JPS58128140A - マイクロ波加熱流動床反応装置 - Google Patents

マイクロ波加熱流動床反応装置

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JPS58128140A
JPS58128140A JP887882A JP887882A JPS58128140A JP S58128140 A JPS58128140 A JP S58128140A JP 887882 A JP887882 A JP 887882A JP 887882 A JP887882 A JP 887882A JP S58128140 A JPS58128140 A JP S58128140A
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fluidized bed
microwave
fluidized beds
waveguide
heated
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Masami Odajima
小田島 正見
Tetsuo Morisue
森末 哲夫
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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】 (発明の技術分野) 本発明はマイクロ波加熱流動床反応装置に係り、特に水
分を含有した被地理物を多段流動床中に導入し、この被
地理物にマイクロ波を照射して加熱して脱水するように
したマイクロ波加熱流動床反応装置に関する。
(発明の技術的背景) 一般に加熱流動床反応装置は、塔内に分散板を設け、該
分散板上に流動床を形成させ、この流動床内に被処理物
を導入しこれを加熱するようにしたものである。この反
応装置の加熱手段には分散板の下部から熱風を圧送する
手段が採られている。
しかしながら、含有水分が多く、がっ工程全体としてエ
ンタルピ律速なプロセスとして利用される場合、必要と
する熱量を熱風で賄うことは技術的もしくは経済的に無
理があり、他の加熱手段などによる対策を講じる必要が
ある。
かかるエンタルピ律速なプロセスの一工程には、使用済
核燃料を再処理する場合に必要な脱硝反応工程が知られ
ている。
この工程は硝酸クラニル原液を熱分解して水分およびN
Oxガスを放出し、酸化ウラン(UO,)に変換するも
のであり、約2000 aIVKfU程度の熱量が要求
される。
しかして、この種脱硝反応工程に用いられる加熱流動床
反応装置としては、装置の外壁に抵抗式ヒーター等を設
けた外熱方式により加熱している。
(背景技術の問題点) 上記マイクロ波加熱脱硝装置6二おける外熱方式は目的
とする所壷熱量の供給が容易がり効果的に行うことがで
きない問題点がある。
があるため、所要の熱量を供給する手段を適宜選定しな
ければならない。特に処理量を増大するために装置をス
ケールアップする場合、その熱量の選定が問題となる。
また、必要な、熱量を確保するために流動床部位の装置
壁温を低くする場合には、装置材料の耐食性および装置
外部への放熱量の増大に伴う熱損失が増加することにな
る。
さらに装置壁温を高くすると生成したUO,粉末の粒径
コントロールが困難となり、がっ流動床の一時的な流動
限外等に伴う伝熱不良により流動床の凝集等が生じ、装
置の運転を不能にする重大なトラブルが発生する惧れが
増大する。
このようなことから、抵抗加熱ヒーター等を塔内に設け
て内部加熱方式にすることも考えられる。
しかしながら、被処理物が放射性物質を含有する場合に
は、その放射性物質の外部洩れを防止する必要があり、
ヒーターの保守および交換等に構造上の問題が生じる。
特に、一般の円筒型流動床では粒子の流動化状態を良好
に維持するため、内部ヒーターは寸法が制限されるだけ
でなく伝熱面積が増大しない欠点がある。
(発明の目的) 本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、流
動床を形成させる塔を導波管で構成し、この導波管内に
棚段式に多段流動床を設け、この多段流動床中に水分を
含有する被処理物を導入し、この多段流動床にマイクロ
波を照射して加熱処理するようにしたマイクロ波加熱流
動床反応装置を提供しようとするものである。
(発明の概要) すなわち、本発明は塔内に形成した流動床中に水分を含
有する被処理物を供給して前記被処理物を加熱し脱水す
るようにしたマイクロ波加熱流動床反応装置において、
前記塔を導波管で構成して流動床を多段に設けてなるこ
とを特徴とするマイクロ波加熱流動床反応装置である。
(発明の実施例) 以下図面に基づき本発明に係るマイクロ波加熱流動床反
応装置の1実施例を使用済核燃料再処理の一工程をなす
脱硝反応工程に用いた場合を例にして説明する。
第1図において、符号1は導波管で構成した塔を示して
おり、この塔1は上下両端がそれぞれ端板2,3で気密
に閉塞されている。
この塔1内には分散板4m 、4b e 4e −4d
がほぼ等間隔に4投機段式に設けられており、最下段の
分散板4aを除いた各分散板4b 、 4a 、 44
−には溢流管5a e sb t 5eが軸方向に沿っ
てそれぞれ貫通し互〜1に向き合わないように千鳥状に
接続されている。
上部端板2にはマイクロ波発振器6が接続されており、
また上部側面には溶液供給装置7から導出された給液パ
イプ8が貫通して接続されており、給液パイプ8の先端
には噴霧ノズル9が接続されている。
また給液パイプ8と対向した側壁面(:は排ガス処理装
置10に接続された排出パイプ11が接続されている。
一方、下部端板3には給気装置12からの気体な塔1内
に給気する給気パイプ16が接続されている。
さらに分散板4aと4bとの間の側壁には加熱脱水また
は脱硝された被処理物を排出するための排出管14が接
続され、排出管14の先端は収納容器15に接続される
また、塔1の外側面にはヒーター16が配設されている
(発明の作用) しかして、上記構成の装置において、あらかじめ、塔1
内の各分散板4畠〜4dにUO,粉末を入れて、4段の
流動床を形成し、給気装置12から送られた空気を各々
の流動床内に給気し、溶液供給装置7に収納した硝酸ウ
ラニル溶液を給液パイプ8を通して塔1内上部の噴霧ノ
ズル9により硝酸ウラニル溶液を霧化して供給する。
するとこの霧滴は各流動床のUO,粉末の表面(二付着
する。
一方、この工程において、マイクロ波発振器6から塔1
内の流動床にマイクロ波を供給する。
このマイクロ波によって、UO,粉末の表面に付着した
硝酸ウラニル溶液は加熱され、流動しながら溢流管5e
を通って下段の流動床に送られる。
この時、溶液中に含まれる水分及び窒素酸化物は、水蒸
気及びNO,ガスとなる。
この水蒸気及びNO,を含有する排ガスは上昇するが、
この排ガスはUO,の微粉末と同伴するため、この微粉
末と排ガス処理装置10で除去した後大気へ放出される
このような工程を経て順次下段の流動床へ硝酸ウラ二を
溶液は下降するが、これに伴なってUO。
粉末の表面に生成したUO,によりこの粉末は下段へ向
う流動床内で増粒し排出管14を通って格納容器15に
回収される。
なお、分散板41〜4櫨及び溢流管51〜5Cは、マイ
クロ波透過性材料、例えばBN、 Sl、N、、マコー
ルを用いてマイクロ波がUO,粉末以外に昧収されない
ようにする。
また噴霧ノズル9は、多段流動床C二対応して少なくと
も1個取り付けることができるため大量処理が可能であ
る。
第2図は本発明の他の実施例を示すものである。
第2図において第1図と異なる点は第1図における4段
の流動床を4列に仕切り板18,19゜20を介し隣接
して1個の容器1入内シニ配置したことにある。
また1台のマイクロ波発振器6の主管21を分配管22
に接続し、分配管22の各枝管25.24゜25.26
をそれぞれの仕切り板18.19.20によって区分さ
れた流動床に接続している。
マイクロ波発振器6から送られたマイクロ波は連設され
た各々の多段流動床に分配される。
以下第1図で説明した操作を繰り返すことにより、乾燥
生成物17は、4本の排出管14を通って格納容器15
に収納される。
なお、マイクロ波発振器6の設置台数は、導波管形多段
流動床の連設本数と、マイクロ発振器6の出力によって
変わり、連設本数を増加することによって大量処理が可
能となる。
なお、図示例では、マイクロ波加熱のみ説明しているが
、第1図に示したように抵抗式ヒーター16の加熱手段
を併設することも可能である。
したがうて本実施例は、特に使用済核燃料再処理工程の
一工程における脱硝反応工程において多量の被処理物(
硝酸ウラニル溶液)を処理するのに好適する。
即ち、かかる被処理物は、臨界安全的問題から流動床を
形成させる塔の直径または、幅に制約を受けるが、第1
図に示す様にA −A’の寸法で示した多段流動床の幅
の寸法を100〜150簡にすれば臨界安全上問題はな
く、周波数2450 M)h のマイクロ波発振器に使
われる導波管の幅の寸法が109簡であることから、問
題は生じない。
以上の実施例ではマイクロ波加熱流動床反応装置な導波
管で構成した棚段式多段流動床を使用済核燃料再処理工
程における脱硝装置に適用した場合について説明したが
、その他種々の用途に用いることができ、またその構造
も本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変更することが
できることは明らかである。
(発明の総合的効果) 上述した様に本発明の反応装置(:おいては、多段流動
床がマイクロ波によりて加熱されるのであり、導波管を
用いたマイクロ波加熱は高電界が得られるため、水分の
加熱効率が特に高く、そのため多段流動床内に噴霧供給
される溶液あるいは流動床内に分散又は局在する水分を
容易に加熱することができる。
したがって本発明は下記の利点を有する。
(1)導波管を用いることにより、従来のオープンタイ
プより高電界が得られ、しかも加熱効率が良くなるため
、被処理物を短時間に処理することができる。
(2)  マイクロ波発振器1ないし複数台に導波管形
多段流動床を1ないし複数本連設して加熱できるため、
処理増大のスケールアップに好適である。
(3)装置の設置面積を狭くすることができ、しかも、
乾燥生成物は完全に脱水反応が終るまで流動床内6二滞
留するため製品の品質向上を計ることができる。
(4)内部加熱のマイクロ波加熱単独方式以外に、これ
と抵抗式加熱ヒーター等による外部加熱の組合せ方式等
の選択が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係るマイクロ波加熱流動
床反応装置のそれぞれ異なる実施例を一部線図的ブロッ
クで示す縦断面図である。 1 ・・・・・・・・・・・・導波管で形成した塔2.
3 ・・・端板 41〜4d・・・分散板 5a〜5c・・・溢流管 6・・・・・・・・・・・・マイクロ波発振器7・・・
・・・・・・・・・溶液供給装置9・・・・・・・・・
・・・噴霧ノズル10・・・・・・・・・・・・排ガス
処理装置12・・・・・・・・・・・1・給気装置14
・・・・・・・・・・・・排出管 15・・・・・・・・・・・・収納容器18〜20・・
・仕切板 21  ・・・・・・・・・・・・主管26〜26・・
・枝管 (7317)代理人弁理士 則 近 憲 佑(ばか1名
) 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、塔内に形成した流動床中に水分を含有する被処理物
    を供給して前記被処理物を加熱し脱水するようにしたマ
    イクロ波加熱流動床反応装置において、前記塔を導波管
    で構成して該導波管内に棚段式に多段流動床を設けてな
    ることを特徴とするマイクロ波加熱流動床反応装置。 2、前記多段流動床に少なくとも1個の噴霧ノズルを設
    けてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    マイクロ波加熱流動床反応装置。 6、前記多段流動床に前記導波管の上端に排ガス出口部
    を設け、かつ下端に空気供給口および乾燥生成物排出ラ
    インを設けてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のマイクロ波加熱流動床反応装置。 4、前記流動床の各々の段に分散板と、溢流管を設けて
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマイ
    クロ波加熱流動床反応装置。 5、導波管内(:横列状態に仕切板を介して複数の多段
    流動床を隣設し、前記導波管上C二少なくとも1個のマ
    イクロ波発振器を設け、このマイクロ波発擬器C:主管
    および枝智を接続して前記各々の多段流動床にマイクロ
    波を照射させるようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のマイクロ波加熱流動床反応装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419659A (en) * 2004-10-28 2006-05-03 S M C Srl A continuous multistage drying tower heated with microwaves comprises plural fluidised beds
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