(57)【要約】【課題】ピューレックス法を改良した再処理プロセスに用いられる電解抽出装置および電解抽出方法において、電解により発生する酸素等のガスが電解装置や抽出器内に滞留しにくい電解抽出装置および電解抽出方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る電解抽出装置１は、使用済燃料を溶解させる燃料溶解タンク１０と、使用済燃料溶解液を下方から導入して電解する電解装置２０と、電解済液と使用済燃料溶解液とを混合してこの混合液中の元素の価数を調整する価数調整器３０と、価数調整済液を溶媒抽出する抽出器４０とを備え、電解装置２０は、電解装置本体２１内に、電解装置本体２１内の中央部に設けられた陰極２２と、陰極２２の周囲に配置された隔膜２３と、隔膜２３の周囲に配置された陽極２４とを有し、陽極２４の上方に電解装置本体２１内のガスを外部に排出するガス排出部２６が設けられる。【選択図】  図１
2011053155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料を溶解させる燃料溶解タンクと、
この燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液を下方から導入して電解する電解装置と、
この電解装置から排出された電解済液と前記燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液とを混合してこの混合液中の元素の価数を調整する価数調整器と、
この価数調整器から排出された価数調整済液を溶媒抽出する抽出器と、
を備え、
前記電解装置は、電解装置本体内に、この電解装置本体内の中央部に設けられた陰極と、この陰極の周囲に配置された隔膜と、この隔膜の周囲に配置された陽極とを有するとともに、前記電解装置本体の上部のうち前記陽極の上方に電解装置本体内のガスを外部に排出するガス排出部が設けられることを特徴とする電解抽出装置。
【請求項２】
前記電解装置は、
前記陰極が前記電解装置本体内の中央部で略鉛直方向に延設され、
前記隔膜が前記陰極の略水平方向の周囲に配置され、
前記陽極が前記隔膜の略水平方向の周囲に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の電解抽出装置。
【請求項３】
前記燃料溶解タンクから排出された前記使用済燃料溶解液を前記電解装置に供給する第１溶解液ポンプと、
前記燃料溶解タンクから排出された前記使用済燃料溶解液を前記価数調整器に供給する第２溶解液ポンプと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電解抽出装置。
【請求項４】
前記価数調整器は、この価数調整器の最下部が、前記電解装置の最上部および前記抽出器の最上部よりも上方に位置するように配置されることを特徴とする請求項１記載の電解抽出装置。
【請求項５】
前記価数調整器は、この価数調整器の最下部が前記電解装置の最上部よりも上方に位置するように配置されるとともに、
前記抽出器は、この抽出器の最下部が前記価数調整器の最上部よりも上方に位置するように配置されることを特徴とする請求項１記載の電解抽出装置。
【請求項６】
前記燃料溶解タンクから排出されて前記電解装置に供給される前記使用済燃料溶解液の流量を調整する第１溶解液流量調整器と、
前記燃料溶解タンクから排出されて前記価数調整器に供給される前記使用済燃料溶解液の流量を調整する第２溶解液流量調整器と、
をさらに備えるとともに、
前記燃料溶解タンクには、この燃料溶解タンク中の使用済燃料溶解液を前記価数調整器に排出する価数調整器用排出口が設けられ、
前記燃料溶解タンクは、前記価数調整器用排出口の最下部が、前記価数調整器の最上部よりも上方に位置するように配置されることを特徴とする請求項４記載の電解抽出装置。
【請求項７】
前記第１溶解液流量調整器と、前記第２溶解液流量調整器と、をさらに備えるとともに、
前記燃料溶解タンクは、前記価数調整器用排出口の最下部が、前記抽出器の最上部よりも上方に位置するように配置されることを特徴とする請求項５記載の電解抽出装置。
【請求項８】
前記電解装置内に設けられ、電解装置内の流体を振動させる振動発生装置または電解装置内の流体を超音波で振動させる超音波発生装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電解抽出装置。
【請求項９】
燃料溶解タンクで使用済燃料を溶解し、
前記燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液を下方から電解装置内に導入して電解し、
価数調整器で、前記電解装置から排出された電解済液と前記燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液とを混合してこの混合液中の元素の価数を調整し、
前記価数調整器から排出された価数調整済液を抽出器で溶媒抽出する電解抽出方法であり、
前記電解装置は、電解装置本体内に、この電解装置本体内の中央部に設けられた陰極と、この陰極の周囲に配置された隔膜と、この隔膜の周囲に配置された陽極とを有するとともに、前記電解装置本体の上部のうち前記陽極の上方に電解装置本体内のガスを外部に排出するガス排出部が設けられたものであり、
前記電解装置での電解操作は、この電解操作により前記電解装置本体内に発生したガスを前記ガス排出部から排出することを特徴とする電解抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所で発生した使用済燃料を再処理して燃料として再利用する技術に関し、詳しくは、使用済燃料の再処理に用いられる電解抽出装置および電解抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所から発生する使用済燃料には、ウラン（Ｕ）や、プルトニウム（Ｐｕ）、ネプツニウム（Ｎｐ）等の超ウラン元素（Ｔｒａｎｓｕｒａｎｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ：ＴＲＵ）が含まれ、さらに、核分裂生成物（Ｆｉｓｓｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔ：ＦＰ）としてアルカリ金属元素、アルカリ土類元素、白金族元素等も含まれる。
【０００３】
この使用済燃料は、再処理して、使用済燃料中に含まれる有用な物質を精製回収し、かつ不要な核分裂生成物を分離し、燃料として再利用することが行われている。この使用済燃料を再処理し燃料として再利用する技術としては、ピューレックス法が知られている。
【０００４】
ピューレックス法は、以下の手順で行われるプロセスである。すなわち、はじめに、使用済み燃料を被覆管ごと剪断して細かくした後、硝酸を満たした溶解槽に投入し、被覆管の中身の燃料（ペレット）を硝酸で溶解する工程を行う。
【０００５】
次に、硝酸溶解液と被覆管とを分離した後、硝酸溶解液中のＵ、Ｐｕ、ＦＰ等の金属イオンを、この金属イオンの硝酸溶液や抽出液における分配比の違いを利用して分離抽出する分離抽出工程を行う。具体的には、抽出液として偶数の価数を持つイオンを主に抽出するリン酸トリブチル（ＴＢＰ）溶液を用い、ＵおよびＰｕと、ＦＰ等とを分離する第１の分離工程を行った後、さらにＵとＰｕとを分離する第２の分離工程を行って、ＵとＰｕをそれぞれ回収するものである。
【０００６】
以上のピューレックス法で分離されたＵとＰｕは、さらにＵ精製工程やＰｕ精製工程で精製され、燃料として再利用される。
【０００７】
なお、近年の核不拡散性の要請から、Ｐｕを単独で回収できないような再処理プロセスが望まれている。このため、ピューレックス法のプロセスを一部変更し、高純度Ｕを得るとともに、ＰｕとＮｐとを一緒に回収する再処理プロセスが求められている。この再処理プロセスは、分離抽出工程において、Ｕを６価に維持したまま、Ｎｐを５価に還元し、Ｐｕを３価に還元することにより、ＵのみをＴＢＰ溶液に抽出させて高純度Ｕを得るとともに、ＮｐとＰｕを一緒に回収するものである。
【０００８】
この再処理プロセスでは、Ｐｕを３価に還元する還元処理が必要であり、このような使用済み燃料溶解液中のＰｕの還元方法としては、電解による価数調整方法が知られている。
【０００９】
たとえば、特許文献１（特開平０８−２７１６８５号公報）には、電解還元機能と溶媒抽出機能を兼ね備えた電解還元パルスカラムを用いた価数調整装置が開示されている。この価数調整装置を用いると、Ｐｕを４価から３価に還元させつつ、ＮｐとＰｕを同時に回収することが可能である。
【００１０】
また、ピューレックス法以外の再処理プロセスとしては溶融塩電解法が知られている。この溶融塩電解法としては、特許文献２（特開２００９−１３３６７１号公報）に、使用済み酸化物燃料を溶解した１０００〜１４００℃の酸化物系溶融塩に固体陰極を浸漬して電解し、使用済み酸化物燃料中のＵとＴＲＵとを固体陰極表面で析出回収した後、陽極や固体陰極を塩化物系溶融塩に浸漬し、電解してＵを固定陰極表面に精製回収し、ＴＲＵを液体陰極で精製回収する再処理方法が開示されている。この再処理方法を用いると、Ｕ回収の効率がよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−２７１６８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１３３６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１に記載された価数調整装置では、実機装置が大型になること、電解槽で発生した酸素等のガスが電極表面に付着して電解効率が低下すること、電解槽で発生したガスを電解済の液をパルスカラムに供給するポンプが吸い込み電解済の液の供給ができなくなること、パルスカラム内にガスが滞留して抽出効率が低下すること等の種々の問題があった。
【００１３】
また、特許文献２に記載された溶融塩電解法による再処理方法では、１０００〜１４００℃等の高温での操業技術を確立することが難しいという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ピューレックス法を改良した再処理プロセスに用いられる電解抽出装置および電解抽出方法において、電解により発生する酸素等のガスが電解装置や抽出器内に滞留しにくい電解抽出装置および電解抽出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、電解装置内に、陰極を略鉛直方向に延設するように配置し、この陰極の略水平方向の周囲に隔膜および陽極を順次配置するとともに、電解装置の上部に電解装置内のガスを排出するガス排出部を設けることにより、電解により発生する酸素等のガスが電解装置や抽出器内に滞留しにくくなることを見出して完成されたものである。
【００１６】
本発明に係る電解抽出装置は、上記問題点を解決するものであり、使用済燃料を溶解させる燃料溶解タンクと、この燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液を下方から導入して電解する電解装置と、この電解装置から排出された電解済液と前記燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液とを混合してこの混合液中の元素の価数を調整する価数調整器と、この価数調整器から排出された価数調整済液を溶媒抽出する抽出器と、を備え、前記電解装置は、電解装置本体内に、この電解装置本体内の中央部に設けられた陰極と、この陰極の周囲に配置された隔膜と、この隔膜の周囲に配置された陽極とを有するとともに、前記電解装置本体の上部のうち前記陽極の上方に電解装置本体内のガスを外部に排出するガス排出部が設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る電解抽出方法は、上記問題点を解決するものであり、燃料溶解タンクで使用済燃料を溶解し、前記燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液を下方から電解装置内に導入して電解し、価数調整器で、前記電解装置から排出された電解済液と前記燃料溶解タンクから排出された使用済燃料溶解液とを混合してこの混合液中の元素の価数を調整し、前記価数調整器から排出された価数調整済液を抽出器で溶媒抽出する電解抽出方法であり、前記電解装置は、電解装置本体内に、この電解装置本体内の中央部に設けられた陰極と、この陰極の周囲に配置された隔膜と、この隔膜の周囲に配置された陽極とを有するとともに、前記電解装置本体の上部のうち前記陽極の上方に電解装置本体内のガスを外部に排出するガス排出部が設けられたものであり、前記電解装置での電解操作は、この電解操作により前記電解装置本体内に発生したガスを前記ガス排出部から排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電解抽出装置および電解抽出方法によれば、電解装置内の流体流れが常に上向きとなるとともに陽極の上にガス排出部を設けたため、電解時に発生する酸素等のガスが電解装置内に溜まることを抑制することができ、これにより電解効率や抽出効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る電解抽出装置の第１実施形態を示す図。
【図２】図１に示す電解装置のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図１に示す電解装置のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図４】本発明に係る電解抽出装置の第２実施形態を示す図。
【図５】本発明に係る電解抽出装置の第３実施形態を示す図。
【図６】本発明に係る電解抽出装置の第４実施形態を示す図。
【図７】本発明に係る電解抽出装置の第５実施形態を示す図。
【図８】電解装置の変形例を示す、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図９】電解装置の他の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照して本発明に係る電解抽出装置を説明する。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の電解抽出装置の第１実施形態を示す図である。図２は、図１に示す電解抽出装置１の電解装置２０のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図１に示す電解抽出装置１の電解装置２０のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００２２】
図１に示す電解抽出装置１は、燃料溶解タンク１０と、電解装置２０と、価数調整器３０と、抽出器４０とを備える。
【００２３】
（燃料溶解タンク）
燃料溶解タンク１０は、使用済燃料を溶解し、得られた使用済燃料溶解液１８を収容するタンクである。
【００２４】
ここで使用済燃料とは、原子力発電所から発生する使用済燃料を意味する。具体的には、使用済燃料には、ウラン（Ｕ）と、プルトニウム（Ｐｕ）等の超ウラン元素（ＴＲＵ）とが含まれ、通常はさらに核分裂生成物（ＦＰ）も含まれる。使用済燃料に含まれるＴＲＵとしては、プルトニウム以外にネプツニウム（Ｎｐ）等が挙げられる。使用済燃料に含まれるＦＰとしては、アルカリ金属元素、アルカリ土類元素や白金族元素等が挙げられる。
【００２５】
使用済燃料は、通常は硝酸で溶解されて使用済燃料溶解液１８になる。使用済燃料溶解液１８は、通常、原子価が６価のＵを含むＵＯ２＋、原子価が４価のＰｕ（Ｐｕ４＋）、原子価が５価のＮｐ、原子価が３価のＡｍ、および原子価が３価のＣｍ等を含む。
【００２６】
燃料溶解タンク１０は、使用済燃料を溶解し、得られた使用済燃料溶解液１８を収容する燃料溶解タンク本体１１を有する。燃料溶解タンク本体１１の側面には、燃料溶解タンク本体１１中の使用済燃料溶解液１８を第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５に排出する電解装置用排出口１２と、使用済燃料溶解液１８を第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６に排出する価数調整器用排出口１３とが設けられる。
【００２７】
燃料溶解タンク１０では、価数調整器用排出口１３は電解装置用排出口１２よりも上方に形成される。
【００２８】
（第１の使用済燃料溶解液供給ライン）
燃料溶解タンク１０と電解装置２０との間には、燃料溶解タンク１０から排出された使用済燃料溶解液１８を電解装置２０に供給する第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５が設けられる。第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５には、使用済燃料溶解液１８を送液する第１溶解液ポンプ６１が設けられる。
【００２９】
（第２の使用済燃料溶解液供給ライン）
燃料溶解タンク１０と価数調整器３０との間には、燃料溶解タンク１０から排出された使用済燃料溶解液１８を価数調整器３０に供給する第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６が設けられる。第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６には、使用済燃料溶解液１８を送液する第２溶解液ポンプ６２が設けられる。
【００３０】
（電解装置）
電解装置２０は、燃料溶解タンク１０から排出された使用済燃料溶解液１８を下方から導入して電解する装置である。
【００３１】
電解装置２０は、使用済燃料溶解液１８を収容する電解装置本体２１と、電解装置本体２１内に配置された陰極２２、隔膜２３および陽極２４と、電解装置本体２１の上部に設けられ、電解装置本体２１中のガスを外部に排出するガス排出部２６とを有する。
【００３２】
図１および図２に示すように、陰極２２は、電解装置本体２１内の中央部に略鉛直方向に延設される。具体的には、電解装置本体２１内には、９本の円柱状の陰極２２が、長手方向が鉛直方向に略一致するようにしてマトリックス状に配置されたものになっている。陰極２２の材質としては、たとえば白金、カーボングラファイト等が挙げられる。
【００３３】
隔膜２３は、電解装置本体２１内で、陰極２２の略水平方向の周囲に配置される。具体的には、隔膜２３は、図１および図２に示すように、陰極２２の略水平方向の周囲を覆う断面矩形の管状、すなわち角筒状に形成される。また、隔膜２３の上端は、電解装置２０の最上部２０２の電解装置本体２１に隙間なく密着して固定されている。
【００３４】
この隔膜２３により、電解装置本体２１内の陰極２２側と陽極２４側との間では、電解液の移動は可能であっても、ガスの気泡等の移動が実質的に不可能になっている。隔膜２３の材質としては、たとえば多孔性シリカが挙げられる。また、隔膜２３に用いられる多孔性シリカとしては、たとえば細孔径が２ｎｍ〜１０００ｎｍのものが挙げられる。
【００３５】
陽極２４は、電解装置本体２１内で、隔膜２３の略水平方向の周囲に配置される。具体的には、陽極２４は、図１および図２に示すように、鉛直方向からみて断面矩形の電解装置本体２１において、電解装置本体２１の側面部材の内表面を被覆することにより隔膜２３の略水平方向の周囲に配置される。陽極２４の材質としては、たとえば白金が挙げられる。
【００３６】
電解装置２０では、陰極２２、隔膜２３および陽極２４により、使用済燃料溶解液１８が電解されて電解済液２８を生成する。ここで、電解済液２８とは、電解操作を行っている電解装置２０から排出された液を意味する。すなわち、電解済液２８とは、使用済燃料溶解液１８の全体が完全に電解されて得られた液を意味するのでなく、電解されていない使用済燃料溶解液１８を含んだまま電解装置２０から排出された液をも含む概念である。
【００３７】
使用済燃料溶解液１８の電解により、たとえば、陰極２２では下記式（１）、陽極２４では下記式（２）の反応が生じる。  
［化１］
（陰極）  ＵＯ２２＋＋４Ｈ＋＋２ｅ−→Ｕ４＋＋２Ｈ２Ｏ      （１）
［化２］
（陽極）  ２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−                  （２）
式（１）の反応が生じると、陰極２２ではＵが６価から４価に還元される。  
式（２）の反応が生じると、陽極２４では酸素ガスＯ２が発生する。  
式（１）および（２）の反応が生じると、電解済液２８は、Ｕ４＋を含む溶液となる。
【００３８】
電解装置本体２１の下部には、燃料溶解タンク１０から排出された使用済燃料溶解液１８を送液する第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５が接続される。電解装置本体２１の下部に第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５が接続されることにより、電解装置２０では、使用済燃料溶解液１８またはこの電解により得られた電解済液２８が、陰極２２、隔膜２３および陽極２４の下方から上方に向けて流れるようになっている。
【００３９】
すなわち、電解装置２０内では、使用済燃料溶解液１８または電解済液２８の流体流れが常に上向きになるようになっており、このため、電解で生じたＯ２等のガスが陽極２４や隔膜２３に付着しにくくなっている。
【００４０】
電解装置本体２１の上部のうち陽極２４の上方の一部には、電解により発生したＯ２等のガスを電解装置本体２１内から外部に排出するガス排出部２６が設けられる。図１および図３に示すように、ガス排出部２６は電解装置本体２１の上部の一部に設けられた円形のガス排出口である。このガス排出部２６にはガス排出ライン２７が接続される。このガス排出部２６およびガス排出ライン２７により、電解装置２０で電解により発生したＯ２等のガス（以下、酸素ガスＯ２と称する）２９は電解装置２０内から排出される。
【００４１】
ガス排出部２６は、陽極２４の上方の全体でなく一部に形成されている。しかし、酸素ガスＯ２は陽極２４で発生し、陽極２４側の空間（陽極室）と陰極２２側の空間（陰極室）との間は隔膜２３で隔てられているため、酸素ガスＯ２２９の気泡は、電解装置本体２１のうち隔膜２３を境にした陽極２４側の部分、すなわち、陽極室内に留まる。このため、陽極室内の酸素ガスＯ２２９の気泡は、最終的にガス排出部２６から排出されるようになっている。たとえば、ガス排出部２６から遠い陽極室、具体的には、ガス排出部２６から見て陰極２２をはさんだ位置にある陽極室で酸素ガスＯ２２９の気泡が発生した場合でも、この酸素ガスＯ２２９の気泡は、隔膜２３のため陰極室には侵入せずに陽極室内を回りこんでガス排出部２６から排出されるようになっている。
【００４２】
（電解済液供給ライン）
電解装置２０の電解装置本体２１の上部と価数調整器３０との間には、電解装置２０で得られた電解済液２８を価数調整器３０に供給する電解済液供給ライン２５が設けられる。
【００４３】
価数調整器３０には、電解済液２８を供給する電解済液供給ライン２５に加えて使用済燃料溶解液１８を供給する第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６も接続されているため、価数調整器３０には、使用済燃料溶解液１８と電解済液２８とが導入される。
【００４４】
（価数調整器）
価数調整器３０は、電解装置２０から排出された電解済液２８と燃料溶解タンク１０から排出された使用済燃料溶解液１８とを混合してこの混合液中の元素の価数を調整する装置である。価数調整器３０では、混合液中の元素の価数の調整により価数調整済液３８が得られる。
【００４５】
価数調整器３０では、たとえば下記式（３）の反応が生じる。  
［化３］
２Ｐｕ４＋＋Ｕ４＋＋２Ｈ２Ｏ→２Ｐｕ３＋＋ＵＯ２２＋＋４Ｈ＋      （３）
式（３）の反応が生じると、Ｕが４価から６価に酸化され、Ｐｕが４価から３価に還元される。式（３）の反応が生じると、価数調整済液３８は、Ｐｕ３＋およびＵＯ２２＋を含む溶液となる。
【００４６】
（価数調整済液供給ライン）
価数調整器３０と抽出器４０との間には、価数調整器３０で得られた価数調整済液３８を抽出器４０に供給する価数調整済液供給ライン３５が設けられる。
【００４７】
（抽出器）
抽出器４０は、価数調整器３０から排出された価数調整済液３８を溶媒抽出する装置である。価数調整済液３８は価数調整済液供給ライン３５により導入される。
【００４８】
抽出器４０には、外部から抽出液５８を供給する抽出液供給ライン５５がさらに接続される。ここで抽出液５８としては、たとえば、リン酸トリブチル（ＴＢＰ）３０質量％−ドデカン溶液が挙げられる。抽出液供給ライン５５には、抽出液５８を送液する抽出液供給ポンプ６５が設けられる。
【００４９】
抽出器４０には、抽出器４０で分離された有機相抽出済液４８および水相抽出済液４９を外部に排出する有機相抽出済液排出ライン４５および水相抽出済液排出ライン４６がさらに設けられる。
【００５０】
抽出器４０における価数調整済液３８の溶媒抽出方法としては、公知の方法が用いられる。
【００５１】
（作用）
電解抽出装置１の作用について説明する。
【００５２】
燃料溶解タンク１０では、使用済燃料を硝酸等に溶解して使用済燃料溶解液１８が作製される。使用済燃料溶解液１８中には、通常、ＵＯ２＋およびＰｕ４＋が含まれる。使用済燃料溶解液１８は、水位が価数調整器用排出口１３よりも上方になるように燃料溶解タンク１０中に満たされる。
【００５３】
燃料溶解タンク１０では、通常は、使用済燃料と硝酸等とが連続的に供給され、使用済燃料溶解液１８の水位が、一定または所定範囲内で変動するように保たれる。
【００５４】
燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の一部は、第１溶解液ポンプ６１の稼働により第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に導入される。
【００５５】
電解装置２０で使用済燃料溶解液１８の電解を行うと、陰極２２では、通常、上記式（１）の反応が生じ、Ｕが６価（ＵＯ２＋）から４価（Ｕ４＋）に還元される。
【００５６】
一方、電解装置２０の陽極２４では、通常、上記式（２）の反応が生じ、酸素ガスＯ２が発生する。
【００５７】
電解済液２８は、通常、Ｕ４＋を含む硝酸溶液となる。
【００５８】
電解装置２０は、電解装置本体２１の下部から電解装置本体２１内に導入された使用済燃料溶解液１８が、電解されて電解済液２８となるとともに、この電解済液２８が電解装置本体２１の上部から排出されるようになっている。すなわち、電解装置２０の電解装置本体２１内では、使用済燃料溶解液１８または電解済液２８の上向きの流れが形成されている。
【００５９】
この使用済燃料溶解液１８または電解済液２８の上向きの流れにより、陽極２４で発生した酸素ガス２９は、陽極２４や隔膜２３の表面に付着しにくくなっており、陽極２４や隔膜２３の表面から容易に離脱する。陽極２４や隔膜２３の表面から離脱した酸素ガス２９は、使用済燃料溶解液１８または電解済液２８の上向きの流れにより電解装置本体２１内で上方に移送される。
【００６０】
電解装置２０の電解装置本体２１内で上方に移送された酸素ガス２９は、電解装置本体２１の上部に設けられたガス排出部２６を介して、ガス排出ライン２７に排出される。ガス排出部２６は、電解装置本体２１の上部のうち、陽極２４の上方に位置する部分に設けられるため、電解済液２８中に含まれる酸素ガス２９を効果的に捕集することができる。ガス排出ライン２７に移送された酸素ガス２９は、所定の処理を施した後、外部に排出される。
【００６１】
電解装置２０から排出されたＵ４＋を含む電解済液２８は、電解済液供給ライン２５を介して価数調整器３０に導入される。
【００６２】
また、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の他の一部は、第２溶解液ポンプ６２の稼働により第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に導入される。
【００６３】
すなわち、価数調整器３０には、電解済液２８と使用済燃料溶解液１８とが導入される。
【００６４】
価数調整器３０では、電解済液２８と使用済燃料溶解液１８とを混合して、ＵやＰｕの原子価の調整を行う。すなわち、価数調整器３０では、通常、上記式（３）の反応が生じ、Ｕが４価（Ｕ４＋）から６価（ＵＯ２＋）に酸化され、Ｐｕが４価（Ｐｕ４＋）から３価（Ｐｕ３＋）に還元される。価数調整済液３８は、通常、Ｐｕ３＋およびＵＯ２２＋を含む溶液となる。
【００６５】
価数調整器３０から排出され、Ｐｕ３＋およびＵＯ２２＋を含む価数調整済液３８は、価数調整済液供給ライン３５を介して抽出器４０に供給される。
【００６６】
抽出器４０には、価数調整済液供給ライン３５を介して価数調整済液３８が供給されるとともに、抽出液供給ポンプ６５の稼働により抽出液供給ライン５５を介して抽出液５８も供給される。抽出液５８としては、たとえば、リン酸トリブチル（ＴＢＰ）３０質量％−ドデカン溶液が挙げられる。
【００６７】
価数調整済液３８と抽出液５８とを用いて、抽出器４０で溶媒抽出操作を行うと、有機相抽出済液排出ライン４５から有機相抽出済液４８が排出され、水相抽出済液排出ライン４６から水相抽出済液４９が排出される。
【００６８】
ＴＢＰ３０質量％−ドデカン溶液で抽出された有機相抽出済液４８は、Ｕが多く含まれたＴＢＰ３０質量％−ドデカン溶液となる。一方、ＴＢＰ３０質量％−ドデカン溶液で抽出されなかった水相抽出済液４９は、ＰｕとＮｐが多く含まれた硝酸溶液となる。
【００６９】
有機相抽出済液４８を公知の方法で処理すると、高純度のＵが得られ、Ｕの再利用が可能になる。一方、水相抽出済液４９はＰｕとＮｐとを共に含むため、Ｐｕのみを単独で回収することができず、Ｐｕの核不拡散性が高い。
【００７０】
電解抽出装置１によれば、電解装置２０に、使用済燃料溶解液１８または電解済液２８が電解装置２０中で上向きの流れを形成するとともに、電解装置２０に陽極２４で発生した酸素ガス２９を電解装置２０外に排出するガス排出部２６を設けたため、酸素ガス２９の陽極２４への付着の防止や電解済液２８中に残存する量の低減が可能であり、使用済燃料の再処理プロセスに用いると電解効率が高くなる。
【００７１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の電解抽出装置の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の電解抽出装置の第２実施形態を示す図である。
【００７２】
本発明の電解抽出装置の第２実施形態である電解抽出装置１Ａは、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点で異なり、その他の点は同じである。このため、第２実施形態として示す電解抽出装置１Ａは、第１実施形態として示した電解抽出装置１との同一構成に同一符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【００７３】
価数調整器３０は、価数調整器３０の最下部３０１が、電解装置２０の最上部２０２および抽出器４０の最上部４０２よりも上方に位置するように配置される。
【００７４】
電解装置２０の最上部２０２と価数調整器３０の最下部３０１との間には電解済液供給ライン２５が直線状に設けられる。価数調整器３０には、価数調整器３０の最上部３０２から上方に価数調整済液供給ライン３５が設けられる。
【００７５】
（作用）
電解抽出装置１Ａの作用について説明する。
【００７６】
電解抽出装置１Ａの作用は、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１の作用に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点に関する作用のみが異なり、その他の作用は同じである。このため、電解抽出装置１Ａの作用のうち電解抽出装置１の作用と異なる作用についてのみ説明し、その他の作用については説明を省略または簡略化する。
【００７７】
電解装置２０が、導入された使用済燃料溶解液１８を電解して電解済液２８を排出するとともにガス排出部２６を介して酸素ガス２９を排出するまでの作用は、電解抽出装置１の作用と同じである。
【００７８】
次に、電解抽出装置１Ａでは、電解装置２０の最上部２０２から排出された電解済液２８が、電解済液供給ライン２５を介して電解装置２０の上方に位置する価数調整器３０の最下部３０１に導入される。
【００７９】
価数調整器３０には、第２溶解液ポンプ６２の稼働により、価数調整器３０の側面部３０３に接続される第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して使用済燃料溶解液１８も導入される。
【００８０】
価数調整器３０では、電解抽出装置１の作用と同様にして、電解済液２８と使用済燃料溶解液１８とが混合されてＵやＰｕの原子価の調整が行われ、価数調整済液３８が得られる。
【００８１】
価数調整済液３８は、価数調整器３０の最上部３０２から上方に排出され、価数調整済液供給ライン３５を介して抽出器４０に導入される。
【００８２】
このように、電解抽出装置１Ａの価数調整器３０では、価数調整器３０の最下部３０１から電解済液２８が導入され、価数調整器３０の最上部３０２から上方に価数調整済液３８が排出されるため、価数調整器３０内の流体の流れが上向きになっている。
【００８３】
このため、電解抽出装置１Ａでは、電解済液２８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、電解済液２８中のガスが流体の流れに沿って上向きに移動し価数調整済液３８とともに価数調整器３０外に排出されるため、価数調整器３０内にガスが滞留することは実質的にない。
【００８４】
価数調整器３０から価数調整済液３８が排出された後の作用は、電解抽出装置１の作用と同様であるため作用の説明を省略する。
【００８５】
電解抽出装置１Ａによれば、電解抽出装置１と同様の効果に加え、電解済液２８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、価数調整器３０内にガスが滞留して抽出効率が低下することを抑制することができるという効果を奏する。
【００８６】
［第３の実施形態］
次に、本発明の電解抽出装置の第３実施形態について説明する。図５は、本発明の電解抽出装置の第３実施形態を示す図である。
【００８７】
本発明の電解抽出装置の第３実施形態である電解抽出装置１Ｂは、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点で異なり、その他の点は同じである。このため、第３実施形態として示す電解抽出装置１Ｂは、第１実施形態として示した電解抽出装置１との同一構成に同一符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【００８８】
価数調整器３０は、価数調整器３０の最下部３０１が、電解装置２０の最上部２０２よりも上方に位置するように配置される。電解装置２０の最上部２０２と価数調整器３０の最下部３０１との間には電解済液供給ライン２５が直線状に設けられる。
【００８９】
抽出器４０は、抽出器４０の最下部４０１が、価数調整器３０の最上部３０２よりも上方に位置するように配置される。価数調整器３０の最上部３０２と抽出器４０の最下部４０１との間には価数調整済液供給ライン３５が直線状に設けられる。また、抽出器４０には、抽出器４０の最上部４０２から上方に有機相抽出済液排出ライン４５が設けられる。
【００９０】
（作用）
電解抽出装置１Ｂの作用について説明する。
【００９１】
電解抽出装置１Ｂの作用は、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１の作用に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点に関する作用のみが異なり、その他の作用は同じである。このため、電解抽出装置１Ｂの作用のうち電解抽出装置１の作用と異なる作用についてのみ説明し、その他の作用については説明を省略または簡略化する。
【００９２】
電解装置２０が、導入された使用済燃料溶解液１８を電解して電解済液２８を排出するとともにガス排出部２６を介して酸素ガス２９を排出するまでの作用は、電解抽出装置１の作用と同じである。
【００９３】
次に、電解抽出装置１Ｂでは、電解装置２０の最上部２０２から排出された電解済液２８が、電解済液供給ライン２５を介して電解装置２０の上方に位置する価数調整器３０に価数調整器３０の最下部３０１から導入される。
【００９４】
価数調整器３０には、第２溶解液ポンプ６２の稼働により、価数調整器３０の側面部３０３に接続される第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して使用済燃料溶解液１８も導入される。
【００９５】
価数調整器３０では、電解抽出装置１の作用と同様にして、電解済液２８と使用済燃料溶解液１８とが混合されてＵやＰｕの原子価の調整が行われ、価数調整済液３８が得られる。
【００９６】
価数調整器３０では、価数調整済液３８が、価数調整器３０の最上部３０２から価数調整器３０の上方に設けられた価数調整済液供給ライン３５に排出される。排出された価数調整済液３８は、価数調整済液供給ライン３５を介して、価数調整器３０の上方に位置する抽出器４０に抽出器４０の最下部４０１から導入される。
【００９７】
抽出器４０では、電解抽出装置１の作用と同様に、溶媒抽出操作が行われ、有機相抽出済液４８と水相抽出済液４９とに分離される。
【００９８】
電解抽出装置１Ｂの抽出器４０では、有機相抽出済液４８は抽出器４０の最上部４０２に接続された有機相抽出済液排出ライン４５から上方に排出され、水相抽出済液４９は抽出器４０の側面部４０４に接続された水相抽出済液排出ライン４６から排出される。
【００９９】
このように、電解抽出装置１Ｂの価数調整器３０では、価数調整器３０の最下部３０１から電解済液２８が導入され、価数調整器３０の最上部３０２から上方に価数調整済液３８が排出されるため、価数調整器３０内の流体の流れが上向きになっている。
【０１００】
このため、電解抽出装置１Ｂでは、電解済液２８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、電解済液２８中のガスが流体の流れに沿って価数調整器３０中を上向きに移動して価数調整済液３８とともに価数調整器３０外に排出されるため、価数調整器３０内にガスが滞留することは実質的にない。
【０１０１】
また、電解抽出装置１Ｂの抽出器４０では、抽出器４０の最下部４０１から価数調整済液３８が導入され、抽出器４０の最上部４０２から上方に有機相抽出済液４８が排出されるため、抽出器４０内の流体の流れが上向きになっている。
【０１０２】
このため、電解抽出装置１Ｂでは、電解済液２８中に含まれていた酸素ガス２９等のガスが価数調整器３０を経て抽出器４０に価数調整済液３８とともに導入されてしまう場合でも、価数調整済液３８中のガスは流体の流れに沿って抽出器４０中を上向きに移動して有機相抽出済液４８とともに抽出器４０外に排出されるため、抽出器４０内にガスが滞留することは実質的にない。
【０１０３】
電解抽出装置１Ｂによれば、電解抽出装置１と同様の効果に加え、電解済液２８や価数調整済液３８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、価数調整器３０内や抽出器４０内にガスが滞留して抽出効率が低下することを抑制することができるという効果を奏する。
【０１０４】
［第４の実施形態］
次に、本発明の電解抽出装置の第４実施形態について説明する。図６は、本発明の電解抽出装置の第４実施形態を示す図である。
【０１０５】
本発明の電解抽出装置の第４実施形態である電解抽出装置１Ｃは、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点、第１溶解液ポンプ６１に代えて第１溶解液流量調整器６３を用いた点、および第２溶解液ポンプ６２に代えて第２溶解液流量調整器６４を用いた点、の三点で異なり、その他の点は同じである。このため、第４実施形態として示す電解抽出装置１Ｃは、第１実施形態として示した電解抽出装置１との同一構成に同一符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１０６】
燃料溶解タンク１０には、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８を第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に排出する電解装置用排出口１２と、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８を第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に排出する価数調整器用排出口１３とが設けられる。価数調整器用排出口１３は電解装置用排出口１２よりも上方に形成される。
【０１０７】
燃料溶解タンク１０は、電解装置用排出口１２の最下部１２１が、電解装置２０の最上部２０２よりも上方に位置するように配置される。
【０１０８】
また、燃料溶解タンク１０は、価数調整器用排出口１３の最下部１３１が、価数調整器３０の最上部３０２よりも上方に位置するように配置される。価数調整器３０の最上部３０２の高さを、図６中、Ｃ−Ｃ線で示す。
【０１０９】
第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５の途中には、第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５中の使用済燃料溶解液１８の流量を調整可能な第１溶解液流量調整器としての第１溶解液流量調整弁６３が設けられる。
【０１１０】
燃料溶解タンク１０の電解装置用排出口１２の最下部１２１が電解装置２０の最上部２０２よりも上方に位置するため、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水位が燃料溶解タンク１０の電解装置用排出口１２の最下部１２１よりも高い場合には、第１溶解液流量調整弁６３を開放すると、水頭圧により、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８は第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に流れるようになっている。
【０１１１】
第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６の途中には、第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６中の使用済燃料溶解液１８の流量を調整可能な第２溶解液流量調整器としての第２溶解液流量調整弁６４が設けられる。
【０１１２】
燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３の最下部１３１が価数調整器３０の最上部３０２よりも上方に位置するため、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水位が燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３の最下部１３１よりも高い場合には、第２溶解液流量調整弁６４を開放すると、水頭圧により、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８は第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に流れるようになっている。
【０１１３】
価数調整器３０は、価数調整器３０の最下部３０１が、電解装置２０の最上部２０２および抽出器４０の最上部４０２よりも上方に位置するように配置される。
【０１１４】
電解装置２０の最上部２０２と価数調整器３０の最下部３０１との間には電解済液供給ライン２５が直線状に設けられる。価数調整器３０には、価数調整器３０の最上部３０２から側方に価数調整済液供給ライン３５が設けられる。
【０１１５】
（作用）
電解抽出装置１Ｃの作用について説明する。
【０１１６】
電解抽出装置１Ｃの作用は、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１の作用に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点、第１溶解液ポンプ６１に代えて第１溶解液流量調整器６３を用いた点、および第２溶解液ポンプ６２に代えて第２溶解液流量調整器６４を用いた点、の三点に関する作用のみが異なり、その他の作用は同じである。このため、電解抽出装置１Ｃの作用のうち電解抽出装置１の作用と異なる作用についてのみ説明し、その他の作用については説明を省略または簡略化する。
【０１１７】
燃料溶解タンク１０では、電解抽出装置１の作用と同様にして使用済燃料溶解液１８が作製される。使用済燃料溶解液１８は、水位が価数調整器３０の最上部３０２の高さ（図６中、Ｃ−Ｃ線で示す）よりも上方になるように燃料溶解タンク１０中に満たされる。
【０１１８】
燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８には水頭圧がかかっているため、第１溶解液流量調整弁６３を開放すると使用済燃料溶解液１８の一部は第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に導入される。
【０１１９】
電解装置２０では、電解抽出装置１の作用と同様にして使用済燃料溶解液１８の電解が行われ、電解装置２０から電解済液２８から排出されるとともにガス排出部２６を介して酸素ガス２９が排出される。
【０１２０】
電解装置２０の最上部２０２から排出された電解済液２８は、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水頭圧により、電解済液供給ライン２５を介して電解装置２０の上方に位置する価数調整器３０の最下部３０１に導入される。
【０１２１】
また、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８には水頭圧がかかっているため、第２溶解液流量調整弁６４を開放すると、使用済燃料溶解液１８の他の一部は価数調整器３０の側面部３０３に接続される第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に導入される。
【０１２２】
すなわち、価数調整器３０には、電解装置２０の上方に位置する価数調整器３０の最下部３０１から電解済液２８が導入されるとともに、価数調整器３０の側面部３０３から使用済燃料溶解液１８が導入される。
【０１２３】
価数調整器３０では、電解抽出装置１の作用と同様にして、電解済液２８と使用済燃料溶解液１８とが混合されてＵやＰｕの原子価の調整が行われ、価数調整済液３８が得られる。
【０１２４】
価数調整器３０で得られた価数調整済液３８は、電解抽出装置１の作用と異なり、価数調整器３０の最上部３０２から側方に排出され、価数調整済液供給ライン３５を介して抽出器４０に導入される。
【０１２５】
すなわち、価数調整器３０では、価数調整器３０の最下部３０１から電解済液２８が導入され、価数調整器３０の最上部３０２から価数調整済液３８が排出されるため、電解抽出装置１の作用と異なり、価数調整器３０内の流体の流れが上向きになっている。
【０１２６】
このため、電解抽出装置１Ｃでは、電解済液２８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、電解済液２８中のガスが流体の流れに沿って上向きに移動し価数調整済液３８とともに価数調整器３０外に排出されるため、価数調整器３０内にガスが滞留することは実質的にない。
【０１２７】
抽出器４０での溶媒抽出以後の作用は、電解抽出装置１の作用と同様であるため作用の説明を省略する。
【０１２８】
電解抽出装置１Ｃによれば、電解抽出装置１と同様の効果に加え、第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５や第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６にポンプを設けなくても使用済燃料溶解液や電解済液の送液が可能であるという効果と、電解済液２８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、価数調整器３０内にガスが滞留して抽出効率が低下することを抑制することができるという効果とを奏する。
【０１２９】
［第５の実施形態］
次に、本発明の電解抽出装置の第５実施形態について説明する。図７は、本発明の電解抽出装置の第５実施形態を示す図である。
【０１３０】
本発明の電解抽出装置の第５実施形態である電解抽出装置１Ｄは、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点、第１溶解液ポンプ６１に代えて第１溶解液流量調整器６３を用いた点、および第２溶解液ポンプ６２に代えて第２溶解液流量調整器６４を用いた点、の三点で異なり、その他の点は同じである。このため、第５実施形態として示す電解抽出装置１Ｄは、第１実施形態として示した電解抽出装置１との同一構成に同一符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１３１】
燃料溶解タンク１０には、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８を第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に排出する電解装置用排出口１２と、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８を第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に排出する価数調整器用排出口１３とが設けられる。価数調整器用排出口１３は電解装置用排出口１２よりも上方に形成される。
【０１３２】
燃料溶解タンク１０は、電解装置用排出口１２の最下部１２１が、電解装置２０の最上部２０２よりも上方に位置するように配置される。
【０１３３】
また、燃料溶解タンク１０は、価数調整器用排出口１３の最下部１３１が、価数調整器３０の最上部３０２よりも上方に位置するように配置される。
【０１３４】
さらに、燃料溶解タンク１０は、燃料溶解タンク１０内に使用済燃料溶解液１８を溜めたときに、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水位が抽出器４０の最上部４０２よりも上方に位置することができるように配置される。抽出器４０の最上部４０２の高さを、図７中、Ｄ−Ｄ線で示す。
【０１３５】
第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５の途中には、第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５中の使用済燃料溶解液１８の流量を調整可能な第１溶解液流量調整器としての第１溶解液流量調整弁６３が設けられる。
【０１３６】
燃料溶解タンク１０の電解装置用排出口１２の最下部１２１が電解装置２０の最上部２０２よりも上方に位置するため、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水位が燃料溶解タンク１０の電解装置用排出口１２の最下部１２１よりも高い場合には、第１溶解液流量調整弁６３を開放すると、水頭圧により、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８は第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に流れるようになっている。
【０１３７】
第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６の途中には、第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６中の使用済燃料溶解液１８の流量を調整可能な第２溶解液流量調整器としての第２溶解液流量調整弁６４が設けられる。
【０１３８】
燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３の最下部１３１が価数調整器３０の最上部３０２よりも上方に位置するため、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水位が燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３の最下部１３１よりも高い場合には、第２溶解液流量調整弁６４を開放すると、水頭圧により、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８は第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に流れるようになっている。
【０１３９】
価数調整器３０は、価数調整器３０の最下部３０１が、電解装置２０の最上部２０２よりも上方に位置するように配置される。電解装置２０の最上部２０２と価数調整器３０の最下部３０１との間には電解済液供給ライン２５が直線状に設けられる。
【０１４０】
抽出器４０は、抽出器４０の最下部４０１が、価数調整器３０の最上部３０２よりも上方に位置するように配置される。価数調整器３０の最上部３０２と抽出器４０の最下部４０１との間には価数調整済液供給ライン３５が直線状に設けられる。また、抽出器４０には、抽出器４０の最上部４０２から上方に有機相抽出済液排出ライン４５が設けられる。
【０１４１】
（作用）
電解抽出装置１Ｄの作用について説明する。
【０１４２】
電解抽出装置１Ｄの作用は、図１に第１実施形態として示した電解抽出装置１の作用に比較して、電解装置２０、価数調整器３０および抽出器４０の配置を変えた点、第１溶解液ポンプ６１に代えて第１溶解液流量調整器６３を用いた点、および第２溶解液ポンプ６２に代えて第２溶解液流量調整器６４を用いた点、の三点に関する作用のみが異なり、その他の作用は同じである。このため、電解抽出装置１Ｄの作用のうち電解抽出装置１の作用と異なる作用についてのみ説明し、その他の作用については説明を省略または簡略化する。
【０１４３】
燃料溶解タンク１０では、電解抽出装置１の作用と同様にして使用済燃料溶解液１８が作製される。使用済燃料溶解液１８は、水位が抽出器４０の最上部４０２の高さ（図７中、Ｄ−Ｄ線で示す）よりも上方になるように燃料溶解タンク１０中に満たされる。
【０１４４】
燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８には水頭圧がかかっているため、第１溶解液流量調整弁６３を開放すると使用済燃料溶解液１８の一部は第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５を介して電解装置２０に導入される。
【０１４５】
電解装置２０では、電解抽出装置１の作用と同様にして使用済燃料溶解液１８の電解が行われ、電解装置２０から電解済液２８から排出されるとともにガス排出部２６を介して酸素ガス２９が排出される。
【０１４６】
電解装置２０の最上部２０２から排出された電解済液２８は、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水頭圧により、電解済液供給ライン２５を介して電解装置２０の上方に位置する価数調整器３０の最下部３０１に導入される。
【０１４７】
また、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８には水頭圧がかかっているため、第２溶解液流量調整弁６４を開放すると、使用済燃料溶解液１８の他の一部は価数調整器３０の側面部３０３に接続される第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６を介して価数調整器３０に導入される。
【０１４８】
すなわち、価数調整器３０には、電解装置２０の上方に位置する価数調整器３０の最下部３０１から電解済液２８が導入されるとともに、価数調整器３０の側面部３０３から使用済燃料溶解液１８が導入される。
【０１４９】
価数調整器３０では、電解抽出装置１の作用と同様にして、電解済液２８と使用済燃料溶解液１８とが混合されてＵやＰｕの原子価の調整が行われ、価数調整済液３８が得られる。
【０１５０】
価数調整器３０で得られた価数調整済液３８は、電解抽出装置１の作用と異なり、価数調整器３０の最上部３０２から価数調整器３０の上方に設けられた価数調整済液供給ライン３５に排出される。
【０１５１】
価数調整器３０の最上部３０２から排出された価数調整済液３８は、燃料溶解タンク１０中の使用済燃料溶解液１８の水頭圧により、価数調整済液供給ライン３５を介して価数調整器３０の上方に位置する抽出器４０の最下部４０１に導入される。
【０１５２】
抽出器４０では、電解抽出装置１の作用と同様に、溶媒抽出操作が行われ、有機相抽出済液４８と水相抽出済液４９とに分離される。
【０１５３】
電解抽出装置１Ｄの抽出器４０では、有機相抽出済液４８は抽出器４０の最上部４０２に接続された有機相抽出済液排出ライン４５から上方に排出され、水相抽出済液４９は抽出器４０の側面部４０４に接続された水相抽出済液排出ライン４６から排出される。
【０１５４】
このように、電解抽出装置１Ｄの価数調整器３０では、価数調整器３０の最下部３０１から電解済液２８が導入され、価数調整器３０の最上部３０２から上方に価数調整済液３８が排出されるため、価数調整器３０内の流体の流れが上向きになっている。
【０１５５】
このため、電解抽出装置１Ｄでは、電解済液２８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、電解済液２８中のガスが流体の流れに沿って価数調整器３０中を上向きに移動して価数調整済液３８とともに価数調整器３０外に排出されるため、価数調整器３０内にガスが滞留することは実質的にない。
【０１５６】
また、電解抽出装置１Ｄの抽出器４０では、抽出器４０の最下部４０１から価数調整済液３８が導入され、抽出器４０の最上部４０２から上方に有機相抽出済液４８が排出されるため、抽出器４０内の流体の流れが上向きになっている。
【０１５７】
このため、電解抽出装置１Ｄでは、電解済液２８中に含まれていた酸素ガス２９等のガスが価数調整器３０を経て抽出器４０に価数調整済液３８とともに導入されてしまう場合でも、価数調整済液３８中のガスは流体の流れに沿って抽出器４０中を上向きに移動して有機相抽出済液４８とともに抽出器４０外に排出されるため、抽出器４０内にガスが滞留することは実質的にない。
【０１５８】
電解抽出装置１Ｄによれば、電解抽出装置１と同様の効果に加え、第１の使用済燃料溶解液供給ライン１５や第２の使用済燃料溶解液供給ライン１６にポンプを設けなくても使用済燃料溶解液や電解済液の送液が可能であるという効果と、電解済液２８や価数調整済液３８中に酸素ガス２９等のガスが含まれる場合でも、価数調整器３０内や抽出器４０内にガスが滞留して抽出効率が低下することを抑制することができるという効果とを奏する。
【０１５９】
上記の第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄでは、電解装置２０の陰極として、図２に示すように９本の円柱状の陰極２２をマトリックス状に配置した例を示したが、本発明で用いられる電解装置２０の陰極は、９本という本数、マトリックス状の配置や円柱状の形状等に限定されるものではない。
【０１６０】
たとえば、円柱状の陰極２２を用いる場合でも、陰極を１本または２本以上を用い、任意の配列にした陰極を用いることができる。
【０１６１】
また、円柱状以外の形状の陰極としては、たとえば、図８に示すような平板状の陰極、または円筒状の陰極を用いることができる。
【０１６２】
図８は、電解装置の変形例を示す、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図８に示す電解装置２０Ａでは、３枚の平板状の陰極２２Ａが、長手方向が鉛直方向に略一致するようにして一列に配置されたものになっている。
【０１６３】
電解装置２０Ａは、平板状の陰極２２Ａを用いることにより、円柱状の陰極２２を複数本用いた電解装置２０に比較して、電解効率が高くなる。
【０１６４】
このため、第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄで、電解装置２０に代えて電解装置２０Ａを用いると、電解効率が高くなる。
【０１６５】
また、本発明に係る電解抽出装置では、電解装置２０に代えて図９に示すような電解装置２０Ｂまたは２０Ｃを用いることができる。
【０１６６】
電解装置２０Ｂは、図１に示す電解装置２０内に、電解装置２０内の流体を振動させる振動発生装置７１をさらに備えたものである。振動発生装置７１としては、たとえば板状の振動体を機械的に振動させる機構を備えたものが挙げられる。
【０１６７】
電解装置２０Ｃは、図１に示す電解装置２０内に、電解装置２０内の流体を超音波で振動させる超音波発生装置７２をさらに備えたものである。超音波発生装置７２としては、たとえば板状またはリング状の振動体を超音波で振動させる機構を備えたものが挙げられる。
【０１６８】
電解装置２０Ｂまたは２０Ｃは、振動発生装置７１または超音波発生装置７２を用いて電解装置２０Ｂまたは２０Ｃ内の流体に振動を与えることにより、陰極２２や陽極２４の表面に酸素ガス２９等のガスが付着することを防ぐとともに、電解済液２８からのガス抜きを促進させることができる。
【０１６９】
このため、第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄで、電解装置２０に代えて電解装置２０Ｂまたは２０Ｃを用いると、電解効率が高くなる。
【０１７０】
また、本発明では、電解装置２０を、電解装置２０Ａの構成と、電解装置２０Ｂまたは２０Ｃの構成とを、兼ね備えたものとしてもよい。この場合は、電解装置が、電解効率が高くなる形状の陰極と、電解効率が高くなる振動発生装置７１または超音波発生装置７２とを組み合わせたものになるため、より電解効率が高くなる。
【０１７１】
さらに、上記の第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄでは、ガス排出部２６は陽極２４の上方の一部、具体的には上方からみて矩形の陽極２４の長手方向中央部の上方に円筒状に形成されているが、本発明では、ガス排出部２６は円筒状以外の形状でもよく、形成場所や個数も特に限定されない。たとえば、ガス排出部２６は、陽極２４の上方の実質的に全体に形成されていてもよい。
【０１７２】
また、上記の第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄでは、燃料溶解タンク１０の形状が角筒状になっているが、本発明では、燃料溶解タンク１０の形状を角筒状以外の形状、たとえば円筒状としてもよい。
【０１７３】
さらに、上記の第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄでは、燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３は電解装置用排出口１２よりも上方に形成されるが、本発明では、燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３と電解装置用排出口１２とは、同じ高さに形成してもよいし、価数調整器用排出口１３を電解装置用排出口１２よりも下方に形成してもよい。
【０１７４】
また、上記の第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄでは、燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３と電解装置用排出口１２とが、燃料溶解タンク１０の側面に形成されるが、本発明では、燃料溶解タンク１０の価数調整器用排出口１３と電解装置用排出口１２とは、燃料溶解タンク１０の底面に形成されてもよい。
【０１７５】
さらに、上記の第１の実施形態〜第５の実施形態として示した電解抽出装置１〜電解抽出装置１Ｄでは、電解抽出操作の際に、燃料溶解タンク１０に使用済燃料と硝酸等とが連続的に供給される場合の作用を示したが、本発明では、燃料溶解タンク１０に使用済燃料と硝酸等とが連続的に供給されないバッチ式で電解抽出操作を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１７６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  電解抽出装置
１０  燃料溶解タンク
１１  燃料溶解タンク本体
１２  電解装置用排出口
１２１  電解装置用排出口の最下部
１３  価数調整器用排出口
１３１  価数調整器用排出口の最下部
１５  第１の使用済燃料溶解液供給ライン
１６  第２の使用済燃料溶解液供給ライン
１８  使用済燃料溶解液
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  電解装置
２０１  電解装置の最下部
２０２  電解装置の最上部
２１  電解装置本体
２２、２２Ａ  陰極
２３  隔膜
２４  陽極
２５  電解済液供給ライン
２６  ガス排出部
２７  ガス排出ライン
２８  電解済液
２９  ガス（酸素ガス）
３０  価数調整器
３０１  価数調整器の最下部
３０２  価数調整器の最上部
３０３  価数調整器の側面部
３５  価数調整済液供給ライン
３８  価数調整済液
４０  抽出器
４０１  抽出器の最下部
４０２  抽出器の最上部
４０３、４０４  抽出器の側面部
４５  有機相抽出済液排出ライン
４６  水相抽出済液排出ライン
４８  有機相抽出済液
４９  水相抽出済液
５５  抽出液供給ライン
５８  抽出液
６１  第１溶解液ポンプ
６２  第２溶解液ポンプ
６３  第１溶解液流量調整器（第１溶解液流量調整弁）
６４  第２溶解液流量調整器（第２溶解液流量調整弁）
６５  抽出液供給ポンプ
７１  振動発生装置
７２  超音波発生装置
【図１】
2011053155.tif 000003
【図２】
2011053155.tif 000004
【図３】
2011053155.tif 000005
【図４】
2011053155.tif 000006
【図５】
2011053155.tif 000007
【図６】
2011053155.tif 000008
【図７】
2011053155.tif 000009
【図８】
2011053155.tif 000010
【図９】
2011053155.tif 000011