JPH09257986A - 溶融塩電解精製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】デンドライトの生成を抑制して溶融陰極金属へ
の電解析出を効率よく行う。 【解決手段】電解槽15内に溶融金属16と溶融塩電解質17
を収納する。溶融塩電解質17内に使用済み金属燃料18を
収納した多孔性容器19と溶融陰極金属24を収納した絶縁
性容器23を配置する。絶縁性容器23内の溶融陰極金属24
の液面を撹拌する撹拌羽根25を設ける。撹拌羽根25は回
転軸26に接続し、モータ27により回転する。多孔性容器
19を支持する支持棒20を陽極とし、溶融陰極金属24を陰
極として電気分解を行うと、使用済み金属燃料18中の有
用核燃料のウランとプルトニウムは溶融陰極金属24に析
出する。撹拌羽根25の撹拌により溶融陰極金属24の表面
に乱れが生じ、デンドライトの生成を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融塩電解精製装
置に係り、特に原子力発電所で発生する使用済み金属燃
料を再処理して、使用済み金属燃料に含まれている有用
な核燃料を精製，回収する一方、不要な核分裂生成物を
分離するのに好適する溶融塩電解精製装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子力発電所で発生する使用済み
金属燃料を再処理して、使用済み金属燃料中に含まれる
有用な核燃料、例えばウランやプルトニウムなどの核燃
料を濃縮回収し、かつ不要な核分裂生成物を分離する装
置として、例えば米国特許第４５９６６４７号明細書に
記載されているようなプルトニウム原子力燃料再処理用
電解槽が知られている。

【０００３】すなわち、図10に示すように、電解槽10は
使用済み金属燃料を溶融，含有した溶融状態の金属相
（以下、溶融金属１と記す）を収容する下部溶融金属プ
ール領域と、この下部溶融金属プール領域上に形成され
る浮遊溶融塩電解質相（以下、溶融塩電解質２と記す）
を収容する中間領域と、前記溶融金属１および溶融塩電
解質２を見掛け上区画する仕切板３を備えた金属容器
（ポット）４とを有している。

【０００４】この金属容器４内に溶融金属１中に浸漬す
る使用済み金属燃料の保持バスケットを兼ねる陽極５が
上下動自在に配置されている。また、金属容器４内の溶
融塩電解質２に陰極６が上下動自在に配置されている。
陽極５および陰極６はそれぞれ溶融金属１および溶融塩
電解質２内に上下動させる機構を備えた電極装着部７，
８に接続している。電極装着部７，８は陽極５および陰
極６にそれぞれ所要の電解電力を供給する電圧供給手段
９、９ａに接続している。

【０００５】なお、図10において、符号11は陽極５およ
び陰極６を挿通しながら金属容器４を封じる蓋体、12は
金属容器４を外側周面から補強する補強体、13は補強体
12の外側周面に配設された金属容器４の加熱を行う加熱
手段、14はプルトニウム原子力燃料再処理電解槽10の外
装体である。

【０００６】このように構成されたプルトニウム原子力
燃料再処理用電解槽10によれば、使用済みの金属燃料
は、次のように再処理，精製回収される。すなわち、金
属容器４内に溶融金属１として例えば溶融カドミウム相
（以下溶融金属１と同様のものなので、符号１を付す）
を収容し、また溶融塩電解質２として、例えば塩化カリ
ウム−塩化リチウムなどの溶融塩を収容する。

【０００７】一方、陽極５を兼ねる使用済み金属燃料の
保持バスケットに、有用な原子燃料成分および不要な核
分裂電解質を含む使用済み金属燃料を収容，保持させ、
その保持バスケットを溶融カドミウム相１中に挿入，配
置し、使用済み金属燃料を溶融カドミウム相１中に溶
解，含有させる。

【０００８】この使用済み金属燃料の溶融カドミウム相
１中への溶解，含有において、使用済み金属燃料に付随
的に混在している被覆管の材料成分や不要な核分裂生成
物のうち、溶融カドミウム相１に対して溶解度の低い部
分、例えば鉄，クロム，モリブデンなどは溶解せずに残
査として残る。

【０００９】そして、溶融カドミウム相１に溶解した有
用な原子燃料成分および不要な核分裂生成物のうち、塩
化物生成自由エネルギーの絶対値が比較的大きい物質
（還元すると塩化物に比較的なり易い物質）、例えばバ
リウム，カリウム，ナトリウム，ネオジウム，キュリウ
ム，プルトニウム、ウラニウム，ジルコニウムなどは酸
化されて、溶融カドミウム相１から溶けだし、溶融塩電
解質２中に移行して塩化物化する。

【００１０】逆に、前記溶融カドミウム相１に溶解した
有用な原子燃料成分および不要な核分裂生成物のうち、
塩化物生成自由エネルギーの絶対値が小さい物質（還元
すると塩化物になり難い物質）、例えばロジウム，パラ
ジウムなどは酸化されず、溶融カドミウム（陽極）相１
に残留する。

【００１１】一方、このような状態で所要の電解電力を
供給すると、溶解カドミウム相１から溶けだし、溶融塩
相２中に移行して塩化物となっている有用な原子燃料成
分および不要な核分裂生成物のうち、例えばキュリウ
ム，プルトニウム，ウラン，ジルコニウムなどは還元さ
れて陰極６表面に析出するが、例えばバリウム，カリウ
ム，ナトリウム，セリウム，ネオジウムの塩化物は還元
されず、そのまま溶融塩電解質２中に塩化物として残留
する。

【００１２】つまり、塩化物生成自由エネルギーに対応
した電位を印加することによって、溶融塩電解質２中の
陰極６表面に析出する物質（成分）の種類を選択，制御
し得ることになる。このような現象に基づいて、有用な
原子燃料成分および不要な核分裂生成物が混合状態で含
まれる使用済み金属燃料から、プルトニウム，ウランな
どの有用な原子燃料成分やジルコニウムが選択的に濃
縮，回収される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような溶融塩電解
精製装置において、カドミウム陰極６への電解析出を効
率よく行うためには、溶融塩電解質２中のウラン，プル
トニウムの陽イオンを還元して十分にカドミウム陰極６
中に拡散させ溶解させる必要がある。カドミウム陰極表
面に蓄積したウラン，プルトニウムは表面で成長し、カ
ドミウム陰極表面を覆ったりデンドライト状に成長して
陽極と短絡するため、ウラン，プルトニウムの有用核燃
料のカドミウム陰極中への析出が妨げられてしまうなど
の課題がある。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、使用済み金属燃料を精製，回収する溶融塩電
解精製装置において、溶融陰極金属中に有用核燃料のデ
ンドライトが生成するのを抑制して溶融陰極金属への電
解析出を効率よく行うことができる溶融塩電解精製装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電解
槽内に溶融陽極金属と溶融塩電解質を収納し、前記溶融
塩電解質中に使用済み金属核燃料を収納した多孔性容器
と溶融陰極金属を収納した絶縁性容器を配置し、前記多
孔性容器を陽極に前記絶縁性容器内の溶融陰極金属を陰
極にして電解を行い、前記溶融陰極金属に前記使用済み
金属核燃料中に含まれる有用核燃料を電解析出させて精
製回収する溶融塩電解精製装置において、前記溶融陰極
金属に生成するデンドライトの生成を抑制するために前
記溶融陰極金属の表面に外乱を付与する撹拌機構を設け
てなることを特徴とする。

【００１６】請求項１によれば、デンドライトの生成を
抑制するために絶縁性容器と溶融陰極金属の表面が接す
る部分の近傍や溶融陰極金属に常に外乱を与えるように
溶融陰極金属の表面を撹拌羽根により撹拌する。

【００１７】これによりウランとプルトニウムなどの有
用核燃料を溶融陰極金属に析出させるにあたり、有用核
燃料がデンドライトを生成して溶融陰極金属表面を覆う
ことを防止し、また、デンドライトが成長して陽極とシ
ョートして不都合を生じることを防止できる。

【００１８】請求項２の発明は、前記撹拌機構は前記溶
融陰極金属を撹拌する撹拌羽根と前記溶融陰極金属の表
面を覆う縦断面櫛形羽根とからなることを特徴とする。
請求項２によれば、溶融陰極金属を絶縁性容器の中心部
近傍まで下向きに流動させて撹拌するとともに、櫛形羽
根により溶融陰極表面近傍を撹拌する。これにより溶融
陰極金属の表面に析出し、とくに絶縁性容器と溶融陰極
金属の界面に蓄積する有用核燃料を溶融陰極金属中に均
一に拡散して溶解させ、デンドライトの生成を抑制する
ことができる。

【００１９】請求項３の発明は、前記撹拌機構は前記溶
融陰極金属を撹拌する撹拌羽根と、前記溶融陰極金属中
に先端部が没入し液面に向けてガスを吹き出すガス吹き
出し管とからなることを特徴とする。

【００２０】請求項３によれば、溶融陰極金属を絶縁性
容器の中心部近傍で下向きに流動させて撹拌するととも
に、複数のガス吹き込み管の出口を溶融陰極金属中で絶
縁性容器内壁の上部近傍に配置する。

【００２１】これによりデンドライト状有用核燃料が生
成，成長し易い絶縁性容器と溶融陰極金属表面が接する
部分の近傍に外乱を付与することができ、溶融陰極金属
表面に析出した有用核燃料を速やかに溶融陰極金属内に
沈降させてデンドライトの生成を抑制することができ
る。

【００２２】請求項４の発明は、前記撹拌機構は前記溶
融陰極金属内を撹拌する撹拌羽根と、この撹拌羽根を包
囲して底部に開口を有する内側絶縁性容器とからなるこ
とを特徴とする。

【００２３】請求項４によれば、溶融陰極金属を絶縁性
容器の中心部近傍で下向きに流動させて撹拌するととも
に、開口を有する内側絶縁性容器を設けることにより、
外側の絶縁性容器から内側絶縁性容器へ溶融陰極金属を
連続的にオーバーフローさせ、常に溶融陰極金属全体を
循環させ、両絶縁性容器内の溶融陰極金属が流動し、有
用核燃料を速やかに溶融陰極金属内に沈降させてデンド
ライトの生成を抑制する。

【００２４】請求項５の発明は、前記撹拌機構は前記溶
融陰極金属内を撹拌する撹拌羽根と、前記溶融陰極金属
の表面に浮遊して設けた浮子式振動子とからなることを
特徴とする。

【００２５】請求項５によれば、溶融陰極金属を絶縁性
容器の中心部近傍で下向きに流動させて撹拌するととも
に、振動子を超音波等で高周波で振動させたり、機械的
に振動させることにより溶融陰極金属表面に乱れが生
じ、有用核燃料を溶融陰極金属内に沈降させてデンドラ
イトの生成を抑制する。

【００２６】請求項６の発明は、前記撹拌機構は前記撹
拌羽根を前記絶縁性容器内の前記溶融陰極金属の液面よ
り上方でかつ前記溶融塩電解質中に設けてなることを特
徴とする。

【００２７】請求項６によれば、溶融陰極金属を絶縁性
容器の中心部近傍で下向きに流動させて撹拌するととも
に、絶縁性容器上部の溶融塩電解質を溶融陰極金属表面
に吹きかけることにより溶融陰極金属表面に乱れが生
じ、有用核燃料を速やかに溶融陰極金属中に沈降させて
デンドライトの生成を抑制する。

【００２８】請求項７の発明は、前記撹拌機構は前記絶
縁性容器の上端開口部周縁に取り付けた絶縁性リング状
覆いからなることを特徴とする。請求項７によれば、絶
縁性リングを絶縁性容器の上端開部に設けることにより
イオン電流が周辺部に広がらないようにして絶縁性容器
内壁の周辺部で溶融陰極金属表面が接する部分の近傍へ
の有用核燃料の析出を少なくする。これにより溶融陰極
金属の流束が小さくなってしまうため、外乱が少なくな
り、絶縁性容器と溶融陰極金属表面が接する部分の近傍
への成長速度を遅くでき、デンドライトの生成を抑制す
る。

【００２９】請求項８の発明は、前記撹拌機構は前記溶
融陰極金属の液面に上下動自在に没入する複数の突起を
有する剣山状絶縁性円盤からなることを特徴とする。請
求項８によれば、剣山状絶縁性円盤を絶縁性容器内の溶
融陰極金属の表面に定期的に没入して上下運動させ、突
起が溶融塩電解質と溶融陰極金属の間を往復させる。こ
れにより溶融陰極金属の表面に析出した有用核燃料を速
やかに溶融陰極金属内に押し込むことができ、デンドラ
イトの生成を抑制する。

【００３０】請求項９の発明は、前記撹拌機構は前記溶
融陰極金属中に挿入した上下左右に移動し得る絶縁性棒
状体からなることを特徴とする。請求項９によれば絶縁
性棒状物質を溶融陰極金属中に挿入して上下左右に動か
し撹拌することにより溶融陰極金属の内部および表面を
常に流動させる。これにより溶融陰極金属の表面に析出
した有用核燃料を溶融陰極金属内に沈降させてデンドラ
イトの生成を抑制する。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１を参照しながら本発明に係る
溶融塩電解精製装置の第１の実施の形態を詳しく説明す
る。図１において、符号１５は電界槽で、この電界槽15
内には例えば図10で示した溶融カドミウム相１の溶融金
属16と、例えばＣａＣｌ₂ −ＢａＣｌ₂ −ＬｉＣｌの溶
融塩電解質17が収容されている。溶融塩電解質17中に使
用済み金属燃料18を収納した金網状多孔性容器19が浸漬
し、この多孔性容器19は支持棒20の下端に接続し、支持
棒20は電界槽15の蓋21を貫通して電源22の陽極側に接続
している。

【００３２】使用済み金属燃料18はウランとプルトニウ
ムの混合物を含んだ有用核燃料や、他に例えばＭｏ，Ｒ
ｕ，Ｒｈ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃｄ，ＰｄとＰｔのよう
な金属を含んだものである。

【００３３】また、溶融塩電解質17中には絶縁性容器23
が設置され、この絶縁性容器23内に例えば溶融カドミウ
ムの溶融陰極金属24が収納されている。絶縁性容器23は
図示してない支持具により溶融塩電解質17中に支持され
ている。

【００３４】絶縁性容器23内の溶融陰極金属24の液面近
傍に撹拌羽根25が設けられ、この撹拌羽根25は回転軸26
に接続し、回転軸26はモータ27に接続している。回転軸
26には電源22の陰極に接続するリード線28の先端部が接
触するようになっている。モータ27，回転軸26および撹
拌羽根25により撹拌機構を構成している。

【００３５】しかして、上記構成の溶融塩電解精製装置
では多孔性容器19を陽極とし、溶融陰極金属を陰極とし
て電気分解すると多孔性容器19内の使用済み金属燃料18
中のウラン，プルトニウムの有用核燃料は溶融陰極金属
24に析出し回収される。

【００３６】ここで、モータ27により回転軸26および撹
拌羽根25を回転させて、溶融陰極金属（カドミウム）24
の表面に外乱を付与するように溶融陰極金属24を撹拌す
ることによって、溶融陰極金属24の表面に析出してきた
有用核燃料（ウラン，プルトニウム）は撹拌効果によっ
て溶融陰極金属24の表面から効率的に除去され、絶縁性
容器23内の溶融陰極金属24中に均一に拡散して溶解す
る。

【００３７】したがって、溶融陰極金属24の表面での有
用核燃料の蓄積や、それを核とするデンドライトの異常
な偏析成長を防止でき、溶融陰極金属への電解析出を効
率よく行うことができる。

【００３８】つぎに図２により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第２の例を開示したもので、図２は本実施の形態の絶
縁性容器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の
構成と同様であるため、それらの説明は省略する。ま
た、図２中、図１と同一部分には同一符号を付してい
る。

【００３９】本実施の形態は図２に示すように絶縁性容
器23内の溶融陰極金属24中に回転軸26の先端に接続した
撹拌羽根25を浸漬するとともに、回転軸26に縦断面ほぼ
ワ字状櫛形羽根29を取り付け、櫛形羽根25の先端部分を
溶融陰極金属24の表面から内部に突き刺して溶融陰極金
属24の表面を覆うよう設けている。

【００４０】本実施の形態によれば、撹拌羽根25により
溶融陰極金属24を絶縁性容器23の中心部近傍で下向きに
流動させ、櫛形羽根29により絶縁性容器23と溶融陰極金
属24相の界面部分の近傍を撹拌する。撹拌羽根25と櫛形
羽根29との連動により溶融陰極金属24の表面に析出し、
特に絶縁性容器23と溶融陰極金属24の界面に蓄積する有
用核燃料を溶融陰極金属24中に均一に拡散して溶融させ
ることができ、デンドライトの発生を抑制できる。

【００４１】つぎに図３により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第３の例であるので、図３は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるため、それらの説明は省略する。また、図３
中、図１と同一部分には同一符号を付している。

【００４２】本実施の形態は図３に示すように絶縁性容
器23内の溶融陰極金属24中を撹拌羽根25のほかに複数本
のガス吹き出し管30を没入したことにある。すなわち、
ガス吹き出し管30は先端部がＵ字状に折り曲げられて、
そのＵ字状部の先端が溶融陰極金属24の液面近傍で開口
しガス吹き出し管30からの吹き出しガスによって気泡31
が発生して溶融陰極金属24の表面に外乱を付与するよう
になっている。

【００４３】しかして、本実施の形態によれば、撹拌羽
根25により溶融陰極金属24を絶縁性容器23の中心部付近
で下向きに流動させて撹拌するのに加えてガス吹き出し
管30の出口から吹き出してデンドライト状ウランが生成
し成長し易い絶縁性容器23と溶融陰極金属24の表面が接
する部分の近傍に外乱を付与することにより溶融陰極金
属24に析出した有用核燃料を速やかに溶融陰極金属24内
に沈降させることができ、デンドライトの生成を抑制で
きる。

【００４４】つぎに図４により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第４の例であるので、図４は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるため、それらの説明は省略する。また、図４
中、図１と同一部分には同一符号を付している。

【００４５】本実施の形態は図４に示すように絶縁性容
器23内の溶融陰極金属24中に撹拌羽根25を設けるほか
に、この撹拌羽根25を包囲するようにして底部に開口32
を有する内側絶縁容器33を没入した状態で設けたことに
ある。この内側絶縁性容器33の上端は絶縁性容器23の上
端より低い位置になっている。

【００４６】本実施の形態によれば、撹拌羽根25により
溶融陰極金属24を絶縁性容器23の中心部付近で下向きに
流動させて撹拌するのに加え、外側の絶縁性容器23から
内側絶縁性容器33へ溶融陰極金属24を連続的にオーバー
フローさせ、常に溶融陰極金属24を循環させることによ
り、常に絶縁性容器23の溶融陰極金属24が流動し、有用
核燃料を溶融陰極金属24内に沈降させてデンドライトの
生成を抑制できる。

【００４７】つぎに図５により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第５の例であるので、図５は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるため、それらの説明は省略する。

【００４８】本実施の形態は図５に示すように絶縁性容
器23内の溶融陰極金属24中に撹拌羽根25を設けるほか
に、溶融陰極金属24の表面に浮遊する浮子式絶縁性振動
子34を設けたことにある。

【００４９】本実施の形態によれば、撹拌羽根25により
溶融陰極金属24を絶縁性容器23の中心部付近で下向きに
流動させて撹拌するのに加え、振動子34を超音波等で高
周波で振動させたり、機械的に振動させることにより溶
融陰極金属24の表面に乱れが生じ、有用核燃料を溶融陰
極金属24内に沈降させてデンドライトの生成を抑制でき
る。

【００５０】つぎに図６により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第６の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第６の例であるので、図６は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるため、それらの説明は省略する。

【００５１】本実施の形態は図６に示すように絶縁性容
器23内の溶融陰極金属24より上方で、溶融塩電解質17中
に位置して撹拌羽根25を設けたことにある。つまり、図
１における撹拌羽根25を上方に持ち上げて溶融塩電解質
17中に設置した状態となっている。

【００５２】本実施の形態によれば撹拌羽根25の回転力
により溶融陰極金属24上方の溶融塩電解質17を強制的に
撹拌して下向きに流動する溶融塩電解質の流れ35を発生
させて、この溶融塩電解質の流れ35を溶融陰極金属24の
表面に吹きかけると溶融陰極金属24の表面に乱れが生
じ、溶融陰極金属24内に電解析出する有用核燃料を沈降
させる。これによりデンドライトの生成を抑制すること
ができる。

【００５３】つぎに図７により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第７の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第７の例であるので、図６は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるため、それらの説明は省略する。

【００５４】本実施の形態は図７に示すように絶縁性容
器23の上端開口部周縁にリング状覆い36を設けたことに
ある。絶縁性容器23の上部周辺全体に絶縁性リング状覆
い36を設けることにより、イオン電流37が周辺部に広が
らないようにして絶縁性容器23の内壁の周辺部で溶融陰
極金属24の表面が接する部分の近傍への有用核燃料の析
出を少なくする。

【００５５】これにより溶融陰極金属24の流速が小さく
なってしまうため外乱が少なくなりがちな絶縁性容器23
と溶融陰極金属24の表面が接する部分の近傍への有用核
燃料の析出を減少させ、絶縁性容器23と溶融陰極金属24
の表面が接する部分の近傍への成長速度を遅くすること
ができ、よってデンドライトの生成を抑制できる。

【００５６】つぎに図８により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第８の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第８の例であるので、図８は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるため、それらの説明は省略する。

【００５７】本実施の形態は図８に示すように絶縁性容
器23内の溶融陰極金属24の液面を突き刺すようにして複
数の突起38を有する剣山状絶縁性円盤39を設けたことに
ある。この円盤39の上端は上下騒動機構（図示せず）に
接続して上下動自在になっている。

【００５８】本実施の形態によれば、絶縁性容器23の上
部から定期的に上下動させて突起38が溶融塩電解質17と
溶融陰極金属24との間を往復することにより溶融陰極金
属24の表面に析出した有用核燃料を速やかに溶融陰極金
属24内に押し込むことができ、その結果、デンドライト
の生成を抑制できる。

【００５９】つぎに図９により本発明に係る溶融塩電解
精製装置の第９の実施の形態を説明する。本実施の形態
は第１の実施の形態における溶融陰極金属24の撹拌機構
の第９の例であるので、図９は本実施の形態の絶縁性容
器内の撹拌機構を示しており、他の部分は図１の構成と
同様であるためその説明は省略する。

【００６０】本実施の形態は絶縁性容器23内の溶融陰極
金属24中に絶縁性棒状体40を挿入したことにある。この
棒状体40の上端部は上下左右に移動し得る移動機構（図
示せず）に取り付けられている。

【００６１】本実施の形態によれば棒状体40を上下左右
に動かすことにより溶融陰極金属24をかき混ぜて溶融陰
極金属24の内部および表面を常に流動させる。これによ
り溶融陰極金属24の表面に析出した有用核燃料を溶融陰
極金属24の内部に沈降させることができ、デンドライト
の生成を抑制できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、溶融陰極金属の表面に
析出してきた有用核燃料のウラン，プルトニウムなどの
析出金属の微粒子が絶縁性容器と溶融陰極金属の表面が
接する部分の近傍や溶融陰極金属の表面に常に外乱を与
えることにより絶縁性容器内に均一に拡散して溶解する
ので、溶融陰極金属への電解析出を効率よく行うことが
できる。

【００６３】したがって、有用核燃料のウランおよびプ
ルトニウムの回収効率を高めることができ、経済的に採
算のとれる処理能力をもつウランとプルトニウムを回収
する溶融塩電解精製装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第１の実施
の形態を示す縦断面図。

【図２】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第２の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図３】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第３の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図４】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第４の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図５】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第５の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図６】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第６の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図７】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第７の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図８】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第８の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図９】本発明に係る溶融塩電解精製装置の第９の実施
の形態における絶縁性容器内の撹拌機構を示す縦断面
図。

【図１０】従来の溶融塩電解精製装置を一部側面で示す
縦断面図。

【符号の説明】

１…溶融金属（溶融カドミウム相）、２…溶融塩電解
質、３…仕切り板、４…金属容器、５…陽極、６…陰
極、７，８…電極装着部、９，９ａ…電圧供給手段、10
…電解槽、11…蓋体、12…補強体、13…加熱手段、14…
外装体、15…電解槽、16…溶融金属、17…溶融塩電解
質、18…使用済み金属燃料、19…金網状多孔性容器、20
…支持棒、21…蓋、22…電源、23…絶縁性容器、24…溶
融陰極金属、25…撹拌羽根、26…回転軸、27…モータ、
28…リード線、29…櫛形羽根、30…ガス吹き出し管、31
…泡、32…開口、33…内側絶縁性容器、34…浮子式振動
子、35…下向きに流動する溶融塩電解質の流れ、36…リ
ング状覆い、37…イオン電流、38…複数の突起、39…剣
山状絶縁性円盤、40…絶縁性棒状体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 成仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽内に溶融陽極金属と溶融塩電解質
   を収納し、前記溶融塩電解質中に使用済み金属核燃料を
   収納した多孔性容器と、溶融陰極金属を収納した絶縁性
   容器とを配置し、前記多孔性容器を陽極に前記絶縁性容
   器内の溶融陰極金属を陰極にして電解を行い、前記溶融
   陰極金属に前記使用済み金属核燃料中に含まれる有用核
   燃料を電解析出させて精製回収する溶融塩電解精製装置
   において、前記溶融陰極金属に生成する前記有用核燃料
   のデンドライトの生成を抑制するために前記溶融陰極金
   属の表面に外乱を付与する撹拌機構を設けてなることを
   特徴とする溶融塩電解精製装置。
2. 【請求項２】 前記撹拌機構は前記溶融陰極金属を撹拌
   する撹拌羽根と、前記溶融陰極金属の表面を覆う縦断面
   櫛形羽根とからなることを特徴とする請求項１記載の溶
   融塩電解精製装置。
3. 【請求項３】 前記撹拌機構は前記溶融陰極金属を撹拌
   する撹拌羽根と、前記溶融陰極金属中に先端部が没入し
   前記溶融陰極金属の液面に向けてガスを吹き出すガス吹
   き出し管とからなることを特徴とする請求項１記載の溶
   融塩電解精製装置。
4. 【請求項４】 前記撹拌機構は前記溶融陰極金属を撹拌
   する撹拌羽根と、この撹拌羽根を包囲して底部に開口を
   有する内側絶縁性容器とからなることを特徴とする請求
   項１記載の溶融塩電解精製装置。
5. 【請求項５】 前記撹拌機構は前記溶融陰極金属を撹拌
   する撹拌羽根と、前記溶融陰極金属の表面に浮遊して設
   けた浮子式振動子とからなることを特徴とする請求項１
   記載の溶融塩電解精製装置。
6. 【請求項６】 前記撹拌機構は前記撹拌羽根を前記絶縁
   性容器内の前記溶融陰極金属の液面より上方でかつ前記
   溶融塩電解質中に設けてなることを特徴とする請求項１
   記載の溶融塩電解精製装置。
7. 【請求項７】 前記撹拌機構は前記絶縁性容器の上端開
   口部周縁に取り付けた絶縁性リング状覆いからなること
   を特徴とする請求項１記載の溶融塩電解精製装置。
8. 【請求項８】 前記撹拌機構は前記溶融陰極金属の液面
   に上下動自在に没入する複数の突起を有する剣山状絶縁
   性円盤からなることを特徴とする請求項１記載の溶融塩
   電解精製装置。
9. 【請求項９】 前記撹拌機構は前記溶融陰極金属中に挿
   入した上下左右に移動し得る絶縁性棒状体からなること
   を特徴とする請求項１記載の溶融塩電解精製装置。