JP2002534612A

JP2002534612A - 物質の処理における及び関連する改善

Info

Publication number: JP2002534612A
Application number: JP2000593785A
Authority: JP
Inventors: レイモンドグレッグソン，ポール; ギルクライスト，ポール; マーティンコックス，テレンス
Original assignee: ブリティッシュニュークリアフュエルスピーエルシー
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2002-10-15
Also published as: CA2359963A1; RU2230130C2; EP1144701A2; US20080219904A1; IL144268A0; US7427386B1; CN1343261A; SK9532001A3; KR20010093260A; EP1144701B1; GB9900836D0; AU3061100A; ZA200106665B; CZ20012585A3; NO20013505L; NZ513509A; NO20013505D0; AU766550B2; DE60012480T2; MXPA01007151A

Abstract

(57)【要約】本発明は、ウラン鉱石、処理されたウラン、ウランを含む残留物、及びウランを含む使用済み燃料のようなウランを含む供給物質を処理する為の一連の技術を提供する。記載する過程は、ウランを含む物質のフッ素化と、再生利用されるイオン化されてないフッ素を含む物質と共にイオン化に基づくウランを含む物質の他の物質からの分離と、を伴う。金属ウラン及び／又はプルトニウム及び／又は核分裂生成物が結果として生じ得る。本技術は、再処理が可能である物質の範囲の点における利点、及び過程に伴うステージの複雑さの数の減少を提示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、物質の処理、特に必ずしも排他的ではないが、核燃料物質、核燃料
サイクルに伴う物質、及び核燃料産業に伴う物質の処理、における及び関連する
改善に関る。

【０００２】燃料級（fuel grade）の核燃料の製造は、長く複雑な過程である。例えば、採
掘されたウラン鉱石から出発して、一般的な条件において、その過程は、発掘前
級（ex-mined grade）の物質を取り、燃料ペレットの製造に適した形態及び等級
になるまで、徐々にそれを転換する及び濃縮することを伴う。

【０００３】鉱石を濃縮に適する物質に転換する為の先行技術システムは、物理的又は化学
的手段によって、ほとんど常に一連の湿潤化学技術（wet chemical technique）
を伴う。例えば、初期酸化ウランは、硝酸ウラニル六水和物を基としたステージ
で濃縮され、脱硝酸化（de-nitration）のステージでその物質をＵＯ_３に転換し
、次にこれを還元してＵＯ_３をＵＯ_２に転換し、フッ化水素処理のステージでＵ
Ｆ_４を形成し、及びさらに引き続きフッ素化してＵＦ_６とし、使用する濃縮操作
に供給する。

【０００４】同様の複雑な化学的及び物理的ステップは、一般的に湿潤化学を伴い、使用済
み燃料及び他のウランを含む供給物の再生利用に使用される。

【０００５】本発明は、様々なウラン及び他の核物質を含む供給物を、燃料級物質を含む様
々な生成物に転換する為の別の経路を提供することを目標とする。

【０００６】本発明の第一の様相によれば、我々は、ウランを含む供給物質を処理する過程
を提供し、その過程は、ウランを含む物質をフッ素ガスと接触させ、フッ素がウランを含む物質と反応
してフッ化ウランを得ること、フッ化ウランを分離機ステージに供給し、分離機ステージはフッ化ウランをプ
ラズマ及び／又はイオン化された形態に転換し、ウランの少なくとも一部はイオ
ン化され、フッ素の少なくとも一部はイオン化されず、イオン化された部分は磁
場中に入れられて第一の生成物流体を形成し、イオン化されてない部分は磁場か
ら回収されて第二の生成物流体を形成すること、第二の生成物流体を、フッ素ガスとウランを含む物質との接触ステージへ再生
利用すること、を含む。

【０００７】ウランを含む供給物質は、ウラン鉱石であってもよい。鉱石は、発掘前の及び
／又はより高いウラン含有量であってもよい。

【０００８】ウランを含む供給物質は、ウラン、及び／又はウランの再処理からの酸化ウラ
ン、及び／又は核燃料サイクルで前に使用されたウランを含む物質であってもよ
い。

【０００９】ウランを含む供給物質は、一つ又はそれ以上の過程からのウランを含む残留物
、例えば濃縮過程流体、であってもよく、その残留物の廃棄又は副生成物流体を
含む。

【００１０】ウランを含む供給物質は、原子炉からの使用済み燃料であってもよい。使用済
み燃料は、ウランだけでなく、核分裂生成物及び／又はプルトニウム同位体も含
んでもよい。

【００１１】一つ又はそれ以上の上述した供給物の種類を、その過程に同時に供給してもよ
い。

【００１２】生成したフッ化ウランは、混合したフッ化物の形態であってもよいが、好まし
くは、主なフッ化ウランは六フッ化ウランである。

【００１３】物質除去ステージを分離機ステージより先に提供してもよい。フッ化ウランを
、特に六フッ化ウランを、このステージにおける過程から除去してもよい。フッ
化ウランを、濃縮過程に供給し、及び／又は貯蔵し、及び／又は離れた位置へ輸
送し、及び／又は販売してもよい。不純物を、特にウランを含む供給物質がウラ
ン鉱石である場合には、このステージにおける過程から除去してもよい。不純物
をフッ素化した不純物として除去してもよい。

【００１４】分離機ステージを、以下で与えられる詳細に従って提供してもよい。

【００１５】第一の生成物流体は、ウラン金属を含んでもよい。ウラン金属を、ＭＡＧＮＯ
Ｘ燃料を生成する為に使用してもよい。ウラン金属を、後の過程、例えば濃縮過
程に供給してもよい。濃縮過程は、ＡＶＬＩＳ及び／又は他の金属に基づく濃縮
過程であってもよい。濃縮過程を、以下で与えられる詳細に従って提供してもよ
い。第一の生成物流体は、特に使用済み燃料供給物を伴う場合には、元素の形態
のウラン及び／又はプルトニウム及び／又は核分裂生成物を含んでもよい。元素
の形態を、使用済み燃料物質の貯蔵性の形態として使用してもよい。

【００１６】第二の生成物流体は、好ましくは主としてフッ素である。フッ素は、原子の形
態であってもよいが、好ましくは分子の形態Ｆ_２に戻ることが許容され得る。

【００１７】第二の生成物流体を、フッ素／ウランを含む物質の接触ステージに供給するよ
り先に処理してもよい。その過程は、他の種を除去する為にフッ素の洗浄を含ん
でもよい。第二の生成物流体におけるフッ素のレベル及び／又は量は、フッ素／
ウランを含む物質の接触ステージに外部の供給源から供給するより先に、増加す
る場合もある。外部の供給源は、本発明の第三の様相によって提供してもよい。

【００１８】本発明の第二の様相によれば、我々はウランを含む供給物質を処理する装置を
提供し、その装置は、ウランを含む物質をフッ素ガスと接触させ、フッ素がウランを含む物質と反応
してフッ化ウランを得る第一のユニットと、フッ化ウランが供給される分離機ステージを形成し、分離機ステージはプラズ
マ及び／又はイオン発生装置を含みフッ化ウランをプラズマ及び又はイオン化さ
れた形態に転換し、ウランの少なくとも一部はイオン化され、フッ素の少なくと
も一部はイオン化されず、分離機ステージはさらに磁場発生手段を含み、磁場を
形成してイオン化された部分を入れて第一の生成物流体を形成し、分離機ステー
ジはさらに、磁場からイオン化されてない部分を除去する為の手段を含み、磁場
から回収されるイオン化されない部分は、第二の生成物流体を形成する、第二の
ユニットと、を含み、第二の生成物流体は、フッ素ガスとウランを含む物質とを接触させる第一のユ
ニットへ再生利用される。

【００１９】本発明の第三の様相によれば、我々はウランを含む供給物質をフッ素化する過
程を提供し、その方法は、ウランを含む物質をフッ素ガスと接触させ、フッ素がウランを含む物質と反応
してフッ化ウランを得ること、フッ素を含む物質を分離機ステージに供給することによって、フッ素ガスを生
成し、分離機ステージはフッ素を含む物質をプラズマ及び／又はイオン化された
形態に転換し、その供給物のフッ素でない部分の少なくとも一部はイオン化され
、その供給物のフッ素部分の少なくとも一部はイオン化されず、イオン化された
部分は磁場中に入れられ、第一の生成物流体を形成し、イオン化されてない部分
は磁場から回収され、第二の生成物流体を形成すること、を含み、第二の生成物流体は、フッ素ガスとウランを含む物質との接触ステージに供給
される。

【００２０】ウランを含む供給物質を、本発明の第一の様相において定義されるように供給
してもよい。生成するフッ化ウランは、本発明の第一の様相において定義される
ようなものであってもよい。

【００２１】フッ素を含む物質は、核燃料生成過程からの物質であってもよい。好ましくは
、フッ素を含む物質は、フッ化ウラン、及びより好ましくは六フッ化ウランであ
る。理想的には、フッ化ウランは、^２３５Ｕとして使い尽くされ、さらに好まし
くは、^２３５Ｕとして使い尽くされるＵＦ_６である。ＵＦ_６は、他の過程、及び
／又は同じ過程の他の部分からの供給物、及び／又はＵＦ_６の貯蔵源からの供給
物であってもよい。

【００２２】第一の生成物流体は、好ましくはウラン及び特に使い尽くされたウランを含む
。第一の生成物流体は、使い尽くされたウランの貯蔵可能な形態として使用して
もよい。

【００２３】好ましくは第二の生成物流体は、本発明の第一の様相の過程に従う分離機から
再生利用されるフッ素を補う。

【００２４】本発明の第四の様相によれば、我々はウランを含む供給物質をフッ素化する装
置を提供し、その装置は、ウランを含む物質をフッ素ガスと接触させ、フッ素がウランを含む物質と反応
してフッ化ウランを得る第一のユニットと、分離機ステージを形成し、分離機ステージにフッ素を含む物質を供給すること
によって分離機ステージにおいてフッ素ガスを生成させ、分離機ステージはプラ
ズマ及び／又はイオン発生装置を含み、フッ素を含む物質をプラズマ及び又はイ
オン化された形態に転換し、その供給物のフッ素でない部分の少なくとも一部は
イオン化され、その供給物のフッ素部分の少なくとも一部はイオン化されず、分
離機ステージはさらに磁場発生手段を含み、イオン化された部分は、磁場発生手
段によって生成する磁場中に入れられ、第一の生成物流体を形成し、分離機ステ
ージはさらに、磁場からイオン化されてない部分を除去する為の手段を含み、イ
オン化されてない部分は磁場から回収され、第二の生成物流体を形成する、第二
のユニットと、を含み、第二の生成物流体は、フッ素ガスとウランを含む物質とを接触させる第一のユ
ニットに供給される。

【００２５】本発明の第五の様相によれば、我々はウランを含む供給物質を濃縮する過程を
提供し、その過程は、ウランを含む物質を分離機ステージに導入し、分離機ステージはウランを含む
物質をプラズマ及び／又はイオン化された形態に転換し、ウランの少なくとも一
部はイオン化され、その供給物のウランでない部分の少なくとも一部はイオン化
されず、イオン化された部分は磁場中に入れられ、第一の生成物流体を形成し、
イオン化されてない部分は磁場から回収され、第二の生成物流体を形成すること
、第一の生成物流体は、濃縮ステージに供給され、濃縮ステージは、一又はそれ
以上の周波数の電磁放射を第一の生成物流体に当て、一又はそれ以上の周波数を
選択して第一の生成物流体の一又はそれ以上の成分を選択的にイオン化し、選択
的にイオン化された成分は、選択的にイオン化されてない成分から分離され、第
三及び第四の生成物流体をそれぞれ形成すること、を含む。

【００２６】ウランを含む供給物質を、本発明の第一の様相の供給物質に従って供給しても
よいが、ウランを含む供給物質は、一又はそれ以上のフッ化ウラン及び特に六フ
ッ化ウランであることが好ましい。

【００２７】分離機は、以下で詳細を示すように提供してもよい。

【００２８】好ましくは第一の生成物流体は主に、供給物質のウランを含む。好ましくは第
二の生成物流体は主に、供給物質のウランでない部分及び特に比較的小さい原子
質量の成分を含む。

【００２９】第一の生成物流体、及び特にその中のウランを、イオン化した形態において濃
縮ステージに供給してもよい。しかしながら好ましくは、第一の生成物流体、及
び特にその中のウラン、及びさらにより好ましくはその中の^２３８ウランを、濃
縮ステージより先に中和する。第一の生成物流体、及び特にその中のウランは、
好ましくは気体及び／又は蒸気の形態で濃縮ステージに供給される。

【００３０】好ましくは当てられる電磁放射の一又はそれ以上の周波数は、^２３８Ｕを含む
成分より優先して^２３５Ｕを含む成分をイオン化するように選択される。

【００３１】その成分は、ウランの各同位体を含むＵＦ_６のような分子であってもよいが、
好ましくは同位体の原子形態それ自体である。

【００３２】第三の生成物流体は、第三の生成物流体を収集位置へ静電的に引きつけること
によって、第四の生成物流体から分離してもよい。第四の生成物流体は、好まし
くは別の位置に集められる。

【００３３】好ましくは第三の生成物流体は、第一の生成物流体に比べて一つ又はそれ以上
の同位体、理想的には^２３５Ｕ、が増加する。好ましくは第四の生成物流体は、
第一の生成物流体に比べて、前記一つ又はそれ以上の同位体、理想的には^２３５Ｕとして使い尽くされる。

【００３４】第三及び／又は第四の生成物流体に、さらなる処理を受けさせてもよい。

【００３５】本発明の第六の様相によれば、我々はウランを含む供給物質を濃縮する装置を
提供し、その装置は、ウランを含む物質が導入される分離機ステージを形成し、分離ステージは、プ
ラズマ及び／又はイオン発生装置を含み、ウランを含む物質をプラズマ及び／又
はイオン化された形態に転換し、ウランの少なくとも一部はイオン化され、その
供給物のウランでない部分の少なくとも一部はイオン化されず、分離機ステージ
は磁場を生成する為の磁場発生手段を含み、イオン化された部分を磁場中に入れ
て第一の生成物流体を形成し、分離機ステージはさらに磁場からイオン化されて
ない部分を除去する手段を含み、イオン化されてない部分を磁場から回収して第
二の生成物流体を形成する第一のユニットと、第一の生成物流体が供給される濃縮ステージを形成し、濃縮ステージは電磁放
射源、好ましくはレーザーを含み、一又はそれ以上の周波数の電磁放射を第一の
生成物流体に当て、一又はそれ以上の周波数を選択して第一の生成物流体の一又
はそれ以上の成分を選択的にイオン化し、濃縮ステージはさらに選択的にイオン
化された成分を選択的にイオン化されてない成分から分離する手段を含み、第三
及び第四の生成物流体をそれぞれ形成する第二のユニットと、を含む。

【００３６】本発明の第七の様相によれば、我々はウランを含む物質を精製する過程を提供
し、その過程は、ウランを含む物質を濃縮ステージに供給し、濃縮ステージは、一又はそれ以上
の周波数の電磁放射をその供給物に当て、一又はそれ以上の周波数を選択してそ
の供給物の一又はそれ以上の成分を選択的にイオン化し、選択的にイオン化され
た成分は選択的にイオン化されてない成分から分離され、第三及び第四の生成物
流体をそれぞれ形成すること、１つ又は両方の生成物流体をフッ素化ステージに供給し、その中で生成物流体
におけるウランを含む物質をフッ素ガスと接触させ、そのフッ素ガスはウランを
含む物質と反応してフッ化ウランを得ること、生成物流体のフッ素化されたウラン及び他の成分は、分離機ステージに供給さ
れ、その中で第六の生成物流体を形成する生成物流体の一又はそれ以上の他の成
分から、フッ化ウランを分離して第五の生成物流体を得ること、を含む。

【００３７】好ましくは濃縮ステージに供給されるウランを含む物質は、好ましくは気体及
び／又は蒸気の形態における、好ましくはイオン化されてない形態における、原
子状のウランである。

【００３８】好ましくは濃縮ステージは、上述した本発明の第五の様相の方法で、その濃縮
ステージに供給される物質を濃縮する。

【００３９】第四の生成物流体をフッ素化ステージに供給してもよいが、第三の生成物流体
を供給することが特に好ましい。

【００４０】好ましくは生成したフッ化ウランは、上述した本発明の第一の様相において詳
述するようなものである。

【００４１】生成物流体の他の成分は、一又はそれ以上の他の金属であってもよく、特に鉄
であってもよい。好ましくは鉄もまた、フッ素化ステージでフッ素化される。

【００４２】フッ化ウランを、好ましくはまたフッ化物、及び最も好ましくは比較的高い揮
発性のフッ化ウラン、理想的には六フッ化ウラン、の形態にある一又はそれ以上
の不純物から、揮発性の差に基づいて分離してもよい。第五及び／又は第六の生
成物流体は、さらなる処理を受けてもよい。

【００４３】本発明の第八の様相によれば、我々はウランを含む物質を精製する装置を提供
し、その装置は、ウランを含む物質が供給される濃縮ステージを形成し、濃縮ステージは、電磁
放射源、好ましくはレーザーを含み、一又はそれ以上の周波数の電磁放射をその
供給物に当て、一又はそれ以上の周波数を選択してその供給物の一又はそれ以上
の成分を選択的にイオン化し、濃縮ステージはさらに選択的にイオン化された成
分を選択的にイオン化されてない成分から分離する手段を含み、第三及び第四の
生成物流体をそれぞれ形成する第一のユニットと、フッ素化ステージを形成して、その中に一又は両方の生成物流体を供給し、そ
の中において生成物流体中のウランを含む物質をフッ素ガスと接触させ、そのフ
ッ素はウランを含む物質と反応してフッ化ウランを得る第二のユニットと、分離ステージを形成し、生成物流体のフッ素化されたウラン及び他の成分を分
離ステージに供給し、その中で第六の生成物流体を形成する生成物流体の一又は
それ以上の他の成分から、フッ化ウランを分離して第五の生成物流体を得る第三
のユニットと、を含む。

【００４４】上述した本発明の様々な様相は、互いに組み合わせてもよい。例えば本発明の
第三の様相におけるフッ素生成過程を、本発明の第一の様相におけるフッ素化ス
テージのフッ素の要件に寄与するように使用してもよい。同様に本発明の第三の
様相におけるフッ素生成過程を、本発明の第七の様相におけるフッ素化ステージ
のフッ素の要件に寄与するように使用してもよい。本発明の第一の様相、及び本
発明の第五の様相の分離機が一つ及び同じであり、分離機からの第一の生成物流
体が濃縮ステージに向かうことも可能である。この組み合わせた過程はまた、フ
ッ素化ステージにおけるフッ素の要件に寄与する為に、本発明の第三の様相を使
用することも可能である。加えて、第五の様相の分離機としての第一の様相の分
離機の有無に関らず、第一の様相の濃縮ステージが、一つ及び本発明の第七の様
相の濃縮ステージと同じであることも可能である。本発明の第一、第三、第五及
び第七の様相は全て単一の過程を形成し得る。

【００４５】供給物を、気体、液体、固体、及びそれらの状態の混合物として磁場に導入し
てもよい。磁場への気体供給物が好ましい。

【００４６】供給物を、気体、液体、固体、及びそれらの状態の混合物としてプラズマ発生
装置に導入してもよい。

【００４７】供給物を、気体、液体、固体、及びそれらの状態の混合物としてイオン化手段
に導入してもよい。特にプラズマ発生装置がまた供給されない場合は、イオン化
手段への気体供給物が好ましい。

【００４８】供給物を、固体又は液体の初期供給物の沸騰及び／又は蒸発及び又は昇華によ
り、気体の形態で供給してもよい。気体状態への転換は、炉、マイクロ波加熱装
置、他の形態の加熱手段によって成し遂げられる。好ましくは気体は、イオン化
より先に導入される。

【００４９】好ましくは与えられた成分の全て又は実質的に全てが、イオン化される。好ま
しくは与えられた成分の全て又は実質的に全てが、イオン化されない。

【００５０】好ましくは前記供給物に存在する幾つか又は全ての金属元素がイオン化される
。原子量が９０以上の金属元素のイオン化は、特に好ましい。好ましくは前記供
給物における幾つか又は全ての非金属元素がイオン化されない。好ましくは原子
量が９０未満の、最も好ましくは７０未満の、及び理想的には６０未満の全ての
元素、イオン化されてない形態のままである。

【００５１】ウラン及び／又はプルトニウム及び／又はトリウム及び／又はガドリニウムの
ような元素は、イオン化されることが特に好ましい。水素及び／又はフッ素及び
／又は酸素及び／又は窒素のような元素は、イオン化されないことが好ましい。
好ましくはホウ素はイオン化されない。好ましくは核分裂生成物はイオン化され
ない。

【００５２】成分のイオン化は、プラズマの温度によって引き起こされ得る。加えて又は或
いは、成分のイオン化は、電子サイクロトロン共鳴によって生成する高エネルギ
ー電子を伴う成分の相互作用によって引き起こされる。

【００５３】イオン化の程度及び／又はイオン化される成分の範囲は、電子サイクロトロン
共鳴ユニットにおけるエネルギー入力及び／又は滞留時間によって制御してもよ
い。

【００５４】好ましくはイオン化は、エネルギー入力のレベルによって制御される。エネル
ギー入力のレベルは、プラズマの温度を制御することで、制御してもよい。好ま
しくはエネルギー入力は、供給物の成分間で選択的ではない。このようにして、
供給物の全ての成分を、好ましくは同じエネルギーレベルに上昇させる。好まし
くはイオン化された及びイオン化されない供給物の成分は、広く行われている条
件に対して互いに平衡にある。

【００５５】供給物質を気体に転換し、イオン化の為にＥＣＲユニットに供給してもよい。
炉加熱装置又は蒸発器を使用して、固体又は液体の供給物を気体／蒸気の形態に
転換してもよい。

【００５６】特別な実施例において、従ってプラズマは、供給物質を分離した原子に転換す
る場合もあり、電子サイクロトロン共鳴は、引き続き少なくとも部分的な、好ま
しくは選択的な性質の、イオン化を生じさせ得る。

【００５７】好ましくは供給物は、分子の形態で供給され、イオン化された分離原子の形態
及び／又は元素の形態からの分離原子及び／又は元素の形態のように選択的に分
離される場合もある。これは、元素の形態の元素供給物及び分離物、又は後に分
子形態も分離に続く分子の供給物で可能であるよりも広い様々な物質に対する技
術の適用を与える。

【００５８】所望の方法において化合物の選択的なイオン化を提供する為に前記プラズマの
温度を制御してもよい。このように供給物におけるいくつかの成分をイオン化し
てもよいが、核分裂生成物及び／又は非金属元素のような他の成分は、イオン化
されない状態にしておいてもよい。

【００５９】好ましくは前記プラズマは、３０００乃至４０００Ｋで供給される。好ましく
は前記プラズマは、マイクロ波又はラジオ周波数の手段によって発生する。この
発生装置におけるプラズマは、好ましくは１０００及び１００００Ｐａの間で操
作される。２０００＋／−１０％の値が好ましい。

【００６０】加えて又は或いは、所望の方法において化合物の選択的なイオン化を提供する
為に、分離より先にプラズマ中の供給物の滞留時間を制御してもよい。

【００６１】好ましくは供給物を、イオン化されてない形態で磁場中に導入してもよい。

【００６２】好ましくは部分的なイオン化の過程が、帯電してない気体について磁場中で起
こる。気体は、分子及び／又は原子の形態であってもよい。

【００６３】磁場は、プラズマ／イオンが処理される円筒形作用容積（cylindrical active
volume）を定義するように配置してもよい。好ましくは、プラズマ／イオンは
、プラズマ発生及び／又はイオン化手段から次の分離ステージまでのこの閉じ込
め領域（containment area）の軸に沿って通過する。

【００６４】好ましくはイオン化された及びイオン化されてない成分の分離は、最も好まし
いのは気体として、プラズマからイオン化されてない成分を除去することにより
影響される。イオン化されない成分は、イオン化された成分から汲み出し（pump
away）てもよい。イオン化された成分は閉じ込められて、磁場によって抑制さ
れる。

【００６５】イオン化されてない成分からイオン化された成分の分離は、多くのステージに
おいて達成され得る。好ましくは、ステージは互いに分離している。ステージは
、開口と共に与えられた隔壁によって互いに分離してもよい。好ましくは開口は
、完全に磁場の閉じ込め領域の中にある。好ましくは一又はそれ以上のステージ
が、一又はそれ以上の他のステージと異なる圧力で操作される。圧力レベルは、
使用するポンピングレベル（pumping level）によって維持してもよい。好まし
くは入口付近の一又はそれ以上のステージにおける圧力は、入口からより遠く離
れた一又はそれ以上のステージよりも高い。好ましくは、圧力は、各区域につい
て、入り口により近いすぐ前のステージと比べて減少する。好ましくは各ステー
ジの圧力は、すぐ前のステージにおける圧力の３０％乃至６０％であり、入り口
から離れるに従い促進する。

【００６６】好ましくは３つのステージが提供される。各ステージは、長さ０．５及び２ｍ
の間にあり得る。

【００６７】好ましくは第一のステージは、１０及び５０Ｐａの間で操作される。４０Ｐａ
＋／−１０％のレベルが好ましい。

【００６８】好ましくは第二のステージは、５及び２０Ｐａの間で操作される。１６Ｐａ＋
／−１０％のレベルが好ましい。

【００６９】好ましくは第三のステージは、２及び１０Ｐａの間で操作される。７Ｐａ＋／
−１０％のレベルが好ましい。

【００７０】分離された帯電してない成分を、後の使用の為に再生利用してもよく、及び／
又はさらなる処理を受けさせてもよい。これは、さらなる選択的なイオン化及び
／又は異なる成分を分離する為の選択的な処理を含んでもよい。

【００７１】分離された帯電している成分は、好ましくはさらに磁場に入れられる。分離さ
れた帯電している成分は、選択的な脱イオン化、脱イオン化に続くさらなる選択
的なイオン化、又は異なる成分を分離する為の他の選択的な処理、を含むさらな
る処理を受けさせてもよい。

【００７２】上述の様相において言及した濃縮ステージは、一又はそれ以上の以下の特徴を
有していてもよい。

【００７３】濃縮ステージは、例えば１０^−６ｔｏｒｒ又はそれ以下のように、排気しても
よい。

【００７４】電磁放射を、一又はそれ以上のレーザー光線及び／又は一又はそれ以上のレー
ザーによって当ててもよい。発生する選択的なイオン化は、好ましくは光イオン
化である。イオン化及び／又は励起は、一又はそれ以上のステージで起こり、好
ましくは異なるステージに対して選択された異なる周波数で起こる。

【００７５】イオン化された及びイオン化されてない成分の分離は、一又はそれ以上の収集
板（collecting plate）のような収集位置へのイオン化された種の静電引力によ
って成し遂げられる。より好ましくはイオン化された及びイオン化されてない成
分を、磁場を使用してイオン化された成分を偏向させることによって分離する。

【００７６】本発明の様々な実施例を、添付する図面を参照して、例としてのみ、ここで記
載する。

【００７７】図１は、関心のある金属成分をフッ素化する直接フッ素化ステージ２、続けて
フッ素／金属分離ステージ４によって様々な可能性のある生成物形態、及びステ
ージ６を通じ直接フッ素化ステージに戻して再生利用されるフッ素が生じること
を説明する。このシステムを、様々な意図した生成物形態を伴う様々な可能性の
ある供給物に使用することができる。

【００７８】［ウラン鉱石の濃縮供給物］その過程は、酸化ウランがフッ素の導入によってフッ化ウラン、主にＵＦ_６、
に転換される場合に、直接フッ素化ステージ２にステージ８からのウラン鉱石の
濃縮物を供給するための可能性を提示する。次いで、ＵＦ_６は鉱石濃縮物の中に
主にフッ素化された形態を再び含む様々な形態で存在する様々な不純物を除去す
ることができる洗浄ステージ１０を通過する。これらは廃棄流体１２を形成する
。さらに、このステージで、販売又は他の過程、生成物流体１４、における使用
の為に過程ＵＦ_６からタップすることが可能である。

【００７９】しかしながら、意図した過程の一部として、ＵＦ_６の実質的な部分は、洗浄ス
テージ１０から分離ステージ４まで継続する。分離ステージ４において、下記に
より詳しく記載するが、ウラン及び他の金属種はフッ素及び他の低原子量物質か
ら分離される。直接のフッ素化ステージ２への後のフィード・バックのために、
フッ素を流体１６としてステージ６へ戻す。システムでのフッ素のレベルは、ス
テージ６へも供給するフッ素源１８から満たすことができる。

【００８０】鉱石中の他の不純物からウランの分離に高価なフッ素が使用されることは本技
術の主要な利点だが、後の再利用のために、フッ素は回収されて、フッ素化ステ
ージ２へと戻され再生利用される。１つの本質的なフッ素に関する閉じたサイク
ルはこのように提供される。

【００８１】ステージ４からの金属の生成物流体は、後の処理への生成物流体２０を形成す
るかもしれないし、下記にて詳細に記述するが、あるいは、例えばマグノックス
原子炉燃料として使用のためにウラン金属生成物流体２２を形成するかもしれな
い。

【００８２】［再処理されたウラン供給物］図１に関して上述にて概説したシステムは、再処理されたウランを含む（主に
ＵＯ_３）ステージ２４からの供給物を伴って等しく使用することができる。再処
理されたウランは、使用済み燃料ロッドから抽出されたウランを含んでいる様々
な可能性のある供給源から得られる。

【００８３】もう一度、酸化ウランは、ＵＦ_６への転換の為に直接フッ素化ステージに供給
される。もう一度、ＵＦ_６を含む生成物の流体１４、再処理したウランであるウ
ラン、を取り除くことが可能であると考えられる。

【００８４】不純物除去ステージ１０は、再処理されたウランの供給物のために必要である
場合もあるし、必要でない場合もある。

【００８５】もう一度、分離ステージ４では、再生利用されるフッ素でフッ素からウランを
分離している。その後、ウランは、例えばそれを濃縮するために、さらなる処理
を通過するか、あるいはマグノックス原子炉燃料の生産のために使用される。

【００８６】［ウランの残存物供給物］ウラン燃料の生産に関連する様々な既存の過程は、処理を要求する残留物流体
を生産する。それらの流体は、一般的にウランが酸化物の形状からなり、結果と
して、そのような流体２６を、上述に概説した過程におけるフッ素化ステージ２
への供給に適合させる。もう一度、ウランは所望の後のさらなる処理のために抽
出することができる。

【００８７】［フッ素補充経路］フッ素で処理された不純物がステージ１０の過程から取除された場合、特にウ
ラン鉱石濃縮物の処理に関して、これらの不純物で失われるフッ素を交換するサ
イクルに、フッ素を加えることは必要である。フッ素は様々な供給源から来るが
、好ましい生成経路は、図２に概説された。

【００８８】図２は、フッ素が流体１６として分離ステージから供給され、フッ素化ステー
ジ２にフィード・バックされるフッ素源ステージ６を例証する。いっぱいに満た
されたフッ素は、流体２８からステージ６へと導かれる。

【００８９】この過程のこの部分のための供給ステージ３０は、ＵＦ_６の供給源を提供し、
既存の濃縮技術及び／又は歴史的に生成されたＵＦ_６の使い尽くされた備蓄物か
ら発生するＵＦ_６の使い尽くされた流体は特に好ましい。使い尽くされたＵＦ_６は、一般的に濃縮処理において除去された^２３８ＵＦ_６の莫大な大多数からの主
な^２３８ＵＦ_６を含む。

【００９０】ステージ３０からのＵＦ_６の供給物は、図１にて概説した分離ステージ４と好
ましくは同様の種類の分離ステージ３２へ送られ、下記においてより詳しく説明
される。

【００９１】分離ステージ３２は、所望のフッ素の流体２８を生成し、フッ素サイクルへ供
給され及び生成物の流体３４を分離する。好ましくは、生成物の流体３４はＵＦ _６よりも長期保存がより安定しているウラン金属である。これは特に金属が、^２ ^３８Ｕの形態で主に使い尽くされたウランである。

【００９２】［使用済み燃料供給物］使用済み燃料供給物質を処理するための技術の多様性が図３にて概説されてい
る。

【００９３】使用済み燃料である一般に酸化ウランを含む核分裂生成元素及び酸化プルトニ
ウムは、ステージ３６に導かれ、直接フッ素化ステージ２への供給物を形成する
。生成したＵＦ_６及び他のフッ素化金属は、次いで分離ステージ４へと送られる
。

【００９４】供給物質の与えられた性質及び所望の生成物の形成において、不純物は一般的
にこの経路から除去されない。

【００９５】上述のように、フッ素は、ステージ４からステージ６を通過して直接フッ素化
ステージ２へ戻り、再生利用される。生成物は、後の取り扱いのためにステージ
４から先に進む。生成物は、後の処理ステージへの供給物２０を形成するかもし
れないし、又は代替として流体３８で、それら自体における生成物の形態を形成
するかもしれない。

【００９６】特に好ましい生成物の流体３８は、ウラン、プルトニウム及び金属の形態にあ
る全ての核分裂生成元素の混合物である。この生成物の形態は、長期間保存を意
図して、燃料ロッド又は燃料の集合体中にある物質と比較して、かなり改善され
た保存形態を表す。物質が改善されて存在する実際の形態だけでなく、２．５倍
ほどに減少された物質の容量又は実際の集合体における容量との比較及び集合体
の添加容量においても、必要な貯蔵から除去される。保存を必要とされる容量に
おける２０程度の全体の減少因子は、結果として達成することができる。保存に
対するこの生成物の形態の別の有用な特性は、ウラン金属が良好なガンマ遮蔽物
であり、結果として金属が、そこに含まれる核分裂生成元素から出るガンマ線の
放出に対する自己遮蔽機能を持つことである。

【００９７】［濃縮された生成物の処理］図４に示すように、ＡＶＬＩＳを含むステージ４０の多くの同位体濃縮過程に
おいて、ステージ４０は、金属又は酸化物の形態でのウランの同位体を供給する
。この流体４２は、しばしば鉄又はウランを生じるさらなる処理の前の除去が望
まれる他の不純物を含んでいる。

【００９８】図４で図解されている過程の経路において、ウラン及び鉄を含んでいる流体４
２は、直接のフッ素化ステージ４４へと送られ、そのためのフッ素は、供給源ス
テージ４６から送られてくる。

【００９９】供給源ステージ４６は、分離機ステージ４のように上述の図１及び／又は分離
機ステージ３２のように上述の図２に概説されている一般的な種類の分離機であ
ることが特に好ましい。再度、このステージの供給物物質４８がＵＦ_６テイル（
ｔａｉｌ）及び特に使い尽くされたＵＦ_６を含むことが特に好ましい。再度、フ
ッ素化ステージ４４へ供給するフッ素の有用性と同様に、より容易に保存可能及
び／又は取り扱い可能な生成物の形成５０が合成される。

【０１００】直接のフッ素化ステージにおける六フッ化ウラン、フッ化鉄、及び他のフッ化
物の生成は、異なる揮発性を基にした分離するステージ５０において分離される
ことができる。それゆえ、比較的揮発性のＵＦ_６が、例えば、ファブリケーショ
ン（fabrication）のような後のさらなる処置のために、生成物の流体５２とし
て除去されることができるが、フッ化鉄の不純物は、後の処分のために生成物の
流体５４として除去することができる。

【０１０１】［分離機ステージ］適切な分離機ステージにおいて、本発明の様々な実施様態における適切な使用
を図５に示す。

【０１０２】供給物の流体２００は、急速に供給物物質を約４０００Ｋまで熱するプラズマ
発生装置２０２を通過する。プラズマ発生装置２０２は、電子レンジ又はＲＦ型
プラズマ発生装置である可能性があり、プラズマ温度の制御は容易にこの方法に
て供給される。

【０１０３】配列２０２及び２０６の伝導するソレノイドは、力線が概略的に２０４で表さ
れた強い強度の磁場を生成する。プラズマ発生装置及び磁場は、磁場の範囲です
でにイオン化された供給物の成分のように形成している。伝導するソレノイドは
、磁場の強度が０．１テスラより多く生成するように設置された。

【０１０４】供給物の流体２００の高く上昇した温度がプラズマ発生装置２０２を続いて通
過する結果として、供給物の流体２００の成分がそれらの原子にまで分解する。
これは、その個々の原子の構成によれば、元素の供給物の必要性又は分子間の違
いのみによる供給物の処理ではなく、供給物質の処理を促進する。

【０１０５】プラズマの温度において、ウラン原子及び他の高い原子量の成分は、例えばＵ
＋のように、電荷が掛けられる。しかしながら、低い原子量の成分は、この場合
主にフッ素は電荷されないままである。イオン化及び電荷されない両方の成分は
、気体の形態にある。

【０１０６】それらの電荷により、ウランイオンは磁場によって含まれ、ソレノイドの配列
を上昇して生成物の流体２２４を形成する。しかしながら、電荷されない自然の
フッ素原子は、磁場によって拘束されずに自由に動き回り、結果として、吸入ポ
ンプ又は他の適切な手段によって処置の流体２１４として除去されることができ
る。ウランイオンが洗浄で、フッ素はエネルギーが減少することが可能で、した
がってＦ_２として再結合する。

【０１０７】この分離するステージの結果として、それゆえ、ウランは供給物液中の低原子
量の元素から分離され、ウランはさらなる処置へと送られるか使用される。

【０１０８】分離機内で起こる選択的なイオン化の特質は重要である。システムの全エネル
ギーレベルの結果としてイオン化は起こる。それゆえ、核種は普及している条件
下でイオン化され、それらの条件下の核種のための平衡状態によって核種は決定
されない。それゆえ、含まれる選択的なイオン化は、安定して、長持ちして、分
離して効果的に時間の窮迫なしで実行される。

【０１０９】１つ以上の核種よりも１つの核種によって選択的に取り上げられるようにエネ
ルギーがシステムに導入される場合、得られる選択的なイオン化は有用性が低い
。この場合、イオン化した核種とイオン化していない核種間の衝突は、エネルギ
ー移動となり、電位が状態において変化及び／又は核種の電荷に帰着すする。こ
れは、任意の選択性が失われていなければ知らされるべき分離の速度における実
質的な時間の窮迫として位置付けられる。さらに、さもなければ衝突がたいへん
支配的になるって起こることができないので、そのようなイオン化は低い密度の
物質において実行される必要がある、しかしながら、本発明のための概説された平衡状態は、核種間で衝突させ、過
程の選択性への損害なしで生じることができる。その結果として、物質のはるか
に高い処理能力は可能である。

【０１１０】使用することができる代替の分離機は、図６にて図解した。再度、装置の記述
は六フッ化ウラン供給物から分離するウランに関連して合成されるが、他の適用
はこの装置のために容易に合成できる。

【０１１１】六フッ化ウラン供給物液は、蒸気としての流体（３００）に導かれる。供給物
は急速にラジオ周波数プラズマ発生装置（３０２）によってプラズマへと転換さ
れる。プラズマ発生装置は、高レベルの衝突により供給物の所望の成分に平衡イ
オン化レベルを本質的に保証するために２ｋＰａにて制御する。

【０１１２】プラズマ発生装置内の接触部分は必要な物理的特性を含まれている条件の持ち
こたえに与えるためにセラミックのフッ化物から形成されるであろう。システム
は、水を含んだ管の接触によって冷却された銅の表面を採用するであろう。流速
は、銅壁の温度を低くするようにされ、壁へのフッ化ウランの凝縮の形成を与え
る。これは、化学的に及び熱的に銅を絶縁する。結局、平衡状態は、壁に堆積す
るフッ化ウランの与えられた厚さを伴って発達する。したがって、セルフ−ライ
ンニング効果（self-lining effect）が供給される。

【０１１３】発生したプラズマは、発生装置（３０２）を出て、ノズル（３０４）を通過し
、磁場によって含まれる概略を図で説明した（３０６）。およそ半径が３０ｍｍ
のノズルがプラズマ発生装置（３０４）内の圧力を維持するために使用され、所
望の流量を与える。

【０１１４】プラズマ発生装置を出て、プラズマの区域１（３０８）への進入は、冷却に与
える上昇を拡大する。しかしながら、働きは磁場に対してウランイオンが部分的
に再熱処理されることによって終了された。もし、適切な付加的なエネルギーが
、所望の成分における温度レベルを維持するためにさらに進行して装置を通過さ
せる間、プラズマに導かれることができるならば、イオン化は維持される。平衡
を基にした所望の選択性は、それゆえ維持される。

【０１１５】プラズマ発生装置を出る物質のビームは、プラズマ発生装置から離れるにした
がって、扇型に広がる傾向にある。

【０１１６】様々な区域を定義する障壁（３１０，３１２）は、それらの選択された口径直
径でこの拡張を考慮に入れる。

【０１１７】含んでいる磁場は、強さにおいておよそ０．１テスラである。そのようなレベ
ルは、従来の電気磁気的であるが超伝導磁石の採用によって供給された。この強
さの磁場は、半径１８０ｍｍ程度にウランイオンを閉じ込めるか、又はノズルか
ら３ｍの距離に続くことを制限する。区域／ステージは、それぞれ長さにおいて
１ｍである。拡散するビームの半径は、およそ通過した距離の第４の経路に比例
する。

【０１１８】示されてはいないが、真空ポンプへの区域１（３０８）内の出口（３１４）に
提供される。これらは、第一の廃棄流体を装置から延伸されることを可能にし、
帯電してない物質を含んでいるその廃棄流体は主にフッ素である。アルミニウム
は、廃棄流体のラインのために使用されるかもしれない。

【０１１９】区域１での圧力は約１３Ｐａである。また、その区域１を通過中に、物質のビ
ーム中のフッ素圧力は減少してその圧力に本質的になる。この上の余剰なフッ素
は商業的に利用可能なポンプを使用して、出口（３１４）を通って汲まれる。

【０１２０】次いで、縮小されたフッ素含有ビームは、区域２（３１６）へ行くのに障壁（
３１０）中のギャップ（３１８）を通り抜ける。

【０１２１】第２区域（３１８）は、第１区域よりも低圧にて制御され、約５Ｐａであり、
再度、ビーム中のフッ素含有量は、物質が区域を通過するような圧力へと縮小す
る。

【０１２２】次いで、ビームは区域３（３２０）へ行くのに障壁（３１２）中のギャップ（
３２２）を通り抜ける。

【０１２３】再度、この区域はさらに低い圧力で制御されて、約２Ｐａであり、余剰なフッ
素はポンプを使用して、出口（３２４）を通って汲まれる。

【０１２４】その後、著しく消耗されたフッ素ビームは、後の取り扱いのために出口（３２
６）に進む。

【０１２５】チャージを放出し、及びウランのエネルギーをそれが固体の状態あるいは液体
にするために、イオン化されたガスのウランは、ある記載のグリッドで接触を受
けるかもしれない。クエンチング及び／又は冷却活動の効果への化学物質の導入
は考慮されるであろう。この点では、ガスを備えた化学的な組合せが生じないよ
うに、ウランを冷やす不活性ガスの使用は好まれるかもしれない。結果として金
属ウランが生じる。ウランは十分に冷却されて供給される。ウランは固形物とし
てそれを提供するために十分に冷却されるかもしれないし、又は液体の形態の中
にそれを残すために代替として部分的に単に冷却されるかもしれない。

【０１２６】ウラン生成物流体（３２６）に残留するフッ素は、ウラン生成物の大部分から
六フッ化ウランとして容易に揮発し（volatise）、再生利用され得る。ウランを
液体として収集するときは、分離は都合よくその場所で（in situ）行われる。
揮発したＵＦは大部分が、再生利用ができるＵＦ_６に転換される。排気（off ga
ssing）によって液体から放出したフッ素を収集する為の規定を提供し得る。

【０１２７】１時間当たり１２ｋｇのウラン供給に対して、５．７ｋｇ／時のフッ素供給が
起こる。このフッ素について、区域１から汲み出す為には３．６ｋｇ／時が、区
域２から汲み出す為には１．３ｋｇ／時が、区域３から汲み出す為には０．５ｋ
ｇ／時が、及びウラン生成物流体（３２６）中に残留するには０．３ｋｇ／時が
、予測される。ＵＦ_６及び／又はＵＦ_４としてのこの生成物からのフッ素の排気
は、非常に純粋なウラン生成物、すなわち百万分率の範囲のフッ素含有量に帰着
する。

【０１２８】［ウラン濃縮ステージ］ ^２３５Ｕの部分を増加させる、ウランの濃縮は、様々な技術を通じて達成され
得る。例えば、図１の直接フッ素化ステージ２によって生成したＵＦ_６を、ステ
ージ１０の過程から除去し、必須の濃縮過程及び／又は、輸送に引き続く離れた
位置における濃縮過程に供給してもよい。濃縮過程は、気体の遠心分離及び／又
は気体の拡散分離及び／又は熱拡散に基づく分離に基づいてもよい。

【０１２９】しかしながら、分離機ステージ４を出て行くウランは、後の濃縮ステージに向
かう生成物流体２０として供給されることが好ましい。

【０１３０】ＡＶＬＩＳ、原子蒸気レーザー同位体分離（atomic vapor laser isotope）、
は濃縮の特に好ましい形態を提供する。本発明において使用する為に適したＡＶ
ＬＩＳ型濃縮装置は、図７に示してある。濃縮装置７０は、供給物流体が通路７
４に沿って導入されていく容器７２からなる。容器７２を、ポンプ７６を使用し
て低圧、一般的に１０^−６ｔｏｒｒまで排気する。

【０１３１】濃縮装置７０が、図１乃至３に示すような分離機４に続く場合は、供給物は、
一般的に原子蒸気の形態のウラン金属である。

【０１３２】図４に示すような直接フッ素化ステージ４４が濃縮装置７０の後に続く場合は
、供給物は、（上述した型の分離機のような）前のステージからの原子蒸気であ
ってもよく、又は濃縮装置に、供給物を原子蒸気形態に転換する性能を与えても
よい。（示すことはしないが）この便宜を、誘導加熱（inductive heating）、
及び／又は抵抗過熱（resistive heating）、及び／又は電子線照射によって提
供してもよい。

【０１３３】一度容器７２の中に導入すると、供給物流体７８は、容器７２の窓８２を通し
てレーザーから導入されるレーザー放射８０と接触する。放射の（単数、複数の
）周波数は、それらの周波数が一組の同位体の光イオン化を引き起こすが、他の
組の同位体では起こさないように、慎重に選択される。ウランの場合には、周波
数は一般的に、^２３５Ｕを励起するが、^２３８Ｕは励起しないように選択される
。

【０１３４】一度イオン化した形態に転換されると、イオンは、収集板８４に静電的に引き
寄せられる。収集された濃縮した金属を、周期的に又は連続的に収集板８４から
除去することができる。イオン化されてない形態では、帯電した板８４に引き寄
せられず、従って収集装置８６を離れ続ける。

【０１３５】板８４に収集された濃縮した金属は通常、鉄及び酸化鉄のような他の成分も含
み、これらは、図４に関連して上述したように揮発性に基づいて除去される。同
様な分離技術を、収集装置８６によって収集された使い尽くされた物質から不純
物を除去する為に使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】物質を含む精製したウランを生成する為の、本発明の第一の実施例を説明する
図である。

【図２】サイクルにフッ素を導入する為の図１の過程に対する変更を説明する図である
。

【図３】使用済み燃料物質を処理する為の変更したサイクルを説明する図である。

【図４】本発明のさらなる実施例を説明する図である。

【図５】本発明の過程の経路における使用に適した分離機ステージの一つの実施例を説
明する図である。

【図６】本発明の過程の経路における使用に適した分離機の代替の実施例を説明する図
である。

【図７】本発明の過程の経路における使用に適した濃縮装置を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者グレッグソン，ポールレイモンドイギリス国，ランカシャーピーアール４０エックスジェイ，プレストン，サルウィック，スプリングフィールズ，ブリティッシュニュークリアフュエルスピーエルシーリサーチアンドテクノロジー内（番地なし) (72)発明者ギルクライスト，ポールイギリス国，ランカシャーピーアール４０エックスジェイ，プレストン，サルウィック，スプリングフィールズ，ブリティッシュニュークリアフュエルスピーエルシーリサーチアンドテクノロジー内（番地なし) (72)発明者コックス，テレンスマーティンイギリス国，ランカシャーピーアール４０エックスジェイ，プレストン，サルウィック，スプリングフィールズ，ブリティッシュニュークリアフュエルスピーエルシーリサーチアンドテクノロジー内（番地なし) Ｆターム(参考） 4K001 AA33 BA22 BA23 DA08 EA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウランを含む供給物質を処理する過程であって、該過程は、前記ウランを含む供給物質をフッ素ガスと接触させ、前記フッ素が前記ウラン
を含む供給物質と反応してフッ化ウランを得るステップと、前記フッ化ウランを分離機ステージに供給し、該分離機ステージは前記フッ化
ウランをプラズマ及び／又はイオン化された形態に転換し、前記ウランの少なく
とも一部はイオン化され、前記フッ素の少なくとも一部はイオン化されず、前記
イオン化された部分は磁場中に入れられて第一の生成物流体を形成し、前記イオ
ン化されてない部分は前記磁場から回収されて第二の生成物流体を形成するステ
ップと、前記第二の生成物流体を、前記フッ素ガスと前記ウランを含む供給物質との接
触ステージへ再生利用するステップと、を含む過程。
【請求項２】ウランを含む供給物質をフッ素化する過程であって、該過程は、前記ウランを含む供給物質をフッ素ガスと接触させ、前記フッ素が前記ウラン
を含む供給物質と反応してフッ化ウランを得るステップと、フッ素を含む物質を分離機ステージに供給することによって、前記フッ素ガス
を生成し、前記分離機ステージは前記フッ素を含む物質をプラズマ及び／又はイ
オン化された形態に転換し、前記フッ素を含む物質の前記フッ素でない部分の少
なくとも一部はイオン化され、前記フッ素を含む物質の前記フッ素部分の少なく
とも一部はイオン化されず、前記イオン化された部分は磁場中に入れられ、第一
の生成物流体を形成し、前記イオン化されてない部分は前記磁場から回収され、
第二の生成物流体を形成するステップと、を含み、前記第二の生成物流体は、前記フッ素ガスと前記ウランを含む供給物質との接
触ステージに供給される、過程。
【請求項３】ウランを含む供給物質を濃縮する過程であって、該過程は、前記ウランを含む供給物質を分離機ステージに導入し、該分離機ステージは前
記ウランを含む供給物質をプラズマ及び／又はイオン化された形態に転換し、前
記ウランの少なくとも一部はイオン化され、前記ウランを含む供給物質の前記ウ
ランでない部分の少なくとも一部はイオン化されず、前記イオン化された部分は
磁場中に入れられ、第一の生成物流体を形成し、前記イオン化されてない部分は
磁場から回収され、第二の生成物流体を形成するステップと、前記第一の生成物流体は、濃縮ステージに供給され、該濃縮ステージは、一又
はそれ以上の周波数の電磁放射を前記第一の生成物流体に当て、前記一又はそれ
以上の周波数を選択して前記第一の生成物流体の一又はそれ以上の成分を選択的
にイオン化し、前記選択的にイオン化された成分は、前記選択的にイオン化され
てない成分から分離され、第三及び第四の生成物流体をそれぞれ形成するステッ
プと、を含む過程。
【請求項４】前記ウランを含む供給物質は、ウラン鉱石である請求項１乃
至３いずれか１項記載の過程。
【請求項５】前記ウランを含む供給物質は、ウラン、及び／又はウランの
処理からの酸化ウラン、及び／又は核燃料サイクルで前に使用されたウランを含
む物質である請求項１乃至３いずれか１項記載の過程。
【請求項６】物質除去ステージは、該物質除去ステージの過程から除去さ
れる一又はそれ以上のフッ化ウランの形態と共に、前記分離機ステージより先に
提供される請求項１乃至５いずれか１項記載の過程。
【請求項７】前記第一の生成物流体は、ウラン金属を含む請求項１乃至６
いずれか１項記載の過程。
【請求項８】前記第一の生成物流体は、元素の形態のウラン及び／又はプ
ルトニウム及び／又は核分裂生成物を含む請求項１乃至６いずれか１項記載の過
程。
【請求項９】前記第二の生成物流体は、主としてフッ素である請求項１乃
至８いずれか１項記載の過程。
【請求項１０】前記第二の生成物流体は、前記フッ素／ウランを含む供給
物質の接触ステージに供給するより先に処理され、該処理は、他の種を除去する
為にフッ素の洗浄を含む請求項１乃至９いずれか１項記載の過程。
【請求項１１】前記フッ素を含む物質は、フッ化ウランである、及び好ま
しくは六フッ化ウランである請求項２、４乃至１０いずれか１項記載の過程。
【請求項１２】前記第二の生成物流体は、請求項２記載に過程において提
供される分離機から再生利用されるフッ素を補う請求項２、４乃至１１いずれか
１項記載の過程。
【請求項１３】前記ウランを含む供給物質は、一又はそれ以上のフッ化ウ
ラン及び特に六フッ化ウランである請求項３乃至１０いずれか１項記載の過程。
【請求項１４】前記第一の生成物流体は、濃縮ステージに供給するより先
に中和される請求項３乃至１０、１３いずれか１項記載の過程。
【請求項１５】当てられる前記電磁放射の前記一又はそれ以上の周波数は
、^２３８Ｕを含む成分より優先して^２３５Ｕを含む成分をイオン化するように選
択される請求項３乃至１０、１３、１４いずれか１項記載の過程。
【請求項１６】前記第三の生成物流体は、該第三の生成物流体を収集位置
へ静電的に引きつけることによって前記第四の生成物流体から分離される請求項
３乃至１０、１３乃至１５いずれか１項記載の過程。
【請求項１７】前記第三の生成物流体は、前記第一の生成物流体に比べて ^２３５Ｕが増加する、請求項３乃至１０、１３乃至１６いずれか１項記載の過程
。
【請求項１８】ウランを含む供給物質を処理する装置であって、該装置は、前記ウランを含む供給物質をフッ素ガスと接触させ、前記フッ素が前記ウラン
を含む供給物質と反応してフッ化ウランを得る第一のユニットと、前記フッ化ウランが供給される分離機ステージを形成し、前記分離機ステージ
はプラズマ及び／又はイオン発生装置を含み前記フッ化ウランをプラズマ及び又
はイオン化された形態に転換し、前記ウランの少なくとも一部はイオン化され、
前記フッ素の少なくとも一部はイオン化されず、前記分離機ステージはさらに磁
場発生手段を含み、磁場を形成して前記イオン化された部分を入れて第一の生成
物流体を形成し、前記分離機ステージはさらに、前記磁場からイオン化されてな
い部分を除去する為の手段を含み、前記磁場から回収される前記イオン化されて
ない部分は、第二の生成物流体を形成する、第二のユニットと、を含み、前記第二の生成物流体は、前記フッ素ガスと前記ウランを含む供給物質とを接
触させる前記第一のユニットへ再生利用される、装置。
【請求項１９】ウランを含む供給物質をフッ素化する装置であって、該装置は、前記ウランを含む供給物質をフッ素ガスと接触させ、前記フッ素が前記ウラン
を含む供給物質と反応してフッ化ウランを得る第一のユニットと、分離機ステージを形成し、該分離機ステージにフッ素を含む物質を供給するこ
とによって前記分離機ステージにおいて前記フッ素ガスを生成させ、前記分離機
ステージはプラズマ及び／又はイオン発生装置を含み、前記フッ素を含む物質を
プラズマ及び又はイオン化された形態に転換し、前記フッ素を含む物質のフッ素
でない部分の少なくとも一部はイオン化され、前記フッ素を含む物質のフッ素部
分の少なくとも一部はイオン化されず、前記分離機ステージはさらに磁場発生手
段を含み、前記イオン化された部分は、前記磁場発生手段によって生成する磁場
中に入れられ、第一の生成物流体を形成し、前記分離機ステージはさらに、前記
磁場からイオン化されてない部分を除去する為の手段を含み、前記イオン化され
てない部分は前記磁場から回収され、第二の生成物流体を形成する、第二のユニ
ットと、を含み、前記第二の生成物流体は、フッ素ガスとウランを含む物質とを接触させる前記
第一のユニットに供給される、装置。
【請求項２０】ウランを含む供給物質を濃縮する装置であって、該装置は、前記ウランを含む供給物質が導入される分離機ステージを形成し、前記分離ス
テージは、プラズマ及び／又はイオン発生装置を含み、前記ウランを含む供給物
質をプラズマ及び／又はイオン化された形態に転換し、前記ウランの少なくとも
一部はイオン化され、前記ウランを含む供給物質の前記ウランでない部分の少な
くとも一部はイオン化されず、前記分離機ステージは磁場を生成する為の磁場発
生手段を含み、前記イオン化された部分を磁場中に入れて第一の生成物流体を形
成し、前記分離機ステージはさらに前記磁場からイオン化されてない部分を除去
する手段を含み、前記イオン化されてない部分を前記磁場から回収して第二の生
成物流体を形成する第一のユニットと、前記第一の生成物流体が供給される濃縮ステージを形成し、該濃縮ステージは
電磁放射源、好ましくはレーザーを含み、一又はそれ以上の周波数の電磁放射を
前記第一の生成物流体に当て、前記一又はそれ以上の周波数を選択して前記第一
の生成物流体の一又はそれ以上の成分を選択的にイオン化し、前記濃縮ステージ
はさらに前記選択的にイオン化された成分を前記選択的にイオン化されてない成
分から分離する手段を含み、第三及び第四の生成物流体をそれぞれ形成する第二
のユニットと、を含む装置。
【請求項２１】ウランを含む物質を精製する過程であって、該過程は、ウランを含む物質を濃縮ステージに供給し、前記濃縮ステージは、一又はそれ
以上の周波数の電磁放射を前記ウランを含む物質に当て、前記一又はそれ以上の
周波数を選択して前記ウランを含む物質の一又はそれ以上の成分を選択的にイオ
ン化し、前記選択的にイオン化された成分は選択的にイオン化されてない成分か
ら分離され、第三及び第四の生成物流体をそれぞれ形成するステップと、１つ又は両方の前記生成物流体をフッ素化ステージに供給し、該フッ素化ステ
ージにおいて前記生成物流体における前記ウランを含む物質をフッ素ガスと接触
させ、前記フッ素ガスは前記ウランを含む物質と反応してフッ化ウランを得るス
テップと、前記生成物流体の前記フッ素化されたウラン及び他の成分は、分離機ステージ
に供給され、該分離機ステージにおいて第六の生成物流体を形成する前記生成物
流体の一又はそれ以上の他の成分から、前記フッ化ウランを分離して第五の生成
物流体を得るステップと、を含む過程。
【請求項２２】前記濃縮ステージに供給される前記ウランを含む物質は、
気体及び／又は蒸気の形態における及びイオン化されてない形態における原子状
のウランである請求項２１記載の過程。
【請求項２３】前記生成物流体の前記他の成分は、鉄のような一又はそれ
以上の他の金属である請求項２１又は２２に記載の過程。
【請求項２４】前記フッ化ウランは、揮発性の差に基づいて、またフッ化
物の形態にある一又はそれ以上の不純物から分離される請求項２１乃至２３いず
れか１項記載の過程。
【請求項２５】ウランを含む物質を精製する装置であって、該装置は、ウランを含む物質が供給される濃縮ステージを形成し、前記濃縮ステージは、
電磁放射源、好ましくはレーザーを含み、一又はそれ以上の周波数の電磁放射を
前記ウランを含む物質に当て、前記一又はそれ以上の周波数を選択して前記ウラ
ンを含む物質の一又はそれ以上の成分を選択的にイオン化し、前記濃縮ステージ
はさらに前記選択的にイオン化された成分を、前記選択的にイオン化されてない
成分から分離する手段を含み、第三及び第四の生成物流体をそれぞれ形成する第
一のユニットと、フッ素化ステージを形成して、該フッ素化ステージに一又は両方の前記生成物
流体を供給し、前記フッ素化ステージにおいて前記生成物流体中の前記ウランを
含む物質をフッ素ガスと接触させ、該フッ素は前記ウランを含む物質と反応して
フッ化ウランを得る第二のユニットと、分離ステージを形成し、前記生成物流体の前記フッ素化されたウラン及び他の
成分を前記分離ステージに供給し、前記分離ステージで第六の生成物流体を形成
する前記生成物流体の一又はそれ以上の他の成分から、前記フッ化ウランを分離
して第五の生成物流体を得る第三のユニットと、を含む装置。