(57)【要約】    【課題】  本発明の目的は、トリチウムに汚染された金属及び非金属からなる処理材料を安全かつ短時間に除染するトリチウム除染装置とその方法を提供することにある。    【解決手段】  本発明は、トリチウムに汚染された処理材料をガス雰囲気中で除染しトリチウムを回収するトリチウム除染装置において、処理材料を収納しガスを封入及び密閉可能な加熱容器と、処理材料を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱部と、処理材料をマイクロ波加熱するマイクロ波加熱部と、加熱容器内のガスを循環し処理材料から加熱容器内に放出されたトリチウムを回収するトリチウム回収部と、高周波誘導加熱部とマイクロ波加熱部との切替及び加熱温度を制御する制御部とを有することを特徴とするトリチウム除染装置にある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリチウムに汚染された処理材料をガス雰囲気中で除染し前記トリチウムを回収するトリチウム除染装置において、前記処理材料を収納しガスを封入及び密封可能な加熱容器と、該加熱容器にガスを供給するガス供給部と、前記処理材料を高周波誘導加熱する高周波加熱部と、前記処理材料をマイクロ波加熱するマイクロ波加熱部と、前記処理材料から前記加熱容器内に放出されたトリチウムを回収するトリチウム回収部と、前記高周波加熱部とマイクロ波加熱部との切替及び加熱温度の制御を行なう制御部とを有することを特徴とするトリチウム除染装置。
【請求項２】
トリチウムに汚染された処理材料をガス雰囲気中で除染し前記トリチウムを回収するトリチウム除染方法において、前記ガスを封入及び密封可能な加熱容器内に前記処理材料を収納する工程と、前記加熱容器内に前記ガスを供給する工程と、前記処理材料を高周波誘導加熱又はマイクロ波加熱によって加熱する加熱工程と、前記処理材料から加熱容器内に放出されたトリチウムを触媒に接触させて水の形態に変え、次いで前記トリチウム水を吸着除去するトリチウム回収工程とを有することを特徴とするトリチウム除染方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリチウムに汚染された処理材料を除染する新規なトリチウム除染装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重水系原子力設備の配管、核融合装置の配管などにおいては、それらを構成する金属はトリチウムにより汚染されている。金属表面のトリチウムの除染方法としては、特許文献１に示されているように金属配管に水蒸気を含んだガスを流通させ、同位体交換によりトリチウムを取り除く方法、特許文献２に示されているように除染ガス雰囲気中で除染する方法などがある。
【０００３】
金属内部に存在するトリチウムを除染する方法としては、水素ガス、ヘリウムガスなどを流通させながら処理材料を650℃程度まで昇温し、トリチウムを脱離する方式が非特許文献１で報告されている。
【０００４】
トリチウムの回収系としては、特許文献３の他、多数知られていると共に、実際のトリチウム取扱い施設等でも知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平11-281792号公報
【特許文献２】特開2002-162498号公報
【特許文献３】特開平11-248882号公報
【非特許文献１】IEEE Journal 0-7803-2969-4/95(1995)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術は、金属内部のトリチウムを脱離する方式として処理材料を650℃程度まで昇温することが知られているが、加熱方式及び装置構成については示されていない。加熱方法としては、電気炉を用いるのが一般的であるが、この加熱方法では、加熱及び除熱に時間がかかるため、作業時間が膨大なものになる。また装置構成については放射性物質であるトリチウムの漏洩、被爆の危険性についても考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、トリチウムに汚染された金属及び非金属からなる処理材料を安全かつ短時間に除染するトリチウム除染装置とその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、トリチウムに汚染された処理材料を除染する装置において、処理材料を収納しガスを封入、密閉可能な加熱容器と、処理材料を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱部と、処理材料をマイクロ波加熱するマイクロ波加熱部と、加熱容器内のガスを循環し処理材料から加熱容器内に放出されたトリチウムを回収するトリチウム回収部と、誘導加熱部とマイクロ波加熱部との切替及び加熱温度を制御する制御部とを有することを特徴とするトリチウム除染装置にある。
【０００９】
本発明のトリチウム除染は、作業時間を短縮させるために、処理材料の直接的な加熱方式である高周波及びマイクロ波を用いたものである。作業時間の短縮は、高速高温加熱による昇温時間の短縮化と、直接加熱による除熱時間の短縮化に依るものである。
さらに、密封性、配管接続作業等の手間を極力排除するために、加熱容器、トリチウム回収系、制御系をパッケージ化したものである。
【００１０】
原子力施設内において生体遮蔽材等で用いられるコンクリート中にもトリチウムが水の形態で存在する。水はコンクリート中の主成分のひとつであり、加熱するとその大部分が蒸発し脱離する。従ってコンクリートを加熱することによりトリチウムを脱離することが可能である。
【００１１】
処理材料の加熱方式としては、高周波誘導加熱装置は金属に対して有効であり、また、マイクロ波を照射し加熱する方式のものは水分を有するコンクリートに有効である。高周波又はマイクロ波による加熱方式は共に、直接加熱及び高速高温加熱が可能であるほか、温度制御が容易であり、また、加熱対象物自身が発熱するため、周囲への熱的影響も少ない。
【００１２】
また装置構成については放射性物質であるトリチウムの漏洩、被爆の危険低減を考慮し、密封性、配管接続作業等の手間を極力排除して考える必要がある。
【００１３】
本発明における前記トリチウム回収部は、前記放出された前記トリチウムを水の形態に変える触媒塔と、前記水の形態でトリチウムを吸着するトリチウム水吸着塔とを有すること、又、前記触媒塔の上流側でトリチウム濃度を検出しモニタするガス中トリチウムモニタと、前記処理材料から放出するトリチウム濃度を前記処理材料の表面近傍で検出しモニタする表面トリチウムモニタとを有することを特徴とする。
【００１４】
更に、前記ガスを前記加熱容器内と前記回収工程との間で循環させる循環手段と、前記触媒塔の上流側で検出されたトリチウム濃度に基づいて制御する前記制御部を有することを特徴とする。
【００１５】
又、本発明は、トリチウムに汚染された処理材料をガス雰囲気中で除染し前記トリチウムを回収するトリチウム除染方法において、前記ガスを封入及び密封可能な加熱容器内に前記処理材料を収納する工程と、前記加熱容器内に前記ガスを供給する工程と、前記処理材料を高周波誘導加熱又はマイクロ波加熱によって加熱する加熱工程と、前記処理材料から加熱容器内に放出されたトリチウムを触媒に接触させて水の形態に変え、次いで前記トリチウム水を吸着除去するトリチウム回収工程とを有することを特徴とするトリチウム除染方法にある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トリチウムに汚染された金属、コンクリート等の非金属からなる処理材料を安全かつ短時間で除染することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図1は本発明のトリチウム除染装置の構成図である。本発明の装置は、金属、コンクリート等の種々の処理材料1を収納すると共に、水素、ヘリウム等のガスの封入及び密封可能な加熱容器2と、ガス導入弁4及びガスボンベ5から構成されるガス供給部と、高周波電源6、高周波変流器7、フィーダー8及び高周波コイル9から構成される高周波加熱部と、マイクロ波用電源12、トランス13、マグネトロン14、アンテナ15及び導波管16から構成されるマイクロ波加熱部と、ブロア22、触媒塔23及びトリチウム水吸着塔24から構成されるトリチウム回収部と、加熱部の切替及び温度制御を行なう制御部28から構成される。
また、温度を監視するための非接触式温度計10、導波管16の汚染を防止するためのフィルター18、気相のトリチウムを監視するガス中トリチウムモニタ25、処理材料1の表面のトリチウムを監視する表面トリチウムモニタ26、トリチウム回収系統の閉止を行なう弁20、開放を行なう弁21を有する。
【００１８】
操作手順は、まず、トリチウムを含んだ処理材料1を加熱容器内2の坩堝3に入れる。ガス導入弁4を開け、ガスボンベ5から水素ガスを加熱容器内2内に導入し、ガス導入弁4を閉止する。
【００１９】
処理材料1が配管に用いられたオーステナイト系ステンレス鋼等の金属の場合、高周波電源6からの電流を高周波変流器7で変流し、フィーダー8を通して高周波コイル9に流し、坩堝3内の処理材料1を誘導加熱する。加熱温度は、650℃程度である。処理材料1の温度は、非接触式温度計10で測定し、結果を高周波出力監視ユニット11にフィードバックし、処理材料1の温度を設定値に保つように出力及び周波数を調整する。
【００２０】
処理材料1がコンクリートである場合は、マイクロ波による加熱を行なう。マイクロ波用電源12からトランス13を通してマグネトロン14へ電気を供給し、マグネトロン14でマイクロ波を発振し、アンテナ15及び導波管16を経由して加熱容器内2内部に導入し、処理材料1に照射する。マイクロ波の振動数は、水を加熱するのに一般的に用いられる2450MHz程度とし、処理材料1内部に含有する水を加熱する。マグネトロンは、過熱を防ぐために冷却ファン17で常時冷却する。導波管16の出口には、導波管16内の汚染を防止するため、ガラス繊維製の非導電体のフィルター18を設置する。加熱温度は100℃以上である。処理材料1の温度は、非接触式温度計10で測定し、結果をマイクロ波出力監視ユニット19にフィードバックし、処理材料1の温度を設定値に保つように出力を調整する。
【００２１】
処理材料1の温度が上昇すると、処理材料1内部のトリチウムは脱離して加熱容器2内の気相部へ放出される。加熱容器2は密封されているため、トリチウムによる周辺への影響を抑えることができる。次にトリチウム回収系入口弁20とトリチウム回収系出口弁21を開け、トリチウムを含む加熱容器2内のガスをブロア22でトリチウム回収系へ循環させ、トリチウムを回収する。トリチウム回収系では、さまざまな形態のトリチウムを含むガスを、プラチナ担持アルミナ等からなる触媒塔23で酸化しトリチウムを水の形態に変えた後、無機系吸着剤のモレキュラーシーブを充填した非磁性ステンレス鋼製トリチウム水吸着塔24で吸着・除去する。
【００２２】
加熱容器2内のトリチウム濃度はガス中トリチウムモニタ25で放射線を測定することにより監視する。また、表面トリチウムモニタ26で処理材料1近くの放射線を測定し、処理材料1に残留したトリチウムを監視する。表面トリチウムモニタ26のセンサ部は筒内に収め、ベローズシール27を介して加熱容器2内に挿入してある。筒先端は、処理材料1を加熱する時には高周波、マイクロ波及び処理材料1からの輻射熱を避けるために加熱容器2の壁付近まで収納し、放射線測定時には処理材料1近くまで矢印29のように移動させる。
ガス中トリチウムモニタ25及び表面トリチウムモニタ26にて放射線量の値が無視できる程度になったら加熱を停止し、処理材料1を除熱・冷却する。冷却が完了するまでガスの循環を継続する。
【００２３】
非接触式温度計10の温度、ガス中トリチウムモニタ25及び表面トリチウムモニタ26の放射線量、高周波出力監視ユニット11及びマイクロ波出力監視ユニット19の出力値は制御盤28に集められ、表示される。制御盤28では、高周波とマイクロ波の切替、温度制御、加熱装置のON/OFF、ガスの導入、ブロアの起動・停止等の操作を行なう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のトリチウム除染装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
1…処理材料、2…加熱容器、3…坩堝、4…ガス導入弁、5…ガスボンベ、6…高周波電源、7…高周波変流器、8…フィーダー、9…高周波コイル、10…非接触式温度計、11…高周波出力監視ユニット、12…マイクロ波用電源、13…トランス、14…マグネトロン、15…アンテナ、16…導波管、17…冷却ファン、18…フィルター、19…マイクロ波出力監視ユニット、20…トリチウム回収系入口弁、21…トリチウム回収系出口弁、22…ブロア、23…触媒塔、24…トリチウム水吸着塔、25…ガス中トリチウムモニタ、26…表面トリチウムモニタ、27…ベローズシール、28…制御盤、29…矢印。
【図１】
2005127718.tif 000003