(57)【要約】イオン交換システムは、１個以上の手段を備えることにより、オフライン時又は廃棄時にイオン交換カラム内の水素量を低減することができる。イオン交換システムは、ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムを備える。イオン交換カラムは、（１）放射線分解に起因する水素ガスの発生を制限する酸化物材料；及び／又は（２）カラム内の水素ガスを除去するか又は捕捉する水素捕捉剤；及び／又は（３）カラム内における水素及び酸素の反応を触媒させる水素触媒剤を含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換システムであって、
ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、
前記ハウジング内に配置され、かつベータ線及びガンマ線による放射線分解に関する水素のＧ値が0.45以下である酸化物材料と、
前記ハウジング内に配置された水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤と、を備えるイオン交換システム。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン交換システムであって、前記イオン交換体が、第１チャンバ内に配置され、前記水素捕捉剤及び／又は前記水素触媒剤が、第１チャンバから分離した第２チャンバ内に配置されているイオン交換システム。
【請求項３】
請求項２に記載のイオン交換システムであって、第１チャンバが、第２チャンバと流体連通しない閉鎖位置と、第１チャンバが第２チャンバと流体連通する開放位置との間で移動するシール装置を備えるイオン交換システム。
【請求項４】
イオン交換システムであって、
・ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、
・前記ハウジング内から水素ガスを除去可能であると共に、前記ハウジング内に配置された水素捕捉剤とを備えるイオン交換システム。
【請求項５】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記イオン交換体が、第１チャンバ内に配置され、前記水素捕捉剤が、第１チャンバから分離した第２チャンバ内に配置されているイオン交換システム。
【請求項６】
請求項５に記載のイオン交換システムであって、第１チャンバが、第２チャンバと流体連通しない閉鎖位置と、第１チャンバが第２チャンバと流体連通する開放位置との間で移動するシール装置を備えるイオン交換システム。
【請求項７】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記水素捕捉剤が、前記ハウジング内から水素ガスを不可逆的に除去するイオン交換システム。
【請求項８】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記水素捕捉剤が、固体であるイオン交換システム。
【請求項９】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記水素捕捉剤が、前記ハウジング内の水素ガスを吸収及び／又は吸着するイオン交換システム。
【請求項１０】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記水素捕捉剤が、前記ハウジング内の水素ガスと化学的及び／又は物理的に結合するイオン交換システム。
【請求項１１】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記水素捕捉剤が、1,4-ビス（フェニルエチニル）ベンゼンを含むイオン交換システム。
【請求項１２】
請求項４に記載のイオン交換システムであって、前記イオン交換体が、１種以上の放射性核種で充填されるイオン交換システム。
【請求項１３】
イオン交換システムであって、
ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、
前記ハウジング内に配置され、かつ水素及び酸素の反応を触媒させることにより、前記ハウジング内の水素ガス量を低減する水素触媒剤と、を備えるイオン交換システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のイオン交換システムであって、前記イオン交換体が、第１チャンバ内に配置され、前記水素触媒剤が、第１チャンバから分離した第２チャンバ内に配置されているイオン交換システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のイオン交換システムであって、第１チャンバが、第２チャンバと流体連通しない閉鎖位置と、第１チャンバが第２チャンバと流体連通する開放位置との間で移動するシール装置を備えるイオン交換システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のイオン交換システムであって、前記水素触媒剤が、PdOを含むイオン交換システム。
【請求項１７】
請求項１３に記載のイオン交換システムであって、前記イオン交換体が、１種以上の放射性核種で充填されるイオン交換システム。
【請求項１８】
イオン交換システムであって、
ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、
前記ハウジング内に配置され、かつベータ線及びガンマ線による放射線分解に関する水素のＧ値が0.45以下である酸化物材料と、を備えるイオン交換システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のイオン交換システムであって、前記酸化物材料が、前記イオン交換体と混合されるイオン交換システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のイオン交換システムであって、ベータ線及びガンマ線による放射線分解で、前記酸化物が、水素に関して有するＧ値が約0.4以下であるイオン交換システム。
【請求項２１】
請求項１８に記載のイオン交換システムであって、アルファ線による放射線分解で、前記酸化物が、水素に関して有するＧ値が1.6以下であるイオン交換システム。
【請求項２２】
請求項１８に記載のイオン交換システムであって、アルファ線による放射線分解で、前記酸化物が、水素に関して有するＧ値が約1.5以下であるイオン交換システム。
【請求項２３】
請求項１８に記載のイオン交換システムであって、前記酸化物材料が、水素と反応する酸素を供給することにより、前記ハウジング内の水素ガス量を低減可能であるイオン交換システム。
【請求項２４】
請求項１８に記載のイオン交換システムであって、前記酸化物材料が、MnO2、CrO3、CuO、及び/又は、ZnOを含むイオン交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、2015年8月13日付の米国特許仮出願第62/204,791号（発明の名称「放射性核種を液体から除去するために使用されるイオン交換カラムにおけるガス空間の水素濃度を制御するためのシステム及び方法」）に基づき、2015年11月10日付の米国特許出願第14/937,570号（発明の名称「放射性水素ガスの内部レベルを低減する構成としたイオン交換カラム」）の優先権を主張するものであり、その開示内容の全体が参照により本願明細書に組み込まれるものとする。疑義が生じた場合、本願明細書に記載されている対象の範囲は、参照により組み込まれた他の任意の対象の範囲に優先するものであり、参照により組み込まれた対象によって制約又は限定されることはない。
【０００２】
本発明は、放射性水素ガスの内部レベルを低減するイオン交換カラムに関する。
【０００３】
放射性廃棄物は、原子炉の運転、使用済み燃料の処理、粒子加速器の運転等で生じる。このような放射性廃棄物の一部は、放射性汚染物質を含む液体流として生じる。
この廃液は、固化、放射性核種除去、及び／又は、他の方法で処理し、安全に処分可能としなければならない。
【０００４】
イオン交換は、相当量の放射性核種を含む液体放射性廃棄物を処理するために利用される一般的な方法である。イオン交換工程は、イオン交換体が充填されたイオン交換カラムを通過するよう廃液流を移動させる工程を含む。 イオン交換工程において、液体中の放射性核種は、イオン交換体に吸着されることにより、液体の残部から分離される。
【０００５】
イオン交換工程の進行に伴い、イオン交換体が吸着する放射性核種の量は増加していく。イオン交換体内における放射性核種の蓄積は重大な問題であり、イオン交換カラム周りに危険な放射線場を発生させる恐れがある。状況により、イオン交換カラムは、放射線レベルを低下させて作業者を保護するよう、放射線遮蔽材に封入又は包囲される。
【０００６】
イオン交換体が最終的にその容量限界又は容量限界付近に達した場合、イオン交換カラムの使用を止める必要がある。この場合、廃液流は、カラムを通過するよう流動することはない。この状況において、イオン交換体に吸着された放射性核種による高放射線場により、イオン交換カラムに含まれる水分の一部が放射線分解に起因して分解される。
【０００７】
放射線分解においては、放射線により水分子が分解され、一連の反応で水素ガス及び酸素が発生する。この場合の放射線には、放射性同位体の崩壊で放出されるアルファ線、ベータ線又はガンマ線が含まれる。発生した水素ガスは、イオン交換カラムの上部に蓄積し、可燃性及び／又は爆発性の混合物が潜在的に生成されるまで濃度が増加する。
【０００８】
可燃性又は爆発性の気体混合物は、危険性が極めて大きい。即ち、気体混合物は、点火し、イオン交換カラム及びその遮蔽材を損傷させ、更には高レベルの放射性を有するイオン交換体を拡散させる可能性があるため、周辺人員にとって致死的な放射線被曝をもたらす恐れがある。
【０００９】
この問題に対処すべく、従来では以下における２つの方法の何れかが講じられている。即ち、（１）安全性を保証すると共に、水素ガスを能動的にパージするシステムにイオン交換カラムを接続する；（２）イオン交換カラムを乾燥させて、水素の供給源である水分を除去する。何れのシステムも、水素の制御不能な蓄積を回避するために連続的に作動させなければならない。これにより、バックアップ電源を備える冗長システムが必要とされるため、設置及び保守にかかるコストが大きい。
【発明の概要】
【００１０】
本発明のイオン交換システムは、イオン交換カラム内における放射性水素ガスの蓄積を回避するよう構成される。イオン交換カラムは、放射性核種を廃液流から分離するのに使用される。カラムの使用が停止されると、イオン交換体内に捕捉された放射性核種が放射線を放出し、これにより水の放射性分解を生じることで水素ガスが発生する。カラム内における水素ガスの蓄積は、以下の方法の１つ以上により低減することができる。
【００１１】
幾つかの実施形態において、イオン交換カラムは、その内部における水素ガスを除去可能な１種以上の水素捕捉剤又は水素ゲッタを含む。水素捕捉剤は、吸収又は吸着により、及び/又は、水素ガスと化学的又は物理的に結合することにより、水素ガスを不可逆的に除去することができる。
【００１２】
水素捕捉剤は、イオン交換カラム内における任意の箇所に配置することができる。水素捕捉剤は、好適には、カラムの上部又は上部近傍に配置される。これは、水素ガスがカラム上部に蓄積するからである。
【００１３】
幾つかの実施形態において、イオン交換体は、第１チャンバ内に配置され、水素捕捉剤は、第２チャンバ内に配置される。廃液流が水素捕捉剤と混合されるのを回避するため、第２チャンバは、イオン交換カラムの使用時にシールされている。カラムの使用が停止されると、第２チャンバが開放されて水素捕捉剤が放出されるため、水素捕捉剤を水素ガスと相互作用及び結合させることが可能となる。
【００１４】
幾つかの実施形態において、イオン交換カラムは、その内部において、水素ガス及び酸素ガスの再結合を媒介する１種以上の水素触媒剤を含む。水素触媒剤は、イオン交換カラム内における任意の箇所に配置することができる。水素触媒剤は、例えば、水素捕捉剤と同一箇所に配置することができる。
【００１５】
幾つかの実施形態において、イオン交換体は、第１チャンバ内に配置され、水素触媒剤は、第２チャンバ内に配置される。廃液流が水素触媒剤と混合されるのを回避するため、第２チャンバは、イオン交換カラムの使用時にシールされている。カラムの使用が停止されると、第２チャンバが開放されて水素触媒剤が放出されるため、水素触媒剤を水素ガスと相互作用及び結合させることが可能となる。
【００１６】
幾つかの実施形態において、イオン交換カラムは、水素捕捉剤及び水素触媒剤の両方を含む。この場合、例えば第２チャンバは、水素捕捉剤及び水素触媒剤の両方を含むことができる。代替的に、イオン交換カラムは、シールされた個別チャンバを含むこともできる。この実施形態において、イオン交換カラムは、イオン交換体用の第１チャンバ、水素捕捉剤用の第２チャンバ、並びに水素触媒剤用の第３チャンバを含む。
【００１７】
幾つかの実施形態において、イオン交換カラムは、放射線分解による水素の発生を制限する１つ以上の酸化物材料を含む。酸化物材料は、イオン交換カラム内に任意の適切な方法で含めることができる。幾つかの実施形態において、酸化物材料は、第１チャンバ内でイオン交換体と混合される。
【００１８】
幾つかの実施形態において、酸化物材料は、水素に関する放射線分解収率が小さい。例えば、アルファ線による放射線分解で、酸化物材料が水素に関して有するＧ値は、1.6以下である。代替的に、ベータ線及びガンマ線による放射線分解で、酸化物材料が水素に関して有するＧ値は、0.45以下である。
【００１９】
発明の概要においては、以下の詳細な説明で詳述する幾つかの概念が簡略的に記載されている。発明の概要及び背景技術は、本発明の重要な概念又は態様を明らかにすることを目的とするものではなく、特許請求の範囲を制限又は限定するものでもない。特許請求の範囲は、例えば、発明の概要に記載した何れかの，又は全ての態様が含まれるか否か、或いは、背景技術において言及した何らかの問題点に対処するものであるか否かに基づいて限定されるべきでない。
【００２０】
好適な実施形態は、添付図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】放射性水素ガスの内部レベルを低減するよう構成されたイオン交換カラムを備えるイオン交換システムの一実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示すイオン交換システム２は、ハウジング４を有するイオン交換カラム３と、ハウジング４内に配置されたイオン交換体５を備える。イオン交換システム２は、任意の廃液流から汚染物質を除去又は分離するために使用できるが、特に、液体放射性廃棄物流から放射性核種を除去するのに有用である。
【００２３】
イオン交換システム２は、イオン交換カラム内への廃液流の流入が停止し、廃液流から放射性核種が一時的又は永続的なオフライン状態で分離されなくなったときに、ハウジング４内で蓄積する水素ガス量を低減するよう構成されている。水素ガス量の低減化は、以下に記載する様々な方法の１つ又はその組み合わせにより実現することができる。これら方法は、イオン交換カラム３内における任意の水素ガスの蓄積を低減するために利用できるが、特に、放射線分解で水素ガスが発生する場合に有用である。また、水素ガスの蓄積に対処するための従来の方法とは異なり、以下に記載する本発明の方法により、安全性及び経済性を実現することが可能となる。
【００２４】
一般的に、イオン交換システム２は、電解液（廃液流）及びイオン含有媒体（イオン交換体５）間における交換を容易にする。廃液がイオン交換体５上を流れると、液体中のイオンが交換体５内のイオンと交換される。一般的なイオン交換システムの例としては、水軟化剤を挙げることができる。この場合、水中のカルシウムイオンが交換体内のナトリウムイオンと交換される。
【００２５】
イオン交換システム２は、廃液流における多数の汚染物質のうち、任意のものを除去することができる。一実施形態において、イオン交換システム２は、放射性核種、例えばセシウム137を廃液流から除去することができる。イオン交換システム２により、他の放射性核種も同様に除去可能である。
【００２６】
イオン交換カラム３は、流動する廃液の圧力及びイオン交換体５を収容するよう構成された容器である。イオン交換カラム３は、配管を介して廃液をカラム３内に流入させる１つ以上の入口と、処理済み廃液をカラム３から流出させる１つ以上の出口を含む。更に、イオン交換カラム３は、イオン交換体５上で廃液が均一に分布するよう流動させると共に、交換体を通過後の処理済み廃液を均一に回収する１個以上の内部構成要素を含むこともできる。
【００２７】
イオン交換カラム３は、スクリーン、フィルタ及び／又は他の装置を入口及び出口に含むことにより、イオン交換体５が廃液で流されてカラム３から流出するのを回避することができる。イオン交換カラム３は、イオン交換体５をフラッシュ及び／又は除去するための他の接続部を含むこともできる。イオン交換カラム３には、その能力を監視及び／又は制御する他の多数の接続部を設けることもできる。
【００２８】
イオン交換カラム３は、適切な構成を有する任意のカラムとして構成することができる。一実施形態において、イオンカラム３は、液体放射性廃棄物流から放射性核種を除去するよう構成される。また、イオン交換カラム３は、任意の適切な材料で構成することもできる。一実施形態において、イオン交換カラム３は、金属、例えば炭素鋼、ステンレス鋼及び／又は炭素鋼、ステンレス鋼等を含有する様々な合金で構成される。
【００２９】
イオン交換体５は、任意の適切な材料とすることができる。一実施形態において、イオン交換体５は、固体のポリマー系イオン交換材料及び／又は鉱物系イオン交換材料を含む。適切なイオン交換体５には、例えば、樹脂（官能性多孔質ポリマー又はゲルポリマー）、ゼオライト、モンモリロナイト、粘度、腐植土が含まれる。
【００３０】
幾つかの実施形態において、イオン交換体５には、正に帯電したイオン（陽イオン）を交換する陽イオン交換体が使用される。他の実施形態において、イオン交換体５には、負に帯電したイオン（陰イオン）を交換する負イオン交換体が使用される。更に他の実施形態において、イオン交換体５には、陽イオン及び陰イオンの両方を同時に交換する両性交換体が使用される。
【００３１】
幾つかの実施形態において、イオン交換システム２は、イオン交換カラム３を包囲又は取り囲む放射線遮蔽材を備える。放射線遮蔽材は、イオン交換カラム３から放出される放射線の強度を低減するために設けられる。放射線遮蔽材は、イオン交換カラム３との間の側面、上面及び底面にギャップが形成される寸法で構成することができる。ギャップには流体、例えば空気や窒素等の気体を充填することができる。他の実施形態において、イオン交換システム２は、放射線遮蔽材を設けずに使用することができる。
【００３２】
イオン交換システム２は、様々な手段により水素ガスの内部レベルを低減することができる。幾つかの実施形態においては、例えば、ハウジング４内に１種以上の水素捕捉剤を配置することにより、水素ガスを除去することができる。他の実施形態において、１種以上の水素触媒剤をハウジング４内に配置することにより、水素ガス及び酸素ガスを再結合させて水を生成することができる。他の実施形態において、放射線分解で発生する水素量を低下させる酸化物材料がハウジング４内に配置される。更に他の実施形態において、これら方法の１つ以上を組み合わせることができる。各方法は以下に詳述する。
【００３３】
水素捕捉剤及び水素触媒剤の両方は、水素ガスが発生した後にその低減化を図るよう機能する。水素捕捉剤は、水素ガスを吸収又は吸着することにより、及び／又は、水素ガスと化学的又は物理的に結合することによりその低減化を図る。水素触媒剤は、水素ガス及び酸素ガスの反応を触媒させて水を生成することにより、水素ガスの低減化を図る。
【００３４】
水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤は、任意の適切な手段によりハウジング４内に配置することができる。これら材料は、好適には、イオン交換システム２の作動時に、イオン交換体５とは異なるチャンバ内に配置される。システムがオフラインのときに、水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤がイオン交換体５と流体連通するようチャンバを開放すれば、放射線分解で発生する水素ガスが除去される。
【００３５】
幾つかの実施形態において、イオン交換体５は、ハウジング４内の第１チャンバ内に配置され、水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤は、第２チャンバ内、又は個別チャンバ内、例えば、水素捕捉剤用の第２チャンバ内と、水素触媒剤用の第３チャンバ内に配置される。第２チャンバ及び／又は第３チャンバは、イオン交換システム２の作動時に第１チャンバに対してシールされ、システム２のオフライン時に開放される。
【００３６】
図１の実施形態を含む幾つかの実施形態において、イオン交換カラム３は、ハウジング４内に配置され、かつ水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤が設けられたエンクロージャ６を含む。図１において、水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤は、参照符号７で表されている。エンクロージャ６は、水素捕捉剤のみ、水素触媒剤のみ、又はその２個を組み合わせたものを含むことができる。他の実施形態において、ハウジング４内には、水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤が設けられた複数個のエンクロージャ６を配置することができる。
【００３７】
エンクロージャ６は、ハウジング４内における任意の適切な位置に配置することができる。一実施形態において、エンクロージャ６は、ハウジング４の上部又はその近傍に配置される。水素ガスは、極めて軽量であると共に、基本的にハウジング４の上部に蓄積する。
【００３８】
幾つかの実施形態において、エンクロージャ６は、シール装置８（代替的にドア、バルブ、又は分離装置とも称される）により、イオン交換体５を含む第１チャンバに対して分離される。シール装置８は、イオン交換体５がエンクロージャ６の内部と流体連通しない閉鎖位置とイオン交換体５がエンクロージャ６の内部と流体連通する開放位置との間で移動可能である。シール装置８としては、エンクロージャ６を選択的にシール可能な任意の適切な装置を使用することができる。
【００３９】
幾つかの実施形態において、シール装置８は、遠隔作動させることができる。一実施形態においては、例えば、シール装置８が閉鎖位置と開放位置との間で作動するよう、モータで遠隔作動させることができる。モータは、ハウジング４内でシールされたエンクロージャ内に配置するか又はハウジング４外に配置することができる。モータがハウジング４外に配置される場合、ハウジング４を貫通するシャフトを使用してシール装置８に結合可能である。他の実施形態において、シール装置８は、手動で作動させることができる。シール装置８に関しては、様々な構成が可能である。
【００４０】
エンクロージャ６は、シール装置８が開放されたときにその内部に収容された材料が漏出するのを回避するよう構成されている。この場合、例えば、水素ガスの流入を可能としつつ、材料の漏出を回避するスクリーン又は他の孔付き表面又はバリアにより、所定の場所に留めておくことができる。他の実施形態において、エンクロージャ６の形状は、水素ガスが先ずは通路を上方に向けて通過するよう移動し、次いで材料に到達するために下方に移動するよう構成することができる。この場合、通路の形状により、材料の漏出が回避される。
【００４１】
エンクロージャ６及びシール装置８は、イオン交換カラム３内の条件に耐え得る任意の適切な材料で構成することができる。一実施形態において、エンクロージャ６及び／又はシール装置８は、金属、プラスチック又は複合材で構成することができる。幾つかの実施形態において、これら構成要素は、ハウジング４と同一材料、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鋼で構成することができる。
【００４２】
水素捕捉剤としては、イオン交換カラム３内から水素ガスを除去可能な任意の適切な材料、即ち上述したように、吸収、吸着、化学的結合及び／又は物理的結合を可能とする材料を使用することができる。幾つかの実施形態において、水素捕捉剤は固体である。適切な水素捕捉剤の一例としては、1,4-ビス（フェニルエチニル）ベンゼン（一般的にDEBと称される）を挙げることができる。
【００４３】
水素触媒剤としても、水素ガス及び酸素の反応を触媒させて水を生成する任意の適切な材料を使用することができる。この場合、適切な材料としてはPdOを挙げることができる。
【００４４】
幾つかの実施形態において、イオン交換カラム３は、放射線分解による水素の発生を制限する１種以上の酸化物材料を含む。放射線分解による水素の発生は、水素ガス（H2）の放出に至る複雑な化学反応の連鎖に基づいている。特定物質により、一連の反応が阻害され、水素ガスの発生を回避することができる。これにより、イオン交換カラム３内に蓄積する水素ガス量が低減され、従ってカラムの可燃性又は爆発性が低減される。
【００４５】
一般的に、酸化物材料では、水素に関する放射線分解収率が小さい。放射線分解収率とは、単位線量当たりのエネルギー量により、特定種（イオン、ラジカル、分子等）が分解し、発生し又は反応する数のことを指す。放射線分解収率の一般的な単位としては、放射線分解において、100 eV毎の吸収エネルギーを表すＧ値が用いられる。水素（GH2）のＧ値であれば、100 eV毎の吸収エネルギーで発生するH2分子の数を表す。
【００４６】
Ｇ値は、放射線の種類、即ちアルファ線、ベータ線又はガンマ線に応じて異なる。アルファ線による放射線分解のＧ値は、純水における水素であれば1.6である。ベータ線及びガンマ線による放射線分解のＧ値は、純水における水素であれば0.45である。Ｇ値が異なるのは、H2前駆体の空間分布がアルファ線、ベータ線及びガンマ線に関して異なるからである。
【００４７】
幾つかの実施形態において、アルファ線による放射線分解で、酸化物が水素に関して有するＧ値は、純水よりも小さく1.6未満である。幾つかの他の実施形態において、アルファ線による放射線分解で、１種以上の酸化物が水素に関して有するＧ値は、約1.5以下、約1.4以下、約1.3以下、1.2以下又は約１以下である。他の幾つかの実施形態において、アルファ線による放射線分解で、１種以上の酸化物が水素に関して有するＧ値は、約0.01〜約1.6、約0.05〜約1.5、約0.1〜約1.4、又は約0.25〜約1.3である。
【００４８】
幾つかの実施形態において、ベータ線及びガンマ線による放射線分解で、酸化物が水素に関して有するＧ値は、純水の場合よりも小さく0.45未満である。幾つかの他の実施形態において、ベータ線及び／又はガンマ線による放射線分解で、１種以上の酸化物が水素に関して有するＧ値は、約0.4以下、約0.35以下、約0.3以下、約0.25以下又は約0.2以下である。他の実施形態において、ベータ線及び／又はガンマ線による放射線分解で、１種以上の酸化物が水素に関して有するＧ値は、約0.001〜約0.45、約0.01〜約0.4、約0.05〜約0.35、又は約0.1〜約0.3である。
【００４９】
適切な酸化物の例としては、MnO2、CrO3、CuO、並びにZnOを挙げることができる。幾つかの実施形態において、酸化物により、水素と反応する酸素が供給されるために水が生成され、水素ガスの発生が回避される。このような酸化物には、MnO2やCrO3が含まれる。
【００５０】
酸化物材料は、任意の適切な方法でイオン交換カラム３内に添加することができる。酸化物材料は、イオン交換体５と混合してほぼ均一な混合物が生成されるよう添加するか又は均一な混合物が生成されないよう添加することができる。酸化物材料は、好適には、イオン交換体５と適切に混合し、これにより交換体５に捕捉された放射性核種による放射線を酸化物材料とより活発に相互作用させるのが望ましい。幾つかの実施形態において、酸化物材料は、液体廃棄物流とイオン交換することができず、その意味で不活性である。
【００５１】
《例示的な実施形態》
以下において、本発明に係る例示的な実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明における様々な特徴、特性及び利点のうち、その１つ以上を含む幾つかの実施形態の例示に過ぎない。従って、以下の実施形態は、実現可能な実施形態の全てを包括するものではない。
【００５２】
一実施形態において、イオン交換システムは、ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、ハウジング内に配置され、かつベータ線及びガンマ線による放射線分解に関する水素のＧ値が0.45以下である酸化物材料と、ハウジング内に配置された水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤とを備える。
【００５３】
イオン交換体は、第１チャンバ内に配置可能であり、水素捕捉剤及び／又は水素触媒剤は、第１チャンバに対して分離した第２チャンバ内に配置可能である。イオン交換システムは、第１チャンバが第２チャンバと流体連通しない閉鎖位置と第１チャンバが第２チャンバと流体連通する開放位置との間で移動するシール装置を備えることができる。
【００５４】
イオン交換システムは、ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、ハウジング内に配置された水素捕捉剤とを備える。この場合、水素捕捉剤は、ハウジング内から水素ガスを除去することができる。水素捕捉剤は、水素ガスをハウジング内から不可逆的に除去することができる。水素捕捉剤は、固体であってもよい。
【００５５】
水素捕捉剤は、ハウジング内の水素ガスを吸収及び／又は吸着することができる。水素捕捉剤は、ハウジング内の水素ガスと化学的及び／又は物理的に結合することができる。水素捕捉剤は、1,4-ビス（フェニルエチニル）ベンゼンを含むことができる。イオン交換体は、１種以上の放射性核種で充填され得る。
【００５６】
他の実施形態において、イオン交換システムは、ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、ハウジング内に配置された水素触媒剤とを備える。この場合、水素触媒剤は、水素及び酸素の反応を触媒させることにより、ハウジング内の水素ガス量を低減することができる。水素触媒剤は、PdOを含むことができる。イオン交換体は、１種以上の放射性核種で充填され得る。
【００５７】
他の実施形態において、イオン交換システムは、ハウジング及びその内部に配置されたイオン交換体を含むイオン交換カラムと、ハウジング内に配置され、かつベータ線及びガンマ線による放射線分解に関する水素のＧ値が0.45以下である酸化物材料とを備える。酸化物材料は、イオン交換体と混合することができる。
【００５８】
ベータ線及び／又はガンマ線による放射線分解において、酸化物材料は、水素に関して0.4以下のＧ値を有することができる。アルファ線による放射線分解において、酸化物材料は、1.6以下のＧ値を有することができる。アルファ線による放射線分解において、酸化物材料は、1.5以下のＧ値を有することができる。酸化物材料は、水素と反応する酸素を供給することにより、ハウジング内の水素ガス量を低減することができる。酸化物材料は、MnO2、CrO3、CuO、及び／又は、ZnOを含むことができる。
【００５９】
幾つかの構成要素、特徴及び／又は構成は、１つの特定の実施形態に適用可能であるだけでなく、特に断りがない限り、又はこれら構成要素、特徴及び／又は構成が他の実施形態に技術的に適用不可能でない限り、他の多くの実施形態にも適用可能であることに留意されたい。即ち、これら構成要素、特徴及び／又は構成は、他の実施形態で互いに任意に組み合わせ可能であり、本明細書に開示されるものと見なされる。
【００６０】
特許請求の範囲における用語は、例えば、一般的な辞書及び／又は関連する技術事典に記載の通常の意味や、当業者が一般的に理解する意味で解釈すべきである。この場合、特許請求の範囲における用語には、これら情報源の何れか１つ又はその組み合わせによる意味が付与されるものとする（例えば、２つ以上の関連辞書を組み合わせて最も広義に解釈すべきである）。ただし、（ａ）ある用語が通常の意味よりも広義に使用される場合、又は（ｂ）ある用語が本明細書内で異なる意味で定義されている場合等には、この限りではない。ただし、（ａ）ある用語が通常の意味よりも広義に使用される場合、又は（ｂ）ある用語が本明細書内で異なる意味で定義されている場合等には、この限りではない。
【００６１】
特定の例に関する言及、用語「即ち」及び「発明」の使用等は、上記の例外（ｂ）に該当することはなく、また特許請求の範囲を限定することもない。上記の例外（ｂ）に該当する場合を除き、本明細書の記載が特許請求の範囲を限定することはない。
【００６２】
特許請求の範囲における記載事項は、本明細書における特定の実施形態、特徴又は特徴の組み合わせにより限定されることはない。この点は、特定の特徴又は特徴の組み合わせに関して、本明細書に実施形態が１つしか記載されていない場合にも該当する。このように、特許請求の範囲は、使用されている用語及び従来技術に関して、最も広義に解釈されるべきである。
【００６３】
本明細書において、「左」、「右」、「前」、「後」等の空間又は方向を表す用語は、添付図面に示す発明に関連する。ただし、本発明においては代替的な配向が想定可能であるため、空間又は方向を表す用語は、限定的に解釈すべきではない。
【００６４】
「the」、「a」及び「an」等の冠詞は、単数又は複数を表すことができる。また、用語「or」が先行する「either」（又は「or」が排他的であることを明示する他の類似の用語、例えば「x又はy」の一方のみを明示する用語）と共に使用されない場合、「or」は包括的に解釈されるべきである（例えば、「x又はy」はその一方又は両方を意味する）。
【００６５】
用語「及び／又は」も、包括的に解釈されるべきである（例えば、「x及び／又はy」は、x又はyの一方又は両方を意味する）。「及び／又は」或いは「又は」が３つ以上の事項の連結詞として使用される場合、これら３つ以上の事項のうち、その１つのみか、全ての事項か、又はそれら事項の任意の組み合わせ或いは数を含むと解釈されるべきである。更に、明細書及び特許請求の範囲に使用される用語「有する」又は「含む」は、用語「備える」と同義だと解釈されるべきである。
【００６６】
特に断りがない限り、（特許請求の範囲を除く）明細書における寸法、物理的特性等に関する数値又は表現は、全ての場合に誤差も含むものとする。明細書又は特許請求の範囲に記載された各数値パラメータは、特許請求の範囲及びその均等物を限定することなく、少なくとも有効数字及びその四捨五入したものが考慮されるべきである。
【００６７】
開示された全ての数値範囲は、任意の部分範囲か、又はその部分範囲に含まれる任意の個別値が記載された請求項の数値範囲を包含すると共に、その請求項をサポートするものと理解される。例えば、1〜10の範囲であれば、任意の部分範囲か又は最小値１〜最大値10の範囲及び／又は最小値１〜最大値10の個別値、即ち、最小値１以上かつ最大値10以下の部分範囲（例えば、5.5〜10、2.34〜3.56）又は1〜10までの任意の値（例えば、3、5.8、9.9994）が記載された請求項の数値範囲を包含すると共に、その請求項をサポートするものと理解される。
【００６８】
開示された全ての数値は、0〜100％の間で可変であり、従ってそのような数値による数値範囲が記載された請求項をサポートするものと理解される。例えば、記載された数値が８であれば、（この場合100％である）0〜16の間で可変であり、数値範囲自体（例えば0〜16）が記載された請求項、その数値範囲内の部分範囲（例えば2〜12.5）が記載された請求項、又はその数値範囲における任意の個別値（例えば15.2）が記載された請求項をサポートするものと理解される。
【図１】
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【国際調査報告】
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