JPH05223986A - スクラップペレットの連続酸化処理装置 - Google Patents

スクラップペレットの連続酸化処理装置

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JPH05223986A
JPH05223986A JP4059587A JP5958792A JPH05223986A JP H05223986 A JPH05223986 A JP H05223986A JP 4059587 A JP4059587 A JP 4059587A JP 5958792 A JP5958792 A JP 5958792A JP H05223986 A JPH05223986 A JP H05223986A
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core tube
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rotary kiln
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Shinichi Hasegawa
伸一 長谷川
Haruo Tsuchiya
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 UO2の未酸化のクリンカの発生が殆どな
く、かつロータリキルンの炉心管内を容易にかつ十分に
洗浄する。 【構成】 スクラップのUO2ペレット13を供給す
る供給フィーダ14と、このフィーダにより供給される
スクラップペレット13を酸化処理してU38粉末19
にするロータリキルン10とを備える。このキルン10
は管内面に固着された案内羽根17を有しかつ水平に配
置された回転可能な炉心管11と、この炉心管を回転さ
せる駆動手段12,16と、炉心管の周囲に設けられた
加熱炉18とにより構成される。案内羽根17がUO2
ペレット又はU38粉末を炉心管出口に案内するように
炉心管の片側内面に炉心管半径方向に突出して間隔をあ
けて設けられた多数の円弧板であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は核燃料である二酸化ウラ
ン(UO2)ペレットの製造工程で発生したスクラップ
のUO2ペレットをロータリキルンにより酸化処理して
八酸化三ウラン(U38)粉末にするスクラップペレッ
トの連続酸化処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】原子炉の燃料として多量に使用されるU
2燃料体は、UO2の粉末をプレス成形してグリーンペ
レットにした後、焼結炉で1700℃以上の高温で焼結
し、UO2ペレットの形態に作られる。このUO2ペレッ
トはその外周を研削して所定の寸法に仕上げた後、割
れ、欠け等の外観、密度、寸法等が検査される。濃縮
度、不純物等の検査では合格したものの、外観、密度、
寸法等の検査で不合格となったUO2ペレット、即ちク
リーンなスクラップペレットは、通常酸化処理すること
により、U38粉末として回収し、これをペレット製造
工程にリサイクルしている。
【0003】従来、このスクラップペレットの酸化処理
方法には、ステンレススチールのような金属性のボート
にスクラップペレットを入れ、バッチ炉又はプッシャタ
イプの炉で酸化処理する方法、或いはロータリキルンタ
イプの炉にスクラップペレットを入れ、そこで酸化処理
する方法がある。後者のロータリキルンで酸化処理する
場合には、ロータリキルンに傾斜をつけて回転させる
ことによりUO2ペレット又はU38粉末を加熱し、そ
れぞれの自重でロータリキルンの炉心管出口まで搬送す
る方法、或いは図5及び図8に示すように、ロータリ
キルンの炉心管1を水平にして螺旋状の案内羽根7をこ
の炉心管1の内周全面に固着し、炉心管1を回転させて
案内羽根7によりUO2ペレット3又はU38粉末9を
加熱して搬送する方法がある。及びの方法ともロー
タリキルンの炉心管内での加熱は空気雰囲気中で400
〜650℃の温度で行われ、密閉状態でスクラップペレ
ットを連続して酸化処理できる利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータリキル
ンを用いた方法には、ロータリキルンの炉心管内でのU
2ペレット又はU38粉末の搬送について、また炉心
管内面の洗浄方法について次のような基本的な問題点及
び改良すべき点がある。 (a) 上記の傾斜をつけたロータリキルンでUO2ペレ
ットを酸化処理するときには、ロータリキルン内でのU
2ペレット又はU38粉末の滞留時間、即ち加熱反応
時間を制御することが比較的難しく、流動性のあるもの
は炉心管での滞留時間が短くなり酸化が不十分でクリン
カを生じる。反対に流動性の悪いものは滞留時間が長く
なり過ぎて熱エネルギを浪費する。 (b) UO2ペレットの密度は10.1〜10.5g/c
3程度であるが、炉心管内に多数入れた場合の炉心管
内での見掛け密度は、ペレットとペレットの間隙に起因
して約6g/cm3である。このUO2ペレットを酸化処
理してU38粉末とした場合には、見掛け密度が約2g
/cm3になることから、酸化処理により見掛けの容積
が約3倍に増大する。従って、図8に示すように上記
の水平なロータリキルンでUO2ペレットを酸化処理す
るときで、炉心管1の中で案内羽根7によるU38粉末
9の搬送能力が十分でない場合には、粉末9が炉心管1
内で滞留し始め、炉心管出口に向うに従って羽根7と羽
根7とにより仕切られた粉末9の山の高さhが増大し、
粉末層深部のペレット3に対して酸素が十分に供給され
ず、未酸化のクリンカ4を生じ易い。 (c) UO2ペレットの製造工程では、製造するUO2ペレ
ットのロットの濃縮度、即ちU235wt%が変わる都
度、全ての製造工程からウラン酸化物を回収し、場合に
よっては製造装置や製造機器内を十分に洗浄して、滞留
ウラン量をできるだけ少なくするように製造工程のクリ
ーンナップを行っている。図5及び図8に示すように螺
旋状の案内羽根7をこの炉心管1の内周全面に固着した
場合には、炉心管1内の洗浄が困難でウランの残留量が
問題となる。
【0005】本発明の目的は、UO2の未酸化のクリン
カの発生が殆どなく、かつロータリキルンの炉心管内を
容易にかつ十分に洗浄することができるスクラップペレ
ットの連続酸化処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成を実施例に対応する図1及び図6に基
づいて説明する。本発明のスクラップペレットの連続酸
化処理装置は、スクラップの二酸化ウランペレット13
を供給する供給フィーダ14と、このフィーダ14によ
り供給されるスクラップペレット13を酸化処理して八
酸化三ウラン粉末19にするロータリキルン10とを備
える。このロータリキルン10は管内面に固着された案
内羽根17を有しかつ水平に配置された回転可能な炉心
管11と、この炉心管11を回転させる駆動手段12,
16と、炉心管11の周囲に設けられた加熱炉18とに
より構成される。そして案内羽根17が二酸化ウランペ
レット13又は八酸化三ウラン粉末19を炉心管出口に
案内するように炉心管11の片側内面に炉心管半径方向
に突出して間隔をあけて設けられた多数の円弧板である
ことを特徴とする。なお、図3に示すように案内羽根1
7である円弧板の炉心管11の半径方向の高さaがこの
炉心管11の内径bの10〜30%であることが好まし
い。また、図4に示すように案内羽根17の円弧のなす
角度θが90〜180度であることが好ましい。
【0007】
【作用】図1、図6及び図7に示すように、炉心管11
の案内羽根17は炉心管11の片側内面に設けられてい
るため、供給フィーダ14から供給されたUO2ペレッ
ト13及び加熱により容積が増大したU38粉末19は
案内羽根17が下側に来たときにこの案内羽根17によ
り炉心管出口方向に搬送される。また案内羽根17が上
側に来たときには容積の増大により高さが大きくなった
38粉末19の山はその傾斜角が安息角を上回るため
崩れ、平坦化して粉末19が炉心管出口方向に移動す
る。平坦化した粉末層内には酸素が供給されるため、未
酸化のクリンカを生じない。
【0008】
【実施例】次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図1〜図3に示すように、ロータリキルン10の
炉心管11の入口側端部にはキャップ状の回転駆動部1
2が冠着される。この回転駆動部12の中心孔12aに
はスクラップのUO2ペレット13(図6)を供給する
供給フィーダ14が回転可能に挿入される。この回転駆
動部12は図示しないモータにより回転する駆動ローラ
16により駆動される。炉心管11は水平に配置されて
回転駆動部12を介して駆動ローラ16により回転駆動
される。この炉心管11の内面には案内羽根17が固着
される。案内羽根17はUO2ペレット13又はU38
粉末19(図6)を炉心管出口に案内するように炉心管
11の片側内面に等間隔に多数突設された円弧板であ
る。具体的には、従来の螺旋状の連続した案内羽根の片
側を削除して形成される。ロータリキルン10の炉心管
11の周囲には加熱炉18が設けられる。18aはヒー
タである。U38粉末の排出部20には炉心管11の出
口側端部が回転可能に接続される。排出部20は上部に
排気筒20aと、下部にU38粉末を排出するシュート
20bを有する。
【0009】図3に示すように、案内羽根17の高さ
a、即ち円弧板の炉心管の半径方向の高さは炉心管11
の内径bの10〜30%の範囲から選ばれることが好ま
しい。この例では20%である。この高さaが10%未
満であると、UO2ペレット13及びU38粉末19の
搬送能力が低下し易く、またこの高さaが30%を越え
ると炉心管11内のガスの流速が大きくなり、排気系に
移行する粉末量が増大し易い。また、案内羽根17の形
態をなす円弧板の円弧の角度θ(図4)は90〜180
度の範囲から選ばれることが好ましい。この例では図3
に示すように180度である。角度θが90度未満の場
合にはUO2ペレット13及びU38粉末19の搬送能
力が低下し易く、また180度を越えて大きくなる場合
には炉心管11の内面を十分に洗浄しにくくなる。
【0010】次にこのような構成のスクラップペレット
の連続酸化処理装置の動作を説明する。図1、図6及び
図7に示すように、供給フィーダ14からはスクラップ
のUO 2ペレット13がロータリキルン10の炉心管1
1に供給される。この炉心管11は駆動ローラ16及び
回転駆動部12により約1〜5rpmの速度で回転し、
空気雰囲気中で加熱炉18により400〜650℃の温
度で加熱される。この炉心管11の回転により、炉心管
11の片側内面に設けられた多数の案内羽根17が下側
に来たときには(図6)、供給フィーダ14から供給さ
れたUO2ペレット13及び加熱により容積が増大した
38粉末19がこの案内羽根17により炉心管出口方
向に搬送される。また案内羽根17が上側に来たときに
はU38粉末19の高さの増大した粉末の山はその傾斜
角が安息角を越えるため崩れ、平坦化して粉末19が炉
心管出口方向に移動する。その結果、平坦化した粉末層
内には酸素が供給され、未酸化のクリンカを生じない。
出口に達したU38粉末19は図1に示す排出部20の
シュート20bから落下して集められる。また炉心管1
1内の廃ガスは排気筒20aより排出される。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、従来、螺旋状の案内
羽根が酸化後の増大したU38粉末の山の崩れを防止し
て羽根間の粉末層の厚みを増大させ、これに起因して層
深部のペレットへの酸素供給不足を生じていたものが、
本発明によれば、粉末を羽根により仕切る場合と、仕切
らない場合が炉心管の回転で交互に生じるため、酸化後
のU38粉末の搬送がスムーズになり、酸素の供給不足
がなくなって未酸化のクリンカの発生を防止することが
できる。また、案内羽根を上側に位置させた状態で炉心
管をスプレーノズルにより水洗すれば、従来のように案
内羽根により水が遮られることがなく、炉心管の洗浄が
容易にかつ十分に行われ、滞留ウラン量を極めて少なく
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の連続酸化処理装置の構成図。
【図2】その炉心管の外観斜視図。
【図3】その炉心管の正面図。
【図4】本発明の別の実施例の炉心管の正面図。
【図5】従来例の炉心管の正面図。
【図6】本発明実施例のロータリキルンの炉心管におけ
るUO2ペレット及びU38粉末の加熱による容積増大
状況を示す図。
【図7】図6に示したUO2ペレット及びU38粉末の
搬送状況を示す図。
【図8】従来例の炉心管におけるUO2ペレット及びU3
8粉末の加熱搬送状況を示す図。
【符号の説明】
10 ロータリキルン 11 炉心管 12 回転駆動部(駆動手段) 13 UO2ペレット 14 供給フィーダ 16 駆動ローラ(駆動手段) 17 案内羽根 18 加熱炉 19 U38粉末

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクラップの二酸化ウランペレット(13)
    を供給する供給フィーダ(14)と、前記フィーダ(14)によ
    り供給される前記スクラップペレット(13)を酸化処理し
    て八酸化三ウラン粉末(19)にするロータリキルン(10)と
    を備え、 前記ロータリキルン(10)が管内面に固着された案内羽根
    (17)を有しかつ水平に配置された回転可能な炉心管(11)
    と、前記炉心管(11)を回転させる駆動手段(12,16)と、
    前記炉心管(11)の周囲に設けられた加熱炉(18)とにより
    構成されたスクラップペレットの連続酸化処理装置にお
    いて、 前記案内羽根(17)が前記二酸化ウランペレット(13)又は
    前記八酸化三ウラン粉末(19)を前記炉心管出口に案内す
    るように前記炉心管(11)の片側内面に前記炉心管半径方
    向に突出して間隔をあけて設けられた多数の円弧板であ
    ることを特徴とするスクラップペレットの連続酸化処理
    装置。
  2. 【請求項2】 案内羽根(17)である円弧板の炉心管(11)
    の半径方向の高さ(a)がこの炉心管(11)の内径(b)の10
    〜30%である請求項1記載のスクラップペレットの連
    続酸化処理装置。
  3. 【請求項3】 案内羽根(17)の円弧のなす角度(θ)が9
    0〜180度である請求項1記載のスクラップペレット
    の連続酸化処理装置。
JP4059587A 1992-02-14 1992-02-14 スクラップペレットの連続酸化処理装置 Expired - Lifetime JP3003367B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100414887B1 (ko) * 2000-02-16 2004-01-13 알케이케미칼 주식회사 연속산화작업을 위한 장치
JP2007155380A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd 原子燃料ウランスクラップ回収装置
KR101028124B1 (ko) * 2009-01-16 2011-04-08 한국원자력연구원 고도 휘발성 산화장치

Cited By (4)

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KR101028124B1 (ko) * 2009-01-16 2011-04-08 한국원자력연구원 고도 휘발성 산화장치

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