トリチウム除染装置
【課題】
本発明の目的は、単体元素状トリチウムが解離した後に再び機器表面に付着することなく除染できるトリチウム除染装置を提供することにある。
【解決手段】
密閉型除染容器１にはトリチウムの被除染対象物９が収納される。紫外線レーザー３は照射光学系２を介して被除染対象物９に紫外線光を照射する。ボンベ５は密閉型除染容器１に安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ２、ＨＤ、Ｄ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスを供給する。
本発明の目的は、単体元素状トリチウムが解離した後に再び機器表面に付着することなく除染できるトリチウム除染装置を提供することにある。
【解決手段】
密閉型除染容器１にはトリチウムの被除染対象物９が収納される。紫外線レーザー３は照射光学系２を介して被除染対象物９に紫外線光を照射する。ボンベ５は密閉型除染容器１に安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ２、ＨＤ、Ｄ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスを供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリチウム汚染された対象物を紫外線により除染するトリチウム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核融合研究炉または研究設備などのトリチウムを扱う施設において、トリチウムと接触する機器は、特にその表面がトリチウムによって汚染される。トリチウムは放射性元素であるために、保守、解体時には安全性の観点から機器のトリチウム除染が必要である。
【０００３】
トリチウムは表面のみならず内部にも浸透するが、特に表面が汚染される。したがって保守、解体時には先ず機器表面のトリチウムを除染する必要がある。機器表面に付着した水型（ＨＴＯ、Ｔ２Ｏなど）あるいはガス型（ＨＴ、Ｔ２など）は加熱により、容易に除去すなわち除染できるが、機器表面材料に化学結合したトリチウムに関してはその限りではない。
【０００４】
日本原子力研究所のホームページでは、トリチウムの化学結合より光子エネルギーの大きい紫外線ランプ光または紫外線レーザー光を照射して、化学結合を解離させる事により除染する方法が実施された旨が記載されている。また、下記非特許文献１に記載されているように、核融合装置のプラズマ対向材料表面に蓄積されたトリチウムを除去するためにパルスレーザー光を用いた基礎実験を行っている。ところで、解離した後の単体トリチウムはイオンとなり、近傍に単体元素状トリチウムがない限りガス化できずに再び機器表面に付着する。
【０００５】
【非特許文献１】日本原子力学会秋の大会予稿集ＶＯＬ．２００３，第１分冊、 第１８５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トリチウムで汚染された機器表面に紫外線レーザーを照射してトリチウムの除去すなわち除染を実施する場合、解離した後の単体元素状トリチウムは近傍に単体元素状トリチウムがない限りガス化できずに、再び機器表面に付着してしまい除染効果が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、単体元素状トリチウムが解離した後に再び機器表面に付着することなく除染できるトリチウム除染装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特徴とするところは被除染対象物を収納する密閉型除染容器に安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ２、ＨＤ、Ｄ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスを供給して紫外線による除染するようにしたことにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は密閉型除染容器内を安定水素同位体分子種雰囲気としているため、紫外線レーザー照射により発生した解離トリチウムが周辺の安定水素同位体と再結合し、解離トリチウムがガス化されるので、トリチウム汚染した機器の除染することができる。その結果として、保守・解体時の安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
密閉型除染容器にはトリチウムで汚染された被除染対象物が収納される。密閉型除染容器は内部に照射光学系が配置されている。密閉型除染容器の外部に配置されている紫外線レーザーで発生する紫外線は照射光学系と紫外線レーザーの間を光学的に連結する誘導光学系を介して被除染対象物の照射される。ガス供給系は密閉型除染容器に安定水素同位体分子種を供給し、密閉型除染容器で除染された排気ガスが排気ガス系から排気される。
【実施例】
【００１１】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１２】
図１において、密閉型除染容器１の内部には被除染対象物９が収納されている。照射光学系２は密閉型除染容器１の内部に配置され、二次元的に移動する。紫外線レーザー３は密閉型除染容器１の外部に配置されている。紫外線レーザー３と照射光学系２は誘導光学系により光学的に連結されている。誘導光学系はレンズ７と光ファイバー４により構成されている。
【００１３】
ボンベ７は安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ２、ＨＤ、Ｄ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスが充填されている。ボンベ７はバルブ１０を介して密閉型除染容器１に接続されている。ボンベ７とバルブ１０はガス供給系を構成する。
【００１４】
密閉型除染容器１にバルブ１１を介して接続されている真空ポンプ６、酸化反応器１３および脱湿器１４は排気ガス系を構成している。
【００１５】
この構成において、除染する場合にはトリチウムで汚染された機器を図示のように板状に加工あるいはパイプであれば数分割として被除染対象物９にして密閉型除染容器１内に汚染面を上向きに収納する。
【００１６】
この状態でバルブ１０を閉、バルブ１１を開き、真空ポンプ６により１０―２Mpa未満に排気する。真空ポンプ６は２次汚染物が発生しないベローズポンプが好ましい。その後、バルブ１１を閉じてバルブ１０を開き、ボンベ５からガスを供給し、一定圧１０―２Mpa以上でバルブ１０を閉じる。密閉型除染容器１内の排気時圧力とガス供給時圧力は、圧力計１２を用いて計測する。
【００１７】
紫外線源（紫外線レーザー）３で発生する紫外線レーザー光８はレンズ７によって集光されて光ファイバー４に導入する。光ファイバー４で誘導された紫外線レーザー光８は２次元の移動が可能な照射光学系２によって集光し、かつ移動させて被除染対象物９の表面を照射する。被除染対象物９を汚染したトリチウムは雰囲気中にトリチウム化分子として移行して、除染が行われる。
【００１８】
その後、バルブ１１を開き、トリチウム汚染した排気ガスを真空ポンプ６により排気する。排気された水素ガス型のトリチウムを酸化反応器１３で水蒸気型に変換し、水蒸気型のトリチウムと共に脱湿器１４で回収する。脱湿器１４の充填材はモルキュラーシーブが好ましい。
【００１９】
図２に照射光学系の一例を示す。レンズ１６が３本のリニアガイド１５に支持されている。これによりレンズ１６を２次元的に移動させる事が可能となり、被除染対象物９の汚染表面の除染が行える。
【００２０】
このようにしてトリチウムの除染を行うのであるが、本発明は密閉型除染容器内を安定水素同位体分子種雰囲気としているため、紫外線レーザー照射により発生した解離トリチウムが周辺の安定水素同位体と再結合し、解離トリチウムがガス化されるので、トリチウム汚染した機器の除染することができる。その結果として、保守・解体時の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の照射光学系の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 密閉型除染容器
２ 照射光学系
３ 紫外線レーザー
４ 光ファイバー
５ ボンベ
６ 真空ポンプ
７ レンズ
８ 紫外線レーザー光
９ 被除染対象物
１０ バルブ
１１ バルブ
１２ 圧力計
１３ 酸化反応器
１４ 脱湿器
１５ リニアガイド
１６ レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリチウム汚染された対象物を紫外線により除染するトリチウム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核融合研究炉または研究設備などのトリチウムを扱う施設において、トリチウムと接触する機器は、特にその表面がトリチウムによって汚染される。トリチウムは放射性元素であるために、保守、解体時には安全性の観点から機器のトリチウム除染が必要である。
【０００３】
トリチウムは表面のみならず内部にも浸透するが、特に表面が汚染される。したがって保守、解体時には先ず機器表面のトリチウムを除染する必要がある。機器表面に付着した水型（ＨＴＯ、Ｔ２Ｏなど）あるいはガス型（ＨＴ、Ｔ２など）は加熱により、容易に除去すなわち除染できるが、機器表面材料に化学結合したトリチウムに関してはその限りではない。
【０００４】
日本原子力研究所のホームページでは、トリチウムの化学結合より光子エネルギーの大きい紫外線ランプ光または紫外線レーザー光を照射して、化学結合を解離させる事により除染する方法が実施された旨が記載されている。また、下記非特許文献１に記載されているように、核融合装置のプラズマ対向材料表面に蓄積されたトリチウムを除去するためにパルスレーザー光を用いた基礎実験を行っている。ところで、解離した後の単体トリチウムはイオンとなり、近傍に単体元素状トリチウムがない限りガス化できずに再び機器表面に付着する。
【０００５】
【非特許文献１】日本原子力学会秋の大会予稿集ＶＯＬ．２００３，第１分冊、 第１８５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トリチウムで汚染された機器表面に紫外線レーザーを照射してトリチウムの除去すなわち除染を実施する場合、解離した後の単体元素状トリチウムは近傍に単体元素状トリチウムがない限りガス化できずに、再び機器表面に付着してしまい除染効果が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、単体元素状トリチウムが解離した後に再び機器表面に付着することなく除染できるトリチウム除染装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特徴とするところは被除染対象物を収納する密閉型除染容器に安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ２、ＨＤ、Ｄ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスを供給して紫外線による除染するようにしたことにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は密閉型除染容器内を安定水素同位体分子種雰囲気としているため、紫外線レーザー照射により発生した解離トリチウムが周辺の安定水素同位体と再結合し、解離トリチウムがガス化されるので、トリチウム汚染した機器の除染することができる。その結果として、保守・解体時の安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
密閉型除染容器にはトリチウムで汚染された被除染対象物が収納される。密閉型除染容器は内部に照射光学系が配置されている。密閉型除染容器の外部に配置されている紫外線レーザーで発生する紫外線は照射光学系と紫外線レーザーの間を光学的に連結する誘導光学系を介して被除染対象物の照射される。ガス供給系は密閉型除染容器に安定水素同位体分子種を供給し、密閉型除染容器で除染された排気ガスが排気ガス系から排気される。
【実施例】
【００１１】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１２】
図１において、密閉型除染容器１の内部には被除染対象物９が収納されている。照射光学系２は密閉型除染容器１の内部に配置され、二次元的に移動する。紫外線レーザー３は密閉型除染容器１の外部に配置されている。紫外線レーザー３と照射光学系２は誘導光学系により光学的に連結されている。誘導光学系はレンズ７と光ファイバー４により構成されている。
【００１３】
ボンベ７は安定水素同位体分子種すなわち水素ガス（Ｈ２、ＨＤ、Ｄ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ、ＨＤＯ、Ｄ２Ｏ）のうち、いずれかを含有する不活性ガスが充填されている。ボンベ７はバルブ１０を介して密閉型除染容器１に接続されている。ボンベ７とバルブ１０はガス供給系を構成する。
【００１４】
密閉型除染容器１にバルブ１１を介して接続されている真空ポンプ６、酸化反応器１３および脱湿器１４は排気ガス系を構成している。
【００１５】
この構成において、除染する場合にはトリチウムで汚染された機器を図示のように板状に加工あるいはパイプであれば数分割として被除染対象物９にして密閉型除染容器１内に汚染面を上向きに収納する。
【００１６】
この状態でバルブ１０を閉、バルブ１１を開き、真空ポンプ６により１０―２Mpa未満に排気する。真空ポンプ６は２次汚染物が発生しないベローズポンプが好ましい。その後、バルブ１１を閉じてバルブ１０を開き、ボンベ５からガスを供給し、一定圧１０―２Mpa以上でバルブ１０を閉じる。密閉型除染容器１内の排気時圧力とガス供給時圧力は、圧力計１２を用いて計測する。
【００１７】
紫外線源（紫外線レーザー）３で発生する紫外線レーザー光８はレンズ７によって集光されて光ファイバー４に導入する。光ファイバー４で誘導された紫外線レーザー光８は２次元の移動が可能な照射光学系２によって集光し、かつ移動させて被除染対象物９の表面を照射する。被除染対象物９を汚染したトリチウムは雰囲気中にトリチウム化分子として移行して、除染が行われる。
【００１８】
その後、バルブ１１を開き、トリチウム汚染した排気ガスを真空ポンプ６により排気する。排気された水素ガス型のトリチウムを酸化反応器１３で水蒸気型に変換し、水蒸気型のトリチウムと共に脱湿器１４で回収する。脱湿器１４の充填材はモルキュラーシーブが好ましい。
【００１９】
図２に照射光学系の一例を示す。レンズ１６が３本のリニアガイド１５に支持されている。これによりレンズ１６を２次元的に移動させる事が可能となり、被除染対象物９の汚染表面の除染が行える。
【００２０】
このようにしてトリチウムの除染を行うのであるが、本発明は密閉型除染容器内を安定水素同位体分子種雰囲気としているため、紫外線レーザー照射により発生した解離トリチウムが周辺の安定水素同位体と再結合し、解離トリチウムがガス化されるので、トリチウム汚染した機器の除染することができる。その結果として、保守・解体時の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の照射光学系の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 密閉型除染容器
２ 照射光学系
３ 紫外線レーザー
４ 光ファイバー
５ ボンベ
６ 真空ポンプ
７ レンズ
８ 紫外線レーザー光
９ 被除染対象物
１０ バルブ
１１ バルブ
１２ 圧力計
１３ 酸化反応器
１４ 脱湿器
１５ リニアガイド
１６ レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被除染対象物を収納する密閉型除染容器と、前記密閉型除染容器の内部に配置される照射光学系と、前記密閉型除染容器の外部に配置される紫外線レーザーと、前記照射光学系と紫外線レーザーの間を光学的に連結する誘導光学系と、前記密閉型除染容器に安定水素同位体分子種を供給するガス供給系と、前記密閉型除染容器で除染された排気ガスを排気する排気ガス系とを具備することを特徴とするトリチウム除染装置。
【請求項１】
被除染対象物を収納する密閉型除染容器と、前記密閉型除染容器の内部に配置される照射光学系と、前記密閉型除染容器の外部に配置される紫外線レーザーと、前記照射光学系と紫外線レーザーの間を光学的に連結する誘導光学系と、前記密閉型除染容器に安定水素同位体分子種を供給するガス供給系と、前記密閉型除染容器で除染された排気ガスを排気する排気ガス系とを具備することを特徴とするトリチウム除染装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１０５７０３（Ｐ２００６−１０５７０３Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９０８７１（Ｐ２００４−２９０８７１）
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（３９００２３９２８）日立エンジニアリング株式会社 (134)
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（３９００２３９２８）日立エンジニアリング株式会社 (134)
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