JPS5930652B2

JPS5930652B2 - マイクロ波加熱脱硝装置

Info

Publication number: JPS5930652B2
Application number: JP56057308A
Authority: JP
Inventors: 健一松丸; 博文大島; 正明平山
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1981-04-16
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1984-07-28
Also published as: JPS57175732A; US4444723A; FR2504112A1; FR2504112B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、硝酸プルトニウム溶液、硝酸ウラニル溶液あ
るいはこれらの混合溶液から核燃料製造用の対応酸化物
、すなわち酸化プルトニウム、酸化ウランあるいはこれ
らの混合物を連続的に生成するためのマイクロ波加熱脱
硝装置に関する。

マイクロ波加熱脱硝装置により硝酸塩溶液を加熱脱硝し
酸化物を製造する過程において、被加熱物（溶液、その
乾燥物ならびに脱硝生成物を含む）の温度は、時間とと
もに、第１図のように変化する。

第１図において、硝酸塩溶液は、マイクロ波の照射と共
に昇温し、１００〜１２０℃に達して（Ａ点）沸騰する
。

前記溶液は、沸騰により次第に濃縮され、硝酸塩を析出
しつつ水分を失ない硝酸塩ケークとなる（Ｂ点）。

この間前記溶液温度はほぼ一定に保たれる。

硝酸塩ケークは、乾燥するのに伴ないその温度を急上昇
させて３５０〜４００℃（Ｃ点）に達して脱硝反応が開
始される。

その結果硝酸塩ケークは、Ｃ点より脱硝化され脱硝生成
物ケークとなる。

脱硝が完了するまでの間は、硝酸塩およびその酸化物か
らなるケークの温度はほぼ一定に保たれる。

脱硝が完了し全て酸化物に変換されると、その酸化物の
温度は再び急上昇する。

前述の脱硝反応を行なうための従来のマイクロ波加熱脱
硝装置の縦断面図を第２図に示す。

この脱硝装置においては、マイクロ波加熱空間は、加熱
容器１の上・側壁部と、上下駆動ならびに回転装置（図
示せず）に軸２を通じて連結されたターンテーブル３と
で形成される。

原料硝酸塩溶液４を満たした受皿５は、ターンテーブル
３上にセットされて容器１中に導入される。

一方、マイクロ波発振機（図示せず）から発振されたマ
イクロ波は、導波管６および容器１の天井開口部を通じ
て加熱空間に導入され、原液４に照射される。

原液４の加熱により発生する蒸気およびガスは容器１の
上部配管７より取り出され、オフガス処理系により処理
される。

加熱により受皿５中に生成した脱硝生成物は、かき取ら
れ、焙焼用容器に移され、別の焙焼炉に導入され、ここ
で空気雰囲気中、一定温度で更に焙焼される。

しかしながら、上述した従来のマイクロ波加熱脱硝装置
には、バッチ方式であるため大量処理が困難であること
、焙焼炉の昇・降温に時間がかかるため作業性が悪いこ
と等の問題点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、原
料硝酸塩溶液から、その対応酸化物を連続的に且つ効率
よく製造するための装置を提供することを目的とする。

以下、図面を参照して、本発明を、その一実施例につい
て更に詳細に説明する。

第３図は、本発明の一実施例にかかるマイクロ波加熱脱
硝装置の、マイクロ波オーブン部分を切欠いて内部を示
した、全体配置図である。

本装置は、大きく分けて、原液を受容するための複数の
受皿５ａと、原液をマイクロ波加熱して蒸発、脱硝なら
びに焙焼するためのマイクロ波オーブン１１と、受皿を
マイクロ波オーブンに導入し、その内部を移動させかつ
そこから搬出させるための搬送装置１２とからなる。

受皿５ａは、原液を受容しかつマイクロオーブン１１中
でマイクロ波の照射を受けて内容物の加熱処理を行うた
めの上方に開放された容器であり、原液の量およびマイ
クロ波オーブンの容量を考慮して適当数使用する。

受皿には硝酸溶液が供給されまた温度も高くなるので、
受皿の材質としては耐食性、耐熱性の材料、たとえばオ
ーステナイト型ステンレス鋼が好ましく用いられる。

但し、オーステナイト型ステンレス鋼は磁石に引きつけ
られないので、この場合受皿の底面部は、たとえばフェ
ライト型ステンレス鋼などの強磁性材料で構成する必要
がある。

また、受皿の内部底面を円形とし、内部底面と側面との
境界を丸みをおびた形状とすることは、マイクロ波を均
一かつ効果的に供給する上で好ましい。

マイクロ波オーブン１１は、全体として横長のほぼ箱形
の容器であり、その両端部には入口１３と出口１４が設
けられている。

入口と出口に隣接して、外部へのマイクロ波のリークを
防止するために高さを抑えたマイクロ波トラップ１５が
適当な長さで設けられている。

これらトラップ１５の中間には、マイクロ波加熱部１６
があり、これは更に、それぞれ隔壁１７でし仕切られた
一つの室からなる蒸発部１８、一つの室からなる脱硝部
１９および三つの室からなる焙焼部２０に分かれる。

それぞれの室には、マイクロ波発振器２１ａ。２１ｂ、
２１ｃ１そこから各室へのマイクロ波導波管２２ａ、
２２ｂ、２２ｃおよび発生するガスの排気管２３が備
えられており、排気管２３はオフガス処理系（図示せず
）へ接続されている。

また脱硝部１９と焙焼部２０の各室の天井には、受皿５
ａ中の被加熱物の温度を測定するためのたとえば赤外線
温度計からなる非接触型の温度計２４が設置されている
。

これら各室は、隔壁１７により仕切っであることにより
、各室独立の温度制御が容易であり、また焙焼部２０を
三室で構成したのは同様に各室間で異る温度とすること
により熱効率よく焙焼工程を進めるためである。

なお蒸発部１８、脱硝部１９および焙焼部２０の各部内
の室数は、適宜増減可能である。

またマイクロオーブン１１の底部は、その入口方向およ
び外部方向へと延在し、マイクロ波を実質的に遮断可能
な底板２５により構成されている。

この底板２５の上面は、受皿５ａが滑動可能なように平
滑面で構成するか、あるいは必要に応じてローラ群など
の滑動抵抗減少装置を設けることができる。

マイクロ波オーブンの入口１３の更に前方には、受皿５
ａ原液を供給するための原液供給管３０が設けられてい
る。

一方、マイクロ波オーブン１１の底板２５を挾んで反対
側には、搬送装置１２が設けられる。

この搬送装置１２は、底板２５と実質的に並行して運動
可能に配置されたコンベア３１と、このコンベア３１に
適当な間隔で固定されコンベア３１の運動ととも移動可
能な複数の受皿台３２とからなる。

各々の受皿台３２は磁石を具備し、この磁石によって受
皿５ａを引きつけて固定することができる。

また、受皿台３２に回転装置ならびに上下１駆動装置（
図示せず）を装備することによって、加熱過程において
被加熱物に回転運動と上下運動を与えることができる。

またこの場合、底板２５には受皿台３２が遊嵌できるよ
うな貫通部あるいはスリットを設けることができる。

つぎに、第３図に図示の装置の操作方法について述べる
。

一定量の硝酸プルトニウム溶液、または硝酸ウラニル溶
液あるいはこれらの混合溶液からなる原液は、原料供給
管３０により各受皿５ａに供給される。

原料溶液の入った受皿５ａは、底板２５を介して下方に
位置する受皿台３２の磁石により引きつけられているの
で、受皿台３２の移動に伴ない底板２５上を移動し、マ
イクロ波オーブン１１中に導入される。

ついで前記受皿５ａが、蒸発部１８に達すると、マイク
ロ波発振機２１ａで発振されたマイクロ波は、導波管２
２ａを通して、受皿５ａ中の原料溶液を照射する。

このマイクロ波照射により原料溶液は、１００〜１２０
℃に加熱され水分を蒸発して硝酸塩ケークとなる。

ついで、この硝酸塩ケークは、脱硝部１９に導入され、
発振機２１ｂで発生され、導波管２２Ｃを通して導入さ
れたマイクロ波の照射を受け、更に加熱されて３５０〜
４００℃で脱硝反応を起こして酸化物となる。

なおこの際、被加熱物が所定の温度に保たれるように非
接触型温度計２４によりその温度を検出し、この温度情
報をマイクロ波発振機２１ｂ゛にフィードバックして発
振出力を制御する。

ついで、脱硝部１９で生成した酸化物は、焙焼部２０に
導入され、発振機２１ｃから発振され導波管２２ｃを通
して導入されたマイクロ波の照射を受け、更に加熱焙焼
される。

焙焼部２０の王室で遂次、この操作を受けることにより
、被加熱物の温度は次第に上昇し、完全な焙焼が行われ
る。

なお焙焼は未脱硝部のない安定な所定物性の酸化物を得
るために行うものであり、最終温度は被加熱物の種類に
もよるが通常７００〜８００℃程度である。

なお、焙焼の際も、前記脱硝部と同様にマイクロ波発振
出力は制御され、各室の焙焼温度は一定に保たれる。

また、受皿台３２の移動は連続的であっても断続的であ
ってもよく、その移動速度も最適の加熱処理が行われる
ように制御される。

また、特に脱硝部および焙焼部においては、被加熱物に
上下・回転運動を与えることは、加熱を均一化する上で
好ましい。

ついで、焙焼部２０で得られた製品酸化物は、更に移動
され、マイクロ波オーブン１１の出口１４から炉外に搬
出されて次の工程に移送される。

一方、蒸発部１８、脱硝部１９、焙焼部２０で、各々発
生される蒸気およびガスは、前記各部１８゜１９．２０
に設けられた排気管２３からオフガス処理系へと移送さ
れる。

上述のように、本発明の装置はバッチ方式と異なり硝酸
塩溶液を連続的に脱硝化し且つ焙焼まで行えるので、目
的とする酸化物を大量にかつきわめて効率よく製造する
ことができる。

また、脱硝部と焙焼部とが連続一体化しており、原料の
移し換えなどがないので安定した品質の生成物を得るこ
とが出来る。

さらに、加熱が全てマイクロ波を用いてなされるので、
装置の起動・停止が短時間で済み作業性にすぐれている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、硝酸塩溶液を加熱する際の被加熱物の温度上
昇曲線を示すグラフ、第２図は従来のマイクロ波加熱脱
硝装置の縦断面図、第３図は本発明の一実施例にかかる
加熱脱硝装置の全体配置を示す一部切欠正面図である。１・・・・・・加熱容器、３・・・・・・ターンテーブ
ル、５゜５ａ・・・・・・受皿、６．２２ａ〜２２ｃ・
・・・・・導波管、７．２３・・・・・・排気管、１１
・・・・・・マイクロ波オーブン、１２・・・・・・搬
送装置、１３・・・・・・オーブン入口、１４・・・・
・・オーブン出口、１５・・・・・・マイクロ波トラッ
プ、１８・・・・・・蒸発部、１９・・・・・・脱硝部
、２０・・・・・・焙焼部、２１ａ〜２１ｃ・・・・・
・マイクロ波発信機、２４・・・・・・非接触型温度計
、３１・・・・・・コンベア、３２・・・・・・受皿台
。

Claims

【特許請求の範囲】１硝酸プルトニウム溶液、硝酸ウラニル溶液あるいは
これらの混合溶液あるいはこれらの混合溶液からなる原
液をマイクロ波照射により加熱脱硝して対応酸化物を生
成するためのマイクロ波加熱脱硝装置であって、前記原
液を収容するための複数の受皿と、これらの受皿を遂次
に一方向の入口から収容し他方向の出口から送出する間
に原液をマイクロ波加熱して対応酸化物を生成させるた
めのマイクロ波オーブンと、前記受皿をマイクロ波オー
ブンを通して整列状態で移動させるための搬送装置とか
らなり、前記マイクロ波オーブンは、それぞれマイクロ
波加熱装置を備えた、原液にマイクロ波を照射して蒸発
乾固せしめる蒸発部と、蒸発部で生成した硝酸塩乾固物
をマイクロ波加熱により脱硝して酸化物を得る脱硝部と
、この酸化物を更にマイクロ波加熱して焙焼する焙焼部
とからなることを特徴とする、マイクロ波加熱脱硝装置
。２前記マイクロ波オーブンが、その上を受皿が移送さ
れる底板を有し且つその移送方向の両端に入口と出口を
有するほぼ箱型の形態を有し、前記搬送装置は、前記底
板を隔てて受皿に対向する位置に配置されて受皿を磁力
により引き付けつつ移送するための複数の磁石と、これ
ら磁石を固定し底板に沿って移動させるためのコンベア
とを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のマイクロ波加熱脱硝装置。