JPH0766076B2 - マイクロ波による連続加熱脱硝装置 - Google Patents

マイクロ波による連続加熱脱硝装置

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JPH0766076B2 JP2214662A JP21466290A JPH0766076B2 JP H0766076 B2 JPH0766076 B2 JP H0766076B2 JP 2214662 A JP2214662 A JP 2214662A JP 21466290 A JP21466290 A JP 21466290A JP H0766076 B2 JPH0766076 B2 JP H0766076B2
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    • H05B6/80Apparatus for specific applications
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、硝酸プルトニウム、硝酸ウラニルまたはそ
れらの混合物等の硝酸塩溶液を加熱脱硝して酸化物粉末
に転換するための連続処理装置に関し、さらに詳しく
は、これらの核燃料物質の硝酸塩溶液をマイクロ波によ
り連続的にかつ効率よく加熱脱硝処理するための装置に
関するものである。
【従来の技術】
使用済核燃料の再処理によって回収される硝酸プルトニ
ウム、硝酸ウラニルまたはこれらの混合溶液といった核
燃料物質の硝酸塩溶液を、マイクロ波を用いて加熱、脱
硝処理して脱硝体すなわち酸化物に転換する方法や装置
は従来から種々の方式が開発されている。特に連続処理
装置としては、スクリュー方式のもの(例えば特公昭63
-22554号)や複数個の容器を用いたターンテーブル方式
のもの(例えば特開昭62-79394号)が提案されている。
【発明が解決しようとする問題点】
マイクロ波により硝酸塩溶液を加熱、脱硝して脱硝体に
転換する方法の利点は、マイクロ波が被加熱物を内部か
ら加熱するため生成脱硝体がポーラス状の発泡体となる
点である。 しかしながら上述したような従来の連続処理装置を用い
て実際に生成される脱硝体は、硬い塊状のものが多く、
生成物のハンドリング性や装置からの排出性、さらには
装置の保守性などの点で必ずしも満足できるものではな
かった。 そこでこの発明は、生成する脱硝体がポーラス状で軟ら
かいため取り扱いやすく、排出しやすい粉末状の酸化物
として得られ、しかも効率よく連続処理ができるマイク
ロ波による連続加熱脱硝装置を提供することを目的とし
てなされたものである。
【問題点を解決するための手段】
上記した目的を達成するためのこの発明のマイクロ波に
よる連続加熱脱硝装置は、マイクロ波が印加されている
オーブン内に水平回転軸をもつ回転自在な円筒状回転ド
ラムを配設し、該回転ドラムの外周面をハニカム状また
は多孔板状のマイクロ波誘電体から構成し、該回転ドラ
ム下方のオーブン内に被処理物である核燃料物質の硝酸
塩溶液を収容するトラフを配設して該トラフ内に収容し
た被処理溶液内に該回転ドラム外周面の一部が浸るよう
にし、該回転ドラム上方のオーブン内にヒーターを配設
して該ヒーターに対向する該回転ドラム外周面を加熱で
きるようにし、該トラフと該ヒーターとの間で該回転ド
ラム外周面に生成した被処理物の脱硝体を掻き取るスク
レーパーを該オーブン内に配設し、該オーブンにはさら
に該トラフへ被処理溶液を供給する溶液供給口、掻き取
った脱硝体をオーブン外へ排出する脱硝体排出口、およ
び該オーブン内で発生するガスを排出するガス排出口を
取り付けたことを特徴とするものである。
【作用】
かような構造のこの発明の装置によれば、回転ドラムが
1回転する間に、回転ドラム外周面の特定箇所において
は、被処理溶液の保持→マイクロ波による被処理溶液の
加熱脱硝→生成脱硝体のヒーターによる加熱乾燥→乾燥
脱硝体の掻き取りがこの順で順次なされることになり、
効率の良い連続加熱脱硝処理を行うことができる。 特にこの発明においては、回転ドラム外周面に取り付け
たハニカム状または多孔板状のマイクロ波誘電体の個々
の孔部に被処理溶液が保持され、各孔部内で加熱脱硝が
されて発泡体が生成される。かくしてマイクロ波誘電体
表面で形成された脱硝発泡体を掻き取ることによって、
軟らかい粒度のそろった排出しやすい酸化物粉末を得る
ことができる。
【実施例】
第1図はこの発明のマイクロ波による連続加熱脱硝装置
の実施例を示すものである。この装置においては、オー
ブン1の内部に水平回転軸をもつ回転自在に支承された
円筒状回転ドラム2が内蔵されており、マイクロ波導波
管3,3からマイクロ波がオーブン1内に印加されてい
る。回転ドラム2下方のオーブン1内には、被処理物で
ある硝酸プルトニウム溶液や硝酸ウラニル溶液などの核
燃料物質の硝酸塩溶液を収容するトラフ4が配設されて
おり、溶液は溶液供給口5からトラフ4内へ供給され
る。トラフ設置位置および溶液供給量は、回転ドラム2
の外周面下部の一部がトラフ内に収容した溶液に浸る程
度とする。また、回転ドラム2上方のオーブン1内には
ヒーター6が配設され、回転ドラム2の外周面で生成し
た脱硝体を加熱できるようになっている。回転ドラム2
の回転方向からみてヒーター6より下流側のトラフ4と
ヒーター6との間には、回転ドラム外周面に生成した脱
硝体である酸化物を掻き取るスクレーパー7が設置され
ており、掻き取られた脱硝体を排出するための排出口8
がオーブン1に設けられている。この脱硝体排出口8は
マイクロ波の漏洩を防止できるようにされている。オー
ブン1内での被処理物の加熱、脱硝に際して発生する水
蒸気や硝酸蒸気、さらには硝酸分解時に発生する窒素酸
化物を排出するためのガス排出口9が、オーブン1の頂
部に設けられている。第1図において、参照番号10はオ
ーブン1内のマイクロ波電界をを調整するためのマイク
ロ波制御器であり、参照番号11はオーブン1内の加熱状
態を外部から観察するための観察窓である。 第1図の部分拡大図および第2図に示したように、回転
ドラム2の外周は、マイクロ波誘電体の緻密板12の上に
ハニカム状または多孔板状のマイクロ波誘電体13を載置
した構造を有している。マイクロ波誘電体材料として
は、比較的マイクロ波透過性の高い例えば窒化ケイ素や
酸化ジルコニウムが好ましく使用できる。 上述した装置の動作は以下の通りである。先ず装置下部
のトラフ4内に所定液面となるように収容された被処理
物である核燃料物質の硝酸塩溶液の中に、回転ドラム2
外周面を形成するハニカム状または多孔板状のマイクロ
波誘電体13の一部が浸ることによって、溶液はハニカム
状または多孔板状の個々の孔部に保持される。回転ドラ
ム2の回転とともに回転ドラム外周面に保持された溶液
はマイクロ波が印加されているオーブン1内空間に徐々
に移動し、マイクロ波により加熱、濃縮され、さらには
脱硝されて発泡する。かくして発泡脱硝体が回転ドラム
2外周面のマイクロ波誘電体13表面に形成されることに
なる。この脱硝体は、さらに回転ドラム2の回転ととも
にオーブン1内上部へ徐々に移動し、ヒーター6により
さらに約400〜500℃で加熱されることにより脱硝体内に
残存する水分や硝酸根などが蒸発、分解され、酸化状態
のさらに進んだ乾燥酸化物となる。この酸化物は回転ド
ラム2の回転とともにスクレーパー7部分に下降し、こ
こで掻き取られて脱硝体排出口8からオーブン1外部へ
排出される。 脱硝体を掻き取られた後の回転ドラム2表面は、引き続
き回動して再びトラフ1内の被処理溶液に浸り、溶液を
その外周面のハニカム状または多孔板状のマイクロ波誘
電体13内に保持し、回転ドラム2の回転に伴って、マイ
クロ波による加熱脱硝→生成脱硝体のヒーター6による
加熱乾燥→乾燥脱硝体の掻き取りがこの順で繰り返し行
われる。 なお、スクレーパー7による脱硝体の掻き取りは、ハニ
カム状または多孔板状のマイクロ波誘電体13の各孔部か
ら突出した部分が掻き取られることになる。各孔部内に
残留する脱硝体部分はそのまま回転ドラム2とともに回
転しトラフ4内の被処理溶液と接触して溶解され、引き
続くサイクルで処理される。 トラフ4内に供給される被処理溶液は粘性の高い比較的
濃縮された溶液が好ましいが、トラフ内で溶液を加熱濃
縮できるように、オーブン外部に位置するトラフ外壁に
第1図に示すような温度制御可能な外部ヒーター14を設
置してもよい。 さらに、第1図の部分拡大図に示すように、回転ドラム
2外周面のマイクロ波誘電体13の内側に温度制御可能な
ヒーター15を設置してもよい。このヒーター15により、
誘電体13が加熱され、加熱された誘電体13に保持された
被処理溶液はマイクロ波電界中に至るまでに誘電体13内
でさらに加熱、濃縮されるため、トラフ内の被処理溶液
よりもさらに高濃度とされた被処理溶液を効率よくマイ
クロ波加熱脱硝することができる。 また、マイクロ波電界中にヒーター6のごとき金属突起
物が存在すると放電発生の原因となるため、ヒーター6
の周囲にマイクロ波遮蔽板16を設置することが望まし
い。 ヒーター6の代わりに、第3図に示すように、例えば炭
化ケイ素のごときマイクロ波吸収体17を配置し、マイク
ロ波導波管18からこのマイクロ波吸収体にマイクロ波を
印加することによりマイクロ波吸収体を発熱させ、これ
により回転ドラム2表面の脱硝体を加熱することもでき
る。本明細書中では、第3図に示したようなマイクロ波
吸収体による発熱手段も、広義の“ヒーター”という用
語に包含させるものとする。 ヒーター6による脱硝体の加熱乾燥を効率よく行わせる
ために、第1図に示したようにヒーター6の上部にファ
ン等の送風機19を設置し、ここから空気又は不活性ガス
(窒素、アルゴン等)を供給し、ヒーター6で加熱され
たガスで脱硝体を加熱乾燥させることもできる。この場
合にはマイクロ波遮蔽板16の下面は格子状又は円形状に
開口させておく。マイクロ波遮蔽板厚さを開口径の2倍
以上とすれば、遮蔽板16に開口を設けてもマイクロ波を
遮蔽することができる。
【発明の効果】
上述したごとき構成を有するこの発明の装置によれば、
ハニカム状または多孔板状のマイクロ波誘電体の個々の
孔部内に被処理溶液が保持された状態でマイクロ波によ
る加熱脱硝および発泡、さらにはヒーターによる加熱乾
燥がなされるから、ポーラス状で軟らかく、排出しやす
い粉末状の脱硝酸化物粉末が得られ、しかも効率よく連
続処理をおこなうことができる。 また装置の構造も、ハニカム状または多孔板状のマイク
ロ波誘電体を従来から慣用されている例えばドラムフィ
ルターの外周面に設置し、さらにマイクロ波加熱用オー
ブンやヒーターと組み合わせたものであるから、既存の
技術を用いて容易に製作可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の装置の実施例を示す断面図、第2図
はこの発明の装置で使用する回転ドラムの平面図、第3
図はこの発明の装置の別の実施例を示す断面図である。 1……オーブン、2……回転ドラム、3……マイクロ波
導波管、4……トラフ、5……溶液供給口、6……ヒー
ター、7……スクレーパー、8……脱硝体排出口、12…
…マイクロ波誘電体緻密板、13……ハニカム状または多
孔板状マイクロ波誘電体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波が印加されているオーブン内に
    水平回転軸をもつ回転自在な円筒状回転ドラムを配設
    し、該回転ドラムの外周面をハニカム状または多孔板状
    のマイクロ波誘電体から構成し、該回転ドラム下方のオ
    ーブン内に被処理物である核燃料物質の硝酸塩溶液を収
    容するトラフを配設して該トラフ内に収容した被処理溶
    液内に該回転ドラム外周面の一部が浸るようにし、該回
    転ドラム上方のオーブン内にヒーターを配設して該ヒー
    ターに対向する該回転ドラム外周面を加熱できるように
    し、該トラフと該ヒーターとの間で該回転ドラム外周面
    に生成した被処理物の脱硝体を掻き取るスクレーパーを
    該オーブン内に配設し、該オーブンにはさらに該トラフ
    へ被処理溶液を供給する溶液供給口、掻き取った脱硝体
    をオーブン外へ排出する脱硝体排出口、および該オーブ
    ン内で発生するガスを排出するガス排出口を取り付け、
    これによって回転ドラムの1回転で、被処理溶液の回転
    ドラム外周面への保持、被処理溶液のマイクロ波による
    加熱脱硝、脱硝体のヒーターによる加熱乾燥、および脱
    硝体の回転ドラム外周面からの掻き取りをこの順で連続
    的に行うことができるようにしたことを特徴とするマイ
    クロ波による連続加熱脱硝装置。
  2. 【請求項2】前記ヒーターの周囲にマイクロ波遮蔽板を
    配設する請求項1記載のマイクロ波による連続加熱脱硝
    装置。
  3. 【請求項3】前記オーブンの外部に位置するトラフ外壁
    に温度制御可能な外部ヒーターを設置する請求項1記載
    のマイクロ波による連続加熱脱硝装置。
  4. 【請求項4】前記回転ドラム外周面のマイクロ波誘電体
    の内側に温度制御可能なヒーターを設置する請求項1記
    載のマイクロ波による連続加熱脱硝装置。
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