JPS6238001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心式の液・液抽出機、特に核燃料再
処理工程に使用される遠心抽出機に関する。

核燃料再処理での抽出工程では硝酸に溶解した
燃料溶液を有機溶媒と向流接触させＵ，Puを抽
出し、さらに洗浄、逆抽出を行うピユーレツクス
法（Purex法）が採用されている。この核燃料再
処理工程では、従来の多くはパルスカラムや重力
分離型のミキサー・セトラが用いられている。し
かし、例えば高速炉の使用済燃料のように従来に
比べ放射線量の高い場合、上記の従来型抽出機で
処理すると、放射線によつて抽出溶媒が著しく損
傷を受け、抽出溶媒は変質し、抽出工程における
効率の低下をはじめとして種々の問題が生じるこ
とが考えられる。このため高速炉燃料の再処理工
程のように放射線量の高い再処理工程においては
特に使用済燃料溶解液と抽出溶媒との接触時間が
短く、溶媒損傷を受けにくい遠心抽出機が用いら
れようとしている。

核燃料再処理用の遠心抽出機としては、従来例
えば第１図に示す構造のものがある。図において
符号１はケーシング２内に図示しない駆動源によ
り回転する回転軸３に取着された回転体で、この
回転体１は上端板４で回転軸３に取着され、下端
板５には中央開口部６を有している。回転軸３は
回転体１内を貫通し、下端板５の中央開口部６を
通り、下端に回転羽根７が固着されている。回転
羽根７はケーシング２の底板８の下面側に外周部
に開孔９を有する隔板１０を設けて形成されたポ
ンプ室１１に収納されており、ポンプ室１１の下
部には処理液のフイード管１２が接続され、さら
にフイード管１２には燃料溶液供給管１３、溶媒
供給管１４が接続されている。ケーシング２は円
筒１５と底板８がボルト１６により締結され、円
筒１５の上部のフランジ１７で基台１８に遮蔽板
１９と共にボルト２０で締結されている。また回
転体１内には底板８の上面側に撹拌板２１が取着
されており、この撹拌板２１に対向する位置に配
置されるようにバツフル板２２が回転軸３に固着
されており、また上端板４の下面側には漏斗状の
分散板２３が下部大径側の端部が所定間隙を回転
体１の筒状部内面との間に有して設けられ、上部
小径側は軽液相せき２４が形成され、軽液排出口
２５が設けられている。さらに分散板２３との間
の回転体１の筒状部内面には重液相せき２６が設
けられ重液排出口２７が設けられている。さらに
また軽、重液排出口２５，２７と対向するケーシ
ング２の円筒１５の内面には環状の軽、重液の捕
集室２８，２９が設けられている。

このように形成された遠心抽出機では硝酸に溶
解したＵもしくはPuの核燃料の燃料溶液及び有
機溶媒がそれぞれの供給管１３，１４からフイー
ド管１２を介してポンプ室１１に供給され、回転
軸３を回転することにより回転羽根７で混合され
ＵもしくはPuが抽出される。燃料溶液と溶媒と
の混合処理液は隔板１０の開孔９を通り回転体１
の下端板５の中央開口部６から回転体１内供給さ
れ、さらにバツフル板２２と下端板５の間で撹拌
されＵもしくはPuの抽出が為され回転体１の筒
部内面で遠心力により比重の重い重液と比重の軽
い軽液とに分離される。分離された重液、軽液は
分散板２３で分けられて軽液の軽液相せき２４を
経て軽液排出口２５から軽液の捕集室２８に、重
液は重液相せき２６を経て重液排出口２７から重
液の捕集室２９に捕集される。続いて捕集室２
８，２９に捕集された軽、重液はそれぞれ図示し
ない次段に送液される。しかしながらこのように
形成された遠心抽出機においては回転羽根７がそ
れを同心的に包囲するケーシング２の底板８の開
口部、ポンプ室１１の隔板１０の中心孔よりも大
きいために静止部より故障の機会が構造的に多い
回転部が故障した場合遠心抽出機の分解は、ボル
ト１６を取りはづし遠心抽出機の下側から分解す
ることになる。遠心抽出機の全体は、しやへい体
によつて隔離され、かつ放射線量が高いため、人
間が入つて分解することは不可能で、マニピユー
レータなどによつて遠隔操作にて行なう。かかる
場合、遠心抽出機内部は極めて複雑であり、分解
や組み立てに時間を相当費やすばかりでなく、下
側から分解した場合、遠心抽出機内に残つている
核燃料溶液が床に流れ出る可能性もある。もちろ
ん、この様なことがないように作業手順は定めら
れているが、核燃料の取り扱いについては、いか
なる事態においても上記に示す事は起こらないよ
うにする必要がある。

このように、従来の遠心抽出機では分解・組み
立て時の作業性が悪く、保守性に欠けていた。本
発明はこの点に着目し分解・組も立てが容易にで
きる核燃料再処理用の遠心抽出機を提供するもの
である。

以下、本発明に係る遠心抽出機について図面を
用いて説明する。

第２図は遠心抽出機の縦断面を示す断面図であ
り、第３図は第２図の要部を拡大して示す断面図
である。

図において符号３０は基盤で、この基盤３０上
に基台３１が据付けられ、さらに基台３１上に駆
動部３２が設けられている。駆動部３２は垂直下
方に延びたその回転軸３３を有する電動機３４が
軸受３５ａ，３５ｂを有する支持台３６に取着さ
れ、支持台３６がボルト３６ａを締着することに
より基台３１上に据付けられている。基台３１の
内側には、皿状の底板３７で基盤３０に固定され
たケーシング３８が設けられており、ケーシング
３８の上部開口に配された液どめ板３９を貫通し
て回転軸３３が設けられている。ケーシング３８
内の回転軸３３の下端には第３図に拡大断面を示
す中空円筒状の回転体４０が下端板４１で取着さ
れており回転体４０は支持台３６を基台３１から
外すことによりケーシング３８、基台３１の上部
開口を経て抜出することが出来る。回転体４０の
内部中心には中心軸４２が貫通し、回転体４０の
内側上部に軽液側せき４３、重液側せき４４が配
置されており、中心軸４２にはバツフル板４５が
回転体４０の内壁面及び軽、軽液側せき４３，４
４と所定の間隔を設けて取着されており、さらに
下端には隔板４６及び回転体４０の下端板４７の
中央開口部４８を貫通するように設けられた羽根
車４９が固着されている。

羽根車４９は上端が隔板４６に固着された軸部
４９ａとＡ矢方向視を第４図に示すように、軸部
４９ａの下端に植立された軸部４９ａより小径の
外径を有した羽根４９ｂとで形成される。底板３
７の上面の回転体４０の下端板４７に対向する位
置に液だめ５０を形成する、仕切筒５１が設けら
れ、下端板４７に対向して仕切板５２が仕切筒５
１内面に取着されている。仕切板５２の中央には
仕切筒５１の上部から挿入された羽根車４９とポ
ンプ５３を形成する下部が下端に小径開口をもつ
漏斗状の筒体５４が固着されており、筒体５４と
軸部４９ａとの間に微小間隙が設けられる。筒体
５４の上部は下端板４７の開口部４８の内端面と
羽根車４９の間隙を貫通して配置されている。ま
た底板３７には液だめ５０に開口する燃料溶液供
給管５５、溶媒供給管５６が接続されている。ま
たさらにケーシング３８の上部には内側に洗浄液
を噴出するノズル５７が取り付けられており、ノ
ズル５７の下部のケーシング３８の内面には環状
の洗浄液受け容器５８、軽液受け容器５９、重液
受け容器６０が内端が回転体４０と微小間隙を有
して配着されている。なお軽、重受け容器５９，
６０は回転体４０の軽、重液側せき４３，４４の
取着部近傍の回転体４０の壁面に穿設された軽、
重液の抜出孔６１，６２に対向して配置されてお
り、それぞれの抜出孔６１，６２から排出される
軽、重液をそれぞれに捕集する。なおさらに受け
容器５８，５９，６０で受けられた液はケーシン
グ３８に取着された各排出管６３，６４，６５で
次段に送出される。

上記回転体４０は扱う物質が核燃料であるため
当然臨界安全性について考慮しなければならな
い。このため回転体４０の内径は15.7cm以下に形
成されている。これは再処理溶液中には、ウラ
ン・プルトニウムなどが含まれているが、いま、
プルトニウム239に注目すると、その円筒状容液
の直径の未臨界極限値は15.7cmであり装置の形状
から臨界安全性を保つ場合遠心抽出機に用いられ
る回転体の直径は少なくともこれ以下の寸法でな
ければならないからである。

次に上記の通り構成された本発明の作用を説明
する。回転体４０は回転動力源の電動機３４によ
つて第４図のＢ矢方向に回転し所定の回転数まで
上げられる。一方、原料となる核燃料を硝酸に溶
解した燃料溶液と抽出溶媒は、それぞれの供給管
５５，５６より液だめ５０に供給され、液だめ５
０に下端小径開口をもつポンプ５３即ち回転体４
０下部に同心的に中心軸４２に固着せしめられた
羽根車４９と、ケーシング３８の仕切板５２に回
転体４０と同心的に固着せしめた筒体５４とで形
成する遠心ポンプによつて回転体４０内へ下端板
４７の中央開口部４８から供給なされる。このポ
ンプ５３での他の作用としては、液だめ５０に吸
い込まれた燃料溶液と抽出溶媒とを混合、撹拌せ
しめ目的物質であるウラン・プルトニウムの抽出
を促進する作用を有し、この混合液を回転体４０
内に供給する。なお羽根車４９の軸部４９ａの径
を羽根４９ｂの径より大としたため、従来と同等
のポンプ作用が得られる。上記の如く、混合撹拌
され、ポンプ５３で回転体４０に供給なされた混
合液は、回転体４０の直径と、回転数で定まる遠
心効果と液体の性状から回転体４０の部分におい
て比重差により軽液と、重液とに分離される。即
ち回転体４０の部分では、液体の比重の大きい重
液が回転体４０内で外側に分離され、比重の軽い
抽出されたウランもしくはプルトニウムを含む軽
液は回転体４０内で内側に分離される。

この様に分離された液は比重の重い重液は重液
側せき４４を越え回転体４０側面に開孔された重
液抜出孔６２より、ケーシング３８に固着された
重液受け容器６０へ達し、排出管６５を通り外へ
回収される。一方、軽液は、軽液側せき４３を越
え回転体４０側面に開孔された軽液抜出孔６１か
らケーシング３８に固着された軽液受け容器５９
へと達し、排出管６４を通り外へ回収される。

ここで、重液側せき４４と軽液側せき４３の高
さは、次式で決まる。

ｒ_a：重液せきの高さ半径 ｒ_p：軽液せきの高さ半径 Ｒ：回転体の内面半径 λ：軽液と重液の密度比 Va：重液の流量 Vo：軽液の流量 次に、本発明に係る遠心抽出機がたとえば所定
時間運転されあるいは故障を生じて分解すること
を要し、これを分解する場合には、まず、ケーシ
ング３８に固着せしめたノズル５７から洗浄液を
ケーシング３８内に流し、内部を充分洗浄し、放
射線量を充分低減せしめる。この洗浄液の大部分
は洗浄液受け容器５８に溜まり、排出管６３によ
り外へ回収される。

洗浄液によつて充分洗浄した後、支持台３６を
とめているボルト３６ａをはづすことによつて、
支持台３６と基台３１とは、上下に分解すること
が出来る。もちろん、基台３１の上部開口、ケー
シング３８の上部開口の孔径は回転体４０の外径
よりも大きく、羽根車４９の外径より筒体５４の
内径が大きく、さらに筒体５４の外径より回転体
４０の下端板４７の中央開口部４８の開口径が大
きい為回転体４０のケーシング３８及び基台３１
から抜き出すことが出来、所定の点検保守若しく
は故障に際しては回転体４０の修理が外部に引き
出して行なえる。

以上の様に本発明の遠心抽出機によれば従来の
遠心抽出機に比べ分解が容易であり、回転体交換
など保守性に有利である。この為、分解、組立に
いたらずに長時間を要さず取扱い者に対する被曝
の機会が少なくなり、さらに分解時における遠心
抽出機内に残留する核燃料溶液の外部への流出の
虞もなくなる等安全性に多大な貢献をなすもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遠心抽出機を示す縦断面図、第
２図は本発明に係る遠心抽出機を示す縦断面図、
第３図は第２図に示した本発明の要部を拡して示
す縦断面図、第４図は第３図のＡ矢方向視を示す
平面図である。 ３２……駆動部、３３……回転軸、３８……ケ
ーシング、４０……回転体、４２……中心軸、４
７……下端板、４８……中央開口部、４９……羽
根車、５０……液だめ、５４……筒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸が内部に垂下した駆動部を上部に配し
   たケーシングと、このケーシング内に設けられた
   中央に開口を有する下端板を具え前記回転軸の下
   部に取着された中空円筒状回転体と、この回転体
   内を貫通して同軸に設けられた中心軸と、この中
   心軸の下端に取着されかつ前記下端板の中央開口
   を貫通して設けられた羽根車と、この羽根車の下
   部に対向しかつ一部を内蔵して前記ケーシングに
   設けられた液だめと、この液だめ上部に固着され
   開口上端を前記回転体内に有し、かつ前記羽根車
   と前記下端板の中央開口内端面との間隙にそれぞ
   れ所定間隙を有して設けられた筒体とを具備して
   成ることを特徴とする遠心抽出機。 ２ 回転体の内径が15.7cm以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の遠心抽出機。