JPS641185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、遠心清澄機に関する。

（従来の技術） 核燃料再処理プラントにおいては、使用済核燃
料を硝酸に溶解後、溶液からＵおよびPuの抽出
を行い、リサイクルして使用する。

この再処理工程において、燃料の溶解時に発生
する不溶性残渣は、Ｕ、Puの抽出工程において
有用であるため、抽出に先立ち溶液を遠心清澄機
にかけ前記不溶性残渣を除去する必要がある。

遠心清澄機としては、第１図に示した懸架式円
筒型分離機が使用されている。第１図において、
遮蔽壁１上方に設けた軸受手段たる軸受室２内の
軸受３，４により軸方向、円周方向に支持された
駆動軸５は、前記遮蔽壁１下方に突出し、その突
出端には、ケーシング６に同心的に収容された下
端開放の回転ボウル７が同心的に連結されてい
る。なお、駆動軸５は、軸受室２上面に設置した
駆動手段たるモータ８の出力軸に連結されてい
る。６ａはスラツジ排出口を示す。

ケーシング６上部には受容器９が設けてあり、
受容器９底面には回収管１０が接続されている。
また、回転ボウル７下部内周近傍には、ケーシン
グ６を貫通した給液管１１が終端開口され、回転
ボウル７中心にはノズルピース１２ａを有する洗
浄ノズル１２が設けられている。回転ボウル７上
端板にはボウル内と上端外周面間を連通させる抜
出し孔１３が設けられている。

上記の構成の遠心清澄機において、給液管１１
から供給された被処理液は、高速回転する回転ボ
ウル７の内周面において固液分離され、不溶性残
渣は前記内周面に堆積し、清澄液は抜出し孔１３
から受容器９に入り、回収管１０から回収され
る。また、一定時間運転すると、回転ボウル７を
停止させ給液を停止して、洗浄ノズル１２から洗
浄水を噴出させ、回転ボウル７内周に堆積した固
体分をケーシング６底部に落下させ、スラツジ排
出口６ａから排出させる。

上記のような遠心清澄機の設計において、高速
回転する回転ボウルの機械的強度、耐酸性に対す
る安全対策のほか、使用済燃料溶液中に含まれる
核分裂性物質による臨界についての安全対策が必
要となる。

臨界安全対策は、再処理プラント中随所にそれ
ぞれの部分に応じた形式で取入れられている。前
記の遠心清澄機における臨界安全対策としては、
接液部の被処理液の入り得る部分の半径を、被処
理液の核分裂性物質濃度から推定した臨界半径以
下とする対策がとられている。しかし専ら、上記
の如くするとき、回転ボウルの半径が制約を受け
るため、分離性能を確保するには回転ボウルの回
転速度を大きくする必要がある。

そして、一般的に考えればこの様な対策によつ
て臨界安全対策と回転ボウルの周速が速くなつて
より小さな粒子まで分離できるという分離性能確
保とが達成される。

しかしながら、この種の遠心清澄機ではその構
造上新たな問題が生じる。すなわち、第１図の遠
心清澄機では、回転ボウル７の下端を開放構造と
し、給液管１１等に対して上方へ抜き取ることが
できるようになつている。そして、回転ボウル７
等の清掃をするときは遮蔽壁１を回転ボウル７に
対応する箇所で部分的に離脱させ、軸受室２等と
共にユニツトとして上方に抜き取るようにしてい
る。このため、回転ボウル７の支持は、その駆動
軸５を上部において軸受３，４で支持する片持の
吊下げ構造となつている。したがつて、軸受３，
４等での支持部に弾性体を介設することができ
ず、系のばね常数は高くなり、固有振動数が高く
なる。この結果、軸受３，４の支持による駆動軸
５の危険回転速度は比較的高い値となるが、上記
のように回転ボウル７の回転速度を高くして臨界
安全対策と分離性能の確保を図ろうとすると、駆
動軸５の回転速度が危険速度に近くなり易く、耐
久性に問題があり、また駆動軸５の回転速度にも
限界があり、分離性能もそれ程高くならなかつ
た。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の遠心清澄機においては、回転
ボウルの回転速度を高くして臨界安全対策と分離
性能の確保を図ろうとすると、駆動軸の回転速度
が危険速度に近くなり易く、耐久性に問題があ
り、また駆動軸の回転速度にも限界があり、分離
性能もそれ程高くならないといつた問題点があつ
た。

そこでこの発明は、臨界安全対策をとりなが
ら、駆動軸の回転速度を低く押さえ、しかも分離
性能を向上させると共に中性子吸収体の寿命を大
幅に向上させた遠心清澄機の提供を目的とする。

［発明の目的］ （課題を解決するための手段） この目的達成のために本発明の遠心清澄機にお
いては、遮蔽壁の上方に設けられた軸受手段と、
この軸受手段によつて支持され下部が前記遮蔽壁
を貫通して下方に突出する駆動軸と、前記遮蔽壁
の上方に設けられ前記駆動軸を回転駆動する駆動
手段と、前記駆動軸の下端部に支持され被処理液
を遠心分離する一端開放の回転ボウルとを備え、
この回転ボウル内の軸心に沿つて中性子吸収体を
配置したことを特徴としている。

（作 用） このように構成されたものにあつては、中性子
吸収体の存在によつて回転ボウルを大きくしても
臨界を生じるおそれがなく、駆動軸の回転速度を
下げながら、回転ボウルの周速を上げることがで
きる。このため、片持吊下げ構造で比較的高い値
となる危険速度に対し、駆動軸の回転速度を大幅
に引離すことができ、安定性、耐久性が大きく向
上する。同時に、回転ボウルの周速が速くなるた
め、より小さな粒子まで分離することができ装置
の分離性能が大幅に向上する。

さらに、被覆材に覆れた中性子吸収体は回転ボ
ウル内の軸心に沿つて配置されており、処理液が
遠心力によつて回転ボウル内壁に沿つて立ち上が
り中性子吸収体は常に処理液と非接触に保持され
るため、処理液内の硝酸による腐食が起こらず中
性子吸収体の寿命が大幅に向上する。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の詳細を説明す
る。

第１図と同一部分には同一符号を付した第２図
において、ケーシング６底部中央には、半径方向
の複数のリブ１４によつて固定スリーブ１５が取
付けてあり、回転ボウル７上端面中心には駆動軸
５と連結するボス部１７が設けてある。また、回
転ボウル７の上端内面には固定スリーブ１５と対
向し、受容器９の最高液面より上に内頂面を有す
る凹陥部１８が設けてある。

前記固定スリーブ１５、凹陥部１８に係合させ
て、以下に説明する構造の中性子吸収体たる中性
子吸収棒１９が装着されている。

中性子吸収棒１９は、耐蝕性材料から成る中空
円筒２０内に例えばB₄C粉末のような中性子吸収
材粉末を充填して構成されている。また、中性子
吸収棒１９はその上端部を凹陥部１８内に延入さ
せ、中性子吸収棒１９を、その固定スリーブ１５
の位置から上端近傍まで包囲して第１の中空円筒
２２が設けてある。また、第１の中空円筒２２
を、その下端近傍から回転ボウル７下端より若干
上方までを包囲する第２の中空円筒２３が設けて
ある。

第１の中空円筒２２の第２の中空円筒２３から
突出した部分には、軸方向に離間して半径方向の
噴出方向を持つ複数のノズルピース２４が設けて
あり、第１の中空円筒２２の下端は、管路２５に
より図示しない洗浄水供給源に連通されている。

また、第２の中空円筒２３上端には円周方向に
等配して、半径方向の軸を有する複数の供給ノズ
ル２６が設けてある。また、第２の中空円筒２３
の下端は管路２７により図示しない被処理液供給
源に連通されている。

結局、第１の中空円筒２２は第１図の洗浄ノズ
ル１２を、また第２の中空円筒２３は第１図の給
液管１１をそれぞれ構成する。

上記構成の遠心清澄機において、抜出し孔１
３、スラツジ排出口６ａ及び回収管１０等の目詰
り、それらを検出して被処理液の供給を停止させ
る安全装置の故障等が重複して発生すると、ケー
シング６内には被処理液が充満し、中性子吸収棒
１９が存在しなければ被処理液の核分裂性物質濃
度、ケーシングの大きさによつては臨界となる。

ところが、本発明においては、ケーシング６の
軸線に沿つて中性子吸収棒１９が配置されている
ため、中性子密度は低下させられ臨界を避けるこ
とができる。

上記のように、本発明によれば接液部の半径、
したがつて回転ボウルの半径を大きくしても臨界
を生じるおそれはないので、大半径の回転ボウル
を使用した大容量の遠心清澄機を構成し得る。ま
た、機械的強度の低い中性子吸収棒は静止部分に
配置されているので、それに基く設計上、運転操
作上の問題はない。さらに、清澄機本体における
臨界管理が中性子吸収棒の配置により十分になさ
れるため、他の部分の警報装置に余裕が生じる。
また、故障を生じることがない中性子吸収棒によ
り臨界管理手段を一つ増加させているので、従来
より格段に安全である。

第１図、第２図と同一部分には同一符号を付し
た第３図は本発明の他の実施例を示している。こ
の実施例では、固定スリーブ１５は円環状とさ
れ、この固定スリーブ１５には第２図の実施例の
単一の中性子吸収棒にかえ、小径の中性子吸収棒
２８が円周方向に等配して、ケーシング６軸線に
平行に装着されている。給液管１１、洗浄ノズル
１２は中性子吸収棒２８間の間〓から中性子吸収
棒２８の円筒状の列内に挿入されている。なお、
洗浄ノズル１２には、第１図の従来例におけるノ
ズルピース１２ａに加えて、固定スリーブ１５の
中心に向けたノズルピース２９、ケーシング６底
部内周に向けたノズルピース３０がそれぞれ設け
られている。なお、中性子吸収棒２８上端間は円
板３１により連結一体化されている。この実施例
にあつても、前記説明した第２図の実施例と同様
の作用、効果が得られる。

第１図乃至第３図と同一部分には同一符号を付
した第４図は本発明の第３の実施例要部を示す。

この実施例では、中性子吸収棒１９は、回転ボ
ウル７上端内面近傍で終端させられ、遮蔽壁１の
下面には円環状断面で内部に中性子吸収粉末を充
填してなる環状中性子吸収体３２が駆動軸５と同
心的に設けてある。なお、第３図に示した実施例
と同様に環状中性子吸収体３２にかえ、小径の中
性子吸収棒を円筒面に沿つて配列してもよい。ま
た、中性子吸収棒１９を第３図の実施例の小径の
中性子吸収棒としてもよい。

第１図乃至第４図と同一部分には同一符号を付
した第５図は本発明を懸架式円筒型遠心清澄機に
適用した実施例を示す。この実施例では回転ボウ
ル７は上端開放であり、駆動軸５は回転ボウル７
の内底面中心に連結されている。中性子吸収棒３
３は、駆動軸５を同心的に包囲する環筒状とされ
ている。また、ケーシング６底面には円板状の中
性子吸収体３４がステイ３５により取付けてあ
る。この実施例においても前記各実施例と同様の
作用効果が得られる。

第６図Ａ，Ｂは本発明の第５の実施例を示して
いる。この実施例では、回転ボウル７内に倒立円
錐台状の中空筒３７が設けてあり、中空筒内には
中性子吸収材粉末３８が充填されている。なお、
図中３９は中空筒下端と回転ボウル７下端内周と
を連結するステイを示している。これらの実施例
においても、第２図乃至第５図に示した実施例と
同様の効果が得られる。

以上より明らかなようにこの発明の構成によれ
ば、中性子吸収体の存在によつて回転ボウルを大
きくしても臨界を生じる恐れがなく、駆動軸の回
転速度を下げながら、回転ボウルの周速を上げる
ことができる。このため、片持吊下げ構造で比較
的高い値となる危険速度に対し、駆動軸の回転速
度を大幅に引離すことができ、安定性、耐久性が
大きく向上する。同時に、回転ボウルの周速が速
くなるため、より小さな粒子まで分離することが
でき装置の分離性能が大幅に向上する。

さらに、被覆材に覆れた中性子吸収体は回転ボ
ウル内の軸心に沿つて配置されており、処理液が
遠心力によつて回転ボウル内壁に沿つて立ち上が
り中性子吸収体が常に処理液と非接触に保持され
るため、処理液内の硝酸による腐食がおこらず中
性子吸収体の寿命が大幅に向上する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、臨界安全
対策をとりながら、駆動軸の回転速度を低く押さ
え、しかも分離性能を向上させると共に中性子吸
収体の寿命を大幅に向上させた遠心清澄機が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遠心清澄機の一例の断面図、第
２図と第３図は本発明の第１、第２の実施例の断
面図、第４図は第３の実施例の要部を示す断面
図、第５図は第４の実施例の断面図、第６図は本
発明の第５の実施例の要部を示す縦断面図と横断
面図である。 ６……ケーシング、７……回転ボウル、１１…
…給液管、１２……洗浄ノズル、１９，２８……
中性子吸収棒、３２，３５……中性子吸収体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遮蔽壁の上方に設けられた軸受手段と、 この軸受手段によつて支持され下部が前記遮蔽
   壁を貫通して下方に突出する駆動軸と、 前記遮蔽壁の上方に設けられ前記駆動軸を回転
   駆動する駆動手段と、 前記駆動軸の下端部に支持され被処理液を遠心
   分離する一端開放の回転ボウルとを備え、 この回転ボウル内の軸心に沿つて中性子吸収体
   を配置したことを特徴とする遠心清澄機。