JPH04322701A - 多段遠心抽出器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段遠心抽出器に係り
、特に、複数の遠心抽出モジュールを積み重ね状態に組
み合わせる技術に関するものである。

【０００２】

【従来技術】遠心抽出器は、遠心力を利用して密度の異
なる液体や粒子を分離抽出するもので、原子力発電プラ
ントや化学工業プラント等の分野で多用されている。

【０００３】例えば、原子力発電プラントにおいて使用
された使用済み核燃料は、ピューレックス法等によって
、ウラン・プルトニウムを分離、回収するいわゆる再処
理が行なわれ、その再処理工程では、使用済燃料溶解液
中のウラン・プルトニウムを核分裂生成物から分離する
際に、核物質が選択的に溶媒と結び付く性質を利用した
溶媒抽出操作及び遠心抽出操作が用いられている。また
、再処理工程によって発生した高レベル放射性廃液から
、ウラン・プルトニウム等を抽出分離する場合にも、遠
心抽出器が利用される。

【０００４】図６は、溶媒抽出に使用される遠心抽出器
の構造例を示すものである。該遠心抽出器は、ケーシン
グ１の中に、回転駆動源に連結されたロータ軸２によっ
て水平回転させられる相分離ロータ３が配され、ケーシ
ング１の胴部に、高密度液入口４及び低密度液入口５が
配され、ケーシング１と相分離ロータ３との環状間隙が
ミキシング部６とされ、相分離ロータ３の内部が中空状
の遠心分離部７とされ、相分離ロータ３の底部に混合液
入口８が設けられ、相分離ロータ３の上方位置に、外側
連通口９及び内側連通口１０が配され、ケーシング１の
上方位置に、高密度液出口１１及び低密度液出口１２が
配される構造となっている。

【０００５】そして、図６において各矢印で示すように
、高密度液入口４及び低密度液入口５から、高密度液（
ウラン・プルトニウムの溶解液、いわゆる水相）及び低
密度液（リン酸トリブチル等の溶媒やドデカン等の希釈
剤、いわゆる有機相）を供給して、ミキシング部６で混
合させることによって、高密度液中の核種と低密度液と
の反応による溶媒抽出を行ない、次いで、これらの混合
液を混合液入口８を経由して遠心分離部７に導き、相分
離ロータ３の回転によって高密度液と低密度液とに遠心
分離し、高密度液を外側連通口９を経由して高密度液出
口１１から排出し、かつ、核種を抽出した低密度液を内
側連通口１０を経由して低密度液出口１２から取り出す
ようにしている。

【０００６】一方、抽出分離精度を高める場合には、複
数基の遠心抽出器を同一床面上に併設して配管によって
直列接続し、１段目の処理済流体を２段目の遠心抽出器
に導いて、再遠心抽出する等の処理を繰り返すことが有
効であると考えられている。また、一つのケーシングの
中に複数台の遠心抽出器の回転部分を収納するようにし
て、１本の駆動軸で回転駆動を行なうとともに、遠心抽
出を多段に繰り返す構造としたものも提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複数基の遠心
抽出器を配管によって直列接続する方法、あるいは、一
つのケーシングの中に複数台の遠心抽出器の機能を持た
せたもののいずれにおいても、構造の複雑化を招くとと
もに、メンテナンス性が損われるものとなり易い。

【０００８】つまり、前者の場合では、回転部分である
相分離ロータを回転させるためのモータ等が個々に必要
となるために、各モータの回転数の整合性を得ることが
困難なものとなって、遠心抽出処理精度が低下し易く、
かつ、複数基の遠心抽出器に対してそれぞれ保守管理を
必要とするものとなり、そして、後者の場合では、一つ
のケーシングの中に複数の軸受が多段に配されるために
、その部分の点検、管理が困難になり易く、かつ、流体
の挿通不良箇所が一部に発生した場合には、全体の解体
を余儀なくされる等の不具合がある。

【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、（１）簡単な構造として故障の発生を防止するこ
と、（２）回転支持箇所の保守点検性を高めること、（
３）流体の挿通不良に対する融通性を向上させること等
を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、複数の遠心抽出モジュールを回転中心線上に配設し
てなる多段遠心抽出器とし、遠心抽出モジュールの接続
箇所に、隣り合うケーシングの間に介在して締結により
ケーシング相互の機械的接続を行なう軸受スペーサと、
該軸受スペーサの中心部に配される軸受と、該軸受によ
り回転可能に支持され隣り合う相分離ロータの間に着脱
可能に介在して回転力を伝達するカップリングとを具備
し、複数の遠心抽出モジュールの間に、遠心抽出処理後
の流体を次段の被遠心抽出処理流体として送り込む接続
配管が配されている構成を採用している。

【００１１】

【作用】複数の遠心抽出モジュールを組み合わせた構造
とすることによって、各段に互換性が生じる。遠心抽出
モジュールの接続箇所は、軸受スペーサの部分の締結状
態を解除することによって、ケーシング相互、相分離ロ
ータ、カップリングが解体可能な状態となる。上段の遠
心抽出モジュールの回転力は、相分離ロータ、カップリ
ングを介して、次段の遠心抽出モジュールに伝達され、
そして、上段の遠心抽出モジュールの遠心抽出後の流体
は、接続配管を介して被遠心抽出処理流体として次段に
送り込まれることが繰り返される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る多段遠心抽出器の一実施
例について、図１ないし図３に基づいて参照して説明す
る。ただし、図６例と共通する箇所には同一符号を付し
て説明を簡略化する。

【００１３】前記遠心抽出モジュール２０は、図１に示
すように、複数個（図１では４基）が多段積み状に組み
合わせられて、かつ、これらを回転中心線上に配して接
続箇所Ｂで連結することにより、全体の多段遠心抽出器
を構成しており、一つの回転駆動用モータ２１によって
回転駆動させられるものである。

【００１４】そして、基本的には、最上段の遠心抽出モ
ジュール２０における上部構造が、図６に示した遠心抽
出器の上部構造に準じ、最下段の遠心抽出モジュール２
０における下部構造が、図６に示した遠心抽出器の下部
構造に準ずるものである。

【００１５】前記接続箇所Ｂは、図２及び図３に示すよ
うに、上段位置の遠心抽出モジュール２０のケーシング
１の下部に配される下部フランジ２２と、下段位置の遠
心抽出モジュール２０のケーシング１の上部に配される
上部フランジ２３と、これら両フランジ２２・２３の間
に挟持される軸受スペーサ２４と、両フランジ２２・２
３の間を一体化するボルト・ナット等の締結具２５と、
軸受スペーサ２４の中心位置に配される軸受２６と、該
軸受２６の中心部に両フランジ２２・２３や軸受スペー
サ２４に対して回転可能に取り付けられ回転力を伝達す
るためのカップリング２７と、該カップリング２７の上
下に明けられ例えば角穴状をなす係合穴２８と、上段の
遠心抽出モジュール２０におけるロータ軸２に連結され
ている中心軸２９と、該中心軸２９の下端部に角柱状に
形成され係合穴２８に挿入されることにより回転力を伝
達する挿入部３０と、下段の遠心抽出モジュール２０に
おけるロータ軸２の上端部に角柱状に形成され係合穴２
８に挿入されることにより回転力を伝達する挿入部３１
と、中心軸２９における挿入部３０の上方位置と下部フ
ランジ２２の貫通穴３２との間に配されこの間を密封す
るシール部３３とを具備するものとされる。

【００１６】また、図１に示すように、複数の遠心抽出
モジュール２０の間には、遠心抽出処理した高密度液及
び低密度液を次段の遠心抽出モジュール２０に送り込む
ための高密度液用接続配管３４及び低密度液用接続配管
３５が配され、該高密度液用接続配管３４及び低密度液
用接続配管３５の途中には、流体を一時貯留するための
アキュームレータ３６が配される。

【００１７】なお、図１において、符号ａは高密度液供
給系、ｂは低密度液供給系、ｃは高密度液排出系、ｄは
低密度液排出系である。

【００１８】しかして、このように構成されている多段
遠心抽出器であると、高密度液供給系ａ及び低密度液供
給系ｂを作動させ、図１の実線及び破線の各矢印で示す
ように、高密度液と低密度液とを最上段（１段目）の遠
心抽出モジュール２０の高密度液入口４及び低密度液入
口５からミキシング部６に送り込み、回転駆動用モータ
２１の作動により相分離ロータ３を回転させると、高密
度液及び低密度液の混合液体が遠心分離部７に流入し、
遠心分離部７における遠心分離によって、核種が低密度
液に取り込まれて、高密度液から分離した状態となり、
所望の遠心抽出が実施されることになる。

【００１９】最上段の遠心抽出モジュール２０から送り
出された高密度液及び低密度液は、高密度液用接続配管
３４及び低密度液用接続配管３５によって、アキューム
レータ３６を経由して２段目の遠心抽出モジュール２０
に送り込まれ、同様に高密度液及び低密度液の混合、遠
心分離による核種の低密度液への取り込み等がなされ、
次いで３段目、４段目の遠心抽出モジュール２０につい
ても同様の処理がなされる。

【００２０】このように、遠心分離処理が複数回繰り返
された後の高密度液と低密度液とは、最終段の遠心抽出
モジュール２０の高密度液出口１１及び低密度液出口１
２からケーシング１の外に取り出され、高密度液排出系
ｃ及び低密度液排出系ｄに引き継がれて処理される。

【００２１】一方、多段遠心抽出器における組み立て及
び解体作業は、各遠心抽出モジュール２０の接続箇所Ｂ
の部分の着脱によって行なわれる。つまり、図３に示す
ように、下段となる遠心抽出モジュール２０の締結具２
５による締結を解除した状態とすると、フランジ２２・
２５と軸受スペーサ２４との間、及び係合穴２８と挿入
部３０・３１との間が着脱可能な状態となる。

【００２２】したがって、接続箇所Ｂによって、複数の
遠心抽出モジュール２０の組み立て作業や解体作業を行
ない得るものとなり、特に、軸受２６等の回転部分を露
出させた状態にして、その点検を実施することや必要に
応じて交換、補修を行なうことが可能となる。あるいは
、接続箇所を解体して、任意数の遠心抽出モジュール２
０を取り外し、個々の点検、交換を行なうことや、直列
接続数を変更することも任意に行ない得るものとなる。

【００２３】複数の遠心抽出モジュール２０の接続方法
について、以下補足説明する。図４は、４個の遠心抽出
モジュール２０のうち、１個（モジュール２）を予備に
回した状態で遠心抽出作業を行なう場合の配管接続例を
示している。ただし、図４にあっては、回転力伝達系の
記載を省略してある。

【００２４】この場合の遠心抽出作業は、各遠心抽出モ
ジュール２０が高密度液用接続配管３４及び低密度液用
接続配管３５によって直列接続され、両接続配管３４・
３５にバイパス配管４１・４２が配設されるとともに、
低密度液供給系ｂと低密度液排出系ｄとの間に、循環用
配管４３、移送ポンプ４４、精密フィルタ等のクリーニ
ング手段４５が配されている。なお、図中符号４６は各
制御弁である。

【００２５】しかして、図４において白抜きで示す制御
弁４６を開放状態として、図中のモジュール２を予備に
設定し、高密度液及び低密度液をモジュール１・３・４
に対して直列に送り込んで、所望の遠心抽出作業が実施
される。

【００２６】したがって、モジュール１ないしモジュー
ル４の一つが故障した場合には、その部分をバイパスさ
せて液を流すことによって、遠心抽出作業を支障なく実
施することができる。

【００２７】そして、図４例では、移送ポンプ４４及び
クリーニング手段４５を作動させることによって、核種
を取り込ませた状態の低密度液を最上段（最上流）のモ
ジュール１に戻す循環をさせるとともに、その途中でク
リーニング手段４５による核種の捕捉を行なうことによ
り核種を濃縮し、低密度液中の核種を除去した状態で、
最上段の遠心抽出モジュール２０に再び戻す循環を行な
う。

【００２８】次いで、複数の遠心抽出モジュール２０の
他の使用例について、図５に基づいて説明する。図５例
では、４個の遠心抽出モジュール２０のうち、モジュー
ル３を予備に回すとともに、低密度液を個々に循環させ
ながら遠心抽出を行なう場合の配管接続例を示しており
、一つの遠心抽出モジュール２０に循環用配管４３、移
送ポンプ４４、クリーニング手段４５が配されている。

【００２９】そして、図５において、白抜きで示す制御
弁４６を開放状態、モジュール３を予備化した状態とし
て、高密度液をモジュール１・２・４に対して直列に送
り込むとともに、低密度液を各モジュール１・２・４に
並列に供給して、所望の遠心抽出作業が実施される。

【００３０】また、遠心抽出に使用された低密度液は、
各モジュール毎に核種の捕捉が実施される。

【００３１】このように図５例にあっても、各遠心抽出
モジュール２０の一つに故障が生じたときに、その部分
をバイパスさせるとともに、予備としておいたものと切
り替える等の作業を容易に実施することができる。

【００３２】本発明にあっては、上記実施例に代えて次
の技術を採用することができる。 （Ａ）遠心抽出モジュール２０の個数を任意数とするこ
と。 （Ｂ）高密度液及び低密度液の挿通を直列または並列の
任意の組み合わせにすること。 （Ｃ）接続箇所Ｂにおける着脱時に、上下の一方を下部
フランジ２２または上部フランジ２３に予め取り付けた
ものとしておくこと。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る多段遠心抽出器によれば、
遠心抽出を行なう部分をモジュール化して、複数の遠心
抽出モジュールを回転中心線上に多段積み状態に配し、
かつ、接続箇所に、軸受スペーサ、軸受、カップリング
を具備し、遠心抽出モジュールの間に接続配管を配して
全体を組み合わせたものとしているから、以下のような
効果を奏する。 （１）遠心抽出を行なう部分をモジュール化しておいて
接続箇所で接続することによって、装置の全体構造を単
純化することができるとともに、装置全体を単一の回転
駆動源によって接続箇所を介して駆動し、回転伝達系を
単純化することができる。 （２）接続箇所の部分から各遠心抽出モジュールを簡単
に解体することができ、軸受等の回転部分のメンテナン
ス性が向上する。 （３）接続箇所の切り替えによって、複数のモジュール
の一部を予備化することや、故障発生時に配管接続の変
更によってその部分をバイパスさせる等の応用性の拡大
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多段遠心抽出器の一実施例を示す
配管接続を併記した正断面図である。

【図２】図１における接続箇所部分の正断面図である。

【図３】図１における接続箇所部分を分解した状態の正
断面図である。

【図４】本発明に係る多段遠心抽出器の配管接続例を示
す結線図である。

【図５】本発明に係る多段遠心抽出器の他の配管接続例
を示す結線図である。

【図６】遠心抽出器の従来例を示す正断面図である。

【符号の説明】

１　　ケーシング ２　　ロータ軸 ３　　相分離ロータ ４　　高密度液入口 ５　　低密度液入口 ６　　ミキシング部 ７　　遠心分離部 ８　　混合液入口 ９　　外側連通口 １０　　内側連通口 １１　　高密度液出口 １２　　低密度液出口 ２０　　遠心抽出モジュール ２１　　回転駆動用モータ ２２　　下部フランジ ２３　　上部フランジ ２４　　軸受スペーサ ２５　　締結具 ２６　　軸受 ２７　　カップリング ２８　　係合穴 ２９　　中心軸 ３０　　挿入部 ３１　　挿入部 ３２　　貫通穴 ３３　　シール部 ３４　　高密度液用接続配管 ３５　　低密度液用接続配管 ３６　　アキュームレータ ４１　　バイパス配管 ４２　　バイパス配管 ４３　　循環用配管 ４４　　移送ポンプ ４５　　クリーニング手段 ４６　　制御弁 Ｂ　　接続箇所 ａ　　高密度液供給系 ｂ　　低密度液供給系 ｃ　　高密度液排出系 ｄ　　低密度液排出系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の遠心抽出モジュールを回転中心
   線上に配設してなる多段遠心抽出器であって、遠心抽出
   モジュールの接続箇所に、隣り合うケーシングの間に介
   在して締結によりケーシング相互の機械的接続を行なう
   軸受スペーサと、該軸受スペーサの中心部に配される軸
   受と、該軸受により回転可能に支持され隣り合う相分離
   ロータの間に着脱可能に介在して回転力を伝達するカッ
   プリングとを具備し、複数の遠心抽出モジュールの間に
   、遠心抽出処理後の流体を次段の被遠心抽出処理流体と
   して送り込む接続配管が配されていることを特徴とする
   多段遠心抽出器。