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特表2024-509499ガス体積からの放射性希ガスの除去

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-04

(54)【発明の名称】ガス体積からの放射性希ガスの除去

(51)【国際特許分類】

G21F 9/02 20060101AFI20240226BHJP

B01D 53/04 20060101ALI20240226BHJP

G21C 9/004 20060101ALI20240226BHJP

G21C 13/00 20060101ALI20240226BHJP

【ＦＩ】

G21F9/02 511L

B01D53/04 220

B01D53/04 230

G21C9/004

G21C13/00 600

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023544020

(86)(22)【出願日】2022-02-07

(85)【翻訳文提出日】2023-07-19

(86)【国際出願番号】 EP2022052922

(87)【国際公開番号】W WO2022167669

(87)【国際公開日】2022-08-11

(31)【優先権主張番号】21155645.1

(32)【優先日】2021-02-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518251653

【氏名又は名称】エスシーケー．シーイーエヌ

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋香元

(72)【発明者】

【氏名】マーマンズ，ジャスパー

(72)【発明者】

【氏名】マルテンス，ドミニク

(72)【発明者】

【氏名】スクリアロヴァ，ハンナ

(72)【発明者】

【氏名】ハイニッツ，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】カーディナエルス，トーマス

【テーマコード（参考）】

2G002

4D012

【Ｆターム（参考）】

2G002CA01

2G002DA01

2G002EA01

4D012BA01

4D012BA02

4D012CA01

4D012CA14

4D012CB16

4D012CB17

4D012CD01

4D012CD05

4D012CE02

4D012CE03

4D012CF03

4D012CF04

4D012CF05

4D012CF10

4D012CH04

4D012CK05

(57)【要約】

第１の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去する方法であって、（ａ）２０℃のガス温度における前記ガス体積の露点が、－２０℃以下、好ましくは－３０℃以下、より好ましくは－４５℃以下であるように、前記ガス体積を提供することと、（ｂ）微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属を含む前記微孔質モレキュラーシーブの床（３３）上に前記ガス体積を通過させ、それによって前記放射性希ガスを前記床（３３）に吸着させることと、を含む方法に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス体積から放射性希ガスを除去する方法であって、
ａ．ガス温度２０℃における前記ガス体積の露点が－２０℃以下、好ましくは－３０℃以下、より好ましくは－４５℃以下となるように前記ガス体積を提供することと、
ｂ．微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属を含む前記微孔質モレキュラーシーブ床（３３）上に前記ガス体積を通過させ、それによって前記放射性希ガスを前記床（３３）に吸着させることと、を含む、前記方法。

【請求項2】

前記微孔質モレキュラーシーブは、
遷移金属ナノ粒子を含むか、及び／または
遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記遷移金属は、１０族、１１族及び白金族から選択され、好ましくはＡｇである、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項4】

前記微孔質モレキュラーシーブは、アルミノケイ酸塩ゼオライトまたはチタノケイ酸塩ゼオライトであり、好ましくはＥＴＳ－１０またはＺＳＭ－５である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記放射性希ガスはＲｎである、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記ガス体積は、１．７００Å^３以下、好ましくは１．６００Å^３以下、より好ましくは１．２００Å^３以下、更により好ましくは０．８００Å^３以下、最も好ましくは０．４００Å^３以下の分極率を有する、非極性キャリアガスを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記工程ａは、水分吸着床（３２）上に前記ガス体積を通過させることを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

更なる工程ｃである
ｃ．前記希ガス吸着床（３３）及び／または－存在する場合－前記水分吸着床（３２）を再生することを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記工程ｃは、
前記希ガス吸着床（３３）及び／または－存在する場合－前記水分吸着床（３２）を加熱すること、及び／または
前記希ガス吸着床（３３）及び／または－存在する場合－前記水分吸着床（３２）を再生ガスでフラッシングすることを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記工程ｂの前に更なる工程ａ’である
ａ’．前記希ガス吸着床（３３）及び／または－存在する場合－前記水分吸着床（３２）にとって有毒な物質を前記ガス体積から除去することを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

吸着された前記放射性希ガスは、
効果的に減衰するまで保持されるか、または
更なる保管及び／または利用のために収集される、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

室温で実施される、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

核環境で実施される、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

ガス体積から放射性希ガスを除去するための装置（１０）であって、
ｉ．１つ以上の水分吸着床（３２）と、
ｉｉ．微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属を含む前記微孔質モレキュラーシーブの１つ以上の希ガス吸着床（３３）と、を備え、前記希ガス吸着床（３３）は、前記水分吸着床（３２）のアウトプットに結合されたインプットを有する、前記装置。

【請求項15】

ｉｉｉ．前記希ガス吸着床（３３）及び任意選択で前記水分吸着床（３２）に結合された１つ以上の再生ガス供給源（６０）及び／または
ｉｖ．前記希ガス吸着床（３３）及び／または前記水分吸着床（３２）に対して有毒な物質を前記ガス体積から除去するための１つ以上のスクラバー（３１）を更に備え、前記スクラバー（３１）は、前記希ガス吸着床（３２）のインプットへ結合されたアウトプットを有する、請求項１４に記載の装置（１０）。

【請求項16】

ガス体積から放射性希ガスを除去するための多層システムであって、前記層の１つ以上は、請求項１４～１５のいずれか一項に記載の装置（１０）を備える、前記システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス体積からの放射性希ガスの除去に関し、より詳細には、遷移金属を含む微孔質モレキュラーシーブ床への放射性希ガスの吸着に基づく、そのような除去に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、医療用途向けの^２２５Ａｃの製造において、放射性希ガスを媒体（例えば、ガス体積）から捕捉するか、または別の方法で除去する必要がある場合がある。^２２５Ａｃは、標的α療法（ＴＡＴ）の潜在的な治療用途がある、高エネルギーのα放出放射性同位体である。ＴＡＴは、組織内に短距離で高密度のイオン化飛跡をもたらす、α粒子の高い線形エネルギー付与（ＬＥＴ）に基づくがん治療法である。^２２５Ａｃは、その半減期（９．９２日）、複数のα崩壊及び好ましい化学的性質により、ＴＡＴの候補として特に適している。様々な研究で、転移性がん及び末期がんの^２２５Ａｃ治療の有効性が実証されている。現在、^２２５Ａｃは、主に^２３３Ｕ備蓄からの^２２９Ｔｈジェネレータから得られる。したがって、^２２５Ａｃの供給は、世界中で入手可能な^２２９Ｔｈの量によって制限される。しかし、現在の在庫では、大規模な臨床試験及び世界的ながん治療に必要な需要を満たすことができない。

【0003】

^２２６Ｒａからの^２２５Ａｃの加速器を用いた生産は、この問題を克服するための解決策となる可能性がある。１つの経路は、例えば、電子加速器からの制動放射光子を使用した^２２６Ｒａ（γ，ｎ）^２２５Ｒａ（β^－）^２２５Ａｃ反応によるものであり、別の経路は、サイクロトロンでの陽子照射を使用した^２２６Ｒａ（ｐ，２ｎ）^２２５Ａｃ反応によるものである。しかし、そのような生産プロセスは、技術的に大きな課題となる。^２２６Ｒａ前駆体に基づく^２２５Ａｃ生成の主な問題の１つは、標的放射能及びラドン（より具体的には^２２２Ｒｎ）の継続的な放出である。したがって、ラドンを捕捉することは、安全な運用のために重要であり、例えば、換気システムからの制御不能な放出を最小限に抑えるために重要である。更に、例えば、グラムレベルの^２２６ａの操作を行うことができるホットセル環境で実施できるラドン捕捉システムを有することは、産業的に重要であろう。ただし、希ガスは非極性の単原子分子であり、最外電子殻が８つの価電子で満たされている。そのため、それらは通常、他の物質と化学的に相互作用しない。その結果、希ガスは、捕捉または他の方法で除去することが難しいことで知られている。

【0004】

１つの既知の方法は、活性炭床への希ガスの吸着に基づくものである。一般に、吸着は、通常は、気体、液体または（溶解した）固体の原子、分子またはイオン－すなわち、吸着物が、吸着剤－通常は固体－の表面に拡散するプロセスであり、そこで、それは結合を形成する（化学吸着）か、または分子間力（物理吸着）によって保持される。したがって、吸着は表面現象である。化学的に不活性であるため、希ガスは、化学吸着ではなく物理吸着を経験する。物理吸着は比較的弱い力（例えば、ファンデルワールス力）に依存するが、その効率は通常、吸着剤の温度を下げることで改善できる。その結果、Ｋｒ、Ｘｅ及びＲｎのような希ガスの吸着は、従来技術では通常、極低温で冷却された活性炭床で行われる。１９０８年～２００２年の文献に基づいて、活性炭及び様々な条件下で報告されたラドン吸着結果の概要は、Ｇａｕｌによって作成された（ＧＡＵＬ，ＷａｙｎｅＣ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｔｏｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｒａｄｏｎｂｙａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣａｒｏｌｉｎａ，２００４．ＰｈＤｔｈｅｓｉｓ．）。

【0005】

ただし、この方法にはいくつかの課題がある。例えば、活性炭吸着床は、極低温での冷却を維持する必要があり（例えば、少なくとも０℃未満、－５０、－６５または－７５℃未満など）、そうしないと、希ガスの吸着係数ｋ－つまり、保持時間ｔ－が著しく低下する。更に、極低温であっても、吸着係数ｋは、活性炭床が通常、特に床を連続モードで操作する場合、有意義な量の希ガスを捕捉するために、サイズが大きくなければならないようにするものである。更に、極低温で作動する冷却システムは、パイプ内での結露及び凍結の影響を受ける。パイプを保護するために水分トラップが配置されている場合でも、この影響により、凍結した水によってガス流が遮断される可能性がある。最後に、大量の木炭自体は火災の危険性が高い。

【0006】

したがって、当技術分野では、希ガスを捕捉または除去するためのより良いアプローチが依然として必要とされている。

【発明の概要】

【0007】

本発明の目的は、ガス体積から希ガスを除去するための良好な方法を提供することである。本発明の更なる目的は、それに関連する優れたデバイスを提供することである。この目的は、本発明による方法、装置及びシステムによって達成される。

【0008】

本発明の実施形態の利点は、希ガスの効果的な吸着を達成できることである。

【0009】

本発明の実施形態の利点は、希ガス吸着床に吸着される水の量を減らすことができることである。本発明の実施形態の更なる利点は、希ガスの効果的な吸着を長時間維持できることである。

【0010】

本発明の実施形態の利点は、ガス体積から希ガスを除去するための特にコンパクトな装置を実現できることである。

【0011】

本発明の実施形態の利点は－例えば、炭素ベースの材料とは対照的に－希ガス吸着床が火災の危険を生じないことである。

【0012】

本発明の実施形態の利点は、それらを、核環境、例えば、放射性希ガス源の近くで実行または設置できることである。本発明の実施形態の更なる利点は、ガス体積を長距離にわたって輸送する必要がないことである。

【0013】

本発明の実施形態の利点は、それらが有用であるために冷却に依存せず、例えば、室温（またはそれ以上）で非常に効果的であり得ることである。

【0014】

本発明の実施形態の利点は、希ガスが、効果的に減衰するまで、装置内（例えば、希ガス吸着床上）に保持できることである。

【0015】

本発明の実施形態の利点は、装置に冗長性を組み込むことができ、それによって効率と安全性が向上することである。

【0016】

本発明の実施形態の利点は、吸着床を直接再生できることである。

【0017】

本発明の実施形態の利点は、吸着床に対して有毒であり得る物質を、それらの上にガス体積を通過させる前に除去できることである。

【0018】

本発明の実施形態の利点は、短寿命及び／または長寿命の放射性希ガスをガス体積から除去するために使用できることである。

【0019】

本発明の実施形態の利点は、それらが、比較的簡単で経済的な方法で実行できることである。

【0020】

第１の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去する方法であって、（ａ）２０℃のガス温度におけるガス体積の露点が、－２０℃以下、好ましくは－３０℃以下、より好ましくは－４５℃以下であるように、ガス体積を提供することと、（ｂ）微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属を含む微孔質モレキュラーシーブの床上にガス体積を通過させ、それによって放射性希ガスを床に吸着させることと、を含む。

【0021】

第２の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去するための装置であって、（ｉ）１つ以上の水分吸着床と、（ｉｉ）微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属を含む微孔質モレキュラーシーブの１つ以上の希ガス吸着床と、を備え、希ガス吸着床は、水分吸着床のアウトプットに連結されたインプットを有する。

【0022】

第３の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去するための多層システムに関し、１つ以上の層は第２の態様の任意の実施形態による装置を備える。

【0023】

添付の独立及び従属請求項において、本発明の特定の好ましい態様について述べる。従属請求項からの特徴を、必要に応じて独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わせてもよく、単に請求項で明白に述べたとおりでなくてもよい。

【0024】

本分野ではデバイスの常に改善、変更及び進化してきたが、本概念は、従来の慣行からの逸脱を含む、実質的に新しくかつ斬新な改善を表していると考えられており、その結果、この性質のより効率的で安定した信頼性の高いデバイスが提供される。

【0025】

本発明の上述の及び他の特徴、機能及び利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と関連した、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、本発明の範囲を限定することなく、例示のためにのみ行われる。以下に引用する参照図は、添付の図面を参照している。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に従って放射性希ガスを除去するための組み込み冗長性を有する例示的な装置を概略的に示す。

【図2】本明細書に記載の第１の実施例による、概念実証のラドン吸着実験に使用される実験装置を概略的に示す。

【図3】第１及び第２の実施例による、破過実験中に使用されるプロセス工程のフローチャートである。

【図4】第１の実施例による、ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ、Ａｇ－１３Ｘ及び１．５ｍｍのＡｇ－ＥＴＳ－１０ペレットの^２２２Ｒｎ破過曲線のグラフである。

【図5】第１の実施例による、Ａｇ－ＺＳＭ－５の^２２２Ｒｎ破過曲線のグラフである。

【図6】第１の実施例による、１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０顆粒の^２２２Ｒｎ破過曲線のグラフである。

【図7】第１の実施例による水分トラップを除去する効果を示す、１．５ｍｍのＡｇ－ＥＴＳ－１０ペレットの^２２２Ｒｎ破過曲線のグラフである。

【図8】第１の実施例によるＲｎモニターによって測定された相対湿度と共に、図７の曲線のクローズアップを示すグラフである。

【図9】第１及び第２の実施例による、再生温度の機能における１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０顆粒の吸湿（重量％）のグラフである。

【図10】第１の実施例による、Ｈ_２及びＮＯ_ｘ蒸気に曝露された１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０顆粒の^２２２Ｒｎ破過曲線のグラフである。

【図11】第２の実施例によるＡｇ－ＥＴＳ－１０結晶上の銀ナノ粒子の走査型電子顕微鏡画像である。

【図12】第２の実施例による、ラドン吸着実験に使用される実験装置を概略的に示す。

【図13】本明細書に記載の第２の実施例による、ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ、ＣａｒｂｏＡｃｔ、Ａｇ－１３Ｘ、Ａｇ－ＺＳＭ－５及びＡｇ－ＥＴＳ－１０上で測定された^２２２Ｒｎの室温破過曲線のグラフである。

【図14】第２の実施例による、相対湿度５０％の実験室空気と接触したときのＡｇ－ＥＴＳ－１０からの^２２２Ｒｎの測定された放出のグラフである。

【図15】本明細書に記載の第３の実施例による、異なる（乾燥）キャリアガス（Ｎ_２、空気及びＡｒ）に対するＡｇ－ＥＴＳ－１０からの^２２２Ｒｎの測定された破過曲線のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

異なる図面では、同じ引用符号は同じまたは類似の要素を指す。

【0028】

本発明を特定の実施形態に対して特定の図面を参照して説明するが、本発明はそれらには限定されず請求項のみによって限定される。記載した図面は、単に概略的であり非限定的である。図面では、説明を目的として、一部の要素のサイズが誇張されて一定の比率では描かれていない場合がある。寸法及び相対寸法は本発明の実際の実施化には対応しない。

【0029】

更に、説明及び請求項における用語「第１」「第２」「第３」などは同様の要素を区別するために用いており、必ずしも順序を順位付けまたは任意の他の方法において時間的、空間的のいずれかで記述するためのものではない。当然のことながら、そのように用いる用語は適切な状況の下では交換可能であり、本明細書で説明する本発明の実施形態は、本明細書で説明または例示した以外の順序での動作が可能である。

【0030】

また、説明及び請求項における用語「の上」「の下」「の上方」「の下方」などは便宜的に用いており、必ずしも相対位置を説明するためではない。当然のことながら、そのように用いる用語は適切な状況の下ではその反意語と交換可能であり、本明細書で説明する本発明の実施形態は、本明細書で説明または例示した以外の向きで動作することができる。

【0031】

なお、請求項で用いる用語「含む」は、その後に列記される手段に限定されると解釈してはならない。他の要素またはステップを除外するものではない。したがって、記載した特徴、整数、ステップまたはコンポーネントの存在を言及とおりに特定していると解釈すべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップもしくはコンポーネント、もしくはそれらのグループの存在または付加を排除するものではない。したがって、「含む」という用語は、記載された機能のみが存在する状況、及びこれらの機能と１つ以上の他の機能が存在する状況を包含する。したがって、「手段Ａ及びＢを含むデバイス」という表現の範囲は、コンポーネントＡ及びＢのみからなるデバイスに限定して解釈されるべきではない。意味するところは、本発明に関しては、デバイスの唯一の関連性のあるコンポーネントはＡ及びＢであるということである。

【0032】

同様に、特許請求の範囲でも使用される「結合された」という用語は、直接接続のみに限定されると解釈されるべきではないことに注意されたい。「結合された」及び「接続された」という用語は、それらの派生語と共に使用され得る。これらの用語は、相互に同義語とみなされないことを理解されたい。したがって、「デバイスＢに結合されたデバイスＡ」という表現の範囲は、デバイスＡのアウトプットがデバイスＢのインプットに直接接続されているデバイスまたはシステムに限定されるべきではない。他のデバイスまたは手段を含む経路であり得る、ＡのアウトプットとＢのインプットの間の経路が存在する。「結合した」とは、２つ以上の要素が物理的もしくは電気的に直接接触しているか、または２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、それでも互いに協力または相互作用していることを意味する。

【0033】

本明細書の全体を通して「一実施形態」または「実施形態」に言及した場合、その意味は、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造体または特性は、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれるということである。したがって、本明細書の全体を通していろいろな場所で語句「一実施形態では」または「実施形態では」が現れた場合、必ずしもすべてが同じ実施形態に言及しているわけではないが、全くないわけでない。更に、１つ以上の実施形態において、特定の特徴、構造体または特性を任意の好適な方法で組み合わせてもよいことは、当業者であれば本開示から明らかである。

【0034】

同様に、当然のことながら、本発明の典型的な実施形態の説明において、本発明の種々の特徴を単一の実施形態、図またはその説明においてひとまとめにすることがあるが、その目的は、本開示を効率化し本発明の種々の態様のうちの１つ以上を理解することを助けるためである。しかし、この開示方法は、請求に係る発明に必要な特徴が各請求項で明確に列挙したものよりも多いという考えを反映していると解釈してはならない。むしろ、以下の請求項で反映しているように、本発明の態様は、先に開示した単一の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、詳細な説明に続く請求項は、本明細書によってこの詳細な説明に明確に組み込まれており、各請求項は本発明の別個の実施形態として自立している。

【0035】

更に、本明細書で説明するいくつかの実施形態には、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴が含まれているが他は含まれていない一方で、種々の実施形態の特徴を組み合わせたものは本発明の範囲内であることが意図され、種々の実施形態を構成する。これは当業者であればわかることである。例えば、以下の請求項では、請求に係る実施形態のいずれかを任意の組み合わせで用いることができる。

【0036】

本明細書で示した説明では、多くの具体的な詳細について述べている。しかし当然のことながら、本発明の実施形態をこれらの具体的な詳細を伴うことなく実施してもよい。他の場合では、良く知られた方法、構造体及び技術については詳細には示していない。これはこの説明の理解が不明瞭にならないようにするためである。

【0037】

以下の用語は、本発明の理解を助けるためにのみ提供される。

【0038】

本明細書で使用する場合、特に明記しない限り、ゼオライトは、天然または合成由来の微孔質アルミノケイ酸塩及び／またはチタノケイ酸塩モレキュラーシーブである。それらは、様々なカチオンを収容できる空洞を含む複雑な三次元構造を有しているため、吸着剤として使用できる。多くの種類のゼオライトが存在し、例えば、結晶構造、細孔形状及び／または細孔サイズに関してそれぞれに固有の特性がある。

【0039】

本明細書で使用する場合、特に明記しない限り、遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブは、その原子（通常、イオン）の一部を遷移金属で置換する交換プロセスを受けた微孔質モレキュラーシーブである。例えば、微孔質モレキュラーシーブ中のＮａ^＋及び／またはＫ^＋は、イオン交換反応において遷移金属カチオン（例えばＡｇ^＋）によって（部分的に）置換され得る。

【0040】

第１の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去する方法に関し、（ａ）２０℃（２９３．１５Ｋ）のガス温度でのガス体積の露点が、－２０℃以下、好ましくは－３０℃（２４３．１５Ｋ）以下、より好ましくは－４５℃（２２８．１５Ｋ）以下、例えば－６０℃（２１３．１５Ｋ）～－１００℃（１７３．１５Ｋ）であるようなガス体積を提供することと、（ｂ）微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属を含む遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブの床の上を（例えば、通り抜けて）ガス体積を通過させ、それによって放射性希ガスを床に吸着させる（これは「希ガストラップ」とも称され得る）ことと、を含む。

【0041】

理論に束縛されるものではないが、吸着プロセスでは、移動（気体または液体）相中の吸着物の量と吸着剤上の吸着物の量との間に平衡が確立される。このプロセスは通常、流体中の吸着物質の分圧（ガスの場合）に対する吸着物質の量として表される等温線によって記述される。この平衡を記述するために、様々な等温線モデルが存在する（例えば、線形、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ、Ｌａｎｇｍｕｉｒなど）。例えば、ヘンリーの法則の一種である線形等温線は、吸着物の量（分圧）が低い場合に使用でき、
ｑ＝Ｋ・ｐ
式中、ｑは吸着剤の単位質量あたりの吸着量、Kは温度依存の経験定数、ｐはガス流中の吸着物の分圧である。更に、吸着物－この場合、希ガス（例えば、Ｒｎ）－が、吸着物に対して特定の親和性を有する吸着材料の充填カラムを通って移動する場合、吸着プロセスにより、吸着力の弱いキャリアガス（例えば、窒素、酸素など）と比較して吸着物の遅延が生じる。システムのタイプに応じて、充填吸着カラムの動態を説明する様々なモデルが存在する。希ガス吸着に関する文献でよく見られる平均遅延／保持時間ｔ（秒）を説明する簡単な方法は、
ｔ＝（ｋ・ｍ）／Ｆ
であり、式中、ｋ（ｃｍ^３／ｇ）は吸着係数、ｍ（ｇ）は吸着剤の質量、Ｆ（ｃｍ^３／ｓ）は体積流量である。この関係は、希ガスの濃度パルスが既知の質量と流量による吸着カラムに注入される実験での保持時間ｔの測定値から、吸着係数ｋの値を決定する簡単な方法を提供する。平均保持時間ｔは、測定された破過希ガス濃度が、観測された最大希ガス濃度の５％である時間として定義される（実施例を参照）。吸着係数は、（希ガス）吸着床の能力を評価する上で重要である。所与の吸着物について、係数は、吸着剤のタイプ、温度、使用されるキャリアガス及びその汚染物質によって影響を受け得る。得られた吸着係数を比較できる。係数が高いほど、吸着剤に対する吸着物の親和性が高くなり、遅延が長くなる。

【0042】

本発明において、遷移金属を含む微孔質モレキュラーシーブに基づく希ガス吸着床は、かなりの量の水（約１０～２０重量％程度）を吸着することができ、それによって、希ガスを吸着する更なる効果が損なわれる（実施例を参照）。このように、更なる予防措置がなければ、希ガス吸着床を頻繁に再生する必要があるか、または大きな床を使用する必要がある。しかし、希ガス吸着床にガスを通す前にその露点を低くすることにより、水の吸着が大幅に減少し、吸着床は希ガスをより効率的に長時間吸着することができる。これにより更に、放射性希ガス除去装置の特にコンパクトな設計が可能になり－なぜなら、希ガス吸着床のサイズは、その有効性を維持しながら大幅に縮小できるため、そのため、放射性希ガス源の近くに装置を容易に配置することができる（下記参照）。

【0043】

好ましい実施形態では、工程（ａ）は、２０℃のガス温度でのガス体積の露点が－２０℃以下、好ましくは－３０℃以下、より好ましくは－４５℃以下、例えば－６０℃～－１００℃であるように、ガス体積から水を除去する（「乾燥する」）ことを含むことができる。そのような実施形態では、工程（ａ）は、ガス体積を水分吸着床（「水分トラップ」とも称され得る）上に（例えば、通り抜けて）通過させることを含むことができる。諸実施形態では、水分吸着床は、ゼオライト（例えば、４Ａ、１３Ｘ、ＺＳＭ－５またはＥＴＳ－１０）などの更なる微孔質モレキュラーシーブを含んでもよい。希ガス吸着床とは対照的に、水分吸着床は通常、遷移金属を含まなくてもよい。好ましくは、ガス体積を乾燥することは、例えば、工程（ｂ）の直前など（例えば、図１に概略的に示されているように）放射性希ガスがその中に存在する間に実行され得る。これにより、有利なことに、工程（ｂ）で希ガス吸着床上をガス体積が通過する際に、例えば、放射性希ガス源がガス体積への水源でもある場合でさえ、ガス体積が所望の低露点を有することをより確実にすることが可能になる。あるいはまたは補足的に、ガス体積を乾燥することは、放射性希ガスがその中に存在する前に実施されてもよい（例えば、実施例に記載され、図２に概略的に示されるように）。これにより、有利なことに、その時点で、ガス体積は通常、まだ放射性になっていない可能性がある、放射性希ガスと接触する前にガス体積を乾燥させることが可能になる。したがって、乾燥工程はまだ放射線被曝の重大なリスクを伴うことはなく、乾燥工程に使用される構成要素（例えば、水分吸着床）は通常、放射能汚染されることはない。そのため、乾燥工程に必要な安全対策を、例えば、緩和することができ、使用する構成要素の取り扱い及び廃棄をより簡単に行うことができる。両方の方法を組み合わせて、放射性ガスに曝露する前にガス体積を容易に乾燥させると同時に、前記曝露後に－例えば、工程（ｂ）の直前に－露点を確保することができることに留意されたい。

【0044】

代替的または補足的な実施形態では、工程（ａ）は、放射性希ガスを乾燥ガス体積（例えば、乾燥キャリアガス）に添加する（例えば、放射性希ガスを曝露する）ことを含み得る。ここで、乾燥ガス体積とは、ガス温度２０℃における露点が－２０℃以下、好ましくは－３０℃以下、より好ましくは－４５℃以下、例えば、－６０℃～－１００℃を有するガス体積である（上記を参照）。諸実施形態では、乾燥ガス体積は、乾燥工程を既に受けたガス体積（上記参照）、または本質的に乾燥しているガス体積（例えば、Ｎ_２などの乾燥不活性ガス）であり得る。この方法の利点は、放射性希ガスがその中に存在する前にガス体積を乾燥させることについて上述したものと同様である。更に、そのような乾燥ガス体積の組成は、通常、有利なことに、吸着床（複数可）にとって有毒であり得る物質（例えば、ＮＯ_ｘ、ＣＯ_２及び／またはＯ_２などの酸化剤、下記を参照）を（例えば、少なくとも部分的に、好ましくは完全に）回避するように選択し、それによって、前記有毒物質を除去する工程の必要性を減らす－または、更には不要にする－ことができる。

【0045】

ガス体積は、通常、（ｉ）除去される１つ以上の放射性希ガスと、（ｉｉ）非極性キャリアガスと、を含むことができる。例えば－特に、工程（ｂ）に入る場合－ガス体積は、（ｉ）除去される放射性希ガスの１つ以上と、（ｉｉ）非極性キャリアガスと、から実質的になり得る。換言すれば、工程（ｂ）に入る際にガス体積内に残っていて（すなわち、工程（ｂ）の前に除去されていない、下記を参照）、工程（ｂ）で吸着の対象となる放射性希ガスではない任意の非極性ガスは、非極性キャリアガスの一部とみなすことができる。非極性キャリアガスは、一般に、（乾燥）Ｎ_２などの任意の適切な非極性ガスであってよい（湿気／水及び吸着床（複数可）にとって有毒な物質は、好ましくは回避され得ることに留意されたい－上記を参照－が、これらは通常、極性であり、したがって、非極性キャリアガスの一部ではない）。それにもかかわらず、非極性キャリアガスは、好ましい実施形態では、１．７００Å^３以下、好ましくは１．６００Å^３以下、より好ましくは１．２００Å^３以下、更により好ましくは０．８００Å^３以下、最も好ましくは０．４００Å^３以下、例えば０．３００Å^３以下の分極率（α）を有し得る。理論に束縛されるものではないが、非極性ガスの吸着強度は、その分極率に一次近似で依存するため、分極率が高いほど、希ガス吸着床と（例えば、その中の遷移金属と）の相互作用が強くなる。したがって、非極性キャリアガスと希ガス吸着床との相互作用を最小限に抑え、吸着部位を可能な限り解放して放射性希ガスを吸着できるようにするために、低分極率を有する非極性キャリアガスを使用することが有利である。この点で、２つの非極性キャリアガス間の分極率のわずかな違いでさえ、放射性希ガスの保持に大きな違いが生じ得ることに注意されたい。実際、驚くべきことに、乾燥空気（およそ７８％のＮ_２、２１％のＯ_２及び１％のＡｒからなる）を使用すると、放射性希ガスの保持時間が、純粋なＮ_２（α＝１．７１０Å^３）と比較して、最大で約３０～４０％増加することが観察され、一方で、Ａｒ（α＝１．６６４Å^３）を使用すると、純粋なＮ_２と比較して保持時間が１０倍程度増加した。したがって、Ｏ_２（α＝１．５６２Å^３）、Ｆ_２（α＝１．１６０Å^３）、Ｈ_２（α＝０．７８７Å^３）、Ｎｅ（α＝０．３８１Å^３）、Ｈｅ（α＝０．２０８Å^３）などの軽ガス、または非極性キャリアガスとしてこれらの混合物を使用すると、ますます大きな効果が期待できる。ただし、分極率が低くても、前述の非極性ガスの一部（例えば、Ｏ_２、Ｆ_２またはＨ_２）は、それにもかかわらず、１つ以上の吸収床材料（例えば、希ガス吸収床材料）と化学的に反応し得－したがって、それに対して有毒であり得－そのため、それにもかかわらず、それらの全体的な効果は実際には長期的にはマイナスになり得る。したがって、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ及びこれらの混合物は、そのような理由で好ましい場合がある。様々な物質の実験的な分極率の広範なリストは、米国国立標準技術研究所（ｈｔｔｐｓ：／／ｃｃｃｂｄｂ．ｎｉｓｔ．ｇｏｖ／ｐｏｌｌｉｓｔｘ．ａｓｐ）によって提供されており、これらは、更にはＯｌｎｅｙらから生じている（ＯＬＮＥＹ，ＴｅｒｒｙＮ．，ｅｔａｌ．Ａｂｓｏｌｕｔｅｓｃａｌｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｆｏｒｐｈｏｔｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｓｉｎｇｄｉｐｏｌｅｓｕｍ－ｒｕｌｅｓ．Ｃｈｅｍｉｃａｌｐｈｙｓｉｃｓ，１９９７，２２３．１：５９－９８．），Ｌａｎｄｏｌｔ－Ｂｏｒｎｓｔｅｉｎ（ＬＡＮＤＯＬＴ－ＢＯＲＮＳＴＥＩＮ．ＺａｈｌｅｎｗｅｒｔｅｕｎｄＦｕｎｋｔｉｏｎｅｎ．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，１９６２，Ｖｏｌ．１，Ｐｔ．３，ｐ．５０９．），（ＧＲＡＦＦ，Ｊ．；ＤＡＧＤＩＧＩＡＮ，Ｐ．Ｊ．；ＷＨＡＲＴＯＮ，Ｌ．ＥｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＮａＬｉ．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，１９７２，５７．２：７１０－７１４．），ＭｉｌｌｅｒａｎｄＢｅｄｅｒｓｏｎ（ＭＩＬＬＥＲ，ＴｈｏｍａｓＭ．；ＢＥＤＥＲＳＯＮ，Ｂｅｎｊａｍｉｎ．Ａｔｏｍｉｃａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｉｅｓ－ａｒｅｖｉｅｗｏｆｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎａｔｏｍｉｃａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｈｙｓｉｃｓ，１９７８，１３：１－５５．），ＢｒａｙａｎｄＧｕｂｂｉｎｓ（ＢＲＡＹ，Ｃ．Ｇ．；ＧＵＢＢＩＮＳ，Ｋ．Ｅ．ＴｈｅｏｒｙｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＦｌｕｉｄｓ．Ｖｏｌｕｍｅ１：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ．１９８４．），Ｍｉｌｌｅｒ（ＭＩＬＬＥＲ，ＫｅｎｎｅｔｈＪ．Ａｄｄｉｔｉｖｉｔｙｍｅｔｈｏｄｓｉｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｙ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，１９９０，１１２．２３：８５３３－８５４２．），Ｇｕｓｓｏｎｉｅｔａｌ．（ＧＵＳＳＯＮＩ，Ｍ．；ＲＵＩ，Ｍ．；ＺＥＲＢＩ，Ｇｉｕｓｅｐｐｅ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄｒｅｌａｘａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｌｉｎｅａｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｙ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｌｕｅｓ．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，１９９８，４４７．３：１６３－２１５．），Ｂａｌｌａｒｄｅｔａｌ．（ＢＡＬＬＡＲＤ，Ａ．；ＢＯＮＩＮ，Ｋ．；ＬＯＵＤＥＲＢＡＣＫ，Ｊ．ＡｂｓｏｌｕｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｙｏｆＣ６０．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，２０００，１１３．１４：５７３２－５７３５．），Ｊａｃｏｂｓｏｎｅｔａｌ．（ＪＡＣＯＢＳＯＮ，Ｐ．Ｌ．，ｅｔａｌ．ＭｉｃｒｏｗａｖｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｏｆｈｅｌｉｕｍｌｉｋｅＲｙｄｂｅｒｇｓｔａｔｅｓｏｆＨ２ａｎｄＤ２：ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｉｐｏｌｅｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆＨ２＋ａｎｄＤ２＋ｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｅｓ．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＡ，２０００，６２．１：０１２５０９．），ＴｈａｋｋａｒａｎｄＷｕ（ＴＨＡＫＫＡＲ，ＡｊｉｔＪ．；ＷＵ，Ｔａｏｚｈｅ．Ｈｏｗｗｅｌｌｄｏｓｔａｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｐｏｌｅｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｉｅｓｆｒｏｍｇａｓ－ｐｈａｓｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｎｄＭＰ２ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ？ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，２０１５，１４３．１４：１４４３０２．）ａｎｄＭｉｌｌｅｒ（ＭＩＬＬＥＲ，Ｔ．Ｍ．ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓＯｎｌｉｎｅ，ｈｔｔｐ：／／ｈｂｃｐｏｎｌｉｎｅ．ｃｏｍ／ｆａｃｅｓ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／１０＿０４／１０＿０４＿０００１．ｘｈｔｍｌ．）。これらのうち、特にＯｌｎｅｙらは、検討中の物質に特に関連している。したがって、比較を容易にするために、物質の分極率の実験的決定は、好ましくは、前記参考文献に従って行うことができる。非極性キャリアガスが物質の混合物である場合、個々の物質の分極率の加重平均（分圧で加重）を「非極性キャリアガスの分極率」として使用することができる。

【0046】

諸実施形態では、ガス体積から希ガスを除去することは、ガス体積から希ガスを少なくとも部分的に除去することであり得る。好ましい実施形態では、ガス体積から希ガスを除去することは、ガス体積から希ガスを完全に除去することであり得る。

【0047】

微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に配置された遷移金属は、異なる形態で存在し得る。諸実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、遷移金属ナノ粒子を含んでもよい（すなわち、遷移金属はナノ粒子の形態で存在してもよい）。代替的または補足的な実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブであり得る（すなわち、遷移金属は交換イオンの形態で存在し得る）。好ましい実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、遷移金属ナノ粒子を含む遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブであり得る（すなわち、遷移金属は、交換された原子／イオンの形態及びナノ粒子の形態の両方で存在し得る）。後者は、例えば、通常、ナノ粒子が交換された遷移金属から形成される場合であり得る。諸実施形態では、遷移金属は、本質的に金属性（例えば、通常、遷移金属ナノ粒子の場合）及び／またはイオン性（例えば、通常、交換遷移金属の場合）であり得る。遷移金属ナノ粒子と交換された遷移金属の両方は、希ガスと相互作用し、それらを床に吸着させる。前述にもかかわらず－所与の遷移金属の場合、希ガスは、通常、原子遷移金属よりも遷移金属のナノ粒子とより強く相互作用する（例えば、より高いファンデルワールス力を経験する）場合がある。このように、微孔質モレキュラーシーブが遷移金属ナノ粒子と交換遷移金属の両方を含む場合、最初は、遷移金属ナノ粒子への結合が支配的であり得（より低い分圧ではそのままであり得る）、一方で、交換遷移金属への結合は、遷移金属ナノ粒子部位が占有されるにつれてますます重要になり得る（これは、１ｋＰａ以上などのより高い分圧で特に関連する可能性がある）。

【0048】

諸実施形態では、遷移金属ナノ粒子（例えば、ナノクラスターまたはナノドット）は、０．２と１００ｎｍの間、好ましくは０．５と５０ｎｍの間、より好ましくは１と３０ｎｍの間、更により好ましくは２と２０ｎｍの間、最も好ましくは５と１５ｎｍの間、例えば約１０ｎｍの直径（例えば、平均直径）を有し得る。諸実施形態では、遷移金属ナノ粒子は、微孔質モレキュラーシーブの表面上または微孔質モレキュラーシーブの細孔内に配置され得る。いくつかの実施形態では、遷移金属ナノ粒子は、遷移金属交換された微孔質モレキュラーシーブを熱的に活性化することによって（ｉｎｓｉｔｕで）形成され得る。例えば、遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブは、１００～５００℃、好ましくは１５０～４００℃、より好ましくは２００～３００℃、例えば約２５０℃の温度で熱的に活性化され得る。熱活性化は、１～２４時間、好ましくは３～１８時間、より好ましくは６～１５時間、更により好ましくは９～１２時間実施することができる。そのような実施形態では、通常、交換された遷移金属のすべてが遷移金属ナノ粒子に変換されるわけではないため、そのような場合の結果は、一般に、遷移金属ナノ粒子を含む遷移金属交換微孔質モレキュラーシーブになる。代替的または補足的な実施形態では、ナノ粒子は、ｅｘｓｉｔｕで形成され、微孔質モレキュラーシーブ上及び／またはその中に堆積され得る。これは、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）などの方法を使用して行うことができる。

【0049】

諸実施形態では、遷移金属は、１０族（すなわち、ニッケル族、例えば、Ｎｉ、ＰｄまたはＰｔ）、１１族（すなわち、銅族、例えば、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕ）及び白金族（例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒまたはＰｔ）から選択され得る。好ましい実施形態では、遷移金属はＡｇであり得る。比較として、銀交換ゼオライトは、空気からのキセノンの除去に関して、ナトリウムゼオライトよりも高い親和性を示すことが知られている。希ガスの物理的及び化学的性質は一般的に類似しているため、これは、他の希ガス（例えば、Ｒｎ）についても同様であると予想される。実際－少なくともＲｎの場合、Ａｇナノ粒子を含むＡｇ交換ゼオライトは、高い希ガス吸着係数をもたらすことがわかった（実施例を参照）。同様に、希ガスとＡｇ（交換及び／またはナノ粒子の形態で）の間の想定される相互作用メカニズムに基づいて、同様の物理的及び化学的性質を共有する、すべての１０族、１１族ならびに白金族遷移金属元素について同様の効果が期待される。とは言うものの、これらの後者を含むモレキュラーシーブは、潜在的に商業的関連性及び／または入手可能性が低い場合がある（例えば、それらの合成に伴う難しさのため）。いくつかの実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、２つ以上の（形態の）遷移金属を含んでもよい。例えば、微孔質モレキュラーシーブは、１つ以上の種類の遷移金属ナノ粒子、及び／または１つ以上の種類の交換遷移金属を含むことができる。そのような場合、遷移金属のそれぞれは、独立して、１０族、１１族及び白金族遷移金属から選択され得る。

【0050】

諸実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、２ｎｍ以下、好ましくは０．２と１．５ｎｍの間、より好ましくは０．４と１．２ｎｍの間、最も好ましくは０．５と１ｎｍの間の孔径を有し得る。諸実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、ゼオライトなどの無機モレキュラーシーブであってもよい。諸実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、アルミノケイ酸塩ゼオライト（例えば、ＺＳＭ－５または１３Ｘ）またはチタノケイ酸塩ゼオライト（例えば、ＥＴＳ－１０）、好ましくはチタノケイ酸塩ゼオライトであり得る。特に好ましい実施形態では、微孔質モレキュラーシーブは、ＥＴＳ－１０またはＺＳＭ－５であり得る。遷移金属（Ａｇ）ナノ粒子を含む（Ａｇ交換）ＥＴＳ－１０及びＺＳＭ－５は、有利なことに、特にＲｎに対して、非常に高い捕捉効率を有することがわかった（実施例を参照）。

【0051】

諸実施形態では、放射性希ガスは、Ａｒ（例えば、^３７Ａｒ、^３９Ａｒまたは^４２Ａｒ）、Ｋｒ（例えば、^{８５／８５ｍ}Ｋｒ）、Ｘｅ（例えば、^{１３３／１３５}Ｘｅ）及びＲｎ（例えば、^２１０Ｒｎ、^２１１Ｒｎ、^２１９Ｒｎ、^２２０Ｒｎ、^２２１Ｒｎまたは^２２２Ｒｎ）、好ましくはＫｒ、ＸｅまたはＲｎ、最も好ましくはＲｎから選択され得る。吸着効率は通常、軽い希ガスでは低く、重い希ガスではますます高くなる。したがって、Ｋｒ、Ｘｅ及びＲｎの顕著な吸着は通常、室温でも達成できる、これは通常、Ａｒの場合はそれほど多くない。質量数が、希ガス吸着床との相互作用に大きな影響を及ぼすとは予想されていないが－半減期の違いは、希ガスの寿命に影響を与える可能性があり（例えば、希ガス吸着床）、したがって、その点で役割を果たすが－本発明は、それにもかかわらず、^２２２Ｒｎの除去に特に適しており、これには特別な必要性があり（背景技術を参照）、本発明は非常にうまく機能する（実施例を参照）。

【0052】

諸実施形態では、吸着された放射性希ガスは、効果的に減衰するまで－例えば、装置内に収容されて（下記を参照）－保持されてもよい。例えば、吸着された放射性希ガスは、放射性希ガスの活性が、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％、更により好ましくは少なくとも９９．９％、最も好ましく少なくとも９９．９９％、例えば、完全に（すなわち、１００％）減少するまで、保持され得る。吸着された希ガスを保持することは、例えば、希ガスを、例えば、以前の床の再生中に、１つの希ガス吸着床から別の希ガス吸着床に通過させる（または、水分吸着床に戻す）ことも含み得ることに留意されたい。したがって、比較的短い崩壊の放射性希ガスの場合、本方法は、有利なことに、希ガスを捕捉し、それを装置内（例えば、希ガス吸着床）で崩壊させることを伴うことができる。これは、例えば、Ｒｎの場合で、その最長寿命の同位体は、半減期が３．８日の^２２２Ｒｎである。より具体的には、寿命の短い（例えば、半減期が７日未満の）放射性希ガス（同位体）の場合、本方法を実行するための２つの主なモード：（１）希ガスが装置内で効果的に減衰できるように、低流量で希ガス吸着床上にガス体積を通過させること、または（２）高流量でガス体積を希ガス吸着床上に通過させることにより、ガス体積中の希ガス濃度を低下させること－装置内の希ガスを完全に分解することなく、一定の除染係数（ＤＦ）を実現する－を区別できる。前者は通常、高放射性希ガスパフを捕捉する場合、及び／または連続的に放出する放射性希ガス源を扱う場合に好ましい可能性がある。後者は、大量のガス体積を処理する必要がある場合に適している可能性がある。

【0053】

他の実施形態では、吸着された放射性希ガスは、更なる貯蔵及び／または利用のために収集され得る。実際、長寿命の放射性希ガス（例えば、^８５Ｋｒ、^３９Ａｒ及び／または^４２Ａｒ－半減期がそれぞれ１１年、２６９年及び３２．９年）の場合、これらが装置内で崩壊するのを待つこと（例えば、希ガス吸着床上で）は、通常、実際には非現実的であり得る。このように、本方法はむしろ、希ガスを希ガス吸着床に捕捉し－それによって濃縮し、続いて希ガス吸着床から希ガスを除去する（例えば、その再生中）ことを伴い得る。次いで、希ガスを収集し、貯蔵し、及び／または別の用途で使用することができる。

【0054】

諸実施形態では、本方法は、工程（ｂ）の前（好ましくは、工程（ａ）の前）に、更なる工程（ａ’）である、ガス体積から、希ガス吸着層（例えば、そのような微孔質モレキュラーシーブ及び／または遷移金属）及び／または水分吸着層－存在する場合－に対して有害であり得る物質（例えば、ＮＯ_ｘ、ＣＯ_２及び／またはＯ_２などの酸化剤）を除去することを含むことができる。この文脈において、吸着床に対して「有毒」な物質とは、吸着床と可逆的もしくは不可逆的に結合または反応し、それによって意図した吸着物に対する捕捉効率を低下させる－吸着床の使用が特に意図された吸着質以外の－物質である。諸実施形態では、工程（ａ’）は、ガス体積をスクラバー上を（例えば、通り抜けて）通過させることを含み得る。例えば、ＮａＯＨスクラバーを使用してＮＯ_ｘを除去することができる。そのような有毒物質がガス体積内に予想され得る場合、ガス体積を希ガス吸着床に通す前に（及び／または水分吸着床に通す前に）それらを除去することにより、有利なことに、その効率をより良好に維持することが可能になる。低い露点を確保することで、ガス吸着床の効果が向上するのと似ている。

【0055】

諸実施形態では、本方法は、（ｃ）希ガス吸着床及び／または－存在する場合－水分吸着床を再生する更なる工程（ｃ）を含み得る。諸実施形態では、工程（ｃ）は、希ガス吸着床及び／または－存在する場合－水分吸着床を加熱すること、及び／または希ガス吸着床及び／または－存在する場合－水分吸着床を再生ガス（例えば、Ｎ_２もしくはＡｒなどの不活性ガス、または空気などの別のガス）でフラッシングすることを含むことができる。この点では、放射性希ガスは、有利なことに、水（水分）を含む再生ガスを用いて、希ガス吸収床から迅速かつ効率的に（鋭いパルスで、実施例２を参照）取り除け得ることが見出された。理論に束縛されるものではないが、水分子は、Ａｇナノ粒子上の活性吸着部位について希ガス（例えばＲｎ）と強く競合し、それによって床から希ガスを効果的に除去すると考えられる。したがって、再生ガスは、好ましい実施形態では、競合する吸収物（すなわち、水などの希ガスと競合する吸着物）を含むことができる。諸実施形態では、希ガス吸着床を加熱することは、希ガス吸着床を外部から加熱すること（例えば、加熱要素で包むか、または炉もしくはオーブン内に置くことによって）及び／または希ガス吸着床を内部から加熱すること（例えば、高温の再生ガスを使用することによって）を含み得る。諸実施形態では、希ガス吸着床を加熱することは、希ガス吸着床を１００～５００℃、好ましくは１５０～４００℃、更により好ましくは２００～３５０℃の温度に加熱することを含み得る。

【0056】

好ましい実施形態では、本方法（例えば、その中の少なくとも工程（ｂ））は、－１５０℃～５０℃、好ましくは－１００～４０℃、より好ましくは－５０～３５℃、更により好ましくは０～３０℃、最も好ましくは室温（例えば、１５～２５℃、例えば２０℃）の温度で行うことができる。本発明は、有利なことに、冷却を必要とせずに良好な吸着効率を達成することを可能にするが、より低い温度で操作することは、吸着効率を更に改善することができる。

【0057】

諸実施形態では、本方法は、核環境で実行することができる。例えば、ガス体積は、放射性希ガス源に由来することができ、本方法は、前記希ガス源に近接して（例えば、前記希ガス発生源から１５ｍ以内、好ましくは１０ｍ以内、より好ましくは５ｍ以内、更により好ましくは３ｍ以内、なお更により好ましくは２ｍ以内、最も好ましくは１ｍ以内で）実施することができる。諸実施形態では、放射性希ガス源は、原子力グローブボックス、ホットセル、ターゲットステーション、燃料庫、または照射リグ内に配置することができる。諸実施形態では、本方法は、前記原子力グローブボックス、前記ホットセル、前記ターゲットステーション、前記燃料庫、または前記照射リグに近接して、またはその中で実施され得る。放射性希ガス源の近くで本方法を実行することにより、放射性ガスを長距離にわたって輸送する必要が有利なことに回避され、それに伴うリスクを防止することができる。

【0058】

諸実施形態では、第１の態様の任意の実施形態の任意の特徴は、独立して、他の任意の態様の任意の実施形態について対応して記載されたとおりであり得る。

【0059】

第２の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去するための装置であって、（ｉ）１つ以上の水分吸着床と、（ｉｉ）微孔質モレキュラーシーブ上及び／または微孔質モレキュラーシーブ中に配置された遷移金属を含む微孔質モレキュラーシーブの１つ以上の吸着床と、を備え、希ガス吸着床は、水分吸着床のアウトプットに結合されたインプットを有する。

【0060】

諸実施形態では、本装置は、（ｉｉｉ）希ガス吸着床及び任意選択で水分吸着床に結合された１つ以上の再生ガス源を更に備えることができる。諸実施形態では、１つ以上の再生ガス供給源を、希ガス吸着床（複数可）のアウトプットに結合することができる。そうすることで、装置内の希ガス吸着床に残留する放射性ガスを（例えば、平行な第二の希ガス吸着床上に、または水分吸着床に戻して）保持する一方で、希ガス吸着床は容易に再生できる（通常のガス体積の流れと反対方向に）。

【0061】

諸実施形態では、本装置は、（ｉｖ）希ガス吸着床及び／または水分吸着床に対して有毒な物質をガス体積から除去するための１つ以上のスクラバーを更に備えることができる。諸実施形態では、スクラバー（複数可）は、希ガス吸着床（複数可）のインプットに結合されたアウトプットを有してもよい－例えば、水分吸着床（複数可）を介して。

【0062】

複数の希ガス吸着床、水分吸着床、スクラバーなどを使用することによって、有利なことには、ある程度の冗長性を装置に組み込むことができる。例えば、１つ以上の希ガス吸着床または水分吸着床が再生されている間に、別の床が積極的に使用され得るか、または－補完的または代替的に－（更に）別の床をスタンバイさせることができる（例えば、バックアップとして）。このような冗長性により、効率のレベル（例えば、より継続的な使用を可能にする）と安全性のレベル（例えば、要素の１つに欠陥がある場合の１つ以上のバックアップを有することによって）を改善できる。放射性希ガス（２０、例えば^２２２Ｒｎ）で汚染された環境を示す、このような装置（１０）の例を図１に示し、これは、２つの並列カラムのスクラバー（３１）、２つの並列カラムの水分吸着床（３２）及び２つの並列カラムの希ガス吸着床（３３）に順番に連結されている。換気装置（４０）は、カラム（３１～３３）を介して放射性希ガスを含むガス体積を引き込み－（部分的に）希ガスを除去した後－元の環境（２０）に戻して循環させる。逆循環ガス体積中の放射性希ガスの含有量は、希ガスモニター（５１）を使用して確認される。装置（１０）を通るガス体積の流速は、希ガス吸着床（３３）と換気装置（４０）との間に位置する流量制御装置（５２）によって制御される。露点（または、相対湿度）計（５３）は、水分吸着床（３２）と希ガス吸着床（３３）との間に配置される。測定された希ガス含有量または露点のいずれかが高すぎる（例えば、所定の閾値を超える）場合、流量を減らし得るか－これにより、希ガス及び／または水をそれぞれのカラム（３２、３３）に捕捉する時間が長くなる可能性がある－または、カラムを再生できる。この目的のために、カラム（３１～３３）のそれぞれは、再生ガス源（６０）に結合される。１つのカラムが再生されている間、並列の冗長カラムを使用することができ、装置（１０）は連続して機能できることに留意されたい。図１に示されるように、再生ガス源との結合は、カラムのアウトプットを通じて実現され、再生プロセスによって脱着された吸着物が上流に押し出される。スクラバー（３１）及び水分吸着床（３２）の場合、脱着された有毒化合物及び水は、通常、排気装置（７０）に排出される。しかしながら、排気装置を通して排出される放射性希ガスの量は、通常、最小に保たれなければならない（例えば、所定の閾値未満）。換言すれば、放射性希ガスの濃度が十分に低下していない場合、それを排出すべきではない。装置（１０）内で崩壊する希ガスの場合、再生によって脱着された希ガスは、（１）並列カラム上に導かれてそこに捕捉され得るか、（２）上流の水分吸着カラムに押し戻され得るか（ただし、これは、装置の連続操作を危険にさらす可能性がある）、または（３）元の環境（２０）に循環して戻され、装置全体を再び通過する可能性がある。カラム上で崩壊しない希ガスの場合、貯蔵ユニットに結合された－図１に示されているような元の環境ではなく－最後の経路を使用して、希ガス吸着床に濃縮された後の放射性希ガスを回収することができる。

【0063】

諸実施形態では、ガス吸着床、水分吸着床及び／またはスクラバーは、ガス体積が通過するカラムの形態であってもよい。

【0064】

諸実施形態では、第２の態様の任意の実施形態の任意の特徴は、独立して、他の任意の態様の任意の実施形態について対応して記載されたとおりであり得る。

【0065】

第３の態様では、本発明は、ガス体積から放射性希ガスを除去するための多層システムに関し、１つ以上の層は、第２の態様の任意の実施形態による装置を備える。

【0066】

例えば、本発明による装置は、第１の容器（例えば、レセプタクル、グローブボックスまたはホットセル）内のガス体積容積から放射性希ガスを除去するために前記第１の容器に取り付けることができ、一方で、（本発明に従って、または異なる原理に基づいて）更なる装置を、更なる容器のガス体積から放射性希ガス（例えば、同じ希ガス）を除去するために、更なる容器－第１の容器を取り囲む－（例えば、レセプタクルが配置されているグローブボックスもしくはホットセル、またはレセプタクル、グローブボックスもしくはホットセルが配置されている空間もしくはバンカー）に取り付けられてもよい。そうすることで、第１の装置は、放射性希ガスの大部分を除去することができる一方で、すり抜けたもの（例えば、前記第１の装置の排気装置中に）は、第１の装置を覆う更なる装置によって捕捉することができる、非常に効果的な多層システムを実現できる。諸実施形態では、第１の装置は、低流速を使用して操作されてもよく、更なる装置は、高流速を使用して操作されてもよい（上記参照）。

【0067】

諸実施形態では、第３の態様の任意の実施形態の任意の特徴は、独立して、他の任意の態様の任意の実施形態について対応して記載されたとおりであり得る。

【0068】

ここで、本発明は、本発明のいくつかの実施形態の詳細な説明によって説明される。本発明の真の技術的教示から逸脱することなく、当業者の知識に従って本発明の他の実施形態を構成できることは明らかであり、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

【実施例】

【0069】

実施例１
本発明の概念実証を説明しかつ支持するために、希ガスとしてＲｎを使用し、異なる種類の希ガス吸着床を使用して、多くの異なる実験を行った。それにもかかわらず、これらの実験は、異なる希ガス及び／または更なる希ガス吸着床を使用して同様に実行できることは明らかであろう。

【0070】

これらの実験は関連する一般的な傾向を確実に示しているが、より完全な全体像に到達するために、より体系的で厳密な実験を行うことができることに留意されたい。したがって、現在の実験から得られる特定の値は、予備的な結果とみなされる。更に、達成された結果を更に最適化する余地がまだあると思われる。例えば、プロセス及び／または吸着剤の形態を更に微調整することによって、更に高い吸着係数を達成することができる。

【0071】

１．吸着剤材料
活性炭、及びＡｇナノ粒子を含む３種類の銀交換ゼオライトの４つの吸着剤を試験し、比較した。後者は、銀交換ゼオライトを熱的に活性化して、その中及び／またはその上にＡｇナノ粒子を形成することによって作製された。

【0072】

活性炭
活性炭は、大きな表面積を備える高度に多孔質材料－炭素から本質的になる－であるため、吸着用途に適している。それは、通常、木材またはココナッツの殻などの炭素質材料から製造される。活性炭は、希ガスを捕捉するための現在の基準材料とみなすことができる。本実験では、メッシュサイズ６×１２のＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ活性炭が選択され、これは－文献調査に基づいて－室温でのラドン捕捉の有望な可能性を示したためである。それは、ココナッツの殻から製造され、ＣｈｅｍｖｉｒｏｎＣａｒｂｏｎ（英国）により供給される高活性粒状炭素である。

【0073】

銀交換ゼオライト
本実験では、３つの異なる種類の銀交換ゼオライトを評価した。

【0074】

Ａｇ－１３Ｘ：１３Ｘは、ナトリウムカチオン（の一部）が銀イオンと交換されたアルミノシリケートモレキュラーシーブである（化学式：Ａｇ_８４Ｎａ_２［（ＡｌＯ_２）_８６（ＳｉＯ_２）_１０６］）。本実験では、メッシュサイズ１０～２０で化学式がＡｇ_８４Ｎａ_２［（ＡｌＯ_２）_８６（ＳｉＯ_２）_１０６］・ｘＨ_２Ｏの粒状銀交換Ａｇ－１３ＸがＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（ベルギー）から供給された。

【0075】

Ａｇ－ＺＳＭ－５：ＺＳＭ－５は、新世代のＳＰＡＬＡＸ（商標）システム用に「Ｃｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔａｌ’ｅｎｅｒｇｉｅａｔｏｍｉｑｕｅｅｔａｕｘｅｎｅｒｇｉｅｓａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ」（ＣＥＡ）によって特別に開発されたアルミノケイ酸塩ゼオライトであり、プロセスの精製／濃縮段階で既存の活性炭カラムを置き換え、この段階のサイズとエネルギー消費量を削減することを目的としている。Ａｇ－ＺＳＭ－５は、ＣＥＡ（フランス）から２０～５０メッシュの球状粒子の形態で提供された。

【0076】

Ａｇ－ＥＴＳ－１０：ＥＴＳ－１０は、Ｓｉ／Ｔｉ比が約５、各Ｔｉに２つの交換可能なカチオンを備えた微孔質チタノシリケートモレキュラーシーブである。それは、約１ｎｍの孔径を有する。Ａｇ－ＥＴＳ－１０は－加熱すると－交換された銀を１０ｎｍ未満の寸法のナノ粒子に自動縮小する珍しい能力を有する（図１１を参照）。Ａｇ－ＥＴＳ－１０の２つの形態が本発明で使用された。結合された１．５ｍｍのペレット、及び結合剤のない１６～３０メッシュの顆粒は、ＥｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙＡｄｓｏｒｂｅｎｔｓＩｎｃ．（Ｅｄｍｏｎｔｏｎ，Ａｌｂｅｒｔａ，Ｃａｎａｄａ）によって供給された。

【0077】

２．実験装置
室温でのラドン吸着実験は、図２に概略的に示される実験装置を使用して実施された。装置は、前述の吸着剤の１つを充填した容量１２０ｍｌのラドントラップカラム（３３）を含んでいた。カラム（３３）にはクイック接続が装備されており、簡単かつ迅速な取り外し及び／または交換を確実にする。

【0078】

空気は、^２２２Ｒｎ源（２０、以下参照）を介して、または「低ラドン」（例えば、自然存在量レベル）の実験室空気を供給できる追加の分岐を介して、捕捉装置（３３）に供給された。分岐には、１３Ｘ型と４Ａ型の乾燥剤の混合物を含む水分トラップ（３２、ＡｇｉｌｅｎｔＭＴ１２０４）が装備されていた。同様に、ラドン含有空気は、^２２２Ｒｎ源（２０）の前にある対応する水分トラップ（３２）によって除湿された。空気の湿度は、露点計（図２には示されていない、ＭｉｃｈｅｌｌＥａｓｉｄｅｗＯｎｌｉｎｅＥＡ２－ＴＸ－１００）を使用して監視された。

【0079】

この実験のためのラドンは、放射能が３．８ＭＢｑの^２２６Ｒａを含むガス源（２０）を通るＰｙｌｏｎモデルＲＮ－１０２５流によって生成された。これは、非ガス状物質の放出を避けるために、ガラスとプラスチックのフィルターで囲まれた乾燥粉末からなった。ガス源の総量は２４４ｍＬであった。ガス源（２０）を通る最大流量は、約１０ｌ／分であった。

【0080】

ラドン吸着カラムを、６ｌ／分の名目流量を提供する真空ポンプ（４０、ＫＮＦＬＡＢＯＰＯＲＴＮ８６）に接続した。追加のループにより、ポンプ（４０）をバイパスできる。流量を測定し、０．２～２．２ｌ／分の範囲で動作する流量計（５２、ＶｏｇｔｌｉｎＱ－ＦｌｏｗＦＬＱ－ＣＥＳＡ－ＢＤ）で調整した。

【0081】

流量計（５２）を専用のラドンモニター（５１、ＡｌｐｈａＧＵＡＲＤＤＦ２０００）に接続し、吸着カラム（３３）を出るラドンの放射能／濃度を測定した。モニター（５１）には、本実験で０．５～１ｌ／分に調整された流量調整ポンプが装備されていた。

【0082】

典型的な実験パラメーターは、以下の表に記載されているとおりである。

【表1】

【0083】

３．実験手順
試料の前処理
活性炭と銀交換ゼオライトは、各実験の前に、抵抗炉－ＮａｂｅｒｔｈｅｒｍＬ３／Ｐ（１９９３）またはＣａｒｂｏｌｉｔｅＡＡＦ１１／７のいずれか－で熱活性化された。実験前に、約２５０℃に設定された炉を使用して、Ａｇ－１３Ｘ、Ａｇ－ＥＴＳ－１０及びＡｇ－ＺＳＭ－５を一晩（少なくとも１２時間）活性化した。炭素試料は、１５０℃の温度で活性化された。活性化後、実験室条件下で各試料を直ちに実験カラムに移した。

【0084】

各材料の吸湿量も、実験室の空気に曝露された再生試料の質量を天秤で数日間繰り返し測定することによって評価した。

【0085】

破過実験
破過実験は、図３に示すフローチャートに従って行った。

【0086】

最初の工程では、ＰｙｌｏｎＲＮ－１０２５を脱気し、最後の使用以降に源に蓄積した^２２２Ｒｎを除去する。試験装置に注入される総^２２２Ｒｎ放射能を減らすために、脱気工程が必要である。５０ｇのＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃを備えたカラムを取り付け、蓄積したラドンの脱気と捕捉を行った。脱気は１ｌ／分で１時間行った。ＲＮ－１０２５チャンバーを完全に脱気した後、カラムを取り外した。次に、検討した吸着剤を含む新しいカラムを装置に取り付けた。

【0087】

約３．５時間後、ラドン源を再びフラッシングし、試験する吸着剤に約１００ｋＢｑのラドンを蓄積させた。ラドンをカラムに捕捉した後、ラドン源を閉じ、ラドンモニターのポンプを使用して清浄な空気をカラムに送った。注入されたすべてのラドンがカラムを通過した時点で、実験は終了した。各実験の終わりに、システムをきれいな空気でフラッシングした。

【0088】

４．結果と考察
吸着剤使用の影響
３つの異なる吸着剤－ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ（８１）、Ａｇ－１３Ｘ（８２）及びＡｇ－ＥＴＳ－１０（結合１．５ｍｍペレット；８３）－のラドン破過曲線を図４に示す。Ａｇ－ＺＭＳ－５及びＡｇ－ＥＴＳ－１０（結合剤なし１６～３０メッシュ）の破過曲線を、それぞれ図５及び図６に示す。予備的な結果を以下の表にまとめる。得られた吸着係数は、昇順に、２６８０ｍｌ／ｇ（Ａｇ－１３Ｘ）、２７５０ｍｌ／ｇ（ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ）、５０９６０ｍｌ／ｇ（Ａｇ－ＺＳＭ－５）、１１５０００ｍｌ／ｇ（Ａｇ－ＥＴＳ－１０、１．５ｍｍペレット）、３２００００ｍｌ／ｇ（Ａｇ－ＥＴＳ－１０、１６～３０メッシュの顆粒）であった。Ａｇ－ＥＴＳ－１０吸着剤は、最も高い吸着係数を示し、他の吸着剤よりも優れていた。小さな１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０顆粒は、わずか４．６９ｇｒの材料で、１ｌ／分で２５時間の平均保持時間ｔと－７５℃の露点を有し、その結果、試験材料の最も高い吸着係数が得られた。１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０顆粒１ｇｒと同じ保持時間を得るには、少なくとも１００ｇのＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃが必要だった。したがって、Ａｇ－ＥＴＳ－１０は、コンパクトな吸着による希ガス（Ｒｎ）捕捉システムで使用するための特に有望な材料である。

【表2】

【0089】

水分の影響
Ａｇ－ＥＴＳ－１０のような（Ａｇ交換）ゼオライトもＨ_２Ｏに対する親和性を有するので、ラドン吸着に対する水分吸着の効果が調査された。実験では、Ａｇ－ＥＴＳ－１０を含む吸着カラムへの水分のアクセスを可能にするために、水分吸着カラム（図２）が取り除かれた。水分トラップが取り除かれる前に、実験はＲｎ破過なしで１０日以上実行された。除去後（９１）、わずか６時間後にＲｎ破過（９２）が始まる（図７）。図８は、ラドンモニター（９３）からの湿度測定値を含む破過曲線の詳細図を示す。これらの測定値は、管内の実際の水分含有量を表すものではないが、目安となる。この図は、ラドンの破過が湿度の上昇に関連していることを明確に示している。理論に束縛されるものではないが、これは、暫定的に、Ａｇ－ＥＴＳ－１０が極性Ｈ_２Ｏを保持し、それによって吸着部位を占有するか、または非極性Ｒｎを追い出すことにさえ起因する可能性がある。そのため、Ａｇ－ＥＴＳ－１０は基本的に水分トラップとして機能し、Ｈ_２Ｏで十分に飽和すると、希ガスを保持しなくなる。したがって、希ガス吸着床上を通過する前にガス体積の湿度レベル（露点）を制御することにより、前記希ガス吸着床の効率を実質的により良好に維持することが可能になる。

【0090】

熱安定度
別の実験では、１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０顆粒の熱安定性は、水分を吸収する能力によって評価された。このために、約１０ｇのＡｇ－ＥＴＳ－１０試料を、２００～７００℃の範囲の様々な温度にて抵抗炉（上記を参照）で２時間乾燥させた。次いで、水分摂取量（Ｈ_２Ｏ容量）を平衡に到達させ、続いて質量増加を同じ天秤で記録した（上記を参照）。結果を図９に示す。Ａｇ－ＥＴＳ－１０は約４００℃で劣化し始め、約５００℃でその水分吸着容量を完全に失うことが観察された。続いて、５００℃で焙じた試料のラドン保持を試験したところ、すぐに破過が観察され、吸着特性がより一般的に失われていることが確認された。

【0091】

ガス汚染物質の影響
ガス流中の（有毒な）汚染物質の影響を評価するために、１６～３０メッシュのＡｇ－ＥＴＳ－１０を、Ｈ_２及びｐｐｍ範囲のＮＯ_ｘフューム（４ＭＨＮＯ_３中の金属Ｃｕを含む溶解ボトルから生成される）を含む空気流に曝露した。その後の^２２２Ｒｎ破過曲線を図１０に示す。その結果、吸着材料の分解が観察され、目視観察は、Ａｇ－ＥＴＳ－１０の外観が茶色から白色に変化したことを示し、その後の試験（上記を参照）は、吸着係数ｋが約４００００ｍｌ／ｇ（すなわち、約３２００００ｍｌ／ｇから低下、上記を参照）まで有意に低下したことを示した。材料の再生サイクルでは、そのＲｎ吸着能力を回復できず、これは、ＮＯ_ｘによって引き起こされた材料への不可逆的な損傷を示している。理論に束縛されるものではないが、これは、暫定的に、例えば、金属銀からＡｇ^＋に－そうして、微孔質モレキュラーシーブ内でＡｇＮＯ_３が形成され得る－及び／または水素結合を形成することによって特に水を吸着しやすくなるＡｇＯ_２に、ＮＯ_ｘがＡｇを酸化させたことに起因する可能性がある。したがって、これらの効果により、希ガス吸着床がそれに対する親和性を失う可能性がある。このような有毒な汚染物質がガス体積内にあると予想される場合、その効率を良好に維持するために、ガス体積を希ガス吸着床に通す前に（及び／または水分吸着床に通す前に）、汚染物質を除去することが有益であり得る。

【0092】

実施例２
前述のように、実施例１で説明した実験の目的は、むしろ、本発明の概念実証を説明及び裏付けることであった。対照的に、一般的な方法が使用され、同じ傾向が現れたが、実験条件をより適切に制御し、より確実な結果を得るために、装置を実施例２用に改良した。

【0093】

１．結果
ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ（１０１）、ＣａｒｂｏＡｃｔ（１０２）、Ａｇ－１３Ｘ（１０３）、Ａｇ－ＺＳＭ－５（１０４）及びＡｇ－ＥＴＳ－１０（１０５）について、室温で実験的に測定された破過曲線－流量２Ｌ／分、吸着床容積１７ｃｍ^３及び露点が－７０と－９０℃の間の窒素キャリアガスを使用－を、図１３に示す。

【0094】

活性炭とＡｇ－１３Ｘの両方でのＲｎの破過は、注入後、数分以内に生じたが、Ａｇ－ＺＳＭ－５とＡｇ－ＥＴＳ－１０でのＲｎの保持はかなり長くなる。最後に挙げた物質の場合、Ｒｎの放出は、注入の７日後に開始することが観察されたが、吸着床による崩壊により、その最初の放射能の１／３２しか検出できなかった。各吸着材料の質量、注入及び排出された^２２２Ｒｎ放射能、Ｒｎ保持時間、充填密度、及び測定された吸着係数ｋの概要を以下の表に示す。

【表3】

【0095】

図１３で見ることができるように、同様の結果がＡｇ－ＺＳＭ－５で得られたが、検討された炭素材料及びＡｇ－１３Ｘは、はるかに弱いラドン相互作用を示した。

【0096】

以下の「方法」セクションで説明するように、すべての実験は、残留水分量が少ないため、ボトル入りの５Ｎ窒素をキャリアガスとして使用して実行された。Ｒｎ吸着が生じた後、実験室の空気をＡｇ－ＥＴＳ－１０の吸着床上を通過させたところ、Ｒｎ吸着に対する水分の明確な競合効果が実験的に証明された。図１４は、Ｒｎ破過曲線（１１１）（２Ｌ／分の流量及び１６．３ｇの吸着剤の質量を使用）、Ｒｎ吸着床の前の露点（１１２）、Ｒｎ吸着床の後の露点（１１３）、Ｒｎ吸着床の温度（１１４）、及び周囲空気を入れる瞬間（１１５）のグラフ表示を示す。観察できるように、Ｒｎ破過は、排出された空気流の露点の増加と正確に一致する。吸着床の温度上昇は、水分がカラムに入る際に測定される。また、図１３に示した前の実験で観察された広いピークとは対照的に、Ｒｎが鋭いパルスとして吸着床を離れることもわかる。この挙動は、Ａｇナノ粒子の活性吸着部位に対するＲｎとの水分子の競合によって説明できる。Ａｇ－ＺＳＭ－５でも同様の観察が行われた。結果は、検討した両方の材料、Ａｇ－ＥＴＳ－１０及びＡｇ－ＺＳＭ－５の低水分圧での乾燥剤としての強力な性質を確認した。

【0097】

２．考察
検討した材料で測定された^２２２Ｒｎの破過曲線に基づいて、Ａｇ－ＥＴＳ－１０とＡｇ－ＺＳＭ－５の両方は、室温でラドンに対して顕著な保持特性を示した。これら２つの合成ゼオライト型フレームワークのそれぞれについて、流出ガス流中の^２２２Ｒｎの実質的な減少を達成することができる。１６．３ｇのＡｇ－ＥＴＳ－１０は、^２２２ＲｎのＭＢｑ量を１週間にわたって保持することができ、排気装置での^２２２Ｒｎ濃度の測定可能な増加が検出きる前に、２０ｍ^３（または、１０^６床容積）を超えるＮ_２がカラムを通過した。最大破過では、Ａｇ－ＥＴＳ－１０吸着床からのＲｎの放出は１７日間遅延し、これは、^２２２Ｒｎの約４．５半減期に相当する。Ａｇ－ＺＳＭ－５と共に、Ａｇ－ＥＴＳ－１０は、ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ、ＣａｒｂｏＡｃｔｏ及びＡｇ－１３Ｘと比較して、少なくとも２桁大きいラドンの吸着係数を示す。発明者の知る限りでは、室温でのラドン吸着係数が１０００ｍ^３／ｋｇを超える吸着剤を示す科学文献の測定結果はまだ報告されていない。

【0098】

得られた結果を評価するためには、水分制御が非常に重要であることがわかった。検討されたＡｇ－ＥＴＳ－１０材料は非常に強力な乾燥剤であることが示され、湿気の共吸着との干渉の可能性に関して、Ｒｎ破過実験を解釈する際には注意が必要である。実際のところ、実験室の空気で行われた最初の実験（例えば、実施例１を参照）は、実験室内の相対湿度の変化によるＲｎの測定された吸着係数の大きな変動を明らかにした。周囲の湿度への曝露を回避する材料の慎重なｉｎｓｉｔｕでの再生は、データの再現性にとって非常に重要であることが証明されている。１３Ｘ水分吸着床上で乾燥させた実験室の空気を使用した同様の実験システムによる実験の裏付けは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、ＣＯ_２及びＣＯなどの他の空気成分がＲｎとわずかな競合しか示さなかった（少なくとも、大気中で通常遭遇する濃度では）、一方で、相対湿度の強い影響が観察された。これは、空気浄化のための効率的であるが単純なＲｎ吸着システムの設計に有利である。なぜなら、Ｒｎを効率的に捕捉するためには、インプット空気流の除湿－または、酸化種及び／または酸蒸気の除去（下記を参照）と組み合わせた除湿－のみが必要となるからである。しかし、塩素を含む有機種は、Ｘｅ吸着に関してＡｇ－ＺＳＭ－５に測定可能な中毒効果を示すことが最近示された。銀を酸化する種から吸着床を適切に保護することが有用であり得ると結論付けることができる。

【0099】

それにもかかわらず、Ａｇ－ＥＴＳ－１０とＡｇ－ＺＳＭ－５の革新的な性質は、低バックグラウンド環境を必要とする実験室での空気浄化のために提案されたＲｎ削減システムの以下の実施例によって視覚化できる。^２２２Ｒｎ放射能濃度が２０Ｂｑ／ｍ^３の空気を１００ｍ^３／時で処理すると仮定した場合、直径３０ｃｍ及び高さ１００ｃｍ（Ｖ＝７０Ｌ）の吸着床では、入ってくるＲｎの流れを６５０時間または４週間（ｋ＝１０００ｍ^３／ｋｇ）遅らせることができる。これは、室温で連続的に作動する単一の吸着カラムの流出空気流における、０．１５Ｂｑ／ｍ^３の破過^２２２Ｒｎ放射能濃度に相当する。活性炭により同様の吸着システムは、数立方メートルの床容積と極低温冷却を必要とする。これは、Ｒｎ関連の研究及び空気分離産業における銀交換ゼオライトの経済的可能性を明確に証明している。

【0100】

このようなシステムを使用すると、吸着されたＲｎの減衰率がその流入フラックスに近づく定常状態に達すると、Ｒｎの大幅な蓄積がカラムに発生することを簡単に示すことができる。更に、図１４の結果が示すように、水分が吸着床上を通過するのを可能にし、それによってＲｎを置換することによって、限られた体積でＲｎを効率的に取り除くことができる。上記の例では、１００ｋＢｑの^２２２Ｒｎを数ｍ^３で得ることができ、これを、更に小規模のカラムに濃縮することができる。

【0101】

記載されているゼオライト吸着剤の別の－より新奇かもしれないが－用途は、医療関連の放射性同位体の生成のために^２２６Ｒａ化合物を取り扱うことから発生する^２２２Ｒｎ放出を大幅に削減する可能性がある。出願人の知る限りでは、大量（例えば、グラム単位またはそれ以上）の^２２６Ｒａを処理するためにゼオライトを^２２２Ｒｎ吸着剤として（例えば、ホットセル内に）実装することは、これまで報告されていない。

【0102】

３．材料
吸着剤材料Ａｇ－ＺＳＭ－５、Ａｇ－ＥＴＳ－１０（粒状、メッシュ１６～３０）、Ａｇ－１３Ｘ及びＮｕｃｌｅａｒｃａｒｂ２０７Ｃは、実施例１に記載したとおりであった。更に、ＣａｒｂｏＡｃｔ高純度炭素（断片化、０．０１～０．４ｃｍ）は、Ｃａｒｂｏ－ａｃｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から入手した。吸湿剤１３ＸＡＰＧは、ＵＯＰＣＨＳａｒｌ（Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から球状８×１２メッシュビーズとして入手した。

【0103】

実施例１と同様に、ＰＹＬＯＮＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＩｎｃ．（Ｃａｎａｄａ）が提供するＰＹＬＯＮＲＮ－１０２５フロースルー３．８ＭＢｑ ^２２６Ｒａ源を脱気することによって、^２２２Ｒｎを生成及び供給した。各実験の前に、実行される各実験の前に^２２２Ｒｎの特定の放射能を増大させるために、源を脱気した。

【0104】

４．方法
実験用のＲｎ吸着装置
Ｒｎ吸着実験は、ドラフト（「排気装置」７０）内に配置された実験室規模の装置（１０）で実行された。これは、図１２に概略的に示されている。捕捉装置は、２つの冗長水分トラップ（３２）と２つのＲｎ吸着カラム（３３）、システム内の水分含有量を示すための湿度計（露点計、５３）、流量制御装置（ＭＦＣ及びＶＡ流量計、５２）、真空ポンプ（４０）及びラドンモニター（５１）からなる。本システムは、ステンレス鋼管（ＯＤ１／４インチ、実線または長い破線）、取り付け具及び弁で構築されており、漏れ止め及び水分制御を保証する。可能／賢明であれば、可撓性ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）管（短い破線または点線）が使用される。実線（ステンレス鋼）と短い破線（ＰＦＡ）の線は順方向ループを示し、長い破線（ステンレス鋼）と点線（ＰＦＡ）の線は再生ループを示す。

【0105】

社内のＬＮ_２供給タンク（２１）から供給される窒素は減圧され（５４）、キャリアガスとして実験システムに供給される。それにもかかわらず、この装置では、周囲の空気（２２）を使用／導入することもできた。装置内のキャリアガスの流れは、熱式質量流量制御装置（Ｒｅｄ－ｙｓｍａｒｔ，ＶｏｇｔｌｉｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＧｍｂＨ（Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）、５２）によって制御される。

【0106】

装置には、入ってくるガスの水分含有量を減らすためにモレキュラーシーブ１３Ｘで満たされた２つの冗長水分トラップ（３２）が装備されている。カラムは、社内で設計かつ製造された。両方のカラムの容積は約３８５ｃｍ^３（内径４．０５ｃｍ及び長さ３０ｃｍ）で、ステンレス鋼（ＳＳ３１６）製である。カラム上部のＣｕシール付きＣＦフランジにより、カラムの開閉が可能になり、漏れ止めが確保される。１つのカラムが飽和状態になった場合（または、ある時点で再生成された場合）、連続操作を保証できるように、冗長性は提供される。装置の様々な位置で水分含有量を測定するために、いくつかの露点トランスミッター（５３、Ｅａｓｉｄｅｗｏｎｌｉｎｅ，ＭｉｃｈｅｌｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＵＫ））が装置に取り付けられている。

【0107】

ラドン吸着は、吸着カラム（３３）のうちの１つの中で行われる。これらのカラムには、選択した吸着剤を充填できる。カラムは、社内で設計かつ製造された。両方のカラムの容積は約１７ｃｍ^３（内径１．２ｃｍ及び長さ１５ｃｍ）で、ステンレス鋼（ＳＳ３１６）製である。カラム上部のＣｕシール付きＣＦフランジにより、カラムの開閉が可能になり、漏れ止めが確保される。

【0108】

この装置により、ｉｎｓｉｔｕで、すなわち、カラム内に吸着剤を保持したまま、異なる吸着剤を再生できる。ステンレス鋼カラムの加熱は、熱電対（５５）を介して温度を所定の設定点に調節する温度コントローラに接続された電熱線を介して行われる。熱電対（５５）は、カラムの外壁に配置される。カラムと電熱線は、グラスファイバーテープで断熱されている。

【0109】

排出されるラドン濃度は、ラドンモニター（５１）、すなわち、ＡｌｐｈａＧＵＡＲＤプロフェッショナルラドンモニターＤＦ２０００，ＢｅｒｔｉｎＧｍｂＨ（Ｇｅｒｍａｎｙ）で排出流の一部をサンプリングすることによって監視される。それは、２Ｂｑ／ｍ^３～２ＭＢｑ／ｍ^３の測定範囲で、体積ラドン濃度を連続的に測定できる。モニターには、排出流のサンプリングを可能にする、０．０５Ｌ／分～２Ｌ／分まで調整できる流量調整ポンプが装備されている。

【0110】

装置には（真空）圧力トランスミッター（圧力範囲１～２．５バール、５６）が装備されており、装置内の圧力を監視できる。更に、このトランスミッターは、特に開閉後の装置とカラムの漏れ止めを検証するために使用される。

【0111】

（取り外し可能な）吸着カラム（１２０ｃｍ^３、３４）をクイック接続（５７）を介して実験ループ内に挿入し、Ｒｎ源の脱気を可能にすることができる。取り外すと、ループはステンレス鋼管を介して閉じられる。

【0112】

材料再生
試験した各吸着剤は、各実験の前に、不活性ガス条件下での熱処理による活性化工程を受けた。いずれの場合も、再生ガスとして乾燥窒素を使用した。活性化は、Ａｇ－ＥＴＳ－１０では２３０℃、Ａｇ－１３Ｘ及びＡｇ－ＺＳＭ－５では２５０℃で少なくとも１５時間実行され、両方の活性炭では１５０℃が選択された。水分吸着剤１３ＸＡＰＧは、２８０℃で再生された。窒素は、名目圧力８バール及び露点－７０と－９０℃の間の社内ＬＮ_２供給タンクから供給された。

【0113】

破過実験
破過実験は、実施例１と同じ一般的なフローチャートに従って行った（図３を参照）。

【0114】

最初の工程では、ラドン源（ＰｙｌｏｎＲＮ－１０２５）を活性炭（ＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃ）を含むカラムで脱気し、蓄積した^２２２Ｒｎを除去し、３．８ＭＢｑの^２２６Ｒａの平衡状態にする。試験装置に注入される総^２２２Ｒｎ放射能を減らすために、脱気工程が必要である。約５０ｇのＮｕｃｌｅａｒＣａｒｂ２０７Ｃを充填したカラムが、設置されている。脱気は０．５Ｌ／分で１時間行う。ラドン源を完全に脱気した後、カラムを取り外す。

【0115】

脱気の後、ラドンは、所望の放射能に達するまで、再び源に蓄積し始める。次の工程では、蓄積されたラドンは、ラドン源を実験用の流量で５分間フラッシングすることにより、選択された吸着剤カラム内に注入される。

【0116】

ラドンをカラムに捕捉した後、ラドン源を閉じ、注入されたすべてのラドンがカラムを通過するまで（完全な破過）、Ｎ_２をカラムに供給する。この時点で、実験は終了する。

【0117】

試験した各吸着剤の吸着係数ｋ（ｍ^３／ｋｇ）は、次の式を使用して計算され、
ｋ＝（ｔ＊Ｆ）／ｍ
ここで、ｔは保持時間（秒）、ｍは吸着剤の質量（ｋｇ）、Ｆは体積流量（ｍ^３／秒）である。平均保持時間ｔは、測定された破過ラドン放射能濃度が、観察された最大ラドン放射能濃度の５％になる時間として採用された。大規模なデータセットの場合、データは２５０ポイントで平均化される。そうして、保持時間は、最大平均値の５％の平均値が観測された時間とみなされる。測定された吸着係数に関連する全体的な不確実性は、２０％程度であると推定される。

【0118】

実施例３
実施例１及び／または実施例２を繰り返すが、Ａｒ、Ｏ_２、Ｎｅ、Ｈｅまたはこれらとの混合物などの異なる低分極性（上記を参照）キャリアガスを使用する。

【0119】

図１５は、窒素、（乾燥）空気及びＡｒ（３Ｌ／分の流速、毎実行で注入された４８５ｋＢｑ ^２２２Ｒｎ、及び吸着剤質量３ｇを使用）である異なるキャリアガスを使用して、Ａｇ－ＥＴＳ－１０上で実験用に測定されたＲｎ破過曲線のグラフ表示を示す。窒素は、社内のＬＮ_２供給タンクから供給される。空気は建物の中央圧縮空気供給によって供給され、更に１３Ｘモレキュラーシーブで乾燥される。最後に、アルゴンはガスボンベ（Ａｒテクニカルグレード４．８、Ｘ５０Ｓ，ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ）を介して供給される。様々な実験で測定された露点は類似しており、平均すると約－８０℃である。

【0120】

乾燥空気（およそＮ_２７８％、Ｏ_２２１％及びＡｒ１％からなり、Ｏ_２とＡｒは両方ともＮ_２より分極しにくい）を使用すると、純粋なＮ_２と比較して、約３０％～４０％のＲｎ保持時間の増加になった。Ａｒの使用により保持時間が長くなったため、実験を早期に終了することが決定された。得られたデータを比較すると、約７倍の保持時間の増加が期待できる。保持時間の増加は、キャリアガスと吸着剤との相互作用が弱くなっていることを示しており、吸着部位でのラドンとの競合が少なくなる。Ｎ_２は空気よりもＡｇ－ＥＴＳ－１０との相互作用が強く、空気はＡｒよりも強い相互作用を示す。理論に束縛されるものではないが、非極性ガスの吸着強度は、その分極率に一次近似で依存するため、分極率が高いほど、希ガス吸着床と（例えば、その中の遷移金属と）の相互作用が強くなる。

【0121】

Ｏ_２、Ｎｅ、Ｈｅまたはこれらとの混合物などのガスを使用すると、更に低い分極率を有し、更に大きな効果を達成することができる。

【0122】

好ましい実施形態ではあるが、本発明を説明するために、特定の構造、構成及び材料が本明細書で論じられていることを理解されたい。添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲を逸脱することなく、形式及び詳細において種々の修正、変更及び変形を行い得ることは、当業者には明らかであろう。

【図1】