JPH0769647A - 酸化物直接還元法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射性廃棄物の量を大幅に低減し、かつ還元
剤の使用量を大幅に低減する。 【構成】 酸化ウランや酸化プルトニウム１をカルシウ
ムやマグネシウムなどの還元剤２により金属状のウラン
やプルトニウム４に直接還元する際に発生する放射性廃
棄物としての酸化カルシウムや酸化マグネシウム５を、
溶融塩電解し、還元された金属状のカルシウムやマグネ
シウム２を分離回収し、還元剤として再使用するように
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸化ウランや酸化プル
トニウムを金属状のウランやプルトニウムに転換する酸
化物直接還元法に関する。更に詳述すると、本発明は、
酸化物直接還元法において発生する放射性廃棄物のリサ
イクル方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸化ウランや酸化プルトニウムを
金属状のウランやプルトニウムに転換技術としては、酸
化物直接還元法が行われている。この酸化物直接還元法
による金属転換は、図３に示すように、酸化ウランや酸
化プルトニウム１０１を還元剤であるカルシウムやマグ
ネシウム１０２を用いて高温度下において還元し（酸化
物直接還元処理１０３）、金属状のウランやプルトニウ
ム１０４を得るものである。

【０００３】このときに還元剤として使用されたカルシ
ウムやマグネシウム１０２は、酸化カルシウムや酸化マ
グネシウム１０５となり、放射性廃棄物として処理され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の酸化物直接還元法によると、処理するウランやプル
トニウムと化学的に当量のカルシウムやマグネシウムの
酸化物が発生し、これを放射性廃棄物として処理しなけ
ればならないので、還元剤の使用量ひいては放射性廃棄
物の量が膨大になる問題がある。

【０００５】本発明は、放射性廃棄物の量を大幅に低減
し、かつ還元剤の使用量を低減した酸化物直接還元法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の酸化物直接還元法は、直接還元する際に発
生する廃棄物としての酸化カルシウムや酸化マグネシウ
ムを溶融塩電解し、還元された金属状のカルシウムやマ
グネシウムを分離回収し、次にこのカルシウムやマグネ
シウムを再度酸化物直接還元の際の還元剤として用いる
ようにしている。

【０００７】

【作用】通常では融点が高く溶解させることは困難であ
る酸化カルシウムや酸化マグネシウムも、溶融塩電解に
よれば混合弗化物または塩化物の溶融塩中に溶解され
る。そして、電解によって酸化物が分解され、酸素は一
酸化炭素として除去される一方、還元された金属状のカ
ルシウムやマグネシウムは陰極側の溶融塩上に浮上し分
離される。還元されたカルシウムやマグネシウムは回収
して再度還元剤としてリサイクル使用される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【０００９】図１に本発明の酸化物直接還元法の原理を
示す。この酸化物直接還元法は、酸化ウランや酸化プル
トニウム１をカルシウムやマグネシウムなどの還元剤２
を用いて高温下に直接還元し（酸化物直接還元処理
３）、金属状のウランやプルトニウム４に転換する工程
と、酸化物直接還元処理３で発生する酸化カルシウムや
酸化マグネシウムなどの放射性廃棄物５を、溶融塩電解
６により酸素を一酸化炭素として除去し酸化物から金属
状のカルシウムやマグネシウム１６にして回収する工程
と、溶融塩電解６で回収した金属状のカルシウムやマグ
ネシウム１６を再度還元剤２として酸化物直接還元処理
３へリサイクルして用いる工程とから成る。

【００１０】ここで、溶融塩電解６は、例えば図２に示
すような電解装置を用いて行われる。この電解装置は、
電解槽７と、この電解槽７の中に収容された混合弗素物
や塩化物の溶融塩（ベース塩浴）８と、この溶融塩８の
中に浸漬された例えば炭素電極からなる陽極９および陰
極１０と、この陽極９と陰極１０との間に浸漬された区
画板１１と、電解槽７の中に酸化カルシウムや酸化マグ
ネシウム５を注入するホッパ１２と、電解槽７の排出口
１３の近傍に配置された鋳型１４とを備えている。

【００１１】本実施例において、溶融塩電解の溶融塩８
として混合沸化物または塩化物を用いている理由は、酸
化物である酸化カルシウムや酸化マグネシウム５は、そ
の融点が高く（ＣａＯで２，５７０℃、ＭｇＯで２，８
００℃）、通常では単独で融解させることは難しいが、
ベース浴塩を混合沸化物または塩化物とすることによっ
て低温（５００〜１０００℃）での操作が可能となるか
らである。しかしながら、本発明において塩浴は、この
混合弗化物や塩化物に限らず、塩の単身または混合物を
溶融したものならばよい。

【００１２】また、区画板１１は、陰極１０側に分離さ
れたカルシウムやマグネシウムが分散しないように設け
られている。陽極９は、炭素電極が用いられ、分離した
酸素を一酸化炭素として放出させるために設けられてい
る。

【００１３】上述のように構成された電解装置による
と、酸化カルシウムや酸化マグネシウムを次のように溶
融電解する。

【００１４】原料酸化物である酸化カルシウムや酸化マ
グネシウム５をホッパ１２に収容して、溶融塩８の中の
濃度が飽和濃度付近に保たれるように電解槽７の中に連
続的に投与する。すると、酸化カルシウムや酸化マグネ
シウム５は、溶融塩８の中に溶解される。そして、陽極
９の炭素電極には酸素が集まり、一酸化炭素１５となっ
て電解槽７から放出される。この一酸化炭素１５は、放
射性廃棄物として公知の所定の処理が施される。一方、
陰極１０の炭素電極には金属となったカルシウムやマグ
ネシウム１６が集まり、比重が小さいために塩浴の表面
に浮上して分離される。そこで、電解槽７を傾けること
により、排出口１３から鋳型１４に取り出され鋳造され
て回収される。この鋳型１４の中で固まった金属状のカ
ルシウムやマグネシウム１６は、酸化物直接還元処理３
における還元剤２として再使用される。

【００１５】このような溶融塩電解によると、新たな還
元剤の補充は自然消耗分を除いてほとんど不要なので、
廃棄物が一酸化炭素以外に発生しない利点がある。

【００１６】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の酸化物直接還元法は、直接還元する際に発生する廃棄
物としての酸化カルシウムや酸化マグネシウムを溶融塩
電解し、還元された金属状のカルシウムやマグネシウム
を分離回収し、次にこのカルシウムやマグネシウムを再
度酸化物直接還元の際の還元剤として用いるようにして
いるので、放射性廃棄物としては溶融塩電解の際に発生
する一酸化炭素だけであり、放射性廃棄物の量を大幅に
低減でき、また還元剤の使用量を大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の酸化物直接還元法の原理図である。

【図２】図１の方法に用いる溶融塩電解装置の概略図で
ある。

【図３】従来の酸化ウランや酸化プルトニウムの酸化物
直接還元法の原理図である。

【符号の説明】

１ 酸化ウランや酸化プルトニウム ２ 還元剤 ３ 酸化物直接還元処理 ４ 金属ウランや金属プルトニウム ５ 酸化カルシウムや酸化マグネシウム ６ 溶融塩電解

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化ウランや酸化プルトニウムをカルシ
   ウムやマグネシウムなどの還元剤により金属状のウラン
   やプルトニウムに転換する酸化物直接還元法において、
   直接還元する際に発生する廃棄物としての酸化カルシウ
   ムや酸化マグネシウムを溶融塩電解し、還元された金属
   状のカルシウムやマグネシウムを分離回収し、次にこの
   カルシウムやマグネシウムを再度前記還元剤として用い
   ることを特徴とする酸化物直接還元法。