JPH1053889A - 溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び装置 - Google Patents
溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び装置Info
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- JPH1053889A JPH1053889A JP21268696A JP21268696A JPH1053889A JP H1053889 A JPH1053889 A JP H1053889A JP 21268696 A JP21268696 A JP 21268696A JP 21268696 A JP21268696 A JP 21268696A JP H1053889 A JPH1053889 A JP H1053889A
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- molten salt
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融塩電解装置内で金属ウラン等の電解析出
と塩の分離を同時に行うことのできる方法及び装置を提
供すること。 【解決手段】 溶融塩電解装置は、電解槽１と、昇降可
能な陽極バスケット３と、水平軸の周りに回転可能な固
体陰極ドラム５と、昇降可能でドラム５の外周面に摺接
し得る回収容器付きスクレーパ８と、昇降可能でドラム
５の外周面にガスを噴射させることのできるノズル体６
とを備えている。ノズル体の噴射口６ａは上記ドラム５
の幅方向全体に亘って連続的又は間欠的に配設されてい
る。ドラム５はその一部が溶融塩液中に浸漬するように
配置されている。
と塩の分離を同時に行うことのできる方法及び装置を提
供すること。 【解決手段】 溶融塩電解装置は、電解槽１と、昇降可
能な陽極バスケット３と、水平軸の周りに回転可能な固
体陰極ドラム５と、昇降可能でドラム５の外周面に摺接
し得る回収容器付きスクレーパ８と、昇降可能でドラム
５の外周面にガスを噴射させることのできるノズル体６
とを備えている。ノズル体の噴射口６ａは上記ドラム５
の幅方向全体に亘って連続的又は間欠的に配設されてい
る。ドラム５はその一部が溶融塩液中に浸漬するように
配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用済金属ウラン
燃料や不純物金属ウラン等の電解精製、電解採取のため
の溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び
装置に関する。
燃料や不純物金属ウラン等の電解精製、電解採取のため
の溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】乾式再処理のための金属ウラン溶融塩電
解精製装置における金属ウランの回収方法は、従来、鉛
直方向に回転軸を有する丸棒又は円筒状の固体陰極を用
い、析出したデンドライト状の金属ウランを固体陰極に
付着したまま或いは溶融塩中で掻き取ることにより、回
収するようにしていた。
解精製装置における金属ウランの回収方法は、従来、鉛
直方向に回転軸を有する丸棒又は円筒状の固体陰極を用
い、析出したデンドライト状の金属ウランを固体陰極に
付着したまま或いは溶融塩中で掻き取ることにより、回
収するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、これらの
方法で回収した金属ウランは、デンドライト形状（樹技
状）を呈し、内部に多量の塩を含むため、電解後、金属
ウランと塩の蒸留分離を行う必要があった。蒸留分離操
作は、最高処理温度が１３００℃程度であるため、特殊
構造の炉が必要であり而も複雑な昇温操作が要求される
という問題点があった。
方法で回収した金属ウランは、デンドライト形状（樹技
状）を呈し、内部に多量の塩を含むため、電解後、金属
ウランと塩の蒸留分離を行う必要があった。蒸留分離操
作は、最高処理温度が１３００℃程度であるため、特殊
構造の炉が必要であり而も複雑な昇温操作が要求される
という問題点があった。
【０００４】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、金属ウラン等の溶融塩電解装置内で金属ウラン
等の電解析出と塩の分離を同時に行うことができるよう
にした、溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方
法及び装置を提供しようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、金属ウラン等の溶融塩電解装置内で金属ウラン
等の電解析出と塩の分離を同時に行うことができるよう
にした、溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方
法及び装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による方法は、水平軸の周りに回転可能に装
架された少なくとも一つの固体陰極ドラムとこのドラム
に近接配置された陽極バスケットを含む溶融塩電解槽内
へ金属ウラン等の溶融塩液を上記ドラムの一部が浸漬す
るように充填するステップと、前記ドラムを回転させな
がら前記ドラムと前記バスケット間に電圧を印加して前
記溶融塩液を電気分解することにより前記ドラム上に金
属ウラン等を析出させるステップと、前記溶融塩液の液
面上に露出した前記ドラムの表面上にガスを噴射して前
記ドラムに随伴した塩を除去するステップと、析出した
前記金属ウラン等を前記液面上に露出した前記ドラムの
表面から掻き取り回収容器に回収するステップとを含ん
でいる。
に、本発明による方法は、水平軸の周りに回転可能に装
架された少なくとも一つの固体陰極ドラムとこのドラム
に近接配置された陽極バスケットを含む溶融塩電解槽内
へ金属ウラン等の溶融塩液を上記ドラムの一部が浸漬す
るように充填するステップと、前記ドラムを回転させな
がら前記ドラムと前記バスケット間に電圧を印加して前
記溶融塩液を電気分解することにより前記ドラム上に金
属ウラン等を析出させるステップと、前記溶融塩液の液
面上に露出した前記ドラムの表面上にガスを噴射して前
記ドラムに随伴した塩を除去するステップと、析出した
前記金属ウラン等を前記液面上に露出した前記ドラムの
表面から掻き取り回収容器に回収するステップとを含ん
でいる。
【０００６】又、本発明による装置は、水平軸の周りに
回転可能に装架された少なくとも一つの固体陰極ドラム
と該ドラムに近接配置された陽極バスケットとを含む溶
融電解槽と、前記電解槽に充填された金属ウラン等の溶
融塩液の液面上に露出した前記ドラムの表面にガスを噴
射するノズル体と、前記電解槽に昇降可能に装架されて
いて前記ドラム上に析出する金属ウラン等を前記液面上
で掻き取る回収容器付きスクレーパとを備えている。
回転可能に装架された少なくとも一つの固体陰極ドラム
と該ドラムに近接配置された陽極バスケットとを含む溶
融電解槽と、前記電解槽に充填された金属ウラン等の溶
融塩液の液面上に露出した前記ドラムの表面にガスを噴
射するノズル体と、前記電解槽に昇降可能に装架されて
いて前記ドラム上に析出する金属ウラン等を前記液面上
で掻き取る回収容器付きスクレーパとを備えている。
【０００７】更に、本発明によれば、前記陽極バスケッ
ト及び／又は前記ノズル体は、前記電解槽に昇降可能に
装架されている。
ト及び／又は前記ノズル体は、前記電解槽に昇降可能に
装架されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明による金属ウランの
溶融塩電解装置の一実施例の基本構成を示す横断面図、
図２はノズル体の正面図、図３は図２のIII −III 線に
沿う断面図である。
溶融塩電解装置の一実施例の基本構成を示す横断面図、
図２はノズル体の正面図、図３は図２のIII −III 線に
沿う断面図である。
【０００９】図中、１は内部に所定量の溶融塩液２が充
填されて密封状態に保持され得る電解槽、３は電解槽１
の上部に装備された昇降装置４により電解槽１の内部に
昇降可能に装架された陽極バスケット、５は電解槽１の
内部で約半分か或いは殆どの部分が溶融塩液２中に浸漬
するように水平軸の周りに回転可能に装架されていて図
示しない適宜の駆動装置により夫々矢印方向へ回転せし
められる一対の固体陰極ドラム、６は電解槽１に昇降可
能に装架され且つ噴射口６ａが陰極ドラム５の幅方向全
体に亘って延びているか又は間欠的に配列されていて噴
射流が対応する陰極ドラム５の外周面に対する接線方向
よりも若干内側へ向けられるように夫々配置されたノズ
ル体、７は例えばラック−ピニオン式にノズル体６のパ
イプ部分６ｂに連結されていて外部よりノズル体６の昇
降位置を調整し得る調節部材、８は電解槽１の上部に装
備された昇降装置９により電解槽１の内部に昇降可能に
装架されていてノズル体６に対し陰極ドラム５の回転方
向下流側において陰極ドラム５の外周面に摺接するよう
に配置された回収容器付きスクレーパである。陽極バス
ケット３及び回収容器付きスクレーパ８は、ノズル体６
と同様に、陰極ドラム５の幅方向全体に亘って配設され
ている。
填されて密封状態に保持され得る電解槽、３は電解槽１
の上部に装備された昇降装置４により電解槽１の内部に
昇降可能に装架された陽極バスケット、５は電解槽１の
内部で約半分か或いは殆どの部分が溶融塩液２中に浸漬
するように水平軸の周りに回転可能に装架されていて図
示しない適宜の駆動装置により夫々矢印方向へ回転せし
められる一対の固体陰極ドラム、６は電解槽１に昇降可
能に装架され且つ噴射口６ａが陰極ドラム５の幅方向全
体に亘って延びているか又は間欠的に配列されていて噴
射流が対応する陰極ドラム５の外周面に対する接線方向
よりも若干内側へ向けられるように夫々配置されたノズ
ル体、７は例えばラック−ピニオン式にノズル体６のパ
イプ部分６ｂに連結されていて外部よりノズル体６の昇
降位置を調整し得る調節部材、８は電解槽１の上部に装
備された昇降装置９により電解槽１の内部に昇降可能に
装架されていてノズル体６に対し陰極ドラム５の回転方
向下流側において陰極ドラム５の外周面に摺接するよう
に配置された回収容器付きスクレーパである。陽極バス
ケット３及び回収容器付きスクレーパ８は、ノズル体６
と同様に、陰極ドラム５の幅方向全体に亘って配設され
ている。
【００１０】次に上記装置の作用を模擬的に行った実験
例と共に説明する。模擬的な使用済金属ウラン燃料とし
て、Ｕ−３ｗｔ％Ｆｅ合金のペレット（直径約１cm×厚
さ１cm）を１．５Kg使用し、溶融塩としてＫＣｌ−Ｌｉ
Ｃｌ共晶塩（ウラン濃度：４ｗｔ％) を用いた。各ノズ
ル体６のパイプ部分６ａをアルゴンガス配管に接続して
電解槽１内をアルゴン雰囲気に保ちながら電気炉で加熱
し、５００℃に達してから約３０分後に実験準備を開始
した。この場合、ガス圧は２気圧／cm2 に設定し、２cm
間隔で直線配列された噴射口６ａ（開口径：０．５mm）
よりガスを噴射させた。噴射角度は各陰極ドラム５の外
周の垂直方向接線に対して２０゜内向きとなるように設
定し、調整部材７を操作して各噴射口６ａは陰極ドラム
５の周面より５cm程度離間するように調整した。アルゴ
ンガスは常時噴射させて溶融塩液２からの蒸気等の影響
で噴射口６ａが閉塞されることのないように留意した。
例と共に説明する。模擬的な使用済金属ウラン燃料とし
て、Ｕ−３ｗｔ％Ｆｅ合金のペレット（直径約１cm×厚
さ１cm）を１．５Kg使用し、溶融塩としてＫＣｌ−Ｌｉ
Ｃｌ共晶塩（ウラン濃度：４ｗｔ％) を用いた。各ノズ
ル体６のパイプ部分６ａをアルゴンガス配管に接続して
電解槽１内をアルゴン雰囲気に保ちながら電気炉で加熱
し、５００℃に達してから約３０分後に実験準備を開始
した。この場合、ガス圧は２気圧／cm2 に設定し、２cm
間隔で直線配列された噴射口６ａ（開口径：０．５mm）
よりガスを噴射させた。噴射角度は各陰極ドラム５の外
周の垂直方向接線に対して２０゜内向きとなるように設
定し、調整部材７を操作して各噴射口６ａは陰極ドラム
５の周面より５cm程度離間するように調整した。アルゴ
ンガスは常時噴射させて溶融塩液２からの蒸気等の影響
で噴射口６ａが閉塞されることのないように留意した。
【００１１】実験開始に当り、先ず、昇降装置４を動か
して陽極バスケット３を溶融塩液２中に浸漬し、陰極ド
ラム５を夫々矢印方向へ２０ｒｐｍの速度で回転させ
た。次に、これらの陰極ドラム５の回転速度を０．５ｒ
ｐｍに調整した。このようにして実験準備を終えてか
ら、陽極バスケット３と陰極ドラム５間に電圧を印加し
て電解を行った。電解は、１００Ａの定電流電解（陰極
電流密度：０．１６Ａ／cm 2 、電位変動幅：１．５〜
２．０Ｖ）で、約２４時間実施した。この間、３０分毎
に昇降装置９を動かして回収容器付きスクレーパ８を各
陰極ドラム５に夫々接触させ、析出した金属ウランを掻
き取って回収容器内へ回収した。
して陽極バスケット３を溶融塩液２中に浸漬し、陰極ド
ラム５を夫々矢印方向へ２０ｒｐｍの速度で回転させ
た。次に、これらの陰極ドラム５の回転速度を０．５ｒ
ｐｍに調整した。このようにして実験準備を終えてか
ら、陽極バスケット３と陰極ドラム５間に電圧を印加し
て電解を行った。電解は、１００Ａの定電流電解（陰極
電流密度：０．１６Ａ／cm 2 、電位変動幅：１．５〜
２．０Ｖ）で、約２４時間実施した。この間、３０分毎
に昇降装置９を動かして回収容器付きスクレーパ８を各
陰極ドラム５に夫々接触させ、析出した金属ウランを掻
き取って回収容器内へ回収した。
【００１２】かくして、２４時間経過後電解を止め（総
電気量：４００ＡＨｒ）、各ノズル体６からのガス噴射
も止め、昇降装置４，９を再び動かして陽極バスケット
３及び回収容器付きスクレーパ８を電解槽１の上部空間
に引き上げた後、電気炉の加熱を止めて電解槽１を冷却
させた。翌日、電解槽１が室温まで冷却されたのを確認
して、電解槽１の上蓋を開け、回収容器をスクレーパか
ら外して取り出した。回収容器から金属ウランと塩との
塊状混合物を取り出し、重量を測定したところ１１２５
ｇであった。これらを冷水中に浸漬し、塩を溶解させた
後再度測定したところ重量は１１２０ｇであり、含有さ
れていた塩は僅か５ｇであり、殆ど塩の分離操作が必要
ない程度にまで塩量を減少させることができることが確
認された。
電気量：４００ＡＨｒ）、各ノズル体６からのガス噴射
も止め、昇降装置４，９を再び動かして陽極バスケット
３及び回収容器付きスクレーパ８を電解槽１の上部空間
に引き上げた後、電気炉の加熱を止めて電解槽１を冷却
させた。翌日、電解槽１が室温まで冷却されたのを確認
して、電解槽１の上蓋を開け、回収容器をスクレーパか
ら外して取り出した。回収容器から金属ウランと塩との
塊状混合物を取り出し、重量を測定したところ１１２５
ｇであった。これらを冷水中に浸漬し、塩を溶解させた
後再度測定したところ重量は１１２０ｇであり、含有さ
れていた塩は僅か５ｇであり、殆ど塩の分離操作が必要
ない程度にまで塩量を減少させることができることが確
認された。
【００１３】次に、ノズル体６を全く使用せずに上記と
同一の仕様及び条件で実験を行い、金属ウランと塩との
塊状混合物を取り出して重量を測定したところ１２４０
ｇであった。そして、これらを冷水中に浸漬し、塩を溶
解させた後再度測定したところ重量は１１１０ｇであ
り、含有されていた塩は１３０ｇであることが分かっ
た。
同一の仕様及び条件で実験を行い、金属ウランと塩との
塊状混合物を取り出して重量を測定したところ１２４０
ｇであった。そして、これらを冷水中に浸漬し、塩を溶
解させた後再度測定したところ重量は１１１０ｇであ
り、含有されていた塩は１３０ｇであることが分かっ
た。
【００１４】以上の実験で明らかなように、本装置によ
れば、単純なガス噴射操作で効率良く金属ウランと塩を
分離することができ、後工程の蒸留操作の負担が軽減さ
れる。以上実施例では、金属ウランを回収する場合を説
明したが、本発明方法及び装置は他の金属放射性物質の
回収にも適用され得ることは言うまでもない。又、実施
例では、陰極ドラムは２個設けられているが、これは１
個又は３個以上設けられてもよく、それに応じて陽極バ
スケット，回収容器付きスクレーパ及びノズル体を適宜
配設すればよい。
れば、単純なガス噴射操作で効率良く金属ウランと塩を
分離することができ、後工程の蒸留操作の負担が軽減さ
れる。以上実施例では、金属ウランを回収する場合を説
明したが、本発明方法及び装置は他の金属放射性物質の
回収にも適用され得ることは言うまでもない。又、実施
例では、陰極ドラムは２個設けられているが、これは１
個又は３個以上設けられてもよく、それに応じて陽極バ
スケット，回収容器付きスクレーパ及びノズル体を適宜
配設すればよい。
【００１５】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、金属ウラン
等の溶解している溶融塩電解装置において、塩との分離
が迅速且つ効率良く行われて、エネルギーコストの高い
蒸留分離工程を省略することができる等、顕著な効果を
有する金属ウラン等の回収方法及び装置を提供すること
ができる。
等の溶解している溶融塩電解装置において、塩との分離
が迅速且つ効率良く行われて、エネルギーコストの高い
蒸留分離工程を省略することができる等、顕著な効果を
有する金属ウラン等の回収方法及び装置を提供すること
ができる。
【図１】本発明に係る溶融塩電解装置の一実施例の基本
構成を示す横断面図である。
構成を示す横断面図である。
【図２】図１に示す装置に用いられるノズル体の正面図
である。
である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
１ 電解槽 ２ 溶融塩液 ３ 陽極バスケット ４，９ 昇降装置 ５ 固体陰極ドラム ６ ノズル体 ６ａ 噴射口 ６ｂ パイプ部分 ７ 調節部材 ８ 回収容器付きスクレーパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木嶋 良雄 東京都杉並区今川２−12−23 (72)発明者 二見 達也 神奈川県横浜市港北区大豆戸町311−１− 105 (72)発明者 高橋 純一 茨城県那珂郡東海村村松1220−14 (72)発明者 清水 隆文 茨城県水戸市南町１−１−７−1105
Claims (3)
- 【請求項１】 水平軸の周りに回転可能に装架された少
なくとも一つの固体陰極ドラムと、該ドラムに近接配置
された陽極バスケットとを含む溶融塩電解槽内へ金属ウ
ラン等の溶融塩液を、前記ドラムの一部が浸漬するよう
に充填し、前記ドラムを回転させながら前記ドラムと前
記バスケット間に電圧を印加して前記溶融塩液を電気分
解することにより前記ドラム上に金属ウラン等を析出さ
せ、前記溶融塩液の液面上に露出した前記ドラムの表面
上にガスを噴射して前記ドラムに随伴した塩を除去した
後、析出した前記金属ウラン等を掻き取り回収容器に回
収するようにした、溶融塩電解装置における金属ウラン
等の回収方法。 - 【請求項２】 水平軸の周りに回転可能に装架された少
なくとも一つの固体陰極ドラムと該ドラムに近接配置さ
れた陽極バスケットとを含む溶融塩電解槽と、該電解槽
に充填された金属ウラン等の溶融塩液の液面上に露出し
た前記ドラムの表面にガスを噴射するノズル体と、前記
電解槽に昇降可能に装架されていて前記ドラム上に析出
する金属ウラン等を前記液面上で掻き取る回収容器付き
スクレーパとを備えた、溶融塩電解装置における金属ウ
ラン等の回収装置。 - 【請求項３】 前記陽極バスケット及び／又は前記ノズ
ル体が、前記電解槽に昇降可能に装架されている、請求
項２に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21268696A JPH1053889A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21268696A JPH1053889A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1053889A true JPH1053889A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16626749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21268696A Pending JPH1053889A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 溶融塩電解装置における金属ウラン等の回収方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1053889A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100767053B1 (ko) | 2006-01-11 | 2007-10-17 | 한국원자력연구원 | 금속우라늄의 생산방법 및 동 방법에 사용되는 장치 |
| JP2015503035A (ja) * | 2011-12-22 | 2015-01-29 | ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・アメリカズ・エルエルシーＧｅ−Ｈｉｔａｃｈｉ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｍｅｒｉｃａｓ， Ｌｌｃ | 不純核供給材料から精製金属を回収する電解精製システム |
| US9920443B2 (en) | 2010-12-23 | 2018-03-20 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Modular cathode assemblies and methods of using the same for electrochemical reduction |
| CN111485258A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-04 | 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 | 一种电解金属的剥离振击装置及方法 |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP21268696A patent/JPH1053889A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100767053B1 (ko) | 2006-01-11 | 2007-10-17 | 한국원자력연구원 | 금속우라늄의 생산방법 및 동 방법에 사용되는 장치 |
| US9920443B2 (en) | 2010-12-23 | 2018-03-20 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Modular cathode assemblies and methods of using the same for electrochemical reduction |
| JP2015503035A (ja) * | 2011-12-22 | 2015-01-29 | ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・アメリカズ・エルエルシーＧｅ−Ｈｉｔａｃｈｉ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｍｅｒｉｃａｓ， Ｌｌｃ | 不純核供給材料から精製金属を回収する電解精製システム |
| CN111485258A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-04 | 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 | 一种电解金属的剥离振击装置及方法 |
| CN111485258B (zh) * | 2020-05-20 | 2021-08-20 | 福建省微柏工业机器人有限公司 | 一种电解金属的剥离振击装置及方法 |
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