JPS5847039B2 - 核燃料の処理方法及び核方法に用いる処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、核燃料を安全に処理し得るようにした方法及
び該方法に用いる処理装置に関する。

核燃料はそれ自体が放射性物質であるから、その処理に
際して放射性物質による汚染が生じないよう、安全性の
向上や公害防止対策について考慮する必要がある。

又保守や修理を不要にしてこれら作業による作業員の汚
染をなくすことが肝要である。

従来の核燃料の処理装置を、第１図のごとき酸化炉につ
いて説明すると、軸受ｆに支持された回転軸ｄには、傾
斜フィンｂを有する回転筒ａが固着されており、回転軸
ｄは、低速駆動装置ｇによって回転し得るようになって
いる。

回転筒ａは全体を、加熱コイル付断熱材被覆ｌを取付け
た炉外筒Ｃによって覆われており、該炉外筒Ｃと回転軸
ｄとの摺動部には、酸素ガス入口管りから炉外筒Ｃ内へ
供給されたガスが漏洩しないよう軸グランドシールｅが
設けられている。

なお図中ｉは排ガス出口管、ｊは核燃料入口管、ｋは核
燃料出口管である。

核燃料は、核燃料入口管ｊから、低速駆動装置ｇによっ
て低速で回転している回転筒ａ内に供給され、該回転筒
ａ内部で加熱され、一方酸素ガス入口管りから炉外筒Ｃ
内に供給された酸素又は空気によって酸化あれで粉末化
しながら、回転筒ａ内部に設けられた傾斜フィンｂによ
って核燃料出口にへ移送される。

傾斜フィンｂは、核燃料の移送と共に核燃料の攪拌によ
る化学反応の促進が図られる。

しかしながら上述の酸化炉にあっては、回転軸ｄが軸グ
ランドシールｅの部分を摺動しつつ回転するので、シー
ル部からの放射性物質の漏洩を皆無にすることができな
いうえ、軸グランドシールｅは定期的に交換する必要が
あるから、作業員が放射性物質により汚染されるおそれ
があり、作業が危険である。

一方還元炉も第１図の酸化炉と同じ構成であり、酸素又
は空気のかわりに、還元ガスが炉外筒内に供給される点
で相違するにすぎず、酸化炉の場合と同様の問題がある
。

本発明は、従来装置の有する上述の欠点を除去すること
を目的としてなしたもので、グランド部のない酸化炉内
に酸素を含有するガスを供給すると共に該酸化炉内の酸
化処理板に核燃料を供給し、該核燃料に振動を与えて酸
化処理板上を移動せしめると共に酸化反応を促進させて
核燃料を粉末化し、核燃料のうち酸化不十分な固形物や
核燃料の入っていたさやを分離し、前記粉末化した核燃
料をグランド部のない還元炉に送ると共に該還元炉内に
還元ガスを送り、粉末化した核燃料に振動を与えて還元
処理板上を移動させつつ還元反応を促進させ、所定状態
の核燃料を取出す一方、所定状態にない核燃料を前記酸
化炉に戻すことを特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

酸化炉Ａはグランド部のない密閉型であり、上部に核燃
料人口管６、酸素入口管９、排ガス出口管１０を有する
炉筒３の外側上部には、電熱式の加熱線１２が設けられ
ており、該炉筒３の外因は、加熱線１２の部分も含めて
炉筒断熱材１１によって被覆されている。

炉筒３内部には、処理板吊下げ材４を介して、炉筒３中
心部を長手方向に伸びる酸化処理板１が、核燃料入口管
６から供給された核燃料を酸化して粉末化しつつ下流側
に移送するために吊下げられており、核酸化処理板１の
下流側に、粉末化した粉体を篩分けるために設けた多数
の小孔３６の下方には、該小孔３６を通って篩分けられ
た核燃料を案内するための粉体案内板２が、酸化処理板
１と一体的に設けられている。

粉体案内板２の傾斜部分の粉体排出口３７の下部には、
炉筒３を貫通せる核燃料出口管７が設けられており、該
核燃料出口管７の下端には、酸化した粉体を還元炉Ｂへ
送る粉体移送装置２９が設けられている。

該粉体移送装置２９には、酸化炉Ａと還元炉Ｂの炉内ガ
スの混合を避ける必要のある場合には図示しないがガス
遮断機構を設ける。

又酸化処理板１の下流端には、酸化不十分で粉末になら
なかった核燃料の固形物や核燃料がさやに入っていた場
合には該さやを粉体と分離して取出すための粗大固形物
排出口３８が設けてあり、該排出口３８下部には、粗大
固形物出口管８が炉筒３を貫通して設けられている。

又粗大固形物出口管８の下端には、粗大固形物受３０が
接続されている。

酸化処理板１の上流側及び下流側には、核燃料の供給や
移送に支障なき位置に、炉内の熱が外部へ散逸するのを
防止するため炉内断熱板１３が設けられており、炉筒３
の一側に設けたダイアフラム５を介して酸化処理板１に
は、該酸化処理板１を振動させて核燃料を攪拌し移送す
るための発振器１５が設けられている。

この発振器１５は、振動数及び振幅を調整できるタイプ
としてもよいし、あるいは調整できないタイプとしても
よい。

前記粉体移送装置２９の下部には、粉体移送装置２９か
ら供給された核燃料を送る核燃料入口管２０を介して還
元炉Ｂが配設されている。

該還元炉Ｂも酸化炉Ａと同様グランド部のない密閉型で
ある。

還元炉Ｂの炉筒１７は、その上部に前記核燃料入口管２
０のほか、還元ガス入口管２２や排ガス出口管２３が設
けてあって、その外側上部には、電熱式の加熱線２５が
設けられており、該炉筒１７の外周は、加熱線２５の部
分をも含めて炉筒断熱材２４によって被覆されている。

炉筒１７内部には、処理板吊下げ材１８を介して、炉筒
１７中心部を長手方向に伸びる還元処理板１６が核燃料
入口管２０から供給された核燃料を還元して下流側に移
送するために吊下げられており、該還元処理板１６の下
流側に設けた排出口３９の下部には、核燃料出口管２１
が炉筒１７を貫通して取付けられている。

還元処理板１６の上流側及び乍流側には、核燃料の供給
や移送に支障なき位置に、炉内の熱が外部へ散逸するの
を防止するため炉内断熱板２６が設けられており、炉筒
１７の一側に設けたダイアフラム１９を介して還元処理
板１６には、該還元処理板１６を振動させて核燃料を攪
拌し移送するための発振器２８が設けられている。

この発振器２８は振動数処び振幅を調整できるタイプと
してもよいし、あるいは調整できないタイプとしてもよ
い。

前記核燃料入口管６の上端には、上部に核燃料を供給す
るためのホッパ３５を有する核燃料供給装置３４を、核
燃料を定量管理しつつ酸化炉Ａへ供給し得るよう設け、
一方核燃料出口管２１の下端には、還元炉Ｂで還元した
核燃料を再度酸化及び還元して更に粉体粒子の大きさを
小さくする必要のある場合に、該核燃料を粉体回送装置
３３を介して核燃料供給装置３４へ戻し、又製品として
取出す場合には製品移送管４０を介して核燃料を製品受
３２に移送するための粉体搬送切換装置３１が適宜の手
段で移送方向を切換え得るよう設置されている。

なお図中１４は酸化炉Ａ内を監視し得るようにした監視
窓、２７は還元炉Ｂ内を監視し得るように設けた監視窓
である。

次に本発明の作動について説明する。

運転に際しては、発振器１５が駆動されて酸化処理板１
に振動が付与され、発振器２８が駆動されて還元処理板
１６に振動が付与されている。

ホッパ３５に適宜の手段で貯留された核燃料は、核燃料
供給装置３４によって定量管理されつつ核燃料入口管６
より酸化処理板１上に供給され、酸化処理板１上を振動
によって与えられる前進力により上流側から下流側へ移
動する。

一方酸素入口管９から酸化炉Ａ内に酸素若しくは空気が
流入し、核燃料に対して対向流で接触しつつ上流側へ流
れ、排ガスとなって排ガス出口管１０から外部へ排出さ
れる。

核燃料は酸素雰囲気内で加熱線１２による炉内の加熱及
び核燃料の酸化熱等により４５０’Ｃ以上に加熱され、
酸化されつつ粉末化する 核燃料にプルトニウムが含まれている場合には、その酸
化反応は、 （Ｕ、Ｐｕ）０２＋０２−）（Ｕ、Ｐｕ）０２＋ｘであ
り、又核燃料にプルトニウムが含まれていない場合には
、その酸化反応は、 ＵＯ２＋０２→ＵＯ２＋ｘ である。

この酸化反応によって核燃料は粉末化する。

核燃料の酸化、粉末化は酸化処理板１の振動により効果
的に促進される。

核燃料に揮発性核分裂生成物が含まれている場合には、
酸化、粉末化によって該揮発性核分裂生成物が気体とな
って核燃料から分離し、排ガス出口管１０から他の排ガ
スと共に外部へ排出される。

粉末化した核燃料は、酸化処理板１の振動によって前進
し、所要粒度に粉末化した核燃料は、小孔３６によって
篩分けられ、酸化処理板１と一体的に振動している粉体
案内板２上に落下し、該粉体案内板２上を移動して粉体
排出口３７から核燃料出口管７に排出され、粉体移送装
置２９に送られる。

酸化処理板１上の酸化不十分な核燃料の固形物あるいは
核燃料がさやに入っていた場合のさやは、小孔３６を通
過することなく前進し、酸化処理板１下流端の粗大固形
物排出口３８より粗大固形物出口管８を通り、粗大固形
物受３０に送られる。

前記粉体移送装置２９に供給された粉末化した核燃料は
、粉体移送装置２９によって燃料入口管２０から、還元
炉Ｂ内の還元処理板１６上に送給され、該還元処理板１
６は発振器２８によって振動せしめられているため、前
記核燃料は還元処理板１６上を上流側へ移動する。

一方還元ガス入口管２２からは、還元ガスが還元炉Ｂ内
に供給され、該還元ガスは核燃料に対向して上流側に流
れ、排ガス出口管２３から排ガスとなって外部へ排出さ
れる。

核燃料は、還元ガスの雰囲気内で加熱線２５により７０
０’Ｃ以上に加熱され還元される。

核燃料にプルトニウムが含まれている場合には、その還
元反応は、 （Ｕ、Ｐｕ）０２＋Ｘ十Ｈ２→（Ｕ、Ｐｕ）０２＋Ｈ２
０となり、核燃料にプルトニウムが含まれていない場合
には、その還元反応は、 ＵＯ２＋ｘ＋Ｈ２→ＵＯ２＋Ｈ２０ となる。

又還元処理板１６の振動により還元が効果的に促進され
る。

還元ガスによって生成されたＨ２Ｏの気体は排ガス出口
管２３から他の排ガスと共に外部へ排出される。

核燃料は、還元反応を行いながら、還元処理板１６の上
を出口側へ移動し、排出口３９、核燃料出口管２１を経
て粉体輸送切換装置３１に送られ、それ以上酸化する必
要のない場合には、製品受３２に送られ、又更に酸化及
び還元を行って粉体の粒子の大きさを小さくする必要の
ある場合には、粉体輸送切換装置３１によって核燃料を
粉体回送装置３３より核燃料供給装置３４に送り、再び
定量的に酸化炉Ａ１還元炉Ｂへ送り上述と同様の操作を
行う。

なお本発明の実施例においては、酸化炉と還元炉とを設
ける場合について説明したが、酸化不十分な核燃料の固
形物の分離あるいは核燃料のさや等の不純物の分離を要
しない場合には、還元炉を酸化炉として使用し得ること
（この場合には還元ガスのかわりに酸素の供給を行う）
、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を
加え得ること、等は勿論である。

本発明の核燃料の処理方法及び核方法に用いる処理装置
は、上述のごとき構成であるから下記のごとき種々の優
れた効果を奏し得る。

（Ｉ） 酸化炉及び還元炉の倒れも回転部分がないた
め、炉本体にグランド部がなく、放射性物質の漏洩を皆
無にできる。

従って安全性が著しく向上する。

（ＩＩ） 酸化炉及び還元炉共に定期的に保守する必
要のある回転部分がないため、はとんど保守及び修理が
不要である。

（ト）酸化炉及び還元炉の倒れも、振動により核燃料が
運動し、化学反応の効率が高くなることが期待できる。

又振動の強さを変えるようにすれば、反応速度を調節で
き、作業能率が向上する。

■ 酸化炉及び還元炉の倒れも、化学反応を促進させる
ための振動を、核燃料の送りのためにも利用できるから
、省エネルギー化が可能となる。

又振動の強さを変えるようにすれば、送り速度を調節で
きる。

（■ 酸化炉及び還元炉共に核燃料が回転しない振動板
の上で処理されるため、監視窓により化学反応の挙動を
炉外から観察できる。

（Ｖｌ） 所定の状態にならなかった核燃料は再び酸
化炉により酸化され、還元炉により還元することが可能
であるから、核燃料を容易に所定の状態に粉末化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の核燃料の処理装置の説明図、第２図は本
発明の核燃料の処理方法及び該方法に用いる処理装置の
説明図である。 Ａは酸化炉、Ｂは還元炉、１は酸化処理板１，２は粉体
案内板、３は炉筒、６は核燃料入口管、７は核燃料出口
管、９は酸素入口管、１０は排ガス出口管、１４は監視
窓、１５は発振器、１６は還元処理板、１７は炉筒、２
０は核燃料入口管、２１は核燃料出口管、２２は還元ガ
ス入口管、２３は排ガス出口管、２７は監視窓、１８は
発振器を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ グランド部のない酸化炉内に酸素を含むガスを供給
   すると共に該酸化炉内の酸化処理板に核燃料を供給し、
   該核燃料に振動を与えて酸化処理板上を移動せしめると
   共に酸化反応を促進させて核燃料を粉末化し、核燃料の
   うち酸化不十分な固形物や核燃料の入っていたさやを分
   離し、前記粉末化した核燃料をグランド部のない還元炉
   に送ると共に該還元炉内に還元ガスを送り、粉末化した
   該燃料に振動を与えて還元処理板上を移動させつつ還元
   反応を促進させ、所定状態の核燃料を取出す一方、所定
   状態にない核燃料を前記酸化炉に戻すことを特徴とする
   核燃料の処理方法。 ２ グランド部のない炉筒に酸素を含むガスを供給し排
   出するための手段を設け、該炉筒内に、酸化、粉末化し
   た核燃料と酸化不十分な固形物や核燃料の入っていたさ
   やを分離し得るようにした酸化処理板を振動可能に設け
   、該酸化処理板先端側下方に酸化、粉末化した核燃料を
   取出す手段と酸化不十分な一固形物や核燃料の入ってい
   ゛たさやを取出す手段を設けて酸化炉を形成せしめ、グ
   ランド部のない炉筒に還元ガスを供給し排出するための
   手段を設け、該炉筒内に核燃料を還元しつつ移動させて
   外部へ排出し得るようにした還元処理板を振動可能に設
   け、該還元処理板先端側下方に還元された核燃料を取出
   す手段を設けて還元炉を形成せしめ、前記酸化炉炉筒の
   上方に、該酸化炉の酸化処理板へ核燃料を供給する手段
   を設け、酸化炉と還元炉との間に、酸化により粉末化し
   た核燃料を酸化炉から還元炉へ送給する手段を設けると
   共に所定の状態になっていない核燃料を還元炉から前記
   酸化炉へ戻すための手段を設けたことを特徴とする核燃
   料の処理装置。