JPS58110429A - アクチノイド硝酸化物の熱分解反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアクチノイド（Ｕ％Ｎｐ％Ｐｕ、　Ａｍ、　Ｃ
ｍ等）の硝酸化物の熱分解反応装置に係わり、さらに詳
しくはアクチノイド硝酸化物を熱分解反応してアクチノ
イド酸化物を製造するに適した二重円筒管型流動反応装
置に関する。

通常、原子炉から取出された使用済核燃料は、アクチノ
イド硝酸化物として取出され、特にウラン、プルトニウ
ムは再使用のためこれを熱分解して酸化物とする工程が
必要である。ｉた、ウラン、プルトニウム以外のアクチ
ノイド硝酸化物は、これを熱分解して減容化せしめ廃棄
処理する工程が必要である。本発明はかかるアクチノイ
ド硝酸化物の熱分解反応装置に関するものである。

本出願人は、先に硝酸ウラニルを熱分解し、三酸化ウラ
ンを製造するにあたり、横角形流動反応装置を用い、臨
界安全形状に合致し、大量処理ができ、良好な熱分解反
応が達成できる発明につき出願を行った。（特願昭５５
−１２０６９３号）アクチノイド系化合物のごとき放射
性物質にあっては、その爆発をさけるため、多量貯蔵す
るにあたっては、その容積形状を一定厚み以下に保つこ
とにより、その厚み以内であれば平面積を無限に延ばし
ても爆発をさけうろことが理論上、経験上臨界安全形状
として知られており、その意味で薄角形の反応容器が好
ましい。さらに流動反応状態を良好に維持することから
、縦型より横型が望ましく前出願はかかる発明に基づく
ものであった。

しかし、さらに大量製造を行うことを考えると、装置が
著しく細長い形状となり、装置製作上、敷地占有上不便
な構造となってぐる。又、本反応は加熱反応であるため
、細長い形状であれば熱膨張を吸収し切れず熱変形を起
す可能性も多く、この場合機械的強度上の不安も生じて
くる。

本発明者は、この細長い形状を円筒状にすれば、敷地上
の不便や、機械的強度上の不安もなく、大容量装置を製
造しうろことに想到し、本発明を完成するに至ったもの
である。すなわち、本発明はアクチノイド硝酸化物を熱
分解して、アクチノイド酸化物とする流動反応装置にお
いて、臨界安全形状を充足した二重円筒管の内筒と外筒
との間の部分を反応部とすることを特徴とするアクチノ
イド硝酸化物の熱分解反応装置である０ 以上図面に基づき説明する。第１図は本発明の好ましい
実施例を説明するもので、たとえばウラン濃縮脱硝工程
に送られてきた硝酸ウラニル溶液は、蒸発濃縮を受けた
後、１２００　ＰＵ／　Ｉ！、の濃度で、約１５０℃の
加熱空気と共に、流動層反応装置の濃厚部（流動層）１
に設けられた複数個の供給口３および稀釈部（流動層の
上部近傍）４に設けられた複数個の供給口５から流動層
内に供給される。

供給口を複数個設は分散供給することにより本反応にお
ける大きい吸熱による局部冷却をさけることができ、ま
た、供給口へのケーキングの発生やそれによる巨大粒子
の発生を防止することができ、より安定した流動状態を
得ることができる。また、供給口を濃厚部と稀薄部に設
けたことにより、さらに流動状態の調節がしやすく１．
上部器壁への粉体の付着を減少せしめ、伝熱が良好とな
る。装置下部よりは、約３７０℃の加熱空気（矢印Ａ）
を圧入し、加熱空気は、焼結金属製の分散板６、流動層
ｌ、焼結金属製のフィルター７を通り、装置上部より糸
外に排出される。この間、流動層において、硝酸ウラニ
ル溶液を加熱し、硝酸ウラニルは約１５０〜３００℃の
温度で熱分解して三酸化ウランを生成する。なお、流動
層下部の加熱空気吹込口１０は、多室に分割しておくこ
とにより、流動状態がより良好となる。流動粒子１２は
、主として流動層の上部を溢流することによって取出さ
れる（矢印Ｂ）０又流動層の下部は開放可能な構造とな
っ　　゛ている。このため、たとえば図外の堰を設け、
堰自身を上下に移動可能としてもよく、下部に移動可能
な補助板９を設けることとしてもよい。堰により、２以
上の反応室を経由させることによって反応の完結を確実
にすることができる。また、三酸化ウランを溢流によっ
て取出すことによって、取出口のつまりを防ぐことがで
きる。また、層中で発生した不可避的な粗大粒子１３は
、下部より取除き（矢印Ｃ）、その蓄積を防ぐことがで
きる。

さらに必要に応じ、反応室を容易に清浄化することがで
きる。

流動層の熱分解反応は、熱の充分な供給、均一な分布が
必要である。そのため、本装置では、熱源として、加熱
空気の他に、装置外部にジャケソ）　１４を設け、たと
えば、ここに熱媒体を導入し加熱する。また、装置上部
にはマイクロウェーブ加熱器１５を設けることが好まし
い。マイクロウェーブ加熱を行ったものは、反応生成物
が活性化されるため、たとえば三酸化ウランを弗素化す
ることが容易となり一挙両得である。

また、円筒内壁を中性子吸収材１６、たとえば硼素化合
物、特に１０Ｂ＃縮化合物の繊維で被覆すれば連鎖反応
が抑制され、臨界安全形状の制約が緩和されると共に、
保温の役割を果させることができる。

流動層の上部は、適正なガス流速にするため、扇形に開
く構造を有し、この開きのテーパー（θ）は、本装置に
おいては、２５°以下好ましくは２０°以下とすること
によって、粉末の累積を防ぎ、スクレーパー等の粉末蓄
積を防ぐ手段なしに運転可能となる。

なお、本発明装置の具体例を示せば、ウラン全量に対す
る２３５Ｕの含有量が４重量９≦で、硝酸ウラニルの処
理能力が６ｔ／日の場合、外周３〜６ｍ、幅１５０〜３
００１１、高さ３００〜６００１１Ｂの流動層（濃厚部
）を用いれば、臨界安全形状に合致し、安定流動状態が
維持される。

以上、詳述したごとき本発明装置は、比較的製作容易な
形状であるにもかかわらず、流動状態がよく、熱の不均
一が少なく、かつ安全性に富み、連続運転が容易で、し
かも大容量の処理が可能であり、反応効率も高く、内部
清浄化の容易な硝酸アクチノイドの熱分解反応装置であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の実施例を説明する立面説明図で
ある。 １・・・・濃厚部（流動層）、３．５・・・・供給口、
４・・・・稀薄部、６・・・・分散板、７・・・・フィ
ルター、９・・・・補助板、ｌＯ・・・・加熱空気吹込
口、１２・・・・粗動粒子、１３・・・・粗大粒子、１
４・・・・ジャケット、１５・・・・マイクロウェーブ
加熱器、１６・・・・中性子吸収材。 代理人　弁理士　井　上　雅　生 第１図 ↓ １３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アクチノイド硝酸化物を熱分解して、アクチノイド
   酸化物とする流動反応装置において、臨界安全形状を充
   足した二重円筒管の内筒と外筒との間の部分を反応部と
   することを特徴とするアクチノイド硝酸化物の熱分解反
   応装置。