JPS5924736B2 - マイクロ波加熱連続脱硝装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硝酸ウラニルまたは硝酸プルトニウムもしくは
これらの混合物の溶液から核燃料製造用の各々二酸化ウ
ランまたは二酸化プルトニウムもしくはこれらの混合物
の粉末を得るプロセスにおける脱硝装置に関する。

更に詳しくは上述溶液から当該結晶を析出、分離し、更
にマイクロ波を印加して、昇温させて脱硝反応を生起せ
しめるマイクロ波加熱脱硝装置に関する。

マイクロ波加熱脱硝装置は第１図に示す様にマイクロ波
の印加と同時に、原料溶液が昇温し１００〜１２０℃（
Ａ点）で溶液が沸騰を生じ、溶液は濃縮され液深を低下
してやがて硝酸塩の析出が始まり次いで硝酸塩ケークの
乾燥に伴い（Ｂ点）被加熱物温度が急上昇していく。

３５０〜４００°Ｃ（Ｃ点）に達すると脱硝前が進行し
脱硝生成物の乾燥のケークか得られる。

第２図は脱硝装置を示す縦断面図である。

図かられかる様に脱硝装置の加熱装置のマイクロ波照射
空間は加熱装置の容器３８と上、下１駆動部及び回転す
るターンテーブル３３により形成される。

被加熱物である原液３５は、加熱装置内もしくは外部で
予め受皿３４に満たされターンテーブル上にセットされ
る。

一方マイクロ波はマイクロ波発振機で出力制御され導波
管３７を通じて、容器３８の天井部に設けられた開口部
より被加熱物３５に照射される。

加熱時に発生する蒸気、ガスは容器３８上部に取つけら
れている配管３９により接続されているオフガス処理系
により取引される。

以上の様な装置により脱硝生成物の乾燥ケークを得る。

しかしながら、上記マイクロ波加熱装置の場合、原料溶
液にマイクロ波を直接印加するため脱硝反応に必要な硝
酸ウラニル、硝酸プルトニウム以外の硝酸および水分等
の蒸発工程にそのエネルギーの８０係近くを消費する。

また原料溶液の濃度により脱硝反応終了時間が異なるた
め装置の制御等が非常に困難である。

さらにこれらは回分操作で実施されるため、大量処理が
困難である。

本発明は以上の様な事情に鑑みてなされたもので、原料
溶液中の硝酸ウラニル、硝酸プルトニウム溶液から当該
結晶を析出、分離し、その後マイクロ波を印加して脱硝
生成物の乾燥ケークを得ることを目的とした装置を提供
することにある。

以下、第３図を参照して本発明に係る装置の一実施例を
説明する。

第３図において、原料溶液１はポンプ２、流量調整弁３
を通り、晶析器４に入る。

晶析器は減圧排気装置５と熱交換器６とにより所定圧力
、所定温度に保たれる。

導入した溶液のうち水及び硝酸は減圧排気装置５により
蒸発、排気される。

水及び硝酸が蒸発することにより、溶液中の硝酸ウラニ
ルまたは硝酸プルトニウムもしくはこれらの混合物は濃
縮され、その結晶が析出し、晶析器の下部にスラリー状
でたまってくる。

結晶スラリーは送液ポンプ７、流量調整弁８を通して、
遠心分離機９へ送られる。

結晶スラリーは遠心分離機で結晶と溶液に分離される。

分離された溶液は受器３０に一定貯蔵され、送液ポンプ
１０と流量調整弁１１を通して晶析器へもどされるか、
または排出される。

遠心分離機で分離された硝酸ウラニルまたは硝酸プルト
ニウムもしくはこれらの混合物の結晶は導出管１２を通
して、ベルトコンベア１３に移され、マイクロ波発振器
２６と導波管２７を有するマイクロ波加熱炉１４へ送ら
れる。

前記結晶はベルトコンベアで、マイクロ波加熱炉内を移
動中に、昇温し、脱硝反応が進み、脱硝生成物の乾燥ケ
ークが得られる。

乾燥ケーク２２はかき取り装置１５でベルトコンベア上
からかき取られ、集められる。

脱硝反応に伴ない発生するガスと蒸気は排出管１６によ
り排出される。

第４図に前述の晶析器４の具体的な一例を示す。

原料溶液供給管１７より導入された溶液は、熱交換器１
８で加熱または冷却され所定の温度に達する。

溶液の内、水及び硝酸はミストセパレーター１９を通り
、蒸気排出管２０に接続された前述の減圧排気装置５に
より減圧排気される。

水及び硝酸が蒸発することにより、硝酸ウラニルまたは
硝酸プルトニウムもしくはこれらの混合物は濃縮され結
晶が析出し、沈降し、スラリー状になる。

この結晶スラリーは減圧蒸発晶析装置下部の結晶スラリ
ー回収管２１より回収される。

第５図に前述のベルトコンベアの具体的な断面の一例を
示す。

硝酸ウラニルまたは硝酸プルトニウムもしくはこれらの
混合物の結晶２２はベルト２３にのせられ、支持回転台
２４で支持され、マイクロ波加熱炉１４へ送られる。

なおベルトは平帯型でもかまわない。

第６図にマイクロ波加熱炉１４の具体的な一例を示す。

前述の結晶２２はベルト２３にのせられ、マイクロ波の
外部への漏洩を防ぐマイクロ波トラップ部２５へ入り、
さらに一つまたは複数のマイクロ波発振器２６及び導波
管２７を有する加熱部２８で加熱、脱硝され、マイクロ
波トラップ部２９を通って導出される。

脱硝反応で生ずるガス及び蒸気は排出管１６から排出さ
れる。

第７図と第８図はそれぞれ第６図のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ
断面を示す。

つぎに以上の構成による作用を説明する。

操作圧力数ＬＯｒｒ、操作温度室温の減圧蒸発晶析器に
２に９／ｈｒ金属ウラン／ １０ ｋｙ／ ｈｒ硝酸水
溶液を供給すると、結晶スラリー排出管より、硝酸ウラ
ニル２水塩約３．６ ｋｇ／ ｈｒの結晶と、硝酸水溶
液（ＨＮＯ３・１．５ Ｈ２Ｏ）を含む結晶スラリーを
得た。

この結晶スラリーを遠心分離機で分離後マイクロ波加熱
器で脱硝し、約２．４ ｋｇ／ ｈｒの二酸化ウランの
乾燥ケークを得た。

直接溶液をマイクロ波で加熱し蒸発脱硝する場合に比べ
連続脱硝でき、さらにマイクロ波出力を約７０％小さく
することができた。

また、プロセス全体の必要エネルギーも大幅節約するこ
とができた。

さらに二酸化ウランの品質も安定しており、原料溶液の
組成の変動の影響は少なかった。

以上述べたように本発明によれば、晶析装置、分離装量
、ベルトコンベアとマイクロ波加熱炉を用いることによ
り、連続脱硝でき、マイクロ波出力及び必要エネルギー
が節約でき、また原料溶液の組成の変動による製品粉末
の品質への影響を小さくできる装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る装置を説明するためのもので、第１
図は脱硝工程の反応カーブを示す図、第２図は脱硝装置
を示す縦断面図、第３図は本発明に係る装置の一実施例
を示す系統図、第４図は本発明に係る晶析器の一実施例
を示す縦断面図、第５図は本発明におけるベルトコンベ
アの一例を示す縦断面図、第６図は本発明に係るマイク
ロ波加熱炉の一例を示す外形図、第７図は第６図をＡ−
Ａ線で切断し矢視方向に見た図、第８図は第６図をＢ−
Ｂ線で切断し矢視方向に見た図である。 １・・・・・・原料溶液供給タンク、４・・・・・・晶
析器、９・・・・・・遠心分離機、１３・・・・・・ベ
ルトコンベア、１４・・・・・・マイクロ波加熱炉、１
５・・・・・・かき取り装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硝酸ウラニルまたは硝酸プルトニウムもしくはこれ
   らの混合溶液から三酸化ウランまたは二酸化プルトニウ
   ムもしくはこれらの混合物の乾固物をマイクロ波照射に
   より生成するマイクロ波加熱脱硝装置において、硝酸ウ
   ラニルまたは硝酸プルトニウムもしくはこれらの混合物
   の結晶を析出させる晶析装置と、硝酸ウラニルまたは硝
   酸プルトニウムもしくはこれらの混合物の結晶と溶液か
   ら分離する分離装置と、硝酸ウラニルまたは硝酸プルト
   ニウムもしくはこれらの混合物の結晶を移動させるベル
   トコンベアと、脱硝反応を生じせしめるマイクロ波加熱
   炉と、反応生成物をかき取るかき取り装置とを具備して
   なることを特徴とするマイクロ波加熱連続脱硝装置。 ２ 前記硝酸ウラニルまたは硝酸プルトニウムもしくは
   これらの混合物の結晶を析出する晶析装置において、原
   料供給ポンプと流調弁、熱交換器を有する晶析器、析出
   した結晶スラリーを取り出す送液ポンプと流調弁、晶析
   器内を減圧に保つ減圧排気装置とを具備してなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波加熱
   連続脱硝装置。 ３ 前記硝酸ウラニルまたは硝酸プルトニウムもしくは
   これらの混合物の結晶を分離する分離装置において、遠
   心分離機、分離した溶液の受槽、溶液を前記晶析装置に
   もどす送液ポンプと流調弁、分離した結晶を取り出す導
   出管とを具備してなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のマイクロ波加熱連続脱硝装置。