(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウラン含有廃棄物を投入した反応容器内の空気を吸引除去し、フッ素化ガスを反応容器内に供給するとともに、フッ素化ガス雰囲気中のウラン含有廃棄物を常温〜３００℃未満の温度範囲に加熱して、前記廃棄物に含まれているウランとフッ素化ガスの反応によりガス状の六フッ化ウランを生成させ、該六フッ化ウランを回収用フッ化ナトリウムが充填してある回収塔本体に流入させて、回収用フッ化ナトリウムに六フッ化ウランを吸着させる第１の工程と、
第１の工程が完了した後、フッ素化ガス濃度が１０％以下になるように反応容器内のフッ素化ガス雰囲気を不活性ガスに置換するとともに、不活性ガス雰囲気中の廃棄物を３００℃〜６００℃の温度範囲に加熱して、前記廃棄物に含まれているアルカリ元素あるいはアルカリ土類元素と六フッ化ウランとの錯体を分解することにより廃棄物から六フッ化ウランを分離させ、該六フッ化ウランを回収用フッ化ナトリウムが充填してある回収塔本体に流入させて、回収用フッ化ナトリウムに六フッ化ウランを吸着させる第２の工程とを、
順次行うことを特徴とするウラン回収方法。
【請求項２】
第１の工程前にウラン含有廃棄物を乾燥させておく請求項１に記載のウラン回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウラン回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉用燃料の製造施設では、燃料製造時に生じるウラン微粉体を排ガス処理系に設置したフィルタにより捕捉し、ウラン微粉体が製造施設外部へ飛散しないようにしている。
【０００３】
ウラン微粉体の捕捉によって通気性が低下したフィルタは、新しいものと交換して廃棄される。
【０００４】
フィルタを廃棄する際には、ウラン微粉体が付着しているエレメントを金属性のケーシングから分離し、可燃物であるエレメントについては焼却処理を行ない、また、ケーシングについては圧縮処理を行なってそれぞれ体積を縮小したうえ、廃棄物貯蔵施設に保管している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、フィルタのエレメントに付着したウランや、ウラン吸着剤に使用された後のフッ化ナトリウム（ＮａＦ）あるいはフッ化カルシウム（ＣａＦ2）などのフッ化物塩を、硝酸あるいは塩酸の溶液に溶解させてウランを抽出し、該ウランをイオン交換樹脂により回収することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、ウランの回収を、硝酸あるいは塩酸の溶液を用いて行う場合、多量の溶液が必要になり、この溶液が２次廃棄物となってしまう。
【０００７】
また、イオン交換樹脂そのものも最終的には廃棄物となるため、全体としての２次廃棄物の発生量が多大になり、単に廃棄物を増やすことにしかならないとの見解もある。
【０００８】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、廃棄物に含まれているウランを効率よく回収できるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のウラン回収方法では、ウラン含有廃棄物を投入した反応容器内の空気を吸引除去し、フッ素化ガスを反応容器内に供給するとともに、フッ素化ガス雰囲気中のウラン含有廃棄物を常温〜３００℃未満の温度範囲に加熱して、前記廃棄物に含まれているウランとフッ素化ガスの反応によりガス状の六フッ化ウランを生成させ、該六フッ化ウランを回収用フッ化ナトリウムが充填してある回収塔本体に流入させて、回収用フッ化ナトリウムに六フッ化ウランを吸着させる第１の工程と、第１の工程が完了した後、フッ素化ガス濃度が１０％以下になるように反応容器内のフッ素化ガス雰囲気を不活性ガスに置換するとともに、不活性ガス雰囲気中の廃棄物を３００℃〜６００℃の温度範囲に加熱して、前記廃棄物に含まれているアルカリ元素あるいはアルカリ土類元素と六フッ化ウランとの錯体を分解することにより廃棄物から六フッ化ウランを分離させ、該六フッ化ウランを回収用フッ化ナトリウムが充填してある回収塔本体に流入させて、回収用フッ化ナトリウムに六フッ化ウランを吸着させる第２の工程とを、順次行う。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載のウラン回収方法では、第１の工程前にウラン含有廃棄物を乾燥させておく。
【００１２】
本発明の請求項１及び請求項２に記載のウラン回収方法のいずれにおいても、フッ素化ガス雰囲気中で、常温〜３００℃未満の範囲に廃棄物を加熱し、廃棄物中のウラン及びフッ素化ガスにより六フッ化ウランを生成させて、ウランを選択的に回収し、フッ素化ガス濃度を低下させた不活性ガス雰囲気中で、３００℃〜６００℃の温度範囲に廃棄物を加熱し、六フッ化ウランとアルカリ元素あるいはアルカリ土類の錯体を分解して、残余のウランを選択的に回収する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は本発明のウラン回収方法に用いる設備の一例を示すもので、この設備は、ウランを含んでいる焼却灰やフッ化物塩などの廃棄物１をフッ素化ガス雰囲気中で加熱する除染装置２と、六フッ化ウラン（ＵＦ6）３を回収するための吸着回収塔４及び析出回収塔５とを備えている。
【００１５】
除染装置２は、廃棄物１が投入される反応容器６と、１つの出口ポート７ａに択一的に連通可能な２つの入口ポート７ｂ，７ｃを有する三方切換弁７と、当該三方切換弁７の一方の入口ポート７ｂに止弁８ａ，９ａを介して接続されたガス貯留容器８，９と、反応容器６の内底部に連通し且つ三方切換弁７の出口ポート７ａに接続されたガス送給管１０と、反応容器６外部に配置され且つ廃棄物１を加熱し得るヒータ１１とによって構成されている。
【００１６】
ガス貯留容器８には、フッ素ガス（Ｆ2）、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ3）、七フッ化ヨウ素ガス（ＩＦ7）、三フッ化臭素ガス（ＢｒＦ3）、五フッ化臭素ガス（ＢｒＦ5）などのフッ素化ガス１２が充填され、また、ガス貯留容器９には、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ2）などの不活性ガス１３が充填されている。
【００１７】
吸着回収塔４は、下部が反応容器６に連通する回収塔本体１４と、１つの入口ポート１５ａに択一的に連通可能な２つの出口ポート１５ｂ，１５ｃを有し且つ入口ポート１５ａが回収塔本体１４の上部に連通する三方切換弁１５と、吸引口が三方切換弁１５の一方の出口ポート１５ｂに接続され且つ吐出口が前記の三方切換弁７の他方の入口ポート７ｃに接続された循環用ブロワ１６と、回収塔本体１４内部に充填され且つ六フッ化ウラン３を吸着し得る回収用フッ化ナトリウム１７と、回収塔本体１４外部に配置され且つ回収用フッ化ナトリウム１７を加熱し得るヒータ１８とによって構成されている。
【００１８】
析出回収塔５は、下部が三方切換弁１５の他方の出口ポート１５ｃに連通する回収塔本体１９と、該回収塔本体１９内部に配置した２次流体管２０と、該２次流体管２０に冷媒あるいは熱媒を流通させ得る冷熱媒供給源２１と、回収塔本体１９の直下に配置され且つ当該回収塔本体１９の内底部に連通する回収容器２２とによって構成されている。
【００１９】
また、回収塔本体１９上部には、止弁２３、微粒子を捕捉するためのフィルタ（ＨＥＰＡフィルタ）２４、フッ素化ガス１２を捕捉するためのガス吸着器２５、及び吸引用ブロワ２６が、順に直列に接続されている。
【００２０】
図１に示す設備によって、廃棄物１からウランを回収する際には、予め微粉状に粉砕し且つ乾燥させた廃棄物１を除染装置２の反応容器６内へ投入し、ヒータ１１で廃棄物１を加熱しながら、反応容器６内の空気を真空ポンプ（図示せず）により吸引除去する。
【００２１】
次いで、三方切換弁１５を入口ポート１５ａが一方の出口ポート１５ｂに連通する状態に設定した後、三方切換弁７を一方の入口ポート７ｂが出口ポート７ａに連通する状態に設定したうえ、止弁８ａを開いて、ガス貯留容器８内のフッ素化ガス１２をガス送給管１０から反応容器６内へ送給する。
【００２２】
反応容器６内がフッ素化ガス１２雰囲気になった後、止弁８ａを閉じ且つ三方切換弁７を他方の入口ポート７ｃが出口ポート７ａに連通する状態に設定して、フッ素化ガス１２雰囲気中の廃棄物１をヒータ１１により常温〜３００℃未満の温度範囲に加熱すると、廃棄物１に含まれているウラン（フッ化ウラン、フッ化ウラニル、酸化ウラン）とフッ素化ガス１２の反応によって、ガス状の六フッ化ウラン３が生成され、廃棄物１そのものは、フッ素化ガス１２の影響を受けずに更に酸化される。
【００２３】
このとき、廃棄物１を予め乾燥させているので、フッ素化ガス１２の消費量を低減でき、フッ素化ガス１２による反応容器６構成材料の腐蝕が抑制される。
【００２４】
また、循環用ブロワ１６を運転することにより、反応容器６内のフッ素化ガス１２を、吸着回収塔４の回収塔本体１４、循環用ブロワ１６、ガス送給管１０の順で循環させると、反応容器６内の廃棄物１が流動層を形成し、六フッ化ウラン３の生成が促進される。
【００２５】
反応容器６内で生成された六フッ化ウラン３は、フッ素化ガス１２に随伴して回収塔本体１４内に流入し、六フッ化ウラン３だけが、回収用フッ化ナトリウム１７に選択的に吸着される。
【００２６】
上述したようなフッ素化ガス１２雰囲気中で廃棄物１を加熱する第１の工程が完了したならば、三方切換弁７を一方の入口ポート７ｂが出口ポート７ａに連通する状態に設定するとともに、三方切換弁１５を入口ポート１５ａが他方の出口ポート１５ｃに連通する状態に設定する。
【００２７】
更に、止弁９ａ，２３を開き、ガス貯留容器９内の不活性ガス１３をガス送給管１０から反応容器６内へ送給して、フッ素化ガス１２濃度が１０％以下になるように、反応容器６内のフッ素化ガス１２雰囲気を不活性ガス１３に置換する。
【００２８】
不活性ガス１３の導入によって掃き出されるフッ素化ガス１２は、回収塔本体１４，１９内を通過した後、フィルタ２４により除塵され且つガス吸着器２５でフッ素成分が除去される。
【００２９】
反応容器６内が不活性ガス１３雰囲気になったならば、三方切換弁１５を入口ポート１５ａが一方の出口ポート１５ｂに連通する状態に設定して、止弁９ａ，２３を閉じ、三方切換弁７を他方の入口ポート７ｃが出口ポート７ａに連通する状態に設定し、不活性ガス１３雰囲気中の廃棄物１をヒータ１１により３００℃〜６００℃の温度範囲に加熱すると、廃棄物１が含んでいたアルカリ元素あるいはアルカリ土類元素と六フッ化ウラン３との錯体が分解する。
【００３０】
このとき、不活性ガス１３雰囲気中で廃棄物１を、３００℃〜６００℃の温度範囲に加熱するので、フッ素化ガス１２による反応容器６構成材料の腐蝕が抑制される。
【００３１】
また、循環用ブロワ１６を運転し、反応容器６内のフッ素化ガス１２と不活性ガス１３とを、吸着回収塔４の回収塔本体１４、循環用ブロワ１６、ガス送給管１０の順で循環させ、六フッ化ウラン３の生成の促進を図る。
【００３２】
反応容器６内で廃棄物１から分離された六フッ化ウラン３は、不活性ガス１３に随伴して回収塔本体１４内に流入し、六フッ化ウラン３だけが、回収用フッ化ナトリウム１７に選択的に吸着される。
【００３３】
不活性ガス１３雰囲気中で、３００℃〜６００℃の温度範囲に廃棄物１を加熱する第２の工程が完了したならば、ヒータ１１による廃棄物１の加熱を中止し且つ循環用ブロワ１６の運転を停止する。
【００３４】
次いで、２次流体管２０へ冷熱媒供給源２１から冷媒を連続的に送給し、三方切換弁１５を入口ポート１５ａが他方の出口ポート１５ｃに連通する状態に設定し且つ止弁２３を開き、吸引用ブロワ２６を運転する。
【００３５】
更に、回収塔本体１４内の回収用フッ化ナトリウム１７を、ヒータ１８により加熱すると、回収用フッ化ナトリウム１７から六フッ化ウラン３が遊離して析出回収塔５の回収塔本体１９内へ流入する。
【００３６】
この六フッ化ウラン３は、２次流体管２０を流通している冷媒により冷却され、固体として析出される。
【００３７】
六フッ化ウラン３とともに回収塔本体１９に流入するフッ素化ガス１２や不活性ガス１３は、フィルタ２４により除塵され且つガス吸着器２５でフッ素成分が除去された後、吸引用ブロワ２６から外部へ放出される。
【００３８】
回収塔本体１９内に六フッ化ウラン３が析出されたならば、止弁２３を閉じたうえ、２次流体管２０へ冷熱媒供給源２１から熱媒を連続的に送給し、六フッ化ウラン３を昇温液化させて、回収容器２２へ流入させる。
【００３９】
このように、上述したウラン回収方法では、廃棄物１中のウラン及びフッ素化ガス１２により六フッ化ウランを生成させて、ウランを選択的に回収した後に、廃棄物１に含まれているアルカリ元素あるいはアルカリ土類と六フッ化ウラン３の錯体を分解して、残余のウランを選択的に回収するので、２次廃棄物を発生させずに、廃棄物１に含まれているウランを効率よく回収することができる。
【００４０】
なお、本発明のウラン回収方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更を加え得ることは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のウラン回収方法によれば下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００４２】
（１）本発明の請求項１及び請求項２に記載のウラン回収方法のいずれにおいても、フッ素化ガス雰囲気中で、常温〜３００℃未満の範囲に廃棄物を加熱し、廃棄物中のウラン及びフッ素化ガスにより六フッ化ウランを生成させて、ウランを選択的に回収し、また、フッ素化ガス濃度を低下させた不活性ガス雰囲気中で、３００℃〜６００℃の温度範囲に廃棄物を加熱し、六フッ化ウランとアルカリ元素あるいはアルカリ土類の錯体を分解して、残余のウランを選択的に回収するので、２次廃棄物を発生させずに、廃棄物に含まれているウランを効率よく回収することが可能になる。これに加えて、フッ素化ガスの濃度を１０％以下にした不活性ガス雰囲気中で、廃棄物を３００℃〜６００℃の温度範囲に加熱するので、フッ素化ガスによる反応容器の構成材料の腐蝕を抑制できる。
【００４３】
（２）本発明の請求項２に記載のウラン回収方法においては、第１の工程前に廃棄物を予め乾燥させるので、六フッ化ウランを生成するためのフッ素化ガスの消費量を低減でき、フッ素化ガスによる反応容器の構成材料の腐蝕を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウラン回収方法を実施するための設備の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１    廃棄物
３    六フッ化ウラン
１２  フッ素化ガス
１３  不活性ガス
【図１】
0004453208.tif 000002