JPH0266497A - マイクロ波加熱容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波加熱によって例えば硝酸ウラニル
溶液等を加熱、脱硝処理する装置に関し、更に詳しくは
該加熱装置に使用される加熱容器の構造に関する。

（従来技術） 以下、従来技術として原子力分野において核燃料などの
マイクロ波加熱にょる脱硝処理に使用される容器につい
て述べるけれども、本発明の適用は原子力分野に限定さ
れるものではなく、被処理物を加熱するためのマイクロ
波加熱容器一般に適用できるものである。

原子力分野においては、ウラン、プルトニフムなどを含
んだ硝酸系溶液を加熱して脱硝処理し、核燃料に適する
酸化ウランや酸化プルトニウムを製造している。

そして、従来この脱硝処理は、マイクロ波加熱により行
なわれていた。マイクロ波加熱とは、物体に高周波を当
て、高周波の電界により、物体を構成する双極子の配列
方向を急速に変化させ、その摩擦熱により加熱するもの
である。

ところで、マイクロ波加熱される被処理物を入れる容器
として、従来、酸化アルミニウム製の皿体があった。し
かしながら、脱硝された生成物がウラン酸化物や酸化プ
ルトニウムなど酸化物であるため、前記従来公知の酸化
アルミニウム製容器では、容器素材と生成物とが同じ酸
化物となり、剥離性が悪くなるという難７αがあった。

そこで、この酸化アルミニウム製容器の難点を解消する
ものとして、ステンレス製の容器を使用した加熱装置も
公知である。

しかしながら、ステンレスは金属であるため、第３図（
ハ）、（ニ）の電場曲線（Ｃ１）及び被処理物の液位（
Ｌ、）で示すように、マイクロ波による電場が容器底面
（Ｂ１）付近で零になる。このため、第３図の（ハ）に
示すような容器内部の被処理物の液位（Ｌ、）が高い場
合には被処理物に高い電場のマイクロ波が付与されるの
で問題がないが、第３図の（ニ）に示すように、脱硝処
理終了直前となって容器内部の被処理物の液位（Ｌ、）
が底面付近となると、該容器底面付近の被処理物は高い
電場のマイクロ波による加熱を受は難くなり、脱硝処理
を完全に行なうことができないという難点があった。

また、上記酸化アルミニウム製容器およびステンレス製
容器の難点を解消するものとして、窒化ケイ素製容器が
従来提案されている（特開昭５９−１１６５８８号参照
）。

上記窒化ケイ前装の容器を使用したものでは、該窒化ケ
イ素は酸化物でないので、生成物である酸化ウランや酸
化プルトニウムの剥離性が従来の酸化アルミニウムより
も良いという利点があった。

また、窒化ケイ素は金属と異なりマイクロ波の透過性が
良く、マイクロ波の電場が容器表面（底面）において零
とならないので、容器表面の被処理物の加熱効率が良い
という利点もあった。

このことは、脱硝処理終了まで被処理物の加熱が行なわ
れることを意味し、従来のステンレス＋！Ｊｌ容器にお
ける前記欠点が改善されたものといえる。

（発明が解決しようとする評定） しかしながら、上記窒化ケイ前装の皿体だけで容器を構
成したものでは、皿体自体の強度が弱く、衝撃を受けて
破損し、被処理物が流出するおそれがあった。

また、窒化ケイ前装の皿体だけからなる容器では、該容
器から熱が放散し、被処理物の温度低下が生じて加熱効
率、脱硝性能が余りよくないという問題点もあった。

そこで、本発明の目的は、前記窒化ケイ前装の皿体だけ
からなる容器を改善し、強度や安全性を向上させ、マイ
クロ波加熱効率を一層向上させたマイクロ波加熱容器の
構造を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、次の要素から構成
されている。

被処理物を入れる窒化ケイ素製皿体。

曲記窒化ケイ前装皿を入れるステンレス製枠体。

窒化ケイ素製皿体とステンレス製枠体との開に形成され
た間隙。

該間隙の一部に設けられた緩衝材。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図を参照して説明する。

ｆ５２図は、本発明に係る加熱容器を備えたマイクロ波
加熱覗硝装置の一例を示す概略図である。

符号１はマイクロ波発信器を示しでおり、マイクロ波発
信器１には導波ｔｒ！２の始端が接続され、導波管２の
終端はオーブン３に接続されている。

加熱オーブン３は、次のように構成されている。すなわ
ち、加熱オーブン３は、断熱材から成るケーシング４と
、該ケーシング４の中に回転可能に配置されたターンテ
ーブル５と、ターンテーブル５に回転軸６を介して接続
されている回転駆動部７と、ターンテーブル５の上に載
せられる加熱容器８と、該加熱容器８内に彼処埋物を供
給するようにケーシング４に設けられた被処理物供給口
９と、ケーシング４に設けられた排気管１０などから構
成されている。

上記加熱容器８の構成を第１図を参照してさらに詳細に
説明する。

上端外周に７ランジカバーを有するステンレス製の第１
の枠構成体１２内に凹状の窒化ケイ素製皿体１３が入れ
られ、該窒化ケイ素製皿体１３の外側と第１の枠溝成体
１２の内側との間には間隙１５が形成され、該間隙１５
にはシリカ、アルミナなどのセラミ・ンクＲ維製の１ｆ
ｊｉ衝材１４が部分的に介装されている。１１の枠溝成
体１２の７ランジカバー１１と窒化ケイ素製皿体１３の
上端との間にはフッ素樹脂製のパツキン材１６が介装さ
れ、７ランノカパー１１により該間隙１５が閉塞されて
いる。

第１の枠構成体１２は緩衝材１４及びパツキン材１６を
保持するものであり、該第１の枠構成体１２は凹状のス
テンレス製の第２の枠構成本１７内に嵌合されている。

間隙１５と加熱容器８の外側とを連通するように、ｉｌ
ｌ’ｓ１の枠構成体１２及び第２の枠構成体１７には呼
吸孔１８が複数本形成されており、それぞれの呼吸孔１
８にはフィルタ１つが装着されている。

上記実施例において、間際１５は保温効果の機能、およ
び、窒化ケイ素とステンレスとの熱膨張差による破損を
防止する機能（この熱膨張差を吸収する機能は付随的で
あり、そのための構成は間隙に限定されない）を有する
ものである。

この実施例では、前記ｒ５１の枠溝成体１２と第２の枠
構成体１７とから本発明で言うところの１ステンレス製
枠体」が構成されているが、前記第１の枠構成体１２は
緩衝材１４及びパツキン材１６を保持すると同時に７ラ
ンジガバー１１により間隔１５閉塞するものであれば良
いので、必ずしも全体が皿状態となっていることを必要
としない。

また、第１の枠構成体１２を皿状態とした場合にはｆｊ
４２の枠構成体１７は該第１の枠構成体１２を支持しか
つ補強するものであればよいので、この場合には！＠２
の枠構成体１７が皿状態であることを必要としない。

さらに、前記セラミック繊維からなる緩衝材１４は窒化
ケイ素製皿体に被処理物を投入した際の耐衝撃の８！能
とともに、窒化ケイ素とステンレスとの間の熱膨張差に
よる加熱容器８の破損防止の機能を有するものであれば
良く、他の材料に変更可能である。

さらに、パツキン材１６は間隙１５の密封を行なうもの
であるから、その素材をフッ素Ｑ（脂に限定するもので
はなく、他の素材にかへることも可能である。

さらにまた、緩衝材１４及び、パツキン１６の素材をセ
ラミック繊維、フッ素樹脂とした理由は、耐熱性、耐酸
性などの特性が優れているためであるが、他の材料に変
更可能である。

上述のように構成された本発明の加熱装置は、次のよう
に作用する。

第２図を参照しで、被処理物供給口９から、被処理物で
ある硝酸ウラン、硝酸プルトニウムなどを加熱容器８内
に供給する。回転駆動部７によりターンテーブル５を回
転させて、加熱容器８を回転させる。そして、マイクロ
波発信器１から発信されたマイクロ波を導液管２を介し
てオーブン３内に照射し、加熱容器Ｓ内の硝酸フラン、
硝酸プルトニウムなどに照射して加熱脱硝し、酸化ウラ
ン、酸化プルトニウムを得るものである。

なお、本実施例では次に説明するような作用によって、
非常にマイクロ波加熱効率が高いものであり、かつ未脱
硝部分の少ない均一な生成物を得ることができるもので
ある。

１３図を参照して、第３図（イ）及び（ロ）には、ステ
ンレス枠体（Ｓ）と窒化ケイ素製皿体（Ｎ）との開に間
隙（Ｈ）を設けた容器を用いた場合における、該容器の
内部に生じている電場曲線（Ｃ２）と被処理物の液位（
Ｌ２）の関係を示されている。

すなわち、窒化ケイ素はマイクロ波を良く透過するので
、窒化ケイ素製皿体の表面でマイク口波の電場が零にな
らず、ステンレス製枠体の表面（Ｂ２）で電場が零とな
る。したがって、第３図の（イ）で示すような被処理物
の液位（Ｂ２）が比較的高い場合には、該被処理物に高
い電場のマイクロ波が照射される。それと同時に、第３
図の（ロ）に示すような、脱硝終了直前のように被処理
物量が少なくなって液位（Ｂ２）が低くなった状態でも
、第３図の（ニ）に示すステンレス製容器と比べて、高
い電場のマイクロ波が照射されるものとなり、このよう
な状態でも被処理物を十分にマイクロ波加熱することが
できる。

このため、在米のステンレス製の皿体の場合と比べて、
本発明では被処理物のマイクロ波による加熱効率の向上
が得られるものとなる。

また、本発明では次に説明するマイクロ波の反射作用に
より、加熱効率が向上する。

すなわち、第１ズに示すように窒化ケイ素製皿体１３を
ステンレス枠に入れているため、窒化ケイ素製皿体１３
を透過したマイクロ波がステンレス枠で反射されて再度
戻って被処理物に当てられる。このため、マイクロ波に
よる加熱効率が一層向上する。

さらに、窒化ケイ素製皿体１３とステンレス枠との開に
形成された間隙１５は、空気（あるいは必要に応じて別
の流体を用いる場合もあるが）が充填されているので、
それ自体断熱層となっている。このため、窒化ケイ素製
皿体１３からの熱の放散が低減され、被処理物が十分に
保温されて、この面でも加熱効率が向上するものとなっ
ている。

（発明の効果） 以上に説明した本発明による効果を上げると次のとおり
である。

本発明では、前述のように、脱硝終了直前のように被処
理物量が少なくなった状態でも十分にマイクロ波加熱す
ることができる。

また、前述のように、マイクロ波がステンレス枠で反射
されるため、マイクロ波の加熱効率を向上させることが
できる。

また、比較的８！械的に弱い材料である窒化ケイ素製皿
体を機械的強度の強いステンレス枠に入れて取り扱うよ
うにしているので、容器全体として磯↑戒的強度が向上
し、また大きな圧力で加熱容器（ステンレス部分）を把
持しても破損しないのでハンドリング性が向上する。

さらに、緩衝材を設けたことにより、加熱容器に被処理
物を投入した際の耐衝撃性や振動に伴なう耐衝撃性が向
上する。

さらに、間隙、緩衝材、パツキン材を設けているので、
これらによって窒化ケイ素製皿体とステンレス製枠体と
の間の熱膨張差を吸収し、熱膨張差に基づく加熱容器の
破損を防止できる。

また、仮に窒化ケイ素製皿体が破損したとしても、ステ
ンレス枠体によって被処理物の流出を防止できるものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るマイクロ波加熱容器
の縦断面図である。 ！＠２図は、第１図面の加熱容器を備えたマイクロ波加
熱脱硝装置の縦断面図である。 ｆＰ１３図は、マイクロ波による被処理物の加熱を電場
と液位によって説明するものであ り、（イ）および（ロ）は本発明の容器による加熱を説
明する図であり、（ハ）および（ニ）はステンレス容器
による加熱を説明する図である。 １２：１１の枠構成体　１３：窒化ケイ前装皿１４：緩
衝材　１５：間隙　１６：パツキン材１７：第２の枠構
成体 代理人　弁理士　辻三部（はが１名） 第 図 第 図 第 図 （イ） （ロ） ｊ２ （ハ） （ニ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に被処理物を入れ、該容器の外部からマイ
   クロ波を照射して前記被処理物を加熱するマイクロ波加
   熱容器において、 前記容器を、被処理物を入れる窒化ケイ素製皿体と、該
   窒化ケイ素製皿体を入れるステンレス製枠体との２重構
   造としたことを特徴とするマイクロ波加熱容器。
2. （２）窒化ケイ素製皿体とステンレス製枠体との間に間
   隙を形成してなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のマイクロ波加熱容器
3. （３）間隙の一部に緩衝材を設けてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のマイクロ波加熱容器。