(57)【要約】【課題】使用済み燃料の溶融塩電解による再処理において、貴金属元素等の不純物の混入のない、より高品質の燃料成分を回収することができる溶融塩電解再処理方法を提供する。【解決手段】導電性るつぼに溶融塩を装荷し、このるつぼを陽極として使用済み燃料の電解を行ない、陽極で溶解するとともに、所要の成分を固体陰極に回収する溶融塩電解再処理方法において、固体陰極が断面楕円形の棒状を呈しており、かつこの陰極を軸の回りに自転させながら電解を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性るつぼに溶融塩を装荷し、該るつぼを陽極として使用済み燃料の電解を行ない、陽極で溶解するとともに、所要の成分を固体陰極に回収する溶融塩電解再処理方法において、前記固体陰極が断面楕円形の棒状を呈しており、かつこの陰極を軸の回りに自転させながら電解を行なうことを特徴とする使用済み燃料の溶融塩電解再処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み燃料の溶融塩電解再処理方法に係わり、さらに詳しくは、原子力発電所で使用済みの燃料を溶融塩電解により再処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、原子力発電所で使用済みの、酸化ウラン、アルカリ金属元素、貴金属元素、希土類元素、および原子炉内で生成したプルトニウム等の超ウラン元素（ＴＲＵ）を含む燃料を再処理するには、せん断し脱被覆した後、ＮａＣｌやＫＣｌのような溶融塩中で、陽極と陰極との間に電圧をかけて電解を行なう溶融塩電解方法が行なわれている。
【０００３】
この方法においては、陽極で塩の電解により発生した塩素ガスによって、使用済み燃料の各成分が溶融塩中に溶解し、一方陰極で、電気的に還元されて酸化ウラン（ＵＯ２）等が顆粒状酸化物として回収される。そして、この溶解および電解回収工程で残った溶融塩に、塩素と酸素の混合ガスを吹き込むことにより、プルトニウムとネプツニウムのイオンがそれぞれ酸化され、かつ電解によりＰｕＯ２、およびＮｐＯ２が回収されるように構成されている。
【０００４】
しかしながら、このような従来からの溶融塩電解再処理方法においては、以下に示すような種々の問題があった。すなわち、
１）陽極溶解工程で、使用済み燃料に含まれている貴金属元素が溶融塩中に溶解するが、これら貴金属イオンが析出する電位（酸化還元電位）がウラニルイオンのそれと極めて近いため、陰極で貴金属元素も同時に析出してしまい、回収したＵＯ２中に貴金属が混入してしまう。
２）パイログラファイトのような電解槽（電解るつぼ）を構成する材料が、ウラニルイオンによって腐食されやすいため、るつぼの寿命が１０００〜２０００時間と短い。
３）ウラナスイオンやプルトナスイオンの酸化処理に時間がかかる。
４）溶融塩から発生する揮発性成分が、電解槽内の各部に付着し、配管等の目詰まりを引き起こしやすい。
などの問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、使用済み燃料の溶融塩電解による再処理において、貴金属元素等の不純物の混入のない、より高品質の燃料成分を回収することができる溶融塩電解再処理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】
【０００６】
本発明の使用済み燃料の溶融塩電解再処理方法は、導電性るつぼに溶融塩を装荷し、該るつぼを陽極として使用済み燃料の電解を行ない、陽極で溶解するとともに、所要の成分を固体陰極に回収する溶融塩電解再処理方法において、前記固体陰極が断面楕円形の棒状を呈しており、かつこの陰極を軸の回りに自転させながら電解を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の再処理方法においては、溶融塩中に溶解したウラン、ウラン・プルトニウム等の酸化物を電解して回収するための陰極として、楕円形の断面を有する棒状の電極が使用され、かつこの陰極を軸の回りに回転（自転）させながら電解が行なわれているので、電解槽底部に沈積した使用済み燃料を舞い上がらせることなく、溶融塩全体が撹拌され、溶解および析出の効率がいずれも向上する。
【０００８】
そして、回収する燃料中への貴金属元素等の不純物の混入を低減することができ、より高品質の燃料を得ることができる。また、使用済み燃料の陽極側での溶解と核燃料物質の陰極側での析出を同時に効率よく行なうことができ、使用済み燃料の処理効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の再処理方法の実施例に用いる処理装置を示す断面図である。
【００１１】
この処理装置においては、導電性るつぼ１に溶融塩２が収容されており、溶融塩２中には、グラファイトのような導電性材料から形成され、Ａ−Ａ断面が図２に示すように楕円形を有する棒状の陰極３が設けられている。また、この陰極３には回転駆動機構４が連結されており、陰極３と陽極である導電性るつぼ１との間には、電解のための電源５が接続されている。さらに、導電性るつぼ１の周りには、内部の温度を所定温度に保つための電気炉６が設置されている。電解処理に先だって、溶融塩２中に使用済み燃料（粉体もしくは粒体）７が装荷される。
【００１２】
このような処理装置において、使用済み燃料７が導電性るつぼ１の底部に沈積した状態で、るつぼ１と回転する陰極３との間に電源５を用いて電流を流すと、るつぼ１底部に接するように沈積した使用済み燃料７が、以下に示す反応機構により溶解する。
【００１３】
例えばウラン酸化物について言えば、ウラン酸化物自体が、陽極であるるつぼ１に電子を供給して、ウラニルイオンとなり溶解する反応（（１）式に示す）と、溶融塩中に存在する塩素イオンが陽極であるるつぼ１に電子を供給して塩素ガスとなり、この塩素ガスとウラン酸化物が反応してウラニルイオンとなって溶解する反応（（２）式および（３）式に示す）の２つの反応機構により溶解する。
ＵＯ２→ＵＯ２２＋＋２ｅ−                  ………（１）
２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−                  ………（２）
ＵＯ２＋Ｃｌ２→ＵＯ２２＋＋２Ｃｌ          ………（３）
【００１４】
したがって、使用済み燃料７を効率よく溶解させるには、使用済み燃料７が陽極である導電性るつぼ１にできるだけ接触していることが必要である。
【００１５】
一方、陰極には、溶融塩中に溶解した核燃料物質が、例えばウランについて言えば、（４）式に示す反応により析出する。
ＵＯ２２＋＋２ｅ−→ＵＯ２                  ………（４）
【００１６】
このような陰極での析出を効率よく行なうためには、陽極であるるつぼの近傍で溶融塩中に溶解した核燃料物質のイオンが、陰極近傍に供給される必要がある。
【００１７】
このように使用済み燃料７の処理を効率よく行なうためには、陽極での溶解と陰極での核燃料物質の析出とを、両方とも効率良く行なう必要がある。そして、前者の要求を満たすには、沈積した燃料粉体が舞い上がるような溶融塩の撹拌は行なわない方が良いが、後者の要求を満たすには、溶融塩中に溶解した核燃料物質にイオン濃度分布ができないように、できるだけ撹拌を行なった方が良く、両者の要求は撹拌の適否について相反することになる。
【００１８】
実施例の処理方法によれば、陰極３が楕円形の断面を有する棒状電極であり、これが回転駆動機構４により軸の周りに回転されているので、導電性るつぼ１の底部に沈積した使用済み燃料７を、舞い上がらせることなく、溶融塩２全体を撹拌することが可能であり、陽極での溶解も陰極での析出も両方とも効率良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に用いる処理装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…導電性るつぼ、２…溶融塩、３…棒状の陰極、４…回転駆動機構、５…電源、６…電気炉、７…使用済み燃料。
【図１】
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【図２】
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