JP5408622B2 - Crucible cover and alloy fuel production equipment - Google Patents

Crucible cover and alloy fuel production equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5408622B2
JP5408622B2 JP2010009099A JP2010009099A JP5408622B2 JP 5408622 B2 JP5408622 B2 JP 5408622B2 JP 2010009099 A JP2010009099 A JP 2010009099A JP 2010009099 A JP2010009099 A JP 2010009099A JP 5408622 B2 JP5408622 B2 JP 5408622B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crucible cover
crucible
alloy
diameter
alloy fuel
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010009099A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011149723A (en
Inventor
義昭 舘
裕二 有田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Atomic Energy Agency
University of Fukui
Original Assignee
Japan Atomic Energy Agency
University of Fukui
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Atomic Energy Agency, University of Fukui filed Critical Japan Atomic Energy Agency
Priority to JP2010009099A priority Critical patent/JP5408622B2/en
Publication of JP2011149723A publication Critical patent/JP2011149723A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5408622B2 publication Critical patent/JP5408622B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Description

本発明は、軽水炉及び高速炉の使用済み燃料から発生する超ウラン(TRU)元素を含むTRU合金燃料を製造する合金燃料製造装置に用いられる坩堝カバー、及びそのような坩堝カバーが適用された合金燃料製造装置に関する。   The present invention relates to a crucible cover used in an alloy fuel production apparatus for producing a TRU alloy fuel containing super uranium (TRU) element generated from spent fuel of a light water reactor and a fast reactor, and an alloy to which such a crucible cover is applied. The present invention relates to a fuel manufacturing apparatus.

軽水炉及び高速炉の使用済み燃料から出される使用済燃料の中には、ネプツニウム237(237Np)、アメリシウム−241(241Am)、アメリシウム243(243Am)、
キュリウム−242(242Cm)やキュリウム−244(244Cm)等の超ウラン元素(Trans−Uranium:以下TRU元素という。)が含まれており、このTRU元素からプルトニウム(Pu)を除いたマイナーアクチノイド元素(以下、MA元素という。)の中には、237Npや241Am、243Amのように半減期が各々214万年、432年、
7380年と極めて長く、短期間にて消滅処理させることができない核種(マイナーアクチノイド核種)が存在する。
Among spent fuels from spent fuels in light water reactors and fast reactors, neptunium 237 ( 237 Np), americium-241 ( 241 Am), americium 243 ( 243 Am),
Trans-Uranium (hereinafter referred to as TRU element) such as curium-242 ( 242 Cm) and curium- 244 ( 244 Cm) is included, and minor actinoids obtained by removing plutonium (Pu) from this TRU element Some elements (hereinafter referred to as MA elements) have half-lives of 2.14 million years, 432 years, such as 237 Np, 241 Am, and 243 Am,
There are nuclides (minor actinide nuclides) that are extremely long as 7380 and cannot be eliminated in a short time.

現在、軽水炉の使用済み燃料は硝酸で溶解した後、リン酸トリブチル(TBP)を抽出剤として用いる溶媒抽出法によりUやPuを抽出分離して回収しているが、抽出後の溶解液中には、種々の核分裂生成物や先の超ウラン元素が残っており、この抽出残液は高レベル放射性廃液となる。このような高レベル放射性廃液については、硝酸回収工程や蒸発濃縮工程を経て、最終的にガラス固化体の形態に加工してから地層深部に貯蔵することによる処分が行われる。このような処分を行うのは、上記のようにTRU元素の半減期が極めて長く、処分を行う際に、超長期間にわたって環境への影響がないように配慮する必要があるからであり、これにより処理のためのコストは非常に大きなものとなってしまう。   Currently, spent fuel in light water reactors is dissolved in nitric acid and then recovered by extracting and separating U and Pu by solvent extraction using tributyl phosphate (TBP) as an extractant. In this case, various fission products and the above-mentioned transuranium element remain, and this extraction residual liquid becomes a high-level radioactive liquid waste. Such high-level radioactive liquid waste is disposed of through a nitric acid recovery step and an evaporation concentration step, and finally processing into a solidified glass form before storing it in the deep part of the formation. The reason for such disposal is that the TRU element has a very long half-life as described above, and it is necessary to consider that there is no impact on the environment for a very long time when performing disposal. As a result, the cost for processing becomes very large.

一方、TRU元素は高速炉燃料として有効利用できる可能性があり、上記のような高レベル放射性廃液からTRU元素を回収して燃料に混入して利用すれば処分負担が軽減できると共に、エネルギー資源の利用効率の向上を図ることも可能となる。TRU元素を新たに燃料として用いてリサイクルするためには、ウランを含む合金体、或いはこれにさらにプルトニウムを加えた合金体に、ネプツニウム、アメリシウム及びキュリウムを添加して数10cmの棒状に成型加工したスラグと呼ばれるものとする。このようなTRU元素が添加された燃料のことを、本明細書ではTRU合金燃料と称することとする。なお、TRU元素のリサイクルについては、例えば特許文献1(特開平9−43389号公報)に記載されている。
特開平9−43389号公報
On the other hand, there is a possibility that the TRU element can be effectively used as a fast reactor fuel. If the TRU element is recovered from the above high-level radioactive liquid waste and mixed with the fuel and used, the disposal burden can be reduced and energy resources can be reduced. It is also possible to improve the utilization efficiency. In order to recycle by using TRU element as a new fuel, neptunium, americium and curium were added to an alloy body containing uranium or an alloy body further added with plutonium and formed into a rod shape of several tens of centimeters. It shall be called slag. A fuel to which such a TRU element is added is referred to as a TRU alloy fuel in this specification. The recycling of the TRU element is described in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-43389).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-43389

ところで、TRU元素の中でアメリシウムは高蒸気圧性を有しており、TRU合金燃料の製造工程の中で、合金化のための溶融工程において、この高蒸気圧性のアメリシウムが蒸発することに伴い、蒸発損失が発生してしまうという問題があった。また、上記のようなアメリシウムの製造時蒸発により、製造装置内が汚染され高線量化してしまう、という問題もあった。   By the way, among TRU elements, americium has high vapor pressure, and in the production process of TRU alloy fuel, in the melting process for alloying, this high vapor pressure americium evaporates. There was a problem that evaporation loss occurred. In addition, there is also a problem that due to evaporation during the production of americium as described above, the inside of the production apparatus is contaminated and the dose is increased.

上記のような問題点を解決するために、請求項1に係る発明は、超ウラン元素を含む合金原料を溶融する坩堝の上部を覆い、高蒸気圧性元素の蒸発飛散を防止する坩堝カバーであって、前記坩堝カバーにはモールド挿通用の貫通孔が設けられることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a crucible cover that covers an upper part of a crucible for melting an alloy raw material containing a transuranium element and prevents evaporation of high vapor pressure elements. The crucible cover is provided with a through hole for mold insertion.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の坩堝カバーにおいて、前記坩堝カバー上面側における前記貫通孔の径は第1の径であり、前記坩堝カバー下面側における前記貫通孔の径は、前記第1の径より大きい第2の径あることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the crucible cover according to claim 1, wherein the diameter of the through hole on the upper surface side of the crucible cover is the first diameter, and the diameter of the through hole on the lower surface side of the crucible cover. Has a second diameter larger than the first diameter.

また、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の坩堝カバーによって覆われた坩堝を有し、当該坩堝中の超ウラン元素を含む合金原料を溶融する溶融部と、前記溶融部を収容する内筒部材と、前記内筒部材の鉛直上方を略閉塞するように配される天板部材と、前記天板部材及び前記内筒部材を収容する外筒部材と、からなることを特徴とする合金燃料製造装置である。   The invention according to claim 3 has a crucible covered with the crucible cover according to claim 1 or claim 2, and melts the alloy raw material containing the transuranium element in the crucible, An inner cylinder member that accommodates a melting portion, a top plate member that is disposed so as to substantially close a vertically upper portion of the inner cylinder member, and an outer cylinder member that accommodates the top plate member and the inner cylinder member This is an alloy fuel production apparatus.

また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載の合金燃料製造装置において、前記天板部材には冷媒の流路が形成されることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the alloy fuel production apparatus according to claim 3, wherein a refrigerant flow path is formed in the top plate member.

本発明は、モールド挿通用の貫通孔のみが穿設された高蒸気圧性元素の蒸発飛散を防止する坩堝カバーであり、当該貫通孔より蒸発飛散するアメリシウム量を微量に制限することが可能となるので、本発明に係る坩堝カバーによれば、アメリシウムの蒸発損失を抑制でき、装置内の汚染と高線量化を抑制することができるようになる。   The present invention is a crucible cover for preventing evaporation and scattering of a high vapor pressure element in which only a through hole for inserting a mold is formed, and it is possible to limit the amount of americium evaporated and scattered from the through hole to a very small amount. Therefore, according to the crucible cover according to the present invention, the evaporation loss of americium can be suppressed, and contamination in the apparatus and an increase in dose can be suppressed.

また、本発明に係る合金燃料製造装置によれば、TRU元素を含む合金燃料を溶融する溶融部は、内筒部材及び外筒部材からなる二重管構造に収容されると共に、内筒部材の鉛直上方には天板部材が配されており、合金燃料溶融工程において高蒸気圧性のアメリシウムは内筒部材の天板部材に集中的に付着するようになるので、装置の他箇所に付着してこれを汚染する可能性が非常に低くなると共に、天板部材に付着したアメリシウムを回収することにより、アメリシウムの蒸発損失を抑制でき、装置内の汚染と高線量化を抑制することができるようになる。   Further, according to the alloy fuel manufacturing apparatus according to the present invention, the melting portion for melting the alloy fuel containing the TRU element is accommodated in the double tube structure including the inner cylinder member and the outer cylinder member, and the inner cylinder member A top plate member is arranged vertically above, and high vapor pressure americium is intensively attached to the top plate member of the inner cylinder member in the alloy fuel melting process. The possibility of contaminating this becomes very low, and by recovering the americium adhering to the top plate member, it is possible to suppress the evaporation loss of americium and to suppress the contamination in the apparatus and the increase in the dose. Become.

また、本発明に係るTRU合金燃料の製造装置や、当該装置によるTRU合金燃料製造過程で使用したモールドや被覆管など、TRU合金燃料と接触しTRU元素が付着もしくは混在したことにより放射性廃棄物として処分しなければならない材料については、高温溶解して蒸気圧の高いアメリシウムを蒸発分離することで、廃棄物の減容や除染が可能となる。   Moreover, as a TRU alloy fuel manufacturing apparatus according to the present invention, a mold or a cladding tube used in the TRU alloy fuel manufacturing process by the apparatus, or the like, the TRU element is attached or mixed with the TRU alloy fuel, so that radioactive waste is generated. With regard to materials that must be disposed of, waste can be reduced in volume and decontaminated by evaporating and separating americium having a high vapor pressure by melting at a high temperature.

本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置における天板部材の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the top-plate member in the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置において区画分けされた各空間を説明する図である。It is a figure explaining each space divided in the alloy fuel manufacturing apparatus in which the crucible cover concerning the embodiment of the present invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置の天板部材150(円盤部151)における冷媒流路を説明する図である。It is a figure explaining the refrigerant | coolant flow path in the top-plate member 150 (disk part 151) of the alloy fuel manufacturing apparatus by which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーの諸態様を説明する図である。It is a figure explaining the various aspects of the crucible cover which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置における溶融工程の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the melting process in the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバー142において貫通孔143の第2の径r2が第1の径r1より大きい場合の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect in case the 2nd diameter r2 of the through-hole 143 is larger than the 1st diameter r1 in the crucible cover 142 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置における誘導コイル導入部の絶縁構造を示す図である。It is a figure which shows the insulation structure of the induction coil introducing | transducing part in the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置による合金燃料製造工程を示す図である。It is a figure which shows the alloy fuel manufacturing process by the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置による合金燃料製造工程を示す図である。It is a figure which shows the alloy fuel manufacturing process by the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置による合金燃料製造工程を示す図である。It is a figure which shows the alloy fuel manufacturing process by the alloy fuel manufacturing apparatus with which the crucible cover which concerns on embodiment of this invention is used.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置の概略を示す図である。図1において、100はTRU合金燃料製造装置、110は円筒状チャンバー、111は基台、112は外筒部材、113はコイル電力導入ポート、114は熱電対導入ポート、115は不活性ガス導入ポート、116は外筒空間排気ポート、117は内筒空間排気ポート、118は冷媒導入ポート、119は冷媒排出ポート、120は内筒部材、121は第1シール構造部、122は第2シール構造部、123は第3シール構造部、125は拡散板、130は蓋部材、140は台部、141は坩堝、142は坩堝カバー、143は貫通孔、145は誘導コイル、146は絶縁部材、150は天板部材、151は円盤部、152は円筒部、153は貫通孔、157は回収面、160は昇降装置、161はモールドをそれぞれ示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of an alloy fuel production apparatus in which a crucible cover according to an embodiment of the present invention is used. In FIG. 1, 100 is a TRU alloy fuel production apparatus, 110 is a cylindrical chamber, 111 is a base, 112 is an outer cylinder member, 113 is a coil power introduction port, 114 is a thermocouple introduction port, and 115 is an inert gas introduction port. , 116 is an outer cylinder space exhaust port, 117 is an inner cylinder space exhaust port, 118 is a refrigerant introduction port, 119 is a refrigerant discharge port, 120 is an inner cylinder member, 121 is a first seal structure, and 122 is a second seal structure. , 123 is a third seal structure part, 125 is a diffusion plate, 130 is a lid member, 140 is a base part, 141 is a crucible, 142 is a crucible cover, 143 is a through hole, 145 is an induction coil, 146 is an insulating member, 150 is A top plate member, 151 is a disk portion, 152 is a cylindrical portion, 153 is a through hole, 157 is a recovery surface, 160 is an elevating device, and 161 is a mold.

本発明に係る合金燃料製造装置は、ウランやプルトニウムを主原料としMA元素を添加したTRU合金燃料を製造するための装置であり、この装置で製造された合金燃料は、高速炉で燃焼させることが想定されるものである。本発明に係る合金燃料製造装置100で用いる原料としては、軽水炉及び高速炉の使用済み燃料から発生するMA元素と、ウラン、プルトニウムである。これらの原料は合金燃料製造装置100内の溶融部で溶融された後、石英管などのモールド161に充填されて、スラグに成型加工される。合金燃料製造装置100内における溶融工程は不活性ガス雰囲気中で行う必要があるため、合金燃料製造装置100の溶融部は所定のチャンバー内に設けられている。   An alloy fuel production apparatus according to the present invention is an apparatus for producing a TRU alloy fuel containing uranium or plutonium as a main raw material and added with an MA element. The alloy fuel produced by this apparatus is burned in a fast reactor. Is assumed. The raw materials used in the alloy fuel production apparatus 100 according to the present invention are MA elements generated from spent fuels in light water reactors and fast reactors, uranium and plutonium. These raw materials are melted in the melting part in the alloy fuel production apparatus 100, and then filled in a mold 161 such as a quartz tube and molded into slag. Since the melting step in the alloy fuel manufacturing apparatus 100 needs to be performed in an inert gas atmosphere, the melting portion of the alloy fuel manufacturing apparatus 100 is provided in a predetermined chamber.

TRU合金燃料製造装置100においては、円筒状チャンバー110と、この円筒状チャンバー110鉛直上方に配される蓋部材130によって装置内の気密が保たれるようになっている。円筒状チャンバー110は、装置底部を構成する基台111と、この基台111から立設される筒状の外筒部材112とから構成されており、この外筒部材112には各種のポートが設けられている。   In the TRU alloy fuel manufacturing apparatus 100, the inside of the apparatus is kept airtight by the cylindrical chamber 110 and the lid member 130 arranged vertically above the cylindrical chamber 110. The cylindrical chamber 110 includes a base 111 that constitutes the bottom of the apparatus, and a cylindrical outer cylinder member 112 that is erected from the base 111, and various ports are provided on the outer cylinder member 112. Is provided.

本発明に係る合金燃料製造装置100では、TRU合金原料を溶融するための溶融部は、外筒部材112内における、さらに内筒部材120などによって区画された空間内に設けられている。このように、本発明に係る合金燃料製造装置100は、外筒部材112及び内筒部材120からなる、言わば、二重管構造となっていることが特徴のひとつとなっている。このような二重管構造の内筒部材120内に溶融部を設けるメリットとしては、高蒸気圧性のアメリシウムを内筒部材120内の空間に留めておくことができ、装置の内筒部材120と外筒部材112との間の空間の汚染を無くすことができる。   In the alloy fuel production apparatus 100 according to the present invention, the melting portion for melting the TRU alloy raw material is provided in a space defined by the inner cylinder member 120 and the like in the outer cylinder member 112. As described above, the alloy fuel production apparatus 100 according to the present invention is characterized by having a double-pipe structure composed of the outer cylinder member 112 and the inner cylinder member 120. As an advantage of providing a melting portion in the inner tube member 120 having such a double tube structure, high vapor pressure americium can be kept in the space in the inner tube member 120, and the inner tube member 120 of the apparatus Contamination of the space between the outer cylinder member 112 can be eliminated.

内筒部材120の鉛直上方には、内筒部材120上方の空間を略閉塞するように天板部材150が設けられている。この天板部材150は、その底部に高蒸気圧性のアメリシウムを付着させる目的で配されており、天板部材150内部には冷媒を流通させるための流路がその内部に設けられている。   A top plate member 150 is provided vertically above the inner cylinder member 120 so as to substantially close the space above the inner cylinder member 120. The top plate member 150 is disposed for the purpose of adhering high vapor pressure americium to the bottom thereof, and a flow path for circulating a refrigerant is provided inside the top plate member 150.

図2は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置100における天板部材の概略を示す図である。天板部材150は、円盤部151とこの円盤部151
の周縁から立設する筒状の円筒部152とからなっている。円盤部151の底面は、アメリシウムを付着させて、これを回収するための領域(回収面157)として用いられる。また、円盤部151にはモールド(石英管)161を挿通させるための貫通孔153が設けられる。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the top plate member in the alloy fuel production apparatus 100 in which the crucible cover according to the embodiment of the present invention is used. The top plate member 150 includes a disk portion 151 and the disk portion 151.
And a cylindrical cylindrical portion 152 erected from the periphery. The bottom surface of the disk portion 151 is used as a region (collecting surface 157) for adhering and collecting americium. Further, the disk portion 151 is provided with a through hole 153 through which a mold (quartz tube) 161 is inserted.

円筒状チャンバー110の基台111と内筒部材120との間は円周状の第1シール構造部121によって、また、内筒部材120と天板部材150(円盤部151)との間は円周状の第2シール構造部122によって、また、天板部材150(円筒部152)と蓋部材130との間は円周状の第3シール構造部123によって、気密が保たれるようになっているので、合金燃料製造装置100内の空間は図3に示すように区画分けされていることとなる。   Between the base 111 of the cylindrical chamber 110 and the inner cylinder member 120 is a circumferential first seal structure 121, and between the inner cylinder member 120 and the top plate member 150 (disk portion 151) is a circle. Airtightness is maintained by the circumferential second seal structure portion 122 and between the top plate member 150 (cylindrical portion 152) and the lid member 130 by the circumferential third seal structure portion 123. Therefore, the space in the alloy fuel production apparatus 100 is divided as shown in FIG.

図3は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置100において区画分けされた各空間を説明する図である。図3に示すように、本発明に係る合金燃料製造装置100では、内筒部材120と天板部材150の円盤部151と基台111とによって仕切られた空間R1、天板部材150と蓋部材130によって仕切られた空間R2、及び、外筒部材112と内筒部材120と基台111と蓋部材130とによって仕切られた空間R3、の3つの空間が形成されることとなる。このような空間のうち、TRU合金原料を溶融するための溶融部は、空間R1に設けられているので、溶融工程で蒸発する高蒸気圧性の放射性元素であるアメリシウムが汚染する空間は、ほぼこの空間R1に限定されることとなるので、従来の技術のように装置全体に汚染が拡大することがない。   FIG. 3 is a view for explaining each space partitioned in the alloy fuel production apparatus 100 in which the crucible cover according to the embodiment of the present invention is used. As shown in FIG. 3, in the alloy fuel production apparatus 100 according to the present invention, the space R <b> 1 partitioned by the inner cylinder member 120, the disk portion 151 of the top plate member 150, and the base 111, the top plate member 150 and the lid member. Three spaces R2 partitioned by 130 and space R3 partitioned by the outer cylinder member 112, the inner cylinder member 120, the base 111, and the lid member 130 are formed. Among these spaces, the melting part for melting the TRU alloy raw material is provided in the space R1, so the space contaminated with americium, which is a high vapor pressure radioactive element that evaporates in the melting process, is almost this Since it is limited to the space R1, the contamination does not expand to the entire apparatus as in the prior art.

円筒状チャンバー110の外筒部材112には各種ポートが設けられているが、このうちのひとつがコイル電力導入ポート113であり、このコイル電力導入ポート113から溶融部を構成する誘導コイル145に電力が供給される。ステンレス製の内筒部材120と、誘導コイル145の導体との間は、図8に示すような絶縁部材146によって電気絶縁が保たれるようになっている。図8は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置における誘導コイル導入部の絶縁構造を示す図であり、コイル電力導入ポート113から内筒部材120内に導入されるコイル導体を断面的にみた図である。   Various ports are provided in the outer cylinder member 112 of the cylindrical chamber 110, and one of them is a coil power introduction port 113, and power is supplied from the coil power introduction port 113 to the induction coil 145 constituting the melting portion. Is supplied. Electrical insulation is maintained between the stainless steel inner cylinder member 120 and the conductor of the induction coil 145 by an insulating member 146 as shown in FIG. FIG. 8 is a view showing an insulating structure of the induction coil introducing portion in the alloy fuel production apparatus using the crucible cover according to the embodiment of the present invention, and the coil conductor introduced into the inner cylindrical member 120 from the coil power introducing port 113. FIG.

基台111の底部には台部140が設けられており、この台部140上には黒鉛製の坩堝141が載置できるようになっている。誘導コイル145は、台部140上の坩堝141の周りを囲むような配置となっており、誘導コイル145に電力が供給されると、坩堝141が熱せられて、この坩堝141中に予め投入されている、MA元素と、ウラン、プルトニウムなどのTRU合金原料が溶解するようになっている。坩堝141上部には坩堝カバー142が設けられ、溶融したTRU合金原料が蒸発・飛散しないようにされている。ただ、この坩堝カバー142には、モールド(石英管)161を挿通させるための貫通孔143が設けられており、高蒸気圧性のアメリシウムは、この貫通孔143から装置内の空間R1へと拡散する可能性はある。   A base portion 140 is provided at the bottom of the base 111, and a graphite crucible 141 can be placed on the base portion 140. The induction coil 145 is arranged so as to surround the crucible 141 on the pedestal 140, and when power is supplied to the induction coil 145, the crucible 141 is heated and put into the crucible 141 in advance. The MA element and TRU alloy raw materials such as uranium and plutonium are dissolved. A crucible cover 142 is provided on the upper portion of the crucible 141 so that the molten TRU alloy raw material is not evaporated or scattered. However, the crucible cover 142 is provided with a through-hole 143 for allowing the mold (quartz tube) 161 to pass therethrough, and the high vapor pressure americium diffuses from the through-hole 143 into the space R1 in the apparatus. it's possible.

ここで、本発明の坩堝カバー142についてより詳しく説明する。図5は本発明の実施形態に係る坩堝カバー142の諸態様を説明する図である。図5(A)乃至(D)のいずれも、上側の図は坩堝カバー142の上面図を、また下側の図は坩堝カバー142の断面図を示している。また、いずれの坩堝カバー142においても、貫通孔143は、坩堝カバー142上面側における径r1と、坩堝カバー142下面側における径r2とが異なっており、貫通孔内壁がテーパー面となるように構成されている。   Here, the crucible cover 142 of the present invention will be described in more detail. FIG. 5 is a view for explaining various aspects of the crucible cover 142 according to the embodiment of the present invention. In each of FIGS. 5A to 5D, the upper diagram shows a top view of the crucible cover 142, and the lower diagram shows a cross-sectional view of the crucible cover 142. Further, in any crucible cover 142, the through hole 143 is configured such that the diameter r1 on the upper surface side of the crucible cover 142 is different from the diameter r2 on the lower surface side of the crucible cover 142, and the inner wall of the through hole becomes a tapered surface. Has been.

図5(A)に示す坩堝カバー142は、坩堝カバー142下面側における貫通孔143の径(第2の径r2)が、坩堝カバー142上面側における貫通孔143の径(第1の径r1)より大きく、かつ坩堝カバー142下面側において周縁部から貫通孔143にかけ
て下側に凸である凸形状が形成されているものである。また、図5(B)に示す坩堝カバー142は、坩堝カバー142下面側における貫通孔143の径(第2の径r2)が、坩堝カバー142上面側における貫通孔143の径(第1の径r1)より大きく、かつ坩堝カバー142下面側において周縁部から貫通孔143にかけては平坦面にて形成されているものである。また、図5(C)に示す坩堝カバー142は、坩堝カバー142上面側における貫通孔143の径(第1の径r1)が、坩堝カバー142下面側における貫通孔143の径(第2の径r2)より大きく、かつ坩堝カバー142下面側において周縁部から貫通孔143にかけて下側に凸である凸形状が形成されているものである。また、図5(D)に示す坩堝カバー142は、坩堝カバー142上面側における貫通孔143の径(第1の径r1)が、坩堝カバー142下面側における貫通孔143の径(第2の径r2)より大きく、かつ坩堝カバー142下面側において周縁部から貫通孔143にかけては平坦面にて形成されているものである。以上のような図5(A)乃至(D)の4つの態様の坩堝カバー142について、溶融原料の蒸発損失について調べたところ、坩堝カバー142下面側における貫通孔143の径(第2の径r2)が、坩堝カバー142上面側における貫通孔143の径(第1の径r1)より大きい、図5(A)及び図5(B)に示すものの蒸発損失が少ないことが分かった。また、図5(A)と図5(B)の坩堝カバー142とを比較すると、図5(A)のように坩堝カバー142下面側において周縁部から貫通孔143にかけて下側に凸である凸形状が形成されているものが好ましいことが分かった。
In the crucible cover 142 shown in FIG. 5A, the diameter of the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 (second diameter r2) is the same as the diameter of the through hole 143 on the upper surface side of the crucible cover 142 (first diameter r1). A larger convex shape is formed on the lower surface side of the crucible cover 142 from the peripheral edge to the through hole 143. Further, in the crucible cover 142 shown in FIG. 5B, the diameter (second diameter r2) of the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 is the same as the diameter (first diameter) of the through hole 143 on the upper surface side of the crucible cover 142. It is larger than r1) and is formed on a flat surface from the peripheral edge to the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142. 5C, the diameter of the through hole 143 on the upper surface side of the crucible cover 142 (first diameter r1) is equal to the diameter of the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 (second diameter). The convex shape which is larger than r2) and protrudes downward from the peripheral edge to the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 is formed. Further, in the crucible cover 142 shown in FIG. 5D, the diameter of the through hole 143 on the upper surface side of the crucible cover 142 (first diameter r1) is the same as the diameter of the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 (second diameter). It is larger than r2) and is formed on a flat surface from the peripheral edge to the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142. When the crucible cover 142 of the four modes of FIGS. 5A to 5D as described above was examined for the evaporation loss of the molten raw material, the diameter of the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 (second diameter r2). ) Is larger than the diameter (first diameter r1) of the through-hole 143 on the upper surface side of the crucible cover 142, and the evaporation loss of the one shown in FIGS. 5A and 5B is small. Further, when comparing the crucible cover 142 of FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B), as shown in FIG. 5 (A), the bottom surface of the crucible cover 142 protrudes downward from the peripheral edge to the through hole 143. It has been found that a shape is preferred.

なお、図5(A)及び図5(B)に限らず、図5(C)及び図5(D)の坩堝カバー142であっても、モールド(石英管)161挿通用の貫通孔143のみが穿設された高蒸気圧性元素の蒸発飛散を防止する坩堝カバー142であり、貫通孔143より蒸発飛散するアメリシウム量を微量に制限することが可能となるので、アメリシウムの蒸発損失を抑制でき、装置内の汚染を抑制することができるようになる。   Note that the crucible cover 142 shown in FIGS. 5C and 5D is not limited to FIGS. 5A and 5B, and only the through hole 143 for inserting the mold (quartz tube) 161 is used. Is a crucible cover 142 for preventing evaporation and scattering of the high vapor pressure element, and the amount of americium that is evaporated and scattered from the through hole 143 can be limited to a very small amount, so that evaporation loss of americium can be suppressed, Contamination in the apparatus can be suppressed.

次に、本発明の実施形態に係る坩堝カバー142によって高蒸気圧性元素の蒸発飛散を防止するメカニズムについて説明する。図6は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置における溶融工程の様子を模式的に示す図である。図6において、上側の図は坩堝周辺の構成図を示しており、下側の図は坩堝内の溶融合金の温度勾配を示している。本発明に係る合金燃料製造装置100においては、誘導コイル145による高周波加熱で坩堝141中のTRU合金原料を溶融するが、このような加熱方法では坩堝141で発生した熱が、坩堝141中の合金原料に熱伝導するので、溶融合金の温度勾配としては、図6に示すように坩堝141内壁面が高く、この内壁面から離れ中心に向かうほど低くなる傾向を有している。したがって、坩堝141中における溶融合金液面と坩堝カバー142下面との間の空間では、図6に示すような坩堝141内壁面から中心近辺に向かい、中心近辺で再び、溶融合金液面へと向かうような対流が発生することとなる。そして、このような対流のために、溶融合金から蒸発した高蒸気圧性元素が、当該空間から貫通孔143を抜けて、空間R1へと飛散する確率は極めて低いものと想定される。   Next, a mechanism for preventing evaporation of high vapor pressure elements by the crucible cover 142 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a view schematically showing a melting process in the alloy fuel production apparatus in which the crucible cover according to the embodiment of the present invention is used. In FIG. 6, the upper diagram shows a configuration diagram around the crucible, and the lower diagram shows the temperature gradient of the molten alloy in the crucible. In the alloy fuel production apparatus 100 according to the present invention, the TRU alloy raw material in the crucible 141 is melted by high-frequency heating by the induction coil 145. In such a heating method, the heat generated in the crucible 141 is used for the alloy in the crucible 141. Since heat conduction is performed to the raw material, the temperature gradient of the molten alloy has a tendency that the inner wall surface of the crucible 141 is high as shown in FIG. Therefore, in the space between the molten alloy liquid level in the crucible 141 and the lower surface of the crucible cover 142, the inner wall surface of the crucible 141 as shown in FIG. 6 moves toward the center and again toward the molten alloy liquid level near the center. Such convection will occur. Due to such convection, it is assumed that the probability that the high vapor pressure element evaporated from the molten alloy escapes from the space through the through hole 143 and is scattered into the space R1 is extremely low.

さらに、坩堝カバー142下面側における貫通孔143の径(第2の径r2)が、坩堝カバー142上面側における貫通孔143の径(第1の径r1)より大きい場合には、上記のような坩堝カバー142自体による高蒸気圧性元素飛散防止効果に加え、貫通孔143の内壁面が形成するテーパー面による高蒸気圧性元素飛散防止効果も期待することができる。図7は本発明の実施形態に係る坩堝カバー142において貫通孔143の第2の径r2が第1の径r1より大きい場合の効果を示す図である。図7に示すように、貫通孔143から空間R1へと飛散しようとする高蒸気圧性元素のうちの一部は、テーパー面によって、溶融合金液面と坩堝カバー142下面との間の空間に戻されるような対流となる。このため、貫通孔143の第2の径r2が第1の径r1より大きい場合には、貫通孔143より蒸発飛散するアメリシウム量をより微量に制限することが可能となり、アメリシウムの蒸発損失を抑制でき、装置内の汚染・高線量化を抑制することができるようになるの
である。
Further, when the diameter of the through hole 143 on the lower surface side of the crucible cover 142 (second diameter r2) is larger than the diameter of the through hole 143 on the upper surface side of the crucible cover 142 (first diameter r1), In addition to the high vapor pressure element scattering prevention effect by the crucible cover 142 itself, the high vapor pressure element scattering prevention effect by the tapered surface formed by the inner wall surface of the through hole 143 can also be expected. FIG. 7 is a diagram showing an effect when the second diameter r2 of the through hole 143 is larger than the first diameter r1 in the crucible cover 142 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a part of the high vapor pressure element to be scattered from the through hole 143 to the space R <b> 1 is returned to the space between the molten alloy liquid surface and the lower surface of the crucible cover 142 by the tapered surface. Convection. For this reason, when the second diameter r2 of the through-hole 143 is larger than the first diameter r1, the amount of americium evaporated and scattered from the through-hole 143 can be limited to a very small amount, and the evaporation loss of americium is suppressed. It is possible to suppress contamination and high dose in the device.

再び、図1に戻る。円筒状チャンバー110の外筒部材112には、熱電対導入ポート114が設けられており、この熱電対導入ポート114から導入される熱電対リードによって装置内の所定箇所の温度をモニターすることができるようになっている。このようなポート114から導入される熱電対によって温度検知する箇所は任意であるが、温度検知すべき候補箇所としては、坩堝141や内筒部材120、天板部材150などを挙げることができる。   Returning again to FIG. The outer cylinder member 112 of the cylindrical chamber 110 is provided with a thermocouple introduction port 114, and the temperature at a predetermined location in the apparatus can be monitored by a thermocouple lead introduced from the thermocouple introduction port 114. It is like that. The location where the temperature is detected by the thermocouple introduced from the port 114 is arbitrary, but examples of candidate locations where the temperature should be detected include the crucible 141, the inner cylinder member 120, and the top plate member 150.

また、円筒状チャンバー110の外筒部材112には、不活性ガス導入ポート115が設けられている。この不活性ガス導入ポート115からは、フレキシブルチューブを介して、内筒部材120内の空間R1及び空間R2にアルゴンなどの不活性ガスを導入することができるようになっている。合金燃料の溶融工程実施時には、この不活性ガス導入ポート115からアルゴンガスが導入されるようになっている。また、溶融した合金燃料をスラグに成型する際には、射出鋳造法が採用されるが、鋳造工程実施時においても、この不活性ガス導入ポート115からアルゴンガスが導入される。   Further, an inert gas introduction port 115 is provided in the outer cylinder member 112 of the cylindrical chamber 110. From the inert gas introduction port 115, an inert gas such as argon can be introduced into the space R1 and the space R2 in the inner cylinder member 120 through a flexible tube. Argon gas is introduced from the inert gas introduction port 115 when the alloy fuel melting step is performed. In addition, when the molten alloy fuel is formed into slag, an injection casting method is employed, but argon gas is also introduced from the inert gas introduction port 115 during the casting process.

また、円筒状チャンバー110の外筒部材112には、外筒空間排気ポート116が設けられており、この外筒空間排気ポート116から不図示の真空ポンプによって、空間R3内を排気することができるようになっている。   Further, the outer cylinder member 112 of the cylindrical chamber 110 is provided with an outer cylinder space exhaust port 116, and the space R3 can be exhausted from the outer cylinder space exhaust port 116 by a vacuum pump (not shown). It is like that.

また、円筒状チャンバー110の外筒部材112には、内筒空間排気ポート117が設けられている。この内筒空間排気ポート117はフレキシブルチューブを介して、内筒部材120に接続されている。内筒空間排気ポート117には不図示の真空ポンプが接続されており、このポンプを用いて内筒空間排気ポート117から真空引きを行うことによって、空間R1及び空間R2内を排気することができるようになっている。   Further, the outer cylinder member 112 of the cylindrical chamber 110 is provided with an inner cylinder space exhaust port 117. The inner cylinder space exhaust port 117 is connected to the inner cylinder member 120 via a flexible tube. A vacuum pump (not shown) is connected to the inner cylinder space exhaust port 117. By evacuating from the inner cylinder space exhaust port 117 using this pump, the space R1 and the space R2 can be exhausted. It is like that.

また、円筒状チャンバー110の外筒部材112には、冷媒導入ポート118及び冷媒排出ポート119が設けられている。これらのポートはフレキシブルチューブを介して天板部材150と接続されており、冷媒導入ポート118から導入した冷媒によって天板部材150の温度を下げるようになっている。天板部材150内の冷媒流路を経た冷媒は、冷媒排出ポート119から排出される。なお、天板部材150の冷却のために用いる冷媒としては気体、液体のいずれも用いることが可能である。   Further, the outer cylinder member 112 of the cylindrical chamber 110 is provided with a refrigerant introduction port 118 and a refrigerant discharge port 119. These ports are connected to the top plate member 150 through flexible tubes, and the temperature of the top plate member 150 is lowered by the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port 118. The refrigerant that has passed through the refrigerant flow path in the top plate member 150 is discharged from the refrigerant discharge port 119. In addition, as a refrigerant | coolant used for cooling the top-plate member 150, it is possible to use both gas and a liquid.

次に、冷媒導入ポート118から導入され、冷媒排出ポート119から排出される冷媒の流路について説明する。図4は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置の天板部材150(円盤部151)における冷媒流路を説明する図である。天板部材150の円盤部151は中空状となっており、この中空状部は冷媒導入ポート118から導入さる冷媒の流路となっている。また、この中空状部内にはフィン部材156が立設するようにして設けられており、円盤部151の冷却効率を向上させるようになっている。図4に示す実施形態においては、2つのフィン部材156が設けられているが、このようなフィン部材156は天板部材150の冷却効率をより向上させるために、より多く設けることができるし、またフィン部材156の配置についても種々の態様をとることができる。天板部材150の中空状部を通り、円盤部151を冷却した冷媒は冷媒排出ポート119から排出される。   Next, the flow path of the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port 118 and discharged from the refrigerant discharge port 119 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a refrigerant flow path in the top plate member 150 (disk portion 151) of the alloy fuel production apparatus in which the crucible cover according to the embodiment of the present invention is used. The disk portion 151 of the top plate member 150 is hollow, and this hollow portion serves as a flow path for the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port 118. Further, a fin member 156 is provided so as to stand upright in the hollow portion, so that the cooling efficiency of the disk portion 151 is improved. In the embodiment shown in FIG. 4, two fin members 156 are provided, but more fin members 156 can be provided in order to further improve the cooling efficiency of the top plate member 150, Various arrangements can be adopted for the arrangement of the fin members 156. The refrigerant that passes through the hollow part of the top plate member 150 and cools the disk part 151 is discharged from the refrigerant discharge port 119.

上記のように冷媒によって冷却された天板部材150における円盤部151には、底面における回収面157で、溶融工程で蒸発したアメリシウムが効率よく捕捉されることとなる。溶融工程においては、誘導コイル145による高周波加熱でTRU合金原料を溶融するが、このとき、空間R1に蒸発拡散した微量の蒸発物質(アメリシウム)は容易に内
筒部材120の側壁に付着することなく、雰囲気ガスの対流により浮遊を続けるものと想定される。一方、内筒部材120上部に設けられた天板部材150は、上記のように冷媒による冷却で内筒部材120より温度が下げられており、浮遊蒸発物質が優先的に沈着する。
As described above, the disk portion 151 of the top plate member 150 cooled by the refrigerant efficiently captures the americium evaporated in the melting step on the recovery surface 157 on the bottom surface. In the melting step, the TRU alloy raw material is melted by high-frequency heating by the induction coil 145. At this time, a small amount of evaporated material (americium) evaporated and diffused in the space R1 does not easily adhere to the side wall of the inner cylinder member 120. It is assumed that the floating will continue due to the convection of the atmospheric gas. On the other hand, the top plate member 150 provided on the upper portion of the inner cylinder member 120 has a temperature lower than that of the inner cylinder member 120 due to the cooling by the refrigerant as described above, and the floating evaporated substance is preferentially deposited.

合金燃料製造装置としては、わずかながらでも蒸発散逸する蒸発物質(アメリシウム)を効率的に回収することが、装置内汚染の防止上、或いは、作業者の被ばく管理、核燃料物質の計量管理のそれぞれの観点から必要であるが、本実施形態に係る合金燃料製造装置100によれば、天板部材150の回収面157で効率的に蒸発物質をすることが可能であるので、これらのニーズを満たすことができる。   As an alloy fuel production device, it is possible to efficiently recover a little vaporized and evaporated material (Americium) in order to prevent contamination within the device, or to manage the exposure of workers and the measurement of nuclear fuel materials. Although it is necessary from the viewpoint, according to the alloy fuel manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment, it is possible to efficiently evaporate the collection surface 157 of the top plate member 150, so that these needs are satisfied. Can do.

また、合金燃料製造装置において、通常の一重構造のチャンバーは、側面は作業者、マニプレータまたはその他の物質が接触するため、冷却が必要(空冷・水冷)であるが、1000℃以上の高温で合金製造した場合、チャンバー側面が室温程度であると蒸発物質の優先的な付着が広範囲にわたって生じる。そのため、本実施形態に係る合金燃料製造装置100のように、チャンバー内に側壁以外に低温部を設置することが重要となる。   Also, in the alloy fuel production equipment, the side of the normal single-structure chamber needs to be cooled because it is in contact with workers, manipulators or other substances (air cooling / water cooling). When manufactured, if the side surface of the chamber is at room temperature, preferential deposition of the evaporating substance occurs over a wide range. Therefore, as in the alloy fuel production apparatus 100 according to the present embodiment, it is important to install a low temperature part other than the side wall in the chamber.

次に、以上のように構成される本実施形態に係る合金燃料製造装置100による合金燃料製造手順について説明する。図9乃至図11は本発明の実施形態に係る坩堝カバーが用いられる合金燃料製造装置による合金燃料製造工程を示す図である。   Next, an alloy fuel production procedure by the alloy fuel production apparatus 100 according to this embodiment configured as described above will be described. 9 to 11 are views showing an alloy fuel production process by an alloy fuel production apparatus in which the crucible cover according to the embodiment of the present invention is used.

まず、合金燃料製造装置100によって溶融工程を実施するにあたり、坩堝141にMA元素と、ウラン、プルトニウムなどのTRU合金原料を投入し、坩堝141に坩堝カバー142をかぶせ、蓋部材130をセットした後、外筒空間排気ポート116によって空間R3の排気を行うと共に、内筒空間排気ポート117によって空間R1及び空間R2の排気を行う。次いで、不活性ガス導入ポート115から空間R1及び空間R2にアルゴンガスが導入される。   First, when the melting process is performed by the alloy fuel manufacturing apparatus 100, after the MA element and TRU alloy raw materials such as uranium and plutonium are put into the crucible 141, the crucible cover 142 is put on the crucible 141, and the lid member 130 is set. The outer cylinder space exhaust port 116 exhausts the space R3, and the inner cylinder space exhaust port 117 exhausts the space R1 and the space R2. Next, argon gas is introduced from the inert gas introduction port 115 into the space R1 and the space R2.

以上のような装置内の雰囲気調整が行われた後に溶融工程を実施する(図9)。この溶融工程では、誘導コイル145に電力を供給し、誘導コイル145による高周波加熱で坩堝141内のTRU合金原料を溶融する。   After the atmosphere adjustment in the apparatus as described above is performed, the melting step is performed (FIG. 9). In this melting step, electric power is supplied to the induction coil 145, and the TRU alloy raw material in the crucible 141 is melted by high-frequency heating by the induction coil 145.

上記溶融工程で坩堝141中のTRU合金原料を十分に溶融した後に、TRU合金をスラグに成型するために、射出鋳造工程が実施される。この射出鋳造工程においては、内筒空間排気ポート117によって空間R1及び空間R2内のアルゴンガスを排気する。これと同時に、外筒空間排気ポート116によって空間R3の排気も一応行う。そして、以上のように各排気ポートで合金燃料製造装置100内の空間を真空状態とした上で、昇降装置160でモールド161を下降させて、その一端が坩堝141中の溶融したTRU合金原料に浸かるようにする(図10)。次に、不活性ガス導入ポート115から空間R1及び空間R2にアルゴンガスが導入され、これら空間を加圧する。すると、坩堝141中の溶融TRU合金原料の液面に圧力が加えられて、図11に示すように溶融TRU合金がモールド161中に流入する。このようにTRU合金がモールド161中に射出された状態で自然もしくは強制冷却することによって、モールド161中にスラグ化されたTRU合金燃料を得ることができる。   After the TRU alloy raw material in the crucible 141 is sufficiently melted in the melting process, an injection casting process is performed to mold the TRU alloy into slag. In this injection casting process, the inner cylinder space exhaust port 117 exhausts the argon gas in the space R1 and the space R2. At the same time, the space R3 is also exhausted by the outer cylinder space exhaust port 116. And after making the space in the alloy fuel manufacturing apparatus 100 into a vacuum state by each exhaust port as mentioned above, the mold 161 is lowered | hung with the raising / lowering apparatus 160, The one end is made into the molten TRU alloy raw material in the crucible 141. Immerse it (Fig. 10). Next, argon gas is introduced into the space R1 and the space R2 from the inert gas introduction port 115, and these spaces are pressurized. Then, pressure is applied to the liquid surface of the molten TRU alloy raw material in the crucible 141, and the molten TRU alloy flows into the mold 161 as shown in FIG. Thus, the TRU alloy fuel slag-ized in the mold 161 can be obtained by natural or forced cooling while the TRU alloy is injected into the mold 161.

以上、説明した合金燃料製造装置によれば、TRU元素を含む合金燃料を溶融する溶融部は、内筒部材及び外筒部材からなる二重管構造に収容されると共に、内筒部材の鉛直上方には天板部材が配されており、合金燃料溶融工程において高蒸気圧性のアメリシウムは内筒部材の天板部材に集中的に付着するようになるので、装置の他箇所に付着してこれを汚染させ高線量化する可能性が非常に低くなると共に、天板部材に付着したアメリシウム
を回収することにより、アメリシウムの蒸発損失を抑制することができるようになる。
As described above, according to the alloy fuel manufacturing apparatus described above, the melting portion for melting the alloy fuel containing the TRU element is accommodated in the double tube structure including the inner cylinder member and the outer cylinder member, and vertically above the inner cylinder member. In the alloy fuel melting process, the high vapor pressure americium concentrates on the top plate member of the inner cylinder member, so that it adheres to other parts of the device and attaches it. The possibility of contamination and a high dose becomes very low, and by collecting americium adhering to the top plate member, it becomes possible to suppress evaporation loss of americium.

また、本発明は、モールド挿通用の貫通孔のみが穿設された高蒸気圧性元素の蒸発飛散を防止する坩堝カバーであり、当該貫通孔より蒸発飛散するアメリシウム量を微量に制限することが可能となるので、本発明に係る坩堝カバーによれば、アメリシウムの蒸発損失を抑制でき、装置内の汚染を抑制することができるようになる。   Further, the present invention is a crucible cover for preventing evaporation and scattering of a high vapor pressure element in which only a through hole for inserting a mold is formed, and it is possible to limit the amount of americium evaporated and scattered from the through hole to a very small amount. Therefore, according to the crucible cover according to the present invention, evaporation loss of americium can be suppressed and contamination in the apparatus can be suppressed.

また、本発明に係るTRU合金燃料の製造装置や、当該装置によるTRU合金燃料製造過程で使用したモールドや被覆管など、TRU合金燃料と接触しTRU元素が付着もしくは混在したことにより放射性廃棄物として処分しなければならない材料については、高温溶解して蒸気圧の高いアメリシウムを蒸発分離することで、廃棄物の減容や除染が可能となる。   Moreover, as a TRU alloy fuel manufacturing apparatus according to the present invention, a mold or a cladding tube used in the TRU alloy fuel manufacturing process by the apparatus, or the like, the TRU element is attached or mixed with the TRU alloy fuel, so that radioactive waste is generated. With regard to materials that must be disposed of, waste can be reduced in volume and decontaminated by evaporating and separating americium having a high vapor pressure by melting at a high temperature.

100・・・TRU合金燃料製造装置
110・・・円筒状チャンバー
111・・・基台
112・・・外筒部材
113・・・コイル電力導入ポート
114・・・熱電対導入ポート
115・・・不活性ガス導入ポート
116・・・外筒空間排気ポート
117・・・内筒空間排気ポート
118・・・冷媒導入ポート
119・・・冷媒排出ポート
120・・・内筒部材
121・・・第1シール構造部
122・・・第2シール構造部
123・・・第3シール構造部
125・・・拡散板
130・・・蓋部材
140・・・台部
141・・・坩堝
142・・・坩堝カバー
143・・・貫通孔
145・・・誘導コイル
146・・・絶縁部材
150・・・天板部材
151・・・円盤部
152・・・円筒部
153・・・貫通孔
156・・・フィン部材
157・・・回収面
160・・・昇降装置
161・・・モールド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... TRU alloy fuel manufacturing apparatus 110 ... Cylindrical chamber 111 ... Base 112 ... Outer cylinder member 113 ... Coil electric power introduction port 114 ... Thermocouple introduction port 115 ... Non Active gas introduction port 116 ... outer cylinder space exhaust port 117 ... inner cylinder space exhaust port 118 ... refrigerant introduction port 119 ... refrigerant discharge port 120 ... inner cylinder member 121 ... first seal Structure part 122 ... second seal structure part 123 ... third seal structure part 125 ... diffusion plate 130 ... lid member 140 ... base part 141 ... crucible 142 ... crucible cover 143 ... through-hole 145 ... induction coil 146 ... insulating member 150 ... top plate member 151 ... disc part 152 ... cylindrical part 153 ... through-hole 156 ... fin member 157 ..Times Surface 160 ... lifting device 161 ... mold

Claims (4)

超ウラン元素を含む合金原料を溶融する坩堝の上部を覆い、高蒸気圧性元素の蒸発飛散を防止する坩堝カバーであって、
前記坩堝カバーにはモールド挿通用の貫通孔が設けられることを特徴とする坩堝カバー。
A crucible cover that covers the upper part of the crucible that melts the alloy raw material containing the transuranium element and prevents evaporation of high vapor pressure elements,
The crucible cover, wherein the crucible cover is provided with a through hole for mold insertion.
前記坩堝カバー上面側における前記貫通孔の径は第1の径であり、
前記坩堝カバー下面側における前記貫通孔の径は、前記第1の径より大きい第2の径あることを特徴とする請求項1に記載の坩堝カバー。
The diameter of the through hole on the upper surface side of the crucible cover is a first diameter,
The crucible cover according to claim 1, wherein a diameter of the through hole on the lower surface side of the crucible cover is a second diameter larger than the first diameter.
請求項1又は請求項2に記載の坩堝カバーによって覆われた坩堝を有し、当該坩堝中の超ウラン元素を含む合金原料を溶融する溶融部と、
前記溶融部を収容する内筒部材と、
前記内筒部材の鉛直上方を略閉塞するように配される天板部材と、
前記天板部材及び前記内筒部材を収容する外筒部材と、からなることを特徴とする合金燃料製造装置。
A melting part having a crucible covered with the crucible cover according to claim 1 or 2, and melting an alloy raw material containing a transuranium element in the crucible,
An inner cylinder member that accommodates the melting portion;
A top plate member arranged so as to substantially block the vertical upper side of the inner cylinder member;
An alloy fuel production apparatus comprising: the top plate member; and an outer cylinder member that accommodates the inner cylinder member.
前記天板部材には冷媒の流路が形成されることを特徴とする請求項3に記載の合金燃料製造装置。 The alloy fuel manufacturing apparatus according to claim 3, wherein a refrigerant flow path is formed in the top plate member.
JP2010009099A 2010-01-19 2010-01-19 Crucible cover and alloy fuel production equipment Expired - Fee Related JP5408622B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010009099A JP5408622B2 (en) 2010-01-19 2010-01-19 Crucible cover and alloy fuel production equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010009099A JP5408622B2 (en) 2010-01-19 2010-01-19 Crucible cover and alloy fuel production equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011149723A JP2011149723A (en) 2011-08-04
JP5408622B2 true JP5408622B2 (en) 2014-02-05

Family

ID=44536859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010009099A Expired - Fee Related JP5408622B2 (en) 2010-01-19 2010-01-19 Crucible cover and alloy fuel production equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5408622B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105427900B (en) * 2015-12-11 2019-09-13 中国核电工程有限公司 Reactor fusant out-pile gaseous-waste holdup system after a kind of major accident

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS605971Y2 (en) * 1980-03-10 1985-02-25 株式会社三社電機製作所 metal melting equipment
US4399108A (en) * 1982-01-19 1983-08-16 Krikorian Oscar H Method for reprocessing and separating spent nuclear fuels
JPS6082297U (en) * 1983-11-11 1985-06-07 石川島播磨重工業株式会社 Glass melting furnace off-gas nozzle
DE19906939C2 (en) * 1999-02-19 2002-09-19 Honsel Ag Induction crucible furnace and its use for the production of castings from particle-reinforced aluminum and magnesium alloys
JP4173963B2 (en) * 2001-12-13 2008-10-29 株式会社三社電機製作所 Metal melting equipment
JP2005152984A (en) * 2003-11-27 2005-06-16 Nuclear Fuel Ind Ltd Injection molding device, and method of producing metal fuel molding

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011149723A (en) 2011-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9008259B2 (en) Sheathed, annular metal nuclear fuel
RU2762312C1 (en) Mechanism for electrochemical separation in a molten salt reactor
JP5844474B2 (en) Thermal decontamination of graphite with reducing gas.
Burkes et al. Metallic fast reactor fuel fabrication for the global nuclear energy partnership
JP5408622B2 (en) Crucible cover and alloy fuel production equipment
JP5584859B2 (en) Alloy fuel production equipment
Park et al. Remote injection casting process with reduced material loss for fabrication of metallic fuels
Keiser et al. The development of metallic nuclear fuels for transmutation applications: Materials challenges
US9040014B2 (en) Graphite thermal decontamination with reducing gases
RU2424588C1 (en) Fuel pellet of fuel element
KR20150080256A (en) Method for manufacturing of metallic fuel slugs preventing the evaporation of volatile element and the metallic fuel slugs thereby
KR101634708B1 (en) Crucible assembly for collecting cadmium, and cadmium distillation apparatus having the same
US11894154B2 (en) Modular, integrated, automated, compact, and proliferation-hardened method to chemically recycle used nuclear fuel (UNF) originating from nuclear reactors to recover a mixture of transuranic (TRU) elements for advanced reactor fuel to recycle uranium and zirconium
JP2014163862A (en) Reactor core of fast reactor, and reprocessing method of nuclear fuel reprocessing
Ahn Comprehensive investigation of the uranium-zirconium alloy system: Thermophysical properties, phase characterization and ion implantation effects
Westphal et al. Investigations for the recycle of pyroprocessed uranium
KR101618750B1 (en) Method for manufacturing of metallic fuel slugs preventing the evaporation of volatile element and the metallic fuel slugs thereby
JPS6256475B2 (en)
GB2606614A (en) A spherical nuclear fuel element for use in a nuclear fission reactor. It encapsulates a liquefied fuel form and a solid internal element.
Brunsvold et al. Design and development of improvements for increased performance of the cathode processor
D'Agata et al. Preliminary results of the MARIOS experiment on minor actinide bearing blanket concept
Enderlein Hot cell facility at Kernforschungszentrum Karlsruhe
Salesse SAFETY OF MAGNESIUM CANNING FOR CO $ sub 2$-COOLED REACTORS
Reitsamer et al. Post-irradiation examination of HTR-fuel at the Austrian Research Centre Seibersdorf Ltd
Grossman REACTOR GRAPHITE

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130118

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130412

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130925

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: 20131009

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131029

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5408622

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees