JPH09138296A - 使用済燃料の再処理施設及び再処理方法 - Google Patents

使用済燃料の再処理施設及び再処理方法

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JPH09138296A
JPH09138296A JP29820695A JP29820695A JPH09138296A JP H09138296 A JPH09138296 A JP H09138296A JP 29820695 A JP29820695 A JP 29820695A JP 29820695 A JP29820695 A JP 29820695A JP H09138296 A JPH09138296 A JP H09138296A
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fuel
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uranium
recovering
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JP29820695A
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Kanta Itou
寛太 伊藤
Akira Suzuoki
昭 鈴置
Tetsuo Fukazawa
哲生 深沢
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Hitachi Ltd
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】燃料仕様の異なる高速炉仕様と軽水炉仕様の使
用済み燃料の両者をコンパクトな設備で、かつ効率的に
処理できる再処理施設を提供する。 【解決手段】使用済燃料の被覆管と燃料成分の分離手段
と、前記燃料成分の硝酸溶解手段と、この溶解液から未
燃性の燃料成分を回収する手段と、回収未燃性燃料成分
を酸化物に転換する手段と、回収酸化物燃料を貯蔵する
手段とを備えた使用済燃料の再処理施設において、前記
燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収する手段
として、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液からの回収手段
と高速炉仕様の燃料成分の溶解液からの回収手段とを具
備するとともに、前者の手段として燃料溶解液成分から
ウラン主成分を抽出し、かつ高速炉燃料溶解液と混合
し、回収した未燃焼の燃料成分を酸化物に転換するため
の手段を備え、かつ前記回収酸化物燃料を貯蔵するため
の手段を両者で共有するように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉で使用された
使用済燃料から、原子炉にリサイクル可能な可燃性の燃
料成分および原子炉内で新たに生成した燃料成分を回収
するための再処理方法および再処理施設に関する。な
お、リサイクル可能な燃料成分としては、ウランおよび
プルトニウムが主な対象となるが，極めて長い放射線半
減期を有するネプチニウム、アメリシウム、キューリウ
ムなどのマイナーアクチニドも対象とする。
【０００２】
【従来の技術】従来使用済燃料の再処理技術として唯一
実用化されたプロセスは、ＰＵＲＥＸ法と呼ばれるもの
である。図１にそのＰＵＲＥＸ法の再処理プロセスが示
されている。すなわち、使用済燃料は、使用済燃料受入
れ・貯蔵の工程から剪断工程に移送され、この剪断工程
で使用済燃料ピンは機械的に剪断される。そして燃料ピ
ン中の燃料成分は溶解槽内において硝酸中に溶解され、
溶解液からは固形分が除去される。
【０００３】次いで、溶解液中のウラン成分およびプル
トニウム成分は、共除染・分配工程において抽出剤であ
るリン酸トリブチルによりそれぞれ抽出回収される。回
収されたウラン成分およびプルトニウム成分は脱硝され
て酸化物に転換され、原子炉の燃料として加工されるま
での間貯蔵される。再処理施設の核拡散抵抗性を増すた
めに、プルトニウム成分はウラン成分との混合状態で脱
硝される。
【０００４】上述したＰＵＲＥＸ法は、既に軽水炉の使
用済燃料の再処理や高速炉の使用済燃料の再処理に適用
されている。表１，表２は、その軽水炉の使用済燃料の
組成と高速炉の使用済燃料の組成とを比較したものであ
る。
【０００５】
【表１】
【０００６】
【表２】
【０００７】この表から同一量のプルトニウムを回収す
るために必要な再処理量を比較すると、取り扱う重金属
量が軽水炉では高速炉に対して約１１．０倍になる。こ
のことは、同じ再処理施設ではあっても軽水炉用の施設
は、高速炉用の施設に比べて約１１倍の処理容量を必要
とし、このため設備が極めて大型化することを意味して
いる。
【０００８】また逆に、高速炉の使用済燃料の再処理施
設で取り扱う溶解液中のプルトニウム濃度は、軽水炉の
場合に比べて１１．０倍に達する訳で、高濃度のプルト
ニウムによる臨界量の問題への配慮が必要となる。この
ため、高速炉の再処理施設においては、臨界安全性の観
点から設備は小型化せざるをえない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】地球上のウラン資源に
は限界があることから、将来の原子力利用はウラン資源
中に７％しか存在しないウラン２３５だけを利用するの
でなく、９３％も存在するウラン２３８を原子炉内でプ
ルトニウム２３９に変えて、これを再利用してゆく必要
がある。プルトニウム２３９の生成には高速炉を使用す
る方が効率的である。したがって、当面は軽水炉主体の
原子力利用が進むが、将来的には高速炉主体の原子力利
用に移行することになる。
【００１０】図２には、軽水炉および高速炉の使用済燃
料の再処理プロセスを並設した場合の例が示されてい
る。軽水炉から高速炉への移行期間においては、軽水炉
で生成したプルトニウムを高速炉に継続的に投入してゆ
くとともに、高速炉で生成したプルトニウムもなるべく
速やかに高速炉にリサイクルしてやる必要がある。この
ため、かなりの長期間にわたって、軽水炉の使用済燃料
の再処理と高速炉の使用済燃料の再処理が並行して進め
られることになる。
【００１１】しかしながら、既述した様に軽水炉の使用
済燃料の再処理施設と高速炉の使用済燃料の再処理施設
とでは、処理容量やプルトニウム濃度など、要求される
基本的な仕様が大幅に異なるため、両者は全く別の設備
で処理されるのが通例であり、両者が同一の施設で処理
された事例はこれまでには無い。もし、両者をコンパク
トな同一の設備で処理できれば、軽水炉と高速炉の両方
の発電プラントが稼働する両者の移行期間においては、
いずれの再処理ニーズにも柔軟に対応できるため、極め
て合理的な再処理施設とすることができる。
【００１２】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、燃料仕様の異なる燃料集合体であ
る高速炉仕様の使用済み燃料と軽水炉仕様の使用済み燃
料の両者をコンパクトな設備で、かつ効率的に処理でき
るこの種の再処理施設および再処理方法を提供するにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、使用
済燃料の被覆管を切断して被覆管と燃料成分とを分離す
る分離手段と、前記燃料成分を硝酸に溶解する手段と、
この燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収する
手段と、回収した未燃性の燃料成分を酸化物に転換する
手段と、回収酸化物燃料を貯蔵する手段とを備え、使用
済燃料から燃料成分を回収するようになした使用済燃料
の再処理施設において、前記燃料成分の溶解液から未燃
性の燃料成分を回収する手段として、軽水炉仕様の燃料
成分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収するための手
段と高速炉仕様の燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成
分を回収するための手段とを具備するとともに、前者の
手段として燃料溶解液成分からウラン主成分を抽出し、
かつ高速炉燃料溶解液と混合し、回収した未燃焼の燃料
成分を酸化物に転換するための手段を備え、かつ前記回
収酸化物燃料を貯蔵するための手段を両者で共有するよ
うに形成し所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
【００１４】また本発明は、前記溶解液から未燃焼の燃
料成分を回収するための手段が、溶解液からウラン成分
の主要部分を分離回収する手段を有しており、かつ高速
炉仕様の燃料成分の溶解液から未燃焼の燃料成分を回収
するための手段が、先の溶解液の残りの成分を高速炉仕
様の燃料成分の溶解液に混合した後に、これに含有され
るウラン成分とプルトニウム成分のそれぞれを個別に分
離回収する手段を有するようにしたものである。
【００１５】また、溶解液から可燃性の燃料成分を回収
するための手段は、溶解液からウラン成分の主要部分を
分離回収する手段を有し、かつ高速炉仕様の燃料成分の
溶解液から可燃性の燃料成分を回収するための手段が、
先の溶解液の残りの成分を高速炉仕様の燃料成分の溶解
液に混合した後に、これに含有されるウラン成分および
プルトニウム成分を混合状態で分離回収する手段を有す
るようにしたものである。
【００１６】また、溶解液からウラン成分の主要部分を
分離回収するための手段が、軽水炉仕様の燃料成分の溶
解液を低温に冷却して、ウラン成分を晶析させ分離回収
するようにしたものである。また、前記軽水炉仕様の燃
料成分の溶解液からウラン成分の主要部分を分離回収す
るための手段として、この溶解液をイオン交換体に接触
させ、溶解液中のウラン成分をイオン交換体に吸着して
分離回収するようにしたものである。
【００１７】また、前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液
からウラン成分の主要部分を分離回収するための手段と
して、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液中に沈殿剤を添加
して、ウラン成分を沈殿状態にて分離回収するようにし
たものである。また、前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解
液からウラン成分の主要部分を分離回収するための手段
として、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液の中のウラン成
分以外の成分を炭酸イオンとの錯形成により沈殿させ
て、ウラン成分を溶液状態で分離回収するようにしたも
のである。
【００１８】また、前記高速炉仕様の燃料成分の溶解液
から可燃性の燃料成分を回収するための手段として、こ
の溶解液をリン酸トリブチルなどの有機溶媒と接触さ
せ、溶解液中のウラン成分およびプルトニウム成分を有
機溶媒に抽出するようにしたものである。また前記高速
炉仕様の燃料成分の溶解液から可燃性の燃料成分を回収
するための手段として、高速炉仕様の燃料成分の溶解液
をイオン交換体に接触させ、溶解液中のウラン成分およ
びプルトニウム成分をイオン交換体に吸着するようにし
たものである。
【００１９】また、燃料の被覆管を切断して被覆管と燃
料成分を分離し、燃料成分を硝酸に溶解し、この溶解液
から未燃性の燃料成分を回収した後、回収した未燃性の
燃料成分を酸化物に転換し、回収酸化物燃料を貯蔵する
ようになした使用済燃料の再処理方法において、前記燃
料成分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収するに際
し、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成
分を回収する手段と高速炉仕様の燃料成分の溶解液から
未燃性の燃料成分を回収する手段とを備えるとともに、
前者の手段にて、燃料溶解液成分からウラン主成分を抽
出し、次いで溶解液成分を調整した後高速炉燃料溶解液
と混合し、回収した未燃焼の燃料成分を酸化物に転換
し、かつこの回収酸化物燃料を両者で共有貯蔵するよう
にしたものである。
【００２０】すなわちこのように形成された使用済燃料
の再処理施設であると、再処理の全工程のうち、使用済
燃料の受入れ・貯蔵工程、燃料の剪断工程および溶解工
程に関しては、ラインが２系統に分けられ、各々の仕様
に沿った設備が別々に設置され、また回収したウランと
プルトニウムの精製工程、精製したウランとプルトニウ
ムの脱硝工程およびウランとプルトニウム酸化物燃料の
貯蔵工程については、共用されることから、処理設備は
コンパクト化され、かつその処理については回収ウラン
や回収プルトニウムの性状が軽水炉と高速炉とで差がな
いことから、いずれの場合にも充分処理され、したがっ
て燃料仕様の異なる燃料集合体である高速炉仕様の使用
済み燃料と軽水炉仕様の使用済み燃料の両者をコンパク
トな設備で、かつ効率的に再処理することができるので
ある。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはその使用済燃料の再処
理施設のプロセスがブロック図で示されている。軽水炉
からの使用済燃料（図中左列）は、使用済燃料の受入れ
・貯蔵の工程において一時貯蔵され、半減期の比較的短
い放射性核種と崩壊熱が低減される。次の剪断工程にお
いて一時貯蔵後の燃料ピンは剪断され燃料成分は開封さ
れる。また、溶解工程において、開封後の燃料成分は約
１００℃、３規定の硝酸に溶解される。溶解液中に残留
する固形分はフィルターまたは遠心分離機により除去さ
れる。
【００２２】溶解液中の可燃性の燃料成分は硝酸ウラニ
ルおよび硝酸プルトニウムとして存在するが、次のウラ
ン分離工程において溶解液をマイナス２０℃程度まで冷
却すると、溶解液中に約９５％存在する硝酸ウラニルは
晶析して溶解液から除去可能となる。
【００２３】この工程で溶解液中のウランの８５％が分
離される。ウラン成分の大半が除去された溶解液の残り
は、別のラインの工程の一つである高速炉の使用済燃料
の共除染・分配工程に移送され、処理される。このとき
ウラン成分を溶解液混合の前段階で分離回収すると、高
速炉燃料溶解液がウランを多く含んだ溶液に希釈される
ことが無くなるので、濃縮工程への負担が軽減され運転
条件が有利になる。
【００２４】ウラン分離工程で回収された硝酸ウラニル
は、ウラン精製工程においてリン酸トリブチルを含む有
機溶媒中へ抽出され、溶液中に含まれる核分裂生成物な
どの微量な残滓が洗浄除去される。また、ここでもう一
方の高速炉ラインの共除染・分配工程で処理されたウラ
ンを含む有機溶媒と混合される。さらに、有機溶媒から
硝酸溶液への逆抽出により、精製された硝酸ウラニル溶
液が得られる。精製された硝酸ウラニル溶液は濃縮され
た後、ウラン脱硝工程において約３００℃に加熱される
と、熱分解により酸化ウランの粉末が得られる。酸化ウ
ランは、ウラン酸化物貯蔵工程において必要な時期まで
貯蔵される。
【００２５】一方、高速炉からの使用済燃料は、使用済
燃料の受入れ・貯蔵工程において一時貯蔵され、半減期
の比較的短い放射性核種と崩壊熱が低減される。剪断工
程において一時貯蔵後の燃料ピンは剪断され燃料成分は
開封される。溶解工程において、開封後の燃料成分は約
１００℃、３規定の硝酸に溶解される。溶解液中に残留
する固形分はフィルターまたは遠心分離機により除去さ
れる。
【００２６】溶解液中の可燃性の燃料成分は、別の軽水
炉ラインのウラン分離工程においてウラン成分の大半が
除去された溶解液の残りと混合される。硝酸ウラニルお
よび硝酸プルトニウムとして存在するこれらの燃料成分
は、共除染工程においてリン酸トリブチルを含む有機溶
媒に抽出され、核分裂生成物から分離される。核分裂生
成物はホウ珪酸ガラスなどの安定な物質中に分散固化さ
れる。
【００２７】共除染工程で回収された硝酸ウラニルと硝
酸プルトニウムには、分配工程においてウラナスなどの
還元剤が加えられプルトニウムが還元されて、硝酸溶液
による逆抽出により、ウランを含む有機溶媒と硝酸プル
トニウム溶液に分離される。ウランを含む有機溶媒はウ
ラン精製工程に移送され、上述のように軽水炉からの回
収ウランを含む溶媒と混合され、精製される。硝酸プル
トニウム溶液は、プルトニウム精製工程において窒素酸
化物（ＮＯｘ）による酸化、リン酸トリブチルを含む有
機溶媒への抽出、硝酸ヒドロキシルアミン等の還元剤に
よる還元、硝酸溶液への逆抽出の過程で、溶液中に含ま
れる核分裂生成物などの微量な残滓が除去される。
【００２８】精製された硝酸プルトニウム溶液は濃縮さ
れた後、ウラン精製工程で精製された硝酸ウラニルと適
切な割合で混合される。ウラン／プルトニウム混合脱硝
工程において、混合溶液はマイクロ波の照射を受け蒸
発、濃縮、脱硝されて、ウラン・プルトニウム混合酸化
物が得られる。混合酸化物は、混合酸化物貯蔵工程にお
いて必要な時期まで貯蔵される。
【００２９】図４は溶液温度と晶析したウランの関係を
示すもので、本実施例で用いたウラン分離工程の動作原
理を説明するためのものである。なお、この図は公知の
実験結果に基づき作成したもので、横軸に溶解液の温
度、縦軸に晶析する硝酸ウラニルの割合を示している。
初期の条件は、溶解液温度が３０℃、溶解液中のウラン
濃度が３９０ｇ／ｌ、硝酸濃度が３規定である。
【００３０】冷媒を使って溶液温度を−２０℃まで冷却
すると、およそ９０％のウランが硝酸ウラニルの結晶と
して析出する。溶解液からこの結晶を取り出し、硝酸溶
液でよく洗浄して、結晶に付着した核分裂生成物と硝酸
プルトニウムを除去すると、少なくとも８５％の硝酸ウ
ラニルを回収でき、固体の硝酸ウラニルを硝酸で再び溶
解し移送する。図１０はその運転プラントの例を説明し
たものである。
【００３１】このようにすると、冷却して軽水炉燃料の
溶解液中のウラン成分の主要部分を晶析させる為、主と
して硝酸溶液からなる溶解液を低温で扱うことになり、
機器等の耐腐食の観点から有効である。
【００３２】図５は本発明のもう一つの実施例を示すも
ので、軽水炉ラインにおいては、軽水炉使用済燃料受入
れ・貯蔵工程からウラン酸化物貯蔵工程に至るすべての
工程の動作原理は、前述した実施例と変わるところは無
い。また、高速炉のラインにおいても、高速炉使用済燃
料受入れ・貯蔵工程から剪断・溶解工程は前述実施例と
何等変わりは無い。
【００３３】共除染工程において、硝酸ウラニル溶液お
よび硝酸プルトニウム溶液として存在するこれらの燃料
成分はリン酸トリブチルを含む有機溶媒に抽出され、核
分裂生成物から分離される。核分裂生成物はホウ珪酸ガ
ラスなどの安定な物質中に分散固化される。この共除染
工程で硝酸溶液中の溶解物質の分配比を調整し、Ｕ／Ｐ
ｕ比を共除染工程で決定してしまうことにより高速炉燃
料の製造工程を減少させることができ、効率の良い運転
が期待できる。
【００３４】共除染工程で回収された硝酸ウラニルと硝
酸プルトニウムには、分配工程においてウラナスなどの
還元剤が加えられプルトニウムが還元されて、硝酸溶液
による逆抽出により、硝酸プルトニウムの全部と硝酸ウ
ラニルの一部が水相に、硝酸ウラニルの一部が有機相に
残る形で分離される。有機相に移行した硝酸ウラニルは
ウラン精製工程に移送され、上述のように軽水炉からの
回収ウランを含む溶媒と混合され、精製される。
【００３５】水相に逆抽出された硝酸ウラニルと硝酸プ
ルトニウムの混合溶液はウラン／プルトニウム混合脱硝
工程において、図３の実施例と同様の方法で蒸発、濃
縮、脱硝されて、ウラン・プルトニウム混合酸化物が得
られる。混合酸化物は、混合酸化物貯蔵工程において必
要な時期まで貯蔵される。
【００３６】図６は本発明のさらに他の実施例を示すも
ので、軽水炉ラインにおいては、軽水炉使用済燃料受入
れ・貯蔵工程、剪断・溶解工程、ウラン分離工程の動作
原理は図３に示した本発明の実施例と変わるところは無
い。ウラン分離工程で回収された硝酸ウラニル溶液は、
後述する高速炉ラインの分配工程から移送されてくる硝
酸ウラニル溶液と混合され、精製工程を経ずに直接ウラ
ン脱硝工程に送られる。ウラン脱硝工程およびウラン酸
化物貯蔵工程は図３の実施例と同じである。高速炉のラ
インにおいても、高速炉使用済燃料受入れ・貯蔵工程か
ら剪断・溶解工程は図３の実施例と変わりが無い。
【００３７】共除染工程において、硝酸ウラニル溶液お
よび硝酸プルトニウム溶液として存在するこれらの燃料
成分はリン酸トリブチルを含む有機溶媒に抽出され、核
分裂生成物から分離される。核分裂生成物はホウ珪酸ガ
ラスなどの安定な物質中に分散固化される。
【００３８】共除染工程で回収された硝酸ウラニルと硝
酸プルトニウムには、分配工程においてウラナスなどの
還元剤が加えられプルトニウムが還元されて、硝酸溶液
による逆抽出により、硝酸プルトニウムの全部と硝酸ウ
ラニルの一部が水相に、硝酸ウラニルの一部が有機相に
残る形で分離される。有機相に移行した硝酸ウラニルは
硝酸溶液に逆抽出された後にウラン脱硝工程に移送さ
れ、上述のように軽水炉から回収された硝酸ウラナス溶
液と混合され、脱硝される。
【００３９】水相に逆抽出された硝酸ウラニルと硝酸プ
ルトニウムの混合溶液はウラン／プルトニウム混合脱硝
工程において、図３の実施例と同様の方法で蒸発、濃
縮、脱硝されて、ウラン・プルトニウム混合酸化物が得
られる。混合酸化物は、混合酸化物貯蔵工程において必
要な時期まで貯蔵される。このようにすると、軽水炉仕
様燃料と高速炉仕様の燃料を再処理し、燃料溶解液中の
ウラン成分とプルトニウム成分を混合状態で分離回収す
ることが可能である。
【００４０】図７は、図３、図５および図６の実施例で
用いたウラン分離工程に関する第２の動作原理を説明す
るものである。この図はイオン交換体に溶解液中のウラ
ン成分を吸着して、使用済燃料中の他成分から分離回収
する手段を示したもので、公知の実験結果に基づき作成
したものである。硝酸溶液中に溶解している各元素で陰
イオン交換体に吸着される元素はランタノイドとアクチ
ノイドの一部の元素に限られている。特にプルトニウム
に関しては４価では陰イオン交換体に吸着されるが、３
価では吸着されない。このことを利用して原子価調整を
行えばウランとプルトニウムの分離が可能となる。
【００４１】このようにすると、軽水炉燃料の溶解液中
のウラン成分の主要部分をイオン交換体に接触させるこ
とにより吸着させ分離するので、加熱、冷却等の熱の移
動が生じないためにシステム運用の観点から有利であ
る。
【００４２】図８は、図３、図５および図６の実施例で
用いたウラン分離工程に関する第３の動作原理を説明す
るものである。図８はアンモニア水や水酸化ナトリウム
等を溶解液中に添加してウラン成分を重ウラン酸塩とし
て沈澱させ分離回収する公知の実験結果に基づくもので
ある。この図よりＮａＯＨ濃度を増加させるに従い、沈
澱物が生成し母溶液中のウラン濃度が減少している事が
解る。この原理を利用して軽水炉仕様の燃料溶解液中に
ＮａＯＨを添加することでウラン主成分を沈殿し、分離
回収する事が可能である。
【００４３】また、軽水炉燃料の溶解液中のウラン成分
の主要部分を重ウラン酸アンモン等の沈殿剤を利用して
ウラン成分を沈殿させ分離回収する為に加熱、冷却等の
熱の移動が生じないためにシステム運用の観点から有利
である。
【００４４】図９は、図３、図５および図６の実施例で
用いたウラン分離工程に関する第４の動作原理を説明す
るためのものである。この図は溶解液の中のウラン以外
の成分を炭酸イオンとの錯形成により沈殿させてウラン
成分を分離回収する手法の原理を示している。炭酸アン
モニウムを溶液中に添加すると、溶液中のウラン濃度が
２５〜９５％の間で変化する。このことはウラン成分は
固体の沈澱物を生成しているのではなく錯体を形成し陰
イオンとして溶液中に存在する事を示している。これは
溶液中のウラン濃度とがチンダル現象が密接な関係が有
る事からも明かである。
【００４５】以上述べてきたようにこのような設備であ
ると、軽水炉仕様の燃料溶解液中のウラン成分を再処理
工程の可燃性成分精製工程の前の処理段階で分離する事
により、燃料仕様の異なる燃料集合体である高速炉仕様
の燃料とラインを一部共用した同一の再処理施設で処理
する事が可能となり、したがって、燃料仕様の異なる使
用済み燃料であっても、それらをコンパクトな再処理施
設で効率的に処理することができる。また、これらの技
術を応用すれば将来的にくるであろう再処理工場での軽
水炉燃料と高速炉燃料の並行運転を含む移行期間での再
処理施設の運用も、効率良く行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、燃料仕様の異なる燃料集合体である高速炉仕様の使
用済み燃料と軽水炉仕様の使用済み燃料の両者をコンパ
クトな設備で、かつ効率的に処理できるこの種の再処理
施設を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用済燃料の再処理施設の一実施例を
示すブロック図である。
【図２】使用済燃料の再処理施設例を示すブロック図で
ある。
【図３】従来の使用済燃料の再処理施設を示すブロック
図である。
【図４】本発明の使用済燃料の再処理施設の他の実施例
を示すブロック図である。
【図５】本発明の使用済燃料の再処理施設の他の実施例
を示すブロック図である。
【図６】溶液温度と晶析したウランの関係を示す図であ
る。
【図７】イオン交換体を用いたウラン分離を示す図であ
る。
【図８】硝酸中の水酸化ナトリウムとウラン濃度の関係
を示す図である。
【図９】炭酸アンモニウムとＵ濃度の関係を示す図であ
る。
【図１０】ウラン分離装置を示すその概念図である。
【符号の説明】
Ｐｕ…プルトニウム、Ｕ…ウラン、ＦＰ…核分裂生成
物。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 使用済燃料を受け入れ・貯蔵する手段
    と、使用済燃料の被覆管を切断して被覆管と燃料成分と
    を分離する分離手段と、前記燃料成分を硝酸に溶解する
    手段と、この燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成分を
    回収する手段と、回収した未燃性の燃料成分を酸化物に
    転換する手段と、回収酸化物燃料を貯蔵する手段とを備
    え、使用済燃料から燃料成分を回収するようになした使
    用済燃料の再処理施設において、 前記燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収する
    手段として、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から未燃性
    の燃料成分を回収するための手段と高速炉仕様の燃料成
    分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収するための手段
    とを具備するとともに、前者の手段として燃料溶解液成
    分からウラン主成分を抽出し、かつ高速炉燃料溶解液と
    混合し、回収した未燃焼の燃料成分を酸化物に転換する
    ための手段を備え、かつ前記回収酸化物燃料を貯蔵する
    ための手段を両者で共有するように形成したことを特徴
    とする使用済燃料の再処理施設。
  2. 【請求項２】 前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から
    未燃焼の燃料成分を回収するための手段は、溶解液から
    ウラン成分の主要部分を分離回収する手段を有し、かつ
    高速炉仕様の燃料成分の溶解液から未燃焼の燃料成分を
    回収するための手段が、先の溶解液の残りの成分を高速
    炉仕様の燃料成分の溶解液に混合した後に、これに含有
    されるウラン成分とプルトニウム成分のそれぞれを個別
    に分離回収する手段を有してなる請求項１記載の使用済
    燃料の再処理施設。
  3. 【請求項３】 前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から
    可燃性の燃料成分を回収するための手段は、溶解液から
    ウラン成分の主要部分を分離回収する手段を有し、かつ
    高速炉仕様の燃料成分の溶解液から可燃性の燃料成分を
    回収するための手段が、先の溶解液の残りの成分を高速
    炉仕様の燃料成分の溶解液に混合した後に、これに含有
    されるウラン成分およびプルトニウム成分を混合状態で
    分離回収する手段を有してなる請求項１記載の使用済燃
    料の再処理施設。
  4. 【請求項４】 前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から
    ウラン成分の主要部分を分離回収するための手段が、軽
    水炉仕様の燃料成分の溶解液を低温に冷却して、ウラン
    成分を晶析させ分離回収するようにしてなる請求項３記
    載の使用済燃料の再処理施設。
  5. 【請求項５】 前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から
    ウラン成分の主要部分を分離回収するための手段とし
    て、この溶解液をイオン交換体に接触させ、溶解液中の
    ウラン成分をイオン交換体に吸着して分離回収するよう
    にした請求項３記載の使用済燃料の再処理施設。
  6. 【請求項６】 前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から
    ウラン成分の主要部分を分離回収するための手段とし
    て、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液中に沈殿剤を添加し
    て、ウラン成分を沈殿状態にて分離回収するようにして
    なる請求項３記載の使用済燃料の再処理施設。
  7. 【請求項７】 前記軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から
    ウラン成分の主要部分を分離回収するための手段とし
    て、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液の中のウラン成分以
    外の成分を炭酸イオンとの錯形成により沈殿させて、ウ
    ラン成分を溶液状態で分離回収するようにしてなる請求
    項３記載の使用済燃料の再処理施設。
  8. 【請求項８】 前記高速炉仕様の燃料成分の溶解液から
    可燃性の燃料成分を回収するための手段として、この溶
    解液をリン酸トリブチルなどの有機溶媒と接触させ、溶
    解液中のウラン成分およびプルトニウム成分を有機溶媒
    に抽出するようにしてなる請求項１から７いずれか１項
    記載の使用済燃料の再処理施設。
  9. 【請求項９】 前記高速炉仕様の燃料成分の溶解液から
    可燃性の燃料成分を回収するための手段として、高速炉
    仕様の燃料成分の溶解液をイオン交換体に接触させ、溶
    解液中のウラン成分およびプルトニウム成分をイオン交
    換体に吸着するようにしてなる請求項１から８いずれか
    １項記載の使用済燃料の再処理施設。
  10. 【請求項１０】 燃料の被覆管を切断して被覆管と燃料
    成分を分離し、燃料成分を硝酸に溶解し、この溶解液か
    ら未燃性の燃料成分を回収した後、回収した未燃性の燃
    料成分を酸化物に転換し、回収酸化物燃料を貯蔵するよ
    うになした使用済燃料の再処理方法において、 前記燃料成分の溶解液から未燃性の燃料成分を回収する
    に際し、軽水炉仕様の燃料成分の溶解液から未燃性の燃
    料成分を回収する手段と高速炉仕様の燃料成分の溶解液
    から未燃性の燃料成分を回収する手段とを備えるととも
    に、前者の手段にて、燃料溶解液成分からウラン主成分
    を抽出し、次いで溶解液成分を調整した後高速炉燃料溶
    解液と混合し、回収した未燃焼の燃料成分を酸化物に転
    換し、かつこの回収酸化物燃料を両者で共有貯蔵するよ
    うにしたことを特徴とする使用済燃料の再処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113023783A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 中核新能核工业工程有限责任公司 一种堆后铀微量杂质净化方法

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