JP3940632B2 - ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム - Google Patents
ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3940632B2 JP3940632B2 JP2002152371A JP2002152371A JP3940632B2 JP 3940632 B2 JP3940632 B2 JP 3940632B2 JP 2002152371 A JP2002152371 A JP 2002152371A JP 2002152371 A JP2002152371 A JP 2002152371A JP 3940632 B2 JP3940632 B2 JP 3940632B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zirconium
- cathode
- molten salt
- chloride
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は再処理施設から発生する放射性廃棄物の処理システムにおいて、特に、使用済み燃料集合体のチャンネルボックスまたは燃料棒の被覆管を溶融塩電解処理してジルコニウムを回収して再利用するためのジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管はドラム缶に詰めて貯蔵されるか、または、圧縮処理して超ウラン元素(TRU)廃棄物もしくはレベル1(L1)廃棄物として処分することが計画されている。しかし、使用済みジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管を処理し、ジルコニウムを回収して製品に再加工するシステムは実用化されていない。
【0003】
また、使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管からジルコニウムを回収する方法として分留精錬法が知られている(日本原子力学会「2001秋の大会」M38)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管を溶融する場合には、ジルコニウムの融点が1855℃と高温であることから、溶融作業に用いる容器の材料に課題がある。また、使用済み燃料集合体のジルカロイ製のチャンネルボックスや被覆管に含まれる放射性のMo-93,Nb-94,Co-60のうち、MoとNbの融点は各々2623℃と2469℃であり、ジルコニウム(Zr)と分離することは難しい。
【0005】
分留精錬法を応用してジルコニウムを回収する場合、ジルコニウムを塩化ジルコニウムとして気体で回収するため、プロセスの制御が難しく、また、核***生成物であるコバルトが分留後のジルコニウムに含有され、分離が困難であることから、放射能低減が十分に図れない課題がある。
【0006】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネルボックスまたは被覆管からジルコニウムを回収し、再加工してジルコニウム製品にリサイクルできるジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を溶融塩電解法により陽極で溶解し、ジルコニウム金属を陰極に析出して回収し、回収したジルコニウム金属を放射性廃棄物の処分容器、または酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃料、あるいは軽水炉用燃料のチャンネルボックスまたは被覆管として再利用することを特徴とする。
【0008】
請求項1に係る発明によれば、電解槽一槽で放射性物質の分離とジルコニウムの回収ができる溶融塩電解法により使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管を処理してジルコニウムを回収することができる。
【0009】
請求項2に係る発明は、使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を陽極溶解により溶解し、陰極でジルコニウム金属を析出、回収する溶融塩電解工程と、前記陰極に析出した析出物から溶融塩を分離する溶融塩溶融分離工程と、陰極に析出した金属を製品に再加工する再加工工程とから構成されることを特徴とする。
【0010】
請求項2に係る発明によれば、使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、回収したジルコニウムを耐食性の良い放射性廃棄物の処分容器、Zr-93による放射能の影響の少ない酸化ウランと酸化プルトニウムの混合燃料用のチャンネルボックスや被覆管に再使用することができる。
【0011】
請求項3に係る発明は、使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を収納する通液性流路孔を有する容器を陽極に接続し、金属またはセラミック製の陰極もしくはセラミック製容器内に収納され液体金属陰極との間に電圧を印加することによりジルコニウムおよび核***生成物を溶融塩中にイオンとして溶解させ、最初に核***生成物を第1の陰極に析出させて回収した後、前記第1の陰極を第2の陰極と交換し、次に、前記第2の陰極にジルコニウムを析出させて回収すると共に前記溶融塩中にウランもしくは超ウラン元素を残留させることを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る発明によれば、使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管に含まれている放射性の核***生成物(FP)は電位がポジティブであるので電解により最初に陰極に回収し、より電位のネガティブなジルコニウムを後から別の陰極に析出して回収することができる。
【0013】
請求項4に係る発明は、前記第1の陰極に析出、回収する核***生成物はモリブデン、ニオブ、コバルトであり、また前記第2の陰極に回収するジルコニウムは前記陽極と陰極との間に印加する電圧を制御するか、または前記印加する電圧により流れる電流の量により純度および成分をいずれにも調整できることを特徴とする。
【0014】
請求項4に係る発明によれば、FPとして第1の陰極に析出回収する元素はMo,Nb,Coであることと、第2の陰極で回収するジルコニウムの純度は第1の陰極と第2の陰極との交換のタイミングすなわち電気量によって調整することができる。
【0015】
請求項5に係る発明は、前記通液性流路孔を有する容器はステンレス鋼、炭素鋼、タンタル、タングステンのいずれかの金属、またはアルミナ、ジルコニア、イットリア、黒鉛のいずれかのセラミックスからなる材料で構成され、また、前記第1の陰極および第2の陰極は炭素鋼、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、ニオブ、コバルトのいずれかの金属またはイットリア、黒鉛のいずれかのセラミックス、あるいはアルミナ、ジルコニア、イットリア、ベリリア、黒鉛のいずれかのセラミックス製るつぼ内にカドミウム、鉛、ビスマス、亜鉛のいずれかの液体金属を収納した陰極で構成されることを特徴とする。
【0016】
請求項5に係る発明によれば、使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管を陽極で保持する容器の材料には、酸化還元電位のポジティブな金属、または耐食性セラミックスを使用し、核***生成物(FP)およびジルコニウムを析出させる陰極には耐食性で電導性を有する金属、または融点が十分低い液体金属を収容したセラミックス容器を使用するので、装置の構成材料の選定に問題を生じることはない。
【0017】
請求項6に係る発明は、前記溶融塩電解法に使用する溶融塩は塩化リチウムと塩化カリウムの混合塩、塩化ルビジウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合塩、塩化リチウムと塩化ストロンチウムの混合塩、塩化リチウムと塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化リチウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムとフッ化ナトリウムの混合塩、塩化リチウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化カリウムとフッ化カリウムの混合塩のいずれかの混合塩から選択されることを特徴とする。
【0018】
請求項6に係る発明によれば、使用済み燃料集合体のチャンネルボックスや被覆管を処理してジルコニウムを回収する溶融塩電解法で使用する溶融塩は融点は低く、ジルコニウムの回収が容易である酸化物、フッ化物、および塩化物とフッ化物の混合塩を使用することにより、ジルコニウムを純度良く回収できる。
【0019】
請求項7に係る発明は、前記溶融塩溶融分離工程は陰極に析出した析出物を加熱して前記陰極に析出したジルコニウム金属に付着している溶融塩を溶融した後、前記ジルコニウム金属と分離するか、または前記陰極に付着している溶融塩および溶融金属を沸点以上に加熱して蒸発させることで、前記溶融塩を分離することを特徴とする。
【0020】
請求項7に係る発明によれば、使用済み燃料集合体のチャンネルボックスや被覆管を処理してジルコニウムを回収する溶融塩電解法で陰極に回収したジルコニウム金属に付着した溶融塩や溶融金属を融点以上に加熱するか、溶融塩を落下させるか、または沸点以上に加熱することにより、溶融塩や溶融金属を蒸発させ、ジルコニウムと分離除去することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1により本発明に係るジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムの第1の実施の形態を説明する。
図1は本実施の形態のジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムの概念図で、図1中、符号1は使用済み燃料の混合酸化物燃料(MOX燃料)または軽水炉用燃料(LWR燃料)を示したものである。符号2はMOX燃料、LWR燃料1を再処理するためのピューレックス(Purex)法を使用した再処理工場を示している。
【0022】
再処理工場2において使用済み燃料集合体を解体した使用済み燃料集合体のジルカロイ製チャンネルボックスや被覆管3は小片にせん断されジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおける溶融塩電解工程4で電解処理される。すなわち、溶融塩電解工程4によりせん断されたチャンネルボックスや被覆管3は陽極バスケットに入れ、溶融塩に浸漬する。そして、陽極で溶解し、ジルコニウム金属7を陰極に析出して回収する。その際に核***生成物であるMo,NbおよびCo5は第1の陰極に回収され、ウラン(U)6および超ウラン元素(TRU)は溶融塩中に残留する。ジルコニウムが析出し始めたところで第1の陰極を第2の陰極と交換し、第2の陰極で金属ジルコニウムを析出回収する。第2の陰極に析出したジルコニウム金属7は付着している溶融塩や溶融金属を溶融塩溶融分離工程8で分離する。
【0023】
溶融塩や溶融金属を分離したジルコニウムは再加工工程9で放射性廃棄物処分容器や酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃料のチャンネルボックスや被覆管に再加工され、リサイクルライン29を通してMOX燃料、LWR燃料1の再処理前のジルコニウムとして再利用する。
【0024】
なお、被処理物が酸化物の場合は電解槽の底に沈殿するので、回収装置を設けて回収する。溶融塩としてはUO2の溶解度の低いKCl−LiCl−ZrCl2を主として用いる。
【0025】
本実施の形態によれば、回収したジルコニウム金属を放射性廃棄物の処分容器、または酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃料(MOX燃料)、あるいは軽水炉燃料(LWR燃料)用の燃料集合体のチャンネルボックス、燃料棒の被覆管として再利用することができる。
【0026】
つぎに、図2により本発明に係るジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムの第2の実施の形態を説明する。
図2は使用済み燃料の被覆管を処理する処理プロセスの概念図で、図2中、図1と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。図2において、使用済み燃料の被覆管3aは小片にせん断10され、図1に示したピューレックス法の再処理工場の溶解工程で沸騰硝酸により使用済み燃料を溶解11した後、燃料溶解バスケットから取り出され、残留硝酸を除去するために、水洗12される。水洗12された後の被覆管は水分を除去して乾燥13した後、溶融塩電解工程4で電解処理する。
【0027】
すなわち、図4に示した溶融塩電解装置を使用し、切断被覆管(被覆ハル)25を通液性流路孔を有する容器20内に収納し、この容器20を電解槽18に挿入した後、陽極に接続し、金属またはセラミックス製メッシュバスケット19の陰極、もしくはセラミックス製容器内に液体金属を収納した液体金属陰極との間に電圧を印加する。溶融塩電解槽18では陽極溶解によりジルカロイ製の被覆管25が以下の反応により溶融塩中に溶解する。
【0028】
Zr → Zr2+ + 2e
一方、切断被覆管25に含まれている放射性のMo-93やNb-94やCo-60は陽極で溶解し、Zrと同様に溶融塩に溶解する。
Mo → Mo3+ + 3e
Nb → Nb3+ + 3e
Co → Co2+ + 2e
【0029】
しかしながら、表1に示すようにMo,NbおよびCoは標準酸化還元電位がポジティブであるため、直ちに陰極に析出する。
そこで、Mo,NbおよびCoを第1の陰極で回収し、表1に示すように、よりネガティブな標準酸化還元電位を持つZrが多少析出するまで電流を流して第1の陰極で回収すると、Coは溶融塩中にほとんど存在しなくなる。放射性物質を第1の陰極に析出させて回収した後、陰極を交換し、次に、第2の陰極にジルコニウムを析出させる。
【0030】
電解槽18の溶融塩中にジルコニウムを若干残留させる状態でジルコニウムの陰極析出を終了し、次の使用済み燃料のチャンネルボックスや被覆管を受け入れる。ジルコニウムを電解槽18の溶融塩中に残留させることにより電解槽18内の溶融塩にウランもしくは超ウラン元素を残留させることができ、ジルコニウムを高純度で回収できる。
【0031】
第2の陰極に回収するジルコニウムは前記陽極と陰極との間に印加する電圧を制御するか、または前記印加する電圧により流れる電流の量を制御することによりジルコニウムの純度および成分をいずれにも調整することができる。
本実施の形態によれば、ニオブ、モリブデン、コバルトは陽極に残留し、ウランは溶融塩中に残留し、ジルコニウムを陰極で回収できる。
【0032】
つぎに、図3により本発明に係るジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムの第3の実施の形態を説明する。
図3は使用済み燃料のチャンネルボックスを処理する処理プロセスの概念図で、図3中、図1と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。図3において使用済み燃料のチャンネルボックス3bは図2の被覆管3aと同様に小片にせん断されて保管されている。
【0033】
せん断されたチャンネルボックス3aを第2の実施の形態と同様に図4に示す通液性流路孔を有する容器を電解槽18に挿入した後、陽極に接続し、金属またはセラミックス製陰極もしくはセラミックス製容器に収納した液体金属陰極との間に電圧を印加する。溶融塩電解槽では陽極溶解によりジルカロイ製チャンネルボックス3bのジルコニウム(Zr)は以下の反応により溶融塩中に溶解する。
【0034】
Zr → Zr2+ + 2e
一方、チャンネルボックスや被覆管に含まれている放射性のMo-93やNb-94やCo-60は陽極で溶解し、Zrと同様に溶融塩に溶解する。
Mo → Mo3+ + 3e
Nb → Nb3+ + 3e
Co → Co2+ + 2e
【0035】
しかしながら、表1に示すようにMo,NbおよびCoは標準酸化還元電位がポジティブであるため、すぐに陰極に析出する。そこで、Mo,NbおよびCoを第1の陰極で回収し、表1に示すように、よりネガティブな標準酸化還元電位を持つZrが多少析出するまで電流を流して第1の陰極で回収すると、Coは溶融塩中にほとんど存在しなくなる。
【0036】
放射性物質を第1の陰極に析出させて回収した後、陰極を交換し、次に、第2の陰極にジルコニウムを析出させる。電解槽の溶融塩中にジルコニウムをほとんど残留させない状態まで電解を継続し、ジルコニウムを絞り取ることも可能である。
【0037】
本実施の形態によれば、ジルコニウムを放射性物質と共に析出させることおよび電解槽の溶融塩中に残留させることにより電解槽中の溶融塩に不純物量をコントロールし、ジルコニウムを高純度で回収できる。
【0038】
【表1】
【0039】
つぎに図4により前記第1および第2の実施の形態で使用した溶融塩電解装置の構造を説明する。
図4は溶融塩電解装置の前面部分を一部切り開いて一部縦断面で透視的に示す斜視図である。
【0040】
図4中、符号17は溶融塩電解装置の有底保護容器で、この保護容器17内に有底電解槽18が設置されている。保護容器17の上端開口部は上蓋15が取り付けられて閉塞されている。上蓋15の下面には断熱材16が設けられ、電解槽18内の溶融塩(図示せず)からの熱が遮断される。
【0041】
電解槽18内には後述する溶融塩が収納され、この溶融塩中に金網(メッシュ)バスケット製陰極19が浸漬される。この陰極19内の溶融塩に陽極バスケット20、攪拌羽根21および参照電極22が挿入されている。陽極バスケット20は上蓋15を貫通する支持棒23により吊り下げられており、支持棒23は回転モータ24に取り付けられ、回転モータ24の駆動により陽極バスケット20を回転させる。陽極バスケット20内には被覆ハル25が収納される。被覆ハル25は使用済み燃料棒の被覆管3aの切断片またはチャンネルボックス3bの切断片を意味している。
【0042】
攪拌羽根21は上蓋15を貫通する攪拌棒26の下端部に取り付けられており、攪拌棒26の上部は回転モータ27に取り付けられ、回転モータ27の駆動により攪拌羽根21が回転して溶融塩を攪拌する。図4中、符号28は電解生成物または陽極バスケット20からの沈殿物である。
【0043】
使用済み燃料のチャンネルボックスの小片や被覆管の被覆ハル25を例えばステンレス製通液性流路孔を有する円筒型の陽極バスケット20に収納する。陽極バスケット20の中心には陽極バスケット20を保持する支持棒23を設け、陽極バスケット20を攪拌する場合には回転軸として使用する。また、支持棒23を陽極に接続し、リードとして使用する。
【0044】
一方、塩化カリウム(KCl)と塩化リチウム(LiCl)の混合塩を入れた電解槽18には放射性物質であるモリブデン、ニオブおよびコバルトを回収するため、例えばモリブデン製の円筒型陰極19を挿入する。円筒型陰極19には析出物の落下を防ぐためのセラミックス製の受け皿を付けることも可能である。陽極バスケット20に装荷された被覆ハル25は陽極溶解によりZr2+イオンが陽極バスケット20の孔を通して溶融塩中に溶ける。
【0045】
一方、例えば、モリブデン製の陰極19にはモリブデン、ニオブ、コバルトが析出するので、Zrが析出し始めたら、電解を止め、陰極を交換する。ジルコニウムを回収する第2の陰極、例えばジルコニウム製も同様の位置に設置し、ジルコニウムを回収する。第1および第2の陰極に流す電気量により回収するジルコニウムの成分調整が可能である。側面に孔のあいた陽極バスケット20の材料はステンレス鋼でなくても、炭素鋼、タンタル、タングステンの金属もしくはアルミナ、ジルコニア、イットリア、黒鉛のセラミックスでも可能である。
【0046】
また、第1の陰極はモリブデン製でなくても、炭素鋼、ジルコニウム、タンタル、タングステン、ニオブ、コバルトなどの金属もしくはイットリア、黒鉛のセラミックスでも使用可能である。第2の陰極はジルコニウムだけでなく、炭素鋼、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、コバルトなどの金属もしくはイットリア、黒鉛、もしくはアルミナ、ジルコニア、イットリア、ベリリア、黒鉛などのセラミックス製るつぼ内に収納したカドミウム、鉛、ビスマス、亜鉛などの液体金属でも使用可能である。
【0047】
さらに、電解槽18に入れる溶融塩は塩化カリウムと塩化リチウムの混合塩だけでなく、塩化ルビジウムと塩化リチウムの混合塩、塩化セシウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合塩、塩化リチウムと塩化ストロンチウムの混合塩、塩化リチウムと塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化リチウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムとフッ化ナトリウムの混合塩、塩化リチウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化カリウムとフッ化カリウムの混合塩のいずれかの混合塩も使用できる。
【0048】
これらの溶融塩を使用することにより、溶融塩電解の操業温度を500℃前後にすることができる。なお、溶融塩を分離する溶融塩分離工程8は陰極析出物を加熱し、析出したジルコニウム金属に付着している溶融塩を溶解した後、前記ジルコニウム金属と分離する、もしくは前記付着している溶融塩や溶融金属を沸点以上に加熱して蒸発させることにより分離、除去する。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果がある。
(1) 使用済みジルカロイ製のチャンネルボックスや被覆管をジルコニウム製品として再利用できる。
(2) 燃料サイクルコストを低減できる。
(3) 処理温度を500℃前後にできるので、電解槽などの装置材料に問題がない。
【0050】
(4) 放射性のモリブデン、ニオブ、コバルトとジルコニウムだけでなく、ウランや超ウラン元素も回収できる。また、ウランおよび超ウラン元素を回収することにより、電解槽中の塩は永久的に使用できる。
【0051】
(5) ジルコニウムは陰極に析出、回収でき、二次廃棄物は電解槽中の溶融塩のみであるので、二次廃液処理プロセスが不要であり、かつ二次廃棄物発生量が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムの第1の実施の形態を示す系統図。
【図2】同じく第2の実施の形態における被覆管の処理システムのプロセスフローを示す系統図。
【図3】同じく第3の実施の形態におけるチャンネルボックスの処理システムのプロセスフローを示す系統図。
【図4】本発明の第2の実施の形態および第3の実施の形態で使用する電解装置を説明するための前面を切り開いて一部縦断面で透視的に示す斜視図。
【符号の説明】
1…MOX燃料、LWR燃料、2…再処理工場(Purex法)、3…被覆管、チャンネルボックス、3a…被覆管、3b…チャンネルボックス、4…溶融塩電解工程、5…放射性核種(Nb,Mo,Co)、6…ウランもしくは超ウラン元素、7…ジルコニウム金属、8…溶融塩溶解分離工程、9…再加工工程、10…せん断工程、11…使用済み燃料溶解工程、12…水洗工程、13…乾燥工程、14…ウラン回収工程、15…上蓋、16…断熱材、17…保護容器、18…電解槽、19…陰極(メッシュバスケット)、20…陽極バスケット、21…攪拌羽根、22…参照電極、23…支持棒、24…陽極用回転モータ、25…切断被覆管(被覆ハル)、26…攪拌棒、27…攪拌用回転モータ、28…沈殿物、29…リサイクルライン。
Claims (7)
- 使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を溶融塩電解法により陽極で溶解し、ジルコニウム金属を陰極に析出して回収し、回収したジルコニウム金属を放射性廃棄物の処分容器、または酸化ウランと酸化プルトニウム混合燃料、あるいは軽水炉用燃料のチャンネルボックスまたは被覆管として再利用することを特徴とするジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
- 使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を陽極溶解により溶解し、陰極でジルコニウム金属を析出、回収する溶融塩電解工程と、前記陰極に析出した析出物から溶融塩を分離する溶融塩溶融分離工程と、陰極に析出した金属を製品に再加工する再加工工程とから構成されることを特徴とするジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
- 使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を処理してジルコニウムを回収するジルコニウム廃棄物のリサイクルシステムにおいて、前記使用済み燃料のチャンネルボックスまたは被覆管を収納する通液性流路孔を有する容器を陽極に接続し、金属またはセラミック製の陰極もしくはセラミック製容器内に収納され液体金属陰極との間に電圧を印加することによりジルコニウムおよび核***生成物を溶融塩中にイオンとして溶解させ、最初に核***生成物を第1の陰極に析出させて回収した後、前記第1の陰極を第2の陰極と交換し、次に、前記第2の陰極にジルコニウムを析出させて回収すると共に前記溶融塩中にウランもしくは超ウラン元素を残留させることを特徴とするジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
- 前記第1の陰極に析出、回収する核***生成物はモリブデン、ニオブ、コバルトであり、また前記第2の陰極に回収するジルコニウムは前記陽極と陰極との間に印加する電圧を制御するか、または前記印加する電圧により流れる電流の量により純度および成分をいずれにも調整できることを特徴とする請求項3記載のジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
- 前記通液性流路孔を有する容器はステンレス鋼、炭素鋼、タンタル、タングステンのいずれかの金属、またはアルミナ、ジルコニア、イットリア、黒鉛のいずれかのセラミックスからなる材料で構成され、また、前記第1の陰極および第2の陰極は炭素鋼、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、ニオブ、コバルトのいずれかの金属またはイットリア、黒鉛のいずれかのセラミックス、あるいはアルミナ、ジルコニア、イットリア、ベリリア、黒鉛のいずれかのセラミックス製るつぼ内にカドミウム、鉛、ビスマス、亜鉛のいずれかの液体金属を収納した陰極で構成されることを特徴とする請求項3記載のジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
- 前記溶融塩電解法に使用する溶融塩は塩化リチウムと塩化カリウムの混合塩、塩化ルビジウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムの混合塩、塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合塩、塩化リチウムと塩化ストロンチウムの混合塩、塩化リチウムと塩化カルシウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化リチウムとフッ化カリウムの混合塩、フッ化ナトリウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化ナトリウムとフッ化ナトリウムの混合塩、塩化リチウムとフッ化リチウムの混合塩、塩化カリウムとフッ化カリウムの混合塩のいずれかの混合塩から選択されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
- 前記溶融塩溶融分離工程は陰極に析出した析出物を加熱して前記陰極に析出したジルコニウム金属に付着している溶融塩を溶融した後、前記ジルコニウム金属と分離するか、または前記陰極に付着している溶融塩および溶融金属を沸点以上に加熱して蒸発させることで、前記溶融塩を分離することを特徴とする請求項2記載のジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002152371A JP3940632B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002152371A JP3940632B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003344578A JP2003344578A (ja) | 2003-12-03 |
JP3940632B2 true JP3940632B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=29769715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002152371A Expired - Fee Related JP3940632B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3940632B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101513652B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-04-20 | 한국원자력연구원 | 복합폐기물 처리 방법 |
KR101553895B1 (ko) * | 2014-11-27 | 2015-09-17 | 한국원자력연구원 | 복합폐기물 처리 방법 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5016964B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 溶融塩電解精製装置及び溶融塩電解精製方法 |
JP5710442B2 (ja) * | 2011-10-13 | 2015-04-30 | 株式会社東芝 | 炉心溶融物の処理方法 |
JP5787785B2 (ja) * | 2012-02-20 | 2015-09-30 | 株式会社東芝 | 溶融塩電解装置および溶融塩電解方法 |
KR101428860B1 (ko) | 2012-09-28 | 2014-08-14 | 한국원자력연구원 | 전해 회수 장치 |
JP6038585B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2016-12-07 | 株式会社東芝 | 放射性物質の処理方法 |
JP6165623B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2017-07-19 | 株式会社東芝 | 核燃料物質の計量管理方法 |
KR101533530B1 (ko) * | 2014-06-24 | 2015-07-02 | 김광일 | 폐지르코니아 블럭을 재생하여, 부분 안정화 지르코니아 블럭을 성형하는 블럭 재생방법 |
CN105132953B (zh) * | 2015-07-24 | 2017-11-21 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于直接获得锆合金燃料的乏燃料干法后处理方法 |
GB2545934A (en) * | 2016-01-02 | 2017-07-05 | Richard Scott Ian | Single stage reprocessing of spent nuclear fuel |
JP6615629B2 (ja) * | 2016-02-05 | 2019-12-04 | 株式会社東芝 | 金属合金燃料の電解処理装置及び電解処理方法 |
US10106902B1 (en) | 2016-03-22 | 2018-10-23 | Plasma Processes, Llc | Zirconium coating of a substrate |
JP6862313B2 (ja) * | 2017-08-25 | 2021-04-21 | 株式会社東芝 | Zr含有混合物の電解回収方法及びZr含有混合物の電解回収装置 |
CN117702190B (zh) * | 2024-02-06 | 2024-04-16 | 成都中核高通同位素股份有限公司 | 一种药用级钇-90的制备方法 |
-
2002
- 2002-05-27 JP JP2002152371A patent/JP3940632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101513652B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-04-20 | 한국원자력연구원 | 복합폐기물 처리 방법 |
KR101553895B1 (ko) * | 2014-11-27 | 2015-09-17 | 한국원자력연구원 | 복합폐기물 처리 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003344578A (ja) | 2003-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3940632B2 (ja) | ジルコニウム廃棄物のリサイクルシステム | |
Li et al. | Electrorefining experience for pyrochemical reprocessing of spent EBR-II driver fuel | |
Souček et al. | Pyrochemical reprocessing of spent fuel by electrochemical techniques using solid aluminium cathodes | |
JP4504247B2 (ja) | マイナーアクチニドリサイクル方法 | |
Westphal et al. | On the development of a distillation process for the electrometallurgical treatment of irradiated spent nuclear fuel | |
Souček et al. | Exhaustive electrolysis for recovery of actinides from molten LiCl–KCl using solid aluminium cathodes | |
JP2004530042A (ja) | 金属を分離するための電気精錬方法 | |
US7097747B1 (en) | Continuous process electrorefiner | |
Sakamura et al. | Electrowinning of U-Pu onto inert solid cathode in LiCl-KCl eutectic melts containing UCl3 and PuCl3 | |
JP2002357696A (ja) | 固体廃棄物の除染方法及びその装置 | |
JP3120002B2 (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
JP3342968B2 (ja) | 使用済燃料の再処理方法 | |
Sohn et al. | Electrolytic recovery of high purity Zr from radioactively contaminated Zr alloys in chloride salts | |
JP2007063591A (ja) | ジルコニウム廃棄物処理方法及び溶融塩精製装置 | |
JP2006520470A (ja) | 金属を分離するためのプロセス | |
Iizuka et al. | Development of an innovative electrorefiner for high uranium recovery rate from metal fast reactor fuels | |
US2902415A (en) | Purification of uranium fuels | |
JP3524234B2 (ja) | 使用済み酸化物燃料の再処理方法および再処理装置 | |
Simpson | Fundamentals of Spent Nuclear Fuel Pyroprocessing | |
JP2875819B2 (ja) | 溶融塩電解精製装置 | |
JPH09257985A (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
JP5017069B2 (ja) | 使用済燃料の再処理方法 | |
JP4025125B2 (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
JPWO2004036595A1 (ja) | 軽水炉使用済燃料の再処理方法および装置 | |
JP4053179B2 (ja) | 放射化汚染材料の除染方法とその装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041130 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060823 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070326 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070402 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3940632 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |