JP3051355B2 - 核燃料スクラップ乾式回収装置 - Google Patents
核燃料スクラップ乾式回収装置Info
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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
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、核燃料ペレット製
造工程で発生するスクラップを再度核燃料ペレット製造
用原料粉末として用いるため、このスクラップを乾式法
で回収する核燃料スクラップ乾式回収装置に関するもの
である。
造工程で発生するスクラップを再度核燃料ペレット製造
用原料粉末として用いるため、このスクラップを乾式法
で回収する核燃料スクラップ乾式回収装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】核燃料ペレット製造工程では成形時に残
粉末が発生し、また、不良成形体や焼結体の研削時には
研削くずが発生する。さらに、焼結ペレットの中には仕
様値を外れてしまうものもあり、これは不良ペレットと
して製品から選別されて除外される。このような残粉
末、研削くず、及び不良ペレット等は、スクラップとし
て回収し原材料として再使用するための回収工程に送ら
れる。
粉末が発生し、また、不良成形体や焼結体の研削時には
研削くずが発生する。さらに、焼結ペレットの中には仕
様値を外れてしまうものもあり、これは不良ペレットと
して製品から選別されて除外される。このような残粉
末、研削くず、及び不良ペレット等は、スクラップとし
て回収し原材料として再使用するための回収工程に送ら
れる。
【0003】この場合の回収・再生方法としては、回収
したスクラップを硝酸等の溶液で溶解して処理する湿式
方法と、回収したスクラップを空気中で酸化して8酸化
3ウラン(U3O8)の微粉末とし、原料粉末と混合し
て使用する乾式法とがある。しかし、湿式法は、工程が
複雑になることに加えて、発生する廃液中の酸やアルカ
リの処理、及び廃液中の窒素分の回収が困難であるとい
う問題を有している。
したスクラップを硝酸等の溶液で溶解して処理する湿式
方法と、回収したスクラップを空気中で酸化して8酸化
3ウラン(U3O8)の微粉末とし、原料粉末と混合し
て使用する乾式法とがある。しかし、湿式法は、工程が
複雑になることに加えて、発生する廃液中の酸やアルカ
リの処理、及び廃液中の窒素分の回収が困難であるとい
う問題を有している。
【0004】一方、乾式法では、焼結体スクラップを連
続式のキルンを通したり、あるいは焼結体スクラップを
容器に入れこれをバッチ式の加熱炉中に静置することに
より、空気雰囲気中での加熱が行われる。この空気雰囲
気中での加熱によりペレットの2酸化ウラン(UO2)
は酸化されて8酸化3ウラン(U3O8)となり、この
時の体積膨張を利用して酸化回収粉末を得ることができ
る。この乾式法は、工程が単純であり、また、廃液等の
廃棄物の処理に関する問題を発生しないという利点があ
るため、湿式法よりも多く用いられている。
続式のキルンを通したり、あるいは焼結体スクラップを
容器に入れこれをバッチ式の加熱炉中に静置することに
より、空気雰囲気中での加熱が行われる。この空気雰囲
気中での加熱によりペレットの2酸化ウラン(UO2)
は酸化されて8酸化3ウラン(U3O8)となり、この
時の体積膨張を利用して酸化回収粉末を得ることができ
る。この乾式法は、工程が単純であり、また、廃液等の
廃棄物の処理に関する問題を発生しないという利点があ
るため、湿式法よりも多く用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
乾式法は、スクラップ材料の微粉化を相変化による体積
変化のみに頼って行っているため、スクラップ材料の物
質形態が粉末や圧粉体である場合には、これを回収して
酸化させても体積変化による微粉化を生じさせることが
できない。そのため、従来の乾式法では回収するスクラ
ップの物質形態を焼結体に限定したり、あるいはスクラ
ップの物質形態が粉末や圧粉体である場合には、酸化後
に別工程で粉砕メディアを用いた粉砕作業を行わなけれ
ばならなかった。そして、粉砕メディアを用いた粉砕作
業を行った場合、粉砕メディアの磨耗等により回収粉末
中に不純物が混入するため、回収粉末それ自体を核燃料
ペレットの原材料として再使用することはできず、バー
ジン原料粉末に最大で20重量%程度混合するしか再使
用の方法はなかった。
乾式法は、スクラップ材料の微粉化を相変化による体積
変化のみに頼って行っているため、スクラップ材料の物
質形態が粉末や圧粉体である場合には、これを回収して
酸化させても体積変化による微粉化を生じさせることが
できない。そのため、従来の乾式法では回収するスクラ
ップの物質形態を焼結体に限定したり、あるいはスクラ
ップの物質形態が粉末や圧粉体である場合には、酸化後
に別工程で粉砕メディアを用いた粉砕作業を行わなけれ
ばならなかった。そして、粉砕メディアを用いた粉砕作
業を行った場合、粉砕メディアの磨耗等により回収粉末
中に不純物が混入するため、回収粉末それ自体を核燃料
ペレットの原材料として再使用することはできず、バー
ジン原料粉末に最大で20重量%程度混合するしか再使
用の方法はなかった。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、核燃料ペレット製造工程で発生したスクラップを
その物質形態如何に拘わらず回収・再生することがで
き、また、再生した回収粉末を核燃料ペレットの原材料
として直接再使用することが可能な核燃料スクラップ乾
式回収装置を提供することを目的としている。
あり、核燃料ペレット製造工程で発生したスクラップを
その物質形態如何に拘わらず回収・再生することがで
き、また、再生した回収粉末を核燃料ペレットの原材料
として直接再使用することが可能な核燃料スクラップ乾
式回収装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項1記載の発明は、核燃料ペレット
製造工程で発生した少なくとも2酸化ウランを有するス
クラップを回収し、このスクラップを加熱・酸化するこ
とにより核燃料ペレット製造用原料粉末を生成する核燃
料スクラップ乾式回収装置において、前記製造工程で発
生したスクラップを導入し、これを空気雰囲気中で、核
燃料粉末の焼結助剤として機能する粉砕メディアと共に
回転させながら所定温度で加熱する酸化粉砕用回転容器
と、前記酸化粉砕用回転容器と連通し、前記酸化粉砕用
回転容器で生成された酸化粉末を導入して、これを還元
雰囲気中で、核燃料粉末に混入しても有害とならない物
質からなる粉砕メディアと共に回転させながら所定温度
で加熱する還元粉砕用回転容器と、前記還元粉砕用回転
容器の払い出し口側に配設され、前記還元粉砕用回転容
器で生成された還元粉末を収納する粉末払い出し用容器
と、を備えたことを特徴とする。
の手段として、請求項1記載の発明は、核燃料ペレット
製造工程で発生した少なくとも2酸化ウランを有するス
クラップを回収し、このスクラップを加熱・酸化するこ
とにより核燃料ペレット製造用原料粉末を生成する核燃
料スクラップ乾式回収装置において、前記製造工程で発
生したスクラップを導入し、これを空気雰囲気中で、核
燃料粉末の焼結助剤として機能する粉砕メディアと共に
回転させながら所定温度で加熱する酸化粉砕用回転容器
と、前記酸化粉砕用回転容器と連通し、前記酸化粉砕用
回転容器で生成された酸化粉末を導入して、これを還元
雰囲気中で、核燃料粉末に混入しても有害とならない物
質からなる粉砕メディアと共に回転させながら所定温度
で加熱する還元粉砕用回転容器と、前記還元粉砕用回転
容器の払い出し口側に配設され、前記還元粉砕用回転容
器で生成された還元粉末を収納する粉末払い出し用容器
と、を備えたことを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記酸化粉砕用回転容器内で用いられる粉
砕メディアはアルミナ又はアルミナシリケート焼結体で
あり、前記還元粉砕用回転容器内で用いられる粉砕メデ
ィアは2酸化ウラン焼結体、アルミナ又はアルミナシリ
ケート焼結体のいずれかである、ことを特徴とする。
明において、前記酸化粉砕用回転容器内で用いられる粉
砕メディアはアルミナ又はアルミナシリケート焼結体で
あり、前記還元粉砕用回転容器内で用いられる粉砕メデ
ィアは2酸化ウラン焼結体、アルミナ又はアルミナシリ
ケート焼結体のいずれかである、ことを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、前記酸化粉砕用回転容器及び還元粉
砕用回転容器には、各容器内で生成された粉末の払い出
し口が設けられており、この払い出し口には、規定粒径
以下の微粉末のみを払い出すためのメッシュ部材が取り
付けられている、ことを特徴とする。
載の発明において、前記酸化粉砕用回転容器及び還元粉
砕用回転容器には、各容器内で生成された粉末の払い出
し口が設けられており、この払い出し口には、規定粒径
以下の微粉末のみを払い出すためのメッシュ部材が取り
付けられている、ことを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれかに記載の発明において、前記酸化粉砕用回転容
器と還元粉砕用回転容器との間に配設され、還元ガスの
導入及び排出が可能な第1の雰囲気置換用ホッパと、前
記還元粉砕用回転容器と粉末払い出し用容器との間に配
設され、還元ガスの導入及び排出が可能な第2の雰囲気
置換用ホッパと、を備えており、前記第1の雰囲気置換
用ホッパは、前記酸化粉砕用回転容器から払い出されて
きた酸化粉末を還元ガス中に晒した後前記還元粉砕用回
転容器に送り出し、前記第2の雰囲気置換用ホッパは、
前記還元粉砕用回転容器から払い出されてきた還元粉末
を不活性ガス中に晒した後前記粉末払い出し用容器に送
り出す、ことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記酸化粉砕用回転容
器と還元粉砕用回転容器との間に配設され、還元ガスの
導入及び排出が可能な第1の雰囲気置換用ホッパと、前
記還元粉砕用回転容器と粉末払い出し用容器との間に配
設され、還元ガスの導入及び排出が可能な第2の雰囲気
置換用ホッパと、を備えており、前記第1の雰囲気置換
用ホッパは、前記酸化粉砕用回転容器から払い出されて
きた酸化粉末を還元ガス中に晒した後前記還元粉砕用回
転容器に送り出し、前記第2の雰囲気置換用ホッパは、
前記還元粉砕用回転容器から払い出されてきた還元粉末
を不活性ガス中に晒した後前記粉末払い出し用容器に送
り出す、ことを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項1乃至4の
いずれかに記載の発明において、前記酸化粉砕用回転容
器及び還元粉砕用回転容器での前記所定温度は、300
℃〜900℃の温度である、ことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記酸化粉砕用回転容
器及び還元粉砕用回転容器での前記所定温度は、300
℃〜900℃の温度である、ことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態の構成を
示す説明図である。この図において、材料受入れホッパ
1は、核燃料ペレット製造工程で発生したスクラップ材
料を受け入れるためのものであり、その材料送り出し口
には酸化粉砕用回転容器(ボールミル)2が配設されて
いる。酸化粉砕用回転容器2内には、粉砕メディアとし
て予めムライト焼結体(アルミナシリケートAl−Si
−O焼結体)3が投入されている。また、酸化粉砕用回
転容器2の周囲にはヒータ4が配設されており、運転中
は内部を300℃〜900℃に加熱できるようになって
いる。そして、酸化粉砕用回転容器2の払い出し口には
メッシュ5が取り付けられており、酸化粉砕用回転容器
2内で生成された酸化粉末のうち規定粒径以下の微粉末
のみが酸化粉末払い出しホッパ6に払い出されるように
なっている。
示す説明図である。この図において、材料受入れホッパ
1は、核燃料ペレット製造工程で発生したスクラップ材
料を受け入れるためのものであり、その材料送り出し口
には酸化粉砕用回転容器(ボールミル)2が配設されて
いる。酸化粉砕用回転容器2内には、粉砕メディアとし
て予めムライト焼結体(アルミナシリケートAl−Si
−O焼結体)3が投入されている。また、酸化粉砕用回
転容器2の周囲にはヒータ4が配設されており、運転中
は内部を300℃〜900℃に加熱できるようになって
いる。そして、酸化粉砕用回転容器2の払い出し口には
メッシュ5が取り付けられており、酸化粉砕用回転容器
2内で生成された酸化粉末のうち規定粒径以下の微粉末
のみが酸化粉末払い出しホッパ6に払い出されるように
なっている。
【0013】酸化粉末払い出しホッパ6にはゲート7を
介して第1の雰囲気置換用ホッパ8が接続されている。
雰囲気置換用ホッパ8には、バルブ10を介して排気ポ
ンプ11が接続されており、また、バルブ12,13,
15を介して還元ガスボンベ14及び不活性ガスとして
の窒素ガスが充填されている窒素ガスボンベ16が接続
されている。還元ガスは、例えば、水素と窒素との混合
ガス(水素濃度:3〜100体積%)であるが、装置の
安全性の観点からは爆発限界以下である水素濃度4.5
体積%以下の混合ガスが好ましい。
介して第1の雰囲気置換用ホッパ8が接続されている。
雰囲気置換用ホッパ8には、バルブ10を介して排気ポ
ンプ11が接続されており、また、バルブ12,13,
15を介して還元ガスボンベ14及び不活性ガスとして
の窒素ガスが充填されている窒素ガスボンベ16が接続
されている。還元ガスは、例えば、水素と窒素との混合
ガス(水素濃度:3〜100体積%)であるが、装置の
安全性の観点からは爆発限界以下である水素濃度4.5
体積%以下の混合ガスが好ましい。
【0014】雰囲気置換用ホッパ8にはゲート9を介し
て還元粉砕用回転容器17が接続されている。還元粉砕
用回転容器17内には、粉砕メディアとして予め2酸化
ウラン(UO2)焼結体18が投入されている。また、
還元粉砕用回転容器17の周囲にはヒータ19が配設さ
れており、酸化粉砕用回転容器2と同様に、その運転中
は内部を300℃〜900℃に加熱できるようになって
いる。そして、還元粉砕用回転容器17の払い出し口に
はメッシュ20が取り付けられており、還元粉砕用回転
容器17内で生成された還元粉末のうち規定粒径以下の
微粉末のみが還元粉末払い出しホッパ21に払い出され
るようになっている。
て還元粉砕用回転容器17が接続されている。還元粉砕
用回転容器17内には、粉砕メディアとして予め2酸化
ウラン(UO2)焼結体18が投入されている。また、
還元粉砕用回転容器17の周囲にはヒータ19が配設さ
れており、酸化粉砕用回転容器2と同様に、その運転中
は内部を300℃〜900℃に加熱できるようになって
いる。そして、還元粉砕用回転容器17の払い出し口に
はメッシュ20が取り付けられており、還元粉砕用回転
容器17内で生成された還元粉末のうち規定粒径以下の
微粉末のみが還元粉末払い出しホッパ21に払い出され
るようになっている。
【0015】還元粉末払い出しホッパ21にはバルブ2
4を有する還元ガス導入口22を介して還元ガスボンベ
25が接続されている。そして、運転中は還元ガスボン
ベ25からの還元ガスが還元粉末払い出しホッパ21を
通って還元粉砕用回転容器17の内部に供給され、還元
ガス排出口23から排出されるようになっている。
4を有する還元ガス導入口22を介して還元ガスボンベ
25が接続されている。そして、運転中は還元ガスボン
ベ25からの還元ガスが還元粉末払い出しホッパ21を
通って還元粉砕用回転容器17の内部に供給され、還元
ガス排出口23から排出されるようになっている。
【0016】上記還元粉末払い出しホッパ21にはゲー
ト26を介して第2の雰囲気置換用ホッパ27が接続さ
れている。雰囲気置換用ホッパ27には、バルブ34を
介して排気ポンプ35が接続され、また、バルブ29,
30,32を介して還元ガスボンベ31及び不活性ガス
としての窒素ガスが充填されている窒素ガスボンベ33
が接続されている。
ト26を介して第2の雰囲気置換用ホッパ27が接続さ
れている。雰囲気置換用ホッパ27には、バルブ34を
介して排気ポンプ35が接続され、また、バルブ29,
30,32を介して還元ガスボンベ31及び不活性ガス
としての窒素ガスが充填されている窒素ガスボンベ33
が接続されている。
【0017】雰囲気置換用ホッパ27の払い出し口には
ゲート28が取り付けられており、このゲート28の下
方には、生成された還元粉末を収納するための粉末払い
出し用容器36が配置されている。
ゲート28が取り付けられており、このゲート28の下
方には、生成された還元粉末を収納するための粉末払い
出し用容器36が配置されている。
【0018】次に、上記のように構成される本実施形態
の回収装置を用いて行う回収・再生作業につき説明す
る。なお、核燃料ペレット製造工程で発生するスクラッ
プの材質は、2酸化ウラン(UO2)、2酸化ウラン及
び酸化ガドリニウム(Gd2O3)の混合物、2酸化ウ
ラン及び2酸化プルトニウム(PuO2)の混合物、2
酸化ウラン,酸化ガドリニウム及び2酸化プルトニウム
の混合物等であり、いずれにしろ2酸化ウランを主要成
分とするものである。
の回収装置を用いて行う回収・再生作業につき説明す
る。なお、核燃料ペレット製造工程で発生するスクラッ
プの材質は、2酸化ウラン(UO2)、2酸化ウラン及
び酸化ガドリニウム(Gd2O3)の混合物、2酸化ウ
ラン及び2酸化プルトニウム(PuO2)の混合物、2
酸化ウラン,酸化ガドリニウム及び2酸化プルトニウム
の混合物等であり、いずれにしろ2酸化ウランを主要成
分とするものである。
【0019】まず、核燃料ペレット製造工程で発生した
スクラップが材料受入れホッパ1に投入される。この場
合のスクラップは、粉末,圧粉体あるいは焼結体等のい
ずれでもよく、その物質形態を問わない。
スクラップが材料受入れホッパ1に投入される。この場
合のスクラップは、粉末,圧粉体あるいは焼結体等のい
ずれでもよく、その物質形態を問わない。
【0020】そして、材料受入れホッパ1から所定量の
スクラップが酸化粉砕用回転容器2内に投入され、スク
ラップはムライト焼結体3と共に回転されながらヒータ
4により最大900℃まで空気雰囲気中で加熱される。
2酸化ウランを主要成分とするスクラップは、この空気
雰囲気中での加熱により酸化されて8酸化3ウラン(U
3O8)に変化すると共に、その体積が増加し、この体
積増加によりスクラップはその形態が崩れて微粉化され
ることになる。この時、スクラップは、粉砕メディアで
あるムライト焼結体3により粉砕され常に新しい表面が
露出されることにより、その酸化反応が促進される。な
お、ムライト焼結体3は、空気雰囲気中では900℃の
高温下でもその形態が安定した状態で存在することがで
きる。
スクラップが酸化粉砕用回転容器2内に投入され、スク
ラップはムライト焼結体3と共に回転されながらヒータ
4により最大900℃まで空気雰囲気中で加熱される。
2酸化ウランを主要成分とするスクラップは、この空気
雰囲気中での加熱により酸化されて8酸化3ウラン(U
3O8)に変化すると共に、その体積が増加し、この体
積増加によりスクラップはその形態が崩れて微粉化され
ることになる。この時、スクラップは、粉砕メディアで
あるムライト焼結体3により粉砕され常に新しい表面が
露出されることにより、その酸化反応が促進される。な
お、ムライト焼結体3は、空気雰囲気中では900℃の
高温下でもその形態が安定した状態で存在することがで
きる。
【0021】ところで、酸化粉砕用回転容器2のような
連続式の乾式ボールミルによって粉末を粉砕した場合、
この粉末中には粉砕メディアの磨耗により、一般に、約
20〜500ppmの粉砕メディア成分の混入が認めら
れる。しかし、本実施形態において粉砕メディアとして
用いられているムライト(アルミナシリケート)焼結体
3は、通常、核燃料ペレットを製造する際に焼結助剤と
して微量添加混合されるものであり、酸化粉砕用回転容
器2内で生成される酸化粉末中に混入したとしても何ら
問題は生じない。むしろ、ムライト焼結体3の成分が酸
化粉末中に混入した方が、核燃料粉末の焼結助剤として
積極的に機能させることができるため好ましいものと言
える。
連続式の乾式ボールミルによって粉末を粉砕した場合、
この粉末中には粉砕メディアの磨耗により、一般に、約
20〜500ppmの粉砕メディア成分の混入が認めら
れる。しかし、本実施形態において粉砕メディアとして
用いられているムライト(アルミナシリケート)焼結体
3は、通常、核燃料ペレットを製造する際に焼結助剤と
して微量添加混合されるものであり、酸化粉砕用回転容
器2内で生成される酸化粉末中に混入したとしても何ら
問題は生じない。むしろ、ムライト焼結体3の成分が酸
化粉末中に混入した方が、核燃料粉末の焼結助剤として
積極的に機能させることができるため好ましいものと言
える。
【0022】さて、上記の酸化粉砕用回転容器2内での
酸化により生成された酸化粉末は、酸化粉末払い出しホ
ッパ6に払い出される。この時、酸化粉末は払い出し口
に取り付けられたメッシュ5を通過するようになってい
るため、酸化粉末払い出しホッパ6に払い出されるの
は、予め定めてある規定粒径以下の微粉化された酸化粉
末だけとなる。酸化粉末払い出しホッパ6に一定量の酸
化粉末が払い出されるとゲート7が開き、酸化粉末払い
出しホッパ6内の酸化粉末は雰囲気置換用ホッパ8内に
投入される。
酸化により生成された酸化粉末は、酸化粉末払い出しホ
ッパ6に払い出される。この時、酸化粉末は払い出し口
に取り付けられたメッシュ5を通過するようになってい
るため、酸化粉末払い出しホッパ6に払い出されるの
は、予め定めてある規定粒径以下の微粉化された酸化粉
末だけとなる。酸化粉末払い出しホッパ6に一定量の酸
化粉末が払い出されるとゲート7が開き、酸化粉末払い
出しホッパ6内の酸化粉末は雰囲気置換用ホッパ8内に
投入される。
【0023】酸化粉末が雰囲気置換用ホッパ8内に投入
されると、ゲート7が閉じられると共にバルブ10が開
かれ、排気ポンプ11の運転が開始される。そして、雰
囲気置換用ホッパ8内の空気が排出され、内部が真空に
なるとバルブ10は閉じられて排気ポンプ11の運転が
停止される。次いで、バルブ12,13が開かれて還元
ガスボンベ14からの還元ガスが雰囲気置換用ホッパ8
内に充填され、雰囲気が置換される。雰囲気置換用ホッ
パ8内の圧力が大気圧に達した時点でバルブ12,13
は閉じられ、還元ガスの充填が停止される。
されると、ゲート7が閉じられると共にバルブ10が開
かれ、排気ポンプ11の運転が開始される。そして、雰
囲気置換用ホッパ8内の空気が排出され、内部が真空に
なるとバルブ10は閉じられて排気ポンプ11の運転が
停止される。次いで、バルブ12,13が開かれて還元
ガスボンベ14からの還元ガスが雰囲気置換用ホッパ8
内に充填され、雰囲気が置換される。雰囲気置換用ホッ
パ8内の圧力が大気圧に達した時点でバルブ12,13
は閉じられ、還元ガスの充填が停止される。
【0024】この後、ゲート9が開き雰囲気置換用ホッ
パ8内の粉末は還元粉砕用回転容器17内に投入され
る。粉末が還元粉砕用回転容器17内に投入された後、
ゲート7,9が閉じられ、上記と同様の手順で雰囲気置
換用ホッパ8内のガスが排出される。次いで、バルブ1
2,15が開かれて窒素ガスボンベ16からの窒素ガス
が雰囲気置換用ホッパ8内に充填され、再び雰囲気が置
換される。これにより、雰囲気置換用ホッパ8内への次
の酸化粉末の投入に対する準備が行われる。
パ8内の粉末は還元粉砕用回転容器17内に投入され
る。粉末が還元粉砕用回転容器17内に投入された後、
ゲート7,9が閉じられ、上記と同様の手順で雰囲気置
換用ホッパ8内のガスが排出される。次いで、バルブ1
2,15が開かれて窒素ガスボンベ16からの窒素ガス
が雰囲気置換用ホッパ8内に充填され、再び雰囲気が置
換される。これにより、雰囲気置換用ホッパ8内への次
の酸化粉末の投入に対する準備が行われる。
【0025】雰囲気置換用ホッパ8から粉末が還元粉砕
用回転容器17内に投入されると、バルブ24が開き還
元ガスボンベ25から一定量の還元ガスが還元粉末払い
出しホッパ21を介して還元粉砕用回転容器17内に供
給される。そして、ヒータ19により還元粉砕用回転容
器17内の粉末は最大900℃まで還元雰囲気中で加熱
される。この還元雰囲気中での加熱により8酸化3ウラ
ン(U3O8)の粉末は2酸化ウラン(UO2)に還元
される。
用回転容器17内に投入されると、バルブ24が開き還
元ガスボンベ25から一定量の還元ガスが還元粉末払い
出しホッパ21を介して還元粉砕用回転容器17内に供
給される。そして、ヒータ19により還元粉砕用回転容
器17内の粉末は最大900℃まで還元雰囲気中で加熱
される。この還元雰囲気中での加熱により8酸化3ウラ
ン(U3O8)の粉末は2酸化ウラン(UO2)に還元
される。
【0026】この時、還元粉砕用回転容器17内の粉末
は、粉砕メディアである二酸化ウラン焼結体18により
粉砕され常に新しい表面が露出されることにより、その
還元反応が促進される。これにより、焼結性の高い粉末
が生成される。
は、粉砕メディアである二酸化ウラン焼結体18により
粉砕され常に新しい表面が露出されることにより、その
還元反応が促進される。これにより、焼結性の高い粉末
が生成される。
【0027】この場合、酸化粉砕用回転容器2の場合と
同様に、粉砕メディアである二酸化ウラン焼結体18の
成分が還元粉末中に混入される。しかし、二酸化ウラン
焼結体18の成分はこの還元粉末と同一のUO2であ
り、有害不純物ではないため、この場合の混入も何ら問
題となることはない。
同様に、粉砕メディアである二酸化ウラン焼結体18の
成分が還元粉末中に混入される。しかし、二酸化ウラン
焼結体18の成分はこの還元粉末と同一のUO2であ
り、有害不純物ではないため、この場合の混入も何ら問
題となることはない。
【0028】上記の還元粉砕用回転容器17内での還元
により生成された還元粉末は、還元粉末払い出しホッパ
21に払い出される。この時、還元粉末は払い出し口に
取り付けられたメッシュ20を通過するようになってい
るため、還元粉末払い出しホッパ21に払い出されるの
は、予め定めてある規定粒径以下の微粉化された還元粉
末だけとなる。
により生成された還元粉末は、還元粉末払い出しホッパ
21に払い出される。この時、還元粉末は払い出し口に
取り付けられたメッシュ20を通過するようになってい
るため、還元粉末払い出しホッパ21に払い出されるの
は、予め定めてある規定粒径以下の微粉化された還元粉
末だけとなる。
【0029】還元粉末が還元粉末払い出しホッパ21内
に投入されると、バルブ34が開かれて排気ポンプ35
の運転が開始され、第2の雰囲気置換用ホッパ27内の
空気が排出される。そして、内部が真空になるとバルブ
34は閉じられ排気ポンプ35の運転が停止される。次
いで、バルブ29,30が開かれて還元ガスボンベ31
からの還元ガスが雰囲気置換用ホッパ27内に充填さ
れ、雰囲気が置換される。
に投入されると、バルブ34が開かれて排気ポンプ35
の運転が開始され、第2の雰囲気置換用ホッパ27内の
空気が排出される。そして、内部が真空になるとバルブ
34は閉じられ排気ポンプ35の運転が停止される。次
いで、バルブ29,30が開かれて還元ガスボンベ31
からの還元ガスが雰囲気置換用ホッパ27内に充填さ
れ、雰囲気が置換される。
【0030】この後、ゲート26が開き還元粉末払い出
しホッパ21内の粉末は雰囲気置換用ホッパ27内に投
入される。そして、ゲート26が閉じられると共にバル
ブ34が開かれ、排気ポンプ35の運転により雰囲気置
換用ホッパ27内の還元ガスが排出される。還元ガスが
排出されると、バルブ34が閉じられると共にバルブ2
9,32が開かれ、窒素ガスボンベ33からの窒素ガス
が雰囲気置換用ホッパ27内に充填される。
しホッパ21内の粉末は雰囲気置換用ホッパ27内に投
入される。そして、ゲート26が閉じられると共にバル
ブ34が開かれ、排気ポンプ35の運転により雰囲気置
換用ホッパ27内の還元ガスが排出される。還元ガスが
排出されると、バルブ34が閉じられると共にバルブ2
9,32が開かれ、窒素ガスボンベ33からの窒素ガス
が雰囲気置換用ホッパ27内に充填される。
【0031】次いで、ゲート28が開かれ、最終的な回
収粉末が粉末払い出し用容器36内に収納される。この
後、雰囲気置換用ホッパ27内は、次の回収粉末の払い
出しに備えるために、上記と同様の手順で排気ポンプ3
5により排気された後、還元ガスボンベ31からの還元
ガスが充填され、雰囲気が置換される。
収粉末が粉末払い出し用容器36内に収納される。この
後、雰囲気置換用ホッパ27内は、次の回収粉末の払い
出しに備えるために、上記と同様の手順で排気ポンプ3
5により排気された後、還元ガスボンベ31からの還元
ガスが充填され、雰囲気が置換される。
【0032】上記した図1の構成では、核燃料ペレット
製造工程で発生したスクラップを酸化粉砕用回転容器2
により酸化して8酸化3ウラン(U3O8)の酸化微粉
末を生成した後、この酸化微粉末を還元粉砕用回転容器
17により還元するようにしている。この還元により、
表面が活性な焼結性の高い2酸化ウラン(UO2)の還
元微粉末を生成することができる。すなわち、従来の乾
式法では、スクラップが粉末や圧粉体の場合には微粉化
できないためスクラップの物質形態を焼結体に限定した
り、粉末や圧粉体のスクラップを微粉化するために別工
程で粉砕作業行っていたが、図1の構成によれば、物質
形態の如何を問わず、連続した工程中でスクラップを微
粉化することができる。
製造工程で発生したスクラップを酸化粉砕用回転容器2
により酸化して8酸化3ウラン(U3O8)の酸化微粉
末を生成した後、この酸化微粉末を還元粉砕用回転容器
17により還元するようにしている。この還元により、
表面が活性な焼結性の高い2酸化ウラン(UO2)の還
元微粉末を生成することができる。すなわち、従来の乾
式法では、スクラップが粉末や圧粉体の場合には微粉化
できないためスクラップの物質形態を焼結体に限定した
り、粉末や圧粉体のスクラップを微粉化するために別工
程で粉砕作業行っていたが、図1の構成によれば、物質
形態の如何を問わず、連続した工程中でスクラップを微
粉化することができる。
【0033】また、図1の構成では、酸化粉砕用回転容
器2内の粉砕メディアには焼結助剤としての機能を有す
るムライト(アルミナとシリカの化合物であるアルミナ
シリケート)焼結体を用い、還元粉砕用回転容器17内
の粉砕メディアには生成される粉末と同一物質である2
酸化ウラン(UO2)焼結体を用いるようにしているの
で、粉砕メディアの磨耗に伴う有害物質の生成粉末への
混入を防止することができる。したがって、生成された
回収粉末を直接核燃料ペレットの原材料として再使用す
ることができる。なお、上記実施形態では、還元粉砕用
回転容器17内の粉砕メディアを2酸化ウラン(UO
2)焼結体としているが、酸化粉砕用回転容器2と同様
にムライト焼結体を用いるようにしてもよい。
器2内の粉砕メディアには焼結助剤としての機能を有す
るムライト(アルミナとシリカの化合物であるアルミナ
シリケート)焼結体を用い、還元粉砕用回転容器17内
の粉砕メディアには生成される粉末と同一物質である2
酸化ウラン(UO2)焼結体を用いるようにしているの
で、粉砕メディアの磨耗に伴う有害物質の生成粉末への
混入を防止することができる。したがって、生成された
回収粉末を直接核燃料ペレットの原材料として再使用す
ることができる。なお、上記実施形態では、還元粉砕用
回転容器17内の粉砕メディアを2酸化ウラン(UO
2)焼結体としているが、酸化粉砕用回転容器2と同様
にムライト焼結体を用いるようにしてもよい。
【0034】上記のように、本発明の特徴は核燃料スク
ラップを酸化、還元して回収する装置において当該反応
を速やかに行えるよう所定雰囲気で加熱する際に粉砕操
作を同時に行って反応を促進させることにある。また、
通常こういった粉砕操作では粉砕メディアの磨耗による
粉末の汚染が避けられないが、本発明では、この粉砕メ
ディアの磨耗を積極的に利用して核燃料原料粉末中に焼
結助剤を添加することを特徴としている。従って、粉砕
メディアの材質としては核燃料粉末の焼結助剤として機
能する物質であり、かつ焼結体の強度がUO2と同程度
かそれ以上の強度であれば任意の物質でよいことにな
る。現在、UO2の焼結助剤として様々な物質が見いだ
されているが、高温での安定性、強度等の観点からアル
ミナ系セラミックスが適当であるとを考えられる。すな
わち、粉砕メディアの物質としてはアルミナ、あるいは
アルミナとシリカの化合物であるアルミナシリケート
(ムライト)となる。
ラップを酸化、還元して回収する装置において当該反応
を速やかに行えるよう所定雰囲気で加熱する際に粉砕操
作を同時に行って反応を促進させることにある。また、
通常こういった粉砕操作では粉砕メディアの磨耗による
粉末の汚染が避けられないが、本発明では、この粉砕メ
ディアの磨耗を積極的に利用して核燃料原料粉末中に焼
結助剤を添加することを特徴としている。従って、粉砕
メディアの材質としては核燃料粉末の焼結助剤として機
能する物質であり、かつ焼結体の強度がUO2と同程度
かそれ以上の強度であれば任意の物質でよいことにな
る。現在、UO2の焼結助剤として様々な物質が見いだ
されているが、高温での安定性、強度等の観点からアル
ミナ系セラミックスが適当であるとを考えられる。すな
わち、粉砕メディアの物質としてはアルミナ、あるいは
アルミナとシリカの化合物であるアルミナシリケート
(ムライト)となる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、核燃料
ペレット製造工程で発生したスクラップをその物質形態
如何に拘わらず回収・再生することができ、また、再生
した回収粉末は核燃料ペレットの原材料として直接再使
用することができる。
ペレット製造工程で発生したスクラップをその物質形態
如何に拘わらず回収・再生することができ、また、再生
した回収粉末は核燃料ペレットの原材料として直接再使
用することができる。
【図1】本発明の実施形態の構成を示す説明図。
1 材料受入れホッパ 2 酸化粉砕用回転容器 3 ムライト焼結体 4 ヒータ 5 メッシュ 6 酸化粉末払い出しホッパ 7 ゲート 8 第1の雰囲気置換用ホッパ 9 ゲート 10 バルブ 11 排気ポンプ 12 バルブ 13 バルブ 14 還元ガスボンベ 15 バルブ 16 窒素ガスボンベ 17 還元粉砕用回転容器 18 二酸化ウラン焼結体 19 ヒータ 20 メッシュ 21 還元粉末払い出しホッパ 22 還元ガス導入口 23 還元ガス排出口 24 バルブ 25 還元ガスボンベ 26 ゲート 27 第2の雰囲気置換用ホッパ 28 ゲート 29 バルブ 30 バルブ 31 還元ガスボンべ 32 バルブ 33 窒素ガスボンべ 34 バルブ 35 排気ポンプ 36 粉末払い出し用容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/62 G21C 21/02 B09B 5/00
Claims (5)
- 【請求項1】核燃料ペレット製造工程で発生した少なく
とも2酸化ウランを有するスクラップを回収し、このス
クラップを加熱・酸化することにより核燃料ペレット製
造用原料粉末を生成する核燃料スクラップ乾式回収装置
において、 前記製造工程で発生したスクラップを導入し、これを空
気雰囲気中で、核燃料粉末の焼結助剤として機能する粉
砕メディアと共に回転させながら所定温度で加熱する酸
化粉砕用回転容器と、 前記酸化粉砕用回転容器と連通し、前記酸化粉砕用回転
容器で生成された酸化粉末を導入して、これを還元雰囲
気中で、核燃料粉末に混入しても有害とならない物質か
らなる粉砕メディアと共に回転させながら所定温度で加
熱する還元粉砕用回転容器と、 前記還元粉砕用回転容器の払い出し口側に配設され、前
記還元粉砕用回転容器で生成された還元粉末を収納する
粉末払い出し用容器と、 を備えたことを特徴とする核燃料スクラップ乾式回収装
置。 - 【請求項2】前記酸化粉砕用回転容器内で用いられる粉
砕メディアはアルミナ又はアルミナシリケート焼結体で
あり、 前記還元粉砕用回転容器内で用いられる粉砕メディアは
2酸化ウラン焼結体、アルミナ又はアルミナシリケート
焼結体のいずれかである、 ことを特徴とする請求項1記載の核燃料スクラップ乾式
回収装置。 - 【請求項3】前記酸化粉砕用回転容器及び還元粉砕用回
転容器には、各容器内で生成された粉末の払い出し口が
設けられており、この払い出し口には、規定粒径以下の
微粉末のみを払い出すためのメッシュ部材が取り付けら
れている、 ことを特徴とする請求項1又は2記載の核燃料スクラッ
プ乾式回収装置。 - 【請求項4】前記酸化粉砕用回転容器と還元粉砕用回転
容器との間に配設され、還元ガスの導入及び排出が可能
な第1の雰囲気置換用ホッパと、 前記還元粉砕用回転容器と粉末払い出し用容器との間に
配設され、還元ガスの導入及び排出が可能な第2の雰囲
気置換用ホッパと、 を備えており、前記第1の雰囲気置換用ホッパは、前記
酸化粉砕用回転容器から払い出されてきた酸化粉末を還
元ガス中に晒した後前記還元粉砕用回転容器に送り出
し、前記第2の雰囲気置換用ホッパは、前記還元粉砕用
回転容器から払い出されてきた還元粉末を不活性ガス中
に晒した後前記粉末払い出し用容器に送り出す、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の核
燃料スクラップ乾式回収装置。 - 【請求項5】前記酸化粉砕用回転容器及び還元粉砕用回
転容器での前記所定温度は、300℃〜900℃の温度
である、 ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の核
燃料スクラップ乾式回収装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9037509A JP3051355B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 核燃料スクラップ乾式回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9037509A JP3051355B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 核燃料スクラップ乾式回収装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10232294A JPH10232294A (ja) | 1998-09-02 |
JP3051355B2 true JP3051355B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=12499511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9037509A Expired - Fee Related JP3051355B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 核燃料スクラップ乾式回収装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3051355B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3553520B2 (ja) * | 2001-04-19 | 2004-08-11 | 三菱重工業株式会社 | 放射性物質貯蔵部材の製造方法および押出成形用ビレット |
JP4512029B2 (ja) * | 2005-12-01 | 2010-07-28 | 株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン | 原子燃料ウランスクラップ回収装置 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP9037509A patent/JP3051355B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10232294A (ja) | 1998-09-02 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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