JPS63173947A - 電解セル - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は溶液中の溶解物質、例えば核燃料処理施設のウ
ラン等の濃度および原子価を測定するフロークーロメト
リ用の電解セルに係り、とりわけ電解セルの作用電極の
交換作業を容易に行うことができる電解セルに関する。

（従来の技術） 核燃料再処理の主工程は、溶媒抽出法により、使用済燃
料に含まれるウランおよびプルトニウムを、核分裂生成
物から分離し、さらにウランおよびプルトニウムを精製
するものである。この工程を連続的かつ経済的に運転す
るためには、温度、圧力、流量などの他に、溶液中のウ
ランおよびプルトニウムの濃度およびこれらの原子価な
どの化学状態を検知する必要がある。

この溶液中の濃度および原子価を測定する装置として、
従来、定電位電解法によって電気化学的に測定するフロ
ークーロメトリが知られており、このフロークーロメト
リには電解セルが用いられている。

第２図に従来の電解セルを示す。ケーシング１内に、ア
ルミナ多孔質等からなり内部に被検液流路が形成される
円筒状の電解隔膜３が配設され、また、電解隔膜３内に
はグラジ−カーボン等からなる集電体４が挿入され、こ
の電解隔膜３および集電体４によって作用電極収納体２
が構成されている。

また、この作用電極収納体２内部には作用電極６が軸方
向に充填されている。この作用電極６は広い電位範囲に
適用可能な材質、例えば炭素繊維あるいはグラジ−カー
ボン繊維などの束からなっている。作用電極６は作用電
極部分を流れる被検液内の溶解物質の全てを電解するも
のであり、このため被検液流路の断面に対して８０％前
後の充填率となるように作用電極収納体２内部に挿入さ
れる。また、電解隔膜３の外側には液絡部が電解隔膜３
に接近するようにした参照電極１４が配設されると共に
、電解隔膜３の周囲に貴金属からなる対極７が配設され
ている。

またケーシング１内の対極７の周囲は、被検液と同種の
溶液あるいは塩化カリウム溶液等の対極液１１で満たさ
れている。又、作用電極収納体２の両側には流入口１６
および流出口１７が接続されており、被検液は作用電極
収納体２内の作用電極６の部分のみを流れるようになり
でいる。この作用電極６への電位の印加および電解電流
の取り出しは、作用電極６に平行に配置された集電体２
を介して行われる。

また、前記電解隔膜３の気孔率、孔径あるいは厚みなど
は、電解隔膜３を通じて作用電極６側から対極液１１側
へ漏洩する被検液の量が被検液量に比べて無視できる範
囲内におさまるように予め、設定されている。

このような電解セル′の作用電極６に参照電極１４の電
位を基準とした溶解物質の電解電位をポテンショスタッ
ト（図示せず）で印加し、溶解物質を含む被検液を一定
流量で流したときに作用電極６および対極７の間には次
式に示す大きさの電解電流が流れる。

１ｌｌｌｌｎ・ＦＩＩＣｌｌｆ この式において、ｉは電解電流（Ａ）、ｎは分析物質の
電解に関与する電子数、Ｆはファラデ一定数（Ｃ／ｍｏ
ｌ　）　、Ｃは分析物質の濃度（ｓｏｌ　／ｆｉ）、ｆ
は被検液流！１　（１／ｓｅｅ　）である。ここでｎと
Ｆは既知の値であるから、作用電極６および対極７の間
を流れる電解電流を測定することで溶解物質の濃度を検
出することができる。従って、この電解セルを使用する
ことで、核燃料再処理工程において塩析剤として使用さ
れている硝酸溶液オンおよびＰｕ”、Ｐｕ”＊のプルト
ニウムイオンの定量が０．３ｔｒ／ｆ１程度の濃度域ま
で行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、電解セルを長時間使用すると、作用電極６に
汚れが蓄積して測定性能が劣化する場合があり、このよ
うな場合は作用電極６を交換しなければならない。この
作用電極６を交換するにあたっでは、まず対極液１１を
ドレンしてケーシング１を分解し、その後作用電極収納
体２を取出して作用電極６を交換している。

しかしながら、対極液１１をドレンした上、ケーシング
１を分解することは、保守管理の上で煩雑であり、とり
わけ核燃料再処理工程での使用上安全面からも問題であ
る。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
作用電極収納体を取出して作用電極を交換する作業を、
簡単に行うことができる電解セルを提供することを目的
としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、内部に対電極および参照電極が配設され対極
液が貯留されたケーシングの底面に円形座を形成し、内
部に作用電極が充填された円筒状の作用電極収納体を、
その下端が前記円形座に当接するよう前記ケーシング内
に着脱自在に垂設してなる電解セルである。

（作　用） 作用電極収納体を上方に引き上げることにより、容易に
作用電極収納体をケーシングから取外すことができ、作
用電極の交換作業を容易かつ簡単に行うことができる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明による電解セルの一実施例を示す断面図
である。

電気絶縁性のケーシング１内に、アルミナ多孔質体の電
解隔膜３とグラジーカーボン製の集電体４とからなる円
筒状の作用電極収納体２が、垂直方向にボルト９によっ
て固着されている。電解隔膜３と集電体４とは同一の内
径および厚さを有し、また作用電極収納体２の上部には
、作用電極収納体２の下部より流入した被検液を流出さ
せる流出ノズル１２が水平方向に取付けられている。さ
らに、作用電極収納体２内の被検液流路２ａには、炭素
繊維の束からなる作用電極６が、電解隔膜３および集電
体２の双方に位置するように充填されている。

また、ケーシング１内であって作用電極収納体２の周囲
には、円筒状の白金網製の対極７が配置されている。ま
た、ケーシング１の底面には円形座、例えば金コーティ
ングした金属性の中空リング１０が設けられており、こ
の中空リング１０は作用電極収納体２の下端と当接して
いる。さらに、ケーシング１の底１１ａの側方に被検液
流入用の流入ノズル８が取り付けられており、この流入
ノズルは中空リング１０内とケーシング底部１９で連通
している。

また、ケーシング１内には対極液１１として硝酸溶液が
満たされており、この対極液の液面１１ａは流出ノズル
１２よりわずかに低いレベルとなるようオーバフロー管
１３により規制されている。さらに、ケーシング１内に
は電解隔膜３表面付近にその液絡部がくるように、参照
電極１４が配置されている。

尚、集電体４には金線である作用電極リード線１５が接
続されており、この集電体４の外側表面と作用電極リー
ド線１５には対極液１１と電気的接触しないように電気
絶縁物がコーティングされている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。

被検液を一定流量で被検液の流入ノズル８に供給すると
、被検液は作用電極６内を流れ被検液の流出ノズル１２
より流出する。このとき、集電体４を介して作用電極６
に参照電極１４の電位を基準とした溶解物質の電解電位
を印加すると、電解隔膜３を通して作用電極６および対
極７の間に溶解物質の濃度と被検液流量に比例した電解
電流が流れる。

この電解電流の上限値は電解隔膜３のイオン導電率によ
り規制されるが、電解隔膜３のイオン導電率はその気孔
径、気孔率、面積に比例し、厚さに反比例する。したが
って、高濃度の溶解物質を測定するためには、電解隔膜
３のイオン導電率つまり気孔径、気孔率等を大きくする
必要がある。

２＋　　　、 実施例では１５ｇ／ｌのＵＯ２イオ／を分析するため気
孔径０．６μｍ、気孔率４０％、内径６φ、外径１４φ
、長さ４０ｍｍのアルミナ多孔体を用いている。

次に時間の経過とともに、作用電極６の表面に汚れが蓄
積して、作用電極６を交換する必要がでてくる場合があ
る。この場合は、作用電極収納体２を固着しであるボル
ト９を締め、流入ノズル１２を取付けたまま作用電極収
納体２全体を上方に引き上げ、ケーシング１から取外す
。続いて作用電極収納体２内の作用電極６を交換し、再
び作用電極収納体２をケーシング１内にボルト９で固着
する。

このように本実施例によれば、ケーシング１内に対極液
１１が満たされた状態においても、対極液１１をドレン
することなく、またケーシング１を分解することもなく
、作用電極収納体２をケーシング１から取外すことがで
きる。このため、作用電極６の交換作業を容易かつ簡単
に行うことができる。

１また、作用電極６を流れる被検液の圧力と対極液１１
の圧力に差があると、電解隔膜３を通して被検波が対極
液１１側へ漏洩し、溶解物質の濃度が小さく測定されて
しまうことがある。この場合の被検波の圧力は、作動電
極６の流動抵抗と静圧によるものである。

しかしながら、本実施例によれば、被検液の流出ノズル
１２を対極液面１１ａよりわずかに上方のレベルに取付
けたので、被検液と対極液１１との間の静圧の差を小さ
くすることができ、被検液の漏洩を小さくすることがで
きる。このため、２＋ １５ｇＬ／ｆｌという比較的高い濃度のＵＯ２イオンを
精度よく測定することできる。

なお本実施例では単一の電解部を有する電解セルについ
て述べたが、電解部が２個以上直列に接続された電解セ
ルであってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、作用電極収納体をケーシングから容易
に取外すことができ、このため作用電極の交換作業を容
易かつ簡単に行うことが！きる。

このため、従来のように対極液をドレンしたり、ケーシ
ングを分解する必要はなく、作用電極の交換作業を行う
ことができるので、とりわけ核燃料再処理工程における
保守管理の容易性および安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電解セルの一実施例を示す断面図
、第２図は従来の電解セルを示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に対電極および参照電極が配設され対極液が貯
   留されたケーシングの底面に円形座を形成し、内部に作
   用電極が充填された円筒状の作用電極収納体を、その下
   端が前記円形座に当接するよう前記ケーシング内に着脱
   自在に垂設してなる電解セル。 ２、作用電極収納体の対極液面より上方部に流出ノズル
   を設けるとともに、作用電極収納体の内部をケーシング
   の底部に取付けられた流入ノズルと連通させたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電解セル。