JPH0151158B2 - - Google Patents
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- JPH0151158B2 JPH0151158B2 JP15926682A JP15926682A JPH0151158B2 JP H0151158 B2 JPH0151158 B2 JP H0151158B2 JP 15926682 A JP15926682 A JP 15926682A JP 15926682 A JP15926682 A JP 15926682A JP H0151158 B2 JPH0151158 B2 JP H0151158B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、長寿命の放射性核種を含む放射性廃
棄物を核変換により安定な核種もしくは短寿命の
放射性核種に変えることによつて不用な放射性廃
棄物の放射能を速やかに消滅処理する方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention quickly removes the radioactivity of unnecessary radioactive waste by converting radioactive waste containing long-lived radionuclides into stable nuclides or short-lived radionuclides through nuclear transmutation. This relates to a method of processing the disappearance process.
原子炉等の運転を行なうことによつて、高放射
性廃棄物が大量に発生し蓄積されている。現在の
ところこの高放射性廃棄物の最終処理処分法とし
ては、これをガラス固化体やアスフアルト固化体
に厳重に封じ込めて保管し、崩壊によりその放射
能が減少してくるのを待つ方法がある。しかし、
高放射性廃棄物の中で、137Cs,90Sr等のように平
均寿命が長いものは、長年月にわたつてこれらを
安全管理しなければならなず、保管量が増大する
につれて保管場所の選定・確保が非常に困難とな
つてくる。 Due to the operation of nuclear reactors, large amounts of highly radioactive waste are generated and accumulated. At present, the final treatment and disposal method for this highly radioactive waste is to tightly seal it in vitrified or asphalt solidified materials, store it, and wait for its radioactivity to decrease as it decays. but,
Among highly radioactive wastes, those with long average lives such as 137 Cs and 90 Sr must be managed safely for many years, and as the amount of storage increases, the selection of storage locations becomes more difficult.・It becomes extremely difficult to secure.
そこで、この長寿命の放射性核種を何等かの方
法で安定核種あるいは短寿命の放射性核種に変換
して放射能を速やかに減少させる処理方法、すな
わち消滅処理方法が重要な意義を持つてくる。消
滅処理方法としては、核反応によつて放射性核種
を核変換させ、短期間に放射能を消滅させる方法
が考えられる。 Therefore, a processing method that rapidly reduces the radioactivity by converting these long-lived radionuclides into stable nuclides or short-lived radionuclides by some method, that is, an extinction processing method, is of great significance. As a method of extinction treatment, a method of transmuting the radioactive nuclide through a nuclear reaction and extinguishing the radioactivity in a short period of time can be considered.
従来、このような核反応による消滅処理方法と
しては、中性子によるn,γ及びn,2n反応を
利用した方法が提案されている。中性子を用いる
理由は、中性子による核反応ではその反応断面積
が大きいことと、用いる中性子のエネルギーが小
さいものでよいことの2点において消滅処理に適
していると考えられていたからである。しかし、
137Cs,90Sr等を有効に消滅処理するためには、高
い中性子束密度が必要となり、この中性子を発生
させる装置が現在存在せず、またそれを開発する
としても大規模なものとなり容易に実用化するこ
とはできない。現在までにこの中性子発生源の候
補として原子炉、核融合炉、高エネルギー陽子加
速器が検討された。その結果、原子炉は中性子束
密度が低く過ぎ、またそれを上昇させることにも
限界があること、核融合炉は、現在のところまだ
実験段階であり、短期間にはその実用化は困難で
あること、また高エネルギー陽子加速器は、消滅
処理に用いるためには、大規模な大強度高エネル
ギー陽子加速器を製作しなければならず、そのた
めには、巨額の費用がかかり、工業的利用には、
まだ多くの問題が残されていること、等それぞれ
難問を抱えており、近い将来、速やかに実施例す
ることは非常に困難であり、何等かの別の消滅処
理方法の開発が強く望まれている。 Conventionally, methods using n, γ and n, 2n reactions using neutrons have been proposed as methods for annihilation using such nuclear reactions. The reason for using neutrons is that nuclear reactions using neutrons were thought to be suitable for annihilation treatment because they have a large reaction cross section and the energy of the neutrons used is small. but,
In order to effectively annihilate 137 Cs, 90 Sr, etc., a high neutron flux density is required, and there is currently no equipment that can generate this neutron, and even if one were to be developed, it would be large-scale and would be difficult to develop. It cannot be put into practical use. To date, nuclear reactors, fusion reactors, and high-energy proton accelerators have been considered as candidates for this neutron source. As a result, the neutron flux density of nuclear reactors is too low, and there are limits to increasing it.Fusion reactors are currently still in the experimental stage, and it will be difficult to put them into practical use in the short term. In addition, in order to use a high-energy proton accelerator for annihilation processing, a large-scale, high-intensity, high-energy proton accelerator must be manufactured, which requires a huge amount of cost and is not suitable for industrial use. ,
Each method has its own difficult problems, such as the fact that many problems still remain, and it is extremely difficult to put it into practice in the near future.Therefore, there is a strong desire for the development of some other method of extinction processing. There is.
本発明は、以上のような従来事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、従来考えられてき
た中性子線を用いることなく長寿命の放射性核種
を含む高放射性廃棄物の消滅処理を容易に実施す
ることができるような方法を提供することにあ
る。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and its purpose is to facilitate the annihilation treatment of highly radioactive waste containing long-lived radionuclides without using neutron beams, which has been conventionally considered. The objective is to provide a method that can be implemented.
このような目的を達成すべく案出された本発明
は、中性子線の代りに10〜25M eVのエネルギー
のγ線を長寿命の放射性核種を含む高放射性廃棄
物に照射するよう構成されている。 The present invention, devised to achieve these objectives, is configured to irradiate highly radioactive waste containing long-lived radionuclides with gamma rays having an energy of 10 to 25 M eV instead of neutron beams. .
ここでγ線による核反応を説明すると、γ線を
原子核に当てたときには、エネルギーが低ければ
γ線の散乱しか通常観測されないが、7〜8M
eV程度以上のエネルギーを持つγ線を原子核に
当てたときはγ,n,γ,p,γ,d,γ,α,
γ,f反応などのいわゆる光核反応と呼ばれる現
象が見られる。これらの反応のうち最も普通に見
られるものはγ,n及びγ,p反応であり、γ線
のエネルギーが10〜25M eVになると、極めて吸
収されやすくなり、巨大共鳴と呼ばれる数百mb
の共鳴現象が観察される。 To explain nuclear reactions caused by gamma rays, when gamma rays are applied to an atomic nucleus, normally only scattering of gamma rays is observed if the energy is low;
When a γ-ray with an energy of about eV or higher is applied to an atomic nucleus, γ, n, γ, p, γ, d, γ, α,
Phenomena called photonuclear reactions such as γ and f reactions are observed. The most common of these reactions are the γ,n and γ,p reactions, and when the energy of γ-rays reaches 10 to 25M eV, they become extremely easily absorbed, producing a reaction of several hundred megabytes called a giant resonance.
A resonance phenomenon is observed.
セシウム137についてはγ線のエネルギーが特
に10〜22M eVの領域で巨大共鳴現象を起し、ま
たストロンチウム90についてはγ線のエネルギー
が特に14〜22M eVの領域で巨大共鳴現象を起す
が、核種によらず、一般にγ線のエネルギーが10
〜25M eVの領域で巨大共鳴現象を起す。 Cesium-137 causes a giant resonance phenomenon especially in the γ-ray energy range of 10 to 22 M eV, and strontium-90 causes a giant resonance phenomenon especially in the γ-ray energy range of 14 to 22 M eV, but the nuclide Generally speaking, the energy of gamma rays is 10
A giant resonance phenomenon occurs in the ~25 M eV region.
本発明は、この巨大共鳴を放射性廃棄物の処理
に利用したものであり、それによつて廃棄物の核
変換を効率よく行なうことができる。 The present invention utilizes this giant resonance in the treatment of radioactive waste, thereby making it possible to efficiently transmute the waste.
第1図は、本発明方法を実施するための装置の
概念図である。同図に示されているように、装置
としては主として、電子線加速器1、該電子線加
速器1に対向して設けられる電子線−γ線変換器
2、該変換器2を冷却する冷却装置3、及び放射
性廃棄物4を内蔵可能でγ線の漏洩を防止する遮
蔽体5からなる。電子線加速器1により発生した
電子線6は、電子線−γ線変換器2の中で、制動
輻射によつてγ線7に変換される。この際、電子
線−γ線変換器2で発生する熱は、冷却装置3内
を流通する冷却水により冷却される。電子線−γ
線変換器2によつて作られたγ線7は放射性廃棄
物4を照射し、γ,n反応等による核変換によつ
てその内部に存在する長寿命の高放射性核種が安
定な核種もしくは短寿命の放射性核種に変換さ
れ、放射能の速やかな低減化、すなわち消滅処理
が行なわれるのである。装置外へのγ線の漏洩は
遮蔽体5によつて防止される。 FIG. 1 is a conceptual diagram of an apparatus for implementing the method of the present invention. As shown in the figure, the apparatus mainly includes an electron beam accelerator 1, an electron-gamma ray converter 2 provided opposite to the electron beam accelerator 1, and a cooling device 3 for cooling the converter 2. , and a shield 5 that can contain radioactive waste 4 and prevent leakage of γ-rays. The electron beam 6 generated by the electron beam accelerator 1 is converted into gamma rays 7 by bremsstrahlung in the electron beam-gamma ray converter 2. At this time, the heat generated by the electron beam-gamma ray converter 2 is cooled by cooling water flowing through the cooling device 3. Electron beam - γ
The gamma rays 7 produced by the radiation converter 2 irradiate the radioactive waste 4, and the long-lived highly radioactive nuclides existing inside the waste are converted into stable nuclides or short-lived nuclides through nuclear transmutation by gamma, n reactions, etc. It is converted into a radionuclide with a limited lifespan, and its radioactivity is quickly reduced, or eliminated. The shield 5 prevents leakage of γ-rays to the outside of the device.
第2図は以上のような装置を用いて放射性廃棄
物の消滅処理を行なう場合の処理速度を137Csを
例にとつて示したものであり、実線が本発明の処
理を施した場合、点線が非処理の場合である。処
理速度を、照射によつて放射性核種の原子数が半
減するまでの時間T(単位:秒)で表わすと次の
ようになる。 Figure 2 shows the processing speed of radioactive waste when annihilating radioactive waste using the above-mentioned equipment, using 137 Cs as an example. is the case of no processing. The processing speed is expressed as the time T (unit: seconds) until the number of atoms of the radioactive nuclide is halved by irradiation as follows.
T=0.693/(σ・φ・10-24)
ここでσはγ線による核反応の断面積(単位:
バーン)であり、φは放射性廃棄物の単位断面積
に単位時間当り入射してくるγ線の数(単位cm
-2s-1)である。 T=0.693/(σ・φ・10 -24 ) Here, σ is the cross-sectional area of the nuclear reaction due to γ-rays (unit:
burn), and φ is the number of γ-rays incident per unit time on a unit cross-sectional area of radioactive waste (unit: cm
-2 s -1 ).
137Csのσの場合は、γ線のエネルギーが特に
10〜22M eVの領域で最大値0.32バーンである。In the case of σ of 137 Cs, the energy of the γ ray is especially
The maximum value is 0.32 barns in the region of 10 to 22M eV.
これを照射するγ線として、電子線加速器1か
ら100mA/cm2の強度で30M eVのエネルギーの
電子線が得られ、それが白金製の電子線−γ線変
換器によつてその内10%が137Csの消滅処理に有
効なγ線に変換されるとすると、半減期Tは約2
年となる。これは137Csのβ崩壊による半減期が
30年であることを考えると1/15に短縮されたこと
になる。しかも、137Csの核変換については
137Cs(γ,n)136Cs
↓β-13.5d
136Ba st
のように反応して、より安定な物質に変わるの
で、この他、複数回の核変換まで考慮に入れたと
しても、新たに長寿命の放射性物質ができること
はなく、有効に放射性廃棄物を処理することがで
きる。 As the gamma ray for irradiating this, an electron beam with an intensity of 100 mA/cm 2 and an energy of 30 M eV is obtained from the electron beam accelerator 1, and 10% of it is converted into a platinum electron beam-gamma ray converter. If 137
It will be 2018. This means that the half-life of 137 Cs due to β-decay is
Considering that it is 30 years, this means that it has been shortened to 1/15. Moreover, regarding nuclear transmutation of 137 Cs, it reacts as follows: 137 Cs (γ, n) 136 Cs ↓β - 13.5d 136 Bas st , and turns into a more stable substance. Even if this is taken into account, no new long-lived radioactive materials will be created, and radioactive waste can be effectively disposed of.
137Cs以外で本発明方法を適用したとき有効な
核種は90Srであり、その核変換は
90Sr(γ,n)89Sr
↓β-50.4d
89Y st
である。その他、更に長寿命の廃棄物であるアク
チナイド族(241Am,243Am,244Cm等)に本発明
方法を適用しても有効である。The effective nuclide other than 137 Cs when the method of the present invention is applied is 90 Sr, and its nuclear transmutation is 90 Sr (γ, n) 89 Sr ↓β − 50.4d 89 Y st . In addition, it is also effective to apply the method of the present invention to the actinide group ( 241 Am, 243 Am, 244 Cm, etc.), which are waste materials with a longer life.
上記説明から明らかなように、30M eV程度の
エネルギーの電子線によつて巨大共鳴現象を起こ
しうるエネルギーをもつγ線が生成するので、電
子線加速器1は小型のもので済むため充分実施可
能である。放射性廃棄物4を照射する粒子がγ線
であることにより、第1図の装置の内、電子線−
γ線変換器2よりも右側の装置は真空にする必要
がない。このため、電子線−γ線変換器2の冷却
が簡単に行なえるし、放射性廃棄物4の取扱が簡
単に行なえる。 As is clear from the above explanation, an electron beam with an energy of about 30M eV generates gamma rays with energy capable of causing a giant resonance phenomenon, so the electron beam accelerator 1 can be implemented in a small size. be. Since the particles irradiating the radioactive waste 4 are gamma rays, the electron beam -
There is no need to evacuate the equipment on the right side of the γ-ray converter 2. Therefore, the electron beam-γ-ray converter 2 can be easily cooled, and the radioactive waste 4 can be easily handled.
また、一般的に質量数の小さい軽い核種ほど、
照射されるエネルギーが高くなければ核反応を起
こさない傾向がある。この性質を利用して、照射
するγ線のエネルギーを限定することによつて、
従来の中性子による消滅処理方式では不可能であ
つた被処理物質中の消滅したい核種だけを選択的
に消滅させることが可能になる。また、かような
性質を利用すると、本願明細書の第1図の装置に
おける遮蔽体5として低原子番号のもの(低質量
数の元素)を用いれば、10〜25M eVのエネルギ
ーのγ線を照射しても核反応を起こし難くさせる
ことができ、その結果、副次的な放射能の発生を
減少させることが可能となる。 Additionally, in general, the lighter the nuclide with the smaller mass number, the more
Nuclear reactions tend not to occur unless the energy of irradiation is high. By utilizing this property and limiting the energy of the irradiated gamma rays,
It becomes possible to selectively annihilate only the nuclide that is desired to be annihilated in the substance to be treated, which was impossible with the conventional neutron annihilation treatment method. Moreover, by utilizing such properties, if a low atomic number (element with low mass number) is used as the shielding body 5 in the apparatus shown in FIG. It is possible to make it difficult for nuclear reactions to occur even when irradiated, and as a result, it is possible to reduce the generation of secondary radioactivity.
このように、従来技術では長寿命の放射性廃棄
物が自然に減少するのを待つて長時間保管しなけ
ればならなかつたが、本発明方法によつて人工的
に短時間で放射能を減少させることができ、しか
も従来考えられていた中性子による核反応と違つ
て容易に実施可能であり、それ故、高放射性廃棄
物の安全管理の面で非常に大きな効果を奏しうる
ものである。 In this way, with conventional technology, long-lived radioactive waste had to be stored for a long time while waiting for it to naturally reduce, but with the method of the present invention, radioactivity can be artificially reduced in a short time. Furthermore, unlike the conventional nuclear reaction using neutrons, it is easy to carry out, and therefore, it can have a very large effect on the safety management of highly radioactive waste.
第1図は本発明方法を実施するための装置の概
念図、第2図は本発明方法の有効性を示すグラフ
である。
1……電子線加速器、2……電子線−γ線変換
器、4……放射性廃棄物、5……遮蔽体。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an apparatus for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the effectiveness of the method of the present invention. 1... Electron beam accelerator, 2... Electron beam-gamma ray converter, 4... Radioactive waste, 5... Shielding body.
Claims (1)
対して10〜25M eVのエネルギーのガンマー線を
照射することにより廃棄物中の長寿命の放射性核
種を安定な核種もしくは短寿命放射性核種に変換
させることを特徴とする放射性廃棄物の処理方
法。 2 廃棄物に含まれる長寿命の高放射性核種の1
種がセシウム137である特許請求の範囲第1項記
載の方法。 3 ガンマー線が10〜22M eVのエネルギーのも
のである特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 廃棄物に含まれる長寿命の高放射性核種の1
種がストロンチウム90である特許請求の範囲第1
項記載の方法。 5 ガンマー線が14〜22M eVのエネルギーのも
のである特許請求の範囲第4項記載の方法。[Claims] 1. Radioactive waste containing long-lived highly radioactive nuclides is irradiated with gamma rays with an energy of 10 to 25 M eV to convert long-lived radionuclides in the waste into stable nuclides or short-lived nuclides. A method for disposing of radioactive waste characterized by converting it into a long-lived radionuclide. 2. Long-lived highly radioactive nuclides contained in waste 1
The method according to claim 1, wherein the species is cesium-137. 3. The method according to claim 2, wherein the gamma ray has an energy of 10 to 22 M eV. 4 Long-lived highly radioactive nuclides contained in waste 1
Claim 1 in which the species is strontium-90
The method described in section. 5. The method according to claim 4, wherein the gamma ray has an energy of 14 to 22 M eV.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15926682A JPS5948698A (en) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | Method of processing radioactive waste |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP15926682A JPS5948698A (en) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | Method of processing radioactive waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5948698A JPS5948698A (en) | 1984-03-19 |
| JPH0151158B2 true JPH0151158B2 (en) | 1989-11-01 |
Family
ID=15690009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15926682A Granted JPS5948698A (en) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | Method of processing radioactive waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948698A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69627361T2 (en) * | 1995-10-20 | 2003-10-16 | Sidney Soloway | METHOD FOR INCREASING RADIOACTIVE DECOMPOSITION |
| JP7455714B2 (en) * | 2020-09-18 | 2024-03-26 | 三菱重工業株式会社 | Radionuclide processing system and radionuclide processing method |
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1982
- 1982-09-13 JP JP15926682A patent/JPS5948698A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5948698A (en) | 1984-03-19 |
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