JP2013088117A - 炉心溶融物の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炉心溶融物の処理方法は、炉心溶融物を陽極に装荷し(S11)、陰極に金属Zrを電解析出させる工程(S12)と、交換した陰極に金属Feを電解析出させる工程(S13)と、第1ガスをバブリングして陽極の雰囲気の酸化性を高める工程(S14)と、交換した陰極にU酸化物を電解析出させる工程(S15)と、第2ガスをバブリングして陽極の雰囲気の酸化性をさらに高める工程(S16)と、交換した陰極にU酸化物及びPu酸化物の混合物を電解析出させる工程(S17)と、陽極に残留する残留物を回収する工程(S18)と、電解浴12に含まれる核分裂生成物を回収する工程(S19)と、を含む。
【選択図】 図1
Description
このような炉心溶融物は、圧力容器や格納容器を切断し、これらと一体化して取り出される。このため炉心溶融物は、圧力容器を構成するFe系材料と、格納容器を構成するコンクリート材料と、被覆管やチャンネルボックスを構成するZr材料と、核燃料を構成する酸化ウラン及び酸化プルトニウムと、が混在している。
しかし、このような放射性物質を含む炉心溶融物の処理方法については、石棺処理を除き、これまで提案されていない。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1のフローチャートに示される第1実施形態に係る炉心溶融物の処理方法は、図2〜図5に例示される炉心溶融物の処理システム(処理システム10(10A,10B,10C,10D))を用いて具体的に実施される。
そのような電解浴12Aとして、NaCl−KCl、RbCl−NaCl、CsCl−NaCl、RbCl−KCl、CsCl−KCl、NaCl−MgCl2、NaCl−CaCl2、KCl−SrCl2、KCl−CaCl2、NaF−KF、LiF−KF、NaF−LiF、NaCl−NaF、KCl−KF等の混合塩が挙げられる。
陰極: Zr4+ + 4e- → Zr (2)
なお、処理システム10B(図3)における電解浴12B、陽極13及び陰極14Bは、処理システム10A(図2)における電解浴12A、陽極13及び陰極14Aと同じでよいが、電解浴12Bは、Feの不均化反応が生じない温度、具体的には融点が800℃以下の溶融塩組成であることが望ましい。
陰極: Fe2+(3+) + 2e-(3e-) → Fe (4)
なお、この工程(図1;S14,S15)は、次のS16,S17の工程で回収されるU酸化物及びPu酸化物の混合物(MOX)の組成を調整する意味もある。
陰極: UO2 2+ + 2e- → UO2 (6)
なお、処理システム10D(図5)における電解槽11、陽極13及び陰極14Dは、処理システム10C(図4)の構成と同様に、酸化性の高い第2ガス18Dに対し耐食性を有する材料で構成されることが望ましい。電解浴12D(図5)は、電解浴12A(図2)、電解浴12B(図3)又は電解浴12C(図4)と同じでよい。
陰極: UO2 2+ + PuO2 2+ + 4e- → UO2 + PuO2 (8)
この残留物は、そのまま取り出すか、もしくは電解終了後に電解槽11のヒータを切り、自然冷却して溶融塩を凝固させると、コンクリート等の残留物と溶融塩とが分離して容易に回収することができる。
図6のフローチャートに示される第2実施形態に係る炉心溶融物の処理方法は、図2、図3、図7、図8、図9に例示される炉心溶融物の処理システム(処理システム10(10A,10B,10E,10F,10G))を用いて具体的に実施される。
なお、図6のS21〜S23,S27及びS28は、それぞれ図1のS11〜S13,S18及びS19と同一工程であり、詳細説明の重複記載を省略する。
処理システム10Eでは、陰極14Eに炉心溶融物15Eが収容されるバスケットを接続し、陽極13Eに炭酸ガスの発生を防止する観点から炭素系材料以外の材料、例えば白金を使用する。
陽極: 4O2- → 2O2 + 8e- (10)
陰極: U4+ + 4e- → U (12)
この陰極14Gは、セラミック製るつぼに、液体カドミウムを収容させて構成されている。
なお、処理システム10G(図9)における電解浴12G及び陽極13は、処理システム10F(図8)における電解浴12F及び陽極13と同じでよい。
なお、電極反応式の記載を省略するがこの工程においては、前工程において回収されなかった金属Uやマイナーアクチニド金属(MA)も共に回収され、陰極14Gには、U−Pu−MA合金が電解析出する。
陰極: Pu4+ + 4e- → Pu (14)
この残留物は、そのまま取り出すか、もしくは電解終了後に電解槽11のヒータを切り、自然冷却して溶融塩を凝固させると、コンクリート等の残留物と溶融塩とを分離して容易に回収することができる。
この回収処理により、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素の核分裂生成物(FP)が選択的に除去され、電解浴12を再利用することができる。また、核分裂生成物(FP)が吸着させたゼオライトは、熱をかけてソーダライトにした後、人工鉱物の形態にして処分する。もしくは核分裂生成物(FP)が吸着させたゼオライトに圧力をかけて(HIP処理をして)、ガラス材と混合し、ガラス固化体にして処分する。
Claims (7)
- 炉心溶融物を陽極に装荷し陰極に金属Zrを電解析出させる工程を含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。
- 請求項1に記載の炉心溶融物の処理方法において、
交換した陰極に金属Feを電解析出させる工程を、さらに含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。 - 請求項2に記載の炉心溶融物の処理方法において、
第1ガスをバブリングして前記陽極の雰囲気の酸化性を高める工程と、
交換した陰極にU酸化物を電解析出させる工程と、をさらに含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。 - 請求項3に記載の炉心溶融物の処理方法において、
第2ガスをバブリングして前記陽極の雰囲気の酸化性をさらに高める工程と、
交換した陰極にU酸化物及びPu酸化物の混合物を電解析出させる工程と、をさらに含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。 - 請求項2に記載の炉心溶融物の処理方法において、
前記陽極に残留する金属酸化物を陰極として電解還元する工程と、
前記電解還元された金属を陽極としてこの金属を陰極に電解析出させる工程と、をさらに含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。 - 請求項4又は請求項5に記載の炉心溶融物の処理方法において、
前記陽極に残留する残留物を回収する工程をさらに含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の炉心溶融物の処理方法において、
電解浴に含まれる核分裂生成物を回収する工程をさらに含むことを特徴とする炉心溶融物の処理方法。
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