JPH0694889A - 連続脱硝装置 - Google Patents
連続脱硝装置Info
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- JPH0694889A JPH0694889A JP4246708A JP24670892A JPH0694889A JP H0694889 A JPH0694889 A JP H0694889A JP 4246708 A JP4246708 A JP 4246708A JP 24670892 A JP24670892 A JP 24670892A JP H0694889 A JPH0694889 A JP H0694889A
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- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
- F26B17/18—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotating helical blades or other rotary conveyors which may be heated moving materials in stationary chambers, e.g. troughs
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 核燃料の硝酸溶液の大量処理と連続的な安定
運転を確保することができる連続脱硝装置を得る。 【構成】 スクリュー１２はその回転により、給液口１
４から供給された硝酸ウラン溶液を連続的に搬送する。
トラフ１１内は、濃縮ゾーンと脱硝ゾーンと乾燥ゾーン
とに区分される。マイクロ波入射口２１−２から入射さ
れたマイクロ波は、トラフ１２の上部を覆う臨界遮蔽板
３１に設けられた開口部３２を透過し、スクリュー１２
により搬送される高濃度で高粘度の硝酸ウラン溶液に印
加され、これを脱硝して脱硝体（三酸化ウラン）を生成
する。この脱硝体は乾燥ゾーンで乾燥され粉体として排
出口１６から排出される。濃縮ゾーンで析出してスクリ
ュー１２に付着した析出物は、開口部３２を僅かに濃縮
ゾーン側に移動することにより剥離しスクリューの回転
を妨げない。乾燥ゾーンではマイクロ波による局部加熱
がない。
運転を確保することができる連続脱硝装置を得る。 【構成】 スクリュー１２はその回転により、給液口１
４から供給された硝酸ウラン溶液を連続的に搬送する。
トラフ１１内は、濃縮ゾーンと脱硝ゾーンと乾燥ゾーン
とに区分される。マイクロ波入射口２１−２から入射さ
れたマイクロ波は、トラフ１２の上部を覆う臨界遮蔽板
３１に設けられた開口部３２を透過し、スクリュー１２
により搬送される高濃度で高粘度の硝酸ウラン溶液に印
加され、これを脱硝して脱硝体（三酸化ウラン）を生成
する。この脱硝体は乾燥ゾーンで乾燥され粉体として排
出口１６から排出される。濃縮ゾーンで析出してスクリ
ュー１２に付着した析出物は、開口部３２を僅かに濃縮
ゾーン側に移動することにより剥離しスクリューの回転
を妨げない。乾燥ゾーンではマイクロ波による局部加熱
がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核燃料の再処理工程に係
わり、特に核燃料の硝酸溶液から核燃料の酸化物を連続
的に抽出生成する連続脱硝装置に関する。
わり、特に核燃料の硝酸溶液から核燃料の酸化物を連続
的に抽出生成する連続脱硝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、核燃料の再処理で回収される硝
酸ウランや硝酸プルトニウム及びこれらの混合溶液は、
マイクロ波加熱直接脱硝法を用いて脱硝され、原料粉末
に転換される。この方法による核燃料の再処理方法とし
ては、一定量の硝酸ウラン等の溶液を脱硝皿と呼ばれる
容器に注入したのちマイクロ波電界中で蒸発・濃縮，脱
硝，乾燥させるバッチ処理法と、蒸発・濃縮，脱硝，乾
燥をゾーン分けして連続的に行わせる連続処理法とがあ
る。このうち後者の方法を実現するものとして、上記被
処理溶液をスクリューの回転により連続的に搬送しなが
ら上記の一連の処理を連続的に行うスクリュー式連続脱
硝装置がある。
酸ウランや硝酸プルトニウム及びこれらの混合溶液は、
マイクロ波加熱直接脱硝法を用いて脱硝され、原料粉末
に転換される。この方法による核燃料の再処理方法とし
ては、一定量の硝酸ウラン等の溶液を脱硝皿と呼ばれる
容器に注入したのちマイクロ波電界中で蒸発・濃縮，脱
硝，乾燥させるバッチ処理法と、蒸発・濃縮，脱硝，乾
燥をゾーン分けして連続的に行わせる連続処理法とがあ
る。このうち後者の方法を実現するものとして、上記被
処理溶液をスクリューの回転により連続的に搬送しなが
ら上記の一連の処理を連続的に行うスクリュー式連続脱
硝装置がある。
【０００３】この装置は、バッチ処理プロセスと異な
り、蒸発・濃縮，脱硝，乾燥の各工程を時間軸上で連続
的に行うことにより大量処理を行うことができるが、こ
の処理を安定的に行うには、上記した各工程を一定範囲
内の温度・濃度等の下に制御しなければならない。
り、蒸発・濃縮，脱硝，乾燥の各工程を時間軸上で連続
的に行うことにより大量処理を行うことができるが、こ
の処理を安定的に行うには、上記した各工程を一定範囲
内の温度・濃度等の下に制御しなければならない。
【０００４】図３は従来の連続脱硝装置を表したもので
ある。この図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、
（Ｃ）は平面図である。この図に示すように、長尺箱状
のトラフ１１内には長尺の２本のスクリュー１２−１，
１２−２が収納され、図示しない駆動モータによりそれ
ぞれ同図（Ｂ）の矢印の方向に回転されるようになって
いる。このトラフ１１は、石英ガラス製の仕切板１３に
よりその上部のオーブン１５で形成される空間と遮断さ
れており、また、このトラフ１１には、核燃料の硝酸溶
液（ここでは硝酸ウラン溶液として説明する）を供給す
るための給液口１４、脱硝処理の結果生成された核燃料
酸化物を排出するための排出口１６及びトラフ１１内で
発生したガス等を排気するための排気口２２が設けられ
ている。
ある。この図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、
（Ｃ）は平面図である。この図に示すように、長尺箱状
のトラフ１１内には長尺の２本のスクリュー１２−１，
１２−２が収納され、図示しない駆動モータによりそれ
ぞれ同図（Ｂ）の矢印の方向に回転されるようになって
いる。このトラフ１１は、石英ガラス製の仕切板１３に
よりその上部のオーブン１５で形成される空間と遮断さ
れており、また、このトラフ１１には、核燃料の硝酸溶
液（ここでは硝酸ウラン溶液として説明する）を供給す
るための給液口１４、脱硝処理の結果生成された核燃料
酸化物を排出するための排出口１６及びトラフ１１内で
発生したガス等を排気するための排気口２２が設けられ
ている。
【０００５】オーブン１５の上部には４つのマイクロ波
入射口２１−１〜２１−４が設けられ、各入射口から所
定の周波数のマイクロ波が入射されるようになってい
る。この装置では、オーブン１５で形成される空間がマ
イクロ波反射箱１８，１９により３つの領域に分割され
ている。その第１の領域は濃縮ゾーンであり、マイクロ
波入射口２１−１からのマイクロ波により硝酸ウラン溶
液の加熱・濃縮を行う。第２の領域は脱硝ゾーンであ
り、マイクロ波入射口２１−２からのマイクロ波によ
り、濃縮ゾーンで過飽和状態にまで濃縮された硝酸ウラ
ン溶液を脱硝して核燃料の酸化物（例えば、三酸化ウラ
ンＵＯ3 ）を生成する。第３の領域は乾燥ゾーンであ
り、マイクロ波入射口２１−３、２１−４からのマイク
ロ波により、脱硝ゾーンで生成された酸化物を粉末状に
乾燥して排出口１６から排出する。
入射口２１−１〜２１−４が設けられ、各入射口から所
定の周波数のマイクロ波が入射されるようになってい
る。この装置では、オーブン１５で形成される空間がマ
イクロ波反射箱１８，１９により３つの領域に分割され
ている。その第１の領域は濃縮ゾーンであり、マイクロ
波入射口２１−１からのマイクロ波により硝酸ウラン溶
液の加熱・濃縮を行う。第２の領域は脱硝ゾーンであ
り、マイクロ波入射口２１−２からのマイクロ波によ
り、濃縮ゾーンで過飽和状態にまで濃縮された硝酸ウラ
ン溶液を脱硝して核燃料の酸化物（例えば、三酸化ウラ
ンＵＯ3 ）を生成する。第３の領域は乾燥ゾーンであ
り、マイクロ波入射口２１−３、２１−４からのマイク
ロ波により、脱硝ゾーンで生成された酸化物を粉末状に
乾燥して排出口１６から排出する。
【０００６】トラフ１１は、全体として水平に対して微
小角度傾斜して設置されており、給液口１４から供給さ
れた硝酸ウラン溶液は、同図（Ａ）に斜線で示すよう
に、脱硝ゾーンのほぼ中央を先端とする液溜部２４を形
成する。
小角度傾斜して設置されており、給液口１４から供給さ
れた硝酸ウラン溶液は、同図（Ａ）に斜線で示すよう
に、脱硝ゾーンのほぼ中央を先端とする液溜部２４を形
成する。
【０００７】図４は、このようなスクリュー式連続脱硝
装置の処理内容を概念的に表したものである。この図
で、横軸はスクリュー回転軸方向の位置を示し、縦軸は
各位置における被処理対象物の温度を示す。この図に示
すように、濃縮ゾーンにおいては、硝酸ウラン溶液は加
熱により沸騰状態となり、以下の（１）式〜（４）式に
示すような反応過程を経て、脱硝ゾーンに送られる。
装置の処理内容を概念的に表したものである。この図
で、横軸はスクリュー回転軸方向の位置を示し、縦軸は
各位置における被処理対象物の温度を示す。この図に示
すように、濃縮ゾーンにおいては、硝酸ウラン溶液は加
熱により沸騰状態となり、以下の（１）式〜（４）式に
示すような反応過程を経て、脱硝ゾーンに送られる。
【０００８】 ＵＯ2 （ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ → ＵＯ2 （ＮＯ3 ）2 ・２Ｈ2 Ｏ＋４Ｈ2 Ｏ ……（１） ＵＯ2 （ＮＯ3 ）2 ・２Ｈ2 Ｏ → ＵＯ2 （ＮＯ3 ）2 ＋２Ｈ2 Ｏ ……（２） ＵＯ2 （ＮＯ3 ）2 ＋Ｈ2 Ｏ → ＵＯ2 （ＯＨ) ＮＯ3 ＋ＨＮＯ3 ……（３） ＵＯ2 （ＯＨ) ＮＯ3 → β−ＵＯ3 ＋１／２Ｈ2 Ｏ＋ＮＯ2 ＋１／４Ｏ2 ……（４） 脱硝ゾーンの液溜先端部の直前においては硝酸ウラン溶
液は極めて粘性の高い過飽和状態となっており、この高
粘性体が脱硝ゾーンのトラフ下部及びスクリューの羽根
に付着しながら脱硝ゾーンで脱硝されて脱硝体が生成さ
れる。
液は極めて粘性の高い過飽和状態となっており、この高
粘性体が脱硝ゾーンのトラフ下部及びスクリューの羽根
に付着しながら脱硝ゾーンで脱硝されて脱硝体が生成さ
れる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、脱硝反応
を速く起こさせるためには、被処理溶液を加熱して過飽
和状態まで濃縮して脱硝体（ＵＯ3 ）の生成メタル濃度
にまでもっていくことが必要である。しかしながら、上
記した従来装置では、マイクロ波入射口２１−１からの
マイクロ波とマイクロ波入射口２１−２からのマイクロ
波の回り込み効果により、濃縮ゾーンを含むかなり広い
範囲２６（図３（Ａ））が過飽和状態となり、濃縮ゾー
ン全体に高粘性体が生成される。このような過飽和状態
の溶液は、わずかの温度降下により固まることとなる。
この状態は、主として（４）式におけるβ−ＵＯ3 の代
わりにγ−ＵＯ3 が生成されることに起因すると考えら
れるが、こうして析出したシャーベット状のウランは、
図５に示すように、スクリュー羽根のみならずスクリュ
ー軸にも付着し次第に成長する。このようにして付着し
たウランは剥離しにくく、スクリューの回転を停止さ
せ、運転不可能になる場合がある。
を速く起こさせるためには、被処理溶液を加熱して過飽
和状態まで濃縮して脱硝体（ＵＯ3 ）の生成メタル濃度
にまでもっていくことが必要である。しかしながら、上
記した従来装置では、マイクロ波入射口２１−１からの
マイクロ波とマイクロ波入射口２１−２からのマイクロ
波の回り込み効果により、濃縮ゾーンを含むかなり広い
範囲２６（図３（Ａ））が過飽和状態となり、濃縮ゾー
ン全体に高粘性体が生成される。このような過飽和状態
の溶液は、わずかの温度降下により固まることとなる。
この状態は、主として（４）式におけるβ−ＵＯ3 の代
わりにγ−ＵＯ3 が生成されることに起因すると考えら
れるが、こうして析出したシャーベット状のウランは、
図５に示すように、スクリュー羽根のみならずスクリュ
ー軸にも付着し次第に成長する。このようにして付着し
たウランは剥離しにくく、スクリューの回転を停止さ
せ、運転不可能になる場合がある。
【００１０】このような濃縮部全体の過飽和状態を防止
するためには、濃縮部を更に加熱して高溶解度状態に維
持することが考えられる。このためにはマイクロ波の出
力を逐次調節すればよいが、一般にこのような調整は煩
雑なものであり、出力を上げ過ぎるとオーブンやマイク
ロ波反射箱の隅の部分等で放電が起こりやすくなる。ま
た、このような調節を行うことで各ゾーンでの電界強度
分布が不安定となり、特に脱硝ゾーンで必要とされるだ
けの電力が供給されずに脱硝体の生成が安定的に行われ
なくなるという問題がある。さらに、電界強度分布が不
安定になると、乾燥ゾーンに送られた脱硝体（ＵＯ3 ）
がマイクロ波の印加によって部分的に加熱されて八酸化
三ウラン（Ｕ3 Ｏ8 ）が生成され、このＵ3 Ｏ8 がさら
にマイクロ波を吸収して成長するため、ＵＯ3 とＵ3 Ｏ
8 の混在した不均一な製品（核燃料酸化物）になってし
まう。
するためには、濃縮部を更に加熱して高溶解度状態に維
持することが考えられる。このためにはマイクロ波の出
力を逐次調節すればよいが、一般にこのような調整は煩
雑なものであり、出力を上げ過ぎるとオーブンやマイク
ロ波反射箱の隅の部分等で放電が起こりやすくなる。ま
た、このような調節を行うことで各ゾーンでの電界強度
分布が不安定となり、特に脱硝ゾーンで必要とされるだ
けの電力が供給されずに脱硝体の生成が安定的に行われ
なくなるという問題がある。さらに、電界強度分布が不
安定になると、乾燥ゾーンに送られた脱硝体（ＵＯ3 ）
がマイクロ波の印加によって部分的に加熱されて八酸化
三ウラン（Ｕ3 Ｏ8 ）が生成され、このＵ3 Ｏ8 がさら
にマイクロ波を吸収して成長するため、ＵＯ3 とＵ3 Ｏ
8 の混在した不均一な製品（核燃料酸化物）になってし
まう。
【００１１】一方、濃縮ゾーン全体の濃度が上昇し過飽
和状態になりはじめたときに給液高１４から硝酸を供給
して希釈するという方法もあるが、これでは処理量の低
下を招くとともに、均一な製品の生成が困難であるた
め、得策ではない。
和状態になりはじめたときに給液高１４から硝酸を供給
して希釈するという方法もあるが、これでは処理量の低
下を招くとともに、均一な製品の生成が困難であるた
め、得策ではない。
【００１２】このように、従来の連続脱硝装置では、蒸
発・濃縮工程において溶液中のウランが過飽和状態とな
って析出しスクリューの回転を止めるという問題や、乾
燥工程において生成した三酸化ウランがマイクロ波を吸
収して八酸化三ウランが生じるため均一な製品（三酸化
ウラン）が得られないという問題があった。
発・濃縮工程において溶液中のウランが過飽和状態とな
って析出しスクリューの回転を止めるという問題や、乾
燥工程において生成した三酸化ウランがマイクロ波を吸
収して八酸化三ウランが生じるため均一な製品（三酸化
ウラン）が得られないという問題があった。
【００１３】この発明は係る課題を解決するためになさ
れたもので、核燃料の硝酸溶液の大量処理と連続的な安
定運転を確保することができる連続脱硝装置を得ること
を目的とする。
れたもので、核燃料の硝酸溶液の大量処理と連続的な安
定運転を確保することができる連続脱硝装置を得ること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る連続脱硝装置は、長尺の回転軸を有しその回転により
核燃料物質の硝酸溶液を該回転軸方向に連続的に搬送す
るスクリューと、このスクリューにより搬送される前記
硝酸溶液にマイクロ波を印加するマイクロ波印加装置と
を備え、前記スクリューの回転軸方向を、前記硝酸溶液
を加熱して蒸発・濃縮させるための濃縮ゾーンと、該濃
縮ゾーンで濃縮された溶液を脱硝して脱硝体を生成する
脱硝ゾーンと、該脱硝ゾーンで生成された脱硝体を乾燥
させる乾燥ゾーンと、に分割して前記硝酸溶液を連続的
に脱硝する連続脱硝装置において、スクリューと前記マ
イクロ波印加装置との境界部に、所定寸法の開口部を有
するマイクロ波非透過性の臨界遮蔽板を設け、該開口部
を介してのみスクリュー搬送中の硝酸溶液にマイクロ波
を印加するようにしたことを特徴とするものである。
る連続脱硝装置は、長尺の回転軸を有しその回転により
核燃料物質の硝酸溶液を該回転軸方向に連続的に搬送す
るスクリューと、このスクリューにより搬送される前記
硝酸溶液にマイクロ波を印加するマイクロ波印加装置と
を備え、前記スクリューの回転軸方向を、前記硝酸溶液
を加熱して蒸発・濃縮させるための濃縮ゾーンと、該濃
縮ゾーンで濃縮された溶液を脱硝して脱硝体を生成する
脱硝ゾーンと、該脱硝ゾーンで生成された脱硝体を乾燥
させる乾燥ゾーンと、に分割して前記硝酸溶液を連続的
に脱硝する連続脱硝装置において、スクリューと前記マ
イクロ波印加装置との境界部に、所定寸法の開口部を有
するマイクロ波非透過性の臨界遮蔽板を設け、該開口部
を介してのみスクリュー搬送中の硝酸溶液にマイクロ波
を印加するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】請求項２記載の発明に係る連続脱硝装置
は、請求項１において、前記開口部を脱硝ゾーン近傍に
設けたことを特徴とするものである。
は、請求項１において、前記開口部を脱硝ゾーン近傍に
設けたことを特徴とするものである。
【００１６】請求項３記載の発明に係る連続脱硝装置
は、請求項１において、開口部をマイクロ波透過性部材
で覆ったことを特徴とするものである。
は、請求項１において、開口部をマイクロ波透過性部材
で覆ったことを特徴とするものである。
【００１７】請求項４記載の発明に係る連続脱硝装置
は、請求項１において、開口部の開口寸法を可変とした
ことを特徴とするものである。
は、請求項１において、開口部の開口寸法を可変とした
ことを特徴とするものである。
【００１８】請求項５記載の発明に係る連続脱硝装置
は、請求項１において、開口部の開口位置を可変とし、
濃縮ゾーン及び乾燥ゾーンへも移動可能としたことを特
徴とするものである。
は、請求項１において、開口部の開口位置を可変とし、
濃縮ゾーン及び乾燥ゾーンへも移動可能としたことを特
徴とするものである。
【００１９】請求項６記載の発明に係る連続脱硝装置
は、請求項１において、開口部の開口寸法及び開口位置
を可変としたことを特徴とするものである。
は、請求項１において、開口部の開口寸法及び開口位置
を可変としたことを特徴とするものである。
【００２０】請求項７記載の発明に係る連続脱硝装置
は、請求項２において、濃縮ゾーン及び／または乾燥ゾ
ーンに、第２の開口部をスリット状に形成したことを特
徴とするものである。
は、請求項２において、濃縮ゾーン及び／または乾燥ゾ
ーンに、第２の開口部をスリット状に形成したことを特
徴とするものである。
【００２１】請求項８記載の発明に係る連続脱硝装置
は、濃縮ゾーン及び／または乾燥ゾーンに外部加熱ヒー
タを設けたことを特徴とするものである。
は、濃縮ゾーン及び／または乾燥ゾーンに外部加熱ヒー
タを設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
【作用】請求項１記載の発明に係る連続脱硝装置では、
マイクロ波を遮断する臨界遮蔽板の一部に開口部を設け
たことにより、限定した範囲にのみマイクロ波エネルギ
ーを供給することができる。
マイクロ波を遮断する臨界遮蔽板の一部に開口部を設け
たことにより、限定した範囲にのみマイクロ波エネルギ
ーを供給することができる。
【００２３】請求項２記載の発明に係る連続脱硝装置で
は、開口部を脱硝ゾーン近傍に設けたことにより、マイ
クロ波エネルギーは本来の脱硝ゾーンに優先的に供給さ
れる。これにより、濃縮ゾーン及び乾燥ゾーンへのマイ
クロ波の悪影響を十分制限することができる。
は、開口部を脱硝ゾーン近傍に設けたことにより、マイ
クロ波エネルギーは本来の脱硝ゾーンに優先的に供給さ
れる。これにより、濃縮ゾーン及び乾燥ゾーンへのマイ
クロ波の悪影響を十分制限することができる。
【００２４】請求項３記載の発明に係る連続脱硝装置で
は、開口部がマイクロ波透過性部材で覆われるため、臨
界寸法が確保されるとともに、オーブン内部が清潔に保
たれる。
は、開口部がマイクロ波透過性部材で覆われるため、臨
界寸法が確保されるとともに、オーブン内部が清潔に保
たれる。
【００２５】請求項４，５，６記載の発明に係る連続脱
硝装置では、運転中に開口部の位置または寸法を変化さ
せることにより、マイクロ波エネルギーの供給位置を移
動しあるいは脱硝ゾーンに供給されるマイクロ波エネル
ギーを調整することができる。
硝装置では、運転中に開口部の位置または寸法を変化さ
せることにより、マイクロ波エネルギーの供給位置を移
動しあるいは脱硝ゾーンに供給されるマイクロ波エネル
ギーを調整することができる。
【００２６】請求項７記載の発明に係る連続脱硝装置で
は、濃縮ゾーンまたは乾燥ゾーンにもスリット状の開口
部を設けることにより、これを透過したマイクロ波を用
いて、濃縮のための加熱や乾燥のための加熱を行うこと
ができる。
は、濃縮ゾーンまたは乾燥ゾーンにもスリット状の開口
部を設けることにより、これを透過したマイクロ波を用
いて、濃縮のための加熱や乾燥のための加熱を行うこと
ができる。
【００２７】請求項８記載の発明に係る連続脱硝装置で
は、濃縮及び乾燥のための加熱は外部ヒータにより行わ
れる。
は、濃縮及び乾燥のための加熱は外部ヒータにより行わ
れる。
【００２８】
【実施例】以下図面に基づき本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
【００２９】図１は本発明の一実施例における連続脱硝
装置を表わしたもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面
図、（Ｃ）は平面図である。この図で、従来例（図３）
と同一部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略す
る。
装置を表わしたもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面
図、（Ｃ）は平面図である。この図で、従来例（図３）
と同一部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略す
る。
【００３０】この図に示すように、長尺箱状のトラフ１
１内には、従来例の場合と同様の長尺の２本のスクリュ
ー１２−１，１２−２が収納され、図示しない駆動モー
タによりそれぞれ同図（Ｂ）の矢印の方向に回転される
ようになっている。
１内には、従来例の場合と同様の長尺の２本のスクリュ
ー１２−１，１２−２が収納され、図示しない駆動モー
タによりそれぞれ同図（Ｂ）の矢印の方向に回転される
ようになっている。
【００３１】本装置で特徴的なところは、トラフ１１
は、マイクロ波非透過性でかつ耐酸腐食性の臨界遮蔽板
３１（例えばステンレス材）によりその上部のオーブン
１５で形成される空間と遮断されており、かつこの臨界
遮蔽板１３にはマイクロ波を透過させるための開口部３
２が移動可能かつ寸法可変に設けられていることにあ
る。開口部３２の移動は、臨界遮蔽板３１を形成するプ
レート３１−１と３１−２とをそれぞれ図示しない移動
機構により同方向に同量だけスライド移動することによ
り行われ、また、寸法の可変は、プレート３１−１と３
１−２の一方または双方を相対移動させることにより行
われる。なお、開口部３２は、実際上は臨界寸法を確保
するために石英ガラス板で覆う必要があるが、本図では
省略してある。
は、マイクロ波非透過性でかつ耐酸腐食性の臨界遮蔽板
３１（例えばステンレス材）によりその上部のオーブン
１５で形成される空間と遮断されており、かつこの臨界
遮蔽板１３にはマイクロ波を透過させるための開口部３
２が移動可能かつ寸法可変に設けられていることにあ
る。開口部３２の移動は、臨界遮蔽板３１を形成するプ
レート３１−１と３１−２とをそれぞれ図示しない移動
機構により同方向に同量だけスライド移動することによ
り行われ、また、寸法の可変は、プレート３１−１と３
１−２の一方または双方を相対移動させることにより行
われる。なお、開口部３２は、実際上は臨界寸法を確保
するために石英ガラス板で覆う必要があるが、本図では
省略してある。
【００３２】また、このトラフ１１には、従来例の場合
と同様、核燃料の硝酸溶液（ここでは硝酸ウラン溶液と
して説明する）を供給するための給液口１４、脱硝処理
の結果生成された核燃料酸化物（三酸化ウランＵＯ3 ）
を排出するための排出口１６及びトラフ１１内で発生し
たガス等を排気するための排気口２２が設けられてい
る。
と同様、核燃料の硝酸溶液（ここでは硝酸ウラン溶液と
して説明する）を供給するための給液口１４、脱硝処理
の結果生成された核燃料酸化物（三酸化ウランＵＯ3 ）
を排出するための排出口１６及びトラフ１１内で発生し
たガス等を排気するための排気口２２が設けられてい
る。
【００３３】オーブン１５の上部には４つのマイクロ波
入射口２１−１〜２１−４が設けられ、各入射口から所
定の周波数のマイクロ波が入射されるようになってい
る。この装置では、従来例のようなマイクロ波反射箱は
設けられておらず、オーブン１５で形成される空間は分
割されていない。なお、本装置ではマイクロ波入射口を
従来例と同じ４つとしているが、一またはそれ以外の数
としてもよい。また、オーブンの空間は図示した程に大
きい必要はなく、マイクロ波による電界密度が必要以上
に大きくならない程度にコンパクトにしてもよい。
入射口２１−１〜２１−４が設けられ、各入射口から所
定の周波数のマイクロ波が入射されるようになってい
る。この装置では、従来例のようなマイクロ波反射箱は
設けられておらず、オーブン１５で形成される空間は分
割されていない。なお、本装置ではマイクロ波入射口を
従来例と同じ４つとしているが、一またはそれ以外の数
としてもよい。また、オーブンの空間は図示した程に大
きい必要はなく、マイクロ波による電界密度が必要以上
に大きくならない程度にコンパクトにしてもよい。
【００３４】本装置においても、スクリュー１２の回転
軸の方向に沿って３つのゾーンに分割されている。その
第１の領域は濃縮ゾーンであり、主としてトラフヒータ
３５により硝酸ウラン溶液の加熱・濃縮を行う。第２の
領域はマイクロ波入射口２１−２のほぼ直下に位置する
脱硝ゾーンであり、このゾーンの上部には上記した開口
部３２が設けられている。このゾーンでは、濃縮ゾーン
で過飽和状態にまで濃縮された硝酸ウラン溶液を上記開
口部３２から印加されるマイクロ波で加熱脱硝して核燃
料酸化物（ＵＯ3 ）を生成する。第３の領域は乾燥ゾー
ンであり、脱硝ゾーンで生成された酸化物をトラフヒー
タ３６，３７で加熱乾燥して粉末状とし、排出口１６か
ら排出する。
軸の方向に沿って３つのゾーンに分割されている。その
第１の領域は濃縮ゾーンであり、主としてトラフヒータ
３５により硝酸ウラン溶液の加熱・濃縮を行う。第２の
領域はマイクロ波入射口２１−２のほぼ直下に位置する
脱硝ゾーンであり、このゾーンの上部には上記した開口
部３２が設けられている。このゾーンでは、濃縮ゾーン
で過飽和状態にまで濃縮された硝酸ウラン溶液を上記開
口部３２から印加されるマイクロ波で加熱脱硝して核燃
料酸化物（ＵＯ3 ）を生成する。第３の領域は乾燥ゾー
ンであり、脱硝ゾーンで生成された酸化物をトラフヒー
タ３６，３７で加熱乾燥して粉末状とし、排出口１６か
ら排出する。
【００３５】トラフ１１は、全体として水平に対して微
小角度（例えば１°程度）傾斜して設置されており、給
液口１４から供給された硝酸ウラン溶液は、同図（Ａ）
に斜線で示すように、脱硝ゾーンのほぼ中央を先端とす
る液溜部２４を形成する。
小角度（例えば１°程度）傾斜して設置されており、給
液口１４から供給された硝酸ウラン溶液は、同図（Ａ）
に斜線で示すように、脱硝ゾーンのほぼ中央を先端とす
る液溜部２４を形成する。
【００３６】以上のような構成の連続脱硝装置による連
続脱硝処理について図２とともに説明する。
続脱硝処理について図２とともに説明する。
【００３７】トラフヒータ３５は、濃縮ゾーンが全体と
して図２の符号４１で示すような濃度勾配となるように
制御される。給液口１４から供給された硝酸ウラン溶液
は、濃縮ゾーンにおいてトラフヒータ３５による加熱に
より沸騰状態となり、上記の（１）式〜（３）式に示す
ような反応過程により蒸発・濃縮され、次の脱硝ゾーン
に送られる。
して図２の符号４１で示すような濃度勾配となるように
制御される。給液口１４から供給された硝酸ウラン溶液
は、濃縮ゾーンにおいてトラフヒータ３５による加熱に
より沸騰状態となり、上記の（１）式〜（３）式に示す
ような反応過程により蒸発・濃縮され、次の脱硝ゾーン
に送られる。
【００３８】脱硝ゾーンでは、開口部３２を介して供給
される十分なマイクロ波エネルギーにより上記した
（４）式に従って急速にかつ正常に脱硝が行われ、生成
された脱硝体は次の乾燥ゾーンに送られる。ここで生成
された脱硝体は正常な三酸化ウラン（β−ＵＯ3 ）であ
り、本来の製品として望ましいものである。
される十分なマイクロ波エネルギーにより上記した
（４）式に従って急速にかつ正常に脱硝が行われ、生成
された脱硝体は次の乾燥ゾーンに送られる。ここで生成
された脱硝体は正常な三酸化ウラン（β−ＵＯ3 ）であ
り、本来の製品として望ましいものである。
【００３９】濃縮ゾーンでは、硝酸ウラン溶液は濃縮さ
れるにつれて高粘性の過飽和状態となり、符号４２（図
２）で示した領域においてシャーベット状の析出物がス
クリュー羽根に付着して次第に成長し、その回転を妨げ
るようになる。この析出物は、正常な（十分な）脱硝が
行われない結果生成されたγ−ＵＯ3 を主とするもので
ある。
れるにつれて高粘性の過飽和状態となり、符号４２（図
２）で示した領域においてシャーベット状の析出物がス
クリュー羽根に付着して次第に成長し、その回転を妨げ
るようになる。この析出物は、正常な（十分な）脱硝が
行われない結果生成されたγ−ＵＯ3 を主とするもので
ある。
【００４０】一方、開口部３２を透過したマイクロ波
は、符号３４で示した範囲（図１（Ａ））にまで回り込
み、濃縮ゾーンの脱硝ゾーン側近傍、すなわち上記符号
４２（図２）で示した領域にのみ限定的に電界強度の高
いマイクロ波エネルギーを供給する。この高密度のエネ
ルギーにより、上記したスクリュー羽根に付着したシャ
ーベット状ウランは急速かつ正常に脱硝され、羽根から
剥離する。なお、従来例（図５）の場合と異なり、スク
リュー軸には殆ど付着しない。
は、符号３４で示した範囲（図１（Ａ））にまで回り込
み、濃縮ゾーンの脱硝ゾーン側近傍、すなわち上記符号
４２（図２）で示した領域にのみ限定的に電界強度の高
いマイクロ波エネルギーを供給する。この高密度のエネ
ルギーにより、上記したスクリュー羽根に付着したシャ
ーベット状ウランは急速かつ正常に脱硝され、羽根から
剥離する。なお、従来例（図５）の場合と異なり、スク
リュー軸には殆ど付着しない。
【００４１】さらに、この状態において開口部３２を濃
縮ゾーン側へ微小量移動させると、上記したスクリュー
羽根に付着したシャーベット状析出物は一層急速かつ正
常に脱硝され、効果的に剥離される。ここで、微小量と
しては１０〜１５ｍｍ程度で十分である。
縮ゾーン側へ微小量移動させると、上記したスクリュー
羽根に付着したシャーベット状析出物は一層急速かつ正
常に脱硝され、効果的に剥離される。ここで、微小量と
しては１０〜１５ｍｍ程度で十分である。
【００４２】乾燥ゾーンでは、脱硝体である三酸化ウラ
ンは図２に示すように、ほぼ２４０℃の温度を保ちつ
つ、メタル濃度にまで乾燥され粉化される。この乾燥ゾ
ーンでにおいて、開口部３２からのマイクロ波の回り込
みによる影響は極めて限定された範囲にしか及ばないの
で、三酸化ウラン（ＵＯ3 ）が局部加熱により八酸化三
ウラン（Ｕ3 Ｏ8 ）に変化するのを効果的に防止でき、
製品として安定したものが生成される。
ンは図２に示すように、ほぼ２４０℃の温度を保ちつ
つ、メタル濃度にまで乾燥され粉化される。この乾燥ゾ
ーンでにおいて、開口部３２からのマイクロ波の回り込
みによる影響は極めて限定された範囲にしか及ばないの
で、三酸化ウラン（ＵＯ3 ）が局部加熱により八酸化三
ウラン（Ｕ3 Ｏ8 ）に変化するのを効果的に防止でき、
製品として安定したものが生成される。
【００４３】なお、本実施例では、マイクロ波の周波数
を２４５０ＭＨｚ、マイクロ波出力を２〜３．５ＫＷ、
濃縮ゾーンのトラフヒータ３５及び乾燥ゾーンのトラフ
ヒータ３６，３７をそれぞれ１５０℃，３５０℃とし、
マイクロ波導波管としては断面内寸が１１０×５４．６
ｍｍのものを用いた。また、開口部３２の寸法は１００
×６０〜１００×１００ｍｍとしたが、１００×７５ｍ
ｍ程度の場合が最も効果的であることが確認された。
を２４５０ＭＨｚ、マイクロ波出力を２〜３．５ＫＷ、
濃縮ゾーンのトラフヒータ３５及び乾燥ゾーンのトラフ
ヒータ３６，３７をそれぞれ１５０℃，３５０℃とし、
マイクロ波導波管としては断面内寸が１１０×５４．６
ｍｍのものを用いた。また、開口部３２の寸法は１００
×６０〜１００×１００ｍｍとしたが、１００×７５ｍ
ｍ程度の場合が最も効果的であることが確認された。
【００４４】また、本実施例では、濃縮ゾーン及び乾燥
ゾーンの加熱をトラフヒータにより行うこととしたが、
その代わりに、これらのゾーンを覆う臨界遮蔽板３１に
もマイクロ波を制御できる例えばスリット状の開口部を
設け、これからマイクロ波エネルギーを供給して加熱す
るようにしてもよい。
ゾーンの加熱をトラフヒータにより行うこととしたが、
その代わりに、これらのゾーンを覆う臨界遮蔽板３１に
もマイクロ波を制御できる例えばスリット状の開口部を
設け、これからマイクロ波エネルギーを供給して加熱す
るようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロ波を遮断する臨界遮蔽板の一部に開口部を設け
ることによりマイクロ波エネルギーを本来の脱硝ゾーン
に優先的に供給するようにしたので、濃縮ゾーン及び乾
燥ゾーンへのマイクロ波の影響を十分制限することがで
きる。従って、濃縮ゾーンにおける高粘性の析出物の付
着によるスクリュー回転停止を防止することができ、連
続脱硝装置としての安定運転を確保することができると
ともに、乾燥ゾーンにおける局部加熱を回避でき均質な
製品を得ることができるという効果もある。
マイクロ波を遮断する臨界遮蔽板の一部に開口部を設け
ることによりマイクロ波エネルギーを本来の脱硝ゾーン
に優先的に供給するようにしたので、濃縮ゾーン及び乾
燥ゾーンへのマイクロ波の影響を十分制限することがで
きる。従って、濃縮ゾーンにおける高粘性の析出物の付
着によるスクリュー回転停止を防止することができ、連
続脱硝装置としての安定運転を確保することができると
ともに、乾燥ゾーンにおける局部加熱を回避でき均質な
製品を得ることができるという効果もある。
【００４６】また、運転中に開口部の位置または寸法を
変化させることによりスクリューに付着した析出物の剥
離をより効果的に行うことができる。
変化させることによりスクリューに付着した析出物の剥
離をより効果的に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例における連続脱硝装置を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】この装置による連続脱硝処理の内容を示す説明
図である。
図である。
【図３】従来の連続脱硝装置を示す構成図である。
【図４】一般のスクリュー式連続脱硝装置による処理内
容を示す説明図である。
容を示す説明図である。
【図５】従来の連続脱硝装置におけるスクリューへの析
出物付着状態を示す説明図である。
出物付着状態を示す説明図である。
１１ トラフ １２ スクリュー １４ 給液口 １５ オーブン １６ 排出口 ２１−１〜２１−４ マイクロ波入射口 ２４ 液溜（硝酸ウラン溶液） ３１ 臨界遮蔽板 ３２ 開口部 ３５〜３７ トラフヒータ
Claims (8)
- 【請求項１】 長尺の回転軸を有しその回転により核燃
料物質の硝酸溶液を該回転軸方向に連続的に搬送するス
クリューと、このスクリューにより搬送される前記硝酸
溶液にマイクロ波を印加するマイクロ波印加装置とを備
え、前記スクリューの回転軸方向を、前記硝酸溶液を加
熱して蒸発・濃縮させるための濃縮ゾーンと、該濃縮ゾ
ーンで濃縮された溶液を脱硝して脱硝体を生成する脱硝
ゾーンと、該脱硝ゾーンで生成された脱硝体を乾燥させ
る乾燥ゾーンと、に分割して前記硝酸溶液を連続的に脱
硝する連続脱硝装置において、 前記スクリューと前記マイクロ波印加装置との境界部
に、所定寸法の開口部を有するマイクロ波非透過性の臨
界遮蔽板を設け、該開口部を介してのみスクリュー搬送
中の硝酸溶液にマイクロ波を印加するようにしたことを
特徴とする連続脱硝装置。 - 【請求項２】 前記開口部を脱硝ゾーン近傍に設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の連続脱硝装置。 - 【請求項３】 前記開口部をマイクロ波透過性部材で覆
ったことを特徴とする請求項１記載の連続脱硝装置。 - 【請求項４】 前記開口部の開口寸法を可変としたこと
を特徴とする請求項１記載の連続脱硝装置。 - 【請求項５】 前記開口部の開口位置を可変とし、濃縮
ゾーン及び乾燥ゾーンへも移動可能としたことを特徴と
する請求項１記載の連続脱硝装置。 - 【請求項６】 前記開口部の開口寸法及び開口位置を可
変としたことを特徴とする請求項１記載の連続脱硝装
置。 - 【請求項７】 前記濃縮ゾーン及び／または乾燥ゾーン
に、第２の開口部をスリット状に形成したことを特徴と
する請求項２記載の連続脱硝装置。 - 【請求項８】 前記濃縮ゾーン及び／または乾燥ゾーン
に外部加熱ヒータを設けたことを特徴とする請求項２記
載の連続脱硝装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4246708A JP2798856B2 (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 連続脱硝装置 |
| EP93114837A EP0590411B1 (en) | 1992-09-16 | 1993-09-15 | Continuous denitration apparatus |
| DE69306214T DE69306214T2 (de) | 1992-09-16 | 1993-09-15 | Vorrichtung für kontinuierliche Denitrierung |
| US08/583,934 US5589140A (en) | 1992-09-16 | 1996-01-11 | Continuous denitration apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4246708A JP2798856B2 (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 連続脱硝装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694889A true JPH0694889A (ja) | 1994-04-08 |
| JP2798856B2 JP2798856B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=17152461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4246708A Expired - Lifetime JP2798856B2 (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 連続脱硝装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5589140A (ja) |
| EP (1) | EP0590411B1 (ja) |
| JP (1) | JP2798856B2 (ja) |
| DE (1) | DE69306214T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2391183A2 (en) | 2010-05-26 | 2011-11-30 | Hitachi, Ltd. | Microwave heating apparatus |
| CN111998663A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-27 | 汕头市天悦科技创新研究院有限公司 | 多层隧道式微波干燥灭菌机 |
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| DE59906100D1 (de) * | 1998-02-19 | 2003-07-31 | Framatome Anp Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum mikrowellensintern von kernbrennstoff |
| US6248985B1 (en) | 1998-06-01 | 2001-06-19 | Stericycle, Inc. | Apparatus and method for the disinfection of medical waste in a continuous manner |
| US6228337B1 (en) | 1998-12-02 | 2001-05-08 | Cameco Corporation | Method for reducing uranium trioxide |
| WO2005003664A1 (en) * | 2003-06-20 | 2005-01-13 | Amut Spa | DEVICE AND METHOD FOR HEATING AND / OR DRYING PLASTIC MATERIALS |
| US20130004379A1 (en) * | 2010-01-08 | 2013-01-03 | Adelaide Control Enigneers Pty Ltd | Apparatus for the production of yellowcake from a uranium peroxide precipitate |
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| EP3361198A1 (en) * | 2017-02-13 | 2018-08-15 | Danmarks Tekniske Universitet | A slurry drying plant, a method for drying slurry and use of a slurry drying plant |
| CN113218154A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-08-06 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种微波干燥uf4方法 |
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-
1992
- 1992-09-16 JP JP4246708A patent/JP2798856B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-09-15 DE DE69306214T patent/DE69306214T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-15 EP EP93114837A patent/EP0590411B1/en not_active Expired - Lifetime
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1996
- 1996-01-11 US US08/583,934 patent/US5589140A/en not_active Expired - Lifetime
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| CN111998663A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-27 | 汕头市天悦科技创新研究院有限公司 | 多层隧道式微波干燥灭菌机 |
Also Published As
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|---|---|
| EP0590411A3 (en) | 1994-05-25 |
| EP0590411B1 (en) | 1996-11-27 |
| EP0590411A2 (en) | 1994-04-06 |
| DE69306214D1 (de) | 1997-01-09 |
| JP2798856B2 (ja) | 1998-09-17 |
| US5589140A (en) | 1996-12-31 |
| DE69306214T2 (de) | 1997-05-15 |
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