JP5016964B2 - 溶融塩電解精製装置及び溶融塩電解精製方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る第1の実施の形態を図1および図2を用いて説明する。
図1は、本発明に係る溶融塩電解精製装置の構成を示したものである。
図1において、加熱溶融状態の溶融塩3は電気炉1内に設置された電解槽2中に収容されている。この溶融塩3中に使用済み核燃料4が装荷された陽極容器5と絶縁材料で形成され液体金属陰極6を収容する液体金属ルツボ7が設置されている。
本発明に係る第2の実施の形態を、図3を用いて説明する。
液体金属陰極ルツボ7内に配置された内側容器8に対し、上記圧縮装置10による圧縮動作を繰り返し行うと、固体析出物12は内側容器8の底部に徐々に堆積することになり、その結果、液体金属陰極界面はルツボ7内を次第に上昇する。この上昇した界面がルツボの縁を超えると回収したU、TRUは液体金属陰極ルツボ7の外側に落下しU、TRUの回収が困難になる。そこで液体金属陰極ルツボ7を収納するルツボ外容器9を液体金属陰極ルツボ7の周囲に設置することにより、液体金属陰極ルツボ7からあふれたU、TRUを含む液体金属をルツボ外容器9に回収する。
第3の実施の形態を図4を用いて説明する。
内側容器8の底部に圧縮された固体析出物12は、析出量が多くなると液体金属陰極の回収効率に悪影響を及ぼすので、適宜、電解槽2の外部に取り出す必要がある。そのために、圧縮装置10と内側容器8とを図示しない着脱可能な係合手段により係合/取外し可能とする。なお、係合手段はフック等、通常の係合手段が用いられる。そして、固体析出物12を電解槽2の外部に取り出すときは、圧縮装置10と内側容器8を前記係合手段により係合し、固体析出物12を内側容器8とともに液体金属陰極6内から引き上げ、固体析出物12を回収する。これにより電解槽2の運転を停止することなく固体析出物12を回収することができる。内側容器8の引き上げの際に、内側容器8内の液体金属は内側容器8下部に設けたメッシュまたは焼結金属等からなるフィルター8aを通し陰極ルツボ内に戻され、再度陰極としての使用が可能となる。
第4の実施の形態を図5を用いて説明する。
固形析出物12は上述した第1、第2及び第3の実施の形態で示した操作を繰り返すことにより圧縮、回収されるが、電解精製が進行するにつれ液体金属陰極ルツボ7内の液体金属はルツボ外容器9にあふれ出るため液位が低下する。この液位を回復するため液体陰極材導入管13を設置し、ここから液体金属材料14を導入することで液体金属陰極の液位を回復する。
第5の実施の形態を図6を用いて説明する。
上述した第1、第2、第3及び第4の実施の形態で説明した操作を繰り返すことにより、固体析出物の圧縮、回収及び液位の回復を行うが、電解精製が進行するにつれ液体金属陰極ルツボ7からあふれ出したU、TRUの溶解した液体金属はルツボ外容器9に溜まっていく。そこで液体金属はルツボ外容器9に溜まった液体金属の液面がある程度上昇したら、液体金属吸い出し管15をルツボ外容器9内に挿入し、液体金属吸い出し管15の逆の端部を減圧ポンプまたは減圧容器16に接続することで、ルツボ外容器9内の液体金属を電解槽外に回収する。
なお、本発明に用いられ液体金属陰極6は、低融点の金属であれば、カドミウム、亜鉛、鉛、錫、マグネシウム、ビスマスおよびこれらの金属の混合物が使用可能である。
Claims (9)
- 溶融塩が収容された電解槽と、使用済み核燃料が装荷された陽極容器と、液体金属陰極が収容された液体金属ルツボと、を有する溶融塩電解精製装置において、前記液体金属陰極の界面に発生する固体析出物を液体金属陰極底部に圧縮する昇降可能な圧縮装置と、前記液体金属ルツボの内側に設けられた内側容器と、を備えたことを特徴とする溶融塩電解精製装置。
- 前記圧縮装置の下部にメッシュまたは焼結金属からなるフィルターが設けられていることを特徴とする請求項1記載の溶融塩電解精製装置。
- 前記内側容器の下部にメッシュまたは焼結金属からなるフィルターが設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の溶融塩電解精製装置。
- 液体金属陰極ルツボに液体金属陰極材料を供給する液体金属陰極材料供給管を設けたことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の溶融塩電解精製装置。
- 前記圧縮装置と前記内側容器とを着脱可能に係合する係合手段を設けたことを特徴とする請求項2乃至4いずれか1項記載の溶融塩電解精製装置。
- 前記液体金属陰極ルツボの外側にルツボ外容器を設けたことを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の溶融塩電解精製装置。
- 前記ルツボ外容器に前記ルツボ外容器内の液体金属を吸い出す吸い出し管を設けたことを特徴とする請求項6記載の溶融塩電解精製装置。
- 前記液体金属陰極がカドミウム、亜鉛、鉛、錫、マグネシウム、ビスマス又はこれらの金属の混合物からなることを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項記載の溶融塩電解精製装置。
- 溶融塩が収容された電解槽と、使用済み核燃料が装荷された陽極容器と、液体金属陰極が収容された液体金属ルツボと、を有する使用済み核燃料の溶融塩電解精製方法において、下部にメッシュまたは焼結金属からなるフィルターが設けられた圧縮装置を前記液体金属陰極内に下降させ、前記圧縮装置と前記液体金属ルツボの内側に設けられた内側容器とを係合し、前記圧縮装置と前記内側容器を係合させた状態で前記圧縮装置を引き上げることを特徴とする溶融塩電解精製方法。
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