JP2001017802A

JP2001017802A - 抽出装置

Info

Publication number: JP2001017802A
Application number: JP19039899A
Authority: JP
Inventors: Koichi Uozumi; 浩一魚住
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2001-01-23
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP3749041B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温且つ不活性雰囲気中での操業に好適にす
る。軽液と重液の分離を確実に行う。【解決手段】軽液１と重液２を接触させる抽出槽３，
４と、抽出槽４の界面９よりも低い部位に接続されて第
１の高さＨ１に重液２を導いた後に流出させる重液移送
通路５と、抽出槽３の界面９よりも高い部位に接続され
て第２の高さＨ２に軽液１を導いた後に流出させる軽液
移送通路６と、抽出槽３，４内に重液２を供給して重液
２を重液移送通路５から溢れ出させる重液供給手段７
と、抽出槽３，４内に軽液１を供給して軽液１を軽液移
送通路６から溢れ出させる軽液供給手段８を備え、重液
移送通路５は重液２を第１の高さＨ１に導くことで抽出
槽３，４内の重液２の液位を第１の高さＨ１に対応さ
せ、軽液移送通路６は軽液１を第２の高さＨ２に導くこ
とで抽出槽３，４内の軽液１の液位を第２の高さＨ２に
対応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抽出装置に関す
る。更に詳述すると、本発明は、混じり合わず撹拌して
も懸濁しない程度に比重差の大きな重液と軽液、例えば
液体金属と溶融塩とを接触させて抽出を行う抽出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の使用済燃料の再処理として、溶
融塩を用いてウランや超ウラン元素を他の核分裂生成物
から分離し回収する方法が研究されている。この方法で
は、共晶塩化リチウム−塩化カリウム等の溶融塩にウラ
ンや超ウラン元素を塩化物等の化合物として溶解させた
後、この溶融塩を液体カドミウム，液体ビスマス等の液
体金属と接触させ、金属リチウム等の還元剤を添加する
ことによりウランや超ウラン元素を選択的に還元して液
体金属中に抽出する一方、他の核分裂生成物を溶融塩中
に残留させることで、ウランや超ウラン元素と他の核分
裂生成物の分離を行っている。

【０００３】このような処理に使用される抽出装置とし
て、抽出槽内にて溶融塩相と液体金属相間の化学平衡が
達成されるまで撹拌を実施し、平衡到達後に両相を分離
してそれぞれの液相を次の抽出槽に移送するバッチ式の
ものがある。

【０００４】また、抽出槽内で撹拌を実施しながらそれ
ぞれの相を一定流量で次の抽出槽に流し続ける連続式の
抽出装置として、遠心抽出装置が提案されている。この
遠心抽出装置の抽出槽は高速回転する中空ロータとこれ
を収容するハウジングより構成されており、ハウジング
と中空ロータの間に導入された溶融塩相と液体金属相を
中空ロータの高速回転力によって撹拌する。撹拌された
溶融塩相と液体金属相は中空ロータの底部の流入口より
中空ロータ内に吸い込まれ、中空ロータ内の遠心力によ
って径方向に分離される。中空ロータの上部には２つの
吐出口が設けられており、径方向外側に設けられた吐出
口からは重液である液体金属が吐出し、径方向内側に設
けられた吐出口からは軽液である溶融塩が吐出する。２
つの吐出口は別々のポートに通じており、両ポートが設
けられている高さが違っているために両相を確実に分離
して流出させるようになっている。

【０００５】ところで、ウランや超ウラン元素の分離に
用いられる金属や塩の融点は３００〜３５０℃程度であ
るため、これらの十分な流動性と溶質の溶解度を確保す
るためには抽出装置を５００℃程度の雰囲気中で操業す
る必要がある。また、抽出を行う雰囲気中に酸素、水
分、窒素等が存在すると、溶質と反応して回収ロスにな
るため、アルゴンガス等の不活性ガス中で抽出装置を操
業する必要がある。即ち、上述の抽出処理では、高温且
つ不活性雰囲気中で溶融塩及び液体金属を取り扱う必要
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バッチ
式の抽出装置も遠心抽出装置のいずれも高温且つ不活性
雰囲気中で処理を行うのに適していなかった。即ち、バ
ッチ式の抽出装置では撹拌停止後に溶融塩相と液体金属
相を完全に分離させて、それぞれを次の抽出槽に別々に
移送する必要があるが、これらの作業を高温且つ不活性
雰囲気中で行うのは困難である。また、遠心抽出装置で
は中空ロータを高速回転させる必要があるが、高温且つ
不活性雰囲気中で中空ロータを高速回転させる機構の実
現が困難である。

【０００７】また、遠心抽出装置では、溶融塩相と液体
金属相を確実に分離させて別々の吐出口から吐出させる
ための運転条件（中空ロータの回転数、両液相の供給流
量など）が厳しく、更にはポンプ故障などにより溶融塩
や液体金属の供給が断たれた場合には抽出槽から液相が
喪失したり吐出口への違う液相の混入が発生する虞があ
り、両相の分離の信頼性に劣っている。

【０００８】本発明は、高温且つ不活性雰囲気中での操
業に適しており、両相の分離を確実に行うことができる
抽出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、２相となる軽液と重液を接
触させながら抽出を行う抽出装置において、軽液と重液
を接触させて抽出させる抽出槽と、該抽出槽の軽液相と
重液相の界面よりも低い部位に接続されて当該接続部位
よりも高い第１の高さに重液を導いた後に流出させる重
液移送通路と、抽出槽の軽液相と重液相の界面よりも高
い部位に接続されて当該接続部位よりも高い第２の高さ
に軽液を導いた後に流出させる軽液移送通路と、抽出槽
内に重液を供給して抽出槽内の重液を重液移送通路から
溢れ出させる重液供給手段と、抽出槽内に軽液を供給し
て抽出槽内の軽液を軽液移送通路から溢れ出させる軽液
供給手段を備え、重液移送通路は重液を第１の高さに導
くことで抽出槽内の重液の液位を第１の高さに対応さ
せ、軽液移送通路は軽液を第２の高さに導くことで抽出
槽内の軽液の液位を第２の高さに対応させるようにして
いる。

【００１０】したがって、重液供給手段から供給された
重液と軽液供給手段から供給された軽液は、抽出槽内で
接触して抽出が行われる。このとき、両液は向流接触す
ることが抽出効率を高める上で好ましく、更には界面近
くで重液と軽液とが向き合って導入されるようにするこ
とがより好ましい。２相となる軽液と重液は比重差が大
きく、両相は混じり合わない。したがって、重液移送通
路には重液のみが流入し、軽液移送通路には軽液のみが
流入する。重液移送通路は重液を第１の高さにまで持ち
上げた後に流出させるので、抽出槽内の重液の高さ（液
位）は第１の高さに対応する。同様に、軽液移送通路は
軽液を第２の高さにまで持ち上げた後に流出させるの
で、抽出槽内の軽液の高さ（液位）は第２の高さに対応
する。即ち、重液供給手段から新たに供給された量に相
当する量の重液が抽出槽から重液移送通路を通って溢れ
出るようにして移送されると共に、軽液供給手段から新
たに供給された量に相当する量の軽液が抽出槽から軽液
移送通路を通って溢れ出るようにして移送される。

【００１１】また、請求項２記載の抽出装置は、抽出槽
内に撹拌手段を備えるものである。したがって、抽出槽
内の重液と軽液とが撹拌されて抽出が促進される。重液
と軽液とは密度差が大きく混じり合わないため撹拌して
も懸濁することがなく、重液移送通路に軽液が、軽液移
送通路に重液がそれぞれ混入することがない。

【００１２】また、請求項３記載の抽出装置は、抽出槽
は複数設けられており、一の抽出槽の軽液相と重液相の
界面よりも低い部位から次段の抽出槽に重液を導く重液
側接続通路と、一の抽出槽の軽液相と重液相の界面より
も高い部位から次段の抽出槽に軽液を導く軽液側接続通
路を備えるものである。したがって、重液は重液側接続
通路を、軽液は軽液側接続通路を通ってそれぞれ１段目
の抽出槽→２段目の抽出槽→…へと送られ、抽出装置が
多段式になる。

【００１３】また、請求項４記載の抽出装置は、軽液は
溶融塩であり、重液は液体金属である。使用済核燃料の
再処理工程では、核分裂生成物を溶融塩中に溶解させ、
この溶融塩の中からウランや超ウラン元素を選択的に液
体金属中に抽出することが研究されている。この抽出に
適した抽出装置を提供できる。

【００１４】さらに、請求項５記載の抽出装置は、重液
供給手段は、第１の高さよりも高い位置に配置された重
液タンクから重力を利用して重液を抽出槽内に供給し、
軽液供給手段は、第２の高さよりも高い位置に配置され
た軽液タンクから重力を利用して軽液を抽出槽内に供給
するものである。例えば高温且つ不活性雰囲気中で操業
する必要がある場合等にはこの雰囲気がポンプ等の使用
に適していないことがある。このように重液や軽液を供
給する手段としてポンプ等の使用が適していない場合で
あっても、重液及び軽液を確実に抽出槽内に供給でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１に本発明を適用した抽出装置の実施形
態の一例を示す。抽出装置は、２相となる軽液１と重液
２とを接触させながら抽出を行うもので、軽液１と重液
２を接触させる抽出槽３，４と、抽出槽３，４の軽液相
と重液相の界面９よりも低い部位に接続されて当該接続
部位よりも高い第１の高さＨ１に重液２を導いた後に流
出させる重液移送通路５と、抽出槽３，４の軽液相と重
液相の界面９よりも高い部位に接続されて当該接続部位
よりも高い第２の高さＨ２に軽液１を導いた後に流出さ
せる軽液移送通路６と、抽出槽３内に重液２を供給して
抽出槽４内の重液２を重液移送通路５から溢れ出させる
重液供給手段７と、抽出槽４内に軽液１を供給して抽出
槽３内の軽液１を軽液移送通路６から溢れ出させる軽液
供給手段８とを備え、重液移送通路５は重液２を第１の
高さＨ１に導くことで抽出槽３，４内の重液２の液位を
第１の高さＨ１に対応させ、軽液移送通路６は軽液１を
第２の高さＨ２に導くことで前記抽出槽３，４内の軽液
１の液位を第２の高さＨ２に対応させるように構成され
ている。

【００１７】なお、本発明の抽出装置が対象としている
２相の軽液１と重液２とは、互いに混じり合わず撹拌し
ても懸濁しない程度に大きい比重差を有しているもので
ある。例えば、本実施形態では、軽液１は溶融塩であ
り、重液２は液体金属である。即ち、この抽出装置は、
溶融塩１と液体金属２を用いて使用済核燃料からウラン
や超ウラン元素を選択的に分離し回収する再処理工程で
使用されもので、溶融塩１中に溶解させた使用済核燃料
中の核分裂生成元素等からウランや超ウラン元素を選択
的に還元して液体金属中に抽出し、溶融塩１中に残存す
る他の核分裂生成物よりウランや超ウラン元素の分離を
行うことに適している。この場合の液体金属２として
は、例えば液体カドミウム，液体ビスマス等である。ま
た、溶融塩１としては、例えば共晶塩化リチウム−塩化
カリウム等である。この液体金属２の比重は例えば８〜
１０程度であり、溶融塩１の比重は例えば１〜２程度で
ある。したがって、軽液１と重液２との比重差は例えば
６〜９程度である。

【００１８】抽出槽は１つでも本発明は実施できるが、
好ましくは複数槽を組み合わせることが連続処理を行う
場合には好適である。例えば、本実施形態では２つの抽
出槽３，４を備え、これらを抽出槽３の軽液相と重液相
の界面９よりも低い部位から次段の抽出槽４に重液２を
導く重液側接続通路１０と、抽出槽４の軽液相と重液相
の界面９よりも高い部位から次段の抽出槽３に軽液１を
導く軽液側接続通路１１とで連通させるようにしてい
る。即ち、重液２については抽出槽３が１段目、抽出槽
４が２段目となり、軽液１については抽出槽４が１段
目、抽出槽３が２段目となる。これにより、重液２と軽
液１を各抽出槽３，４内において向流接触させることが
できる。

【００１９】重液側接続通路１０は、１段目の抽出槽３
の重液相の任意の箇所例えば底部から２段目の抽出槽４
の重液相の任意の箇所例えば重液供給手段７と同様に界
面９付近に重液２を導いている。これにより、１段目の
抽出槽３の界面９からなるべく離れた部位より重液２を
吐出させると共に、２段目の抽出槽４のなるべく界面９
に近い部位に重液２を供給することができ、抽出槽３，
４内での抽出効率を高めると共により確実に分離回収す
ることができる。同様に、軽液側接続通路１１は、１段
目の抽出槽４の軽液相の任意の箇所例えば上部近傍から
２段目の抽出槽３の軽液相の任意の箇所例えば軽液供給
手段８と同様に界面９付近に軽液１を導いている。これ
により、１段目の抽出槽４の界面９からなるべく離れた
部位より軽液１を吐出させると共に、２段目の抽出槽３
のなるべく界面９に近い部位に軽液１を供給することが
でき、抽出槽３，４内での抽出効率を高めると共により
確実に分離回収することができる。界面９付近に２液を
供給することで界面９付近での化学平衡からのずれが大
きくなり、抽出反応が促進されて抽出効率の向上を図る
ことができる。

【００２０】重液供給手段７は、例えば図２に示すよう
に、第１の高さＨ１よりも高い位置に配置された重液タ
ンク１２から重力を利用して重液２を抽出槽３内に供給
するものである。重液タンク１２内の重液２を１段目の
抽出槽３に導く重液供給通路１３の途中には、流量制御
弁１４が設けられている。また、重液供給通路１３は、
１段目の抽出槽３の界面９に近い部位に接続されてい
る。

【００２１】軽液供給手段８は、例えば図３に示すよう
に、第２の高さＨ２よりも高い位置に配置された軽液タ
ンク１５から重力を利用して軽液１を抽出槽４内に供給
するものである。軽液タンク１５内の軽液１を１段目の
抽出槽４に導く軽液供給通路１６の途中には、流量制御
弁１７が設けられている。また、軽液供給通路１６は、
１段目の抽出槽４の界面９に近い場所に接続されてい
る。

【００２２】重液移送通路５は、２段目の抽出槽４の界
面９から離れた部位例えば底部に接続されており、この
部位から重液２を流出させる。重液移送通路５の下流側
端５ａは第１の高さＨ１まで上昇して重液回収タンク１
８に接続されている。

【００２３】軽液移送通路６は、２段目の抽出槽３の界
面９から離れた部位例えば上部近傍に接続されており、
この位置から軽液１を流出させる。軽液移送通路６の下
流側端６ａは第２の高さＨ２まで上昇して軽液回収タン
ク１９に接続されている。

【００２４】抽出槽３，４内には撹拌手段２０が備えら
れている。撹拌手段２０としては、例えば図示しないモ
ータによって回転される撹拌翼２１や、重液２及び軽液
１に反応しないアルゴンガス等の不活性ガス２３をノズ
ル２２から重液相の底部に吹き込んでガス２３の浮力
（エアリフト力）によって重液２と軽液１を撹拌するこ
とが考えられる。撹拌手段２０として撹拌翼２１を使用
する場合には、撹拌翼２１を１００〜２００ｒｐｍ程度
で回転させる。この範囲の回転速度であれば、高温且つ
不活性雰囲気中でもモータ等の使用によって撹拌翼２１
を回転させることが可能であり、また、この範囲の回転
速度で溶融塩１と液体金属２を良好に撹拌することが出
来る。本実施形態では、撹拌翼２１は重液２と軽液１と
の界面に設置され、２液の混合を促進させるように設け
られているが、必ずしもこれにかぎられず、抽出溶媒相
側例えば本実施形態の場合には液体金属２の相側に撹拌
翼２１を設けて抽出溶媒相を撹拌するようにしても抽出
効率を高め得る。即ち、溶融塩／液体金属系での抽出を
促進するには界面９を撹拌することが効果的であり、且
つ溶融塩／液体金属系では界面９を撹拌しても両相が混
ざりすぎて懸濁するような現象は見られないことが実験
によって確認されている。このため、界面９に撹拌翼２
１を設けているが、溶融塩／液体金属系以外で抽出速度
よりも分離性に重点をおく場合等には、界面９を避けて
両相内を別々に撹拌するようにしても良い。なお、図１
の抽出装置では、抽出槽４に撹拌翼２１を使用した撹拌
手段２０を、抽出槽３にはノズル２２及びガス２３を使
用した撹拌手段２０をそれぞれ設けているが、両方の抽
出槽３，４に同じ撹拌手段２０を設けても良いことは勿
論である。

【００２５】なお、重液移送通路５及び重液側接続通路
１０の上流側端５ｂ，１０ａは、撹拌手段２０によって
軽液１と重液２を撹拌した場合であっても軽液１が混入
しない程度に界面９から離れた抽出槽３，４の部位に接
続されている。また、軽液移送通路６及び軽液側接続通
路１１の上流側端６ｂ，１１ａは、撹拌手段２０によっ
て軽液１と重液２を撹拌した場合であっても重液２が混
入しない程度に界面９から離れた抽出槽３，４の部位に
接続されている。軽液１と重液２の比重差や撹拌方法、
撹拌強さ等の条件によっても異なるが、軽液１が溶融塩
であり重液２が液体金属である場合や、軽液１が水であ
り重液２が液体金属である場合等には、界面９から少な
くとも例えば２〜３ｃｍ離れた部位に各通路５，６，１
０，１１の上流側端５ｂ，６ｂ，１０ａ，１１ａを接続
するようにすれば良い。

【００２６】次に、抽出装置の作動について説明する。

【００２７】この抽出装置は、溶融塩１と液体金属２と
を向流接触させながら溶融塩１中のウランや超ウラン元
素を液体金属２側に選択的に抽出させる。抽出装置は、
溶融塩１や液体金属２の流動性や溶質の酸化等の防止等
のために、高温かつ不活性ガス雰囲気中で操作される。
重液タンク１２内の液体金属２は重液供給通路１３より
１段目の抽出槽３に供給され、撹拌手段２０によって撹
拌されながら溶融塩１と接触する界面部分で溶融塩１中
のウランや超ウラン元素を液体金属２に溶出させて分離
回収させた（抽出）後、重液側接続通路１０を通って２
段目の抽出槽４に流入する。そして、２段目の抽出槽４
でも撹拌手段２０によって撹拌されながら溶融塩１と液
体金属２とが接触する界面部分で抽出をさせた後、重液
移送通路５を通って流出し重液回収タンク１８に回収さ
れる。液体金属２は重液移送通路５の第１の高さＨ１を
超えなければ重液回収タンク１８側には流れないので、
抽出槽３，４内の重液２の高さ（液位）は第１の高さＨ
１に対応する。即ち、第１の高さＨ１に対するオーバー
フロー分が重液回収タンク１８側に溢れ出て回収され
る。したがって、抽出槽３，４内の液体金属相の液位が
第１の高さＨ１になった後は、重液供給手段７から供給
された量と同量の液体金属２が１段目の抽出槽３→重液
側接続通路１０→２段目の抽出槽４→重液移送通路５→
重液回収タンク１８へと流れる。

【００２８】一方、軽液タンク１５内の溶融塩１は軽液
供給通路１６より１段目の抽出槽４に供給され、撹拌手
段２０によって撹拌されながら液体金属２と接触する部
分で界面反応を生じさせた後、軽液側接続通路１１を通
って２段目の抽出槽３に流入する。そして、２段目の抽
出槽３でも撹拌手段２０によって撹拌されながら液体金
属２と接触する界面部分で抽出をさせた後、軽液移送通
路６を通って流出し軽液回収タンク１９に回収される。
溶融塩１は軽液移送通路６の第２の高さＨ２を超えなけ
れば軽液回収タンク１９側には流れないので、抽出槽
３，４内の溶融塩１の高さ（液位）は第２の高さＨ２に
対応する。即ち、第２の高さＨ２のオーバーフロー分が
軽液回収タンク１９側に溢れ出て回収される。したがっ
て、抽出槽３，４内の溶融塩相の液位が第２の高さＨ２
になった後は、軽液供給手段８から供給された量と同量
の溶融塩１が１段目の抽出槽４→軽液側接続通路１１→
２段目の抽出槽３→軽液移送通路６→軽液回収タンク１
９へと流れる。

【００２９】このように、液体金属２と溶融塩１を供給
し、撹拌手段２０によって撹拌を行うだけで、溶融塩１
中のウランや超ウラン元素を液体金属２側に抽出するこ
とができる。即ち、遠心抽出装置を使用する場合のよう
に中空ロータを高精度に高速回転させるような高度な技
術の使用や特別な操作を行わなくても抽出処理を行うこ
とができる。また、バッチ式抽出装置を使用する場合の
ように両相の静置時間を必要としないので、連続して迅
速に処理を行うことが出来るようになると共に、相分離
と分離した相の移送の手間を省くことも出来る。

【００３０】また、液体金属２と溶融塩１の供給量によ
って抽出装置内の流量が決定するので、処理量の制御を
簡単に行うことができる。即ち、遠心抽出装置では、中
空ロータの遠心力によって両相の流れを発生させるため
に流量の制御が難しくなるが、本抽出装置では抽出槽
３，４内の滞留量が一定である為に供給量の調整によっ
て流量を制御でき、抽出装置として取り扱い易いものと
なる。この場合、液体金属２の供給量と溶融塩１の供給
量を別々に調整することができるので、抽出処理の制御
が一層容易になる。

【００３１】また、遠心抽出装置では何らかの原因で液
体金属２や溶融塩１の供給が停止した場合にはハウジン
グや中空ロータ内の液体が喪失し、また、２相のうちの
一方の液体の供給が停止した場合には他方の液体が一方
側の吐出口から流出するような事態が発生するが、本抽
出装置ではこれらの様な事態が発生することがない。

【００３２】また、本抽出装置では、重液タンク１２及
び軽液タンク１５を高所に配置しているので、重力を利
用して重液２及び軽液１を供給することができる。この
ため、ポンプ等の圧送手段が不要となり、装置の簡略化
を図ることが出来ると共に、ポンプ等の使用が難しい高
温且つ不活性雰囲気中で重液２と軽液１の流れを生じさ
せて抽出処理を行うことが出来る。

【００３３】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の抽出装置は２基の抽出槽３，４を備
えているが、抽出槽は３基以上であっても良いし、また
１基であっても良い。１基の場合でも重液２と軽液１と
を向流接触させながら撹拌を行い抽出を行う。また、２
基以上の抽出槽を連結する場合には、重液２と軽液１の
それぞれ最終段となる抽出槽に重液移送通路５と軽液移
送通路６とをそれぞれ設ければ良い。したがって、重液
２と軽液１とが向流接触するように流されない場合、例
えば並流接触する場合には、重液と軽液のそれぞれの最
終段となる同じ抽出槽に重液移送通路５と軽液移送通路
６とが設けられることがある。

【００３４】また、上述の抽出装置では、重液２が液体
金属、軽液１が溶融塩であったが、このような溶融塩／
液体金属系に限るものではなく、撹拌した場合に懸濁し
ない程度に比重差が大きな重液２と軽液１であれば、例
えば水／液体金属系、有機／液体金属系でも良い。水の
比重は１程度であり、有機相の比重は１前後であること
から、いずれの場合も比重差は７〜９程度であり、撹拌
手段２０によって撹拌しても軽液１と重液２が混入する
ことはない。

【００３５】また、軽液１と重液２の比重差は、例えば
５程度以上あれば良い。液体金属２として比重が６程度
の液体ガリウムを使用した水／液体ガリウム系において
もこれらの混入を防止できることが確認できている。た
だし、重液移送通路５，重液側接続通路１０，軽液移送
通路６，軽液側接続通路１１の上流側端５ｂ，１０ａ，
６ｂ，１１ａを界面９から十分に離れた部位に接続すれ
ば、軽液１と重液２の比重差は５程度未満であっても良
いことは勿論である。

【００３６】また、上述の説明では、使用済燃料中の核
分裂生成元素等からウランや超ウラン元素を選択的に還
元して液体金属２中に抽出する場合を例に説明したが、
必ずしもウランや超ウラン元素を抽出する場合に限るも
のではなく、溶融塩１中に溶解している元素を液体金属
２中に抽出するものであれば適用可能であり、更には、
逆に液体金属２中に溶解した元素を溶融塩１中に抽出さ
せる場合にも適用可能である。

【００３７】また、上述の説明では、軽液１が溶融塩
で、重液２が液体金属であったが、混じり合わず撹拌し
ても懸濁しない程度に比重差が大きな軽液１と重液２で
あり、重液移送通路５と軽液移送通路６から重液２と軽
液１とを混入させずに別々に回収できるものでれば、溶
融塩や液体金属に限るものではなく、その他の重液２と
軽液１についても適用可能である。

【００３８】また、上述の説明では撹拌手段２０を備え
ているが、例えば撹拌しなくても十分に抽出を行うこと
ができる場合には撹拌手段２０を省略しても良い。ま
た、例えば重液２側の１段目の抽出槽３について、界面
９よりも高い部位から軽液相へ重液２を供給して抽出槽
内で鉛直方向に向流接触させる場合には、撹拌手段２０
を省略しても良い。この場合には、重液２の供給部位よ
りも十分高い部位に軽液側接続通路１１を接続してこの
高さから軽液１を吐出させるようにすることが望まし
い。

【００３９】さらに、上述の説明では、重液供給手段７
及び軽液供給手段８は重力を利用して重液２及び軽液１
を供給するようにしていたが、ポンプ等の圧送手段の使
用が可能な条件下であればポンプ等を使用しても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の抽
出装置によると、抽出を行う両相の比重差が大きく互い
に混じり合わない場合には、抽出槽内の重液を移送する
ための吐出口を両相の界面よりも低い部位に設け、軽液
を移送するための吐出口を両相の界面よりも高い部位に
設けるようにしているので、抽出を行うために軽液と重
液を接触させても軽液側の吐出口への重液の混入、重液
側の吐出口への軽液の混入を防止することが出来る。即
ち、抽出を行いながら軽液と重液を比重差を利用して別
々に回収することができる。

【００４１】また、抽出槽内の重液の液位は重液移送通
路の第１の高さに対応し、軽液の液位は軽液移送通路の
第２の高さに対応するので、重液供給手段から新たに供
給された量に相当する量の重液が抽出槽から重液移送通
路を通って溢れ出るようにして移送され、軽液供給手段
から新たに供給された量に相当する量の軽液が抽出槽か
ら軽液移送通路を通って溢れ出るようにして移送され
る。このため、重液供給手段及び軽液供給手段の供給量
を調整することで処理量の制御を行うことが可能にな
り、重液供給手段及び軽液供給手段の供給量の調整は比
較的簡単であることから抽出装置の制御を容易に行うこ
とが出来る。さらに、軽液と重液の比重差を利用してこ
れらを分離すると共に別々に回収しているので、軽液と
重液を分離したり回収したりするのに特別な操作が不要
になり、条件的に厳しい高温かつ不活性ガス雰囲気中で
の操業に適した抽出装置を提供することが出来る。

【００４２】また、請求項２記載の抽出装置では抽出槽
内に撹拌手段を備えているので、抽出を促進することが
出来る。この場合であっても、重液と軽液とは混じり合
わず撹拌しても懸濁しない程度に比重差があるので、重
液及び軽液の混入を防止することができる。

【００４３】また、請求項３記載の抽出装置では、抽出
槽は複数設けられており、一の抽出槽の軽液相と重液相
の界面よりも低い部位から次段の抽出槽に重液を導く重
液側接続通路と、一の抽出槽の軽液相と重液相の界面よ
りも高い部位から次段の抽出槽に軽液を導く軽液側接続
通路を備えているので、抽出装置を多段式にすることが
出来る。

【００４４】また、請求項４記載の抽出装置では、軽液
は溶融塩であり、重液は液体金属である。使用済核燃料
の再処理工程では、核分裂生成物を溶融塩中に溶解させ
ておき、この溶融塩の中からウランや超ウラン元素を選
択的に液体金属中に抽出することが研究されている。こ
の抽出に適した抽出装置を提供することができる。

【００４５】さらに、請求項５記載の抽出装置では、重
液供給手段は、第１の高さよりも高い位置に配置された
重液タンクから重力を利用して重液を抽出槽内に供給
し、軽液供給手段は、第２の高さよりも高い位置に配置
された軽液タンクから重力を利用して軽液を抽出槽内に
供給するものである。例えば高温且つ不活性雰囲気中で
操業する必要がある場合はポンプ等の使用が困難なこと
がある。このように重液や軽液を供給する手段としてポ
ンプ等の使用が困難な場合であっても、重液及び軽液を
確実に抽出槽内に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の抽出装置の実施形態の一例を示す概略
構成図である。

【図２】同抽出装置の重液供給手段を示す概略構成図で
ある。

【図３】同抽出装置の軽液供給手段を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１溶融塩（軽液）２液体金属（重液）３，４抽出槽５重液移送通路６軽液移送通路７重液供給手段８軽液供給手段９界面１０重液側接続通路１１軽液側接続通路１２重液タンク１５軽液タンク２０撹拌手段Ｈ１第１の高さＨ２第２の高さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２相となる軽液と重液を接触させながら
抽出を行う抽出装置において、軽液と重液を接触させて
抽出させる抽出槽と、該抽出槽の軽液相と重液相の界面
よりも低い部位に接続されて当該接続部位よりも高い第
１の高さに前記重液を導いた後に流出させる重液移送通
路と、前記抽出槽の軽液相と重液相の界面よりも高い部
位に接続されて当該接続部位よりも高い第２の高さに前
記軽液を導いた後に流出させる軽液移送通路と、前記抽
出槽内に重液を供給して抽出槽内の重液を前記重液移送
通路から溢れ出させる重液供給手段と、前記抽出槽内に
軽液を供給して抽出槽内の軽液を前記軽液移送通路から
溢れ出させる軽液供給手段を備え、前記重液移送通路は
重液を前記第１の高さに導くことで前記抽出槽内の重液
の液位を前記第１の高さに対応させ、前記軽液移送通路
は軽液を前記第２の高さに導くことで前記抽出槽内の軽
液の液位を前記第２の高さに対応させることを特徴とす
る抽出装置。
【請求項２】前記抽出槽内に撹拌手段を備えることを
特徴とする請求項１記載の抽出装置。
【請求項３】前記抽出槽は複数設けられており、これ
らは一の抽出槽の軽液相と重液相の界面よりも低い部位
から次段の抽出槽に重液を導く重液側接続通路と、一の
抽出槽の軽液相と重液相の界面よりも高い部位から次段
の抽出槽に軽液を導く軽液側接続通路とで連通されてい
ることを特徴とする請求項１又は２記載の抽出装置。
【請求項４】前記軽液は溶融塩であり、前記重液は液
体金属であること特徴とする請求項１から３のいずれか
に記載の抽出装置。
【請求項５】前記重液供給手段は、前記第１の高さよ
りも高い位置に配置された重液タンクから重力を利用し
て重液を前記抽出槽内に供給し、前記軽液供給手段は、
前記第２の高さよりも高い位置に配置された軽液タンク
から重力を利用して軽液を前記抽出槽内に供給すること
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の抽出装
置。