(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済核燃料の粉体および前記粉体を溶かす硝酸液が下側から供給される溶解槽と、前記溶解槽内に回転自在に置かれ、かつ前記粉体および前記硝酸液を旋回させながら外周側で上昇する旋回上昇流を生じさせる撹拌体と、前記撹拌体の上側に位置するように前記溶解槽内に置かれ、かつ前記旋回上昇流を中心で降下する下向の流れに転流させる上昇阻止手段と、前記上昇阻止手段の中心に設けられ、かつ前記粉体の溶解が十分に進んだ溶解液が通って上昇する流通口とを有することを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記上昇阻止手段は、前記撹拌体の回転で旋回上昇する粉体の動きを下方へ向ける複数の固定翼を有することを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記固定翼は、前記旋回方向に向かって下がる傾きをもつことを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【請求項４】
請求項１の記載において、
前記上昇阻止手段は、中心側端部のところで重なり合う程度の大きさをもつ半円状の旋回上昇阻止板を多段に配置し、かつ外周側に向けて上がるように傾むけたことを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【請求項５】
請求項１の記載において、
前記上昇阻止手段は、中心に流通口が設けられた逆円錐形状の旋回上昇阻止板を有することを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【請求項６】
請求項３の記載において、
前記固定翼の上側に、流通穴が設けられている上板を配置したことを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【請求項７】
使用済核燃料の粉体と前記粉体を溶かす硝酸液が下側から供給される溶解槽と、前記溶解槽内に回転自在に置かれ、かつ前記粉体と前記硝酸液を旋回させながら外周側で上昇する旋回上昇流を生じさせる撹拌体と、前記撹拌体の上側に位置するように前記溶解槽内に置かれ、かつ前記旋回上昇流を中心で降下する下向の流れに転流させる上昇阻止手段と、前記上昇阻止手段の中心に設けられ、かつ前記粉体の溶解が十分に進んだ溶解液が通って上昇する流通口と、前記粉体を供給する粉体供給系と、前記硝酸液を供給する硝酸供給系と、前記溶解液を前記溶解槽の上側から流出させる溶解液抜き取り系とを有することを特徴とする核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核燃料サイクルにおける、例えば、使用済みＭＯＸ（Ｍｉｘｅｄ  Ｏｘｉｄｅ：混合酸化物）の燃料を再処理するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スラリー（粉体）の撹拌装置は、特開平７−６００９３号公報に記載されている。この撹拌装置は、図６に示すように撹拌槽５０内の粉体５１と液体を撹拌手段５２（撹拌翼）で撹拌するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような撹拌装置で使用済核燃料の溶解処理を試みたところ、粉体の未溶解微粒子が撹拌翼の撹拌によって上昇し、撹拌槽の上部に備わる溶解液の抜き取り口から流出してしまうという問題が確認された。
【０００４】
本発明は、その問題に対処し、未溶解微粒子の流出を抑えることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本明は、使用済核燃料の再処理攪拌式粉体溶解装置にあって、粉体の旋回上昇を阻止する上昇阻止手段を撹拌体の上側位置に設けたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係わる実施例について図面に沿って説明する。
【０００７】
まず、図１および図２の（イ）、（ロ）に示す実施例について述べる。
【０００８】
図２の（イ）は、溶解槽を縦に断面した図。（ロ）は溶解槽を横に断面した図である。
【０００９】
再処理する核燃料は、種々あるが、ここではＭＯＸ（Ｍｉｘｅｄ  Ｏｘｉｄｅ：混合酸化物）の燃料を挙げて説明する。
【００１０】
溶解槽１は縦長の筒形容器である。溶解槽１内には、回動自在なる撹拌体（平板垂直撹拌パドル）３が備わる。溶解槽１の外周はスチームジャケット２４で包まれ、スチームジャケット２４の内側空間には、加熱用にスチームが供給される。
【００１１】
溶解槽１の上側には、モータ8が据えられ、撹拌体３を支持するシャフト２にギヤーを介してモータ8の回転を伝える構成になっている。
【００１２】
溶解槽１内には、撹拌体３の上側に後述する未溶解微粒子の旋回上昇を抑える上昇阻止手段としての固定翼１１が備わる。この固定翼１１は、扇形を有し、前記シャフト２の回りに多数並ぶように配置される。
【００１３】
固定翼１１は溶解槽１に固定支持される。固定翼１１の外周は溶解槽１の内周面に当接しているが、内側端はシャフト２の外周に接しないように僅かな隙間が設けられ、シャフト２の回転に際し、固定翼１１の内側端は接しないようにしている。
【００１４】
隣接する固定翼１１の端側は、互いに重なるように置かれ、かつ撹拌体３の回転方向に向かって下るような傾きをもって配置されている。
【００１５】
ＭＯＸ燃料等が貯まる粉体槽７は、粉体供給管５をもって溶解槽１の下側に連通している。この粉体槽７、および粉体供給管５を有する粉体供給系は粉体供給管５の途中にバルブが備えられ、溶解槽１への供給を止めることができる。
【００１６】
硝酸液が貯まる硝酸液槽６は、硝酸供給管４をもって溶解槽１の下側に連通している。この硝酸液槽６、および硝酸供給管４を有する硝酸供給系は硝酸供給管４の途中にバルブが備えられ、溶解槽１への供給量を加減したり、供給を止めることができる。
【００１７】
溶解槽１の上側には、溶解液抜き取り口が設けられる。溶解液抜き取り口の高さ位置は、固定翼１１のよりも上から溶解槽１の最上位置の範囲であればよい。この溶解液抜き取り口は、溶解液抜き取り管１２をもって溶解液貯槽１７に連通している。さらに溶解液貯槽１７は溶解液調整槽１８に連通している。溶解液抜き取り口から溶解液調整槽１８に至る溶解液抜き取り系には、溶解液抜き取り管１２の途中にフィルター１４、電磁バルブ１３が備わる。
【００１８】
スチームジャケット２４の下側には、スチーム入り口９が、上側にはスチーム出口１０が備わる。約６０℃〜８０℃のスチームがスチームジャケット２４に供給され、溶解槽１を外側から温める。前述した溶解液抜き取り口は、スチーム出口１０より少し低いところに設けられ、溶解液の液面２０は溶解液抜き取り口と面一になる。
【００１９】
溶解槽１の上側（溶解液抜き取り口より上側）には、ＭＯＸ燃料と硝酸の反応により発生するオフガス（ＮＯx）の排出口が設けられ、オフガス排出管２３を介してオフガス処理系１９に連通している。さらにオフガス処理系１９は前記溶解液貯槽１７に連通している。
【００２０】
ＭＯＸ燃料の粉体が溶解する反応は、発熱反応であるので突沸が起こる可能性がある。この時オフガス（ＮＯx）に混入する溶解液を回収するために、オフガス処理系１９を溶解液貯槽１７に連通したのである。
【００２１】
液抜き用スチームジェットポンプ１６は、吸い込み側が溶解槽１の底部側に連通するように置かれている。溶解槽１の底に貯まる溶解しない残渣物等を液抜き用スチームジェットポンプ１６で抜くことができる。
【００２２】
溶解槽１内の硝酸濃度を計る三つの硝酸濃度分析装置１５が備わる。溶解槽１底側、中部（撹拌体３と固定翼１１）、上部（固定翼１１の上側）を計測するように設けられている。溶解槽１の底側、中部、上部の硝酸濃度を硝酸濃度分析装置１５で計測し、溶解が良く行なわれる状態が維持できるように、粉体供給系のバルブおよび硝酸供給系のバルブを操作して粉体および硝酸液の供給量を加減する。
【００２３】
粉体槽７、硝酸液槽６よりＭＯＸ燃料、硝酸液を溶解槽１に供給しながら、撹拌体３を撹拌回転することで、ＭＯＸ燃料の溶解が進行し、溶解された溶解液は、溶解槽１の上部にある溶解液抜き取り口からオーバフローし、溶解液抜き取り系を経由して溶解液貯槽１７ないし溶解液調整槽１８に流れる。
【００２４】
かかる溶解過程で、撹拌体３の撹拌回転に伴い撹拌体３の上側では旋回上昇流が生じる。この旋回上昇流は旋回しながら外周側で上昇し、中心で降下する流れ状態を呈する。
【００２５】
溶解液になる途中の未溶解微粒子（細かな１００μｍ程度の粉体）が、旋回上昇流に乗り上昇する。大きい粒子では重くて沈んでいるが、微粒子になってくると重みが少なくなって旋回上昇流に乗るものと考えられる。
【００２６】
旋回上昇流に乗って上昇する未溶解微粒子は、撹拌体３の上方に置かれた傾きのもつ固定翼１１に衝突して下方に方向を変えて降下するため、未溶解微粒子が固定翼１１を超えて上側に行く可能性は少なくなるのである。このため、粉体の溶解が十分に進んだ溶解液となった液が溶解液抜き取り口から流出され、未溶解微粒子が溶解液抜き取り口からオーバフロ−することは少なくなるのである。
【００２７】
固定翼１１は撹拌翼３の回転方向（旋回上昇流の回転方向）に向かって下がる傾きをもっていることに加え、固定翼１１の端側が、互いに重なるように配置されている。このため、固定翼１１の間に隙間がなく、旋回上昇流に乗った未溶解微粒子が固定翼１１の間を抜けて上側に逃げ難くなるので、未溶解微粒子のオーバフロ−が少なくなる。
【００２８】
これにより、使用済み核燃料の再処理速度を向上させ、核燃料サイクルプロセスの処理能力を向上させることができる。
【００２９】
次に図３の（イ）、（ロ）に示す他の実施例について説明する。
【００３０】
図３の（イ）は、溶解槽を縦に断面した図。（ロ）は溶解槽を横に断面した図である。
【００３１】
この実施例の説明は、図２と違うところを主に説明し、共通するところは同じ符号を付して説明は省略する。
【００３２】
上昇阻止手段を構成する旋回上昇阻止板１１’は、半円形状をしている。この旋回上昇阻止板１１’は、中心側端部のところが互いに交互に重なるように多段に積み上げ配置する。旋回上昇阻止板１１’の外周は溶解槽１の内周に当接して固定する。旋回上昇阻止板１１’の中心側端部の中央には、前記シャフト２が挿入される穴を設ける。穴とシャフト２が接触しない程度の隙間を設ける。
【００３３】
旋回上昇阻止板１１’は、外周側が上がる傾きをもって配置されている。また旋回上昇阻止板１１’は、逆円錐の形状にしても良い。
【００３４】
撹拌体３の撹拌回転に伴う旋回上昇流は、旋回上昇阻止板１１’で衝突して下向きに転流するので、未溶解微粒子が溶解液抜き取り口から流出する可能性は少なくなるのである。
【００３５】
次に図４の（イ）、（ロ）に示す他の実施例について説明する。
【００３６】
図４の（イ）は、溶解槽を縦に断面した図。（ロ）は溶解槽を横に断面した図である。
【００３７】
この実施例の説明は、図２と違うところを主に説明し、共通するところは同じ符号を付して説明は省略する。
【００３８】
上昇阻止手段を構成する旋回上昇阻止板を１１’’は、逆円錐の形状をしている。この旋回上昇阻止板の中心に流通口が設けられ、この流通口にシャフト２が通されている。
【００３９】
撹拌体３の撹拌回転に伴う旋回上昇流は、旋回上昇阻止板１１’’で衝突して下向きに転流するので、未溶解微粒子が溶解液抜き取り口から流出する可能性は少なくなるのである。溶解が十分に進んだ溶解液は流通口を通って上昇し、溶解液抜き取り口から流出する。
【００４０】
次に図５に示す他の実施例について説明する。図５は、溶解槽を縦に断面した図である。
【００４１】
この実施例の説明は、図２と違うところを主に説明し、共通するところは同じ符号を付して説明は省略する。
【００４２】
固定翼１１の上側に、多数の流通穴が設けられている上板２１を配置したところが図２の実施例と違う。
【００４３】
上板２１が固定翼１１の上側にあるので、未溶解微粒子の上昇は更に抑えられ、未溶解微粒子が溶解液抜き取り口から流出する可能性は更に少なくなる。
【００４４】
また上板２１の流通穴の位置を固定翼１１の位置関係より適宜選択することで、未溶解微粒子の流出をより少なくすることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、未溶解微粒子の流出を少なく抑えることができ、使用済み核燃料の再処理速度を向上させ、核燃料サイクルプロセスの処理能力を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる実施例を示すもので、核燃料再処理攪拌式粉体溶解装置の縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる実施例を示すもので、溶解槽の縦断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる他の実施例を示すもので、溶解槽の縦断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係わる他の実施例を示すもので、溶解槽の縦断面図。
【図５】本発明の実施の形態に係わる他の実施例を示すもので、溶解槽の縦断面図。
【図６】従来例を示す図。
【符号の説明】
１…溶解槽、２…シャフト、３…撹拌体（平板垂直攪拌パドル）、４…硝酸供給管、５…粉体供給管、６…硝酸液槽、７…粉体槽、８…モータ、９…スチーム入り口、１０…スチーム出口、１１…固定翼、１２…溶解液抜き取り管、１３…電磁バルブ、１４…フィルター、１５…硝酸濃度分析装置、１６…液抜き用スチームジェットポンプ、１７…溶解液貯槽、１８…溶解液調整槽、１９…オフガス処理系、２０…液面、２１…上板、２３…オフガス排出管、２４…スチームジャケット。
【図１】
0003689073.tif 000002
【図２】
0003689073.tif 000003
【図３】
0003689073.tif 000004
【図４】
0003689073.tif 000005
【図５】
0003689073.tif 000006
【図６】
0003689073.tif 000007