(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プルトニウム含有率が異なる複数種の使用済燃料から、ウラン及びプルトニウムを分離して再処理する再処理施設であって、
共除染装置で共除染された第１のウラン／プルトニウム装荷溶媒が流入し、流入した前記第１のウラン／プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、ウラン／プルトニウム溶液とウラン装荷溶媒とに分配する分配装置と、
前記分配装置で分配された前記ウラン／プルトニウム溶液が流入し、流入した前記ウラン／プルトニウム溶液を溶媒で抽出することで、第２のウラン／プルトニウム装荷溶媒を生成する抽出装置と、
前記抽出装置で生成された前記第２のウラン／プルトニウム装荷溶媒が流入し、流入した前記第２のウラン／プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、前記ウラン／プルトニウム溶液と前記ウラン装荷溶媒とに分配する逆抽出装置と、を備え、
前記逆抽出装置は、
前記抽出装置から前記第２のウラン／プルトニウム装荷溶媒が流入する装荷溶媒流入口と、
ウラン溶液が流入する溶液流入口と、
前記逆抽出液が流入する逆抽出液流入口と、
分配された前記ウラン装荷溶媒が、前記分配装置へ向けて流出する装荷溶媒流出口と、を有することを特徴とする再処理施設。
【請求項２】
前記抽出装置から前記逆抽出装置へ向けて流通する前記第２のウラン／プルトニウム装荷溶媒に含まれるウラン含有量及びプルトニウム含有量を計測する計測装置と、
前記計測装置の結果に基づく制御を行う制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再処理施設。
【請求項３】
前記溶液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記ウラン溶液の流量を調整する第１流量調整弁と、
前記逆抽出液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記逆抽出液の流量を調整する第２流量調整弁と、
前記装荷溶媒流出口を介して、前記分配装置へ向けて流出する前記ウラン装荷溶媒の流量を調整する第３流量調整弁とのうち、少なくとも１つの流量調整弁を、さらに備え、
前記制御装置は、前記計測装置の結果に基づいて、前記流量調整弁を制御することを特徴とする請求項２に記載の再処理施設。
【請求項４】
前記逆抽出装置から前記分配装置へ向けて流通する前記ウラン装荷溶媒の流れ方向において、前記第３流量調整弁の上流側に設けられ、前記ウラン装荷溶媒を溜めるタンクを、さらに備えることを特徴とする請求項３に記載の再処理施設。
【請求項５】
前記装荷溶媒流出口を介して、前記逆抽出装置から流出する前記ウラン装荷溶媒に含まれるウラン含有量が、使用済溶媒とされるウラン含有量以下となる場合、前記ウラン装荷溶媒を前記使用済溶媒として排出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の再処理施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉内で使用された使用済燃料を再処理する再処理施設に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用済燃料を再処理する方法として、コプロセッシング法及びＣＯＥＸ（登録商標）法と呼ばれる再処理方法がある。コプロセッシング法及びＣＯＥＸ法は、核不拡散の観点から、使用済燃料からプルトニウムが単離しないように再処理する方法となっている。具体的に、コプロセッシング法では、使用済燃料を溶解した燃料溶解液を、抽出溶媒及び洗浄液を用いて共除染することにより、ウラン（Ｕ）及びプルトニウム（Ｐｕ）を含有するウラン／プルトニウム装荷溶媒（Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒）を生成する。そして、共除染されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒は、再処理施設に設けられた分配装置へ流入し、この分配装置によりウラン／プルトニウム溶液（Ｕ／Ｐｕ溶液）とウラン装荷溶媒（Ｕ装荷溶媒）とに分配される。分配されたＵ／Ｐｕ溶液は、抽出溶媒及び洗浄液を用いて、抽出及び洗浄を行うことにより、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒が生成される。そして、生成されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒は、逆抽出液を用いて、逆抽出されることで、Ｕ／Ｐｕ溶液となる。
【０００３】
ＣＯＥＸ法では、コプロセッシング法の構成に加え、生成されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒に、ウラン溶液（Ｕ溶液）を添加し、Ｕ溶液が添加されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒に、逆抽出液を用いて、逆抽出することで、Ｕ／Ｐｕ溶液を生成している。また、ＣＯＥＸ法では、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒を逆抽出することによってＵ装荷溶媒が生成され、生成されたＵ装荷溶媒を、共除染されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒が流入する分配装置へ流入させている。
【０００４】
また、使用済燃料からプルトニウムが単離しないように再処理する方法として、最も水相側となる第１段目の抽出器に、装荷溶媒流入口及び抽出溶媒投入口を設けた分配装置を備える再処理施設が知られている（例えば、特許文献１）。この再処理施設において、第１段目の抽出器には、装荷溶媒流入口を介してウラン／プルトニウム装荷溶媒が流入し、また、抽出溶媒投入口を介して抽出溶媒が流入する。このため、分配装置の水相側から逆抽出される溶液は、ウランを含むＵ／Ｐｕ溶液となることから、プルトニウムの単離が発生することがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３７３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、再処理施設では、プルトニウムの含有率（Ｐｕ含有率）が異なる複数種の使用済燃料を受け入れる場合がある。また、再処理施設では、精製されるＵ／Ｐｕ精製溶液のプルトニウムの富化度（Ｐｕ富化度）を、要求されるＰｕ富化度とする必要がある。
【０００７】
このとき、コプロセッシング法では、受け入れる使用済燃料のＰｕ含有率が低い（例えば、１％の）場合、Ｕ／Ｐｕ溶液のＰｕ富化度を高めるためには、水溶液と抽出溶媒（有機溶剤）との割合であるＯ／Ａ比を大きくしなければならない処理工程があり、抽出溶媒の使用量が多くなることによって、再処理コストが増大する可能性がある。また、コプロセッシング法では、受け入れる使用済燃料のＰｕ含有率の範囲が狭く、Ｕ／Ｐｕ精製溶液のＰｕ富化度の調整幅が狭いものとなる。一方、ＣＯＥＸ法では、一般的に、Ｕ／Ｐｕ溶液のＰｕ富化度の目標を、５０％程度に設定していることから、Ｕ／Ｐｕ溶液のＰｕ富化度を調整することは困難となる。
【０００８】
そこで、本発明は、受け入れる使用済燃料のＰｕ含有率の変動、及び、精製されるウラン／プルトニウム溶液のＰｕ富化度の変動に対し、柔軟に対応することができる汎用性の高い再処理施設を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の再処理施設は、プルトニウム含有率が異なる複数種の使用済燃料から、ウラン及びプルトニウムを分離して再処理する再処理施設であって、共除染されたウラン／プルトニウム装荷溶媒が流入し、流入した前記ウラン／プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、ウラン／プルトニウム溶液とウラン装荷溶媒とに分配する分配装置と、前記分配装置で分配された前記ウラン／プルトニウム溶液を溶媒で抽出することで、前記ウラン／プルトニウム装荷溶媒を生成する抽出装置と、前記抽出装置で生成された前記ウラン／プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、前記ウラン／プルトニウム溶液と前記ウラン装荷溶媒とに分配する逆抽出装置と、を備え、前記逆抽出装置は、前記抽出装置から前記ウラン／プルトニウム装荷溶媒が流入する装荷溶媒流入口と、ウラン溶液が流入する溶液流入口と、前記逆抽出液が流入する逆抽出液流入口と、分配された前記ウラン装荷溶媒が、前記分配装置へ向けて流出する装荷溶媒流出口と、を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、Ｐｕ含有率が高い使用済燃料を再処理する場合であっても、逆抽出装置にウラン溶液を流入させることで、逆抽出装置から流出する溶液に、ウランを混合させることができるから、プルトニウムを単離させずに、ウラン／プルトニウム溶液を精製することができる。また、逆抽出装置にウラン溶液を流入させると共に、逆抽出装置から流出したウラン装荷溶媒を分配装置へ流入させることで、ウラン／プルトニウム溶液に含まれるウランの含有量を調整することができるため、精製されるウラン／プルトニウム溶液のＰｕ富化度を自在に調整することが可能となる。このように、受け入れる使用済燃料のＰｕ含有率が変動する場合であっても、ウラン溶液の逆抽出装置への流入量を調整したり、逆抽出液の逆抽出装置への流入量を調整したり、ウラン装荷溶媒の分配装置への流入量を調整したりすることで、要求されるＰｕ富化度となるウラン／プルトニウム溶液を精製することができる。よって、Ｐｕ含有率の変動及びＰｕ富化度の変動に対して、柔軟に対応することができる汎用性の高いものとすることができる。なお、受け入れる使用済燃料のＰｕ含有率が変動する範囲としては、例えば、１〜３０％の範囲であり、また、精製されるウラン／プルトニウム溶液のＰｕ富化度が変動する範囲としては、例えば、２５〜９０％の範囲とすることができる。
【００１１】
また、前記抽出装置から前記逆抽出装置へ向けて流通する前記ウラン／プルトニウム装荷溶媒に含まれるウラン含有量及びプルトニウム含有量を計測する計測装置と、前記計測装置の結果に基づく制御を行う制御装置と、をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、制御装置は、抽出装置から逆抽出装置へ向けて流通するウラン／プルトニウム装荷溶媒に含まれるＰｕ含有率に基づいて、ウラン溶液の逆抽出装置への流入量を調整したり、逆抽出液の逆抽出装置への流入量を調整したり、ウラン装荷溶媒の分配装置への流入量を調整したりすることができる。このため、制御装置は、精製されるウラン／プルトニウム溶液のＰｕ富化度が要求されるＰｕ富化度となるように、ウラン溶液、逆抽出液及びウラン装荷溶媒等の流量を、精度良く調整することができる。
【００１３】
また、前記溶液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記ウラン溶液の流量を調整する第１流量調整弁と、前記逆抽出液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記逆抽出液の流量を調整する第２流量調整弁と、前記装荷溶媒流出口を介して、前記分配装置へ向けて流出する前記ウラン装荷溶媒の流量を調整する第３流量調整弁とのうち、少なくとも１つの流量調整弁を、さらに備え、前記制御装置は、前記計測装置の結果に基づいて、前記流量調整弁を制御することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、制御装置は、計測装置の計測結果に基づいて、第１流量調整弁、第２流量調整弁及び第３流量調整弁の少なくとも１つの流量調整弁を制御することで、ウラン／プルトニウム溶液のＰｕ富化度を、精度良く調整することができる。
【００１５】
また、前記逆抽出装置から前記分配装置へ向けて流通する前記ウラン装荷溶媒の流れ方向において、前記第３流量調整弁の上流側に設けられ、前記ウラン装荷溶媒を溜めるタンクを、さらに備えることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、逆抽出装置から流出したウラン装荷溶媒を、タンクに一時的に溜めることができ、また、タンクから分配装置へ向けて、所定の流量のウラン装荷溶媒を払い出すことができる。
【００１７】
また、前記装荷溶媒流出口を介して、前記逆抽出装置から流出する前記ウラン装荷溶媒に含まれるウラン含有量が、使用済溶媒とされるウラン含有量以下となる場合、前記ウラン装荷溶媒を前記使用済溶媒として排出することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、逆抽出装置から流出するウラン装荷溶媒に含まれるウラン含有量がほぼゼロである場合、逆抽出装置から使用済溶媒として排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施例に係る再処理施設の概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る再処理施設における分離装置及び精製装置周りの概略構成図である。
【図３】図３は、本実施例に係る再処理施設の一部の制御に関するブロック図である。
【図４】図４は、本実施例の分配装置及びＵ／Ｐｕ逆抽出装置を表した概略構成図である。
【図５】図５は、抽出器の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせることも可能である。
【実施例】
【００２１】
図１は、本実施例に係る再処理施設の概略構成図である。図２は、本実施例に係る再処理施設における分離装置及び精製装置周りの概略構成図である。図３は、本実施例に係る再処理施設の一部の制御に関するブロック図である。図４は、本実施例の分配装置及びＵ／Ｐｕ逆抽出装置を表した概略構成図である。図５は、抽出器の外観斜視図である。
【００２２】
本実施例に係る使用済燃料の再処理施設１は、プルトニウムの含有率（Ｐｕ含有率）が異なる複数種の使用済燃料に含まれるウラン（Ｕ）及びプルトニウム（Ｐｕ）等の核燃料物質を抽出して再処理することにより、新たな燃料としてのＵ製品やＵ／Ｐｕ製品を生成するものである。
【００２３】
複数種の異なる使用済燃料としては、ウラン燃料を沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）で使用したＢＷＲ使用済燃料、ウラン燃料を加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）で使用したＰＷＲ使用済燃料、ＭＯＸ燃料を沸騰水型原子炉で使用したＢ−ＭＯＸ使用済燃料、ＭＯＸ燃料を加圧水型原子炉で使用したＰ−ＭＯＸ使用済燃料、ウラン燃料またはＭＯＸ燃料を高速増殖炉で使用したＦＢＲ使用済燃料等がある。複数種の使用済燃料は、燃料中のプルトニウムの含有率が異なっている。Ｐｕ含有率とは、ウラン及びプルトニウムの全量に対するプルトニウムの含有量の割合を表す指標である。
【００２４】
この再処理施設１は、複数種の異なる使用済燃料を再処理可能な単一の施設となっており、使用済燃料の再処理時において、プルトニウムを単離不能な構成となっている。以下、図１を参照して、再処理施設１について説明する。
【００２５】
図１に示すように、再処理施設１は、機械的処理装置（例えば、せん断装置）５と、溶解装置６と、清澄装置７と、計量装置８と、分離装置９と、精製装置１０と、脱硝装置１１と、燃料製造装置１２とを備えている。また、再処理施設１は、各装置を制御する制御装置１３を備えている。
【００２６】
機械的処理装置５に供給される使用済燃料は、その成分が予め推定されている。推定される使用済燃料の成分は、使用前の成分及び使用中における燃焼度等のデータに基づいて算出可能となっている。
【００２７】
機械的処理装置５は、使用済みの燃料集合体に内包する使用済燃料を、機械的処理によって暴露させている。このとき、機械的処理装置５により使用済燃料を機械的処理すると廃ガスが発生するため、機械的処理装置５は、発生した廃ガスを図示しない廃ガス処理装置へ向けて送り出している。そして、機械的処理装置５は、機械的処理後の使用済燃料を溶解装置６へ向けて供給する。
【００２８】
溶解装置６は、硝酸を貯留した溶解槽に、機械的処理後の使用済燃料を投入することで、使用済燃料を溶解させる。硝酸に溶解した使用済燃料は燃料溶解液となり、溶解装置６は、燃料溶解液を清澄装置７へ供給する。
【００２９】
清澄装置７は、例えば、遠心分離機で構成されている。清澄装置７は、硝酸に溶解しない燃料溶解液に含まれる不溶解残渣を取り除き、不溶解残渣を除去した燃料溶解液を計量装置８へ供給する。取り除かれた不溶解残渣は、図示しない廃棄物貯蔵槽へ供給される。
【００３０】
計量装置８は、燃料溶解液中の成分を計量するために燃料溶解液を受け入れている。燃料溶解液中の成分としては、例えば、硝酸濃度、ウランの量、ウラン中における同位体の割合、プルトニウムの量、プルトニウム中における同位体の割合等がある。そして、燃料溶解液中の成分から、実測値となるＵ含有率、Ｐｕ含有率等の指標を導出する。計量装置８は、計量後の燃料溶解液を分離装置９へ供給する。
【００３１】
分離装置９は、燃料溶解液を、ウラン溶液（Ｕ溶液）及びウラン／プルトニウム溶液（Ｕ／Ｐｕ溶液）に分離している。なお、分離装置９の詳細については、後述する。
【００３２】
精製装置１０は、Ｕ溶液及びＵ／Ｐｕ溶液を、硝酸ウラン溶液（図２のＵ製品溶液）及び硝酸ウラン／プルトニウム溶液（図２のＵ／Ｐｕ製品溶液）に精製する。精製装置１０は、精製した硝酸Ｕ溶液及び硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を、脱硝装置１１へ向けて供給する。
【００３３】
脱硝装置１１は、硝酸Ｕ溶液及び硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を脱硝して、ウラン酸化物及びウラン／プルトニウム酸化物とする。そして、得られたウラン酸化物及びウラン／プルトニウム酸化物は、燃料製造装置１２へ送られる。
【００３４】
燃料製造装置１２は、ウラン酸化物（Ｕ製品）及びウラン／プルトニウム酸化物（Ｕ／Ｐｕ製品）を貯蔵すると共に、貯蔵したウラン酸化物及びウラン／プルトニウム酸化物を適宜混合して、装荷用燃料を製造している。
【００３５】
次に、図２を参照し、分離装置９及び精製装置１０について具体的に説明する。図２に示すように、分離装置９は、共除染装置２１と、分配装置２２とを有し、精製装置１０は、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３と、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４と、第１Ｕ逆抽出装置２５と、Ｕ抽出装置２６と、第２逆抽出装置２７とを有している。
【００３６】
共除染装置２１は、計量装置８から供給される燃料溶解液に抽出溶媒を供給して、ウラン及びプルトニウムを含む抽出溶媒であるウラン／プルトニウム装荷溶媒（Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒）を生成すると共に、燃料溶解液に洗浄液を供給して、燃料溶解液に含まれる不純物を分離する。つまり、燃料溶解液は、共除染装置２１において、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒と、ウラン及びプルトニウム以外の不純物を含む洗浄液（廃液）とに分離する。そして、共除染装置２１は、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒を分配装置２２へ向けて供給する一方、不純物を含む洗浄液を廃液として、図示しない廃液受槽に排出する。
【００３７】
分配装置２２は、共除染装置２１から供給されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒に、逆抽出液としてのＰｕ逆抽出液を供給することで、Ｕ／Ｐｕ溶液とＵ装荷溶媒とに分離する。そして、分配装置２２は、Ｕ／Ｐｕ溶液をＵ／Ｐｕ抽出装置２３へ向けて供給する一方、Ｕ装荷溶媒を第１Ｕ逆抽出装置２５へ向けて供給する。
【００３８】
図４に示すように、分配装置２２は、複数の抽出器４０と、共除染装置２１から供給されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒が流入するＵ／Ｐｕ装荷溶媒流入口５１と、後述するＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４から供給されるＵ装荷溶媒が流入するＵ装荷溶媒流入口（装荷溶媒流入口）５２と、プルトニウムを逆抽出するためのＰｕ逆抽出液が流入する逆抽出液流入口５３と、Ｕ装荷溶媒が流出するＵ装荷溶媒流出口５４と、を備えている。
【００３９】
複数の抽出器４０は、水相側から有機相側に亘って並べた多段の構成となっている。この抽出器４０は、ミキサセトラ、パルスカラムや遠心式抽出器等の抽出器であり、水相と有機相とに分離可能な構成となっている。本実施例では、ミキサセトラを適用した場合について説明するが、この構成に限るものではない。
【００４０】
図５に示すように、抽出器４０は、混合室４３ａ及び分離室４３ｂが形成された容器４３と、混合室４３ａ内に設けられたミキサ４４とを備えている。容器４３の混合室４３ａには、鉛直方向の上部に有機相側となる軽液が流入する軽液流入口４６が形成され、鉛直方向の下部に水相側となる重液が流入する重液流入口４７が形成されている。容器４３の分離室４３ｂには、鉛直方向の上部に軽液が流出する軽液流出口４８が形成され、鉛直方向の下部に重液が流出する重液流出口４９が形成されている。ミキサ４４は、混合室４３ａに流入する重液及び軽液を混合させている。
【００４１】
そして、分配装置２２において、上記のように構成された抽出器４０を多段の構成とする場合、抽出器４０は、その軽液流入口４６を、水相側に隣接する抽出器４０の軽液流出口４８に接続する一方で、その重液流入口４７を、有機相側に隣接する抽出器４０の重液流出口４９に接続する。また、抽出器４０は、その軽液流出口４８を、有機相側に隣接する抽出器４０の軽液流入口４６に接続する一方で、その重液流出口４９を、水相側に隣接する抽出器４０の重液流入口４７に接続する。
【００４２】
このように構成された分配装置２２において、多段に並んだ抽出器４０のうち、水相側にある第１段目の抽出器４０には、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒流入口５１が設けられ、共除染装置２１からＵ／Ｐｕ装荷溶媒が供給される。また、第１段目の抽出器４０には、Ｕ装荷溶媒流入口５２が設けられ、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４からＵ装荷溶媒が供給される。一方で、分配装置２２において、多段に並んだ抽出器４０のうち、有機相側にある最終段目の抽出器４０には、逆抽出液流入口５３が設けられ、Ｐｕ逆抽出液が供給される。このとき、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒及びＵ装荷溶媒が有機相となり、Ｐｕ逆抽出液が水相となることから、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒及びＵ装荷溶媒が軽液となり、Ｐｕ逆抽出液が重液となる。
【００４３】
そして、分配装置２２の各抽出器４０の混合室４３ａには、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒、Ｕ装荷溶媒及びＰｕ逆抽出液が流入する。各抽出器４０の混合室４３ａ内において、ミキサ４４が、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒、Ｕ装荷溶媒及びＰｕ逆抽出液を混合させると、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒中に含まれるプルトニウムの一部がＰｕ逆抽出液に移る。このとき、Ｐｕ逆抽出液には、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒中に含まれるウランも一部移ることとなる。この後、混合されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒、Ｕ装荷溶媒及びＰｕ逆抽出液が分離室４３ｂに流入すると、分離室４３ｂでは、ウラン及びプルトニウムを逆抽出したＰｕ逆抽出液であるＵ／Ｐｕ溶液と、プルトニウムの逆抽出後の溶媒であるＵ装荷溶媒とに分離する。
【００４４】
よって、Ｕ装荷溶媒は、分配装置２２における最も有機相側の抽出器４０（最終段目の抽出器）の軽液流出口４８（Ｕ装荷溶媒流出口５４）から流出する。一方で、Ｕ／Ｐｕ溶液は、分配装置２２における最も水相側の抽出器４０（第１段目の抽出器）の重液流出口４９から流出する。
【００４５】
Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３は、分配装置２２から供給されるＵ／Ｐｕ溶液に、抽出溶媒を供給して、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒を生成すると共に、Ｕ／Ｐｕ溶液に洗浄液を供給して、Ｕ／Ｐｕ溶液に含まれる不純物を分離する。つまり、Ｕ／Ｐｕ溶液は、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３において、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒と、ウラン及びプルトニウム以外の不純物を含む洗浄液（廃液）とに分離される。そして、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３は、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒をＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４へ向けて供給する一方、不純物を含む洗浄液を廃液として、図示しない廃液受槽に排出する。
【００４６】
Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４は、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３から供給されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒に、逆抽出液としてのＰｕ逆抽出液を供給することで、Ｕ／Ｐｕ溶液とＵ装荷溶媒とに分離する。そして、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４は、Ｕ／Ｐｕ溶液をＵ／Ｐｕ製品溶液として排出する一方、Ｕ装荷溶媒を分配装置２２へ向けて供給する。
【００４７】
ここで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４は、図４に示す分配装置２２とほぼ同様の構成となっていることから、図４を用いて説明すると共に、分配装置２２と相違するＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４の構成に係る符号については、括弧を付して図示する。また、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４において、分配装置２２と同様の構成については、説明を省略する。
【００４８】
Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４は、複数の抽出器４０と、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３から供給されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒が流入するＵ／Ｐｕ装荷溶媒流入口５１と、Ｕ溶液が流入するＵ溶液流入口（溶液流入口）６２と、プルトニウムを逆抽出するためのＰｕ逆抽出液が流入する逆抽出液流入口５３と、Ｕ装荷溶媒が流出するＵ装荷溶媒流出口５４と、を備えている。このとき、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒流入口５１及びＵ溶液流入口６２は、第１段目の抽出器４０に設けられ、逆抽出液流入口５３は、最終段目の抽出器４０に設けられている。
【００４９】
従って、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４は、第１段目の抽出器４０に、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒及びＵ溶液が供給され、最終段目の抽出器４０に、逆抽出液が供給される。そして、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４では、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒を、ウラン及びプルトニウムを逆抽出したＰｕ逆抽出液であるＵ／Ｐｕ製品溶液と、プルトニウムの逆抽出後の溶媒であるＵ装荷溶媒とに分離する。そして、Ｕ装荷溶媒は、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４における最も有機相側の抽出器４０（最終段目の抽出器）の軽液流出口４８（Ｕ装荷溶媒流出口５４）から流出する。一方で、Ｕ／Ｐｕ製品溶液は、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４における最も水相側の抽出器４０（第１段目の抽出器）の重液流出口４９から流出する。
【００５０】
ここで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から流出したＵ装荷溶媒は、分配装置２２へ向けて流出し、Ｕ装荷溶媒流入口５２を介して分配装置２２に供給される。また、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４は、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ装荷溶媒が、使用済溶媒とされるウラン含有量以下（例えば、ゼロ）となる場合、Ｕ装荷溶媒を分配装置２２に供給せず、使用済溶媒として排出している。
【００５１】
第１Ｕ逆抽出装置２５は、分配装置２２から供給されるＵ装荷溶媒に、逆抽出液としてのＵ逆抽出液を供給することで、Ｕ溶液と使用済溶媒とに分離する。そして、第１Ｕ逆抽出装置２５は、Ｕ溶液をＵ抽出装置２６へ向けて供給する一方、使用済溶媒を排出する。
【００５２】
Ｕ抽出装置２６は、第１Ｕ逆抽出装置２５から供給されるＵ溶液に、抽出溶媒を供給して、Ｕ装荷溶媒を生成すると共に、Ｕ溶液に洗浄液を供給して、Ｕ溶液に含まれる不純物を分離する。つまり、Ｕ溶液は、Ｕ抽出装置２６において、Ｕ装荷溶媒と、ウラン以外の不純物を含む洗浄液（廃液）とに分離される。そして、Ｕ抽出装置２６は、Ｕ装荷溶媒を第２Ｕ逆抽出装置２７へ向けて供給する一方、不純物を含む洗浄液を廃液として、図示しない廃液受槽に排出する。
【００５３】
第２Ｕ逆抽出装置２７は、第１Ｕ逆抽出装置２５とほぼ同様に構成され、Ｕ抽出装置２６から供給されるＵ装荷溶媒に、逆抽出液としてのＵ逆抽出液を供給することで、Ｕ溶液と使用済溶媒とに分離する。そして、第２Ｕ逆抽出装置２７は、Ｕ溶液をＵ製品溶液として排出する一方、使用済溶媒を排出する。
【００５４】
このように構成される分離装置９及び精製装置１０には、図２及び図３に示すように、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ溶液のプルトニウムの富化度（Ｐｕ富化度）を調整するために、第１流量調整弁３１と、第２流量調整弁３２と、第３流量調整弁３３と、タンク３４と、計測装置３５とが設けられている。
【００５５】
第１流量調整弁３１は、Ｕ溶液流入口６２を介してＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４に流入するＵ溶液の流量を調整しており、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４へ向けてＵ溶液が流通するＵ溶液供給流路Ｌ１に設けられている。この第１流量調整弁３１は、制御装置１３に接続され、制御装置１３によって開度が調整されることにより、Ｕ溶液供給流路Ｌ１を流通するＵ溶液の流量が調整される。
【００５６】
第２流量調整弁３２は、逆抽出液流入口５３を介してＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４に流入する逆抽出液の流量を調整しており、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４へ向けて逆抽出液が流通する逆抽出液供給流路Ｌ２に設けられている。この第２流量調整弁３２は、制御装置１３に接続され、制御装置１３によって開度が調整されることにより、逆抽出液供給流路Ｌ２を流通する逆抽出液の流量が調整される。
【００５７】
第３流量調整弁３３は、Ｕ装荷溶媒流入口５２を介して分配装置２２に流入するＵ装荷溶媒の流量を調整しており、分配装置２２へ向けてＵ装荷溶媒が流通するＵ装荷溶媒供給流路Ｌ３に設けられている。この第３流量調整弁３３は、制御装置１３に接続され、制御装置１３によって開度が調整されることにより、Ｕ装荷溶媒供給流路Ｌ３を流通するＵ装荷溶媒の流量が調整される。
【００５８】
タンク３４は、Ｕ装荷溶媒供給流路Ｌ３において、第３流量調整弁３３の上流側に設けられ、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４からのＵ装荷溶媒を溜めると共に、溜められたＵ装荷溶媒を分配装置２２へ向けて供給可能となっている。
【００５９】
計測装置３５は、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３からＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４へ向けてＵ／Ｐｕ装荷溶媒が流通するＵ／Ｐｕ装荷溶媒供給流路Ｌ４に設けられている。計測装置３５は、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒に含まれるウラン及びプルトニウムの含有量を計測し、Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒のＰｕ富化度を計測する。計測装置３５は、制御装置１３に接続され、計測結果を制御装置１３へ向けて出力する。
【００６０】
制御装置１３は、計測装置３５の計測結果に基づいて、第１流量調整弁３１、第２流量調整弁３２及び第３流量調整弁３３を制御することにより、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度を調整可能となっている。
【００６１】
具体的に、制御装置１３は、計測装置３５により計測されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒のＰｕ富化度が、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液が目標のＰｕ富化度となるために設定される設定Ｐｕ富化度よりも小さいと判定する。この場合、制御装置１３は、第１流量調整弁３１を閉弁側に制御して、Ｕ溶液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を小さくしたり、第２流量調整弁３２を閉弁側に制御して、逆抽出液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を小さくしたり、第３流量調整弁３３を開弁側に制御して、Ｕ装荷溶媒の分配装置２２への流入量を大きくしたりする。これにより、制御装置１３は、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液を目標のＰｕ富化度まで大きくすることが可能となる。
【００６２】
一方で、制御装置１３は、計測装置３５により計測されたＵ／Ｐｕ装荷溶媒のＰｕ富化度が、設定Ｐｕ富化度よりも大きいと判定する。この場合、制御装置１３は、第１流量調整弁３１を開弁側に制御して、Ｕ溶液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を大きくしたり、第２流量調整弁３２を開弁側に制御して、逆抽出液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を大きくしたり、第３流量調整弁３３を閉弁側に制御して、Ｕ装荷溶媒の分配装置２２への流入量を小さくしたりする。これにより、制御装置１３は、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液を目標のＰｕ富化度まで小さくすることが可能となる。
【００６３】
例えば、計量装置８によって計量された燃料溶解液のＰｕ含有率が１％の場合、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３から排出されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒中のプルトニウムに対する、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４に供給されるＵ溶液の割合を、０．０〜１０．１の範囲とすることで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度は、８５％〜３３％の範囲で調整することが可能となる。
【００６４】
一方で、計量装置８によって計量された燃料溶解液のＰｕ含有率が３０％の場合、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３から排出されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒中のプルトニウムに対する、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４に供給されるＵ溶液の割合を、０．４〜４．０の範囲とすることで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度は、８７％〜２８％の範囲で調整することが可能となる。
【００６５】
また、例えば、計量装置９によって計量された燃料溶解液のＰｕ含有率が１％の場合、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３から排出されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒中のプルトニウムに対する、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４に供給される逆抽出液中の硝酸の割合を、０．６〜０．１の範囲とすることで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度は、３２％〜７０％の範囲で調整することが可能となる。
【００６６】
一方で、計量装置９によって計量された燃料溶解液のＰｕ含有率が３０％の場合、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３から排出されるＵ／Ｐｕ装荷溶媒中のプルトニウムに対する、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４に供給される逆抽出液中の硝酸の割合を、３．８〜０．４の範囲とすることで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から排出されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度は、３３％〜５７％の範囲で調整することが可能となる。
【００６７】
以上のように、本実施例によれば、Ｐｕ含有率が高い使用済燃料を再処理する場合であっても、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４にＵ溶液を流入させることで、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から流出する溶液に、ウランを混合させることができるから、プルトニウムを単離させずに、Ｕ／Ｐｕ製品溶液を精製することができる。また、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４にＵ溶液を流入させると共に、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から流出したＵ装荷溶媒を分配装置２２へ流入させることで、Ｕ／Ｐｕ溶液に含まれるウランの含有量を調整することができるため、精製されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度を自在に調整することが可能となる。このように、受け入れる使用済燃料のＰｕ含有率の変動する場合であっても、Ｕ溶液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を調整したり、逆抽出液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を調整したり、Ｕ装荷溶媒の分配装置２２への流入量を調整したりすることで、要求されるＰｕ富化度となるＵ／Ｐｕ製品溶液を精製することができる。よって、Ｐｕ含有率の変動及びＰｕ富化度の変動に対して、柔軟に対応することができる汎用性の高い再処理施設１とすることができる。
【００６８】
また、本実施例によれば、制御装置１３は、Ｕ／Ｐｕ抽出装置２３からＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４へ向けて流通するＵ／Ｐｕ装荷溶媒に含まれるＰｕ含有率に基づいて、Ｕ溶液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を調整したり、逆抽出液のＵ／Ｐｕ逆抽出装置２４への流入量を調整したり、Ｕ装荷溶媒の分配装置２２への流入量を調整したりすることができる。このため、制御装置１３は、精製されるＵ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度が要求されるＰｕ富化度となるように、Ｕ溶液、逆抽出液及びＵ装荷溶媒等の流量を、精度良く調整することができる。
【００６９】
また、本実施例によれば、制御装置１３は、計測装置３５の計測結果に基づいて、第１流量調整弁３１、第２流量調整弁３２及び第３流量調整弁３３の少なくとも１つの流量調整弁を制御することで、Ｕ／Ｐｕ製品溶液のＰｕ富化度を、精度良く調整することができる。
【００７０】
また、本実施例によれば、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から流出したＵ装荷溶媒を、タンク３４に一時的に溜めることができ、また、タンク３４から分配装置２２へ向けて、所定の流量のＵ装荷溶媒を払い出すことができる。
【００７１】
また、本実施例によれば、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から流出するＵ装荷溶媒に含まれるウラン含有量がほぼゼロである場合、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４から使用済溶媒として排出することができる。
【００７２】
なお、本実施例では、Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置２４に供給されるＵ溶液について、特に限定しなかったが、例えば、第１Ｕ逆抽出装置２５から排出されるＵ溶液を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１  再処理施設
５  機械的処理装置
６  溶解装置
７  清澄装置
８  計量装置
９  分離装置
１０  精製装置
１１  脱硝装置
１２  燃料製造装置
１３  制御装置
２１  共除染装置
２２  分配装置
２３  Ｕ／Ｐｕ抽出装置
２４  Ｕ／Ｐｕ逆抽出装置
２５  第１Ｕ逆抽出装置
２６  Ｕ抽出装置
２７  第２Ｕ逆抽出装置
３１  第１流量調整弁
３２  第２流量調整弁
３３  第３流量調整弁
３４  タンク
３５  計測装置
４０  抽出器
４３  容器
４４  ミキサ
４６  軽液流入口
４７  重液流入口
４８  軽液流出口
４９  重液流出口
５１  Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒流入口
５２  Ｕ装荷溶媒流入口
５３  逆抽出液流入口
６２  Ｕ溶液流入口
Ｌ１  Ｕ溶液供給流路
Ｌ２  逆抽出液供給流路
Ｌ３  Ｕ装荷溶媒供給流路
Ｌ４  Ｕ／Ｐｕ装荷溶媒供給流路
【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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