JP2003344578A - ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム - Google Patents
ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムInfo
- Publication number
- JP2003344578A JP2003344578A JP2002152371A JP2002152371A JP2003344578A JP 2003344578 A JP2003344578 A JP 2003344578A JP 2002152371 A JP2002152371 A JP 2002152371A JP 2002152371 A JP2002152371 A JP 2002152371A JP 2003344578 A JP2003344578 A JP 2003344578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- zirconium
- molten salt
- chloride
- salt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ウランや超ウラン元素で汚染されたチャンネル
ボックスや被覆管からウランや超ウラン元素を回収する
とともにジルコニウムを純度良く回収する。 【解決手段】ウラン（Ｕ）や超ウラン元素（ＴＲＵ）で
汚染された被覆管、チャンネルボックスの被覆ハル25を
陽極バスケット20に入れ、溶融塩に浸漬する。溶融塩と
してはＵＯ2の溶解度の低いＫＣｌ−ＬｉＣｌ−ＺｒＣ
ｌ2を主として用いる。陰極19は鉄またはモリブデンを
用いて電解槽18内で溶融塩電解する。汚染核種であるＮ
ｂ，Ｍｏ，Ｃｏは第１の陰極で回収する。Ｚｒが析出し
始めたところで第２の陰極と交換し、第２の陰極で金属
Ｚｒを析出回収する。付着している金属ＵやＴＲＵの場
合は溶融塩中に残留し、酸化物の場合は沈殿物28となっ
て電解槽18の底板に沈殿するので回収する。
ボックスや被覆管からウランや超ウラン元素を回収する
とともにジルコニウムを純度良く回収する。 【解決手段】ウラン（Ｕ）や超ウラン元素（ＴＲＵ）で
汚染された被覆管、チャンネルボックスの被覆ハル25を
陽極バスケット20に入れ、溶融塩に浸漬する。溶融塩と
してはＵＯ2の溶解度の低いＫＣｌ−ＬｉＣｌ−ＺｒＣ
ｌ2を主として用いる。陰極19は鉄またはモリブデンを
用いて電解槽18内で溶融塩電解する。汚染核種であるＮ
ｂ，Ｍｏ，Ｃｏは第１の陰極で回収する。Ｚｒが析出し
始めたところで第２の陰極と交換し、第２の陰極で金属
Ｚｒを析出回収する。付着している金属ＵやＴＲＵの場
合は溶融塩中に残留し、酸化物の場合は沈殿物28となっ
て電解槽18の底板に沈殿するので回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は再処理施設から発生
する放射性廃棄物の処理システムにおいて、特に、使用
済み燃料集合体のチャンネルボックスまたは燃料棒の被
覆管を溶融塩電解処理してジルコニウムを回収して再利
用するためのジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム
に関する。
する放射性廃棄物の処理システムにおいて、特に、使用
済み燃料集合体のチャンネルボックスまたは燃料棒の被
覆管を溶融塩電解処理してジルコニウムを回収して再利
用するためのジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、使用済み燃料集合体のジルカロイ
製チャンネルボックスや被覆管はドラム缶に詰めて貯蔵
されるか、または、圧縮処理して超ウラン元素（ＴＲ
Ｕ）廃棄物もしくはレベル１（Ｌ１）廃棄物として処分
することが計画されている。しかし、使用済みジルカロ
イ製チャンネルボックスや被覆管を処理し、ジルコニウ
ムを回収して製品に再加工するシステムは実用化されて
いない。
製チャンネルボックスや被覆管はドラム缶に詰めて貯蔵
されるか、または、圧縮処理して超ウラン元素（ＴＲ
Ｕ）廃棄物もしくはレベル１（Ｌ１）廃棄物として処分
することが計画されている。しかし、使用済みジルカロ
イ製チャンネルボックスや被覆管を処理し、ジルコニウ
ムを回収して製品に再加工するシステムは実用化されて
いない。
【０００３】また、使用済み燃料集合体のジルカロイ製
チャンネルボックスや被覆管からジルコニウムを回収す
る方法として分留精錬法が知られている（日本原子力学
会「2001秋の大会」M38）。
チャンネルボックスや被覆管からジルコニウムを回収す
る方法として分留精錬法が知られている（日本原子力学
会「2001秋の大会」M38）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】使用済み燃料集合体の
ジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管を溶融する場
合には、ジルコニウムの融点が1855℃と高温であること
から、溶融作業に用いる容器の材料に課題がある。ま
た、使用済み燃料集合体のジルカロイ製のチャンネルボ
ックスや被覆管に含まれる放射性のＭｏ-93，Ｎｂ-94，
Ｃｏ-60のうち、ＭｏとＮｂの融点は各々2623℃と2469
℃であり、ジルコニウム（Ｚｒ）と分離することは難し
い。
ジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管を溶融する場
合には、ジルコニウムの融点が1855℃と高温であること
から、溶融作業に用いる容器の材料に課題がある。ま
た、使用済み燃料集合体のジルカロイ製のチャンネルボ
ックスや被覆管に含まれる放射性のＭｏ-93，Ｎｂ-94，
Ｃｏ-60のうち、ＭｏとＮｂの融点は各々2623℃と2469
℃であり、ジルコニウム（Ｚｒ）と分離することは難し
い。
【０００５】分留精錬法を応用してジルコニウムを回収
する場合、ジルコニウムを塩化ジルコニウムとして気体
で回収するため、プロセスの制御が難しく、また、核分
裂生成物であるコバルトが分留後のジルコニウムに含有
され、分離が困難であることから、放射能低減が十分に
図れない課題がある。
する場合、ジルコニウムを塩化ジルコニウムとして気体
で回収するため、プロセスの制御が難しく、また、核分
裂生成物であるコバルトが分留後のジルコニウムに含有
され、分離が困難であることから、放射能低減が十分に
図れない課題がある。
【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネ
ルボックスまたは被覆管からジルコニウムを回収し、再
加工してジルコニウム製品にリサイクルできるジルコニ
ウム廃棄物のリサイクルシステムを提供することにあ
る。
たもので、使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネ
ルボックスまたは被覆管からジルコニウムを回収し、再
加工してジルコニウム製品にリサイクルできるジルコニ
ウム廃棄物のリサイクルシステムを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理
してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサ
イクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネ
ルボックスまたは被覆管を溶融塩電解法により陽極で溶
解し、ジルコニウム金属を陰極に析出して回収し、回収
したジルコニウム金属を放射性廃棄物の処分容器、また
は酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃料、あるいは軽
水炉用燃料のチャンネルボックスまたは被覆管として再
利用することを特徴とする。
使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理
してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサ
イクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネ
ルボックスまたは被覆管を溶融塩電解法により陽極で溶
解し、ジルコニウム金属を陰極に析出して回収し、回収
したジルコニウム金属を放射性廃棄物の処分容器、また
は酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃料、あるいは軽
水炉用燃料のチャンネルボックスまたは被覆管として再
利用することを特徴とする。
【０００８】請求項１に係る発明によれば、電解槽一槽
で放射性物質の分離とジルコニウムの回収ができる溶融
塩電解法により使用済み燃料のチャンネルボックスや被
覆管を処理してジルコニウムを回収することができる。
で放射性物質の分離とジルコニウムの回収ができる溶融
塩電解法により使用済み燃料のチャンネルボックスや被
覆管を処理してジルコニウムを回収することができる。
【０００９】請求項２に係る発明は、使用済み燃料のチ
ャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウム
を回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに
おいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは
被覆管を陽極溶解により溶解し、陰極でジルコニウム金
属を析出、回収する溶融塩電解工程と、前記陰極に析出
した析出物から溶融塩を分離する溶融塩溶融分離工程
と、陰極に析出した金属を製品に再加工する再加工工程
とから構成されることを特徴とする。
ャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウム
を回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに
おいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは
被覆管を陽極溶解により溶解し、陰極でジルコニウム金
属を析出、回収する溶融塩電解工程と、前記陰極に析出
した析出物から溶融塩を分離する溶融塩溶融分離工程
と、陰極に析出した金属を製品に再加工する再加工工程
とから構成されることを特徴とする。
【００１０】請求項２に係る発明によれば、使用済み燃
料のチャンネルボックスや被覆管を処理してジルコニウ
ムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム
において、回収したジルコニウムを耐食性の良い放射性
廃棄物の処分容器、Ｚｒ-93による放射能の影響の少な
い酸化ウランと酸化プルトニウムの混合燃料用のチャン
ネルボックスや被覆管に再使用することができる。
料のチャンネルボックスや被覆管を処理してジルコニウ
ムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム
において、回収したジルコニウムを耐食性の良い放射性
廃棄物の処分容器、Ｚｒ-93による放射能の影響の少な
い酸化ウランと酸化プルトニウムの混合燃料用のチャン
ネルボックスや被覆管に再使用することができる。
【００１１】請求項３に係る発明は、使用済み燃料のチ
ャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウム
を回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに
おいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは
被覆管を収納する通液性流路孔を有する容器を陽極に接
続し、金属またはセラミック製の陰極もしくはセラミッ
ク製容器内に収納され液体金属陰極との間に電圧を印加
することによりジルコニウムおよび核分裂生成物を溶融
塩中にイオンとして溶解させ、最初に核分裂生成物を第
１の陰極に析出させて回収した後、前記第１の陰極を第
２の陰極と交換し、次に、前記第２の陰極にジルコニウ
ムを析出させて回収すると共に前記溶融塩中にウランも
しくは超ウラン元素を残留させることを特徴とする。
ャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウム
を回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに
おいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは
被覆管を収納する通液性流路孔を有する容器を陽極に接
続し、金属またはセラミック製の陰極もしくはセラミッ
ク製容器内に収納され液体金属陰極との間に電圧を印加
することによりジルコニウムおよび核分裂生成物を溶融
塩中にイオンとして溶解させ、最初に核分裂生成物を第
１の陰極に析出させて回収した後、前記第１の陰極を第
２の陰極と交換し、次に、前記第２の陰極にジルコニウ
ムを析出させて回収すると共に前記溶融塩中にウランも
しくは超ウラン元素を残留させることを特徴とする。
【００１２】請求項３に係る発明によれば、使用済み燃
料のチャンネルボックスや被覆管に含まれている放射性
の核分裂生成物（ＦＰ）は電位がポジティブであるので
電解により最初に陰極に回収し、より電位のネガティブ
なジルコニウムを後から別の陰極に析出して回収するこ
とができる。
料のチャンネルボックスや被覆管に含まれている放射性
の核分裂生成物（ＦＰ）は電位がポジティブであるので
電解により最初に陰極に回収し、より電位のネガティブ
なジルコニウムを後から別の陰極に析出して回収するこ
とができる。
【００１３】請求項４に係る発明は、前記第１の陰極に
析出、回収する核分裂生成物はモリブデン、ニオブ、コ
バルトであり、また前記第２の陰極に回収するジルコニ
ウムは前記陽極と陰極との間に印加する電圧を制御する
か、または前記印加する電圧により流れる電流の量によ
り純度および成分をいずれにも調整できることを特徴と
する。
析出、回収する核分裂生成物はモリブデン、ニオブ、コ
バルトであり、また前記第２の陰極に回収するジルコニ
ウムは前記陽極と陰極との間に印加する電圧を制御する
か、または前記印加する電圧により流れる電流の量によ
り純度および成分をいずれにも調整できることを特徴と
する。
【００１４】請求項４に係る発明によれば、ＦＰとして
第１の陰極に析出回収する元素はＭｏ，Ｎｂ，Ｃｏであ
ることと、第２の陰極で回収するジルコニウムの純度は
第１の陰極と第２の陰極との交換のタイミングすなわち
電気量によって調整することができる。
第１の陰極に析出回収する元素はＭｏ，Ｎｂ，Ｃｏであ
ることと、第２の陰極で回収するジルコニウムの純度は
第１の陰極と第２の陰極との交換のタイミングすなわち
電気量によって調整することができる。
【００１５】請求項５に係る発明は、前記通液性流路孔
を有する容器はステンレス鋼、炭素鋼、タンタル、タン
グステンのいずれかの金属、またはアルミナ、ジルコニ
ア、イットリア、黒鉛のいずれかのセラミックスからな
る材料で構成され、また、前記第１の陰極および第２の
陰極は炭素鋼、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、
タングステン、ニオブ、コバルトのいずれかの金属また
はイットリア、黒鉛のいずれかのセラミックス、あるい
はアルミナ、ジルコニア、イットリア、ベリリア、黒鉛
のいずれかのセラミックス製るつぼ内にカドミウム、
鉛、ビスマス、亜鉛のいずれかの液体金属を収納した陰
極で構成されることを特徴とする。
を有する容器はステンレス鋼、炭素鋼、タンタル、タン
グステンのいずれかの金属、またはアルミナ、ジルコニ
ア、イットリア、黒鉛のいずれかのセラミックスからな
る材料で構成され、また、前記第１の陰極および第２の
陰極は炭素鋼、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、
タングステン、ニオブ、コバルトのいずれかの金属また
はイットリア、黒鉛のいずれかのセラミックス、あるい
はアルミナ、ジルコニア、イットリア、ベリリア、黒鉛
のいずれかのセラミックス製るつぼ内にカドミウム、
鉛、ビスマス、亜鉛のいずれかの液体金属を収納した陰
極で構成されることを特徴とする。
【００１６】請求項５に係る発明によれば、使用済み燃
料のチャンネルボックスや被覆管を陽極で保持する容器
の材料には、酸化還元電位のポジティブな金属、または
耐食性セラミックスを使用し、核分裂生成物（ＦＰ）お
よびジルコニウムを析出させる陰極には耐食性で電導性
を有する金属、または融点が十分低い液体金属を収容し
たセラミックス容器を使用するので、装置の構成材料の
選定に問題を生じることはない。
料のチャンネルボックスや被覆管を陽極で保持する容器
の材料には、酸化還元電位のポジティブな金属、または
耐食性セラミックスを使用し、核分裂生成物（ＦＰ）お
よびジルコニウムを析出させる陰極には耐食性で電導性
を有する金属、または融点が十分低い液体金属を収容し
たセラミックス容器を使用するので、装置の構成材料の
選定に問題を生じることはない。
【００１７】請求項６に係る発明は、前記溶融塩電解法
に使用する溶融塩は塩化リチウムと塩化カリウムの混合
塩、塩化ルビジウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナト
リウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化
マグネシウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウム
の混合塩、塩化リチウムと塩化ストロンチウムの混合
塩、塩化リチウムと塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナ
トリウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化リチウムと
フッ化カリウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リ
チウムの混合塩、塩化ナトリウムとフッ化ナトリウムの
混合塩、塩化リチウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化
カリウムとフッ化カリウムの混合塩のいずれかの混合塩
から選択されることを特徴とする。
に使用する溶融塩は塩化リチウムと塩化カリウムの混合
塩、塩化ルビジウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナト
リウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化
マグネシウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウム
の混合塩、塩化リチウムと塩化ストロンチウムの混合
塩、塩化リチウムと塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナ
トリウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化リチウムと
フッ化カリウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リ
チウムの混合塩、塩化ナトリウムとフッ化ナトリウムの
混合塩、塩化リチウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化
カリウムとフッ化カリウムの混合塩のいずれかの混合塩
から選択されることを特徴とする。
【００１８】請求項６に係る発明によれば、使用済み燃
料集合体のチャンネルボックスや被覆管を処理してジル
コニウムを回収する溶融塩電解法で使用する溶融塩は融
点は低く、ジルコニウムの回収が容易である酸化物、フ
ッ化物、および塩化物とフッ化物の混合塩を使用するこ
とにより、ジルコニウムを純度良く回収できる。
料集合体のチャンネルボックスや被覆管を処理してジル
コニウムを回収する溶融塩電解法で使用する溶融塩は融
点は低く、ジルコニウムの回収が容易である酸化物、フ
ッ化物、および塩化物とフッ化物の混合塩を使用するこ
とにより、ジルコニウムを純度良く回収できる。
【００１９】請求項７に係る発明は、前記溶融塩溶融分
離工程は陰極に析出した析出物を加熱して前記陰極に析
出したジルコニウム金属に付着している溶融塩を溶融し
た後、前記ジルコニウム金属と分離するか、または前記
陰極に付着している溶融塩および溶融金属を沸点以上に
加熱して蒸発させることで、前記溶融塩を分離すること
を特徴とする。
離工程は陰極に析出した析出物を加熱して前記陰極に析
出したジルコニウム金属に付着している溶融塩を溶融し
た後、前記ジルコニウム金属と分離するか、または前記
陰極に付着している溶融塩および溶融金属を沸点以上に
加熱して蒸発させることで、前記溶融塩を分離すること
を特徴とする。
【００２０】請求項７に係る発明によれば、使用済み燃
料集合体のチャンネルボックスや被覆管を処理してジル
コニウムを回収する溶融塩電解法で陰極に回収したジル
コニウム金属に付着した溶融塩や溶融金属を融点以上に
加熱するか、溶融塩を落下させるか、または沸点以上に
加熱することにより、溶融塩や溶融金属を蒸発させ、ジ
ルコニウムと分離除去することができる。
料集合体のチャンネルボックスや被覆管を処理してジル
コニウムを回収する溶融塩電解法で陰極に回収したジル
コニウム金属に付着した溶融塩や溶融金属を融点以上に
加熱するか、溶融塩を落下させるか、または沸点以上に
加熱することにより、溶融塩や溶融金属を蒸発させ、ジ
ルコニウムと分離除去することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１により本発明に係るジルコニ
ウム廃棄物のリサイクルシステムの第１の実施の形態を
説明する。図１は本実施の形態のジルコニウム廃棄物の
リサイクルシステムの概念図で、図１中、符号１は使用
済み燃料の混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）または軽水炉
用燃料（ＬＷＲ燃料）を示したものである。符号２はＭ
ＯＸ燃料、ＬＷＲ燃料１を再処理するためのピューレッ
クス（Purex）法を使用した再処理工場を示している。
ウム廃棄物のリサイクルシステムの第１の実施の形態を
説明する。図１は本実施の形態のジルコニウム廃棄物の
リサイクルシステムの概念図で、図１中、符号１は使用
済み燃料の混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）または軽水炉
用燃料（ＬＷＲ燃料）を示したものである。符号２はＭ
ＯＸ燃料、ＬＷＲ燃料１を再処理するためのピューレッ
クス（Purex）法を使用した再処理工場を示している。
【００２２】再処理工場２において使用済み燃料集合体
を解体した使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネ
ルボックスや被覆管３は小片にせん断されジルコニウム
を回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに
おける溶融塩電解工程４で電解処理される。すなわち、
溶融塩電解工程４によりせん断されたチャンネルボック
スや被覆管３は陽極バスケットに入れ、溶融塩に浸漬す
る。そして、陽極で溶解し、ジルコニウム金属７を陰極
に析出して回収する。その際に核分裂生成物であるＭ
ｏ，ＮｂおよびＣｏ５は第１の陰極に回収され、ウラン
（Ｕ）６および超ウラン元素（ＴＲＵ）は溶融塩中に残
留する。ジルコニウムが析出し始めたところで第１の陰
極を第２の陰極と交換し、第２の陰極で金属ジルコニウ
ムを析出回収する。第２の陰極に析出したジルコニウム
金属７は付着している溶融塩や溶融金属を溶融塩溶融分
離工程８で分離する。
を解体した使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネ
ルボックスや被覆管３は小片にせん断されジルコニウム
を回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに
おける溶融塩電解工程４で電解処理される。すなわち、
溶融塩電解工程４によりせん断されたチャンネルボック
スや被覆管３は陽極バスケットに入れ、溶融塩に浸漬す
る。そして、陽極で溶解し、ジルコニウム金属７を陰極
に析出して回収する。その際に核分裂生成物であるＭ
ｏ，ＮｂおよびＣｏ５は第１の陰極に回収され、ウラン
（Ｕ）６および超ウラン元素（ＴＲＵ）は溶融塩中に残
留する。ジルコニウムが析出し始めたところで第１の陰
極を第２の陰極と交換し、第２の陰極で金属ジルコニウ
ムを析出回収する。第２の陰極に析出したジルコニウム
金属７は付着している溶融塩や溶融金属を溶融塩溶融分
離工程８で分離する。
【００２３】溶融塩や溶融金属を分離したジルコニウム
は再加工工程９で放射性廃棄物処分容器や酸化ウランと
酸化プルトニウム混合燃料のチャンネルボックスや被覆
管に再加工され、リサイクルライン29を通してＭＯＸ燃
料、ＬＷＲ燃料１の再処理前のジルコニウムとして再利
用する。
は再加工工程９で放射性廃棄物処分容器や酸化ウランと
酸化プルトニウム混合燃料のチャンネルボックスや被覆
管に再加工され、リサイクルライン29を通してＭＯＸ燃
料、ＬＷＲ燃料１の再処理前のジルコニウムとして再利
用する。
【００２４】なお、被処理物が酸化物の場合は電解槽の
底に沈殿するので、回収装置を設けて回収する。溶融塩
としてはＵＯ2の溶解度の低いＫＣｌ−ＬｉＣｌ−Ｚｒ
Ｃｌ2を主として用いる。
底に沈殿するので、回収装置を設けて回収する。溶融塩
としてはＵＯ2の溶解度の低いＫＣｌ−ＬｉＣｌ−Ｚｒ
Ｃｌ2を主として用いる。
【００２５】本実施の形態によれば、回収したジルコニ
ウム金属を放射性廃棄物の処分容器、または酸化ウラン
と酸化プルトニウム混合燃料（ＭＯＸ燃料）、あるいは
軽水炉燃料（ＬＷＲ燃料）用の燃料集合体のチャンネル
ボックス、燃料棒の被覆管として再利用することができ
る。
ウム金属を放射性廃棄物の処分容器、または酸化ウラン
と酸化プルトニウム混合燃料（ＭＯＸ燃料）、あるいは
軽水炉燃料（ＬＷＲ燃料）用の燃料集合体のチャンネル
ボックス、燃料棒の被覆管として再利用することができ
る。
【００２６】つぎに、図２により本発明に係るジルコニ
ウム廃棄物のリサイクルシステムの第２の実施の形態を
説明する。図２は使用済み燃料の被覆管を処理する処理
プロセスの概念図で、図２中、図１と同一部分には同一
符号を付して重複する部分の説明は省略する。図２にお
いて、使用済み燃料の被覆管３ａは小片にせん断10さ
れ、図１に示したピューレックス法の再処理工場の溶解
工程で沸騰硝酸により使用済み燃料を溶解11した後、燃
料溶解バスケットから取り出され、残留硝酸を除去する
ために、水洗12される。水洗12された後の被覆管は水分
を除去して乾燥13した後、溶融塩電解工程４で電解処理
する。
ウム廃棄物のリサイクルシステムの第２の実施の形態を
説明する。図２は使用済み燃料の被覆管を処理する処理
プロセスの概念図で、図２中、図１と同一部分には同一
符号を付して重複する部分の説明は省略する。図２にお
いて、使用済み燃料の被覆管３ａは小片にせん断10さ
れ、図１に示したピューレックス法の再処理工場の溶解
工程で沸騰硝酸により使用済み燃料を溶解11した後、燃
料溶解バスケットから取り出され、残留硝酸を除去する
ために、水洗12される。水洗12された後の被覆管は水分
を除去して乾燥13した後、溶融塩電解工程４で電解処理
する。
【００２７】すなわち、図４に示した溶融塩電解装置を
使用し、切断被覆管（被覆ハル）25を通液性流路孔を有
する容器20内に収納し、この容器20を電解槽18に挿入し
た後、陽極に接続し、金属またはセラミックス製メッシ
ュバスケット19の陰極、もしくはセラミックス製容器内
に液体金属を収納した液体金属陰極との間に電圧を印加
する。溶融塩電解槽18では陽極溶解によりジルカロイ製
の被覆管25が以下の反応により溶融塩中に溶解する。
使用し、切断被覆管（被覆ハル）25を通液性流路孔を有
する容器20内に収納し、この容器20を電解槽18に挿入し
た後、陽極に接続し、金属またはセラミックス製メッシ
ュバスケット19の陰極、もしくはセラミックス製容器内
に液体金属を収納した液体金属陰極との間に電圧を印加
する。溶融塩電解槽18では陽極溶解によりジルカロイ製
の被覆管25が以下の反応により溶融塩中に溶解する。
【００２８】Ｚｒ → Ｚｒ2+ ＋ ２ｅ
一方、切断被覆管25に含まれている放射性のＭｏ-93や
Ｎｂ-94やＣｏ-60は陽極で溶解し、Ｚｒと同様に溶融塩
に溶解する。 Ｍｏ → Ｍｏ3+ ＋ ３ｅ Ｎｂ → Ｎｂ3+ ＋ ３ｅ Ｃｏ → Ｃｏ2+ ＋ ２ｅ
Ｎｂ-94やＣｏ-60は陽極で溶解し、Ｚｒと同様に溶融塩
に溶解する。 Ｍｏ → Ｍｏ3+ ＋ ３ｅ Ｎｂ → Ｎｂ3+ ＋ ３ｅ Ｃｏ → Ｃｏ2+ ＋ ２ｅ
【００２９】しかしながら、表１に示すようにＭｏ，Ｎ
ｂおよびＣｏは標準酸化還元電位がポジティブであるた
め、直ちに陰極に析出する。そこで、Ｍｏ，Ｎｂおよび
Ｃｏを第１の陰極で回収し、表１に示すように、よりネ
ガティブな標準酸化還元電位を持つＺｒが多少析出する
まで電流を流して第１の陰極で回収すると、Ｃｏは溶融
塩中にほとんど存在しなくなる。放射性物質を第１の陰
極に析出させて回収した後、陰極を交換し、次に、第２
の陰極にジルコニウムを析出させる。
ｂおよびＣｏは標準酸化還元電位がポジティブであるた
め、直ちに陰極に析出する。そこで、Ｍｏ，Ｎｂおよび
Ｃｏを第１の陰極で回収し、表１に示すように、よりネ
ガティブな標準酸化還元電位を持つＺｒが多少析出する
まで電流を流して第１の陰極で回収すると、Ｃｏは溶融
塩中にほとんど存在しなくなる。放射性物質を第１の陰
極に析出させて回収した後、陰極を交換し、次に、第２
の陰極にジルコニウムを析出させる。
【００３０】電解槽18の溶融塩中にジルコニウムを若干
残留させる状態でジルコニウムの陰極析出を終了し、次
の使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管を受け入
れる。ジルコニウムを電解槽18の溶融塩中に残留させる
ことにより電解槽18内の溶融塩にウランもしくは超ウラ
ン元素を残留させることができ、ジルコニウムを高純度
で回収できる。
残留させる状態でジルコニウムの陰極析出を終了し、次
の使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管を受け入
れる。ジルコニウムを電解槽18の溶融塩中に残留させる
ことにより電解槽18内の溶融塩にウランもしくは超ウラ
ン元素を残留させることができ、ジルコニウムを高純度
で回収できる。
【００３１】第２の陰極に回収するジルコニウムは前記
陽極と陰極との間に印加する電圧を制御するか、または
前記印加する電圧により流れる電流の量を制御すること
によりジルコニウムの純度および成分をいずれにも調整
することができる。本実施の形態によれば、ニオブ、モ
リブデン、コバルトは陽極に残留し、ウランは溶融塩中
に残留し、ジルコニウムを陰極で回収できる。
陽極と陰極との間に印加する電圧を制御するか、または
前記印加する電圧により流れる電流の量を制御すること
によりジルコニウムの純度および成分をいずれにも調整
することができる。本実施の形態によれば、ニオブ、モ
リブデン、コバルトは陽極に残留し、ウランは溶融塩中
に残留し、ジルコニウムを陰極で回収できる。
【００３２】つぎに、図３により本発明に係るジルコニ
ウム廃棄物のリサイクルシステムの第３の実施の形態を
説明する。図３は使用済み燃料のチャンネルボックスを
処理する処理プロセスの概念図で、図３中、図１と同一
部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略す
る。図３において使用済み燃料のチャンネルボックス３
ｂは図２の被覆管３ａと同様に小片にせん断されて保管
されている。
ウム廃棄物のリサイクルシステムの第３の実施の形態を
説明する。図３は使用済み燃料のチャンネルボックスを
処理する処理プロセスの概念図で、図３中、図１と同一
部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略す
る。図３において使用済み燃料のチャンネルボックス３
ｂは図２の被覆管３ａと同様に小片にせん断されて保管
されている。
【００３３】せん断されたチャンネルボックス３ａを第
２の実施の形態と同様に図４に示す通液性流路孔を有す
る容器を電解槽18に挿入した後、陽極に接続し、金属ま
たはセラミックス製陰極もしくはセラミックス製容器に
収納した液体金属陰極との間に電圧を印加する。溶融塩
電解槽では陽極溶解によりジルカロイ製チャンネルボッ
クス３ｂのジルコニウム（Ｚｒ）は以下の反応により溶
融塩中に溶解する。
２の実施の形態と同様に図４に示す通液性流路孔を有す
る容器を電解槽18に挿入した後、陽極に接続し、金属ま
たはセラミックス製陰極もしくはセラミックス製容器に
収納した液体金属陰極との間に電圧を印加する。溶融塩
電解槽では陽極溶解によりジルカロイ製チャンネルボッ
クス３ｂのジルコニウム（Ｚｒ）は以下の反応により溶
融塩中に溶解する。
【００３４】Ｚｒ → Ｚｒ2+ ＋ ２ｅ
一方、チャンネルボックスや被覆管に含まれている放射
性のＭｏ-93やＮｂ-94やＣｏ-60は陽極で溶解し、Ｚｒ
と同様に溶融塩に溶解する。 Ｍｏ → Ｍｏ3+ ＋ ３ｅ Ｎｂ → Ｎｂ3+ ＋ ３ｅ Ｃｏ → Ｃｏ2+ ＋ ２ｅ
性のＭｏ-93やＮｂ-94やＣｏ-60は陽極で溶解し、Ｚｒ
と同様に溶融塩に溶解する。 Ｍｏ → Ｍｏ3+ ＋ ３ｅ Ｎｂ → Ｎｂ3+ ＋ ３ｅ Ｃｏ → Ｃｏ2+ ＋ ２ｅ
【００３５】しかしながら、表１に示すようにＭｏ，Ｎ
ｂおよびＣｏは標準酸化還元電位がポジティブであるた
め、すぐに陰極に析出する。そこで、Ｍｏ，Ｎｂおよび
Ｃｏを第１の陰極で回収し、表１に示すように、よりネ
ガティブな標準酸化還元電位を持つＺｒが多少析出する
まで電流を流して第１の陰極で回収すると、Ｃｏは溶融
塩中にほとんど存在しなくなる。
ｂおよびＣｏは標準酸化還元電位がポジティブであるた
め、すぐに陰極に析出する。そこで、Ｍｏ，Ｎｂおよび
Ｃｏを第１の陰極で回収し、表１に示すように、よりネ
ガティブな標準酸化還元電位を持つＺｒが多少析出する
まで電流を流して第１の陰極で回収すると、Ｃｏは溶融
塩中にほとんど存在しなくなる。
【００３６】放射性物質を第１の陰極に析出させて回収
した後、陰極を交換し、次に、第２の陰極にジルコニウ
ムを析出させる。電解槽の溶融塩中にジルコニウムをほ
とんど残留させない状態まで電解を継続し、ジルコニウ
ムを絞り取ることも可能である。
した後、陰極を交換し、次に、第２の陰極にジルコニウ
ムを析出させる。電解槽の溶融塩中にジルコニウムをほ
とんど残留させない状態まで電解を継続し、ジルコニウ
ムを絞り取ることも可能である。
【００３７】本実施の形態によれば、ジルコニウムを放
射性物質と共に析出させることおよび電解槽の溶融塩中
に残留させることにより電解槽中の溶融塩に不純物量を
コントロールし、ジルコニウムを高純度で回収できる。
射性物質と共に析出させることおよび電解槽の溶融塩中
に残留させることにより電解槽中の溶融塩に不純物量を
コントロールし、ジルコニウムを高純度で回収できる。
【００３８】
【表１】
【００３９】つぎに図４により前記第１および第２の実
施の形態で使用した溶融塩電解装置の構造を説明する。
図４は溶融塩電解装置の前面部分を一部切り開いて一部
縦断面で透視的に示す斜視図である。
施の形態で使用した溶融塩電解装置の構造を説明する。
図４は溶融塩電解装置の前面部分を一部切り開いて一部
縦断面で透視的に示す斜視図である。
【００４０】図４中、符号17は溶融塩電解装置の有底保
護容器で、この保護容器17内に有底電解槽18が設置され
ている。保護容器17の上端開口部は上蓋15が取り付けら
れて閉塞されている。上蓋15の下面には断熱材16が設け
られ、電解槽18内の溶融塩（図示せず）からの熱が遮断
される。
護容器で、この保護容器17内に有底電解槽18が設置され
ている。保護容器17の上端開口部は上蓋15が取り付けら
れて閉塞されている。上蓋15の下面には断熱材16が設け
られ、電解槽18内の溶融塩（図示せず）からの熱が遮断
される。
【００４１】電解槽18内には後述する溶融塩が収納さ
れ、この溶融塩中に金網（メッシュ）バスケット製陰極
19が浸漬される。この陰極19内の溶融塩に陽極バスケッ
ト20、攪拌羽根21および参照電極22が挿入されている。
陽極バスケット20は上蓋15を貫通する支持棒23により吊
り下げられており、支持棒23は回転モータ24に取り付け
られ、回転モータ24の駆動により陽極バスケット20を回
転させる。陽極バスケット20内には被覆ハル25が収納さ
れる。被覆ハル25は使用済み燃料棒の被覆管３ａの切断
片またはチャンネルボックス３ｂの切断片を意味してい
る。
れ、この溶融塩中に金網（メッシュ）バスケット製陰極
19が浸漬される。この陰極19内の溶融塩に陽極バスケッ
ト20、攪拌羽根21および参照電極22が挿入されている。
陽極バスケット20は上蓋15を貫通する支持棒23により吊
り下げられており、支持棒23は回転モータ24に取り付け
られ、回転モータ24の駆動により陽極バスケット20を回
転させる。陽極バスケット20内には被覆ハル25が収納さ
れる。被覆ハル25は使用済み燃料棒の被覆管３ａの切断
片またはチャンネルボックス３ｂの切断片を意味してい
る。
【００４２】攪拌羽根21は上蓋15を貫通する攪拌棒26の
下端部に取り付けられており、攪拌棒26の上部は回転モ
ータ27に取り付けられ、回転モータ27の駆動により攪拌
羽根21が回転して溶融塩を攪拌する。図４中、符号28は
電解生成物または陽極バスケット20からの沈殿物であ
る。
下端部に取り付けられており、攪拌棒26の上部は回転モ
ータ27に取り付けられ、回転モータ27の駆動により攪拌
羽根21が回転して溶融塩を攪拌する。図４中、符号28は
電解生成物または陽極バスケット20からの沈殿物であ
る。
【００４３】使用済み燃料のチャンネルボックスの小片
や被覆管の被覆ハル25を例えばステンレス製通液性流路
孔を有する円筒型の陽極バスケット20に収納する。陽極
バスケット20の中心には陽極バスケット20を保持する支
持棒23を設け、陽極バスケット20を攪拌する場合には回
転軸として使用する。また、支持棒23を陽極に接続し、
リードとして使用する。
や被覆管の被覆ハル25を例えばステンレス製通液性流路
孔を有する円筒型の陽極バスケット20に収納する。陽極
バスケット20の中心には陽極バスケット20を保持する支
持棒23を設け、陽極バスケット20を攪拌する場合には回
転軸として使用する。また、支持棒23を陽極に接続し、
リードとして使用する。
【００４４】一方、塩化カリウム（ＫＣｌ）と塩化リチ
ウム（ＬｉＣｌ）の混合塩を入れた電解槽18には放射性
物質であるモリブデン、ニオブおよびコバルトを回収す
るため、例えばモリブデン製の円筒型陰極19を挿入す
る。円筒型陰極19には析出物の落下を防ぐためのセラミ
ックス製の受け皿を付けることも可能である。陽極バス
ケット20に装荷された被覆ハル25は陽極溶解によりＺｒ
2+イオンが陽極バスケット20の孔を通して溶融塩中に溶
ける。
ウム（ＬｉＣｌ）の混合塩を入れた電解槽18には放射性
物質であるモリブデン、ニオブおよびコバルトを回収す
るため、例えばモリブデン製の円筒型陰極19を挿入す
る。円筒型陰極19には析出物の落下を防ぐためのセラミ
ックス製の受け皿を付けることも可能である。陽極バス
ケット20に装荷された被覆ハル25は陽極溶解によりＺｒ
2+イオンが陽極バスケット20の孔を通して溶融塩中に溶
ける。
【００４５】一方、例えば、モリブデン製の陰極19には
モリブデン、ニオブ、コバルトが析出するので、Ｚｒが
析出し始めたら、電解を止め、陰極を交換する。ジルコ
ニウムを回収する第２の陰極、例えばジルコニウム製も
同様の位置に設置し、ジルコニウムを回収する。第１お
よび第２の陰極に流す電気量により回収するジルコニウ
ムの成分調整が可能である。側面に孔のあいた陽極バス
ケット20の材料はステンレス鋼でなくても、炭素鋼、タ
ンタル、タングステンの金属もしくはアルミナ、ジルコ
ニア、イットリア、黒鉛のセラミックスでも可能であ
る。
モリブデン、ニオブ、コバルトが析出するので、Ｚｒが
析出し始めたら、電解を止め、陰極を交換する。ジルコ
ニウムを回収する第２の陰極、例えばジルコニウム製も
同様の位置に設置し、ジルコニウムを回収する。第１お
よび第２の陰極に流す電気量により回収するジルコニウ
ムの成分調整が可能である。側面に孔のあいた陽極バス
ケット20の材料はステンレス鋼でなくても、炭素鋼、タ
ンタル、タングステンの金属もしくはアルミナ、ジルコ
ニア、イットリア、黒鉛のセラミックスでも可能であ
る。
【００４６】また、第１の陰極はモリブデン製でなくて
も、炭素鋼、ジルコニウム、タンタル、タングステン、
ニオブ、コバルトなどの金属もしくはイットリア、黒鉛
のセラミックスでも使用可能である。第２の陰極はジル
コニウムだけでなく、炭素鋼、モリブデン、タンタル、
タングステン、ニオブ、コバルトなどの金属もしくはイ
ットリア、黒鉛、もしくはアルミナ、ジルコニア、イッ
トリア、ベリリア、黒鉛などのセラミックス製るつぼ内
に収納したカドミウム、鉛、ビスマス、亜鉛などの液体
金属でも使用可能である。
も、炭素鋼、ジルコニウム、タンタル、タングステン、
ニオブ、コバルトなどの金属もしくはイットリア、黒鉛
のセラミックスでも使用可能である。第２の陰極はジル
コニウムだけでなく、炭素鋼、モリブデン、タンタル、
タングステン、ニオブ、コバルトなどの金属もしくはイ
ットリア、黒鉛、もしくはアルミナ、ジルコニア、イッ
トリア、ベリリア、黒鉛などのセラミックス製るつぼ内
に収納したカドミウム、鉛、ビスマス、亜鉛などの液体
金属でも使用可能である。
【００４７】さらに、電解槽18に入れる溶融塩は塩化カ
リウムと塩化リチウムの混合塩だけでなく、塩化ルビジ
ウムと塩化リチウムの混合塩、塩化セシウムと塩化リチ
ウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムの混
合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合塩、塩化リ
チウムと塩化ストロンチウムの混合塩、塩化リチウムと
塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化カ
リウムの混合塩、フッ化リチウムとフッ化カリウムの混
合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リチウムの混合塩、塩
化ナトリウムとフッ化ナトリウムの混合塩、塩化リチウ
ムとフッ化リチウムの混合塩、塩化カリウムとフッ化カ
リウムの混合塩のいずれかの混合塩も使用できる。
リウムと塩化リチウムの混合塩だけでなく、塩化ルビジ
ウムと塩化リチウムの混合塩、塩化セシウムと塩化リチ
ウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムの混
合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合塩、塩化リ
チウムと塩化ストロンチウムの混合塩、塩化リチウムと
塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化カ
リウムの混合塩、フッ化リチウムとフッ化カリウムの混
合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リチウムの混合塩、塩
化ナトリウムとフッ化ナトリウムの混合塩、塩化リチウ
ムとフッ化リチウムの混合塩、塩化カリウムとフッ化カ
リウムの混合塩のいずれかの混合塩も使用できる。
【００４８】これらの溶融塩を使用することにより、溶
融塩電解の操業温度を500℃前後にすることができる。
なお、溶融塩を分離する溶融塩分離工程８は陰極析出物
を加熱し、析出したジルコニウム金属に付着している溶
融塩を溶解した後、前記ジルコニウム金属と分離する、
もしくは前記付着している溶融塩や溶融金属を沸点以上
に加熱して蒸発させることにより分離、除去する。
融塩電解の操業温度を500℃前後にすることができる。
なお、溶融塩を分離する溶融塩分離工程８は陰極析出物
を加熱し、析出したジルコニウム金属に付着している溶
融塩を溶解した後、前記ジルコニウム金属と分離する、
もしくは前記付着している溶融塩や溶融金属を沸点以上
に加熱して蒸発させることにより分離、除去する。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果がある。
(1) 使用済みジルカロイ製のチャンネルボックスや被
覆管をジルコニウム製品として再利用できる。 (2) 燃料サイクルコストを低減できる。 (3) 処理温度を500℃前後にできるので、電解槽などの
装置材料に問題がない。
覆管をジルコニウム製品として再利用できる。 (2) 燃料サイクルコストを低減できる。 (3) 処理温度を500℃前後にできるので、電解槽などの
装置材料に問題がない。
【００５０】(4) 放射性のモリブデン、ニオブ、コバ
ルトとジルコニウムだけでなく、ウランや超ウラン元素
も回収できる。また、ウランおよび超ウラン元素を回収
することにより、電解槽中の塩は永久的に使用できる。
ルトとジルコニウムだけでなく、ウランや超ウラン元素
も回収できる。また、ウランおよび超ウラン元素を回収
することにより、電解槽中の塩は永久的に使用できる。
【００５１】(5) ジルコニウムは陰極に析出、回収で
き、二次廃棄物は電解槽中の溶融塩のみであるので、二
次廃液処理プロセスが不要であり、かつ二次廃棄物発生
量が低減できる。
き、二次廃棄物は電解槽中の溶融塩のみであるので、二
次廃液処理プロセスが不要であり、かつ二次廃棄物発生
量が低減できる。
【図１】本発明に係るジルコニウム廃棄物のリサイクル
システムの第１の実施の形態を示す系統図。
システムの第１の実施の形態を示す系統図。
【図２】同じく第２の実施の形態における被覆管の処理
システムのプロセスフローを示す系統図。
システムのプロセスフローを示す系統図。
【図３】同じく第３の実施の形態におけるチャンネルボ
ックスの処理システムのプロセスフローを示す系統図。
ックスの処理システムのプロセスフローを示す系統図。
【図４】本発明の第２の実施の形態および第３の実施の
形態で使用する電解装置を説明するための前面を切り開
いて一部縦断面で透視的に示す斜視図。
形態で使用する電解装置を説明するための前面を切り開
いて一部縦断面で透視的に示す斜視図。
１…ＭＯＸ燃料、ＬＷＲ燃料、２…再処理工場（Purex
法）、３…被覆管、チャンネルボックス、３ａ…被覆
管、３ｂ…チャンネルボックス、４…溶融塩電解工程、
５…放射性核種（Ｎｂ，Ｍｏ，Ｃｏ）、６…ウランもし
くは超ウラン元素、７…ジルコニウム金属、８…溶融塩
溶解分離工程、９…再加工工程、10…せん断工程、11…
使用済み燃料溶解工程、12…水洗工程、13…乾燥工程、
14…ウラン回収工程、15…上蓋、16…断熱材、17…保護
容器、18…電解槽、19…陰極（メッシュバスケット）、
20…陽極バスケット、21…攪拌羽根、22…参照電極、23
…支持棒、24…陽極用回転モータ、25…切断被覆管（被
覆ハル）、26…攪拌棒、27…攪拌用回転モータ、28…沈
殿物、29…リサイクルライン。
法）、３…被覆管、チャンネルボックス、３ａ…被覆
管、３ｂ…チャンネルボックス、４…溶融塩電解工程、
５…放射性核種（Ｎｂ，Ｍｏ，Ｃｏ）、６…ウランもし
くは超ウラン元素、７…ジルコニウム金属、８…溶融塩
溶解分離工程、９…再加工工程、10…せん断工程、11…
使用済み燃料溶解工程、12…水洗工程、13…乾燥工程、
14…ウラン回収工程、15…上蓋、16…断熱材、17…保護
容器、18…電解槽、19…陰極（メッシュバスケット）、
20…陽極バスケット、21…攪拌羽根、22…参照電極、23
…支持棒、24…陽極用回転モータ、25…切断被覆管（被
覆ハル）、26…攪拌棒、27…攪拌用回転モータ、28…沈
殿物、29…リサイクルライン。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 水口 浩司
神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株
式会社東芝浜川崎工場内
(72)発明者 廣瀬 恵美子
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
(72)発明者 芝野 隆之
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
(72)発明者 夏井 和司
東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社
東芝本社事務所内
(72)発明者 松本 浩一
東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社
東芝本社事務所内
(72)発明者 林田 芳久
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
Ｆターム(参考） 4K001 AA31 BA22 DA14
4K058 AA21 BA09 BA11 BA13 BA17
BB05 CB04 CB05 CB06 CB22
EB02 EB13 EB18 EC01 EC03
EC07 FA06 FA18 FC07 FC21
FC22
Claims (7)
- 【請求項１】 使用済み燃料のチャンネルボックスまた
は被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウ
ム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み
燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を溶融塩電解法
により陽極で溶解し、ジルコニウム金属を陰極に析出し
て回収し、回収したジルコニウム金属を放射性廃棄物の
処分容器、または酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃
料、あるいは軽水炉用燃料のチャンネルボックスまたは
被覆管として再利用することを特徴とするジルコニウム
廃棄物のリサイクルシステム。 - 【請求項２】 使用済み燃料のチャンネルボックスまた
は被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウ
ム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み
燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を陽極溶解によ
り溶解し、陰極でジルコニウム金属を析出、回収する溶
融塩電解工程と、前記陰極に析出した析出物から溶融塩
を分離する溶融塩溶融分離工程と、陰極に析出した金属
を製品に再加工する再加工工程とから構成されることを
特徴とするジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。 - 【請求項３】 使用済み燃料のチャンネルボックスまた
は被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウ
ム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み
燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を収納する通液
性流路孔を有する容器を陽極に接続し、金属またはセラ
ミック製の陰極もしくはセラミック製容器内に収納され
液体金属陰極との間に電圧を印加することによりジルコ
ニウムおよび核分裂生成物を溶融塩中にイオンとして溶
解させ、最初に核分裂生成物を第１の陰極に析出させて
回収した後、前記第１の陰極を第２の陰極と交換し、次
に、前記第２の陰極にジルコニウムを析出させて回収す
ると共に前記溶融塩中にウランもしくは超ウラン元素を
残留させることを特徴とするジルコニウム廃棄物のリサ
イクルシステム。 - 【請求項４】 前記第１の陰極に析出、回収する核分裂
生成物はモリブデン、ニオブ、コバルトであり、また前
記第２の陰極に回収するジルコニウムは前記陽極と陰極
との間に印加する電圧を制御するか、または前記印加す
る電圧により流れる電流の量により純度および成分をい
ずれにも調整できることを特徴とする請求項３記載のジ
ルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。 - 【請求項５】 前記通液性流路孔を有する容器はステン
レス鋼、炭素鋼、タンタル、タングステンのいずれかの
金属、またはアルミナ、ジルコニア、イットリア、黒鉛
のいずれかのセラミックスからなる材料で構成され、ま
た、前記第１の陰極および第２の陰極は炭素鋼、モリブ
デン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、ニオ
ブ、コバルトのいずれかの金属またはイットリア、黒鉛
のいずれかのセラミックス、あるいはアルミナ、ジルコ
ニア、イットリア、ベリリア、黒鉛のいずれかのセラミ
ックス製るつぼ内にカドミウム、鉛、ビスマス、亜鉛の
いずれかの液体金属を収納した陰極で構成されることを
特徴とする請求項３記載のジルコニウム廃棄物のリサイ
クルシステム。 - 【請求項６】 前記溶融塩電解法に使用する溶融塩は塩
化リチウムと塩化カリウムの混合塩、塩化ルビジウムと
塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化リチウム
の混合塩、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムの混合
塩、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合塩、塩化リチ
ウムと塩化ストロンチウムの混合塩、塩化リチウムと塩
化カルシウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化カリ
ウムの混合塩、フッ化リチウムとフッ化カリウムの混合
塩、フッ化ナトリウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化
ナトリウムとフッ化ナトリウムの混合塩、塩化リチウム
とフッ化リチウムの混合塩、塩化カリウムとフッ化カリ
ウムの混合塩のいずれかの混合塩から選択されることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のジルコ
ニウム廃棄物のリサイクルシステム。 - 【請求項７】 前記溶融塩溶融分離工程は陰極に析出し
た析出物を加熱して前記陰極に析出したジルコニウム金
属に付着している溶融塩を溶融した後、前記ジルコニウ
ム金属と分離するか、または前記陰極に付着している溶
融塩および溶融金属を沸点以上に加熱して蒸発させるこ
とで、前記溶融塩を分離することを特徴とする請求項２
記載のジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002152371A JP3940632B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002152371A JP3940632B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344578A true JP2003344578A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3940632B2 JP3940632B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=29769715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002152371A Expired - Fee Related JP3940632B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3940632B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008266662A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Toshiba Corp | 溶融塩電解精製装置及び溶融塩電解精製方法 |
| JP2013088117A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | 炉心溶融物の処理方法 |
| JP2013170290A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Toshiba Corp | 溶融塩電解装置および溶融塩電解方法 |
| JP2014081213A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Toshiba Corp | 放射性物質の処理方法 |
| KR101428860B1 (ko) | 2012-09-28 | 2014-08-14 | 한국원자력연구원 | 전해 회수 장치 |
| KR101533530B1 (ko) * | 2014-06-24 | 2015-07-02 | 김광일 | 폐지르코니아 블럭을 재생하여, 부분 안정화 지르코니아 블럭을 성형하는 블럭 재생방법 |
| JP2015125139A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社東芝 | 核燃料物質の計量管理方法 |
| GB2545934A (en) * | 2016-01-02 | 2017-07-05 | Richard Scott Ian | Single stage reprocessing of spent nuclear fuel |
| JP2017138259A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社東芝 | 金属合金燃料の電解処理装置及び電解処理方法 |
| JP2018525624A (ja) * | 2015-07-24 | 2018-09-06 | 中国原子能科学研究院Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ | ジルコニウム合金燃料を直接得るための使用済み核燃料の乾式再処理方法 |
| US10106902B1 (en) | 2016-03-22 | 2018-10-23 | Plasma Processes, Llc | Zirconium coating of a substrate |
| JP2019039047A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 株式会社東芝 | Ｚｒ含有混合物の電解回収方法及びＺｒ含有混合物の電解回収装置 |
| CN117702190A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 成都中核高通同位素股份有限公司 | 一种药用级钇-90的制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101513652B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-04-20 | 한국원자력연구원 | 복합폐기물 처리 방법 |
| KR101553895B1 (ko) * | 2014-11-27 | 2015-09-17 | 한국원자력연구원 | 복합폐기물 처리 방법 |
-
2002
- 2002-05-27 JP JP2002152371A patent/JP3940632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008266662A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Toshiba Corp | 溶融塩電解精製装置及び溶融塩電解精製方法 |
| JP2013088117A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | 炉心溶融物の処理方法 |
| JP2013170290A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Toshiba Corp | 溶融塩電解装置および溶融塩電解方法 |
| KR101428860B1 (ko) | 2012-09-28 | 2014-08-14 | 한국원자력연구원 | 전해 회수 장치 |
| JP2014081213A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Toshiba Corp | 放射性物質の処理方法 |
| JP2015125139A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社東芝 | 核燃料物質の計量管理方法 |
| KR101533530B1 (ko) * | 2014-06-24 | 2015-07-02 | 김광일 | 폐지르코니아 블럭을 재생하여, 부분 안정화 지르코니아 블럭을 성형하는 블럭 재생방법 |
| JP2018525624A (ja) * | 2015-07-24 | 2018-09-06 | 中国原子能科学研究院Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ | ジルコニウム合金燃料を直接得るための使用済み核燃料の乾式再処理方法 |
| GB2545934A (en) * | 2016-01-02 | 2017-07-05 | Richard Scott Ian | Single stage reprocessing of spent nuclear fuel |
| JP2017138259A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社東芝 | 金属合金燃料の電解処理装置及び電解処理方法 |
| US10106902B1 (en) | 2016-03-22 | 2018-10-23 | Plasma Processes, Llc | Zirconium coating of a substrate |
| JP2019039047A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 株式会社東芝 | Ｚｒ含有混合物の電解回収方法及びＺｒ含有混合物の電解回収装置 |
| CN117702190A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 成都中核高通同位素股份有限公司 | 一种药用级钇-90的制备方法 |
| CN117702190B (zh) * | 2024-02-06 | 2024-04-16 | 成都中核高通同位素股份有限公司 | 一种药用级钇-90的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3940632B2 (ja) | 2007-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Souček et al. | Pyrochemical reprocessing of spent fuel by electrochemical techniques using solid aluminium cathodes | |
| JP4504247B2 (ja) | マイナーアクチニドリサイクル方法 | |
| JP3940632B2 (ja) | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム | |
| Li et al. | Electrorefining experience for pyrochemical reprocessing of spent EBR-II driver fuel | |
| EP1366218B1 (en) | Electrorefining process for separating metals | |
| US7097747B1 (en) | Continuous process electrorefiner | |
| JP2002357696A (ja) | 固体廃棄物の除染方法及びその装置 | |
| JP6788899B2 (ja) | 高効率乾式再処理用電解槽および電解法 | |
| JP3120002B2 (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
| McPheeters et al. | Electrometallurgically treating metal, oxide, and al alloy spent nuclear fuel types | |
| Sohn et al. | Electrolytic recovery of high purity Zr from radioactively contaminated Zr alloys in chloride salts | |
| US20060169590A1 (en) | Process for separating metals | |
| JP2007063591A (ja) | ジルコニウム廃棄物処理方法及び溶融塩精製装置 | |
| JP3519557B2 (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
| Keiser Jr et al. | Zr-rich layers electrodeposited onto stainless steel cladding during the electrorefining of EBR-II fuel | |
| JP5017069B2 (ja) | 使用済燃料の再処理方法 | |
| JPH09257985A (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
| JP4053179B2 (ja) | 放射化汚染材料の除染方法とその装置 | |
| JP4025125B2 (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
| JPWO2004036595A1 (ja) | 軽水炉使用済燃料の再処理方法および装置 | |
| Laplace et al. | Electrodeposition of uranium and transuranics metals (Pu) on solid cathode | |
| JP2875819B2 (ja) | 溶融塩電解精製装置 | |
| JP2003521583A (ja) | アメリシウムの電解精錬 | |
| JPH06324189A (ja) | 溶融塩電解精製法 | |
| JPH1164577A (ja) | 使用済み燃料の溶融塩電解再処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041130 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060823 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070220 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070226 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070326 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070402 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3940632 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |