JPS617496A - 使用済核燃料の溶解装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は使用済核燃料の溶解装置に係り、特に使用済核
燃料の溶解が迅速に行なえるよう改良された使用済核燃
料の溶解装装置に関する。

［従来技術］ 従来、使用済の酸化ウラニウム等の核燃料を溶解処理す
る場合、使用済核燃料を短く切断し、これを硝酸等の酸
溶液中に浸漬して溶解させている。

第２図は従来の使用済核燃料の溶解装置を示す概略的な
断面図である。

この使用済核燃料の溶解装置は、筒状の溶解管１２と、
溶解管１２中に装入された籠体１４とからなる。離体１
４は多孔性であり、通常、ステンレス等の金網製筒状体
、あるいは、多数の孔が穿設された金属製筒状体等が用
いられる。なお各図において、籠体１４が多孔性である
ことを示すために、この籠体１４は破線で示されている
。

溶解管１２の側面の複数箇所は、スラブと称される液槽
１６に連通管１８．２ｏ、２２．２４で接続されている
。また、溶解管１２の下部には、酸素ガス吹込管２６が
設置されている。そして、溶解管１２及びスラブ１６中
には硝酸等の酸溶液が充填されている。

吹込管２６から酸素ガスを吹き込むと、このガスは溶解
管１２中を上昇し、これに伴って溶解管１２中の液も上
昇して連通管２２からスラブ１６内に入り、連通管１８
から再び溶解管１２中に戻り、循環する。

なお液の一部は、中間のレベルに設置された連通管２０
を通ってスラブ１６と溶解管１２とを往来する。連通管
２４はガス流通用のものであり、吹込管２６から溶解管
１２内に吹き込まれた酸素ガスが、この連通管２４を通
・す、スラブ１６内に入る。

籠体１４中には、短く切断された使用済核燃料が装入さ
れており、次のような化学反応式に従い次第に酸溶液に
溶解してゆく。

ＵＯ＋２）１８０　　÷　展０２→υ０２（Ｎｏ３）２
＋８２０なおスラブ１６には、図示はされていないが、
核燃料が溶は込んだ酸溶液の抜出手段、新しい酸溶液の
供給手段、不溶解性のスラ・ンジの抜出手段等が設置さ
れている。酸化ウラニウム核燃料は。

通常、ステンレス等のパイプに挿入されているが、この
切断屑や酸化ウラニウム棒中の不溶解性等がスラッジと
なって、酸溶液中に含まれるのである。

また酸化ウラニウム棒が挿入されたパイプそれ自体は酸
溶液には溶けず、酸化ウラニウムが溶は出した後でも籠
体１４中に残留するので、溶解終了後、籠体１４を引き
上げ、残ったパイプを取り出す。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の使用済核燃料の溶解管においては、連通管１
８から溶解管１２中に入り、その中を上昇する酸溶液は
、籠体１４の底面を通り、更に籠体１４内を上昇しよう
とする。

ところが、籠体１４内には、短く切断された使用済核燃
料が多数装入されているので、酸素ガス吹込量を増加し
液の上昇速度を大きくしようとしても、気泡の上昇量に
上限があり、所定量以上の酸素ガスを吹き込むことがで
きなかった。

そのため、溶解管ｌｚ中を流れて使用済核燃料と接触す
る酸溶液の流通量に上限があり、使用済核燃料の溶解に
かなり長い時間を要するという問題があった。

また、１記従来例においては、溶解管１２とスラブ１６
の下部との連通管１８が湾曲して、部分的に勾配が無い
か又は極めて小さい部分があり、そのため、スラッジが
貯まり易いという問題があった。

［問題点を解決するための手段］ 上記従来の問題点を解決するために、本発明は、第１図
、第３図等に示す如く、溶解される使用済核燃料保持用
の籠体が内部に装入された溶解管１２と、この溶解管１
２に対して複数本の連通管１８．２２．２４で連結され
たスラブ１６とを有する使用済核燃料の溶解装置におい
て、スラブ１６を筒状とし、このスラブ１６の底部から
酸素ガス又は酸素を含む気体を吹き込んで、酸溶液をス
ラブ１６内では上向流となり溶解管１２内では下向流と
なるように循環させる。また溶解管１２とスラブ１６と
の連通管１８を、直管又は直管状２８を設ける６ ［作用］ スラブ１６の底部から吹き込まれた気体がスラブ１６中
を上昇すると、これに伴ってスラブ１６内の酸溶液が上
向きに流れ、連通管２ｚを経て溶解管１２内に入る。溶
解管１２内では酸溶液は下向きに流れ、その途中で使用
済核燃料の酸化ウラニウムを溶解し、スラッジ捕集部２
８でスラッジが分離された後、連通管１８からスラブ１
６内に戻る。

このような本発明の使用済核燃料の溶解装置においては
、スラブ１６内に気体が吹き込まれるので、多量の気体
を吹き込んで酸溶液の循環量を増大させることができる
。そのため、使用済核燃料に多量の酸溶液が接触するよ
うになり、使用済核燃料の溶解速度が大きくなる。また
、多量の気体を吹き込むので、酸素ガスの替わりに空気
を吹き込んでも、酸化ウラニウムの溶解に必要な酸素を
十分に供給でき、高価な酸素ガスの使用の必要がない。

また、使用′済核燃料との接触により液中に含まれるよ
うになったスラッジは、溶解管１２の下部に位置する捕
集部ですぐに捕集されるので、液中のスラッジ含有量が
小さくなる。そして、連通管１８が傾斜して設置されて
おり、従来の如く勾配の小さい部分が無いので、連通管
１８にスラッジが貯まるごとが無い。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す使用済核燃料の溶
解装置の概略的な縦断面図である。

第１図において、溶解管１２の内周面の中間レベルの部
分にリング１３が設けられ、籠体１４がこのリング１３
に掛止されている。

溶解管１２は、連通管１８．２２．２４により、その側
面部がスラブ１６に接続されている。連通管１８は、本
実施例では直管が用いられ、スラブ１６から溶解管１２
に向って下り勾配となるよう設置されている。連通管２
４は溶解管１２の上部のレベルの部分に、また連通管２
２は籠体１４の頂部よりも若干上方のレベルの部分に、
それぞれ設けられている。

本実施例では、溶解管１２の側周面にはジャケット３０
．３２が設けられ、酸溶液を必要に応じ冷却し又は加熱
するために、冷却水又は加熱水られている。この捕集部
２８の構成を次に説明すると、溶解管１２の底部が開口
部とされ、この開「１部分を覆う様に筒形の容器状部材
３４が固着されている０、容器状部材３４は大径部３４
ａ、細径部３４ｂ及びテーパ部３４ｃからなり、テーパ
部３４ｃと溶解管１２の開口縁との間に間隙が形成され
ている。また大径部３４ａの上端は溶解管の下部外周面
に固着されている。そして前記の連通管１８はこの大径
部３４ａに接続されている。

溶解管ｌｚ内を下向きに流れてきた酸溶液は、その下端
開口縁を回り込んで大径部３４ａの内側部に入り、スラ
ッジは、酸溶液の回り込みに際し分離され、容器状部材
３４の底部に沈殿する。

容器状部材３４の底部には、沈殿したスラッジを取り出
し易くするために、カップ状スラッジ受３６が装入され
ている。

籠体１４としては、ステンレス等、耐酸性の金網の有底
筒状体、あるいは、周壁面と底面とに多数の孔を穿設し
た有底筒状体等、要するに液がその周壁面と底面とを通
過でき、かつ使用済核燃料の切断体をその内部に保持で
きる構造のものが用いられる。

また、スラブ１６は筒状であり、その下部はテーパ状に
絞られ、気体の吹込管２６はこのスラブ１６の底部に設
けられている。このスラブ１６にもジャケット４２．４
４が設けられ、必要に応じ冷却水又は加熱水が供給され
、酸溶液の冷却又は加熱が行なわれる。なお、スラブ１
６には排液管４６と排ガス管４゛８とが設けられている
。

このように構成された実施例に係る使用済核燃料の溶解
装置において、吹込管２６から吹き込まれた気体のスラ
ブ１６内の上昇に伴って、酸溶液はスラブ１６内を・上
昇し、連通管２２から溶解管１２内に入って下向きに流
れ、液体１４内に流入し、液体１４内の使用済核燃料と
接触し、核燃料が溶解される。またこの際、スラッジが
酸溶液に含有されるようになる。この酸溶液は捕集部２
８を通ってスラッジが分離された後、連通管１８からス
ラブ１６に入り、循環される。（なお、スラブ１６内に
入った酸溶液の一部は排液管４６によりスラブ１６から
排出され、替わりに新しい酸溶液が供給される。） また溶解管１−２内で弗酸溶液から脱離し−た気体は、
連通管２４を通ってスラブ１６内に入り、スラブ１６内
に吹き込まれた気体と共に、排ガス管４８から排出され
る。

このＷ４１の実施例では、直管状の連通管１８が示され
ているが、本発明においては、直管状のもの１例えば、
複数本の直管を〈字形に接続した屈曲管を用いても良い
。この場合でも、勾配の小さい部分が生じない様に、管
の全長に渡って傾斜をつける。

また、本発明においては、溶解管１２からスラブ１６へ
向って下り勾配となるように連通管１８を設けても良い
。

第３図は本発明の第２の実施例に係る使用済核燃料の溶
解装置の要部を示すものである。

この実施例においては、溶解管１２中に装入される液体
１４内に多孔管３８を立設し、この多孔管３８の−１一
端を液体１４の上部に開口させると共に、多孔管３８の
下端をプラグ４０で封塞している。また液体１４は、溶
解管１２に形成されたテーパ部１２ａに掛止されている
。

この実施例に係る使用済核燃料の溶解管において、溶解
管１２内を下向きに流れる酸溶液の一部は、液体１４の
上部から液体１４内に入る。また酸溶液の残部は、多孔
管３８の上端開口から多孔管３８内に入り下向きに流れ
る。そしてその途中で、少しずつ、多孔管３８の周壁の
孔を通過して液体１４内に入る。このようにして液体１
４内の使用済核燃料は酸溶液と満遍なく接触し、核燃料
が速やかに溶解される。

液体１４を通過し、核燃料を溶かし込んだ酸溶液は第１
の実施例と同様に捕集部２８でスラ・ンジが分離された
後、連通管１８を通ってスラブ１６に循環される。

第４図は、本発明の第３の実施例に係る使用済核燃料の
溶解装置の要部を示すものである。

この実施例は、液体１４の底面外周部にコーン状にテー
パを付け、このテーパ部を溶解管のテーパ部１２ａと係
合させるようにしたものである。

このようにすれば、液体１４が安定して溶解管１２内に
保持される。

第５図は本発明の第４の実施例に係る使用済核燃料の溶
解装置の要部を示すものである。

この実施例においては、液体１４の下部が細径部１４ａ
となっており、上方の大径部１４ｂとの境目に段部１４
ｄが形成されている。そして溶解管１２の内周面にはリ
ング１３が設けられており、このリング１３に液体段ｍ
１４ｄが掛止され、液体１４を溶解管１２内に保持する
ようにしている。

なお段部１４ｄの−Ｅ面側に傾斜部１４ｃを設けてコー
ン状とすれば、細径部１４ａ内に使用済核燃料を容易に
挿入できる。

第５図の実施例では大径部１４ｂが設けられているが、
この大径部１４ｂを設けず、即ち、段部１４ｄより上部
の部分を無くし、替わりに多孔管２８の上端部にワイヤ
、細棒等を連結し、このワイヤ、細棒等を引張って液体
１４を溶解管１２内に出し入れするようにしても良い。

第６図は、そのような、多孔管３８を有し、大径部１４
ｂを有さない液体１４が、リング１３に掛止されて溶解
管１２内に設置された使用済核燃料の溶解装置の縦断面
図である。

この実施例において、スラブ１６は、気体吹込管２６が
設置された筒状のスラブ本体’１６　ａ、該スラブ本体
１６ａ上に筋膜された蓋体１６ｂ、スラブ本体１６ａの
下部に連設された細筒状のスラッジ捕集部１６ｃからな
る。

スラブ本体１６ａの内部には、酸溶液加熱用のスチーム
ヒータ６４が設けられている。（６６は復水器である。

） スラッジ捕集部１６ｃの下部には、気体吹込管５４、液
体吹込管５６、スラッジ抜出管５８が接続されている。

またスラッジ捕集部１６ｃに、連通管１８が接続されて
いる。即ち、本実施例では、スラッジ捕集部は連通管１
８を介して溶解管１２に接続されている。

蓋体１６ｂには、連通管２２．２４が接続されている。

連通管２２は、溶解管１２のリング１３よりも若干下方
の部分に接続されている。また、溶解管１２内周面と液
体１４外周面との間隙の下部を塞ぐように、リング状部
材６２が溶解管１２内に設置されている。

なお、ガス排出管４８と溶解管１２の上部とが、配管６
０で連通されており、溶解管１２内の気体の一部は配管
６０を経て排出される。

この第６図の装置において、気体吹込管２６かも酸素、
空気等の気・体を吹き込むと、スラブ本体１６ａ内の酸
溶液はスチームヒータ６４で加熱されつつ上昇し、スラ
ブ本体１６ａの上端をオーバーフローし、連通管２２か
ら溶解管１２内に入る。そして、溶解管１２内周面と液
体１４の外周面との間を流下しながら、少しづつ液体１
４の外周面の孔を通って液体１４内に流入し、核燃料と
接触してこれをｅ解する。

液体１４を出た酸溶液は連通管１８を通ってスラッジ捕
集部１６ｃに入り、スラッジが分離される。　即ち、ス
ラッジ捕集部１６ｃ内に入った酸溶液のうち、液分は捕
集部１６ｃ内を上昇し、スラブ本体１６ｂに戻り、スラ
ッジはスラッジ捕集部１６ｃの底部に沈降する。

スラッジ捕集部１６ｃの底部には、管５４゜５６がら空
気あるいは液体が導入されており、沈降したスラッジは
、これによりほぐされた状態となり、抜出管５８から抜
き出される。

このようにして、この第６図の実施例装置においても、
連通管１８内にスラッジが貯まるごとなく、使用済核燃
料が蓮やかに溶解される。

［効果］ 以上の通り、本発明によれば、酸溶液の循環量を増加さ
せ、酸溶液と使用済核燃料との接触を良好なものとし、
核燃料を迅速に溶解することが可能となる。また溶解管
とスラブの下部との連通管にスラッジが堆積しない。更
に、高価な酸素ガスの代わりに空気を用いることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第６図は本発明の実施例に係る使用
済核燃料の溶解装置を示す縦断面図、第２図は従来例を
示す縦断面図、第４図及び第５図はそれぞれ本発明の異
なる実施例に係る要部断面図である。 １２・・・溶解管、 １４・φ争化体、　　１６−一拳スラブ、１８．２０．
２２．２４−・・連通管、２６・・・気体吹込管、 ２８．１６ｃ・・Φスラッジ捕集部、 ３０．３２．４２．４４・・・ジャッケト、３８・・・
多孔管、　　４０φ・串プラグ。 第１図 、１４ｂ 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）上下方向に設置され、溶解される使用済核燃料保
   持用の籠体が内部に装入された溶解管と、該溶解管に隣
   接して上下方向に設置された筒状のスラブと、該溶解管
   の下部とスラブの下部とを連通する下部連通管と、該下
   部連通管よりも上方のレベルで熔解管とスラブとを連通
   する少くとも１本の連通管と、該スラブの底部に接続さ
   れた気体吹込管と、該溶解管の底部に接続して設けられ
   たスラッジ捕集部と、を備えてなり、前記下部連通管は
   直管又はほぼ直管状であり、かつ傾斜して設置されてな
   ることを特徴とする使用済核燃料の溶解装置。