(57)【要約】【課題】陽子数９４、質量数２３９のプルトニウム（Pu）を陽子数９２、質量数２３８のウラン（U）に変換する技術を提供する。【解決手段】重水を供給し、BaTiO3の酸化物イオンの一部をDydrideに置換する。放射性物質である陽子数９４、質量数２３９のプルトニウム（Pu）に、Dydrideを付加し、MgO-Pd,MgO-Pd-Pt, MgO-Pd-Niのいずれかを触媒とし、光電効果を期待できる特定波長の光を照射し、陽子数９２、質量数２３８のウラン（U）に変換する。Dydrideの移動制御に電気分解を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質にDydrideを付加し、
MgO-Pd,MgO-Pd-Pt, MgO-Pd-Niのいずれかを触媒とし、
特定波長の光を照射し、
前記放射性物質を前記放射性物質より陽子数の少ない物質とする
ことを特徴とする放射性物質の安定化方法。
【請求項２】
前記放射性物質は、陽子数９４のプルトニウムであり、
前記放射性物質より質量数の少ない物質は、陽子数９２のウランであり、
前記触媒は、陽子数を１つづつ下げる
ことを特徴とする請求項１記載の放射性物質の安定化方法。
【請求項３】
MgO層とPd層が交互に積層した積層体に、前記放射性物質を載置し、触媒とする
ことを特徴とする請求項１または２記載放射性物質の安定化方法。
【請求項４】
MgO-Pd,MgO-Pd-Pt,MgO-Pd-Niのいずれかを粉とし溶剤に溶かし、前記放射性物質に噴霧し、触媒とする
ことを特徴とする請求項１または２記載放射性物質の安定化方法。
【請求項５】
電気分解により前記Dydrideを前記放射性物質へ近づける
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の放射性物質の安定化方法
【請求項６】
電気分解する際、陰極と陽極を交番する
ことを特徴とする請求項５記載放射性物質の安定化方法。
【請求項７】
前記Dydrideは、BaTiO3の酸化物イオンの一部を置換したものである
ことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載放射性物質の安定化方法。
【請求項８】
前記は、前記BaTiO3の酸化物イオンの一部をDydrideに置換する際、特定波長の光を照射する
ことを特徴とする請求項７記載の放射性物質の安定化方法。
【請求項９】
上下の二枚の殻と、
前記二枚の殻を開閉自在とする駆動機構と、
前記上殻または前記下殻の何れかに設けられる陽電極と、前記陽極が設けられた殻と反対外に設けられる陰陽極と、
前記上殻に設けられる重水供給機構と、
前記上殻に設けられる第１ガス排出機構と、
前記上殻に担持されるBaTiO3体と、
前記BaTiO3体に対し特定波長の光を照射する第１照射機構と、
前記下殻に設けられ、放射性物質を載置する放射性物質載置機構と、
前記放射性物質載置機構に触媒を供給する触媒供給機構と、
前記放射性物質載置機構に対し特定波長の光を照射する第２照射機構と、
前記下殻に設けられる第２ガス排出機構と
を備えることを特徴とする放射性物質安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放射性廃棄物等の長寿命の放射性物質を安定物質に変換する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる放射性廃棄物の処理は緊急の課題である。特に、福島第一原発に関し、廃炉に向けたロードマップが示されているが、高レベル放射性廃棄物により内部の状況調査さえ充分に進まず、燃料デブリ取り出しまでの具体策を示せないでいる。
【０００３】
放射性廃棄物の処理として、放射性廃棄物中に含まれる長寿命放射性核種を短寿命又は非放射性の安定核種に変換する核種変換処理がある。図６に横軸に中性子数をとり縦軸に陽子数をとった核種図を記載する。
【０００４】
従来は原子炉や加速器を利用して核種変換を行っていた。大規模かつ高価な装置を用いなければならず、核種変換に要する費用が嵩むという問題があった。これに対し、小規模な装置で核種変換を行う技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１では、CaO-Pdを介して、重水素とCs（セシウム）を反応させることでPr（プラセオジム）に変換されることが示されている。同様にCaO-Pdを介して、重水素とSr（ストロンチウム）を反応させることでMo（モリブデン）に変換されることが示されている。
【０００６】
なお、特許文献２については、後述する実施形態の説明において引用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許4347262号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１３/００８７０５  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献1での反応は、陽子数５５のCsを陽子数５９のPrに変換するものおよび、陽子数３８のSrを陽子数４２のMoに変換するものであり、陽子数が４つ上がる反応である。
【０００９】
特許文献1ではPu(プルトニウム）について言及されていない。陽子数９４のPuに適用した場合、陽子数９８のCf（カリホルニウム）に変換される可能性がある。Cfは物理的、化学的性質も不明な部分が多い。一方で、陽子数９２のUr（ウラン）は地球上で天然に存在している。
【００１０】
本願は上記課題を解決するものであり、放射性物質を陽子数の少ない物質に変換することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明は、放射性物質の安定化方法である。放射性物質にDydrideを付加し、MgO-Pd,MgO-Pd-Pt, MgO-Pd-Niのいずれかを触媒とし、特定波長の光を照射し、前記放射性物質を前記放射性物質より陽子数の少ない物質とする。
【００１２】
上記発明において好ましくは  前記放射性物質は、陽子数９４のプルトニウムであり、前記放射性物質より質量数の少ない物質は、陽子数９２のウランである。前記触媒は、陽子数を１つづつ下げる。
【００１３】
上記発明において好ましくは、MgO層とPd層が交互に積層した積層体に、前記放射性物質を載置し、触媒とする。
【００１４】
上記発明において好ましくは、MgO-Pd,MgO-Pd-Pt,MgO-Pd-Niのいずれかを粉とし溶剤に溶かし、前記放射性物質に噴霧し、触媒とする。
【００１５】
上記発明において好ましくは、電気分解により前記Dydrideを前記放射性物質へ近づける。
【００１６】
上記発明において好ましくは、電気分解する際、陰極と陽極を交番する。
【００１７】
上記発明において好ましくは、前記Dydrideは、BaTiO3の酸化物イオンの一部を置換したものである。
【００１８】
上記発明において好ましくは、前記BaTiO3の酸化物イオンの一部をDydrideに置換する際、特定波長の光を照射する。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の放射性物質安定化装置は、上下の二枚の殻と、前記二枚の殻を開閉自在とする駆動機構と、前記上殻または前記下殻の何れかに設けられる陽電極と、前記陽極が設けられた殻と反対外に設けられる陰陽極と、前記上殻に設けられる重水供給機構と、前記上殻に設けられる第１ガス排出機構と、前記上殻に担持されるBaTiO3体と、前記BaTiO3体に対し特定波長の光を照射する第１照射機構と、前記下殻に設けられ、放射性物質を載置する放射性物質載置機構と、前記放射性物質載置機構に触媒を供給する触媒供給機構と、前記放射性物質載置機構に対し特定波長の光を照射する第２照射機構と、前記下殻に設けられる第２ガス排出機構とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、放射性物質を陽子数の少ない安定物質に変換することができる。具体的には、陽子数９４、質量数２３９のプルトニウム（Pu）を陽子数９２、質量数２３８のウラン（U）に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Dydride生成概念図
【図２】Dydride生成装置基本構成
【図３】核変換概念図
【図４】核変換装置基本構成
【図５】放射性物質安定化装置概略構成
【図６】核図表
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〜概要〜
本発明の安定化技術は、Dydride生成と核変換とから構成される。図１および図２は、Dydride生成工程を説明する図である。図３および図４は、核変換工程を説明する図である。
【００２３】
Dydride生成工程により生成されたDydrideが放射性物質に供給され、核変換工程にて用いられる。
【００２４】
図５は、廃炉対象の格納容器内に適用される安定化装置の例を示す図である。安定化装置は、Dydride生成と核変換を平行して行う。
【００２５】
〜Dydride生成〜
Hydrideは広義には水素化合物であり、水素（H-）と化合した物質のことである。狭義には水素化物イオン（H-）を言う。例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属あるいは第13族・14族元素などの、電気的に陽性な元素の水素化物が電離するときに生成される。
【００２６】
Dydride（D-）は、重水素の陰イオンである。重水素は重水を電気分解することで得られる。
【００２７】
ところで、電子機器において半導体セラミックスとして使われているチタン酸バリウム（BaTiO3）には、300℃以上600℃以下（たとえば400℃程度）の低温にて、真空中又は不活性ガス雰囲気中で水素化リチウム（ＬｉＨ）、水素化カルシウム（ＣａＨ２）、水素化ストロンチウム（ＳｒＨ２）、水素化バリウム（ＢａＨ２）から選ばれるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水素化物を介して、水素化物イオン（H-）を取り込む能力があることが知られている。具体的には、チタン酸バリウム（BaTiO3）の酸化物イオン（O-）のうち最大２０％が水素化物イオン（H-）により置換可能である（特許文献２参照）。
【００２８】
図１はDydride生成の概念図であり、図２はDydride生成装置の基本構成を示す図である。
【００２９】
水素化物イオン（H-）を取りこんだチタン酸バリウム（BaTiO3）に対し、重水を供給し、電気分解する。さらに重水素の光電効果を期待して特定波長の光（例えば波長２７３．５nmのLED光）を照射する。
【００３０】
その際、別途チタン酸バリウム（BaTiO3）膜を担持してもよいし、チタン酸バリウム（BaTiO3）を電極としてもよい。
【００３１】
電気分解により、Dydrideはチタン酸バリウム（BaTiO3）に近づき取り込まれる。その際、陽極と陰極を適宜交番して、Dydrideの流れを制御してもよい。
【００３２】
さらに、真空引きを併用して、Dydrideの流れを補助してもよい。
【００３３】
〜核変換〜
次に、核変換について説明する。図３は核変換の概念図であり、図４は核変換装置の基本構成を示す図である。
【００３４】
陽子数９４、質量数２３９のプルトニウム（Pu）を陽子数９２、質量数２３８のウラン（U）に核変換する例について説明する。原子炉を運転すると、放射性廃棄物として、プルトニウム239が生成される。プルトニウム239の半減期は2.411万年である。一方、ウラン238は地球上で天然に存在しており、核分裂しにくい安定物質である。
【００３５】
放射性物質であるプルトニウム239に、Dydrideを供給する。このとき、MgO-Pd,MgO-Pd-Pt, MgO-Pd-Niのいずれかを触媒として用いる。さらに重水素の光電効果を期待して特定波長の光（例えば波長２７３．５nmのLED光）を照射する。
【００３６】
プルトニウム239は、ネプツニウム239を経て、ウラン238となる。同時に、ヘリウム（He）が生成され、エネルギーが放出される。
【００３７】
MgO層とPd層が交互に積層した積層体（適宜、Pt層またはNi層も積層）に、プルトニウム239を含む放射性物質を載置してもよい。
【００３８】
MgO-Pd,MgO-Pd-Pt,MgO-Pd-Niのいずれかを粉とし溶剤に溶かし、プルトニウム239を含む放射性物質に噴霧してもよい。
【００３９】
特許文献１記載のCaO-Pdは陽子数を４つ上げる触媒であるのに対し、本願MgO-Pd等は陽子数を１つづつ下げる触媒である。
【００４０】
電気分解により、Dydrideはプルトニウム239に近づき反応する。その際、陽極と陰極を適宜交番して、Dydrideの流れを制御してもよい。
【００４１】
さらに、真空引きを併用して、Dydrideの流れを補助してもよい。
【００４２】
〜安定化装置〜
図２はDydride生成装置の基本構成を示し、図４は核変換装置の基本構成を示している。廃炉対象の格納容器内に適用される放射性物質安定化装置は、Dydride生成機能と核変換機能とを併せ持つ。
【００４３】
図５は、放射性物質安定化装置の構成例を示す図である。
【００４４】
放射性物質安定化装置は、上下の二枚の殻１，２と、上殻１および下殻２を開閉自在とする駆動機構３とから構成される。
【００４５】
放射性物質安定化装置は、廃炉対象の格納容器内に投入され、放射性物質を上殻１および下殻２にて挟み、処理空間を形成する。
【００４６】
上殻１および下殻２にはそれぞれ電極６，７が設けられている。電極６，７の陰陽は適宜交番可能である。なお、図５では簡略の為、陰極陽極が１つづつ記載されているが、図２記載の陰極陽極および図４記載の陰極陽極が併設されていてもよい。
【００４７】
上殻１には、重水供給機構１１と、第１ガス排出機構１２と、BaTiO3体１３と、第１照射機構１４とが設けられている。
【００４８】
重水供給機構１１は重水を供給し、BaTiO3体１３はDydride取り込む。その際生成される酸素等は、第１ガス排出機構１２を介して排出される。
【００４９】
第１照射機構設１４は、特定波長の光をBaTiO3体１３に照射する。
【００５０】
上殻１または下殻２のいずれかに、触媒供給機構１９が設けられている。
【００５１】
下殻２には放射性物質載置機構２１と、第２照射機構２２と、第２ガス排出機構２３とが設けられている。
【００５２】
放射性物質載置機構２１は、放射性物質を載置する。
【００５３】
BaTiO3体１３に保持されているDydrideは電気分解により、放射性物質載置機構２１上の放射性物質に近づき、反応する。第２照射機構設２２は、特定波長の光を放射性物質載置機構２１に照射する。
【００５４】
その際生成されるヘリウムは、第２ガス排出機構２３を介して排出される。
【００５５】
放射性物質安定化装置により、廃炉対象の格納容器内のプルトニウム239を含む放射性物質は、安定物質であるウラン238となる。
【００５６】
これにより、廃炉対象の格納容器内の調査が容易になり、燃料デブリ取り出し作業も可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１  上殻
２  下殻
３  駆動機構
６  電極
７  電極
１１  重水供給機構
１２  第１ガス排出機構
１３  BaTiO3体
１４  第１照射機構
１９  触媒供給機構
２１  放射性物質載置機構
２２  第２照射機構
２３  第２ガス排出機構
【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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