JPS582221A - 硝酸ウラニルまたは/および硝酸プルトニウムの脱硝装置 - Google Patents

硝酸ウラニルまたは/および硝酸プルトニウムの脱硝装置

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JPS582221A
JPS582221A JP9796581A JP9796581A JPS582221A JP S582221 A JPS582221 A JP S582221A JP 9796581 A JP9796581 A JP 9796581A JP 9796581 A JP9796581 A JP 9796581A JP S582221 A JPS582221 A JP S582221A
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皓 田中
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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】 本発明は平板m流動層を用いて硝酸ウラニルまたは/お
よび硝酸プル)ニウムを熱分解脱硝して三酸化ウランま
たは/および二酸化プルトニウムを製造する処理能力の
増大を可能ならしめる硝酸ウラニルまたは/および硝酸
プルトニウムの脱硝装置に関する。
六フッ化ウラン転換工場では濤媒抽出法などで精製硝酸
ウラニル濤筺が得られ、これを濃縮後、熱分解により脱
硝して三酸化ウランを回収する方法がとられている。ま
た、原子力発電所の使用済燃料再処理工場においては核
分裂生成物およびプ豐 ルトニウムと分離されたウランが硝酸ウラニル溶液とし
て得られ、同じくこれを熱分解脱硝して三酸化ウランを
回収している。更に、使用済燃料の再処理において、核
子拡散上の理由から硝酸ウラニルと硝酸プルトニウムの
混合溶液を同時に熱分解脱硝して混合酸化物を回収する
方法も計画されている。
本発明は硝酸ウラニルまたは/および硝酸プルトニウム
の脱硝に関するものであるが、以下、記述の簡略化のた
め硝酸ウラニルのみについて記述する。
上記#1酸ウラニルの熱分解脱硝法としてはポット法、
攪拌床法、マイクロ波加熱法、流動層法等が試みられて
いるが、R助層法が連続性および踏動率の点から広<m
m化されるにいたっている。
614tRウラニルの脱硝反応に用いる流動層として現
在実用化されているものは円筒型の流動層であるが、核
燃料物質の再処理等、徽―纏ウラン等を取扱う場合には
装置の直径が臨界管理上著しく制限されるので、従って
単位基数当りの処理能力が制限されるととにな為。その
ため、硝酸ウラニルの熱分解脱硝に円mm流動層を用い
る場合には処理能力の増大をはかろうとすれば、必然的
に装置の基数とともに付属機器の基数をもそれぞれ増や
さざるを得ない。
この問題を解決するために、最近では平板型の流動層が
注11を集めつつある。この平板1lfIt動層を用い
る装置は厚さにおいては従来の円筒!1tIL動層反応
装置と同様に臨界管層上制限をうけるが。
幅の長さ方向に対しては原理的には無制限に大きくでき
るからである。一般的に1硝酸ウラニルの流動層脱硝反
応装置では脱硝反応が着しい吸熱反応のため熱量の供給
が必要であるが、この熱量の供給が正常に行われると、
処!l能力は装置の断面積に比例して増大するものと考
えてよい、従って、硝酸ウラニルの脱硝に゛平板JI流
動層を用い、その幅の長さt大′きくすることにより、
流動層反応装置の断面積を大きくすれば、単位基数当り
の処理能力は著しく増大できる筈である。しかしながら
平板型t/を助層を用いる硝酸ウラニルの脱硝装置にお
いて、単位基数当りの処理能力の増大をはかる場合、次
のようなネックが存在する。
(1)流動層の形状を平板型にした場合、装置の強度が
大きい問題となる。すなわち、平板減流動層の幅の長さ
を大きくする場合1反応条件に耐えるように装置を設計
するためには装置材の厚さを厚くし、さらに必要に応じ
補強材で補強する必要がある。しかし、装置材の厚さを
厚くすることは、装置の外IIIを含む厚さが臨界管理
上の制限を受ける以上、流動層本体の厚さをうすくシ、
従って流動層の断面積を小さくすることになり、好まし
くない。このように、平板型流動層脱硝装置では、幅の
長さを大きくとった場合の装置の強度が最大の問題とな
る。
(2)一般に、流動層は円筒型でも、また平板型でも同
じく下部より流動化気体を流し、内部の粒子を流動化さ
せるととによって形成されるのであるが、この下部から
の流動化気体の最小量は装置の大きさ1粒子の物性(比
重、形状等)、気体の物性(比重、粘度等)Kよって決
定され、その最小速度(空塔断面積基準の線速f)は最
小流動化速度とよばれ1通常流動層内で硝酸ウラニルの
脱硝により生成される三酸化ウラン粒子(平均粒径40
0μm以下)の場合は約6〜10 es/秒である。
また、一般に、良好な流動状IIIt−維持するための
流動層内の流動化気体の線速度は最小流動化速度の3〜
5倍amが必要であるとされており、硝酸ウラニルを流
動層で熱分解脱硝する場合の流動化気体の線速度として
は最低でも2051/秒程度の値が採用されている。
さらに、硝酸ウラニルの脱硝に用いられる噴霧ノズルを
有するR動層Kjlいては、上記流動化気体のはかに、
噴霧用気体、反応生成気体(NO,。
H,0等)およびその他の気体(溢流管のパージ用気体
、固気分離フィルターのブローパック用気体等)が一旦
流動層内に人参、次いで流動層を去るのであるが、この
流動層を去る気体量、すなわち。
噴霧ノズルのレベルより上方の流動層内の気体の線速度
にも自ずとfi1度がある。どの部分の流動層内の気体
の線速度が大きすぎると、流動層を形成している三酸化
ウラン粒子の流動層からのとび出しが激しくなり、一度
滝助層よりとび出した三酸化ウラン粒子が再び流動層内
に落下しても、流動層上表面で再び分離されてとび出す
現象が起こり、生成する三−化ウラン粒子の粒径コント
ロールができにくくなり、そのため製造された三酸化ウ
ラン粒子の物性にもバラツキが多くなる。従って、旧状
な流動状wAを維持し、所要物性を有する製品三酸化ウ
ランを得るためには、この噴霧ノズルのレベルより上方
の流動層内の気体の線速度、つまり全気体量を適当にコ
ントロール(空塔基準の線速度として100 = 12
0 cM1/秒が限度)する必要がある。また、この全
気体量は通常流動層脱硝反応装置に収り付けられる固気
分離フィルターのf過面積当りの通気速度の点からも制
限を受ける。すなわち、装置の大きさく15!動層の断
面積)が制限をうける核燃料物質等を取扱う流動層脱硝
装置においては上記固気分離フィルターの大きさ、すな
わちf’4面積も制限をうけ、更に操作の特性上、固気
分離フィルターを通過する気体量(通気速度)が制限を
受ける(現在、II用化されている焼結金属製の固気分
離フィルターの通気速度は通常237秒以下に設計され
る)、このため流動層脱硝装置を去る全気体量は装置の
大きさによって決まるはぼ一定の値以上をとることはで
きなくなる。
一方、1動層脱硝装置を去る上記全気体量のうち、噴霧
用気体量は現在市販の噴霧ノズルを使用する限り、ある
一定量以上の気体量(41M昭−5378518号明細
書によれば、気液の容量比で250以上)が必要であり
、更にその他のパージ用、ブローバック用等の気体量は
装置の特性によって決まる一定量以上の量が必要であり
、いずれもはとんど低減させることはできない。また、
反応生成気体量は処理量KhW比例して増大するので、
ある決った大赦さく断面積)を有する流動層脱硝装置で
処理能力を増大させる。、ためには流動層下部よりの流
動化気体の量を減少させるしか方法がない。
(3)  上記T1)、(21の問題点を解決し、処理
能力、すなわち、噴霧ノズルよりの単位時間当りの硝酸
ウラニルの供給量を増大できたとしても、前述したよう
K、硝酸ウラニルの脱硝反応は極端な吸熱反応であるの
で、流動層に対し充分な熱量を供給しなければ正常な流
動層脱硝反応を継続させることはできない。
本発明は上記の3つの問題点を解決し、噴霧ノズルを有
する平板W流動層を使用して硝酸ウラニルまたは/およ
び硝酸プルトニウムを熱分解脱硝して三酸化ウランまた
は/および二酸化プルトニウムt−製造する処理能力の
増大を可能ならしめる硝酸ウラニルまたは/および硝酸
プルトニウムの脱硝装置を提供するもので、その要旨と
するところは、噴霧ノズルを有する平板製流動層を使用
して硝酸ウラニルまたは/および硝酸プルトニウムを熱
分解脱硝して三酸化ウランまたは/および二酸化プルト
ニウムの脱硝装置において、#流動層下部に該噴霧ノズ
ルの高さより低い適数個の挿入体を幅方向の相対する装
置内壁面にそれぞれ接合または密接して垂直方向に設け
たことを特徴とする#4酸ウラニルまたは/および硝酸
プルトニウムの脱硝装置、Kある。
本発明はさらに、上記挿入体に熱6Nを内蔵させる構成
をとることかできる。挿入体の形状は特定されるもので
ないが、その長平方向に直角な断面形状が方形であるこ
とが望ましい。
次に、本発明を図面によって説明する。
111図は本発明の一実施例の正面断面図、第2図は第
1図の璽−薦矢視図である。
WX1図において、流動化気体lは流動化気体供給部(
ウィンドボックス)2に入り、整流器3を通って流動層
7に供給される。R助層7は三酸化ウラン粒子、流動化
気体1、噴霧用気体lO1反応生成気体(NO8,H4
0等)で構成されている。
一方、硝酸ウラニル溶液9″は噴霧用気体10とともに
流動層7の一端に取付けら、れた噴霧ノズル4から流動
層7内に吹き込まれ、流動層7内で硝酸ウラニルは熱分
解脱硝されて三酸化ウラン粒子が生成する。生成した三
酸化ウラン粒子は溢流管14より連続的に流動層7より
外fjIAK製品員酸化ウランとして取り出される。ま
た、流動層7を去る滝勧化気体、噴霧用気体1反応生成
気体およびその他の気体(溢流管のパージ用気体、固気
分離フィルターのブローパック用気体埠)は同伴する三
酸化ウラン粒子を固気分離フイルタ−11に捕集させた
後、オフガス処理系13に送られる。運転開始時に必要
な流動層形成のための三酸化ウラン粒子は三酸化ウラン
シードホッパー12より供給される。
第1図および諺2図において、本実施例は流動層7下部
に噴霧ノズル4の高さより低い断面方形の挿入体5を4
個幅方向の相対する装置内壁面8゜8にそれぞれ接合し
て垂直方向に設けかつ挿入体5内に熱源を内蔵させた構
成の場合である。挿入体5の先端と噴霧ノズル4の高さ
のレベルとの差は10cM1m度以上であることが好ま
しい。また、内蔵される熱源としては電熱ヒーターまた
は熱媒体が好適で、図において6は電熱ヒーター保護管
または熱媒体流路を示す。  : この構成によって、挿入体の(横断面図)X(流動化気
体の線速[)K相当する気体量だけ硝酸ウラニル溶液の
供給量を増やすことができ、それによって処理能力の増
大がはかれる。と同時に、挿入体のリプ的作用により内
、外圧に対して平板型流動層脱硝装置の補強をすること
ができ、かつ挿入体内に熱源を内蔵すること(より、硝
酸ウラニルの脱硝反応に必要な熱量の供給を充分に行な
うことができる。
挿入体はまた幅方向の相対する装置内壁面にそれぞれ密
接して設けることもできる。この場合は挿入体は外圧に
対しては装置を補強する効果を発揮するが、内圧に対す
る補強にはならないので、別に設けられる内圧に対する
補強手段と相俟って同様の効果を発揮する。
以上において、主として硝酸ウラニルのみを脱硝対象と
する場合の本発明について述べたが、本発明は硝酸プル
トニウムのみまたは硝酸ウラニルと硝酸プル)ニウムの
混合物を脱硝対象とする場合にももちろん適用す兎こと
ができる。
以上のように、本発明は上記構成をとることによって、
噴霧ノズルを有する平板型流動層を使用して硝酸ウラニ
ルまたは/および硝酸プルトニウムを熱分解脱硝して三
酸化ウランまたは/および二酸化プルトニウムを製造す
る処理能力の増大を可能ならしめる硝酸ウラニルまたは
/および硝酸プル)ニウムの脱硝装置であって、核燃料
処理上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
!I1図は本発明の一実施例の正面断面図、第2図は第
1IIの厘−璽矢視図である。 図において、 1・・・・流動化気体   7・・Φ―流 動 層曽崗
願人 三菱金属株式会社 代塩人 白 川 義 直 第1図 第Z図 手続補正書 昭和56年8月18日 特許庁長官 島 1)春 4It  殿1、事件の表示 昭和56年特許願纂097965号 2、発明の名称 3、補正tする者 事件との関係  特許出願人 住 所 東京都千代田区大手町−丁目5番2号名 称 
(626)三菱金属株式会社 代表者 稲  井  好  廣 4、代理人 ワムの睨meatにおいて、」と訂正する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)噴霧ノズルを有する平板型流動層を使用して硝酸
    ウラニルまたは/お蔽び硝酸プルトニウムを熱分解によ
    り脱硝して三酸化ウランまたは/および二酸化プルトニ
    ウム會製造する硝酸ウラニルまたは/および硝酸プルト
    ニウムの脱硝装置において、該流動層下部に該噴霧ノズ
    ルの高さより低い適数個の挿入体を幅方向の相対する装
    置内壁面にそれぞれ接合または密接して垂直方向に設け
    たことを特徴とする#4@ウラニルまたは/および硝酸
    プル)ニウムの脱硝装置。
  2. (2)噴霧ノズルを有する平板型流動層を使用して硝酸
    ウラニルまたは/および硝酸プルトニウムを熱分解によ
    り脱硝して三酸化ウランまたは/および二酸化プルトニ
    ウムを製造する#l@ウラニルまたは/および硝酸プル
    )ニウムの脱硝装置において、該流動層下部に該噴霧ノ
    ズルの高さより低い適数個の挿入体を幅方向の相対する
    装置内壁WJKそれぞれ接合または密接して垂直方向に
    設けかつ該挿入体にそれぞれ熱源を内蔵せしめたことを
    特徴とする硝酸ウラニルまたは/および硝酸プルトニウ
    ムの脱硝装置。
  3. (3)  前記挿入体の長手方向に直角な断面形状が方
    形である特許請求の範!IIEI項または菖2項に記載
    の脱硝装置。
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