JPH11231091A - 使用済核燃料の再処理方法 - Google Patents

使用済核燃料の再処理方法

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JPH11231091A
JPH11231091A JP3505098A JP3505098A JPH11231091A JP H11231091 A JPH11231091 A JP H11231091A JP 3505098 A JP3505098 A JP 3505098A JP 3505098 A JP3505098 A JP 3505098A JP H11231091 A JPH11231091 A JP H11231091A
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JP
Japan
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fuel
cladding tube
heat treatment
pieces
fuel rod
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Pending
Application number
JP3505098A
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English (en)
Inventor
Tsunaaki Fujioka
綱昭 藤岡
Mineo Mizuno
峰雄 水野
Tatsuya Iizuka
達哉 飯塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEW CLEAR DEV KK
NEW CLEAR DEVELOPMENT KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
NEW CLEAR DEV KK
NEW CLEAR DEVELOPMENT KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH11231091A publication Critical patent/JPH11231091A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽水炉燃料の再処理に際し、燃料棒の解体を
効率的に行う。 【解決手段】 ジルコニウム基合金製被覆管内に燃料ペ
レットを収納した燃料棒を有する燃料集合体1を剪断機
3により剪断して短い燃料棒剪断片5とし、これにロー
タリーキルン7内で水素還元熱処理を施し、しかる後ロ
ータリーキルン9内で酸化熱処理を施し、更にペレット
粉体・被覆管分離器11においてペレット粉体13と被
覆管片15とに分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽水炉において所
定の燃焼を終えた燃料集合体所謂使用済燃料の再処理方
法に関し、特にその前段階において燃料棒構成被覆管か
ら内部の燃料ペレットを分離する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】軽水を減速冷却材として使用する軽水炉
の使用済燃料は、一般には再処理と称する処理を加えて
再使用可能な物質が取り出され、残りは放射性廃棄物と
して処置される。再処理の一般的な方法であるピユーレ
ックス法では、燃焼済みの燃料ペレットを硝酸溶液で溶
かし、有用物質を抽出するが、燃料ペレットを硝酸溶液
で溶かすには、燃料棒を分解して燃料ペレットが硝酸溶
液と接触可能にしなければならない。従って、再処理工
程の前部の段階では、前述の目的のために燃料集合体の
解体処理が行われる。そのための実用的な処理法とし
て、現在では燃料棒が束状に組み立てられて構成された
燃料集合体を剪断機により数センチの長さに剪断するチ
ョップアンドリーチ法が使用されている。この方法によ
って剪断された燃料棒剪断片は、外側の短い被覆管片と
その中に詰まっている燃料ペレットからなり、これらは
硝酸溶液の入った溶解槽へ送られる。又、使用済燃料の
燃料棒の一本ごとに機械的に一定の間隔で穿孔し、これ
に酸化−還元熱処理を繰り返し加えることにより、燃料
ペレットの酸化時の体積膨脹力を利用して被覆管を大き
く開腹し、両者を分離する方法所謂AIROX法も提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然るに、前述のチョッ
プアンドリーチ法による燃料棒剪断片は、前述したよう
に外側を被覆管が覆っているが、これはジルカロイ(商
品名)等で知られるジルコニウム基合金で造られてい
て、硝酸に対し耐蝕性を有しているから被覆管内の燃料
ペレットを効率的に酸溶解するには、剪断片の端部が被
覆管によって閉じられないように剪断を行う必要があ
る。このためには、剪断刃の交換を頻繁に行って常に切
れ味を良好に保ち、被覆管剪断部の押しつぶしなどを防
止しなければならない。更に、溶解液が剪断片の燃料ペ
レットに良好且つ迅速に接触できるように剪断片を短く
する必要もある。このため、剪断操作時間の増大や装置
の保守経費の増大を招いていた。又、AIROX法で
は、燃料集合体を構成する多数の燃料棒に1本ずつ所定
の処理を加えるので、燃料集合体の解体や機械加工に困
難な作業と多くの時間を要するから、コストの増大を招
き、実用化にはかなりの困難を有している。従って、本
発明の課題は、低コストで且つ被覆管と燃料ペレットと
の分離が容易な燃料集合体の燃料棒の分解方法を提供す
ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、燃料ペレットを収納して密封した
ジルコニウム基合金製被覆管を有する原子炉用燃料棒の
使用後の再処理方法において、燃料棒に水素還元熱処理
を施す。この水素還元熱処理は、燃料棒が完全な形で組
み込まれている燃料集合体の状態のままで行っても良い
し、ある程度の長さに剪断した燃料棒剪断片の状態で行
っても良い。しかる後に、その水素還元熱処理済み燃料
棒又は剪断片に機械的外力を付加し、或いは酸化熱処理
を施して被覆管と燃料ペレットを分離する。被覆管から
分離された燃料ペレットは、溶解槽に入れられて溶解処
理が施される。
【0005】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。図1は、本発明による燃料棒の
処理プロセスを概念的に記載したものである。先ず剪断
工程(I)において、燃料集合体1を剪断機3により剪
断し、多数の燃料棒剪断片5を生成して、次の水素還元
熱処理工程(II)に送る。水素還元熱処理工程(II)に
おいては、ロータリーキルン7内を水素濃度4〜100
%の還元性雰囲気に保ち、更に温度を500〜1000
℃にして、被覆管に水素を吸収させる。被覆管構成材料
であるジルコニウムは水素と結合しやすく、効率的に大
量の水素化ジルコニウムを形成し、これに伴い被覆管の
体積が約13%増大して全体的に径が増し、内部に多数
のマイクロクラックが発生する。このような脆化した被
覆管片に覆われた剪断片を酸化熱処理工程(III)のロ
ータリーキルン9に送る。このロータリーキルン9内
は、酸化性雰囲気に保持されていて、被覆管片と燃料ペ
レットとの間の隙間及びマイクロクラックを通って酸化
性雰囲気が流れ、燃料ペレットの二酸化ウランが化学的
に安定なU38に変化する。その際、燃料ペレットは体
積膨脹し、前述のように脆化されている被覆管片を破砕
する。このようにして破砕された被覆管片と燃料ペレッ
トとは混合したままで分離工程(IV)に送り、ペレット
粉体・被覆管分離器11によりペレット粉体13と被覆
管片(ハル)15とに分けられる。被覆管片(ハル)1
5は貯蔵容器17に収容され、ペレット粉体13は溶解
槽19に送られて、引き続き溶解、抽出処理などの操作
が加えられる。
【0006】次に本発明の別の実施形態について図2の
工程流れ図を参照して説明する。図2を参照するに、水
素還元熱処理工程(V)において、両端部(加圧水型原
子炉用でありば上部ノズルと下部ノズル等)を切除され
た燃料集合体21を大型熱処理炉23の中に収容して還
元処理を施す。大型熱処理炉23の中は、水素濃度4〜
100%の還元性雰囲気とし、温度を500〜1000
℃に保持して一定時間継続する。この還元処理により前
述のように燃料棒の被覆管は脆化する。その他のジルコ
ニウム基合金製部材があれば同様に脆化している。この
ような処理済み燃料集合体21aを破砕工程(VI) に送
り、破砕機25により一挙に破砕する。そして、燃料ペ
レット片と被覆管破砕片との混合体を分離工程(VII)に
送り、燃料ペレット片・被覆管破砕片分離器27により
燃料ペレット片29と被覆管破砕片31とに分離する。
被覆管破砕片31は、貯蔵容器33に収容され、一方、
燃料ペレット片29は溶解槽35に送られて、引き続き
溶解、抽出処理などの操作が加えられる。尚、本実施形
態においては、両端のみを切除した燃料集合体21を一
体として大型熱処理炉23に収容したが、これを複数個
に分断して大型熱処理炉23に収容して還元処理をして
も良い。
【0007】
【発明の効果】以上説明したように、燃料棒に水素還元
熱処理を施すことにより、ジルコニウム基合金からなる
被覆管を脆化するので、破砕が容易になり、燃料ペレッ
トと被覆管片との分離が効率的に行えるから、使用済み
燃料の再処理工程を低コストで効率的に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における使用済み燃料の処理
工程を示す概念図である。
【図2】本発明の別の実施形態における使用済み燃料の
処理工程を示す概念図である。
【符号の説明】
1 燃料集合体 3 剪断機 5 燃料棒剪断片 7,9 ロータリーキルン 11 ペレット粉体・被覆管分離器 13 ペレット粉体 15 被覆管片(ハル) 17 貯蔵容器 19 溶解槽 21,21a 燃料集合体 23 大型熱処理炉 25 破砕機 27 燃料ペレット片・被覆管破砕片分離器 29 燃料ペレット片 31 被覆管破砕片 33 貯蔵容器 35 溶解槽
フロントページの続き (72)発明者 飯塚 達哉 茨城県那珂郡東海村舟石川622番地12 ニ ュークリア・デベロップメント株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジルコニウム基合金製被覆管内に燃料ペ
    レットを収納し、該被覆管の上部と下部を封止してなる
    原子炉用燃料棒の使用後の再処理方法において、該燃料
    棒に水素還元熱処理を施した後、該燃料棒に酸化熱処理
    を施して被覆管と燃料ペレットを分離する工程を有する
    使用済核燃料の再処理方法。
  2. 【請求項2】 ジルコニウム基合金製被覆管内に燃料ペ
    レットを収納し、該被覆管の上部と下部を封止してなる
    原子炉用燃料棒の使用後の再処理方法において、該燃料
    棒に水素還元熱処理を施した後、該燃料棒に外力を付加
    して被覆管と燃料ペレットを分離する工程を有する使用
    済核燃料の再処理方法。
JP3505098A 1998-02-17 1998-02-17 使用済核燃料の再処理方法 Pending JPH11231091A (ja)

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