JPS61141623A - 連続ウラン脱硝方法及びその装置 - Google Patents

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〕 本発明は連続ウラン脱硝方法及びその脱硝方法に使用す
る装置に関するものである。

〔従来技術〕

近年、回分式のマイクロ波加熱脱硝法によるウラン／プ
ルトニウム転換装置が使用されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的はマイクロ波加熱脱硝方法及びその装置に
おいて、連続給液、連続脱硝等の連続運転が可能で、装
置全体の小型化及びコンパクト化が図れる連続ウラン脱
硝方法及びその装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

即ち、本発明における連続ウラン脱硝方法は予め生成さ
れた脱硝生成物の種粉末と脱硝ウラニル溶液の所定量を
連続的に混練し、含湿粉末に調整したものを所定寸法の
ケークにし、続いてこれをマイクロ波加熱脱硝し、更に
その脱硝ケークを粉砕し、連続分級されたふんつを前記
種粉末としてリサイクルして使用する連続ウラン脱硝方
法及びその方法の実施に際して使用する装置を提供する
ものである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１−Ａ図は本発明の連続ウラン脱硝方法を説明するブ
ロックフロー図である。

Ａの工程において、予め生成され、連続分級された種粉
末の所定量に、Ｂ、Ｃ，Ｄの工程からなる硝酸ウラニル
溶液の原料溶液貯蔵及び調整工程より所定量の溶液を計
量しながら連続給液し、Ｅの工程において連続混練し及
びマイクロ波加熱によって含湿粉末を調整し、Ｆの工程
において押出し造粒機等により所定寸法の湿式成形ケー
クに生成の上、Ｇの工程においてそのケークをマイクロ
波照射オーブン内へ突出しマイクロ波加熱による脱硝を
行い、Ｈの工程においてその脱硝ケークを切出し及び／
または粉砕し、■の工程において連続分級したものを前
記の如（種粉末として前記Ａの工程にリサイクルするも
のである。

なお、Ｂの工程においては必要に応じて遊離硝酸の脱硝
分解を行う。

また、■の工程において製造された脱硝ケークの粉末は
製品の中間貯蔵工程へ移送される。

第１−Ｂ図は、第１−Ａ図のＸ−Ｘ矢視の工程の部分の
代替ブロックフロー図であり、押出し造粒機・ケークカ
ッタによる棒状湿式成型ケークの生成の後、無端式のベ
ルトコンベヤによる連続供給及びマイクロ波加熱脱硝を
行い、更に脱硝ケークの回収及び粉砕を行うものである
。

次に、前記本発明の方法を実施する連続ウラン脱硝装置
の一実施例を説明する。

第２図はその装置のプロセスフロー図、第３図は第２図
の要部拡大の平面図、第４図は第３図の側断面図である
。

まず、この装置の定常運転時においては、既に生成され
た脱硝ケークを脱硝ケーク粗砕機７及び脱硝粉末粉砕機
８、更に脱硝粉末篩分器９からなる脱硝ケークの粉砕機
及び分級装置により分級し、リサイクル粉末ホッパ１０
により回収された粉末回収系から、好ましくは平均粒径
１００から２００μまたはこれ以下に調整した種粉末の
粒子を［０３の種粉未定量供給機１に供給した後、これ
を用いて所定量に制御された種粉末を連続混練機２の粉
末受は口に供給する。

この連続混練機２は、第５図および第６図に示すように
二連のスクリュー型羽根３Ａを回転により原料粉末人ロ
ダク”ト３Ｂより供給された種粉末がその入口から吐出
口３Ｃに向けて軸方向に連続的に移動する構造を有し、
その軸方向の所定位置に、必要に応じ１個または複数個
設置された給液ノズル１５Ａから原料溶液計量槽１５で
計量された硝酸ウラニル溶液が、定量ポンプ等を用いて
所定量に制御されながら連続供給される。

その結果、種粉末に対し原料溶液を均一に混練し、所定
の含湿粉末を生成しながら吐出口３Ｃより連続的に排出
する。

なお、前記００３の含湿粉末の乾量基準は１５％前後と
し、望ましくは２０から２５％とすると良い。また、前
記の連続混練ｔａ２のスクリュー羽根ケーシング３Ｄの
上部空間にマイクロ波導波管１１をマイクロ波照射装置
として開口して接続し、図示されていないマイクロ波発
信機により周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射し
て吐出口３Ｃにおける含湿粉末の含水率を所定量の条件
範囲内に維持するように、マイクロ波出力及び含湿粉末
温度を制御するように、マイクロ波出力及び含湿粉末温
度を制御することにより、供給溶液中の余剰の水分及び
硝酸を蒸発させ、排気ライン１６より図示されない排気
ブロワ−等で廃棄すれば見掛けの含水率、即ち供給溶液
量７種粉末の供給量を増大することができる。

この場合は、マイクロ波の吸収効率を向上させるために
、スクリュー羽根のケーシング下部３Ｅをマイクロ波透
過・吸収性のセラミック材で構成することが望ましい。

前記第５図及び第６図に示した連続混練機は一例を示す
ものであるが、この連続混練機内においては種粉末と溶
液が充分に混練され、更にマイクロ波によって加熱され
、含湿粉末の湿度と温度が所定の値に調整されるように
作動することが必要である。

次に連続混練機２から吐出された含湿粉末は連続的に連
続押出し成型機３の粉末受は口に供給されるが、この連
続押出し成型機３に２連の特殊形状のスクリュー型羽根
３Ａの回転により含湿粉末を軸方向に移送すると同時に
、吐出口３Ｃに設置しである所定の形状及び寸法ならび
に個数からなるダイス、または多孔板との間でその含湿
粉末を圧縮し、ダイスより所定寸法に成型されたケーク
として連続的に押出し次の工程のマイクロ波加熱脱硝装
置６へ供給する。

成型機３において吐出する成型ケークは、マイクロ波加
熱脱硝装置６へ供給するのに適した構造及び寸法条件に
適した成型ケーク形状、寸法及び本数を選定することが
好ましい。

前記の成型されたケークを脱硝するマイクロ波加熱脱硝
装置６としては、ベルトコンベヤ５と、このベルトコン
ベヤ５を貫通するマイクロ波照射オーブン６Ａとから構
成し、更にそのペクトコンベヤ５の端部には脱硝ケーク
の回収ホッパ１４が配設されている。

前記マイクロ波照射オーブン６Ａ内を連続して通過する
成型ケークは、マイクロ波を照射されることにより逐次
脱硝され、マイクロ波照射オーブン６Ａの他端から固形
化し、硬度を増した脱硝ケークとして連続的に排出され
、剪断または切断等の手段で適切な長さに切断した後に
前記脱硝ケーク粗砕機７で粗粉砕するか、もしくは直接
脱硝ケーク粗砕機７に供給し、粗砕することもできる。

また、本実施例の如く駆動装置により連続的に回転移動
する無端式ベルトコンベヤ５の窒化珪素または炭化珪素
材等のセラミック材の底板の上に連続押出し成型機３に
附属した成型ケーク切出し機４によって所定長さの成型
ケークａに切断しながら、適当な間隔を設けて押し出し
載荷された後、マイクロ波照射オーブン６Ａ内を貫通す
るベルトコンベヤ５上を移動しながら、図示されないマ
イクロ波発信器によりマイクロ波導波管１１を経由して
導入される周波数２４５０ＭＨｚマイクロ波の照射を受
けて直接加熱される。

このように成型ケークをマイクロ波により加熱処理する
ことにより、種粉末の粒子間の空隙に付着含有された原
料の硝酸ウラニル溶液等の通常の脱硝過程、即ち溶液中
のＨ２Ｏ及びＨＮＯ３の蒸発−硝酸ウラニル００３　　
（ＮＯ３）　２　　・ｎＨ２０の晶出−説水一分解脱硝
によるＮＯｘ及び０２の放出及び［０３の生成の過程を
進行させて、均一な００３粉末ケークｂを形成する。

ここで生成する蒸気及びＮＯｘガス等は排気ライン１６
より図示されていない排気ブロワ等で排気する。

なお、マイクロ波出力及びベルトコンベヤ５の移動速度
を制御して、良好な脱硝生成物である粉末ケークｂの形
成を図ることが可能である。

また、更に成型ケークａの含水率をベルトコンベヤ５の
ラインに沿って設置した湿分検出器１３等により連続的
に見地して、連続混練機２への給液流量、種粉末供給量
、あるいはマイクロ波出力等をフィードバック制御して
脱硝装置の制御を支援することも可能である。

前記の脱硝された粉末ケークｂは、ベルトコンベヤ５の
端部より回収ホッパ１４中に自然落下して回収され、前
記脱硝ケーク粗砕機７及び脱硝粉末粉砕機８で粉砕され
た後、脱硝粉末篩分器９で連続的に所定の粒度範囲の０
０３の粉末をリサイクル粉末ホッパ１０に回収した後、
その所定量を第２図に示すような気流輸送装置１２等の
送り装置により種粉末定量供給装置１のホッパにリサイ
クルするようになっている。

なお、前記の剛性からなる本発明の連続ウラン脱硝装置
を５０トン／年の規模のプラントに適用した場合の各部
の諸元の一例を下記の第１表に示している。

（以下この頁余白） また、第２表は本発明の連続ウラン脱硝装置に模擬溶液
及び模擬粉末を用いて含水率をパラメータとした成型及
びマイクロ波加熱脱硝試験を行った実験例を示す図表で
ある。

第　　２　　表 ここで、マイクロ波のエネルギー効率を極力高くするこ
とが望ましいが、前記第７図に示す実験結果及び他の工
業的に実用化されている装置例からは、含水率の上限は
乾量粉末基準で２０から２５％、安定な造粒成型を維持
するには１５％前後が良い。

また、ＵＯ３の比熱は約０．０８Ｋｃａｌ　／　ｋｇ　
’Ｃと小さく、また、全脱硝工程の所用熱量の約９７％
が蒸発、脱硝工程に費やされるので媒体の００３の予熱
に要する熱量は特に大きいものとはならないので、エネ
ルギー効率的に不利となることはない。

更に、本発明の方法及び装置においては、成型ケークは
それ自身で形状を保持できるので、マイクロ波照射オー
ブンまでの搬送及びマイクロ波照射オーブン間の搬送に
無端式のベルトコンベヤを用いた場合でも、そのベルト
コンベヤと脱硝ケークとの固着の危険性は殆どなくなる
という利点がある。

また、粉末ケークの粉砕及び分級は、通常の粉末取扱い
装置で容易に、かつ連続して処理できる。

第７図は他の実施例に係るセラミック製ベルトコンベヤ
を使用したマイクロ波加熱脱硝装置側面図を、第８図は
セラミック製のテーブルトップを有するチェンコンベヤ
の要部の斜視図を、第９図は第７図における２−２矢視
図を夫々示すものである。

マイクロ波加熱脱硝装置６は、マイクロ波照射オーブン
６Ａを貫通してセラミック製のテーブルトップ５Ｂを多
数配設したチェンコンベヤ５Ａがスプロケット５Ｃによ
って周回してこのテーブルトップ５Ｂ上に載置された成
型ケークをマイクロ波加熱するように構成されている。

なお、マイクロ波照射オーブン６Ａのチェンコンベヤ５
Ａの出入口にはマイクロ波チョーク部５Ｄが夫々設けら
れている。また、マイクロ波照射オーブン６Ａの上部に
は排気管５Ｅが設けられて内部を排気するように構成さ
れている。

以上のように本発明によれば、連続運転及び自動化の容
易な連続ウラン脱硝装置が可能となり、その運転人員の
削減及び運転コストの低減が図れると共に、その装置を
従来のものより小型に、かつコンパクトに形成できる効
果がある。

なお、本発明はプルトニウム及びウラン・プルトニウム
硝酸溶液の連続脱硝方法としても応用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１−Ａ図は、本発明の連続ウラン脱硝方法を説明する
ブロックフロー図、第１−Ｂ図は第１−Ａ図におけるＸ
−Ｘ矢視部分の代替ブロックフロー図である。 第２図は本発明の連続ウラン脱硝装置の実施例における
プロセスフロー図である。 第３図は第２図の要部拡大の平面図、第４図は第３図の
Ｂ−Ｂ方向の側断面図である。 第５図は連続混練機の側面図、第６図は第５図における
Ｙ−Ｙ矢視断面図である。 第７図はマイクロ波加熱脱硝装置の要部を示す側面図、
第８図は前記装置内に設けられるベルトコンベヤを構成
する製テーブルトップを示す斜視図、第９図は第７図の
２−２矢視図である。 １・・・種粉未定量供給機、２・・・連続混練機、３・
・・連続押出し成型機、５・・・ベルトコンベヤ、６・
・・マイクロ波加熱脱硝装置、７・・・脱硝ケーク粗砕
機、８・・・脱硝粉末粉砕機、９・・・脱硝粉末篩分器
、ｌＯ・・・リサイクル粉末ホッパ、１５・・・原料溶
液計量槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め生成された脱硝生成物の種粉末と硝酸ウラニル
   溶液の所定量を連続混練し、含湿粉末に調整したものを
   ケークにし、かつマイクロ波加熱脱硝すると共に、更に
   その脱硝ケークを粉砕し、連続分級された粉末を前記種
   粉末としてリサイクルして使用することを特徴とする連
   続ウラン脱硝方法。 ２、予め生成された脱硝生成物の種粉末を所定量供給す
   る種粉末定量供給装置と、原料溶液計量槽から所定量の
   脱硝ウラニル溶液の供給を受けながら前記種粉末を混練
   し、かつ含湿粉末に調整可能な連続混練機と、その含湿
   粉末をケークに連続的に生成する連続押出成形機と、そ
   のケークを脱硝するマイクロ波加熱脱硝装置と、その脱
   硝ケークの粉砕機及び分級装置と、更に分級されたたね
   粉末を前記種粉末定量供給装置にリサイクルさせる送り
   装置とから構成されていることを特徴とする連続ウラン
   脱硝装置。 ３、連続混練機に、含湿粉末中の含水率を所定範囲内に
   維持可能なマイクロ波照射装置が設けられている特許請
   求の範囲第２項記載の連続ウラン脱硝装置。 ４、マイクロ波加熱脱硝装置が、セラミック材の底板を
   有する無端式のベルトコンベヤと、このベルトコンベヤ
   が一部を貫通するマイクロ波照射オーブンからなり、更
   に、そのベルトコンベヤの端部に脱硝ケークの回収ホッ
   パが配設されている特許請求の範囲第２項記載の連続ウ
   ラン脱硝装置。