが消費されず、減速部材６で減速されてエネルギーが低下する。具体的には、減速部材６を透過したγ線は、エネルギーが平均として３３０ｋｅＶに低下する。減速部材６であるタングステン膜は放射線遮へいの機能も有するので、放射線源１１である放射性残渣物から放出された電子及びα線等の荷電粒子がタングステン膜によって遮へいされる。このため、減速部材６を透過した放射線は、光子として取り扱うことができる。
【００５６】
減速部材６を透過してエネルギーが低下したγ線は、反射体５を透過して蛍光体４に入射される。γ線のエネルギーは３３０ｋｅＶで１００ｋｅＶより大きいので、蛍光体４内ではγ線のエネルギーの吸収がほとんど起こらない。このため、３３０ｋｅＶのγ線によっては蛍光体４から可視光がほとんど放出されない。３３０ｋｅＶのγ線は、蛍光体４、太陽電池３及び基板８を透過し、側面１４Ａで反射される。側面１４Ａで反射したγ線の進行方向は、γ線が側面１４Ａに当たる角度によって異なる。例えば、側面１４Ａで反射されたγ線が、側面１４Ｂで反射され、その後に側面１４Ｃで反射されて、発電パネル２に再び入射されたとする。このγ線は、再度、減速部材６であるタングステン膜により減速される。側面１４Ｂ及び１４Ｃでの２回の反射によりエネルギーが低減されたγ線が、減速部材６による再度の減速により、エネルギーを１００ｋｅＶ以下に低下させる。
【００５７】
１００ｋｅＶ以下のγ線が、上記した蛍光体（例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを蛍光剤として有する増感紙）４に再び入射する。このエネルギーのγ線が蛍光体４に入射することによって、蛍光体４は、蛍光、すなわち、可視光を発生する。この蛍光は、以下のようにして発生する。図３に示すように、蛍光体４において第１安定準位に存在する電子が含まれるγ線の１００ｋｅＶ以下のエネルギーによって励起されて第２安定準位に遷移する。１００ｋｅＶ以下のγ線を蛍光体４に入射することによって、第１安定準位から第２安定準位に遷移する電子の量が非常に多くなり、第２安定準位に滞在する電子の量が増大する。第２安定準位から第１安定準位に戻る電子の量も増大する。電子が第１安定準位に戻るときに放出されるエネルギーが蛍光になるので、第１安定準位に戻る電子の量の増大は発生する蛍光（可視光）の量を増大させる。
【００５８】
Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを有する増感紙を用いることによって、約１０〜１５Ｃｄ？ｍ−２／Ｒｓｅｃ−１の輝度を持つ、波長５５０ｎｍの可視光が発生する。この輝度の値は、太陽光条件ＡＭ１．５の１／１００００に相当する。したがって、１０４Ｒ／ｓｅｃ以上の照射線量が得られるので、蛍光体４で発生した可視光は太陽光と同等以上の光強度を有する。蛍光体４で発生した可視光は太陽電池３に入射される。太陽電池３は、入射した可視光の波長域にマッチした光起電力効果により、光エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換する。太陽電池３に入射する可視光の増大は、それだけ、太陽電池３での電力発生量が増大することになる。
【００５９】
放射線、例えば、γ線は放射線源１１から四方に放出される。このため、放出されたあるγ線は、側面１４Ｃで反射された後、側面１４Ｂで反射されて、発電パネル２に入射される。放出された他のγ線は、側面Ｄで反射されて側面Ｃで反射された後、側面１４Ｂでさらに反射されて発電パネル２に入射される。また、放出されたγ線のうち、側面１４Ｃで反射されて発電パネル２に入射されるものもある。このように、放出された各γ線は、様々な経路を経て発電パネル２に入射される。いずれの場合でも、減速部材６で減速されたγ線のエネルギーが１００ｋｅＶ以下になったとき、蛍光体４は、このγ線によって可視光を発生する。減速されたγ線のエネルギーが１００ｋｅＶより大きい場合には、このγ線によって蛍光体４が可視光を発することはなく、そのγ線が側面１４Ｃで反射されてさらに幾つかの側面で反射されて再び発電パネル２に入射される。減速部材６で減速されたγ線のエネルギーが１００ｋｅＶ以下になったとき、蛍光体４は上記したように可視光を発する。
【００６０】
各太陽電池３で発生した直流の電力は、配線１０によってパワーコンディショナー９に導かれて交流に変換される。交流に変換された電力は、パワーコンディショナー９から該当する負荷に供給される。１つの発電パネル２の全太陽電池３から配線１０に出力された電力の電圧が０．５Ｖであり、電流が５０ｍＡである。電力パネル２を６００個並べることによって、電圧が３００Ｖ，電流が３０Ａになり、９ｋＷの電力を得ることができる。
【００６１】
本実施例は、減速部材６を有する発電パネル２を用いているので、減速部材６で減速された放射線を蛍光体４に入射することができ、可視光の発生量を増加できる。減速部材６を設けることによって、放射線の減速を早めることができ、蛍光体４で単位時間当たりに発生する可視光の量が増加する。このため、特開２００２−３４１０９４号公報及び特開平７−２７４４１７号公報に記載された太陽電池発電システムに比べて、太陽電池１個当たり（または単位面積当たり）の電力の発生量を１０００倍〜１００００倍に高めることができる。
【００６２】
本実施例は、放射線源１１として、使用済核燃料の再処理で発生した、長半減期の放射性核種を含む放射性残渣物を使用している。この放射性残渣物は、現在の地球上で最も強力なγ線源の一つである。放射性残渣物は、従来、高レベル放射性廃棄物として厄介者扱いをされ、ガラス固化体にされて専用容器に封入され、１００年以上に亘って地中深くに保管される。このため、ガラス固化体内の高レベル放射性廃棄物から放出される放射線の膨大なエネルギーは、周囲の地層を温めるために使われている。しかしながら、本実施例は、従来、厄介者扱いされていた放射性残渣物から放出される実質的に無尽蔵と言える放射線のエネルギーを用いて電力を発生することができる。本実施例によって、その放射性残渣物を有効な資源に変えることができた。これは、人類にとって計り知れないメリットである。
【００６３】
使用済核燃料の再処理で発生した放射性残渣物を放射線源１１に利用しているので、発電パネル２及び放射線源１１を地中の太陽電池収納室１２に設置した後は、放射性核種の半減期の制限を受けるが、実質的に半永久的に電力を得ることができる。これは、放射性残渣物が半減期の放射性核種を含んでおり、この放射性核種から半永久的に放出される放射線を発電パネル２に入射できるからである。本実施例の太陽電池発電システム１は、既存の太陽電池を用いた太陽光発電のように、日射方向による効率の変化、及び天気及び昼夜の区別による発電の制約等に煩わされることも無く、連続して電力を発生することができる。さらに、太陽電池発電システム１は、既存の太陽光発電と同様に、ＣＯ２を発生しない。
【００６４】
また、放射性残渣物を太陽電池発電システム１の放射線源１１に用いることによって、放射線源１１として用いられた放射性残渣物を基に高レベル放射性廃棄物のガラス固化体を製造することが不要になる。したがって、高レベル放射性廃棄物のガラス固化体の発生量が低減される。
【００６５】
本実施例では、放射線源１１である放射性残渣物から放出された電子及びα線等の荷電粒子が減速部材６で止められるので、荷電粒子が太陽電池３に入射されることがない。このため、減速部材６の設置により、太陽電池３が荷電粒子により損傷を受けることを回避することができる。
【００６６】
本実施例に用いられる発電パネル２に反射体５が設けられているので、蛍光体４で発生した可視光が太陽電池３に入射される確率が向上する。蛍光体４で発生した可視光が放射線源１１側に向って進行した場合でも、この可視光は、反射体５によって太陽電池３側に反射され、太陽電池３に入射される。このため、太陽電池３に入射される可視光の量が増大し、太陽電池３で発生する電力の量がさらに増大する。
【００６７】
遮光部材７は、外部から発電パネル２内に侵入する可視光を遮る。このため、発電パネル２の外からの可視光が太陽電池３に入射することを阻止できる。減速部材６によっても外部からの可視光を遮ることができるので、遮光部材７の設置を取り止めることもできる。
【００６８】
蛍光体４としてＣａＷＯ４で構成され厚みが３００〜５００μｍの増感紙を用いてもよい。この増感紙によって得られる可視光は、輝度が約１．１０Ｃｄ？ｍ−２／Ｒｓｅｃ−１となり、波長が３００〜６００ｎｍ（中心：４３０ｎｍ）となる。ＣａＷＯ４の増感紙は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ製の増感紙に比べて得られる可視光の波長が短くて太陽電池３の可視光収集効率も低下する。減速部材６、ＣａＷＯ４の増感紙及びアモルファスＳｉの太陽電池３を有する発電パネルの電力の発生量は、発電パネル２のそれよりも低下するが、特開２００２−３４１０９４号公報及び特開平７−２７４４１７号公報のそれよりも向上する。
【００６９】
タングステン膜の実効原子番号は、７４であり、ＣａＷＯ４の実効原子番号の６２よりも大きい。このため、タングステン膜の減速効果は、大きくなる。
【００７０】
減速部材６として、タングステン膜の替りに、例えば、１００μｍの厚みを有する鉛の膜を用いてもよい。鉛膜もタングステン膜と同様に放射線を減速することができる。
【実施例２】
【００７１】
本発明の他の実施例である実施例２の、太陽電池を用いた発電方法を、以下に説明する。この発電方法に用いられる太陽電池発電システムを、図９を用いて説明する。本実施例の太陽電池発電システム１Ａは、太陽電池発電システム１において複数の発電パネル（例えば、３枚の発電パネル）２を、太陽電池収納室１２内で放射線源１１と太陽電池収納室１２の側壁１３の間で、放射線源１１から側壁１３に向う方向において、並行に配置している。太陽電池発電システム１Ａの他の構成は太陽電池発電システム１と同じである。
【００７２】
太陽電池発電システム１Ａでは、３枚の発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃが放射線源１１と太陽電池収納室１２の側壁１３の間に配置され、発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃが、例えば、側面１４Ａに平行に配置されている（図示せず）。発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ、図１に示す発電パネル２と同じ構成を有する。発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれ太陽電池３が、配線１０によってパワーコンディショナー９に接続される。
【００７３】
太陽電池収納室１２内の放射線源（使用済核燃料の再処理で発生した放射性残渣物を含む）１１から放出された放射線、例えば、Ｃｓ−１３７から放出された６６０ｋｅＶのγ線１６が、太陽電池発電システム１Ａで、放射線源１１に最も近い位置に存在する発電パネル２Ａに入射される。このγ線１６は発電パネル２Ａの減速部材６で減速され、エネルギーが３３０ｋｅＶに低減される。３３０ｋｅＶのγ線１６は、発電パネル２Ｂの減速部材６で減速され、エネルギーが１６５ｋｅＶに低減される。１６５ｋｅＶのγ線１６は、太陽電池収納室１２の水平断面において放射線源１１から最も遠い位置に存在する発電パネル２Ｃの減速部材６で減速され、エネルギーが約８２ｋｅＶに低減される。発電パネル２Ｃでは、約８２ｋｅＶのγ線１６が蛍光体４に入射されるので、蛍光体４において可視光が発生する。この可視光が発電パネル２Ｃの太陽電池３に入射されるので、この太陽電池３で電力が発生する。上記したケースでは、γ線１６により、発電パネル２Ａ及び２Ｂの各蛍光体４で可視光が発生しない。
【００７４】
前述したように、放射線源１１から放出された放射線は、様々な方向に放出され、様々な経路を経て該当する発電パネルに入射される。このため、入射するγ線によっては、発電パネル２Ａ及び２Ｂのいずれかの発電パネルの蛍光体４でも可視光が発生するので、該当する太陽電池３で電力を発生することができる。発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃに設けられた全太陽電池３が配線１０によってパワーコンディショナー９に接続されているので、全太陽電池３で発生した電力が、パワーコンディショナー９で交流に変換される。
【００７５】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。特に、本実施例では、発電パネルを複数層（発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）に配置しているので、実施例１よりも、放射線の減速を早めることができ、蛍光体４で単位時間当たりに発生する可視光の量が増加する。このため、実施例１よりも、単位時間当たりの電力の発生量がさらに増大する。
【実施例３】
【００７６】
本発明の他の実施例である実施例３の、太陽電池を用いた発電方法を、以下に説明する。この発電方法に用いられる太陽電池発電システム１Ｂを、図１０及び図１１を用いて説明する。本実施例の太陽電池発電システム１Ｂは、太陽電池発電システム１Ａにおいて、発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃを含む複数の発電パネルモジュール１５を、放射線源１１の周囲を取り囲むように環状に配置した構成を有する。太陽電池発電システム１Ｂの他の構成は太陽電池発電システム１Ａと同じである。
【００７７】
本実施例で用いる放射線源１１は、軸方向に細長い密封容器に、使用済核燃料の再処理で発生した放射性残渣物を収納している。この放射線源１１は、太陽電池収納室１２の床面に対して垂直に立てられて設置されており、軸方向が上下方向を向いている。各発電パネルモジュール１５も、放射線源１１と同様に、太陽電池収納室１２内に設置される。
【００７８】
各発電パネルモジュール１５は、太陽電池発電システム１Ｂの水平断面において、発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち、発電パネル２Ａを放射線源１１に最も近い位置に、発電パネル２Ｃを放射線源１１から最も離れた位置に配置している。発電パネル２Ｂは発電パネル２Ａと発電パネル２Ｃの間に配置される。換言すれば、発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、この順に放射線源１１から側壁１３に向って配置される。
【００７９】
複数の発電パネルモジュール１５は、放射線源１１を取り囲んで環状に配置されるだけでなく、放射線源１１の軸方向にも環状に複数段になるように配置されている（図１１参照）。すなわち、複数の発電パネルモジュール１５は、放射線源１１を取り囲む、例えば、横断面が八角形の筒状体を形成するように配置されている。
【００８０】
本実施例では、放射線源１１から放出された放射線、例えば、Ｃｓ−１３７から放出されたγ線は、必ず最初に、どれかの発電パネルモジュール１５の発電パネル２Ａに入射される。その後は、実施例２と同様に、γ線が、発電パネル２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各減速部材６で減速されてエネルギーが低減される。このエネルギーが１００ｋｅＶ以下になった発電パネル内で、１００ｋｅＶ以下のγ線が蛍光体４に入射されることによって、この蛍光体４で可視光が発生し、太陽電池３での電力の発生に貢献する。もし、最も外側に位置する発電パネル２Ｃの減速部材６で減速されたγ線のエネルギーが１００ｋｅＶよりも大きい場合には、このγ線は側壁１３の側面で反射されていずれかの発電パネルモジュール１５の発電パネル２Ｃに入射される。このγ線は内側の発電パネル２Ａに向って進行する。その過程で、γ線が発電パネル２Ｃの減速部材６等で減速され、γ線のエネルギーが１００ｋｅＶ以下に低減される。エネルギーが１００ｋｅＶ以下になった発電パネルの蛍光体４で可視光が発生し、この発電パネルの太陽電池３で電力が発生する。
【００８１】
パワーコンディショナー９が、配線１０によって、全ての発電パネルモジュール１５の３枚の発電パネルに設けられた全太陽電池３に接続されているので、全太陽電池３で発生した電力がパワーコンディショナー９に導かれて交流に変換される。
【００８２】
本実施例は、実施例２で生じる各効果を得ることができる。コンプトン散乱されたγ線の向う方向は、基本的に、特定することができない。したがって，本実施例のように、複数の発電パネルモジュールを放射線源の周囲に環状に配置することによって、コンプトン散乱されたγ線をいずれかの発電パネルモジュールに入射させることができ、最も効率良く電力を発生させることができる。コンプトン散乱されたγ線は、環状配置された複数の発電パネルモジュールで全て捕捉することができる。
【実施例４】
【００８３】
本発明の他の実施例である実施例４の、太陽電池を用いた発電方法を、図１２を用いて説明する。この発電方法に用いる太陽電池発電システム１Ｃは、太陽電池発電システム１において放射線源１１を放射線源１１Ａに替え、蛍光体４を、電子衝撃により蛍光を発するブラウン管用蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、ＡｌまたはＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕで構成）で構成した構造になっている。太陽電池発電システム１Ｃの他の構成は太陽電池発電システム１と同じである。本実施例で用いる放射線源１１Ａは、実施例１〜３で用いた、放射性残渣物を有する放射線源１１ではなく、Ｃｏ−６０である。放射線源１１Ａ及び発電パネル２が太陽電池収納室１２内に設置される。放射線源１１Ａと発電パネル２の間に、放射線源１１Ａ側に凹面が形成された散乱体１７を配置する。放射線源１１ＡのＣｏ−６０からは１．１ＭｅＶのγ線が放出される。このγ線は、散乱体１７の配置によって発電パネル２に直接入射されることは無く、散乱体１７の凹面、または、太陽電池収納室１２の側壁１３の側面１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ及び１４Ｄのいずれかで少なくとも１回反射された後に、発電パネル２に入射される。１．１ＭｅＶのγ線は、散乱体１７等で減速されその平均エネルギーが入射時の半分のエネルギー（約５５０ｋｅＶ）程度に低減される。このエネルギーのγ線が発電パネル２に入射されたときには、減速部材６でさらにγ線が減速され、同様に複数の減速部材６の効果で入射したときのγ線のエネルギーの半分の平均エネルギー（約２７５ｋｅＶ）程度まで低減される。このエネルギーを有するγ線がブラウン管用蛍光体で構成された蛍光体４に入射されると、蛍光体４が可視光である蛍光を発生する。この蛍光を入射する太陽電池３で電力が発生する。
【００８４】
本実施例でも、実施例１で生じる各効果を得ることができる。放射線源１１Ａは、実施例２及び３において放射線源１１の替りに使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、太陽電池を用いる発電方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ，１Ｂ…太陽電池発電システム、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…発電パネル、３…太陽電池、４…蛍光体、６…減速部材、９…パワーコンディショナー、１１，１１Ａ…放射線源、１２…太陽電池収納室、１３…側壁、１５…発電パネルモジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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