JPS5841322A - 超音波境界面測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波を利用して液層の境界面位置を精度よく
測定できるようにした超音波境界面測定装置に関する。

核燃料の再処理施設や各種の工業プロセスにおいては、
混合異種物質の分離に際し、溶媒抽出法が広く用いられ
ている。

第１図は使用済核燃料を再処理する場合に、そｎＫ含ま
れている残存残燃料物質と放射性弧分裂生成物實とを溶
媒抽出法により分離する除に使用される溶媒抽出Ｗ１１
とその付ｗ４ｅ備の概要を示すもので、使用済核燃料は
硝酸（ＨＮＯ３、ｌを浴沿とし、リン酸トリブチル（Ｔ
ＢＰ　）を溶媒としてミキサー２で混合され、混酋准入
口３から俗媒抽出稽１内に供給される、 この混合准は浴媒抽出檜内Ｖこおいて、比電差によって
上側が溶媒層４となり、下側が層液ｌｌｌ１５　Ｋな、
る−よう、分離されるが、その間に使用膚核燃料中の残
存核燃料物質は溶媒層４貴に抽出される。

また、放射性核分散生成物質はそのままポ准虐ｓ　ｉｍ
＋　ｖｃ　残ル。

このようにして溶媒と分離された溶准は静像出口６から
排出され、圧力′ｇ４竪番（図ボぜず）を−て、仮設の
ミキサー７に送り込まれる。

一方、残存核燃料物質を抽出した溶媒はその系層４の上
面が溶媒出口８０レベルに運すると、この溶媒出口から
オーバーフローし、前段のミキサー（図示せずンに送シ
込まれる。

上記において、溶層Ｎ５と溶媒層４の境界１８のレベル
は浴謀抽出檜１内に供給される混合液の蓋と、浴液５の
耕出量を調整することによってコントロールされる。

第２図は溶媒抽出槽の平向図でめる。

溶媒抽出層１内での沼液層と溶媒層の分離が正常に行な
われているか否かを監視すると共に肉層の境界＠Ｓのレ
ベルを１視するため、鹸謀渭出ｌ曽１ｖＣ４ｊレベル検
出装重が付設されている。

従来のレベル横出装［は、液体の電４度の差をオＵ用し
たレベル計１０ａ〜１０ｄを関心領域をカバーするよう
に適度の高低差をもって溶媒抽出層１内に配置し、これ
らのレベル針からの信号を伝達するケーブル１１８〜１
１ｄ’ｋｍ蔽床１ｚに設けた測定孔１３を通して電流１
ｊ１・４ａ〜１４ｄｌＣ接続し、各電流計の出力を表示
装置１５に導くよう構成されている。

図中、１６は谷電＠ｔｔＫ共通に接続された電源を示す
。

このような構成のレベル構出装置において、溶媒層４と
浴液層５の境界Ｉｆｌｓのレベルが変動すると、変動軛
曲内に設置されたレベル計１０ａ〜１０ｄが、浴准層と
溶媒層のｔ尋度の差を枳知して出力信号を生ずる。

この出力ｇＩ号はオン・オフのデジタル信号ＶＣ変換さ
れ、表不器１５に：よって視寛可詑な方法、？ｌＪえは
ランプ等の点灯により赤水される。

しかしながら、上述の従来装置における境界面の慣出限
界は、閑心賞域でｌ　Ｌｌ　ｍ　＊直でめり、それ以外
の領域では盲目状態となる。

また、レベル計を増加させると、それに伴なって信号ケ
ーブルや電流計も増大し、設置スペースおよびコストが
増加するという不都合がるる。

本発明は従来装置における上述の如き不都合を除去すべ
きなされたもので、溶媒層と雛ｍｌ−の境界面における
超音波の反射現象を利用して境界面のレベルを精度よく
検出で性るようにし７を境界面測定装置を提供すること
を目的とするものでめる。

以下、図示の実施例を参照して、本発明の詳細な説明す
る。

第３図に示す本発明の実施例において、第１図における
と同一部分にはそれと同じ参池記号を付してるる。

同図において、混合液人口３から浴謀抽出檜１内ＶＣ供
給された混合液は比］［差によって分離され、俗謀佃出
１＠１の上側には浴謀虐４が、下側には浴液層５が形成
ちれる。

溶媒１１１ｉ　４上に＃かべたフロート２０の土間には
超音波トランスジューサ２１が取付られている。

２２は超音波発生用電源を示し、その出力は１６号ケー
ブル２３を介してｍｔ改ヒトランスジューサ２１伝えら
れる・ このトランスジューサ２１の受信１１号は電源偏量と共
に増巾器２４を介して反射波弁別器２５に伝えられ、ま
た、この反射波弁別器の出力Ｆｉ表示装置２６に導かれ
、表示される、 フロート２０は第４図に例示するように、超曽諷トラン
スジューサを取付けられる中央８２０ａは超音波が伝導
しやすいよう充実状でめり、その周辺５２０ｂは浮力を
出すため中空状２０Ｃとされ、その中には空気やそれよ
りも軽いガスが封入されている。

このフロートは溶媒層によって騙食されないよう耐硝酸
性の材料、例えば薄肉のステンレス鋼やホリプロピレン
おるいはポリエチレ／で構成嘔れ、円盤状、多角形状、
星形その他の適宜の形状としたものが使用される、 なお、フロー）２０とトランスジューサ２１を接着する
唾には超音狡の夙躬を避けるため、ＦＯ省の間に空気層
が形成されないように留意する必要がめる。

上述のように構成し九本発明の超音波界面測定装置ｌｔ
ｈこおいて、第１図の従来例につき説明したと１０ｊ様
に、使用済残燃料を溶解した混合ｇは浴媒抽出檜１内で
比重差によって分離され、上側には残存核燃料物質を抽
出した溶媒ｔ＝　４が形成され、その下側には放射性核
分裂生成物質を溶解した＃液層５が形成される。

この状態で、超音波発生用電＄２２からパルス電圧を送
出すると、水晶やロッシェル塩等の電歪材料から成る超
音波トランスジューサ２１＆′ｉ電歪効果によって超音
波信号を放射する。

この超音波信号はフロート２０の下（８）、溶媒ノー４
と溶液ｊ＠５の境界面９、および溶媒抽出層１の低板上
面で反射し、反射波ＰＦ、ＰＯ，ＰＡとして超音波トラ
ンスジューサ２１によって受信てれる。

ここで、各反射［ＰＦ−ＰＯ，”Ａの到米時閣Ｔト・、
′ｒｏ、′ｒ人は次式のようになる。

Ｔｒ・−２ＬＦ／Ｖｉ　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（１１Ｔｏ−２Ｌ、）’／ＶＦ＋２Ｌ
□／Ｖ（Ｊ　　”−”−”（２１ＴＡ＝’　２　Ｌ　Ｆ
Ｉ／　Ｖ　）・＋　２　Ｌｏ／Ｖ　□＋　２　ＬＡ／Ｖ
Ａ　−（３まただし、ＬＦ：フロート２０の厚さ ■Ｆ：フロート２０中の超ｆ波伝Ｗ４速匿ＬＱ：＃媒膚
４の厚さ ■ｏ；浴媒噛中の起童波伝播速敷 り人：浴赦階５の厚さ ｖＡ：浴液層５中の超音波伝播速腋 こＣらの反射波が到来すると超音波トランスジューサは
その都度、機械的な歪みを受け、電歪幼果によってパル
ス状の電気出力を生ずる。

これらの電気出力は壇巾器２４で増巾された後、改形升
別器２５に導かれ、第５図に示すような出力信号な生ず
る。

図中、ＰＥは超ｆ１２１トランスジューサからの放射パ
ルスをボし、またＰＦ、ＰＯ，ＰＡｒｉ夫々フロート２
０の下面、境界面Ｓ％によび浴峰抽出檜１の低板上面か
らの反射パルスをボす。

ここで、目的とする境町１のレベルをボす時間差Ｔ′は ’１”＝ＴＡ−Ｔ（Ｊ＝２ＬＡ／ＶＡ　　　＝・・＝−
・＝（４）でめるから、済諌袖出檜１の低板上面を基準
とする境界＠９のレベルＬＡは ｆ、Ａ＝　Ｔ’・ＶＡ／２　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（５）Ｖこよって示される。

従って、第５式のレベル備考ＬＡ′ｆ：衣示装置２６上
に表示するようにすれば境界Ｉｌｉ！］９０レベルを常
時虹視することができる。

弗６図は本発明の変形例を示すもので、超音波トランス
ジューサ２１は温媒抽出Ｎ１の底板下面に固層されてい
る。

この例においても、底板上面からの反＃Ｂ１ｐＨと、視
界面９からの反射波Ｐｏとの到来時間差を検出凛算する
ことにより、境界面レベルな衣示鉄電２６上ＶＣ表示す
ることができる。

上えの如く、本発明は浴課上に浮かべたフロートまたは
＃媒抽出ノーの底面に超音波トランスジューサを配置し
、このトランスジューサからの送侶仮と反射受偏波との
時間差から境界面レベルを判別して表示装置上に赤本す
るようにし友ものでめるから、境界面レベルの測定ｎ度
が大巾に同上し、また境界面レベルが太きく変動しても
ｉ目慎域を生ずることなく、溶媒抽出横内のほぼ全域Ｖ
Ｃ亘って項ｎ−面しペルを検出することができる、また
、齢媒佃出４１ｗ力・らの１ｇ号取出し用ケーブルは１
本でよいため取扱いが容易であり、表示器が速力に設置
される場合においてもコストは値かし〃１増力０しない
。

なお、以上の説明しこおいては、本発明を使用埼杉燃料
の再処理工程における溶媒抽出を例にとって説明したが
、不発明の用途はこれに限定でれるものではなく、石油
関係や食料関係その他の谷糧土菓分野Ｖこおける溶媒抽
出等の用途に広く適用することができる。

１１、ｌ！！！、ｌ圓の量率な説明 第１−図は従来の境界面レベル構出装置を備えた浴腺佃
出！！重の縦断［［１１図、第２図は浴謀佃出偕の平圓
図、第３区は本発明の履営改境界面測定鉄ｔ１１．ｔｔ
餉えｆｃ俗経佃出鉄直をり１」示する坂町面区、第４図
にフロートの実凡例を示す縦断（８）図、第５図σ本発
明装置の作動を睨明するグラフ、第６図は本発明装置を
備えた溶媒抽出装置の変形例を示す縦断面図である。

１・・・・・・・・・浴媒抽出稽 ２．７・・・ミキサー ３・・・・・・・・・混合液入口 ４・・・・・・・・・＃媒層 ５・・・・・・・・・溶敵層 ６・・・・・・・・・浴液出口 ８・・・・・・・・・溶媒出口 ９・・・・・・・・・境界面 １０３〜１０ｄ　・・・レベル計 １１８〜１１ｄ　　・・・ケーブル １４ａ・〜１４ｄ　　・・・寛流針 １５・・・・・・表示装置 １６・・・・・・電源 ２０・・・・・・フロート ２１・・・・・・超音波トランスジューサ２２・・・・
・・超音波発生用゛電源 ２４・・・・・・増巾器 ２５・・・・・・反射波弁別器 ２６・・・・・・表示装置。

（７３１７）代理人　弁理士　　則　近　慝　市（はか
１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比重の異なる液層の境界面に向けて庵音波パルスを
   放射する超音波トランスジューサと、このトランスジュ
   ーサによって受信された反射波を弁別する反射波弁別器
   と、前記反射波の則米時閣差から境界面レベルを判別し
   て表示する表示装置とから成ることを特徴とする超音波
   境界面測定装置。 ２、超音波トランスジューサが本土に浮かべたフロート
   にｔｉｋｌ＊されていることを特徴とする特許請求の鴫
   囲第１項記載のｍｔｉ境界面測定装置。 ３、超音波トランスジューサが液層を収容する楢の底板
   に固着されていることを特徴とする特許ｉ１１求の範囲
   ｗＪ１項記躯の起電波境界面−１定餉直。 ４．１＆層が＃！謀層と俗本層であり、これらを収容す
   る檜が浴媒抽出檜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の超音波境
   界面測定装置。