JP2012002599A - Sludge cleaning apparatus for used fuel and sludge cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
この技術は原子炉で使用された使用済み燃料を再処理する際に、再処理用設備機器の表面やフィルタの表面等にこびり付いたスラッジを除去および洗浄する、使用済み燃料のスラッジ洗浄装置およびスラッジ洗浄方法に関するものである。 This technology removes and cleans sludge stuck to the surface of equipment for reprocessing and the surface of filters when reprocessing spent fuel used in nuclear reactors. The present invention relates to a cleaning method.
原子炉で使用された使用済み燃料、例えば軽水炉で使用された使用済み燃料は、燃料再処理工場において再処理の対象とされている。この使用済み燃料の再処理工場では、使用済み燃料溶解工程、ウランとプルトニウムとの分離工程、ウランまたはプルトニウムの精製工程および脱硝工程などを組合せて行っている(特許文献1等参照)。
Spent fuel used in nuclear reactors, such as spent fuel used in light water reactors, is subject to reprocessing in fuel reprocessing plants. In this spent fuel reprocessing plant, a spent fuel dissolution process, a uranium and plutonium separation process, a uranium or plutonium purification process, a denitration process, and the like are performed in combination (see
使用済み燃料溶解工程では、使用済み燃料を硝酸で加熱溶解する処理が行われる。しかし、使用済み燃料の被覆管(ハル)の剪断片(切粉)等には、硝酸に溶解しにくい核分裂生成物(FP元素)からなるスラッジ(固形分)が存在することが知られており、従来では使用済み燃料再処理工場において、このスラッジを除去するために遠心清澄機やフィルタなどを設置している。 In the spent fuel dissolving step, a process of heating and melting the spent fuel with nitric acid is performed. However, it is known that sludge (solid content) consisting of fission products (FP element) that is difficult to dissolve in nitric acid is present in the shear pieces (chips) of the cladding tube (hull) of spent fuel. Conventionally, in spent fuel reprocessing plants, centrifugal clarifiers and filters are installed to remove this sludge.
遠心清澄機ではスラッジを遠心分離させ、この分離されたスラッジを遠心清澄機内の壁面に堆積させることで、スラッジの除去処理が行われている。そして、一定時間遠心分離作用を行ってスラッジを堆積させた後に、この堆積したスラッジを遠心清澄機から除去している。 In the centrifugal clarifier, sludge is removed by centrifuging sludge and depositing the separated sludge on the wall surface in the centrifugal clarifier. Then, after centrifugal separation is performed for a certain period of time to deposit sludge, the accumulated sludge is removed from the centrifugal clarifier.
なお、従来技術におけるスラッジの除去方法については、高圧水でスプレーしながら遠心清澄機のボウルをゆっくり回転させ、遠心清澄機の内面側に設けた突起物でスラッジを掻き取る方法が提案されている(特許文献2等参照)。
As for the sludge removal method in the prior art, a method has been proposed in which the bowl of the centrifugal clarifier is slowly rotated while spraying with high-pressure water, and the sludge is scraped off by a protrusion provided on the inner surface side of the centrifugal clarifier. (Refer to
また、軽水炉用の燃料再処理工場では、遠心清澄機内のボウル壁面にスラッジが堆積した場合、硝酸水溶液で遠心清澄機壁面に堆積したスラッジをリンスし、次に水タンクから水を遠心清澄機内に供給するポンプを使用して高圧水でスプレー洗浄し、洗浄液を洗浄液タンクに回収することも知られている(特許文献3参照)。 Also, in a fuel reprocessing plant for light water reactors, if sludge accumulates on the bowl wall in the centrifugal clarifier, the sludge deposited on the centrifugal clarifier wall is rinsed with an aqueous nitric acid solution, and then the water from the water tank enters the centrifugal clarifier. It is also known that spray cleaning is performed with high-pressure water using a supplied pump, and the cleaning liquid is collected in a cleaning liquid tank (see Patent Document 3).
さらに、遠心清澄機の壁面に堆積したスラッジが洗浄されたことを検査する方法として、ファイバスコープで遠心清澄機の内部を観察する方法も提案されている(特許文献4参照)。 Furthermore, as a method for inspecting that the sludge accumulated on the wall of the centrifugal clarifier has been cleaned, a method of observing the inside of the centrifugal clarifier with a fiberscope has been proposed (see Patent Document 4).
今後、高速増殖炉(FBR)で使用された使用済み燃料を再処理する計画がある。高速増殖炉で使用された燃料には、軽水炉の使用済み燃料と比べてスラッジ量、特にZrやMoなどのイオンが溶解液の中に多量に存在し、ZrやMoなどのイオンは核分裂生成物や超ウラン元素の合計重量の約15〜20%を占めており(特許文献5参照)、これらの元素が化学反応してモリブデン酸ジルコニウムというコロイド状の沈殿物を生成することも知られている。 There are plans to reprocess spent fuel used in the fast breeder reactor (FBR). The fuel used in the fast breeder reactor contains a large amount of sludge, especially ions such as Zr and Mo, in the solution compared to the spent fuel in the light water reactor. The ions such as Zr and Mo are fission products. And about 15 to 20% of the total weight of the transuranium element (see Patent Document 5), and it is also known that these elements chemically react to form a colloidal precipitate called zirconium molybdate. .
軽水炉の使用済み燃料を対象とする燃料再処理プロセスでは、溶解槽で使用済み燃料を溶解した後、不要なスラッジを遠心清澄機またはフィルタで除去している。そして、遠心清澄機の内面やフィルタに堆積したスラッジは、高圧水により洗浄するようにしている。 In the fuel reprocessing process for the spent fuel of the light water reactor, after the spent fuel is melted in the dissolution tank, unnecessary sludge is removed by a centrifugal clarifier or a filter. The sludge accumulated on the inner surface of the centrifugal clarifier and the filter is washed with high-pressure water.
軽水炉で発生するスラッジの主成分は、使用済み燃料の被覆管(ハル)を剪断した場合の剪断片(切粉)や、硝酸に溶解しにくい核分裂生成物(FP)元素等である。 The main components of sludge generated in a light water reactor are sheared pieces (chips) when the spent fuel cladding tube (hull) is sheared, fission product (FP) elements that are difficult to dissolve in nitric acid, and the like.
今後計画されている使用済み燃料ではスラッジ量が増え、さらに溶解液中にはZrやMoなどのイオンが多量に存在しており、これらが化学反応してモリブデン酸ジルコニウムというコロイド状の沈殿物が生成すると、これらの沈殿物が遠心清澄機内の壁面またはフィルタ表面等にこびり付き、従来の洗浄方法をそのまま適用した場合には、壁面等に堆積したスラッジが除去できなくなる可能性がある。 In the future spent fuel, the amount of sludge will increase, and there will be a large amount of ions such as Zr and Mo in the solution, and these will chemically react to form a colloidal precipitate called zirconium molybdate. When generated, these precipitates stick to the wall surface or filter surface in the centrifugal clarifier, and if the conventional cleaning method is applied as it is, sludge accumulated on the wall surface or the like may not be removed.
また、堆積したスラッジが除去できない場合には、遠心清澄機のバランスが崩れ、遠心清澄機のボウルが回らなくなり、スラッジがフィルタに目詰まりして、ろ過できなくなる可能性がある。 In addition, when the accumulated sludge cannot be removed, the balance of the centrifugal clarifier may be lost, the centrifugal clarifier bowl may not rotate, and the sludge may be clogged in the filter and may not be filtered.
上記事情に鑑みこの提案では、遠心清澄機の壁面やフィルタの表面等にスラッジが堆積し、こびり付いたような場合でも、スラッジを洗浄して除去することができ、遠心清澄機のバランスを良好に保持して遠心清澄機のボウルを円滑に回転させることができるとともに、フィルタを備えた構成の場合にはフィルタへの目詰まりを防止して、ろ過作用を十分に行うことができるスラッジ洗浄装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, in this proposal, even if sludge accumulates on the wall of the centrifugal clarifier, the surface of the filter, etc. and sticks, the sludge can be washed away and the balance of the centrifugal clarifier is improved. A sludge washing device that can hold and rotate the bowl of the centrifugal clarifier smoothly, and in the case of a configuration equipped with a filter, can prevent clogging of the filter and sufficiently perform the filtering action. The purpose is to provide.
この提案は、原子炉で使用された使用済み燃料を再処理する再処理工程において、前記使用済み燃料を燃料溶解液によって溶解させる際に、前記燃料溶解液から不溶解性固形分であるスラッジを分離するためのスラッジ洗浄装置であって、前記使用済み燃料溶解液に硝酸水溶液を供給する硝酸水溶液供給手段と、前記使用済み燃料溶解液に水を供給する水供給手段と、前記使用済み燃料溶解液にアルカリ水溶液を供給するアルカリ水溶液供給手段とを備えたことを特徴とする使用済み燃料のスラッジ洗浄装置を提供する。 In the reprocessing step of reprocessing spent fuel used in a nuclear reactor, when the spent fuel is dissolved by the fuel solution, sludge that is an insoluble solid content is removed from the fuel solution. A sludge cleaning device for separating, a nitric acid aqueous solution supplying means for supplying a nitric acid aqueous solution to the spent fuel solution, a water supplying means for supplying water to the used fuel solution, and the spent fuel dissolving There is provided a spent fuel sludge cleaning apparatus comprising an alkaline aqueous solution supply means for supplying an alkaline aqueous solution to a liquid.
また、この提案では、原子炉で使用された使用済み燃料を再処理する再処理工程において、前記使用済み燃料を燃料溶解液によって溶解させる際に、遠心清澄機を使用して前記燃料溶解液から不溶解性固形分であるスラッジを分離し、前記遠心清澄機の壁面に付着したスラッジの洗浄をアルカリ水溶液で行い、その後、水で洗浄することを特徴とする使用済み燃料のスラッジ洗浄方法を提供する。 Further, in this proposal, in the reprocessing step of reprocessing spent fuel used in a nuclear reactor, when the spent fuel is dissolved by the fuel solution, a centrifugal clarifier is used to remove the spent fuel from the fuel solution. Provided a method for cleaning sludge of spent fuel, wherein sludge that is insoluble solid content is separated, sludge adhering to the wall of the centrifugal clarifier is washed with an alkaline aqueous solution, and then washed with water To do.
上記構成によれば、遠心清澄機の壁面やフィルタの表面に付着したモリブデン酸ジルコニウム等のスラッジを、アルカリ水溶液に溶解させることで洗浄することが可能になり、従来ではこびり付きにより洗浄できなかったスラッジを洗浄処理することができる。 According to the above configuration, it becomes possible to wash the sludge such as zirconium molybdate adhering to the wall of the centrifugal clarifier or the surface of the filter by dissolving it in an alkaline aqueous solution. Can be washed.
以下、スラッジ洗浄装置の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a sludge cleaning apparatus will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態によるスラッジ洗浄装置を示す全体構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a sludge cleaning apparatus according to a first embodiment.
この図1に示すように、スラッジ洗浄装置1は、処理対象である使用済み燃料を収容して回転する容器として遠心清澄機1Aを備えている。この遠心清澄機1Aは例えば逆円錐形のボウル1aとして構成されており、遠心清澄機1A内には処理対象となる使用済み燃料が収容される。
As shown in FIG. 1, the
ボウル1aの下方には、アルカリ水溶液を収容するアルカリ水溶液タンク2が設置されている。アルカリ水溶液タンク2には、アルカリ水溶液供給配管3およびポンプ4が設けられ、ボウル1a内にアルカリ水溶液を供給(噴射)することができるようになっている。
Below the bowl 1a, an alkaline
また、ボウル1aの下方には、アルカリ水溶液タンク2に隣接して硝酸水溶液タンク6が設置されており、この硝酸水溶液タンク6には硝酸水溶液供給配管7およびポンプ8が設けられ、硝酸水溶液タンク6からボウル1a内に硝酸水溶液を供給(噴射)することができるようになっている。
A nitric acid aqueous solution tank 6 is installed below the bowl 1 a adjacent to the alkaline
さらに、硝酸水溶液タンク6に隣接して水タンク9が設置されており、この水タンク9には水供給管10およびポンプ11が設けられ、水タンク9から水供給管10を介してボウル1a内に水を供給(噴射)することができるようになっている。
Further, a water tank 9 is installed adjacent to the nitric acid aqueous solution tank 6. A
また、ボウル1aの下方には、ボウル1a内で使用された廃洗浄液を収容する廃洗浄液タンク5,13a,13bが設けられている。
Further, below the bowl 1a, waste cleaning
このように、遠心清澄機1Aには、処理溶媒としてのアルカリ水溶液を収容するアルカリ水溶液タンク2からボウル1aにアルカリ水溶液を供給するためのアルカリ水供給配管3およびアルカリ水溶液供給用ポンプ4が設けられ、アルカリ水溶液供給配管3の供給口3aからボウル1a内にアルカリ水溶液を供給できる構成としてある。
As described above, the
また、ポンプ4に隣接して、ボウル1aの下蓋側に硝酸水溶液タンク6およびこのタンク6に接続された硝酸水溶液供給用のポンプ8が設けてあり、このポンプ8に接続された硝酸水溶液供給配管7の硝酸水溶液供給口7aから、ボウル1a内に硝酸水溶液を供給(噴射)するようにしてある。
Further, a nitric acid aqueous solution tank 6 and a
ボウル1aの下方には、このボウル1a内に洗浄用の水を供給するための水タンク9が設けられ、この水タンク9に接続された水供給配管10にポンプ11が設けられている。さらに、廃洗浄液を供給するための廃洗浄液タンク13a,13bが設けられ、配管12,14を介して廃洗浄液タンク13a,13b内に廃洗浄液を供給するようにしている。
Below the bowl 1a, a water tank 9 for supplying cleaning water into the bowl 1a is provided, and a
次に、作用を「剪断・溶解工程27」、「分離工程28」等について説明する。遠心清澄機1Aは溶解液からの固相分離を行うものであり、溶解液に含まれる不溶性の成分は抽出工程の安全運転を妨げることから、予め除去しておく必要がある。
Next, the action will be described with respect to the “shear /
遠心清澄機1Aとしては、廃棄物発生量が少ない遠隔保守型の遠心清澄機の開発を進めた。試作機による性能評価試験では、アルミナなどの模擬粒子を用いて要求性能を満たすことを確認した。
As the
また、本実施形態においては、図示省略の送液ポンプを備え、溶解液の移送を行うことが可能となっている。すなわち、清澄工程で不溶性成分を除去する前の溶解成分を移送する送液ポンプは、不溶成分による詰まりが発生しにくいものである必要がある。また、多量のプルトニウムを含む水溶液の移送にはその硝酸濃度を低下させるものは使用できない。 Further, in the present embodiment, a liquid feed pump (not shown) is provided, and the dissolved liquid can be transferred. That is, the liquid feed pump that transfers the dissolved component before removing the insoluble component in the clarification step needs to be less likely to be clogged with the insoluble component. Moreover, the thing which reduces the nitric acid density | concentration cannot be used for the transfer of the aqueous solution containing a lot of plutonium.
本実施形態では、リバースフローダイバータ型のフルインデックスポンプの開発を行い、模擬粒子を含む液の移送試験を実施した。また、パルスカラムに代わる抽出器として遠心抽出器の開発も進めた。本実施形態による遠心清澄機1Aは小型でホールドアップ量が小さく、溶解液との接触時間が短いので溶媒の放射線劣化を少なくすることができる。
In the present embodiment, a reverse flow diverter type full index pump was developed, and a liquid transfer test including simulated particles was performed. We also developed a centrifugal extractor as an extractor to replace the pulse column. The
次に、図2を参照して、遠心清澄機1bの作用について詳細に説明する。図2は遠心清澄機の洗浄工程を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
本実施形態では、アルカリ水溶液および硝酸水溶液でのスラッジ洗浄装置が設置された遠心清澄機を適用している。 In the present embodiment, a centrifugal clarifier equipped with a sludge cleaning device using an aqueous alkali solution and an aqueous nitric acid solution is applied.
前述したように、使用済み燃料は剪断・溶解工程(装置)27で剪断、溶解され、その溶解液は遠心清澄機1Aでスラッジと分離され、分離工程(装置)28に移送される。遠心清澄機1Aには、アルカリ水溶液タンク2と、アルカリ水溶液を供給するアルカリ水溶液供給口3aとを備える。
As described above, the spent fuel is sheared and dissolved in the shearing / dissolution step (apparatus) 27, and the solution is separated from the sludge in the
また、アルカリ水溶液を遠心清澄機1Aに供給するポンプ4と、洗浄後のアルカリ水溶液を溜める廃洗浄液タンク5とを備え、さらに硝酸水溶液タンク6を備えている。
Moreover, the
本実施形態においては、スラッジの主成分として、モリブデン酸ジルコニウム(Zr(OH)2Mo2O7(H2O)2)が想定し得る。このモリブデン酸ジルコニウムが遠心清澄機1Aの壁面にこびり付き、従来の洗浄方法では洗浄できない可能性がある。
In the present embodiment, zirconium molybdate (Zr (OH) 2 Mo 2 O 7 (H 2 O) 2 ) can be assumed as the main component of the sludge. This zirconium molybdate sticks to the wall of the
そこで、モリブデン酸ジルコニウムについては、アルカリ条件下で例えば下記の反応式[化1]に基いてモリブデンを選択的に溶解させる。
[化1]
Zr(OH)2Mo2O7(H2O)2+4OH− → 2MoO4 2−+ZrO2・2(H2O)+3H2O
Therefore, for zirconium molybdate, molybdenum is selectively dissolved under alkaline conditions, for example, based on the following reaction formula [Chemical Formula 1].
[Chemical 1]
Zr (OH) 2 Mo 2 O 7 (H 2 O) 2 + 4OH − → 2MoO 4 2− + ZrO 2 · 2 (H 2 O) + 3H 2 O
ここで、FBRの使用済み燃料を再処理する場合の洗浄方法について説明する。 Here, a cleaning method when the spent fuel of the FBR is reprocessed will be described.
図2に示すように、まず、遠心清澄機1Aのボウル1a内の壁面にスラッジが堆積した場合、硝酸水溶液タンク6から硝酸水溶液をポンプ8を使用して硝酸水溶液供給配管7に供給し、硝酸水溶液供給口7aを介して遠心清澄機1Aの壁面を洗浄処理する(S101)。
As shown in FIG. 2, first, when sludge is accumulated on the wall surface in the bowl 1a of the
洗浄処理が終了した場合には、洗浄液を洗浄液タンク13に回収し、次に水タンク9から水を遠心清澄機1Aに、ポンプ11を使用して水供給配管10から水供給口10aを介して高圧で供給し、遠心清澄機1Aを運転して壁面を処理する(S102)。
When the cleaning process is completed, the cleaning liquid is collected in the cleaning
そして、所定のスラッジ処理が行われたか否かの確認を行い(S103)、スラッジ処理済みの確認ができた場合に(YES)、洗浄液の廃洗浄液タンク13a,13bからの回収処理を行う(S104)。
Then, it is confirmed whether or not a predetermined sludge process has been performed (S103). When it is confirmed that the sludge process has been completed (YES), a recovery process of the cleaning liquid from the waste cleaning
なお、その後に遠心清澄機1Aを再起動する場合、ボウル1aにスラッジが残留していると、遠心清澄機1Aを再起動した際に振動が生じる場合がある(S103,NO)。その場合には遠心清澄機1Aを停止し、ポンプ4を使用して、遠心清澄機1Aにアルカリ水溶液タンク2からアルカリ水溶液を遠心清澄機1Aに供給し、遠心清澄機1Aのボウル1aの壁面を洗浄する(S105)。
When the
次に、ポンプ11を使用して、水タンク9から水を遠心清澄機1Aの水供給口10aに高圧で供給し、遠心清澄機1Aの壁面を洗浄する(S106)。
洗浄後の各廃洗浄液は廃洗浄液タンク5に回収される。なお、ファイバスコープで直接観察等を行い、スラッジが洗浄できているかを確認してもよい(S107)。
その後、遠心清澄機1Aの運転を行う(S108)。
Next, using the
Each waste cleaning liquid after cleaning is collected in a waste cleaning
Thereafter, the
図3は、上記の[化1](1)式による反応が100%進むと仮定した場合に、水酸化ナトリウム水溶液が1リットル(L)当りに溶解するモリブデン酸ジルコニウムの量(g)を計算により算出したグラフである。なお、図3に示したグラフの縦軸にはモリブデン酸ジルコニウムの溶解量を示し、横軸にはPHを示している。 FIG. 3 shows the calculation of the amount (g) of zirconium molybdate in which the aqueous sodium hydroxide solution is dissolved per liter (L), assuming that the reaction according to the above formula (1) (1) proceeds 100%. It is the graph computed by these. The vertical axis of the graph shown in FIG. 3 indicates the amount of zirconium molybdate dissolved, and the horizontal axis indicates PH.
この図3に示したように、モリブデン酸ジルコニウムはpH12以下の水溶液には殆ど溶けない。実際にpH13の水酸化ナトリウムにモリブデン酸ジルコニウムを溶かした場合には、溶解量が3.8g/Lであり、pH14の水酸化ナトリウムにモリブデン酸ジルコニウムを溶かした場合には、溶解量が56g/Lと、このグラフに近い値が得られている。
As shown in FIG. 3, zirconium molybdate hardly dissolves in an aqueous solution having a pH of 12 or lower. When zirconium molybdate is actually dissolved in sodium hydroxide at
このグラフに基き、洗浄液にはpH12以上のアルカリ水溶液を適用することが望ましい。洗浄液のpHが高いほど、溶媒のアルカリ水溶液の量は少量で済む。廃液を減らす観点からpHが高くなるように、アルカリ水溶液の濃度はなるべく高い方が望ましい。 Based on this graph, it is desirable to apply an alkaline aqueous solution having a pH of 12 or more to the cleaning liquid. The higher the pH of the cleaning liquid, the smaller the amount of the alkaline aqueous solution of the solvent. From the viewpoint of reducing the waste liquid, it is desirable that the concentration of the alkaline aqueous solution is as high as possible so that the pH becomes high.
なお、アルカリ水溶液で洗浄処理する際には、廃液を減少するために、付着したスラッジをアルカリ水溶液で全部溶解させなくてもよく、十分にスラッジをアルカリ水溶液で濡らし、その後の工程の高圧水で洗浄処理する際に剥離させてもよい。洗浄後には、回収したアルカリ廃液を高レベル廃棄物としてガラス固化する。 When washing with an alkaline aqueous solution, in order to reduce the waste liquid, it is not necessary to completely dissolve the adhering sludge with the alkaline aqueous solution. Sufficiently wet the sludge with the alkaline aqueous solution, and then use the high-pressure water in the subsequent process. It may be peeled off during the cleaning process. After washing, the recovered alkaline waste liquid is vitrified as high-level waste.
ところで今後、使用済み燃料を再処理した場合、遠心清澄器1Aのボウル1a内に付着したスラッジとして、モリブデン酸ジルコニウムが付着する可能性がある。
By the way, when spent fuel is reprocessed in the future, zirconium molybdate may adhere as sludge adhering in the bowl 1a of the
この付着したモリブデン酸ジルコニウムについては従来、硝酸水溶液や高圧水では洗浄できない可能性があった。これに対し、本実施形態によるスラッジ洗浄装置1Aを設置した場合には、付着したモリブデン酸ジルコニウムをアルカリ水溶液に溶解させることにより、洗浄処理することが可能になる。
Conventionally, this adhered zirconium molybdate could not be washed with an aqueous nitric acid solution or high-pressure water. On the other hand, when the
以上のように、本実施形態によれば、スラッジ洗浄装置1Aを設置し、付着したモリブデン酸ジルコニウムをアルカリ水溶液に溶解させることで洗浄処理することが可能になり、こびり付きにより洗浄できないスラッジを洗浄処理することができる。これにより、従来ではフィルタの表面にスラッジとしてモリブデン酸ジルコニウムが付着し、この付着したモリブデン酸ジルコニウムを硝酸水溶液や水では洗浄できない可能性があったが、本実施形態によれば、こびり付きにより洗浄できなかったスラッジを洗浄処理することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
[第2実施形態]
図4は、第2実施形態によるスラッジ洗浄装置1(1B)を示す系統構成図であり、図5は洗浄工程を示すフローチャートである。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a system configuration diagram showing the sludge cleaning apparatus 1 (1B) according to the second embodiment, and FIG. 5 is a flowchart showing the cleaning process.
この実施形態のスラッジ洗浄装置1Bでは、ボウル1b内に設けたフィルタ29に付着するスラッジを除去するためのスラッジ洗浄装置を適用した場合について説明する。
In the sludge cleaning apparatus 1B of this embodiment, a case will be described in which a sludge cleaning apparatus for removing sludge adhering to the
図4に示すように、使用済み燃料は、剪断・溶解工程(装置)27で剪断および溶解されて、その溶解液はボウル1b内に供給され(矢印a1)、フィルタ29によりスラッジと分離されて分離工程(装置)28に移送されるようにしてある。
As shown in FIG. 4, the spent fuel is sheared and dissolved in a shearing / dissolution step (apparatus) 27, and the solution is supplied into the
また、フィルタ29を洗浄するためのアルカリ水溶液タンク15が設けられ、このアルカリ水溶液タンク15からアルカリ水溶液を供給する配管31にポンプ18が設けられている。そして、配管31の先端には上向きに開口するアルカリ水溶液供給口16が形成されて、ボウル1b内のフィルタ29に下方からアルカリ水溶液を噴射できるようにしてある。
An alkaline
また、フィルタ29に硝酸水溶液を供給するための硝酸水溶液タンク19が設けられ、この硝酸水溶液タンク19からボウル1b内に硝酸水溶液を供給する配管32の先端に、上向きに開口する硝酸水溶液供給口20が形成されている。そして、ボウル1b内のフィルタ29に向って下方から硝酸水溶液を噴射できるようにしてある。
Further, a nitric acid
また、硝酸水溶液を供給する配管32には、ボウル1b内のフィルタ29上側位置にアルカリ水溶液供給用の分岐配管32aが設けられて、硝酸水溶液をフィルタ29に噴射することができるようにしてある。
The piping 32 for supplying the aqueous nitric acid solution is provided with a
さらに、ボウル1b内に硝酸水溶液を供給するポンプ21が設けられ、水タンク22には、フィルタ29に向って水を供給する水供給口23が形成されている。また、水を遠心清澄機に供給する水供給用のポンプ24が設けられている。
Further, a
さらに、洗浄後の廃洗浄液を溜める廃洗浄液タンク25、26と、洗浄後の廃洗浄水を送給する配管34a,34bが設置されている。
Furthermore, waste cleaning
図5は洗浄工程を説明するフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the cleaning process.
この図5に示すように、本実施形態では洗浄時にフィルタ29の表面にスラッジが堆積した場合、ポンプ21を使用して、硝酸水溶液タンク19から硝酸水溶液を硝酸水溶液供給口20に供給し、フィルタ29に堆積したスラッジをリンスする(S201)。
硝酸水溶液は基本的には水供給管10によりフィルタの上方から下方に流す。なお、硝酸水溶液を下方から上方に流してもよい。リンス液は廃洗浄液タンク25に回収される(S202)。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, when sludge is accumulated on the surface of the
The aqueous nitric acid solution is basically caused to flow from the upper side to the lower side of the filter through the
次に、ポンプ24を使用して、水タンク22から水を水供給口23を介してフィルタ29に供給し、フィルタ29を洗浄処理する(S203)。
洗浄後の廃洗浄液は、廃洗浄液タンク26に回収される(S204)。
必要な廃洗浄液回収を行なった後、水タンク22の水供給口23からフィルタ29に水を供給し(S205)、フィルタを洗浄する(S206)。この場合、水は下流から上流に流す。
その後、フィルタ29の差圧または入口圧力または流量などを測定する(S207)。
Next, using the
The waste cleaning liquid after cleaning is collected in the waste cleaning liquid tank 26 (S204).
After the necessary waste cleaning liquid is collected, water is supplied from the
Thereafter, the differential pressure or the inlet pressure or the flow rate of the
また、フィルタにスラッジが残留しているかの判断を行う(S208)。この場合、スラッジが残留していると、フィルタ29の差圧により、入口側圧力は高くなり、流量は低くなる。
その場合にはポンプ18を使用して、フィルタ29にアルカリ水溶液タンク15からアルカリ水溶液をアルカリ水溶液供給口16に供給し、フィルタ29を洗浄する(S209)。
Further, it is determined whether sludge remains in the filter (S208). In this case, if sludge remains, the pressure on the inlet side increases and the flow rate decreases due to the differential pressure of the
In that case, the
なお、本実施形態では、アルカリ水溶液を基本的には硝酸水溶液と逆に、フィルタ29の下方側から上方側に供給するが、逆に上方側から下方側に流す構成としてもよい。
In the present embodiment, the alkaline aqueous solution is basically supplied from the lower side to the upper side of the
次に、ポンプ24を使用して水タンク22から水を水供給口23に供給し、水供給口23からフィルタ29に水を供給することにより(S210)、フィルタ29を洗浄する(S211)。
洗浄が終了した後には、各洗浄液を廃洗浄液タンク25に回収する。
なお、ファイバスコープで直接観察するなどして、スラッジが洗浄できているかを確認(S212)してもよい。
スラッジが洗浄できたことを確認した後に、運転を行なう(S213)。
Next, water is supplied from the
After the cleaning is completed, each cleaning solution is collected in the waste
Note that it may be confirmed (S212) whether the sludge has been cleaned by directly observing with a fiberscope.
After confirming that the sludge has been cleaned, operation is performed (S213).
なお、図3のグラフに示したように、洗浄液にはpH12以上のアルカリ水溶液を適用することが望ましい。洗浄液のpHが高いほど、溶媒であるアルカリ水溶液の量は少量で済むためである。したがって、廃液を減らす観点から、pHが高くなるように、できるだけ濃いアルカリ水溶液の洗浄液を適用する方が望ましい。 As shown in the graph of FIG. 3, it is desirable to apply an alkaline aqueous solution having a pH of 12 or more to the cleaning liquid. This is because the higher the pH of the cleaning liquid, the smaller the amount of the alkaline aqueous solution that is the solvent. Therefore, from the viewpoint of reducing the waste liquid, it is desirable to apply a cleaning solution of an alkaline aqueous solution as concentrated as possible so as to increase the pH.
また、アルカリ水溶液で洗浄処理する際には、廃液を減少するため、付着したスラッジをアルカリ水溶液で全部溶解させなくてもよく、十分にスラッジをアルカリ水溶液で濡らし、その後の工程で水洗浄する際に、剥離させてもよい。洗浄後には、回収したアルカリ廃液を高レベル廃棄物としてガラス固化する。 Also, when washing with an alkaline aqueous solution, the waste liquid is reduced, so it is not necessary to completely dissolve the attached sludge with the alkaline aqueous solution. When the sludge is sufficiently wetted with the alkaline aqueous solution and washed with water in the subsequent steps. Alternatively, it may be peeled off. After washing, the recovered alkaline waste liquid is vitrified as high-level waste.
今後、FBRの使用済み燃料を再処理した場合、フィルタ表面にスラッジとしてモリブデン酸ジルコニウムが付着する可能性がある。この付着したモリブデン酸ジルコニウムは硝酸水溶液や水では洗浄できない可能性があったが、本実施形態のスラッジ洗浄装置を適用することで、フィルタの表面に付着したモリブデン酸ジルコニウムをアルカリ水溶液に溶解させて洗浄することが可能となる。 In the future, when the spent fuel of FBR is reprocessed, zirconium molybdate may adhere to the filter surface as sludge. The adhering zirconium molybdate may not be cleaned with a nitric acid aqueous solution or water, but by applying the sludge cleaning device of this embodiment, the zirconium molybdate adhering to the surface of the filter is dissolved in an alkaline aqueous solution. It becomes possible to wash.
したがって、本実施形態によれば、モリブデン酸ジルコニウム等のコロイド状の沈殿物が遠心清澄機内の壁面やフィルタ表面等にこびり付いた場合でも、スラッジの除去が可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, sludge can be removed even when colloidal precipitates such as zirconium molybdate stick to the wall surface or filter surface in the centrifugal clarifier.
そして、堆積したスラッジが除去できることにより、遠心清澄機のバランスを保持することができ、遠心清澄機のボウルが回らなくなってスラッジがフィルタに目詰まりすることもなく、ろ過作用を円滑に行えるようになる。 And by removing the accumulated sludge, the balance of the centrifugal clarifier can be maintained, so that the bowl of the centrifugal clarifier does not rotate and the sludge is not clogged in the filter, so that the filtering action can be performed smoothly. Become.
これにより、遠心清澄機の壁面やフィルタの表面等にこびり付いたスラッジを洗浄により除去することができるとともに、遠心清澄機のバランスを良好に保持して遠心清澄機のボウルを円滑に回転させることができ、かつフィルタを備えた構成の場合には目詰まりを防止し、ろ過作用を十分に行うことができる。 As a result, sludge stuck to the wall of the centrifugal clarifier, the surface of the filter, etc. can be removed by cleaning, and the centrifugal clarifier bowl can be smoothly rotated while maintaining a good balance of the centrifugal clarifier. In the case of a configuration provided with a filter, clogging can be prevented and the filtration function can be sufficiently performed.
1 スラッジ洗浄装置
1A 遠心清澄機
1B スラッジ洗浄装置
1a ボウル
1b ボウル
2 アルカリ水溶液タンク
3 アルカリ水溶液供給配管
3a アルカリ水溶液供給口
4 ポンプ
5 廃洗浄液タンク
6 硝酸水溶液タンク
7 硝酸水溶液供給配管
7a 硝酸水溶液供給口
8 ポンプ
9 水タンク
10 水供給管
10a 水供給口
11 ポンプ
12 配管
13a,13b 廃洗浄液タンク
14 配管
15 アルカリ水溶液タンク
16 アルカリ水溶液供給口
18 ポンプ
19 硝酸水溶液タンク
20 硝酸水溶液供給口
21 ポンプ
22 水タンク
23 水供給口
24 ポンプ
25 廃洗浄液タンク
26 廃洗浄液タンク
27 剪断・溶解工程(装置)
28 分離工程(装置)
29 フィルタ
31 配管
31a 分岐配管
32 配管
32a 分岐配管
33 配管
34a,34b 廃洗浄水を送給する配管
DESCRIPTION OF
28 Separation process (equipment)
29
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010136359A JP2012002599A (en) | 2010-06-15 | 2010-06-15 | Sludge cleaning apparatus for used fuel and sludge cleaning method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016142599A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 三菱重工業株式会社 | Method foe removing radioactive substance |
-
2010
- 2010-06-15 JP JP2010136359A patent/JP2012002599A/en active Pending
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