(57)【要約】【課題】アクアパイロプロセス法を用いた使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物をポンプを使用することなく、また、移送装置の放射性物質での汚染を防止して、簡易な方法で移送する手段を提供する。【解決手段】使用済み燃料溶解液を入れる内容器と、この内容器を導入し、前記燃料溶解液の上澄みを回収及び貯留するための第１の外容器と、前記内容器内に沈殿及び残留した使用済み燃料のシュウ酸化合物を乾燥するための乾燥機と、前記シュウ酸化合物を酸化物に転換するための溶融塩が入った第２の外容器と、少なくとも前記内容器を、前記乾燥機及び前記第２の外容器へと移送するための移送手段と、を具えるようにして使用済み燃料の再処理装置を構成する。【選択図】図１
2012093283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み燃料溶解液及びシュウ酸を収容する内容器と、
この内容器を導入し、前記燃料溶解液の上澄みを回収及び貯留するための第１の外容器と、
前記内容器内に沈殿及び残留した使用済み燃料のシュウ酸化合物を乾燥するための乾燥機と、
前記シュウ酸化合物を酸化物に転換するための溶融塩が入った第２の外容器と、
少なくとも前記内容器を、前記乾燥機及び前記第２の外容器へと移送するための移送手段と、
を具えることを特徴とする、使用済み燃料の再処理装置。
【請求項２】
前記移送手段は、
鉛直に立設してなる軸部材と、
この軸部材から水平方向に突出し、前記軸部材を中心として回動自在に設けられた第１の支持部材、第２の支持部材及び第３の支持部材と、
前記軸部材から水平方向に突出するようにして設けられ、前記第１の支持部材、前記第２の支持部材、前記第３の支持部材の上方に位置する第４の支持部材と、
この第４の支持部材を、前記第１の支持部材、前記第２の支持部材及び前記第３の支持部材に対して相対移動させるための昇降機とを含み、
前記第１の外容器は、前記第１の支持部材によって支持され、
前記乾燥機は、前記第２の支持部材によって支持され、
前記第２の外容器は、前記第３の支持部材によって支持され、
前記内容器は、前記第４の支持部材によって支持され、この第４の支持部材の、前記第１の支持部材、前記第２の支持部材及び前記第３の支持部材に対する前記軸部材回りの相対的な回動及び前記昇降機による相対的な上下移動によって、前記乾燥機及び前記第２の外容器へと順次移送するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み燃料の再処理装置。
【請求項３】
前記移送手段は、
鉛直に立設してなる軸部材と、
この軸部材から水平方向に突出し、前記軸部材を中心として回動自在に設けられた第１の支持部材と、
前記軸部材から水平方向に突出するようにして設けられ、前記第１の支持部材の上方において順次位置する第２の支持部材及び第３の支持部材と、
前記第２の支持部材を、前記第１の支持部材及び第３の支持部材に対して相対移動させるための昇降機とを含み、
前記第１の外容器及び前記第２の外容器は、前記第１の支持部材によって支持され、
前記乾燥機は、前記第３の支持部材によって支持され、
前記内容器は前記第２の支持部材によって支持され、この第２の支持部材の、前記第１の支持部材及び前記第３の支持部材に対する前記軸部材回りの相対的な回動及び前記昇降機による相対的な上下移動によって、前記乾燥機及び前記第２の外容器へと順次移送するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み燃料の再処理装置。
【請求項４】
前記移送手段は、
鉛直に立設してなる軸部材と、
この軸部材から水平方向に突出して設けられた第１の支持部材と、
前記軸部材から水平方向に突出するようにして設けられ、前記第１の支持部材の上方において順次位置する第２の支持部材及び第３の支持部材と、
前記軸部材から水平方向に突出し、前記軸部材の周りに回動自在に設けられた第４の支持部材と、
前記第２の支持部材を、前記第１の支持部材及び第３の支持部材に対して相対移動させるための昇降機とを含み、
前記第１の外容器は、前記第１の支持部材によって支持され、
前記乾燥機は、前記第３の支持部材によって支持され、
前記第２の外容器は、前記第４の支持部材に支持され、
前記内容器は前記第２の支持部材によって支持され、この第２の支持部材の、前記第１の支持部材及び前記第３の支持部材に対する前記昇降機による相対的な上下移動、及び前記第４の支持部材の前記軸部材周りの回動によって、前記乾燥機及び前記第２の外容器へと順次移送するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み燃料の再処理装置。
【請求項５】
前記第１の外容器及び前記第２の外容器は、同一の外容器から構成し、
前記移送手段は、
鉛直に立設してなる軸部材と、
この軸部材から水平方向に突出するようにして設けられた第１の支持部材と、
前記軸部材から水平方向に突出するようにして設けられ、前記第１の支持部材の上方に位置する第２の支持部材と、
この第２の支持部材を、前記第１の支持部材に対して相対移動させるための昇降機とを含み、
前記外容器及び前記乾燥機は、前記第１の支持部材によって支持され、
前記内容器は前記第２の支持部材によって支持され、この第２の支持部材の、前記第１の支持部材に対する前記昇降機による相対的な上下移動によって、前記乾燥機及び前記外容器へと順次移送するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み燃料の再処理装置。
【請求項６】
前記第１の外容器及び前記第２の外容器は、同一の外容器から構成し、
前記移送手段は、
鉛直に立設してなる軸部材と、
前記軸部材から水平方向に突出するようにして設けられた第１の支持部材と、
前記軸部材から水平方向に突出するようにして設けられ、前記第１の支持部材の上方において順次位置する第２の支持部材及び第３の支持部材と、
前記第１の支持部材を、前記第１の支持部材及び前記第３の支持部材に対して相対移動させるための昇降機とを含み、
前記外容器は、前記第１の支持部材によって支持され、
前記乾燥機は、前記第２の支持部材によって支持され、
前記内容器は前記第３の支持部材によって支持され、前記第１の支持部材の、前記第２の支持部材及び前記第３の支持部材に対する前記昇降機による相対的な上下移動によって、前記乾燥機及び前記外容器へと順次に移送するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み燃料の再処理装置。
【請求項７】
使用済み燃料溶解液及びシュウ酸を入れる内容器を、この内容器の外方に位置し、前記燃料溶解液の上澄みを回収及び貯留するための第１の外容器から、移送手段によって、前記内容器内に沈殿及び残留した使用済み燃料のシュウ酸化合物を乾燥するための乾燥機に移送するステップと、
前記少なくとも内容器を、前記乾燥機から、前記移送手段によって、前記シュウ酸化合物を酸化物に転換するための溶融塩が入った第２の外容器に移送するステップと、
を具えることを特徴とする、使用済み燃料の再処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み燃料の再処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所から発生する使用済燃料を再処理して、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技術として、代表的なプロセスにピューレックス法がある。使用済燃料中にはウラン（U）やプルトニウム（Pu）など超ウラン元素（TRU）の他に核分裂生成物（FP）としてアルカリ金属元素、アルカリ土類元素、白金族元素が含まれている。
【０００３】
ピューレックス法は、まず、使用済み燃料をせん断して細かくした後、硝酸を満たした溶解槽に入れてせん断した燃料を溶解する。その後、偶数の価数を持つイオンを主に抽出する性質があるリン酸トリブチル（TBP）溶液を抽出液として使用し、硝酸溶液とTBP溶液系とにおける金属イオン（ウラン、プルトニウム等）の分配比の違いを利用して核分裂生成物等の分離を行い、さらにウランとプルトニウムとを分離する。そして、ウランとプルトニウムとは、それぞれウラン精製工程、プルトニウム精製工程で精製するプロセスとなっている。
【０００４】
また、核不拡散性の観点からプルトニウムを単独で回収できない再処理プロセスが望まれている。そこで、ピューレックス法のプロセスを一部変更し、ウランを６価に維持したまま、ネプツニウム(NP)を５価に、プルトニウムを３価に還元させ、ウラン のみをTBP溶液に抽出させて、高純度ウランを得るとともに、ネプツニウムとプルトニウムを一緒に回収する再処理プロセスとその装置が求められている。
【０００５】
特開２００９−２８８１７８号公報には、高純度のウランを抽出後の使用済み燃料溶解液中には抽出し残った少量のウラン、プルトニウム、ネプツニウム等を、プルトニウムを単独で回収できないように、少量のウランとネプツニウムと同時にプルトニウムをシュウ酸化合物として沈殿させ、回収するアクアパイロプロセス法が開示されている。この方法を用いれば、少量のウランとネプツニウム及びプルトニウムとを同時に回収することが可能であるが、シュウ酸化合物の沈殿物（固形分）を移送しなければならない。
【０００６】
一般的な固形分の移送方法としては、モーノポンプやロータリーポンプを使用する方法があるが、ポンプが詰まる可能性がある。また、当該系統では、ポンプは使用済み燃料溶解液により放射性物質で高レベルに汚染されているため、ポンプのメンテナンスが直接できない。そのため、遠隔操作により核燃料や放射性同位元素（ＲＩ）を取り除く作業である除染をポンプに行ってからメンテナンスをする等の手間がかかる。
【０００７】
その他の方法としては、固形分をベルトコンベア等で移送する方法もあるが、ベルトコンベア上に沈殿物が直接乗るため、やはりベルトコンベアが放射性物質で高レベルに汚染され、ポンプと同様にメンテナンスが直接できない。
【０００８】
そこで、上述したシュウ酸化合物の沈殿物を、ポンプを使用せず、詰まることなく移送できるとともに、移送装置の放射性物質での汚染を防止して、簡易な方法で移送できる手段の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２８８１７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、アクアパイロプロセス法を用いた使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を、ポンプを使用することなく、また、移送装置の放射性物質での汚染を防止して、簡易な方法で移送する手段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】
【００１１】
本発明の一態様は、使用済み燃料溶解液及びシュウ酸を入れる内容器と、この内容器を導入し、前記燃料溶解液の上澄みを回収及び貯留するための第１の外容器と、前記内容器内に沈殿及び残留した使用済み燃料のシュウ酸化合物を乾燥するための乾燥機と、前記シュウ酸化合物を酸化物に転換するための溶融塩が入った第２の外容器と、少なくとも前記内容器を、前記乾燥機及び前記第２の外容器へと移送するための移送手段と、を具えることを特徴とする、使用済み燃料の再処理装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アクアパイロプロセス法を用いた使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を、ポンプを使用することなく、また、移送装置の放射性物質での汚染を防止して、簡易な方法で移送する手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。
【図３】第２の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略平面図である。
【図４】図２及び図３に示す再処理装置を用いた場合の再処理方法を説明する概略側面図である。
【図５】図２及び図３に示す再処理装置を用いた場合の再処理方法を説明する概略側面図である。
【図６】第３の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。
【図７】図６に示す再処理装置を用いた場合の再処理方法を説明する概略側面図である。
【図８】第４の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。
【図９】図８に示す再処理装置を用いた場合の再処理方法を説明する概略側面図である。
【図１０】図８に示す再処理装置を用いた場合の再処理方法を説明する概略側面図である。
【図１１】第５の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。
【図１２】第６の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略構成図である。
図１に示す再処理装置１０においては、最初に、原子力発電所から発生する使用済み燃料を溶解させた使用済み燃料溶解液に対して電解処理を行い、使用済みウランを６価に維持したまま、ネプツニウムを５価に、プルトニウムを３価に還元させ、ウラン のみをTBP溶液に抽出させて、高純度ウランを得る。一方、残留した溶液は、例えば７０℃程度に保持した状態でシュウ酸を添加し、シュウ酸化合物の沈殿物を得る。このシュウ酸化合物の沈殿物は、ネプツニウム及びプルトニウム、並びにアメリシウム（Am）、キュリウム（Cm）などのマイナーアクチニド、希土類元素、核分裂生成物（FP）としてのアルカリ土類金属元素の一部が含まれる。
【００１５】
この状態を示したのが、図１（ａ）であり、内容器１１内に上述のようにして生成されたシュウ酸化合物の沈殿物Ｓが存在するとともに、その上にはアルカリ金属元素や白金族元素などの核分裂生成物（FP）を含むTBP溶液の上澄みＬが存在する。内容器１１には開口１１ａが形成されているので、上澄みＬは開口１１ａから直ちに内容器１１を収納する第１の外容器１２内に回収されるようになる。その結果、内容器１１内には、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓのみが残存するようになる。その後、図１（ｂ）に示すように、沈殿物Ｓを約２０℃にまで冷却する。
【００１６】
次いで、図示しない移送手段により、図１（ｃ）に示すように、内容器１１を乾燥機１３に移送し、例えば約３００℃に加熱して沈殿物Ｓを乾燥させる。次いで、同じ移送手段により、図１（ｄ）に示すように、内容器１１を溶融塩が入った第２の外容器１４に移送するとともに、この容器１４内に設置し、内容器１１の開口１１ａ及び／又はその上部開口から溶融塩を内容器１１内に導入し、沈殿物Ｓを酸化物に転換する。その結果、沈殿物Ｓ中に含まれるプルトニウム等は、PuO2等として再利用に供することができる。このとき、内容器１１及び第２の外容器１２の系全体の温度は、必要に応じて、第２の外容器１４の外方に設けたヒーター１５で、例えば５００℃〜６００℃にまで加熱する。
【００１７】
溶融塩としては、ＬｉＣｌ２、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ及びＣaＣｌ２を挙げることができる。
【００１８】
また、移送手段としては、ベルトコンベアやアーム式のロボット等を用いることができる。後者の場合は、ロボットのアームによって内容器１１を把持することによって、内容器１１を乾燥機１３及び第２の外容器１４へと順次に移送することができる。
【００１９】
さらに、本実施形態では、乾燥機１３及び第２の外容器１４に対して内容器１１のみを移送しているが、第１の外容器１２とともに内容器１１を移送することもできる。
【００２０】
以上のような再処理装置１０を用いた使用済み燃料の再処理方法においては、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓを、当該沈殿物Ｓが残存している内容器１１ごと乾燥機１３及び第２の外容器１４に移送しているので、ポンプを用いて沈殿物Ｓのみを移送する従来のとに比較して、ポンプや配管が詰まるということがない。また、ポンプの除染作業を行う必要もない。したがって、使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を簡易な方法で移送することができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、移送手段としてベルトコンベアやアーム式のロボット等を例示しているが、このような移送手段による移送の対象物は、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓ自体ではなく、その沈殿物Ｓが残存した内容器１１である。したがって、ベルトコンベアやアーム式ロボットが放射性物質で汚染されることがないので、これらの除染を行う必要はない。
【００２２】
（第２の実施形態）
図２及び図３は、第２の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略構成を示す側面図及び平面図である。なお、図１に示す再処理装置と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
【００２３】
図２及び図３に示す再処理装置２０においては、鉛直に立設してなる軸部材２１と、この軸部材２１から水平方向に、略同一の水平レベルで突出し、軸部材２１を中心として回動自在に設けられた第１の支持部材２２、第２の支持部材２３、及び第３の支持部材２４が設けられている。また、これら第１の支持部材２２、第２の支持部材２３及び第３の支持部材２４の上方において、軸部材２１を中心として回動自在に設けられた第４の支持部材２５が設けられている。
【００２４】
第１の支持部材２２には第１の外容器１２が支持部材２２ａによって支持され、第２の支持部材２３には乾燥機１３が支持部材２３ａによって支持され、第３の支持部材２４には第２の外容器１４が支持部材２４ａによって支持されている。また、第４の支持部材２５には内容器１１が支持部材２５ａによって支持されている。なお、第４の支持部材２５は、図示しない昇降機によって、軸部材２１を上下に移動できるようになっている。
【００２５】
一方、第１の支持部材２２、第２の支持部材２３及び第３の支持部材２４は、図３に示すように、例えば当初は互いに１２０度の角度をなすようにして配置されている。また、第１の支持部材２２には、支持された第１の外容器１２内に内容器１１を導入し、または取り出すための開口部２２ｂが形成されており、第２の支持部材２３にも、支持された乾燥機１３内に内容器１１を導入し、または取り出すための開口部２３ｂが形成されている。さらに、第３の支持部材２４にも、支持された第２の外容器１４内に内容器１１を導入し、または取り出すための開口部２４ｂが形成されている。
【００２６】
次に、図２及び図３に示す再処理装置２０を用いた使用済み燃料の再処理方法を、図４及び図５を参照して説明する。
【００２７】
最初に、内容器１１を支持する第４の支持部材２５を図示しない昇降機を用い、軸部材２１に沿って下降させ、第１の支持部材２２で支持された第１の外容器１２内に入れた状態で、第１の実施形態で説明したように、内容器１１内に原子力発電所から発生する使用済み燃料を導入し、電解処理を行うとともに、シュウ酸を添加し、ネプツニウム及びプルトニウム、並びにアメリシウム、キュリウムなどのマイナーアクチニド、希土類元素、核分裂生成物（FP）としてのアルカリ土類金属元素の一部を含むシュウ酸化合物の沈殿物Ｓと、その上にはアルカリ金属元素や白金族元素などの核分裂生成物（FP）を含むTBP溶液の上澄みＬとを生成し、上澄みＬを、例えば内容器１１に形成された図示しない開口を介して第１の外容器１２内に回収する（図４（１）参照）。
【００２８】
なお、第１の外容器１２に回収した上澄みＬは、ノズル１２ａを介して外部に流出させ、必要に応じて別の再処理工程に供する。
【００２９】
次いで、第４の支持部材２５を図示しない昇降機を用いて軸部材２１に沿って上昇させて、内容器１１を第１の外容器１２から離脱させ、例えば約２０℃に冷却する（図４（２）参照）。
【００３０】
次いで、第４の支持部材２５を軸部材２１の回りに１２０度回動させ（図４（３）参照）、図示しない昇降機によって軸部材２１に沿って下降させることによって、内容器１１を第２の支持部材２３に支持された乾燥機１３内に配置する。ここで、内容器１１内のシュウ酸化合物の沈殿物Ｓを例えば３００℃程度に加熱して乾燥させる（図４（４）及び図５（１）参照）。
【００３１】
次いで、第４の支持部材２５を図示しない昇降機で軸部材２１に沿って上昇させ、内容器１１を乾燥機１３から離脱させる（図５（２）参照）。次いで、第４の支持部材２５を軸部材２１の回りに１２０度回動させ（図５（３）参照）、さらに、軸部材２１に沿って下降させることにより、内容器１１を第２の外容器１４内に配置する（図５（４）参照）。
【００３２】
第２の外容器１４には溶融塩が充填されているので、この溶融塩は内容器１１の図示しない開口及び／又はその上部開口から内部に入り込み、沈殿物Ｓを酸化物に転換する。その結果、沈殿物Ｓ中に含まれるプルトニウム等は、PuO2等として再利用に供することができる。このとき、内容器１１及び第２の外容器１２の系全体の温度は、必要に応じて、第２の外容器１４の外方に設けたヒーター１５で、例えば５００℃〜６００℃にまで加熱する。
【００３３】
溶融塩としては、ＬｉＣｌ２、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ及びＣaＣｌ２を挙げることができる。
【００３４】
本実施形態では、乾燥機１３及び第２の外容器１４に対して内容器１１のみを移送しているが、第１の外容器１２とともに内容器１１を移送することもできる。
【００３５】
以上のような再処理装置を用いた使用済み燃料の再処理方法においては、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓを、当該沈殿物Ｓが残存している内容器１１ごと乾燥機１３及び第２の外容器１４に移送しているので、ポンプを用いて沈殿物Ｓのみを移送する従来の装置及び方法と比較して、ポンプや配管が詰まるということがない。また、ポンプの除染作業を行う必要もない。したがって、使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を簡易な方法で移送することができる。
【００３６】
また、内容器の移送手段を、軸部材２１を中心とした、第１の支持部材２２〜第４の支持部材２５及び図示しない昇降機から構成するようにしているので、移送手段を小型化することができる。したがって、比較的狭い領域に本実施形態の再処理装置を配置することができるとともに、メンテナンスも容易となる。
【００３７】
なお、乾燥機１３を別の手段によって支持する場合、第２の支持部材２３は省略することができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。なお、図１〜図５に示す再処理装置と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
【００３９】
図６に示す再処理装置３０においては、鉛直に立設してなる軸部材２１と、この軸部材２１から水平方向に突出し、軸部材２１を中心として回動自在に設けられた第１の支持部材２２、第２の支持部材２３、及び第３の支持部材２４が設けられている。第２の支持部材２３及び第３の支持部材２４は、それぞれ第１の支持部材２２の上方においてこの順に位置している。
【００４０】
第１の支持部材２２には第１の外容器１２及び第２の外容器１４が支持部材２２ａによって支持され、第２の支持部材２３には内容器１１が支持部材２３ａによって支持され、第３の支持部材２４には乾燥機１３が支持部材２４ａによって支持されている。なお、第２の支持部材２３は、図示しない昇降機によって、軸部材２１を上下に移動できるようになっている。
【００４１】
次に、図６に示す再処理装置３０を用いた使用済み燃料の再処理方法を、図７を参照して説明する。
【００４２】
最初に、内容器１１を支持する第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用い、軸部材２１に沿って下降させ、第１の支持部材２２で支持された第１の外容器１２内に入れた状態で、第１の実施形態で説明したように、内容器１１内に原子力発電所から発生する使用済み燃料を導入し、電解処理を行うとともに、シュウ酸を添加し、ネプツニウム及びプルトニウム、並びにアメリシウム、キュリウムなどのマイナーアクチニド、希土類元素、核分裂生成物（FP）としてのアルカリ土類金属元素の一部を含むシュウ酸化合物の沈殿物Ｓと、その上にはアルカリ金属元素や白金族元素などの核分裂生成物（FP）を含むTBP溶液の上澄みＬとを生成し、上澄みＬを、例えば内容器１１に形成された図示しない開口を介して第１の外容器１２内に回収する（図７（１）参照）。
【００４３】
なお、第１の外容器１２に回収した上澄みＬは、ノズル１２ａを介して外部に流出させ、必要に応じて別の再処理工程に供する。
【００４４】
次いで、第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用いて軸部材２１に沿って上昇させて、内容器１１を第１の外容器１２から離脱させ、例えば約２０℃に冷却する（図７（２）参照）。
【００４５】
次いで、第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用いて軸部材２１に沿ってさらに上昇させ、第３の支持部材２４で支持された乾燥機１３内に設置する。ここで、内容器１１内のシュウ酸化合物の沈殿物Ｓを例えば３００℃程度に加熱して乾燥させる（図７（３））。
【００４６】
次いで、第２の支持部材２３を軸部材２１の回りに１８０度回動させて乾燥機１３より離脱させるとともに、図示しない昇降機によって、軸部材２１に沿って下降させることにより、第１の支持部材２２に支持された第２の外容器１４内に配置する（図７（４）及び図７（５）参照）。
【００４７】
第２の外容器１４には溶融塩が充填されているので、この溶融塩は内容器１１の図示しない開口及び／又はその上部開口から内部に入り込み、沈殿物Ｓを酸化物に転換する。その結果、沈殿物Ｓ中に含まれるプルトニウム等は、PuO2等として再利用に供することができる。なお、このとき、内容器１１及び第２の外容器１２の系全体の温度は、必要に応じて、第２の外容器１４の外方に設けたヒーター１５で、例えば５００℃〜６００℃にまで加熱する。
【００４８】
溶融塩としては、ＬｉＣｌ２、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ及びＣaＣｌ２を挙げることができる。
【００４９】
本実施形態では、乾燥機１３及び第２の外容器１４に対して内容器１１のみを移送しているが、第１の外容器１２とともに内容器１１を移送することもできる。
【００５０】
以上のような再処理装置を用いた使用済み燃料の再処理方法においては、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓを、当該沈殿物Ｓが残存している内容器１１ごと乾燥機１３及び第２の外容器１４に移送しているので、ポンプを用いて沈殿物Ｓのみを移送する従来の装置及び方法と比較して、ポンプや配管が詰まるということがない。また、ポンプの除染作業を行う必要もない。したがって、使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を簡易な方法で移送することができる。
【００５１】
また、内容器の移送手段を、軸部材２１を中心とした、第１の支持部材２２〜第３の支持部材２４及び図示しない昇降機から構成するようにしているので、移送手段を小型化することができる。したがって、比較的狭い領域に本実施形態の再処理装置を配置することができるとともに、メンテナンスも容易となる。
【００５２】
さらに、再処理の過程で、内容器１１は常に第１の外容器１２又は第２の外容器１４上にあるため、除去し残った上澄みが内容器１１から容器外に垂れて装置を汚染するようなことがない。
【００５３】
なお、乾燥機１３を別の手段によって支持する場合、第３の支持部材２４は省略することができる。
【００５４】
（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。なお、図１〜７に示す再処理装置と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
【００５５】
図８に示す再処理装置４０においては、鉛直に立設してなる軸部材２１と、この軸部材２１から同一水平方向に突出するようにして第１の支持部材２２、第２の支持部材２３、及び第３の支持部材２４が設けられている。第２の支持部材２３及び第３の支持部材２４は、それぞれ第１の支持部材２２の上方においてこの順に配置されている。また、第２の支持部材２３と同一平面レベルにおいて、軸部材２１から水平方向に突出し、軸部材２１の回りに回動自在に第４の支持部材２５が設けられている。
【００５６】
第１の支持部材２２には第１の外容器１２が支持部材２２ａによって支持され、第２の支持部材２３には内容器１１が支持部材２３ａによって支持されている。また、第３の支持部材２４には支持部材２４ａによって乾燥機１３が支持され、第４の支持部材２５には支持部材２５ａによって第２の外容器１４が支持されている。なお、第２の支持部材２３は、図示しない昇降機によって、軸部材２１を上下に移動できるようになっている。
【００５７】
次に、図８に示す再処理装置４０を用いた使用済み燃料の再処理方法を、図９及び図１０を参照して説明する。
【００５８】
最初に、内容器１１を支持する第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用い、軸部材２１に沿って下降させ、第１の支持部材２２で支持された第１の外容器１２内に入れた状態で、第１の実施形態で説明したように、内容器１１内に原子力発電所から発生する使用済み燃料を導入し、電解処理を行うとともに、シュウ酸を添加し、ネプツニウム及びプルトニウム、並びにアメリシウム、キュリウムなどのマイナーアクチニド、希土類元素、核分裂生成物（FP）としてのアルカリ土類金属元素の一部を含むシュウ酸化合物の沈殿物Ｓと、その上にはアルカリ金属元素や白金族元素などの核分裂生成物（FP）を含むTBP溶液の上澄みＬとを生成し、上澄みＬを、例えば内容器１１に形成された図示しない開口を介して第１の外容器１２内に回収する（図９（１）参照）。
【００５９】
なお、第１の外容器１２に回収した上澄みＬは、ノズル１２ａを介して外部に流出させ、必要に応じて別の再処理工程に供する。
【００６０】
次いで、第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用いて軸部材２１に沿って上昇させて、内容器１１を第１の外容器１２から離脱させ、例えば約２０℃に冷却する（図９（２）参照）。次いで、第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用いてさらに軸部材２１に沿って上昇させ、第３の支持部材２４で支持された乾燥機１３内に配置する。ここで、内容器１１内のシュウ酸化合物の沈殿物Ｓを例えば３００℃程度に加熱して乾燥させる（図９（３）参照）。
【００６１】
次いで、図示しない昇降機によって第２の支持部材２３を軸部材２１に沿って下降させるとともに、第４の支持部材２５を軸部材２１の回りに１８０度回転させ、第２の外容器１４が第２の支持部材２３で支持された内容器１１の下方に位置するようにする。その後、第２の支持部材２３をさらに下降させて、内容器１１を第２の外容器１４内に配置する（図１０）。
【００６２】
第２の外容器１４には溶融塩が充填されているので、この溶融塩は内容器１１の図示しない開口及び／又はその上部開口から内部に入り込み、沈殿物Ｓを酸化物に転換する。その結果、沈殿物Ｓ中に含まれるプルトニウム等は、PuO2等として再利用に供することができる。なお、このとき、内容器１１及び第２の外容器１２の系全体の温度は、第２の外容器１４の外方に設けたヒーター１５で、例えば５００℃〜６００℃にまで加熱する。
【００６３】
溶融塩としては、ＬｉＣｌ２、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ及びＣaＣｌ２を挙げることができる。
【００６４】
本実施形態では、乾燥機１３及び第２の外容器１４に対して内容器１１のみを移送しているが、第１の外容器１２とともに内容器１１を移送することもできる。
【００６５】
以上のような再処理装置を用いた使用済み燃料の再処理方法においては、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓを、当該沈殿物Ｓが残存している内容器１１ごと乾燥機１３及び第２の外容器１４に移送しているので、ポンプを用いて沈殿物Ｓのみを移送する従来の装置及び方法と比較して、ポンプや配管が詰まるということがない。また、ポンプの除染作業を行う必要もない。したがって、使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を簡易な方法で移送することができる。
【００６６】
また、内容器１１の移送手段を、軸部材２１を中心とした、第１の支持部材２２〜第４の支持部材２５及び図示しない昇降機から構成するようにしているので、移送手段を小型化することができる。したがって、比較的狭い領域に本実施形態の再処理装置を配置することができるとともに、メンテナンスも容易となる。
【００６７】
さらに、再処理の過程で、内容器１１は常に第１の外容器１２又は第２の外容器１４上にあるため、除去し残った上澄みが内容器１１から容器外に垂れて装置を汚染するようなことがない。
【００６８】
なお、乾燥機１３を別の手段によって支持する場合、第２の支持部材２３は省略することができる。
【００６９】
（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略構成図である。なお、図１〜１０に示す再処理装置と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
【００７０】
図１１に示す再処理装置５０においては、上澄みＬを回収する第１の外容器１２と、溶融塩を添加してシュウ酸化合物の沈殿物Ｓを酸化物に添加するための第２の外容器１４とを共用している。また、必要に応じて、乾燥機１３をヒーター１５としても使用するようにしている。
【００７１】
また、図１１に示す再処理装置５０においては、鉛直に立設してなる軸部材２１と、この軸部材２１から同一水平方向に突出するようにして第１の支持部材２２及び第２の支持部材２３が設けられている。第２の支持部材２３は、第１の支持部材２２の上方に配置されている。
【００７２】
第１の支持部材２２には共用の外容器１２及び乾燥機１３が支持部材２２ａによって支持され、第２の支持部材２３には内容器１１が支持部材２３ａによって支持されている。また、外容器１２の上部には溶融塩を内容器１１内に導入するための溶融塩供給ノズル５７が配置されている。なお、第２の支持部材２３は、図示しない昇降機によって、軸部材２１を上下に移動できるようになっている。
【００７３】
次に、図１１に示す再処理装置５０を用いた使用済み燃料の再処理方法を説明する。
最初に、内容器１１を支持する第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用い、軸部材２１に沿って下降させ、第１の支持部材２２で支持された外容器１２内に入れた状態で、第１の実施形態で説明したように、内容器１１内に原子力発電所から発生する使用済み燃料を導入し、電解処理を行うとともに、シュウ酸を添加し、ネプツニウム及びプルトニウム、並びにアメリシウム、キュリウムなどのマイナーアクチニド、希土類元素、核分裂生成物（FP）としてのアルカリ土類金属元素の一部を含むシュウ酸化合物の沈殿物Ｓと、その上にはアルカリ金属元素や白金族元素などの核分裂生成物（FP）を含むTBP溶液の上澄みＬとを生成し、上澄みＬを、例えば内容器１１に形成された図示しない開口を介して第１の外容器１２内に回収する。
【００７４】
なお、第１の外容器１２に回収した上澄みＬは、ノズル１２ａを介して外部に流出させ、必要に応じて別の再処理工程に供する。
【００７５】
次いで、第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用いて軸部材２１に沿って上昇させて、内容器１１を外容器１２から離脱させ、例えば約２０℃に冷却する。次いで、第２の支持部材２３を図示しない昇降機を用いてさらに軸部材２１に沿って再度下降させ、第１の支持部材２２で支持された乾燥機１３内に配置する。ここで、内容器１１内のシュウ酸化合物の沈殿物Ｓを例えば３００℃程度に加熱して乾燥させる。
【００７６】
次いで、溶融塩供給ノズル５７から内容器１１内に溶融塩を導入し、沈殿物Ｓを酸化物に転換する。その結果、沈殿物Ｓ中に含まれるプルトニウム等は、PuO2等として再利用に供することができる。このとき、内容器１１及び第２の外容器１２の系全体の温度は、必要に応じて、外容器１２の外方に設けた乾燥機１３で、例えば５００℃〜６００℃にまで加熱する。なお、上述した実施形態と同様に、乾燥機１３の代わりに別途ヒーター１５を配備し、このヒーター１５によって上述した加熱を行うこともできる。
【００７７】
溶融塩としては、ＬｉＣｌ２、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ及びＣaＣｌ２を挙げることができる。
【００７８】
以上のような再処理装置を用いた使用済み燃料の再処理方法においては、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓを、結果的に、当該沈殿物Ｓが残存している内容器１１ごと乾燥機１３及び第２の外容器１４に移送しているので、ポンプを用いて沈殿物Ｓのみを移送する従来の装置及び方法と比較して、ポンプや配管が詰まるということがない。また、ポンプの除染作業を行う必要もない。したがって、使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を簡易な方法で移送することができる。
【００７９】
また、内容器１１の移送手段を、軸部材２１を中心とした、第１の支持部材２２、第２の支持部材２３及び図示しない昇降機から構成し、さらにこれらの支持部材は軸部材２１に対して一方向に固定し、回動しないようにしているので、移送手段をより小型化でき、簡略な構成とすることができる。また、第１の外容器と第２の外容器とを共用し、必要に応じて乾燥機１３をヒーター１５と共用するようにしている。したがって、使用する部品数の減少、装置の小型化に伴って狭い領域に本実施形態の再処理装置を配置することができるとともに、装置構成が簡略化されるので、メンテナンスも容易となる。
【００８０】
（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態における使用済み燃料の再処理装置の概略側面図である。なお、図１〜１１に示す再処理装置と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
【００８１】
図１２に示す再処理装置６０においては、上澄みＬを回収する第１の外容器１２と、溶融塩を添加してシュウ酸化合物の沈殿物Ｓを酸化物に添加するための第２の外容器１４とを共用している。また、必要に応じて、乾燥機１３をヒーター１５としても使用するようにしている。
【００８２】
また、図１２に示す再処理装置６０においては、鉛直に立設してなる軸部材２１と、この軸部材２１から同一水平方向に突出するようにして第１の支持部材２２、第２の支持部材２３及び第３の支持部材２４が設けられている。第２の支持部材２３及び第３の支持部材２４は、それぞれ第１の支持部材２２の上方においてこの順に配置されている。
【００８３】
第１の支持部材２２には共用の外容器１２が支持部材２２ａによって支持され、第２の支持部材２３には乾燥機１３が支持部材２３ａによって支持されている。また、第３の支持部材２４には内容器１１が支持部材２４ａによって支持されている。また、外容器１２の上部には溶融塩を内容器１１内に導入するための溶融塩供給ノズル５７が配置されている。なお、第１の支持部材２２は、図示しない昇降機によって、軸部材２１を上下に移動できるようになっている。
【００８４】
次に、図１２に示す再処理装置６０を用いた使用済み燃料の再処理方法を説明する。
最初に、外容器１２を支持する第２の支持部材２２を図示しない昇降機を用いて軸部材２１に沿って上昇させ、第３の支持部材２４で支持された内容器１１を外容器１１内に収納する。この状態で、第１の実施形態で説明したように、内容器１１内に原子力発電所から発生する使用済み燃料を導入し、電解処理を行うとともに、シュウ酸を添加し、ネプツニウム及びプルトニウム、並びにアメリシウム、キュリウムなどのマイナーアクチニド、希土類元素、核分裂生成物（FP）としてのアルカリ土類金属元素の一部を含むシュウ酸化合物の沈殿物Ｓと、その上にはアルカリ金属元素や白金族元素などの核分裂生成物（FP）を含むTBP溶液の上澄みＬとを生成し、上澄みＬを、例えば内容器１１に形成された図示しない開口を介して外容器１２内に回収する。
【００８５】
なお、外容器１２に回収した上澄みＬは、外容器１２を図示しない昇降機により軸部材２１に沿って下降させ、内容器１１から離脱させた後、ノズル１２ａを介して外部に流出させ、必要に応じて別の再処理工程に供する。
【００８６】
次いで、内容器１１内に残留した沈殿物Ｓを例えば約２０℃に冷却した後、第２の支持部材２３で支持された乾燥機１３で例えば３００℃程度に加熱して乾燥させる。次いで、下方に位置する外容器１２に対して、溶融塩供給ノズル５７から溶融塩を導入した後、再度図示しない昇降機によって第１の支持部材２２を軸部材２１に沿って上昇させ、外容器１２内に内容器１１を配置する。
【００８７】
このとき、溶融塩は内容器１１の図示しない開口及び／又はその上部開口から内部に入り込み、沈殿物Ｓを酸化物に転換する。その結果、沈殿物Ｓ中に含まれるプルトニウム等は、PuO2等として再利用に供することができる。このとき、内容器１１及び第２の外容器１２の系全体の温度は、必要に応じて外容器１２の外方に設けた乾燥機１３で、例えば５００℃〜６００℃にまで加熱する。なお、上述した実施形態と同様に、乾燥機１３の代わりに別途ヒーター１５を配備し、このヒーター１５によって上述した加熱を行うこともできる。
【００８８】
溶融塩としては、ＬｉＣｌ２、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ及びＣaＣｌ２を挙げることができる。
【００８９】
以上のような再処理装置を用いた使用済み燃料の再処理方法においては、シュウ酸化合物の沈殿物Ｓを、結果的に、当該沈殿物Ｓが残存している内容器１１ごと乾燥機１３及び第２の外容器１４に移送しているので、ポンプを用いて沈殿物Ｓのみを移送する従来の装置及び方法と比較して、ポンプや配管が詰まるということがない。また、ポンプの除染作業を行う必要もない。したがって、使用済み燃料の再処理において、生成したシュウ酸化合物の沈殿物を簡易な方法で移送することができる。
【００９０】
また、内容器１１の移送手段を、軸部材２１を中心とした、第１の支持部材２２、第２の支持部材２３、第３の支持部材２４及び図示しない昇降機から構成し、さらにこれらの支持部材は軸部材２１に対して一方向に固定し、回動しないようにしているので、移送手段をより小型化でき、簡略な構成とすることができる。また、第１の外容器と第２の外容器とを共用し、必要に応じて乾燥機１３をヒーター１５と共用するようにしている。したがって、使用する部品数の減少、装置の小型化に伴って狭い領域に本実施形態の再処理装置を配置することができるとともに、装置構成が簡略化されるので、メンテナンスも容易となる。
【００９１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１０，２０，３０，４０，５０，６０  （使用済み燃料の）再処理装置
１１  内容器
１２  第１の外容器又は外容器
１３  乾燥機
１４  第２の外容器
１５  ヒーター
２１  軸部材
２２  第１の支持部材
２３  第２の支持部材
２４  第３の支持部材
２５  第４の支持部材
５７  溶融塩供給ノズル
【図１】
2012093283.tif 000003
【図２】
2012093283.tif 000004
【図３】
2012093283.tif 000005
【図４】
2012093283.tif 000006
【図５】
2012093283.tif 000007
【図６】
2012093283.tif 000008
【図７】
2012093283.tif 000009
【図８】
2012093283.tif 000010
【図９】
2012093283.tif 000011
【図１０】
2012093283.tif 000012
【図１１】
2012093283.tif 000013
【図１２】
2012093283.tif 000014