JPS5921526A - 脱硝装置 - 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】 本発明は脱硝装置に関し、より詳細には使用ずみ核燃料
再処理工場などで、硝酸ウラニルや硝酸プルトニウムな
どの核燃料硝酸塩溶液を脱硝するための装置に関する。

従来、たとえば使用ずみ核燃料の再処理工場においては
、排出される硝酸ウラニルや硝酸プルトニウムなどの核
燃料硝酸塩溶液にマイクロ波を照射して酸化ウランや酸
化プルトニウムに転換する脱硝操作が採用されている。

そして脱硝にあたつては、第１図に示すように硝酸ウラ
ニルや硝酸プルトニウム溶液Ａを、上部が開放した不銹
鋼製受皿容器１に所定量を注入し、マイクロ波照射オー
ブン２内でマイクロ波発生器３からのマイクロ波を照射
して直接加熱し、溶液Ａを蒸発、乾固せしめ、硝酸ウラ
ニルなどを分解、脱硝して酸化ウランなどの脱硝ケーキ
を得ていた。

しかしながら、かかる従来の脱硝装置では、受皿容器１
が金属製であるために、容器下部からのマイクロ波透過
がなく、マイクロ波の吸収加熱は受皿容器１の上部から
の一方向のみとなり、受皿容器１の伝熱が良いために受
皿からの放熱が大きく、かつ金属表面の電場打消し作用
によつて容器１近傍の被脱硝物の温度が上がりにくいな
どの欠点があつた。

また処理能力の増大に伴い装置の大型化をはかる場合に
は、核燃料物質の臨界安全上から装置寸法に制御があり
、かつ受皿容器１を脱硝処理後に取出し器より取出す際
のハンドリング性から困難であつた。

一方、受皿容器１を小型化し、移動コンベヤで連続的に
供給し、マイクロ波照射する方法では、受皿容器の移動
、再循環のためのコンベヤ機構等が必要であり、装置が
大型化してグローブボツクス等に収納するうえで問題を
生じ、他方、受皿容器からの脱硝生成物ケーキかきとり
操作の連続化が困難で、特殊なかきとり装置を付設する
必要があり、更に装置の大型化を招く問題点があつた。

そこで本発明は、かかる従来の欠点を解消すべくなされ
たものであり、受皿容器を熱分解性ないし可燃性材料で
構成したので、これら容器を使い捨てとすることができ
る。かつ、これら容器はマイクロ波照射によつて熱分解
ないし燃焼して脱硝生成物と一体化されたケーキを生ず
るので、取出し器による取出しも容易であり、従来のよ
うに受皿容器からのかき出し操作や容器取り出しのため
のハンドリングの困難性もなくなり、装置の大型化をは
かるうえでも極めて有利であるなどの特徴を有するもの
である。

すなわち本発明の脱硝装置は、上部が開放した容器に入
れられた核燃料の硝酸塩溶液にマイクロ波を照射して前
記核燃料の硝酸塩を酸化物に転換する脱硝装置において
、前記容器を熱分解ないし可燃性材料で構成したこと、
および脱硝生成物と熱分解ないし燃焼した容器とからな
る脱硝ケーキを取出して粉砕すべき手段を設けたことを
特徴とするものである。

以下、本発明を図面に示した実施例にもとづき説明する
。

第２図は本発明の概要を示す説明図であり、マイクロ波
照射オーブン２内に受皿容器１Ａ〜１Ｃが収容されてい
る。

オーブン２はマイクロ波不透過性材料で構成され、箱型
容器状に形成されている。このオーブン２にはマイクロ
波発生器３が設けられ、マイクロ波導管４を経てオーブ
ン２の天井開口部５からマイクロ波が照射される。

６はオフガス排出管であり、図示していない排気ポンプ
によつて照射オーブン２内を負圧に維持し、脱硝反応の
際に発生する蒸気およびＮＯｘガスが排気されるように
なつている。

オーブン２内の受皿容器は、受皿送り具８によつて、１
Ａの位置から１Ｂを経て１Ｃへと順次底板７上を移動で
きるようになつており、この移動の間に受皿容器に入れ
られた核燃料の硝酸塩溶液Ａは脱硝されて核燃料の酸化
物に転換される。受皿送り具８はマイクロ波照射雰囲気
で放電、発熱等のない合成樹脂またはセラミツク材等で
組合せて構成されており、同様の材料で構成される駆動
装置９および１０によつて駆動される。また、底板７は
、耐熱セラミツク、石英等のマイクロ波透過性材料で構
成されている。

なお、この第２図は、受皿容器が周期的または連続的に
オーブン２内を移動する場合について述べてあるが、本
発明はこれに限定されるものではなく、オーブン２内に
かかる連続装置が設けられておらず、受皿容器１のオー
ブン２内の移動がオーブン２外からの受皿送り具８およ
び受皿取出し具１１によつて非続的に行なわれる場合も
含むものである。

本発明においては、受皿容器１は熱分解性ないし可燃性
材料で構成されている。

ここで可燃性材料とは、セルロースを主成分とする耐水
性紙または耐水コーテイングを施した紙などであり、熱
分解性材料とは、比較的低温で熱分解するポリエステル
、ポリオレフインなどの合成樹脂シートである。

かかる材料は、マイクロ波照射下において、核燃料硝酸
塩からの脱硝生成物生成に伴う温度上昇によつて、発火
点に達した場合には照射オーブン２内で自然発火して焼
失させることができ、或は溶融点に達した場合には、溶
融し熱分解させることができる。更に受皿容器１に収容
された核燃料が硝酸塩であるので、容器１構成材料の発
火性、熱分解性に更に向上される。

これら材料は主として炭素および水素から構成されてい
るので、焼失後或は熱分解後は、元来含有されていた非
燃性不純物を含む少量の灰分が残留するのみとなる。

従つて、これら受皿容器１を構成する材料中の非燃性物
の低減化、容器構造の改善、または補強材の使用等によ
つて受皿容器構成材料の使用量削減、すなわち燃焼ある
いは熱分解によつて生ずる灰分量の減少をはかることが
できる。

更に照射オーブン２に続いて、通常用いられる焙焼還元
炉を設ければ燃焼、熱分解を更に完全に遂行することが
できる。

従つて脱硝後に生成する、たとえば酸化ウラン、または
酸化プルトニウム中に残存する、容器１の燃焼または熱
分解に由来する不純物の量は、十分制御可能であり、所
要の制限値以下に容易に低下せしめることができる。

更に本発明においては、オーブン２の出口側に、脱硝ケ
ーキＤを取出すための取出し具１１が設けられており、
脱硝ケーキＤを矢印Ｙの方向に引き出して破砕ホツパ１
２内に投入せしめ、エアシリンダなどの駆動装置１３に
よつて、上下または回転する脱硝ケーキ破砕具１４によ
つてホツパ１２内で脱硝ケーキＤを破砕した後、ホツパ
１２下部に設けられた回転ドラムまたは歯車等の粉砕機
１５により粉砕され、所定の粉末容器１６に排出される
。

第３図は、脱硝ケーキ取出し具１１の他の一例を示す概
要図であり、開閉駆動具１７によつて把治具１８を開閉
しながら、脱硝生成物Ｃと受皿容器の分解物または燃焼
物１Ｃを一体的に把持するものである。

次に第２図にもとづき本発明の装置の機能について述べ
る。

まず前述の如き材料で構成された新規の受皿容器１に給
液ライン１９によつて、たとえば硝酸ウラニル溶液Ａを
所定量供給する。次いでエアシリンダ等の駆動装置２０
によつて容器１を矢印Ｘの方向に移動せしめ、照射オー
ブン２内の所定位置に装入する。装入された受皿容器１
Ａは、周期的または連続的に送り運動を行なう受皿送り
具８によつて順次、１Ａ、１Ｂ、１Ｃと送られ、底板７
上を入口から出口に向けて移動する。

かかる受皿容器の移動の間に、硝酸ウラニル溶液Ａは照
射オーブン２内で、上部および受皿溶液１を通して側面
、底部から照射されるマイクロ波を吸収して加熱され、
水分および硝酸が蒸発して濃縮され、遂には硝酸ウラニ
ルの乾固物Ｂを生ずる。この乾固物Ｂは更に引続きマイ
クロ波照射によつて加熱されて昇温し、約２５０〜３５
０℃で熱分解してＮＯｘガスを放出し、発泡体状の酸化
ウランケーキＣを生成する。

一方、受皿容器１も硝酸ウラニル乾固物Ｂの昇温、脱硝
反応過程で溶融温度ないし発火点以上に同時に加熱され
、照射オーブン２内で熱分解ないし発火、燃焼して灰状
の残留物１Ｃを形成するようになる。

この残留物１Ｃは、通常、受皿容器としての強度を維持
しえなくなり、原型を喪失するが、酸化ウランケーキＣ
と残留物１Ｃは一体となつて、あたかもカルメラ状の脱
硝ケーキＤを形成しており、取出し具１１による照射オ
ーブン２外への取出しや把持具１８（第３図）による把
持が可能である。

以上述べた如く本発明の脱硝装置は、核燃料の硝酸塩溶
液を収容する受皿容器を、マイクロ波照射条件下におい
て熱分解性ないし可燃性材料で構成したものであり、こ
の結果、下記のような利点を有する。

（イ）受皿容器はマイクロ波照射によつて熱分解ないし
燃焼して灰状となり、脱硝により生成した核燃料酸化物
と一体になつたカルメラ状の脱硝ケーキを生ずる。

従つて、従来のように受皿容器から脱硝生成物を掻き取
る操作や受皿容器の回収が全く不要となり、脱硝ケーキ
をそのまま、次の操作に供することができ、操作が簡略
化され、操作時間が短縮される。

（ロ）受皿容器を構成する材料は、成分を適宜選択した
り、補強材料等の選定が容易であり、従つて、熱分解な
いし燃焼によつて生成する灰分量をほぼ一定の範囲に保
持することができる。

従つて、脱硝により生成した核燃料酸化物中に混入され
る、受皿容器からの灰分による不純物の量を一定の範囲
に制御することができる。又、脱硝ケーキの以後の処理
工程への影響をほとんど無視することができる。

（ハ）脱硝ケーキが全量、以後の処理工程に提供される
ので、脱硝生成物の回収率が一段と向上する。

更に、本第２の発明においては、脱硝後に脱硝ケーキを
取出して粉砕する手段を設けたので、特に連続式脱硝処
理の場合に好都合であり、装置のスケールアツプをはか
り、大量の使用ずみ核燃料の再処理をはかることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の脱硝装置の断面概要図、第２図は本発明
の概要を示す説明図、第３図は脱硝ケーキ取出し具の他
の一例を示す概要図である。 １・・・容器、２・・・マイクロ波照射オーブン、Ａ・
・・核燃料の硝酸塩溶液、Ｄ・・・脱硝ケーキ、１１・
・・脱硝ケーキ取出し具、１４・・・脱硝ケーキ破砕具
、１５・・・粉砕機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上部が開放した容器に収容された核燃料の硝酸塩溶
   液にマイクロ波を照射して前記硝酸塩を酸化物に転換す
   る脱硝装置において、前記容器を熱分解性ないし可燃性
   材料で構成したことを特徴とする脱硝装置。 ２、上部が開放した容器に収容された核燃料の硝酸塩溶
   液にマイクロ波を照射して前記硝酸塩を酸化物に転換す
   る脱硝装置において、前記容器を熱分解性ないし可燃性
   材料で構成すると共に、脱硝生成物と、前記容器の熱分
   解物ないし燃焼物とからなる脱硝ケーキを取出して粉砕
   すべき手段を設けたことを特徴とする脱硝装置。