JPS6035281B2 - 金属硝酸塩溶液の転換装置 - Google Patents

金属硝酸塩溶液の転換装置

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JPS6035281B2
JPS6035281B2 JP56178152A JP17815281A JPS6035281B2 JP S6035281 B2 JPS6035281 B2 JP S6035281B2 JP 56178152 A JP56178152 A JP 56178152A JP 17815281 A JP17815281 A JP 17815281A JP S6035281 B2 JPS6035281 B2 JP S6035281B2
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nitrate solution
metal nitrate
reaction chamber
chambers
saucer
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健一 松丸
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/126Microwaves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/18Methods for preparing oxides or hydroxides in general by thermal decomposition of compounds, e.g. of salts or hydroxides

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Description

【発明の詳細な説明】 {1} 発明の技術分野 本発明は使用済核燃料の硝酸溶液たとえば硝酸ウラニウ
ム溶液、硝酸プルトニウム溶液等の金属硝酸塩溶液を酸
化物に転換する転換装置に関する。
■ 従来技術 従来、金属硝酸塩溶液を酸化物に転換するには第1図に
示す脱硝装置と第2図に示す鱈競・還元装置を用いてい
た。
この脱硝装置は次のように構成されていた。図中1は加
熱室であり、この加熱室1の上部には排気管2と導波管
3,3が設けられている。この導波管3,3の上端には
マイクロ波発振器(図示せず)が設けられ、加熱室1内
にマイクロ波を照射するよう構成されている。そして、
この加熱室1内の下部にはターンテーブル4が回転可能
に設けられている。このターンテーフル4には受皿5が
戦層され、この受皿5内には金属硝酸塩溶液6が収容さ
れている。次に第2図に示す煩競・還元装置は次のよう
に構成されている。
図中7は加熱室であり、この加熱室7の上部には導波賀
8,8が設けられマイクo波発振器(図示せず)からの
マイクロ波を加熱室7内に照射するよう構成されている
。また、加熱室7には排気管9と給気管10,10が設
けられ、給気管10,10からは不活性ガスあるいは還
元性ガスが加熱室7内に導入されるよう構成されている
。そして、加熱室7の下部にはターンテーブル11が回
転可能に設けられている。このターンテーブル11には
受皿12が戦置され、この受皿12内には脱硝生成物1
3が収容される。このような従来の脱硝装置および焔焼
・還元装置では次のように金属硝酸塩溶液の転換を行な
う。まず、脱硝装置内の受皿5に収容された金属硝酸塩
溶液6は第3図に示す反応により脱硝される。すなわち
、マイクロ波の照射により金属硝酸塩溶液6は加熱され
、100oo〜120q0に達すると(図中A点)沸騰
し水分を蒸発させる。そして、さらに加熱を続けると水
分が減少し急激に温度が上昇する。(図中B点)やがて
、35000〜4000Cに加熱されると金属硝酸塩は
脱硝されて酸化物が得られる。次に脱硝装置で得られた
酸化物を焔競・還元装置の受皿12に移し、同様にマイ
クロ波加熱により煩焼工程を行なう。
この焔焼工程は酸化物を空気雰囲気で一定温度で加熱し
酸化物の脱硝をより完全に行なう工程である。そして、
焔競・還元装置の加熱室7内の雰囲気を還元用ガス(水
素と窒素と混合ガス)に置換するが、樽焼時の高温の空
気と還元用ガスが反応して燃焼するおそれがあるので、
一旦焔競・還元装置の加熱室7内雰囲気を不活性ガスで
置換してから上記還元用ガスを加熱室7内に充填する。
そして、焔焼工程後の酸化物(たとえばU308とU0
3の混合物)を還元用ガス中でマイクロ波加熱して還元
反応を行ないたとえば二酸化ウラン(U02)を得る。
‘3’ 従来技術の問題点 ところが、この従来の脱硝装置および焔暁・還元装置か
らなる転換装置では次のような不具合がある。
第1に、金属硝酸塩溶液を脱硝装置の受皿5に満たし脱
硝後得られた酸化物を煩焼・還元装置の受皿12に移送
する必要があり大量の金属硝酸塩溶液を処理する場合に
は能率が悪く処理に長時間を要する不具合があった。
第2に、熔焼・還元装置で還元用ガスを加熱室7内に充
填する際に一旦窒素ガスで加熱室7内の雰囲気を置換し
た後、還元用ガスを加熱室7内に充填しなければならず
、処理に長時間を要する不具合があった。
{4)発明の目的 本発明は以上のような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、金属硝酸塩溶液から酸化物を
得るための各工程を連続して行ない大量の金属硝酸塩溶
液を能率よく転換できる金属硝酸塩溶液の転換装置を提
供することにある。
【5} 発明の構成本発明は前記目的を達成するために
次のように構成されている。
すなわち、金属硝酸塩溶液を酸化物に転換する各工程を
行なう各反応室を連続して配列した容器を設け、この容
器内の各反応室内に配置された複数の受皿内に金属硝酸
塩溶液を収容し、これら受皿を上記各反応室に沿って間
欠的に移送する移送機構を設け、上記各反応室にマイク
ロ波発振器を設けて金属硝酸塩溶液を加熱し、これらの
反応室の前後にマイクロ波不透過性の仕切壁を設け、こ
れらの反応室内における受皿内の温度を検出する温度検
出器とマイクロ波発振器の制御機構を設け、上記各反応
室のうちの還元反応室の境界に気流隔離機構を設けて不
活性ガスの噴流により還元反応室内の雰囲気を隔離し、
上記還元反応室内に還元性の気体を充填する気体置換機
構を設けたものである。(6} 発明の実施例 以下、第4図にしたがって本発明の一実施例を説明する
図中14は転換装置の容器であり、この容器14は金属
硝酸塩溶液から酸化物を得るまでの各工程すなわち脱硝
工程、熔競工程、還元工程、を行なう脱硝反応室15、
煩暁反応室16、還元反応室17、および冷却部18に
区画されている。そして、上記婚暁反応室16、還元反
応室17、冷却部18の境界には気流隔離機構19が設
けられている。この気流隔離機構19は窒素ガス供給部
(図示せず)、噴出口20・・・、吸入口21・・・か
らなり、上記各反応室の境界に窒素ガスの噴流を形成し
各反応室内の雰囲気を隔離するよう構成されている。そ
して、上記各反応室には気体層ま製機構として、排気管
22・・・、給気管23・・・、が設けられ、特に図示
しないが外部の窒素ガス供給部、還元用ガス(水素と窒
素の混合ガス)供給部からのガスあるいは周囲の空気を
所定の反応室に供給し、排気は排気管22・・・、を通
じて外部の排気処理部(図示せず)へ排出するよう構成
されている。そして、上記脱硝反応室15、焔焼反応室
16、還元反応室17には下端を閉口した円筒形の遮蔽
体24・・・により複数の小加熱室25…に分割されて
いる。この遮蔽体24・・・は金網で形成され、マイク
ロ波を遮蔽しかつ通気性を有しており、各反応室間の仕
功壁を兼用するものである。また、遮蔽体24・・・の
下端開□部の形状は被加熱物である金属硝酸塩溶液26
を収容する受皿27・・・の上端関口部と合致するよう
形成されている。そして、上記小加熱室25毎にマイク
ロ波発振器28・・・が設けられ、導波管29・・・を
通じて小加熱室25・・・内にマイクロ波を照射するよ
う横成されている。また、導波管29・・・の下端には
たとえば四弗化エチレンのようにマイクロ波透過性の材
料で形成されたシール板30・・・が設けられている。
そして、上記小加熱室25内における受皿27内の被加
熱物の温度を検出する非接触形のたとえば赤外線温度計
31・・・が設けられている。この赤外線温度計31・
・・からの信号により各小加熱室内の被加熱物を所定の
温度に加熱するようにマイクロ波発振器28・・・の出
力を制御する制御機構32が設けられている。そして、
上記容器14の下方には受皿27・・・を移送する移送
機構33が設けられており、この移送機構33は容器1
4の下方に設けられたレール34上を受皿台35・・・
が滑動するよう構成されている。この受皿台35・・・
は受皿27・・・毎に設けられ前後を連結され特に図示
はしないが周知の機構により各4・加熱室25・・・の
位置で所定時間停止し、順次移送される。また、この受
皿台35の中間部は小径の円柱状に形成されており、容
器14の底部に形成された溝部に、この円柱部を挿適す
るよう構成されている。また、容器14の底部にはマイ
クロ波吸収体36が設けられ、上記溝部からマイクロ波
が漏洩しないよう構成されている。なお、容器14の出
入口部にもそれぞれマイクロ波トラップ37,37が設
けられている。この本発明の一実施例は次のように作動
する。
金属硝酸塩溶液26を収容した受皿27・・・は移送機
構33により各小加熱室25の位置で停止しながら順次
脱硝反応室15方向から冷却部18方向へ移送される。
まず、脱硝反応室15に移送された受皿27・・・内の
金属硝酸塩溶液26・・・は各4・加熱室に設けられた
マイク。波発振器28・・・により加熱される。このと
き各小加熱室25内の金属硝酸塩溶液26の温度は赤外
線温度計31・・・により測定され、マイクロ波発振器
28・・・は赤外線温度計31・・・の信号を受けた制
御機構32により制御され各金属硝酸塩溶液26を所定
の温度まで加熱し、脱硝する。そして、加熱によって生
じた排気は通気性を有する遮蔽体24・・・を通過して
排気管22・・・から処理施設へ排出される。次に、脱
硝を終えた受皿27・・・は焔焼反応室16へ移送され
る。
この悟嫌反応室16内は給気管23から供給される空気
が充填されている。また、熔競反応室16の前後には気
流隔離機構19により窒素ガスの噴流が形成され、反応
室内の雰囲気を隔離している。そして、受皿27・・・
内の被加熱物は脱硝反応室15と同様に所定温度で焔擁
される。このとき発生した排気は排気管22・・・を通
じて処理施設へ送られる。次に、煩焼を終えた受皿27
・・・は還元反応室17へ移送される。
この還元反応室17内は給気管23から供給される還元
用ガス(水素と窒素の混合ガス)が充填されている。ま
た、上記煩競反応室16と同様に窒素ガスの噴流が形成
され、反応室内の雰囲気を隔離している。そして、受皿
27・・・の被加熱物は上記各反応室と同様に所定温度
で加熱され、雰囲気中の水素ガスにより還元されて所望
の酸化物が得られる。このとき発生した排気は排気管2
2・・・を通じて処理施設へ送られる。そして最後に、
還元を終えた受皿27・・・は冷却部18へ移送される
。この冷却部18内は給気管23から供給される低温の
窒素ガスが充填されており、高温に加熱された受皿27
・・・内の酸化物を冷却する。そして、金属硝酸塩溶液
から転換された酸化物は移送機構33により打頃次外部
へ移送される。このような本発明の一実施例では次のよ
うな利点を有する。
第1に、金属硝酸塩溶液から酸化物を得るための各工程
を連続して行なうことができるので大量の金属硝酸塩溶
液を能率よく酸化物に転換することができる。
第2に、各小加熱室25はマイクロ波不透過性を有する
遮蔽体24で囲まれており、遮蔽体の下端開□部は受皿
27…の上端閉口部と合致する形状に形成されているの
で、各小加熱室25外にマイクロ波が漏洩することはな
く能率よく加熱することができる。
第3に、各反応室の境界には気流隔離機構19により窒
素ガスの噴流が形成されており、各反応室内の雰囲気を
隔離している。
このため、たとえば婿焼反応室16内の高温の空気と還
元反応室17内の高温の水素が反応して燃焼するおそれ
はなく、連続して各工程を行なうことができ能率よく金
属硝酸塩溶液を転換することができる。第4に、各小加
熱室25には赤外線温度計31が設けられており、マイ
ク。波発振器28はこの赤外線温度計31からの被加熱
物の温度信号により制御されるので、各被加熱物の状態
に適したマイクロ波照射を行なうことができる。‘7}
発明の変形例 なお、本発明は上記の一実施例に限定されるものではな
い。
たとえば、移送機構33は受皿27・・・を回転させな
がら容器14内を移送し、さらに均一に被加熱物を加熱
することもできる。さらに、煩焼反応室16内の雰囲気
は窒素ガスを充填して還元反応室17内の還元用ガスと
空気との隔臨をさらに完全にすることもできる。また、
遮蔽体24は受皿27黍に設けず、各反応室間に設けら
れたものでもよい。(8} 発明の効果 以上説明したように本発明の金属硝酸塩溶液の転換装置
は、金属硝酸塩溶液を収容した複数の受皿を転換装置の
容器内で順次移送し、この容器内に各工程を行なう反応
室を配列し、各工程を連続して行なえるものである。
したがって、大量の金属硝酸塩溶液を連続して能率よく
酸化物に転換することができる等その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の転換装置の脱硝装置を示す縦断面図、第
2図は同煩競・環元装置を示す縦断面図、第3図は脱硝
反応を示すグラフ、第4図は本発明の一実施例の構成図
である。 14・・・・・・容器、15・・・・・・脱硝反応室、
16・・・…焔焼反応室、17・・・・・・還元反応室
、18・・・・・・冷却室、19・・・・・・気流隔離
機構、20・・・…噴出口(気流隔離機構)、21・・
・・・・吸入口(気流隔離機構)、22・・・・・・排
気管(気体置換機構)、23・…・・給気管(気体置換
機構)、24・・・・・・遮蔽体、25・・・・・・小
加熱室、26・・・・・・金属硝酸塩溶液、27・・・
・・・受皿、28…・・・マイクロ波発振器、31・・
・・・・赤外線温度計(温度検出器)、32・・・・・
・制御機構、33・・・・・・移送機構。 第4図 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マイクロ波不透過性の材料で形成された容器と、金
    属硝酸塩溶液を収容した複数の受皿を上記容器内に通し
    て移送する移送機構と、上記容器内を上記受皿の移送方
    向に区画し上記受皿の移送上流側から順次脱硝反応室、
    焙焼反応室、還元反応室を形成するマイクロ波不透過性
    の仕切壁と、上記各室毎に設けられこれら室内にマイク
    ロ波を照射するマイクロ波発振器と、上記各室毎に設け
    られこれら各室内における上記受皿内の収容物の温度を
    検出する温度検出器と、これら温度検出器からの信号を
    受けて上記各室のマイクロ波発振器の出力を制御し上記
    各室における上記受皿内の物質の温度を制御する制御機
    構と、上記還元反応室の前後に設けられ不活性ガスの噴
    流によりこの還元反応室内と他室内との間のガスの流通
    を遮断する気流隔離機構と、上記還元反応室内を還元性
    ガス雰囲気に維持する気体置換機構とを具備したことを
    特徴とする金属硝酸塩溶液の転換装置。 2 前記移送機構は前記受皿を間欠的に移送するもので
    あり、前記容器内には前記受皿の各停止位置に対応して
    下端が前記受皿の上端開口部と合致する形状のガス透過
    性でかつマイクロ波不透過性の筒状をなす遮蔽体が設け
    られ、前記マイクロ波発振器はこれら遮蔽体毎に設けら
    れ、またこれら遮蔽体が前記仕切壁を兼用するものであ
    ることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の金
    属硝酸塩溶液の転換装置。 3 前記焙焼反応室内は気体置換機構により不活性ガス
    雰囲気に維持されていることを特徴とする前記特許請求
    の範囲第1項記載の金属硝酸塩溶液の転換装置。
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