JPH068908B2 - 不純物含有核燃料物質等の処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は核燃料加工施設より生じる不純物含有核燃料物
質又は核燃料物質含有材料の処理装置に関する。更に詳
しくは不純物含有核燃料物質から不純物成分を連続的に
分離して核燃料物質を精製及び回収する装置、並びに核
燃料物質含有材料より材料成分を連続的に分離して核燃
料物質を精製及び回収する装置に関するものである。

［従来の技術］ 核燃料加工施設からは焼結ペレットの研削粉等のスクラ
ップ粉末が生じる。これらの粉末は回収され再利用され
る。しかしながら、これらの粉末には不純物が混入して
いる場合が多く、不純物を除去するために精製が行われ
ている。従来、このような不純物含有核燃料物質の精製
は通常、不純物含有核燃料物質を酸に溶解した後、溶媒
抽出等の化学的方法によって行われる。

一方、核燃料製造用の機器材料においては、例えばモリ
ブデン容器はＵＯ₂ペレットの焼結用容器として使用さ
れるが、この容器は長時間高温で加熱されるため、容器
表面だけでなく容器内部までウランが拡散侵入して汚染
されている。従ってモリブデン容器からウランの除染が
行われるが、通常は特公昭５９−３３８７７号公報、特
開昭６０−２５５６２４号公報等に示される化学的方法
によって行われる。

核燃料物質としては、ウラン、プルトニウム、トリウム
が挙げられ、核燃料物質に含まれる不純物としては、モ
リブデン、カドミニウム、鉛、ナトリウムが挙げられ、
更に核燃料物質を含む材料としては、モリブデンが挙げ
られる。

しかし上記化学的方法は湿式法であるため、濾液を始め
種々の廃液を生じ、その廃液処理を要する。この種の廃
液処理は複雑で処理コストが多くかかる問題点があっ
た。

この点を解決するため、原子炉用使用済み燃料の揮発性
核分裂生成物を気体で分離させる燃料再処理装置が開示
されている（特開昭５３−８４９９）。この装置は完全
密閉型の筒形の加熱炉であって、剪断したサヤ入り燃料
を炉内に入れ、加熱と振動により燃料を粉末にして多孔
板を通った粉末燃料と多孔板上に残ったサヤを分離して
それぞれ別々の出口から炉外に取出すものである。

［発明が解決しようとする課題］ このため、上記燃料再処理装置はサヤ入りの燃料のみを
処理対象とし、その他の一般的な形態、形状の不純物含
有核燃料物質を処理することが困難であった。

本発明の目的は、種々の形態の不純物含有核燃料物質又
は核燃料物質含有材料より廃液を発生させることなく、
乾式法により核燃料物質と不純物又は材料を連続的にか
つ確実に分離して精製回収する処理装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成を実施例に対
応する第１図により説明する。

本発明は、不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有材
料６を収容した容器２を一端の入口１ａから他端の出口
１ｂに通過可能に形成された両端開放型の加熱炉１と、
この加熱炉１の両端の入口１ａ及び出口１ｂより酸化雰
囲気ガス７を同時に導入する手段と、加熱炉１の中間部
に設けられ酸化雰囲気ガス７を加熱炉内で加熱によって
不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有材料６からそ
れぞれ選択的に蒸発する不純物酸化物又は材料酸化物８
とともに導出する導出管４とを備えたものである。

なお、導出管４にフィルタ３を設けると、蒸発する核燃
料酸化物を固化捕集でき、好ましい。この核燃料酸化物
を固化捕集するため、フィルタ３は核燃料酸化物の融点
より低温でかつ不純物酸化物又は材料酸化物の融点より
高温の温度領域に配置されることが好ましい。

また、導出管４の出口４ａにトラップ５を設けると、導
出管４から導出された酸化物を自然空冷又は水冷によっ
て固化捕集でき、好ましい。

［作用］ 不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有材料６を容器
２に収容して、加熱炉１の入口１ａから送込むと、加熱
炉１内で核燃料物質又は材料６は加熱炉１内に導入され
る酸化雰囲気ガス７によりその不純物が蒸発し易い酸化
物に変わり、容器２が加熱炉内を移動するうちに不純物
酸化物又は材料酸化物８が蒸発して核燃料物質又は材料
６から分離する。不純物のない精製された核燃料物質９
が出口１ｂより取出される。

特に、酸化雰囲気ガス７を加熱炉１の両端の入口１ａ及
び出口１ｂより導入することにより、加熱炉２が両端開
放型であっても蒸発した不純物酸化物又は材料酸化物８
が入口１ａ又は出口１ｂから漏洩しない。また酸化雰囲
気ガス７を入口１ａ又は出口１ｂのいずれか一方から導
入したときのように、蒸発した不純物酸化物８が温度の
低い出口１ｂ付近、又は入口１ａ付近で固化することは
なくなる。この結果、出口１ｂにおいて精製された核燃
料物質９に不純物酸化物８が再汚染したり、或いは入口
１ａにおいて不純物酸化物８が新規の不純物含有核燃料
物質７に付着することがなくなる。

［実施例］ 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。

第１図に示すように、両端開放型の加熱炉である炉心管
１の内部には水平方向に容器２の通路が形成される。炉
心管１はその一端に入口１ａを、またその他端に出口１
ｂを有する。これらの入口１ａ及び出口１ｂは一直線上
に設けられる。容器２には不純物含有核燃料物質又は核
燃料物質含有材料６が収容される。この入口１ａ及び出
口１ｂの双方より図示しない送気手段により酸化雰囲気
ガス７が同時に同じガス量で導入される。

炉心管１の中間部には導出管４が設けられる。この導出
管４には極く一部蒸発する核燃料物質を固化捕集するた
めのフィルタ３が取外し可能に設けられる。このためフ
ィルタ３は核燃料酸化物の融点より低温でかつ不純物酸
化物又は材料酸化物の融点より高温の温度領域に配置さ
れる。導出管４の出口４ａには導出管４から導出された
酸化物を自然空冷又は水冷によって固化捕集するための
トラップ５が設けられる。

このような構成の処理装置により核燃料物質から不純物
を分離して核燃料物質を精製回収する方法を説明する。

先ず、不純物含有核燃料物質６を容器２に収容して、炉
心管１の入口１ａから送込むと、炉心管１内で核燃料物
質６は炉心管１内に導入される酸化雰囲気ガス７により
その不純物が蒸発し易い酸化物に変わる。容器２が炉心
管内を移動して出口１ｂに向かううちに第１図の破線矢
印に示すように不純物酸化物８が蒸発して核燃料物質６
から分離する。不純物のない精製された核燃料物質９が
出口１ｂより取出される。

このとき、酸化雰囲気ガス７は炉心管１の入口１ａと出
口１ｂの両方から導入され、蒸発した不純物酸化物８を
導出管４に流れるようにする。これにより、炉心管１内
で選択的に酸化蒸発した不純物酸化物８は導出管４の方
向に導かれてフィルタ３を通過する。不純物酸化物８を
同伴した酸化雰囲気ガス７には極く一部蒸発した核燃料
酸化物を含むが、フィルタ３の配置条件により核燃料酸
化物はフィルタ３で固化捕集され、不純物酸化物８及び
酸化雰囲気ガス７はフィルタ３を通過する。この通過し
た不純物酸化物８はトラップ５で冷却され固化捕集され
る。捕集された核燃料酸化物はフィルタ３を取外した
後、フィルタから分離して回収する。

ここで、炉心管１の入口１ａ及び出口１ｂの双方から酸
化雰囲気ガス７を導入する理由について述べる。もし炉
心管１の一端の入口１ａからのみ酸化雰囲気ガス７を入
れると、酸化雰囲気ガス７の流れは入口１ａから導出管
４の出口４ａのみでなく、入口１ａから出口１ｂにも流
れるようになる。この場合、酸化蒸発した不純物酸化物
８はこの酸化雰囲気ガス７の流れにのって、出口４ａの
みではなく、出口１ｂにも流れるようになり、温度の低
い炉心管１の出口１ｂ付近で固化し、炉内周囲やその出
口方向に移動している精製された核燃料物質９に付着す
ることになる。これは炉心管１の他端の出口１ｂからの
み酸化雰囲気ガス７を入れた場合も同様であって、結果
的に酸化蒸発した不純物酸化物８が温度の低い炉心管１
の入口１ａ付近で固化し、炉内周囲や炉心管内に入って
くる核燃料物質６に付着することになる。以上の理由に
より、酸化雰囲気ガス７は炉心管１の両端の入口１ａ及
び出口１ｂから導入する。

なお、上記例では容器２の移動手段について、説明を省
略したが、第２図に示すように連続して容器２を順次炉
心管１内に入れ、入口付近の容器を次の容器で矢印の符
号１０に示すように、プッシュして全体の容器２を移動
するようにしてもよい。

また第３図に示すように加熱炉１の入口及び出口にガイ
ドローラ１２を配設し、これらのローラ１２の下方に駆
動ローラ１３を配設し、ローラ１２及び１３にエンドレ
スベルト１１を掛渡して、エンドレスベルト１１が加熱
炉１の内部を循環するようにしてもよい。このベルト１
１の循環により容器２は入口から出口に移動する。

更に上記例では不純物含有核燃料物質を容器に収容して
不純物酸化物と核燃料物質とに分離したが、容器に核燃
料物質含有材料を収容して核燃料物質と材料とに分離す
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は上記構成をとることによっ
て、次の種々の効果を奏する。

(1)乾式法によるため、従来の湿式法と異なり廃液処理
の必要がない。

(2)連続的に加熱炉に不純物含有核燃料物質又は核燃料
物質含有材料を導入して、各成分を分離し精製回収する
ため、バッチ方式に比べて処理能力及びその効率が大き
く経済的である。

(3)加熱炉中心の高温部で酸化蒸発した不純物又は材料
成分は加熱部両端の低温部に移行して固化凝集して、当
該物質又は精製核燃料物質に再付着する恐れがあるが、
加熱炉の両端から酸化雰囲気ガスを導入することによ
り、不純物又は材料成分の再付着を防止でき、精製効率
を上げることができる。

(4)融点の高い核燃料酸化物も極く一部蒸発して、不純
物又は材料の酸化物蒸発成分に同伴し、分離効果が低下
する恐れがあるけれども、フィルタを取外し可能に導出
管に設けることにより、フィルタで核燃料酸化物のみを
捕集することができ、分離効果を高めることができる。

(5)導出管の出口端にトラップを設けることにより、導
出管より排出された蒸発成分である不純物酸化物又は材
料酸化物を自然空冷又は水冷によって固化捕集すること
ができる。

(6)不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有材料を容
器に入れて処理し、一端の入口から他端の出口を通過さ
せるため、不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有材
料が特開昭５３−８４９９号公報に示されるサヤ入り燃
料に限定されず、一般的な形態、形状であっても、これ
を比較的容易に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィルタ及びトラップを配設した一実
施例処理装置の縦断面概略図。 第２図及び第３図はいずれも容器を移動可能に配置する
処理装置の縦断面概略図。 １：炉心管（加熱炉） １ａ：炉心管の入口（加熱炉の入口） １ｂ：炉心管の出口（加熱炉の出口） ２：容器 ３：フィルタ ４：導出管 ４ａ：導出管の出口 ５：トラップ ６：不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有材料 ７：酸化雰囲気ガス ８：不純物酸化物又は材料酸化物（蒸発成分） ９：精製核燃料物質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 成 茨城県那珂郡東海村大字舟石川622番地１ 三菱原子燃料株式会社東海製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−8499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−76661（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不純物含有核燃料物質又は核燃料物質含有
   材料(6)を収容した容器(2)を一端の入口(1a)から他端の
   出口(1b)に通過可能に形成された両端開放型の加熱炉
   (1)と、 前記加熱炉(1)の両端の前記入口(1a)及び出口(1b)より
   酸化雰囲気ガス(7)を同時に導入する手段と、 前記加熱炉(1)の中間部に設けられ前記酸化雰囲気ガス
   (7)を前記加熱炉内で加熱によって前記不純物含有核燃
   料物質又は核燃料物質含有材料(6)からそれぞれ選択的
   に蒸発する不純物酸化物又は材料酸化物(8)とともに導
   出する導出管(4)と を備えた不純物含有核燃料物質等の処理装置。
2. 【請求項２】導出管(4)にフィルタ(3)を取外し可能に設
   けた特許請求の範囲第１項記載の不純物含有核燃料物質
   等の処理装置。
3. 【請求項３】導出管(4)の出口(4a)にトラップ(5)を設け
   た特許請求の範囲第１項又は第２項記載の不純物含有核
   燃料物質等の処理装置。
4. 【請求項４】フィルタ(3)が核燃料物質の融点より低温
   でかつ不純物酸化物又は材料酸化物の融点より高温の温
   度領域に配置された特許請求の範囲第２項記載の不純物
   含有核燃料物質等の処理装置。