(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央開口部（２０２）を含む保持プレート（２００）と、
上部（２０６）、基底部（２０８）、ならびに前記上部（２０６）および前記基底部（２０８）を通って延びるスロット（２１０）を含む電気絶縁体（２０４）であって、前記上部（２０６）は前記保持プレート（２００）の前記中央開口部（２０２）を通って延びるように構成される電気絶縁体（２０４）と、
上部セクション（２１４）、下部セクション（２１６）、および前記上部セクション（２１４）と前記下部セクション（２１６）とを分離するリッジ（２１８）を含むコンタクトブロック（２１２）と、を備え、前記上部セクション（２１４）は、前記電気絶縁体（２０４）の前記スロット（２１０）および前記保持プレート（２００）の前記中央開口部（２０２）を通って延びるように構成されるバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項２】
前記保持プレート（２００）は金属で形成される、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項３】
前記電気絶縁体（２０４）はプラスチックで形成される、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項４】
前記プラスチックはポリエーテルケトンである、請求項３に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項５】
前記コンタクトブロック（２１２）は銅で形成される、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項６】
前記銅は銀めっきされている、請求項５に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項７】
前記コンタクトブロック（２１２）の前記上部セクション（２１４）は、１つまたは複数のバスバーと接続するように構成される、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項８】
前記コンタクトブロック（２１２）の前記下部セクション（２１６）は、１つまたは複数の電流供給ケーブル（２２０）と接続するように構成される、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項９】
前記保持プレート（２００）および前記電気絶縁体（２０４）は、両者の間にフロア構造（１３４）を締め付けるように構成される、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項１０】
前記保持プレート（２００）と前記電気絶縁体（２０４）との間に、少なくとも１つのＯリングをさらに備える、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項１１】
前記電気絶縁体（２０４）と前記コンタクトブロック（２１２）の前記リッジ（２１８）との間に、Ｏリングをさらに備える、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【請求項１２】
気密密閉されたグローブボックスまたはホットセル設備の雰囲気を損なわずに前記コンタクトブロック（２１２）を除去できるように、前記電気絶縁体（２０４）の前記上部（２０６）に取り付けるように構成されるキャップをさらに備える、請求項１に記載のバスバー電気フィードスルー（１３２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦によって援助された研究または開発
本発明は、米国エネルギー省によって与えられた契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−０６ＣＨ１１３５７に基づく政府援助によって成された。
【０００２】
本発明は、不純な供給材料から金属を回収するように構成される電解システムのための電気フィードスルーに関する。
【背景技術】
【０００３】
不純な供給材料から金属を回収するために、および／または金属酸化物から金属を抽出するために、電気化学的プロセスを用いることができる。従来のプロセス（可溶性金属酸化物のための）は、金属酸化物をその対応する金属に還元するために、電解液に金属酸化物を溶解し、その後の電気分解または（不溶性金属酸化物のための）選択的なエレクトロトランスポートを典型的に含む。不溶性金属酸化物をそれらの対応する金属状態に還元するための従来の電気化学的プロセスは、単一工程または複数工程のアプローチを用いることができる。
【０００４】
複数工程アプローチは、２つの分離した容器を利用する２工程プロセスとすることができる。例えば、使用済み核燃料の酸化ウランからのウランの抽出は、第１の容器に金属ウランおよびＬｉ2Ｏを生成するために、融解ＬｉＣｌ電解液に溶解されたリチウムを用いて酸化ウランを還元する初期工程を含む。ここで、Ｌｉ2Ｏは融解ＬｉＣｌ電解液に溶けたままである。それから、そのプロセスは第２の容器における電解採取の次の工程を含む。そこでは、融解ＬｉＣｌに溶解されたＬｉ2Ｏが電気分解されて酸素ガスを発生し、リチウムを再生する。したがって、結果として生じる金属ウランは、電気精錬プロセスで抽出することができる。一方、再生されたリチウムを含む融解ＬｉＣｌは、別のバッチの還元工程用に再利用することができる。
【０００５】
しかしながら、複数工程アプローチは、いくつかの工学的な複雑さ、例えば溶融塩および還元体を高温で１つの容器から別の容器へ移送することに関する問題などを含んでいる。さらにまた、溶融塩中の酸化物の還元は、電解液−還元体システムによって熱力学的に制約されるおそれがある。特に、この熱力学的制約は、所与のバッチで還元することができる酸化物の量を制限する。その結果、要求される生産量を満たすためには、融解電解液および還元体のより頻繁な移送が必要である。
【０００６】
他方で、単一工程アプローチは、陰極および陽極と共に金属酸化物を互換性のある融解電解液に浸漬することを一般的に含む。陽極および陰極を充電することによって、金属酸化物（陰極と電気的に接触する）は、融解電解液による電解変換およびイオン交換によってその対応する金属に還元することができる。しかし、従来の単一工程アプローチは複数工程アプローチより複雑でなくてもよいにもかかわらず、金属生成物の収量は比較的低い。さらにまた、その金属生成物は望ましくない不純物を依然として含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２２２４５４２号公報
【発明の概要】
【０００８】
電気精錬システムのためのバスバー電気フィードスルーは、保持プレート、電気絶縁体、および／またはコンタクトブロックを含むことができる。保持プレートは、中央開口部を含むことができる。電気絶縁体は、上部、基底部、ならびに上部および基底部を通って延びるスロットを含むことができる。電気絶縁体の上部部分は、保持プレートの中央開口部を通って延びるように構成することができる。コンタクトブロックは、上部セクション、下部セクション、および上部セクションと下部セクションとを分離するリッジを含むことができる。コンタクトブロックの上部セクションは、電気絶縁体のスロットおよび保持プレートの中央開口部を通って延びるように構成することができる。
【０００９】
本明細書における非限定的な実施形態の様々な特徴および利点は、添付の図面と共に「発明を実施するための形態」を精査することによって、より明確になり得る。添付の図面は、単に例示するためのものであって、特許請求の範囲を限定するために解釈されるべきではない。明示的に言及されない限り、添付の図面は一定の比率で描画されているとみなすべきではない。明確にするために、図面の様々な寸法を誇張した場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の非限定的な実施形態による電気フィードスルーを含む電気精錬システムの斜視図である。
【図２】本発明の非限定的な実施形態による電気フィードスルーを含む電気精錬システムの断面側面図である。
【図３】本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの共通のバスバーおよび電気フィードスルーに接続される複数の陰極アセンブリの斜視図である。
【図４】本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの分解立体図である。
【図５】本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの部分的な平面図である。
【図６】本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの部分的な側面図である。
【図７】本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの部分的な底面図である。
【図８】本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの断面端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ある構成要素もしくは層が、別の構成要素もしくは層の「上にある」、それらに「接続される」、それらに「結合される」、またはそれらを「覆う」と呼ばれる場合には、それが直接的に他の構成要素もしくは層の上にあるか、それらに接続されるか、それらに結合されるか、またはそれらを覆ってもよいし、あるいは介在する構成要素もしくは層が存在してもよいということを理解すべきである。対照的に、ある構成要素が、別の構成要素もしくは層の「直接上にある」、それらに「直接接続される」、それらに「直接結合される」、またはそれらを「直接覆う」と呼ばれる場合には、介在する構成要素もしくは層が存在しない。本明細書の全体にわたって、類似の符号は類似の構成要素を指す。本明細書で用いられるように、「および／または」という用語は、関係する列挙された要素の１つまたは複数のあらゆる組合せを含む。
【００１２】
様々な構成要素、構成部品、領域、層および／またはセクションを記載するために、第１、第２、第３などの用語を本明細書で用いることができるが、これらの構成要素、構成部品、領域、層および／またはセクションはこれらの用語によって限定されないことを理解するべきである。これらの用語は、１つの構成要素、構成部品、領域、層またはセクションを別の領域、層またはセクションから区別するために用いるに過ぎない。したがって、後述する第１の構成要素、構成部品、領域、層またはセクションは、例示的実施形態の教示を逸脱せずに第２の構成要素、構成部品、領域、層またはセクションと呼ぶことができる。
【００１３】
図面に示す１つの構成要素または特徴と別の構成要素または特徴との関係を説明するための説明を容易にするために、空間的に相対的な用語（例えば、「の下に」、「下部の」、「の上に」、「上部の」など）を、本明細書で用いることができる。空間的に相対的な用語は、図面に示す方向に加えて、使用されるまたは動作するデバイスの異なる方向を含むことを意図していることを理解すべきである。例えば、図面のデバイスが反転した場合には、他の構成要素または特徴「の下に」と記述される構成要素は、他の構成要素または特徴「の上に」位置するであろう。したがって、「の下に」という用語は、上方および下方の両方の方向を含むことができる。さもなければ、デバイスは方向付けすることができ（９０度回転され、または他の方向に）、本明細書で用いられる空間的に相対的な記述語はそれに応じて解釈することができる。
【００１４】
本明細書で用いられる用語は、様々な実施形態だけを記述する目的であって、例示的実施形態を限定することを意図しない。本明細書で用いられるように、単数形は、文脈が明白に示さない限り、複数形も含むことを意図している。「含む」および／または「備える」という用語は、本明細書で用いられる場合には、記述された特徴、整数、工程、動作、構成要素、および／または構成部品の存在を明示するものであって、１つまたは複数の他の特徴、整数、工程、動作、構成要素、および／または構成部品の存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００１５】
例示的実施形態は、例示的実施形態の理想的な実施形態（および中間的な構造）の概略図である断面図を参照して、本明細書に記載される。このように、例えば製造技術および／または許容誤差の、結果的に生じる図示した形状からの変化は、予想されるべきである。したがって、例示的実施形態は、本明細書に示す領域の形状に限定されると解釈するべきではなく、例えば、製造から結果的に生じる形状の偏差を含むべきである。例えば、長方形で図示された注入領域は、典型的には、丸いまたはカーブした特徴を有し、および／または、注入領域から非注入領域へ２値的に変化するのではなくその端部で注入濃度の勾配を有するであろう。同様に、注入によって形成される埋込み領域は、結果として、埋込み領域と注入が起こる表面との間の領域のいくつかの注入になり得る。したがって、図面に示される領域は事実上模式的なものであって、それらの形状はデバイスの領域の実際の形状を示すことを意図するものではなく、また例示的実施形態の範囲を限定することを意図するものでもない。
【００１６】
定義されない限り、本明細書で用いられる全ての用語（技術的および科学的用語を含む）は、例示的実施形態が属する分野の当業者が通常理解するものと同じ意味を有する。さらに理解されるように、用語は、通常用いられる辞書で定義される用語を含むが、関連する技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味をもつと解釈されるべきであって、本明細書で明白に定義されない限り、理想化された、またはあまりに形式的な意味に解釈されない。
【００１７】
本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムは、比較的不純な核供給材料（例えば、不純なウラン供給材料）から精製された金属（例えば、ウラン）を回収するために用いることができる。電気精錬システムは、本願と同日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２５２／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＮＳ２５０９３１の「ＥＬＥＣＴＲＯＲＥＦＩＮＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＲＥＣＯＶＥＲＩＮＧ  ＰＵＲＩＦＩＥＤ  ＭＥＴＡＬ  ＦＲＯＭ  ＩＭＰＵＲＥ  ＮＵＣＬＥＡＲ  ＦＥＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ（不純な核供給材料から精製された金属を回収するための電気精錬システム）」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。不純な核供給材料は、電解酸化物還元システムの金属生成物であってもよい。電解酸化物還元システムは、金属の次の回収を可能にするために、酸化物をその金属形式に還元することを容易にするように構成することができる。電解酸化物還元システムは、２０１０年１２月２３日に出願された米国特許出願第１２／９７８，０２７号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２２８／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＡＲ２４６１４０の「ＥＬＥＣＴＲＯＬＹＴＩＣ  ＯＸＩＤＥ  ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ（電解酸化物還元システム）」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。
【００１８】
一般に、電気精錬システムは、容器、複数の陰極アセンブリ、複数の陽極アセンブリ、電力システム、スクレーパ、および／またはコンベアシステムを含むことができる。電力システムは、本願と同日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２５４／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＡＲ２５２７８３の「ＣＡＴＨＯＤＥ  ＰＯＷＥＲ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ  ＦＯＲ  ＰＯＷＥＲ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ（陰極電力分配システムおよび電力分配のために同システムを用いる方法」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。スクレーパは、本願と同日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２５５／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＡＲ２５２７８７の「ＣＡＴＨＯＤＥ  ＳＣＲＡＰＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ  ＦＯＲ  ＲＥＭＯＶＩＮＧ  ＵＲＡＮＩＵＭ（陰極スクレーパシステムおよびウラン除去のために同システムを用いる方法）」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。コンベアシステムは、本願と同日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２６０／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＡＲ２５６３５５の「ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ  ＲＥＣＯＶＥＲＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＲＥＦＩＮＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ（電気精錬システムのための連続回収システム」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。しかし、電気精錬システムはそれに限定されず、本明細書において特に識別されなかった他の構成要素を含んでもよいことを理解すべきである。さらにまた、電気精錬システムおよび／または電解酸化物還元システムは、炉心溶融物および使用済み核燃料の安定化処理のための方法を実行するために用いることができる。この方法は、ＹＹＹＹ年ＭＭ月ＤＤ日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２６２／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＡＲ２５３１９３の「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＲＩＵＭ  ＡＮＤ  ＵＳＥＤ  ＮＵＣＬＥＡＲ  ＦＵＥＬ  ＳＴＡＢＩＬＩＺＡＴＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ（炉心溶融物および使用済み核燃料の安定化処理のための方法）」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。本願と同日に出願され組込まれた特許出願の表を以下に提示する。
【００１９】
【表１】
0006043364.tif 000002
【００２０】
上述したように、電気精錬システムのための不純な核供給材料は、電解酸化物還元システムの金属生成物であってもよい。電解酸化物還元システムの動作の間、複数の陽極および陰極アセンブリは、溶融塩電解液に浸漬される。電解酸化物還元システムの非限定的な実施形態では、溶融塩電解液は塩化リチウム（ＬｉＣｌ）であってもよい。溶融塩電解液は、約６５０℃の温度に維持することができる（＋５０℃、−３０℃）。電気化学的プロセスは、還元ポテンシャルが陰極アセンブリで発生するように実行され、陰極アセンブリは酸化物供給材料（例えば、金属酸化物）を収容する。還元ポテンシャルの影響を受けて、金属酸化物の金属イオンは金属に還元され、金属酸化物（ＭＯ）供給材料からの酸素（Ｏ）は酸化物イオンとして溶融塩電解液に溶解し、それによって、陰極アセンブリに金属（Ｍ）が残る。陰極反応は、以下の通りであり得る。
【００２１】
ＭＯ＋２ｅ-→Ｍ＋Ｏ2-
陽極アセンブリでは、酸化物イオンが酸素ガスに変換される。プロセス中に酸素ガスを希釈し、冷却し、電解酸化物還元システムから取り除くために、陽極アセンブリの各々の陽極シュラウドを用いることができる。陽極反応は、以下の通りであり得る。
【００２２】
Ｏ2-→１／２Ｏ2＋２ｅ-
金属酸化物は二酸化ウラン（ＵＯ2）であってもよいし、還元生成物は金属ウランであってもよい。しかし、電解酸化物還元システムを用いて、他のタイプの酸化物をそれらの対応する金属に還元することもできることを理解すべきである。同様に、電解酸化物還元システムで使用する溶融塩電解液は、特にそれに限定されるわけではなく、還元される酸化物供給材料応じて異なってもよい。
【００２３】
電解酸化物還元の後、電解酸化物還元システムの金属生成物を収容するバスケットは、金属生成物から精製された金属を得るためのさらなる処理のために、本発明による電気精錬システムへ移送される。より明確に述べると、電解酸化物還元システムからの金属生成物は、本発明による電気精錬システムのための不純な核供給材料として役立つ。特に、電解酸化物還元システムでは、金属生成物を収容するバスケットは陰極アセンブリであるが、電気精錬システムでは、金属生成物を収容するバスケットは陽極アセンブリである。先行技術による装置と比較して、本発明による電気精錬システムは、精製された金属の著しくより大きな収量を可能にする。
【００２４】
図１は、本発明の非限定的な実施形態による電気フィードスルーを含む電気精錬システムの斜視図である。図２は、本発明の非限定的な実施形態による電気フィードスルーを含む電気精錬システムの断面側面図である。
【００２５】
図１、図２を参照すると、電気精錬システム１００は、容器１０２、複数の陰極アセンブリ１０４、複数の陽極アセンブリ１０８、電力システム、スクレーパ１１０および／またはコンベアシステム１１２を含む。複数の陰極アセンブリ１０４の各々は、複数の陰極ロッド１０６を含むことができる。電力システムは、フロア構造１３４を通って延びる電気フィードスルー１３２を含むことができる。フロア構造１３４は、グローブボックスのグローブボックスフロアであってもよい。あるいは、フロア構造１３４は、ホットセル設備の支持プレートであってもよい。コンベアシステム１１２は、入口パイプ１１３、トラフ１１６、チェーン、複数の羽根、出口パイプ１１４、および／または排出シュート１２８を含むことができる。
【００２６】
容器１０２は、溶融塩電解液を保持するように構成される。非限定的な実施形態では、溶融塩電解液は、ＬｉＣｌ、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ共晶、または別の好適な媒体とすることができる。容器１０２は、容器１０２の大部分がフロア構造１３４の下になるように位置することができる。例えば、容器１０２の上部は、フロア構造１３４の開口部を通ってフロア構造１３４の上に延びることができる。フロア構造１３４の開口部は、容器１０２の寸法に対応することができる。容器１０２は、複数の陰極アセンブリ１０４および複数の陽極アセンブリ１０８を受け取るように構成される。
【００２７】
複数の陰極アセンブリ１０４は、容器１０２内に延長し、溶融塩電解液に少なくとも部分的に浸漬するように構成される。例えば、複数の陰極アセンブリ１０４の長さの大部分が容器１０２の溶融塩電解液に浸漬するように、複数の陰極アセンブリ１０４および／または容器１０２の寸法を調整することができる。各陰極アセンブリ１０４は、同じ方向を向き、同じ平面内にあるように配置される複数の陰極ロッド１０６を含むことができる。
【００２８】
複数の陽極アセンブリ１０８は、各陽極アセンブリ１０８の側面に２つの陰極アセンブリ１０４が並ぶように、複数の陰極アセンブリ１０４と共に配列することができる。複数の陰極アセンブリ１０４および陽極アセンブリ１０８は、平行に配列することができる。各陽極アセンブリ１０８は、容器１０２によって保持される溶融塩電解液に不純なウラン供給材料を保持し浸漬するように構成することができる。複数の陽極アセンブリ１０８の長さの大部分が容器１０２の溶融塩電解液に浸漬するように、複数の陽極アセンブリ１０８および／または容器１０２の寸法を調整することができる。図１、図２では、電気精錬システム１００が１１個の陰極アセンブリ１０４および１０個の陽極アセンブリ１０８を有するように示しているが、本明細書の例示的実施形態はそれに限定されないことを理解すべきである。
【００２９】
電気精錬システム１００では、電力システムは、複数の陰極アセンブリ１０４および陽極アセンブリ１０８に接続される。既に述べたように、本明細書の開示に加えて、電力システムは、本願と同日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号、ＨＤＰ参照番号８５６４−０００２５４／ＵＳ、ＧＥ参照番号２４ＡＲ２５２７８３の「ＣＡＴＨＯＤＥ  ＰＯＷＥＲ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ  ＦＯＲ  ＰＯＷＥＲ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ（陰極電力分配システムおよび電力分配のための同システムを用いる方法）」に記載されたものであり得る。上記の全内容は参照によって本明細書に組込まれる。
【００３０】
例えば、複数の陰極アセンブリ１０４は共通のバスバー１１８に接続することができ、共通のバスバー１１８はフロア構造１３４を通って延びる電気フィードスルー１３２に接続することができる。電気フィードスルー１３２によって、気密密閉されたグローブボックスまたはホットセル設備の雰囲気閉じ込めを損なわずに、共通のバスバー１１８に電力を供給することができる。電気精錬システム１００の動作中に、ウランイオンを形成するために、複数の陽極アセンブリ１０８において不純なウラン供給材料を酸化させるのに十分な電圧を供給するように、電力システムは構成され、ウランイオンは溶融塩電解液中を移動し、精製されたウランとして複数の陰極アセンブリ１０４の複数の陰極ロッド１０６に堆積する。
【００３１】
精製されたウランの除去を開始するために、スクレーパ１１０は、複数の陰極ロッド１０６の長さ方向に沿って上下に移動し、複数の陰極アセンブリ１０４の複数の陰極ロッド１０６に堆積した精製されたウランを除去するように構成される。削り落とした結果、除去された精製されたウランは、溶融塩電解液を通って容器１０２の底に沈む。
【００３２】
コンベアシステム１１２は、それの少なくとも一部が容器１０２の底に配置されるように構成される。例えば、複数の陰極ロッド１０６から除去された精製されたウランがトラフ１１６に蓄積するように、コンベアシステム１１２のトラフ１１６を容器１０２の底に配置することができる。コンベアシステム１１２は、容器１０２から精製されたウランを取り出すために、トラフ１１６に蓄積された精製されたウランを、出口パイプ１１４を通して排出シュート１２８に運ぶように構成される。
【００３３】
図３は、本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの共通のバスバーおよび電気フィードスルーに接続される複数の陰極アセンブリの斜視図である。図３を参照すると、複数の陰極アセンブリ１０４の各々は、複数の陰極ロッド１０６を含む。複数の陰極アセンブリ１０４が各々７本の陰極ロッド１０６を有するように示しているが、例示的実施形態はそれに限定されないことを理解すべきである。したがって、十分な電流が電気精錬システム１００に供給されれば、各陰極アセンブリ１０４は７本より少ない陰極ロッド１０６または７本より多くの陰極ロッド１０６を含んでもよい。複数の陰極アセンブリ１０４は、共通のバスバー１１８に接続される。電気精錬システム１００の容器１０２内に配置される場合に、複数の陰極アセンブリ１０４を互いに平行に、そして共通のバスバー１１８に対して垂直に配列することができる。共通のバスバー１１８は、電気フィードスルー１３２に接続される。その結果、グローブボックスまたはホットセル設備の内部の雰囲気の品質を損なうことなく、電気フィードスルー１３２を経由し、フロア構造１３４を通って共通のバスバー１１８に電力を供給することができる。
【００３４】
図４は、本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの分解立体図である。図５は、本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの部分的な平面図である。図６は、本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの部分的な側面図である。図７は、本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの部分的な底面図である。図８は、本発明の非限定的な実施形態による電気精錬システムの電気フィードスルーの断面端面図である。
【００３５】
図４〜図８を参照すると、電気フィードスルー１３２（バスバー電気フィードスルーとも呼ぶ）は、保持プレート２００、電気絶縁体２０４、およびコンタクトブロック２１２を含むことができる。保持プレート２００、電気絶縁体２０４、およびコンタクトブロック２１２は、フロア構造１３４上に固定される単一の構造ユニットを形成するために合体するように設計される。
【００３６】
保持プレート２００は、中央開口部２０２を含む。電気絶縁体２０４は、上部２０６、基底部２０８、ならびに上部２０６および基底部２０８を通って延びるスロット２１０を含む。電気絶縁体２０４の上部２０６は、保持プレート２００の中央開口部２０２を通って延びるように構成される。コンタクトブロック２１２は、上部セクション２１４、下部セクション２１６ならびに上部セクション２１４および下部セクション２１６を分離するリッジ２１８を含む。コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４は、電気絶縁体２０４のスロット２１０および保持プレート２００の中央開口部２０２を通って延びるように構成される。
【００３７】
コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４は、１つまたは複数のバスバーと接続するように構成される。例えば、コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４は、共通のバスバー１１８に接続することができる。接続を容易にするために、コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４には、複数の接続孔が設けられる。コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４が３つの接続孔を有するように示しているが、例示的実施形態はそれに限定されないことを理解すべきである。
【００３８】
コンタクトブロック２１２の下部セクション２１６は、１つまたは複数の電流供給ケーブルと接続するように構成される。例えば、コンタクトブロック２１２の下部セクション２１６は、電流供給ケーブル２２０に接続することができる。接続を容易にするために、コンタクトブロック２１２の下部セクション２１６には、複数の接続孔が設けられる。コンタクトブロック２１２の下部セクション２１６が３つの接続孔を有するように示しているが、例示的実施形態はそれに限定されないことを理解すべきである。
【００３９】
保持プレート２００は中央開口部２０２を取り囲む複数のねじ穴を有することができ、電気絶縁体２０４は上部２０６を取り囲む基底部２０８の複数のめくらねじ穴を有することができる。保持プレート２００の複数のねじ穴は、電気絶縁体２０４の複数のめくらねじ穴に位置合わせすることができる。その結果、フロア構造１３４をはさむように取り付けられる際に、保持プレート２００は複数のネジを用いて電気絶縁体２０４に（フロア構造１３４を間にして）固定することができる。また、コンタクトブロック２１２は、上部セクション２１４を取り囲むリッジ２１８に複数のねじ穴を含む。コンタクトブロック２１２の複数のねじ穴によって、コンタクトブロック２１２を複数のネジを用いて電気絶縁体２０４に固定することができる。
【００４０】
保持プレート２００は、金属で形成することができる。電気絶縁体２０４は、プラスチックで形成することができる。例えば、プラスチックは、ポリエーテルケトンであってもよい。コンタクトブロック２１２は、銅で形成することができる。非限定的な実施形態では、銅は、銀めっきされてもよい。
【００４１】
保持プレート２００および電気絶縁体２０４は、両者の間にフロア構造１３４を締め付けるように構成される。したがって、電気フィードスルー１３２が適切に取り付けられると、保持プレート２００はフロア構造１３４の１つの表面上にある。加えて、電気絶縁体２０４の基底部２０８はフロア構造１３４の対向する表面に対して押圧され、一方、電気絶縁体２０４の上部２０６はフロア構造１３４および保持プレート２００の中央開口部２０２を通って延びる。さらにまた、コンタクトブロック２１２のリッジ２１８は電気絶縁体２０４の基底部２０８の下面に対して押圧される。その一方で、コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４は、コンタクトブロック２１２の上部セクション２１４の露出した端子部が電気絶縁体２０４のスロット２１０から突出するように、電気絶縁体２０４、フロア構造１３４、および保持プレート２００を通って延びる。
【００４２】
電気フィードスルー１３２は、保持プレート２００と電気絶縁体２０４との間に少なくとも１つのＯリングをさらに含むことができる。電気フィードスルー１３２は、電気絶縁体２０４とコンタクトブロック２１２のリッジ２１８との間にＯリングをさらに含むこともできる。
【００４３】
電気フィードスルー１３２は、コンタクトブロック２１２がグローブボックスまたはホットセル設備の内部の雰囲気の品質を損なわずに除去され、交換できる（例えば、損傷のために）ように構成される。例えば、電気フィードスルー１３２は、気密密閉されたグローブボックスまたはホットセル設備の雰囲気を損なわずにコンタクトブロック２１２を除去できるように、電気絶縁体２０４の上部２０６に取り付けるように構成されるキャップをさらに含むことができる。キャップを電気絶縁体２０４に固定できるように、スロット２１０を取り囲む上部２０６の上面に、複数のねじ穴（図４）を設けることができる。したがって、キャップが電気絶縁体の上部２０６の上面に固定される場合に、気密密閉されたグローブボックスまたはホットセル設備の雰囲気を損なわずに、コンタクトブロック２１２を除去し、修理する（または交換する）ことができる。
【００４４】
本発明の非限定的な実施形態による電気精錬の方法は、上述した電気精錬システムを用いて好適な供給材料を電解によって処理することを含むことができる。その結果、使用済み核燃料を再利用するか、または規格外の金属酸化物（例えば、二酸化ウラン）から金属（例えば、ウラン）を回収するために、本方法を用いることができる。さらにまた、バスバー電気フィードスルーの結果として、雰囲気の完全性を犠牲にすることなく、比較的低コストでより高い電流容量で、比較的高い電流をグローブボックスまたはホットセル設備に転送することができる。
【００４５】
いくつかの例示的実施形態が本明細書に開示されているが、他の変形例が可能であり得ることを理解すべきである。このような変形例は、本開示の趣旨および範囲から逸脱するものとみなされるべきではなく、当業者にとって明らかである全てのこのような修正は、以下の請求項の範囲内に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【００４６】
１００  電気精錬システム
１０２  容器
１０４  陰極アセンブリ
１０６  陰極ロッド
１０８  陽極アセンブリ
１１０  スクレーパ
１１２  コンベアシステム
１１３  入口パイプ
１１４  出口パイプ
１１６  トラフ
１１８  バスバー
１２８  排出シュート
１３２  電気フィードスルー（バスバー電気フィードスルー）
１３４  フロア構造
２００  保持プレート
２０２  中央開口部
２０４  電気絶縁体
２０６  上部
２０８  基底部
２１０  スロット
２１２  コンタクトブロック
２１４  上部セクション
２１６  下部セクション
２１８  リッジ
２２０  電流供給ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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