JP7110012B2 - ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD - Google Patents

ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD Download PDF

Info

Publication number
JP7110012B2
JP7110012B2 JP2018126906A JP2018126906A JP7110012B2 JP 7110012 B2 JP7110012 B2 JP 7110012B2 JP 2018126906 A JP2018126906 A JP 2018126906A JP 2018126906 A JP2018126906 A JP 2018126906A JP 7110012 B2 JP7110012 B2 JP 7110012B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active metal
molten salt
oxide
reaction vessel
zinc
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.)
Active
Application number
JP2018126906A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020008322A (en
Inventor
涼介 三浦
祥平 金村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2018126906A priority Critical patent/JP7110012B2/en
Publication of JP2020008322A publication Critical patent/JP2020008322A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7110012B2 publication Critical patent/JP7110012B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

本発明の実施形態は、活性金属処理装置および活性金属処理方法に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to an active metal treatment apparatus and an active metal treatment method.

原子力施設の廃止措置時には、多種多様な廃棄物が発生する。我が国では、高速増殖炉もんじゅが廃炉とされる方針が決定し、廃棄物処理が課題となっている。高速炉では、金属ナトリウムが冷却材として大量に使用されている。例えば、もんじゅでは１５２０ｔ、仏国のスーパーフェニックスでは４７００ｔの金属ナトリウムが使用されている。この金属ナトリウムはアルカリ金属で非常に反応性が高く、我が国では消防法にて第３類危険物（自然発火性物質および禁水性物質）に指定されている。廃止措置時には、大量の金属ナトリウムを安全に安定な状態へ処理する必要がある。このような処理技術として、金属ナトリウムを酸化ナトリウムとしてガラス固化する方法が知られている。また、溶融した金属ナトリウムを、水を含む炭酸ガスと反応させて炭酸ナトリウムに転換する方法が知られている。 A wide variety of wastes are generated during the decommissioning of nuclear facilities. In Japan, a policy has been decided to decommission the fast breeder reactor Monju, and waste disposal has become an issue. A large amount of metallic sodium is used as a coolant in fast reactors. For example, Monju uses 1,520 tons of metallic sodium, while Super Phoenix in France uses 4,700 tons of metallic sodium. This metallic sodium is an alkali metal and has a very high reactivity, and is designated as a Class 3 dangerous substance (spontaneously combustible substance and water-reactive substance) in Japan under the Fire Defense Law. During decommissioning, a large amount of metallic sodium must be safely processed into a stable state. As such a treatment technique, a method of vitrifying metallic sodium as sodium oxide is known. Also known is a method of converting molten metallic sodium into sodium carbonate by reacting it with carbon dioxide gas containing water.

特開２００４－３７４５８号公報JP-A-2004-37458 特開２０００－１５２１５号公報JP-A-2000-15215

本発明が解決しようとする課題は、水を用いることなく活性金属を安全に安定化することができる活性金属処理技術を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an active metal treatment technique capable of safely stabilizing active metals without using water.

本発明の実施形態に係る活性金属処理装置は、溶融塩を保持する反応槽と、酸化剤を保持し前記反応槽内の前記溶融塩に前記酸化剤を供給する酸化剤供給部と、活性金属を保持し前記反応槽内の前記溶融塩に前記活性金属を供給する活性金属供給部と、前記反応槽内の前記溶融塩を撹拌する撹拌部と、前記酸化剤が前記活性金属を酸化させる酸素を含み、前記活性金属と反応した後の前記酸化剤を再び酸化させる酸化部と、を備える。 An active metal treatment apparatus according to an embodiment of the present invention comprises a reaction vessel holding a molten salt, an oxidant supply unit holding an oxidant and supplying the oxidant to the molten salt in the reaction vessel, an active metal an active metal supply unit for supplying the active metal to the molten salt in the reaction tank, a stirring unit for stirring the molten salt in the reaction tank, and oxygen that causes the oxidizing agent to oxidize the active metal and an oxidizing unit for re-oxidizing the oxidizing agent after reacting with the active metal .

本発明の実施形態により、水を用いることなく活性金属を安全に安定化することができる活性金属処理技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide active metal treatment techniques that can safely stabilize active metals without the use of water.

活性金属処理装置を示す構成図。The block diagram which shows an active-metal processing apparatus. 反応槽を示す平面図。The top view which shows a reaction tank. 活性金属処理方法を示す処理フロー図。FIG. 2 is a processing flow diagram showing an active metal processing method. 活性金属処理方法を示すフローチャート。4 is a flow chart showing an active metal treatment method.

以下、図面を参照しながら、活性金属処理装置および活性金属処理方法の実施形態について詳細に説明する。図１の符号１は、本実施形態の活性金属処理装置である。この活性金属処理装置１は、金属ナトリウムなどの活性金属を安定化させるための装置である。 Hereinafter, embodiments of an active metal treatment apparatus and an active metal treatment method will be described in detail with reference to the drawings. Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes the active metal processing apparatus of this embodiment. This active metal treatment apparatus 1 is an apparatus for stabilizing active metals such as metallic sodium.

活性金属は、水と接触させ反応させることでより安定な物質にすることができるが、水との反応は爆発的で、制御が難しい。そこで、本実施形態の活性金属処理装置１は、溶融塩中で活性金属を酸化させ、より安定な酸化物を形成させる。 Active metals can be made into more stable substances by contacting and reacting with water, but the reaction with water is explosive and difficult to control. Therefore, the active metal processing apparatus 1 of the present embodiment oxidizes the active metal in the molten salt to form a more stable oxide.

本実施形態において、活性金属は金属ナトリウムであるものとする。また、溶融塩とは、高温で溶融した塩からなる液体である。溶融塩は、金属塩を溶解させることができ、高温であるため溶質の反応速度が速い。さらに、溶融塩は、耐放射線性が高く、不純物を除去することで再利用が可能であるという利点がある。高速炉の廃止措置時には、大量の金属ナトリウムを処理する必要があるが、本実施形態の活性金属処理装置１では、金属ナトリウムを安定的かつ連続的に処理することが可能である。 In this embodiment, the active metal shall be metallic sodium. Further, the molten salt is a liquid made of salt melted at a high temperature. Molten salts can dissolve metal salts, and the reaction rate of the solute is high due to the high temperature. Furthermore, the molten salt has the advantage of being highly resistant to radiation and being reusable by removing impurities. During the decommissioning of a fast reactor, it is necessary to treat a large amount of metallic sodium, and the active metal treatment apparatus 1 of this embodiment can stably and continuously treat metallic sodium.

溶融塩として、例えば以下の塩の組合せが用いられる。塩化ナトリウム－塩化リチウム、塩化ナトリウム－塩化カリウム、塩化ナトリウム－塩化カルシウム、または塩化ナトリウム－塩化バリウム。 As the molten salt, for example, the following salt combinations are used. sodium chloride-lithium chloride, sodium chloride-potassium chloride, sodium chloride-calcium chloride, or sodium chloride-barium chloride.

酸化剤は、活性金属を酸化させる酸素を含む酸化物であり、溶融塩に活性金属とともに投入され、活性金属を酸化させる。本実施形態では、酸化剤として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を例示する。なお、その他の酸化剤を適用しても良い。例えば、酸化剤として、二酸化ケイ素、酸化鉄、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化鉛、または酸化銅を適用しても良い。なお、酸化剤には、その還元物の融点が活性金属処理装置１の運転温度以下となるものを選択する。 The oxidizing agent is an oxide containing oxygen that oxidizes the active metal, and is added to the molten salt together with the active metal to oxidize the active metal. In this embodiment, zinc oxide (ZnO) is exemplified as the oxidizing agent. Note that other oxidizing agents may be applied. For example, silicon dioxide, iron oxide, tin oxide, nickel oxide, cobalt oxide, bismuth oxide, lead oxide, or copper oxide may be applied as an oxidizing agent. As the oxidizing agent, one whose melting point of the reduced product is lower than the operating temperature of the active metal processing apparatus 1 is selected.

本実施形態では、活性金属として、アルカリ金属のナトリウム（Ｎａ）を例示するが、その他のアルカリ金属またはアルカリ土類金属としての活性金属を適用しても良い。例えば、活性金属として、リチウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、またはバリウムを適用しても良い。 In the present embodiment, the alkali metal sodium (Na) is exemplified as the active metal, but other active metals such as alkali metals or alkaline earth metals may be applied. For example, as active metals lithium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium or barium may be applied.

図１に示すように、活性金属処理装置１は、反応槽２と酸化剤供給部３と活性金属供給部４と撹拌部５とを備える。反応槽２は、溶融塩を保持する。酸化剤供給部３は、酸化剤を保持し、反応槽２内の溶融塩に酸化剤を供給する。活性金属供給部４は、活性金属を保持し、反応槽２内の溶融塩に活性金属を供給する。撹拌部５は、反応槽２内の溶融塩を撹拌する。 As shown in FIG. 1 , the active metal treatment apparatus 1 includes a reaction tank 2 , an oxidant supply section 3 , an active metal supply section 4 and a stirring section 5 . The reaction tank 2 holds molten salt. The oxidant supply unit 3 holds an oxidant and supplies the oxidant to the molten salt in the reaction vessel 2 . The active metal supply unit 4 holds active metals and supplies the active metals to the molten salt in the reaction vessel 2 . The stirring part 5 stirs the molten salt in the reaction tank 2 .

また、活性金属処理装置１は、供給制御部６と溶融塩純化部７と亜鉛酸化部８と熱交換器９とを備える。供給制御部６は、酸化剤供給部３からの酸化剤の供給量と活性金属供給部４からの活性金属の供給量との比率を制御する。 The active metal processing apparatus 1 also includes a supply control section 6 , a molten salt purification section 7 , a zinc oxidation section 8 and a heat exchanger 9 . The supply control unit 6 controls the ratio between the amount of oxidant supplied from the oxidant supply unit 3 and the amount of active metal supplied from the active metal supply unit 4 .

溶融塩純化部７は、溶融塩中から酸化された活性金属を除去する機器、すなわち溶融塩中から酸化ナトリウムを除去する機器である。酸化亜鉛によって金属ナトリウムが酸化されることで生じた酸化ナトリウムは、溶融塩中に溶解している。溶融塩純化部７は、例えば、反応槽２から取り出された溶融塩中の酸化ナトリウムを析出させ、ろ過し、酸化ナトリウムを除去する濾過装置を備える。 The molten salt purification section 7 is a device for removing oxidized active metals from the molten salt, that is, a device for removing sodium oxide from the molten salt. Sodium oxide produced by oxidation of metallic sodium by zinc oxide is dissolved in the molten salt. The molten salt purifying unit 7 is provided with, for example, a filtering device for precipitating sodium oxide in the molten salt taken out from the reaction tank 2, filtering the precipitate, and removing the sodium oxide.

亜鉛酸化部８は、活性金属と反応して還元された酸化剤を再び酸化させて酸化物とする機器である。酸化亜鉛は溶融塩に溶解し、金属ナトリウムと反応して亜鉛となり、亜鉛は溶融塩に溶解した状態で存在する。亜鉛酸化部８では、溶融塩から分離された亜鉛を酸化し、酸化亜鉛を生成し、再び酸化剤とする。 The zinc oxidation unit 8 is a device that re-oxidizes the oxidizing agent that has been reduced by reacting with the active metal to form an oxide. Zinc oxide dissolves in the molten salt and reacts with metallic sodium to form zinc, and zinc exists in a dissolved state in the molten salt. In the zinc oxidation unit 8, the zinc separated from the molten salt is oxidized to produce zinc oxide, which is again used as an oxidizing agent.

熱交換器９は、溶融塩純化部７に送られる溶融塩から熱を回収し、回収された熱を反応槽２内の溶融塩に送る。 The heat exchanger 9 recovers heat from the molten salt sent to the molten salt purification section 7 and sends the recovered heat to the molten salt in the reaction vessel 2 .

さらに、活性金属処理装置１は、ナトリウムトラップ１０，１１と亜鉛トラップ１２と廃棄部１３とを備える。ナトリウムトラップ１０，１１は、反応槽２から取り出された溶融塩または溶融亜鉛から金属ナトリウムを回収する機器である。例えば、反応槽２と溶融塩純化部７との間に設けられる。 Furthermore, the active metal treatment apparatus 1 includes sodium traps 10 and 11, a zinc trap 12 and a waste section 13. As shown in FIG. The sodium traps 10 and 11 are devices for recovering metallic sodium from molten salt or molten zinc taken out from the reaction vessel 2 . For example, it is provided between the reaction vessel 2 and the molten salt purification section 7 .

亜鉛トラップ１２は、反応槽２から取り出された溶融塩から亜鉛を回収する機器である。例えば、反応槽２と溶融塩純化部７との間に設けられ、溶融塩と亜鉛の比重差を利用して、溶融塩中に沈殿した亜鉛を回収する。亜鉛トラップ１２によって溶融塩から回収された亜鉛は、亜鉛酸化部８によって酸化されることとなる。 The zinc trap 12 is a device for recovering zinc from the molten salt taken out from the reaction tank 2. For example, it is provided between the reaction tank 2 and the molten salt purification unit 7, and recovers the zinc precipitated in the molten salt by utilizing the difference in specific gravity between the molten salt and zinc. Zinc recovered from the molten salt by the zinc trap 12 is oxidized by the zinc oxidizing unit 8 .

廃棄部１３は、溶融塩純化部７の下流側に設けられ、溶融塩純化部７で溶融塩から取り除かれた酸化ナトリウムを廃棄するために保管する容器である。 The disposal unit 13 is provided downstream of the molten salt purification unit 7 and is a container for storing the sodium oxide removed from the molten salt in the molten salt purification unit 7 for disposal.

反応槽２は、例えば、上面側が開口された箱型を成す。この反応槽２内の溶融塩が溜められる。なお、反応槽２が置かれる部屋の空間全体が不活性ガスで満たされる。反応槽２の外周面には、槽ヒータ１４が取り付けられる。活性金属処理装置１の起動時には、槽ヒータ１４を駆動して反応槽２内の溶融塩が所定の運転温度になるまで加熱を行う。 The reaction vessel 2 has, for example, a box shape with an open top side. Molten salt in the reaction vessel 2 is stored. The entire space of the room in which the reaction vessel 2 is placed is filled with inert gas. A bath heater 14 is attached to the outer peripheral surface of the reaction bath 2 . When the active metal treatment apparatus 1 is started, the tank heater 14 is driven to heat the molten salt in the reaction tank 2 to a predetermined operating temperature.

反応槽２内は、複数のバッファ板１５により反応区画Ｒ１と相分離区画Ｒ２と取合区画Ｒ３とに仕切られている。酸化剤供給部３および活性金属供給部４は、反応区画Ｒ１に対して酸化剤および金属ナトリウムを供給する。撹拌部５は、反応区画Ｒ１の溶融塩の撹拌を行う。 The interior of the reaction vessel 2 is partitioned by a plurality of buffer plates 15 into a reaction section R1, a phase separation section R2, and a combining section R3. The oxidant supply section 3 and the active metal supply section 4 supply oxidant and metallic sodium to the reaction zone R1. The stirring unit 5 stirs the molten salt in the reaction section R1.

図２に示すように、本実施形態では、２枚のバッファ板１５が互い違いに設けられる。これらのバッファ板１５は、反応槽２内で互いに異なる内面に接続される。そのため、溶融塩が蛇行して流れる経路が確保される。そして、図１に示すように、溶融塩は、反応区画Ｒ１から相分離区画Ｒ２を介して取合区画Ｒ３まで流れるようになっている。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, two buffer plates 15 are provided alternately. These buffer plates 15 are connected to different inner surfaces within the reaction vessel 2 . Therefore, a meandering flow path of the molten salt is ensured. Then, as shown in FIG. 1, the molten salt flows from the reaction section R1 to the combining section R3 via the phase separation section R2.

活性金属供給部４は、供給用ヒータ１６と活性金属供給管１７とを備える。供給用ヒータ１６は、固体または粉体の金属ナトリウムを加熱して液体にする。また、活性金属供給管１７は、反応槽２の上方位置から溶融塩内まで延びる。この活性金属供給管１７は、反応槽２内の溶融塩の液面１８よりも低い位置に開口され、溶融塩に金属ナトリウムを供給する開口部１９を備える。 The active metal supply unit 4 includes a supply heater 16 and an active metal supply pipe 17 . The feed heater 16 heats the solid or powdered metallic sodium into a liquid. In addition, the active metal supply pipe 17 extends from above the reaction tank 2 into the molten salt. This active metal supply pipe 17 is opened at a position lower than the liquid surface 18 of the molten salt in the reaction tank 2 and has an opening 19 for supplying metallic sodium to the molten salt.

加熱されて液体になった金属ナトリウムは、活性金属供給管１７を介して反応槽２内に投入される。このようにすれば、仮に、反応槽２の上方側の空間に水分を含む空気などの気体が存在している場合であっても、この気体と触れさせずに金属ナトリウムを反応槽２内の溶融塩に供給することができる。 Metallic sodium heated and liquefied is introduced into the reaction vessel 2 through the active metal supply pipe 17 . In this way, even if a gas such as air containing moisture is present in the upper space of the reaction vessel 2, the metallic sodium can be placed in the reaction vessel 2 without coming into contact with this gas. Molten salt can be fed.

酸化剤供給部３は、酸化剤供給管２０を備える。酸化剤供給管２０は、反応槽２の上方位置から下方に向かって延びる。この酸化剤供給管２０は、反応槽２内の溶融塩の液面１８よりも高い位置に開口され、溶融塩に酸化亜鉛を供給する開口部２１を備える。なお、酸化剤供給管２０の開口部２１は、活性金属供給管１７の開口部１９よりも高い位置に設けられる。本実施形態では、酸化剤供給管２０の開口部２１と活性金属供給管１７の開口部１９とが、所定の距離Ｄを空けて高さが異なる位置に設けられる。酸化亜鉛は、粉末の状態で反応槽２に供給される。 The oxidant supply unit 3 includes an oxidant supply pipe 20 . The oxidant supply pipe 20 extends downward from the upper position of the reaction vessel 2 . The oxidant supply pipe 20 is provided with an opening 21 which is opened at a position higher than the liquid surface 18 of the molten salt in the reaction tank 2 and supplies zinc oxide to the molten salt. The opening 21 of the oxidant supply pipe 20 is provided at a position higher than the opening 19 of the active metal supply pipe 17 . In this embodiment, the opening 21 of the oxidizing agent supply pipe 20 and the opening 19 of the active metal supply pipe 17 are provided at different heights with a predetermined distance D therebetween. Zinc oxide is supplied to the reaction vessel 2 in the form of powder.

反応槽２に保持された溶融塩中に金属ナトリウムと酸化亜鉛を添加し、酸化還元反応を生じさせると、金属ナトリウムが非金属形態の化合物へと転換される。活性金属が金属ナトリウム（Ｎａ）、酸化剤がＺｎ０（酸化亜鉛）、溶融塩がＮａＣｌ－ＫＣｌの場合は、以下の反応式（１）で酸化還元反応が進行する。 When metallic sodium and zinc oxide are added to the molten salt held in the reaction vessel 2 to cause an oxidation-reduction reaction, the metallic sodium is converted into a non-metallic compound. When the active metal is metallic sodium (Na), the oxidizing agent is ZnO (zinc oxide), and the molten salt is NaCl--KCl, the redox reaction proceeds according to the following reaction formula (1).

２Ｎａ ＋ ＺｎＯ ＝ Ｎａ２Ｏ ＋ Ｚｎ （１） 2Na + ZnO = Na2O + Zn (1)

このように、金属ナトリウム（Ｎａ）は液体状の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）に酸化され、安定的な非金属形態となる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は亜鉛（Ｚｎ）に還元される。 Thus, metallic sodium (Na) is oxidized to liquid sodium oxide (Na 2 O), a stable non-metallic form. Also, zinc oxide (ZnO) is reduced to zinc (Zn).

本実施形態では、活性金属を活性金属供給部４で溶融させてから、反応槽２に投入しているが、活性金属は固体のまま反応槽２に供給しても良い。酸化された活性金属は、溶融塩中に溶解するため、活性金属の固体表面は、常に未反応の活性金属が露出し、酸化剤と反応することになる。すなわち、固体のまま反応槽２に供給された活性金属であっても、内部までむら無く酸化される。 In the present embodiment, the active metal is melted in the active metal supply unit 4 and then charged into the reaction tank 2, but the active metal may be supplied to the reaction tank 2 as a solid. Since the oxidized active metal dissolves in the molten salt, unreacted active metal is always exposed on the solid surface of the active metal and reacts with the oxidizing agent. That is, even the active metal supplied to the reaction vessel 2 as a solid is uniformly oxidized to the inside.

一般に酸化ナトリウムを液体に維持するためには、その温度を１１３２℃以上に維持する必要がある。しかし、本実施形態の溶融塩、ＮａＣｌ－ＫＣｌ（５０：５０ｍｏｌ％、融点６４５℃）を用いることで、酸化ナトリウムの融点よりも低い温度で酸化ナトリウムを溶質として液体の状態とすることができる。また、溶融塩中にある金属ナトリウムは酸素に触れることが無く、一般的な気相中での酸化還元反応で想定される発火を防ぐことができる。 Generally, to keep sodium oxide liquid, its temperature must be maintained above 1132°C. However, by using the molten salt of the present embodiment, NaCl-KCl (50:50 mol %, melting point 645° C.), it is possible to make sodium oxide into a liquid state at a temperature lower than the melting point of sodium oxide. In addition, the metallic sodium in the molten salt does not come into contact with oxygen, and can prevent ignition that is assumed in general oxidation-reduction reactions in the gas phase.

ここで、金属ナトリウム、溶融塩、酸化ナトリウム、酸化亜鉛、金属亜鉛の比重は、金属ナトリウム＜溶融塩＜酸化ナトリウム＜酸化亜鉛＜金属亜鉛という関係である。そのため、比重の違いにより、反応槽２内で各物質は鉛直方向の分布に偏りが生じやすい。金属ナトリウムと酸化亜鉛の反応が、酸化ナトリウムの分布によって進みにくくなる可能性がある。 Here, the specific gravities of metallic sodium, molten salt, sodium oxide, zinc oxide, and metallic zinc have a relationship of metallic sodium<molten salt<sodium oxide<zinc oxide<metallic zinc. Therefore, the distribution of each substance in the reaction tank 2 tends to be uneven in the vertical direction due to the difference in specific gravity. The reaction between metallic sodium and zinc oxide may be hindered by the distribution of sodium oxide.

図１に示すように、本実施形態では、複数の撹拌部５が設けられる。それぞれの撹拌部５は、モータ２２で回転駆動されるインペラ２３を備える。これらのインペラ２３が反応槽２内の溶融塩を撹拌する。また、インペラ２３の回転により反応槽２の底面に向かう溶融塩の流れが生じる。そのため、金属ナトリウムは酸化亜鉛と接触しやすくなり、反応が促進される。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, a plurality of stirring units 5 are provided. Each stirring unit 5 has an impeller 23 that is rotationally driven by a motor 22 . These impellers 23 stir the molten salt in the reaction tank 2 . Further, the rotation of the impeller 23 causes the molten salt to flow toward the bottom surface of the reaction vessel 2 . Therefore, metallic sodium is likely to come into contact with zinc oxide, and the reaction is accelerated.

また、酸化亜鉛は、溶融塩の液面１８よりも高い位置から投入される。そのため、溶融塩に供給された酸化亜鉛は沈降する間に、上昇する金属ナトリウムと混ざるようになる。本実施形態では、酸化剤供給管２０の開口部２１と活性金属供給管１７の開口部１９とが、所定の距離Ｄを空けて設けられるので、より効率的に金属ナトリウムと酸化亜鉛とが混ざる領域を確保できる。 Also, zinc oxide is introduced from a position higher than the liquid surface 18 of the molten salt. Therefore, the zinc oxide supplied to the molten salt mixes with the rising metallic sodium during settling. In this embodiment, since the opening 21 of the oxidant supply pipe 20 and the opening 19 of the active metal supply pipe 17 are provided with a predetermined distance D, metallic sodium and zinc oxide are mixed more efficiently. Area can be secured.

また、反応槽２内の流体を撹拌することで、底部に溜まった溶融亜鉛を巻き上げるようにしても良い。このようにすれば、還元されて溶融塩中に拡散している金属亜鉛の微粒子をトラップして凝集し、すみやかに回収することができる。 Further, by stirring the fluid in the reaction vessel 2, the molten zinc accumulated at the bottom may be swirled up. In this way, fine particles of metallic zinc that have been reduced and diffused into the molten salt can be trapped and aggregated, and can be quickly recovered.

活性金属供給管１７の開口部１９と酸化剤供給管２０の開口部２１との配置により、金属ナトリウムを溶融塩中にできるだけ保持し、不活性な場に閉じ込めつつ、酸化反応を完了させることができる。そのため、安全性を高めることができる。 Due to the arrangement of the opening 19 of the active metal supply pipe 17 and the opening 21 of the oxidant supply pipe 20, the oxidation reaction can be completed while retaining metallic sodium in the molten salt as much as possible and confining it in an inert field. can. Therefore, safety can be improved.

本実施形態では、供給制御部６が設けられることで、活性金属を適切に処理できるように供給量の制御を行うことができる。この供給制御部６は、酸化剤が活性金属よりも過剰となる比率に制御する。このようにすれば、反応槽内で常に活性金属が反応して安定化させることができ、未反応の活性金属を低減することができる。 In this embodiment, by providing the supply control unit 6, it is possible to control the amount of supply so that the active metal can be appropriately treated. This supply control unit 6 controls the ratio of the oxidizing agent to be in excess of the active metal. In this way, the active metals can always be reacted and stabilized in the reaction tank, and the amount of unreacted active metals can be reduced.

活性金属供給部４と酸化剤供給部３のそれぞれは、供給量計量機構、供給量制御機構を備える。そして、活性金属供給部４および酸化剤供給部３は、供給制御部６による制御により、反応槽２内が常に酸化亜鉛が過剰な状態となるように供給量が制御される。安全性の観点から、反応系内において金属ナトリウムが余剰とならないように制御される。 Each of the active metal supply unit 4 and the oxidant supply unit 3 has a supply amount metering mechanism and a supply amount control mechanism. The supply amounts of the active metal supply unit 4 and the oxidant supply unit 3 are controlled by the supply control unit 6 so that the zinc oxide in the reaction vessel 2 is always in an excessive state. From the viewpoint of safety, it is controlled so that metallic sodium does not become excessive in the reaction system.

活性金属処理装置１の起動時には、反応槽２内が溶融塩で満たされる。処理を開始して所定時間経過すると、還元物としての亜鉛が溶融された状態で反応槽２の底部に溜まる。つまり、溶融塩に混じった溶融亜鉛が比重さにより沈降し、反応槽２内が溶融塩相２４と亜鉛相２５とに分かれる。ここで、溶融塩は溶融亜鉛よりも密度が小さいので、その比重さにより、上方の溶融塩相２４と下方の亜鉛相２５との間に境界面２６が生じる。 When the active metal processing apparatus 1 is started, the inside of the reaction vessel 2 is filled with molten salt. After a predetermined period of time has passed since the treatment was started, zinc as a reduced product accumulates at the bottom of the reaction vessel 2 in a molten state. That is, the molten zinc mixed with the molten salt settles due to its specific gravity, and the inside of the reaction tank 2 is divided into the molten salt phase 24 and the zinc phase 25 . Here, since the molten salt is less dense than the molten zinc, its specific gravity creates an interface 26 between the upper molten salt phase 24 and the lower zinc phase 25 .

溶融塩および溶融亜鉛は、反応区画Ｒ１から相分離区画Ｒ２に流れる間に上下に分離される。さらに、溶融塩および溶融亜鉛は、分離した状態で取合区画Ｒ３まで流れるようになっている。なお、相分離区画Ｒ２と取合区画Ｒ３とに、境界面２６を隔てるフロート板２７を設けるようにしても良い。これらのフロート板２７は、溶融亜鉛よりも軽く、溶融塩よりも重い材質で形成される。さらに、フロート板２７とバッファ板１５との間に隙間を設けるようにし、溶融塩と溶融亜鉛との分離を行い易くしても良い。これらのフロート板２７が設けられることで、異相間のコンタミネーションが防がれる。 Molten salt and molten zinc are vertically separated while flowing from reaction zone R1 to phase separation zone R2. Further, the molten salt and molten zinc are designed to flow separately to the intake section R3. A float plate 27 separating the boundary surface 26 may be provided between the phase separation section R2 and the interface section R3. These float plates 27 are made of a material lighter than molten zinc and heavier than molten salt. Further, a gap may be provided between the float plate 27 and the buffer plate 15 to facilitate separation of the molten salt and the molten zinc. By providing these float plates 27, contamination between different phases is prevented.

反応槽２の取合区画Ｒ３では、境界面２６よりも、上方位置から溶融塩が取り出され、下方位置から溶融亜鉛が取り出される。特に、溶融塩は、溶融塩相２４における低い位置から抜き出すと良い。このようにすれば、未反応の金属ナトリウムの混入が防止される。また、溶融亜鉛は、亜鉛相２５における低い位置から抜き出すと良い。このようにすれば、溶融塩または酸化ナトリウムの混入が防止される。 In the merging section R3 of the reaction tank 2, the molten salt is taken out from above the boundary surface 26, and the molten zinc is taken out from below. In particular, the molten salt should be withdrawn from a lower position in the molten salt phase 24 . In this way, contamination with unreacted metallic sodium is prevented. Also, molten zinc should be extracted from a low position in the zinc phase 25 . In this way, contamination with molten salt or sodium oxide is prevented.

反応槽２から取り出された溶融亜鉛（Ｚｎ）は、ナトリウムトラップ１１を介して亜鉛酸化部８に送られる。なお、ナトリウムトラップ１１では、活性の高い金属ナトリウムが分離される。例えば、金属ナトリウムと亜鉛の密度差を利用して分離される。ナトリウムトラップ１１で回収した金属ナトリウムは、活性金属供給部４に送られ、再び反応槽２に供給される。 Molten zinc (Zn) taken out from the reaction vessel 2 is sent to the zinc oxidation section 8 via the sodium trap 11 . In the sodium trap 11, highly active metallic sodium is separated. For example, they are separated using the density difference between metallic sodium and zinc. The metallic sodium recovered by the sodium trap 11 is sent to the active metal supply unit 4 and supplied to the reaction vessel 2 again.

本実施形態の亜鉛酸化部８は、金属ナトリウムと反応した後の酸化剤の還元物である亜鉛に酸素を含むガスを接触させる。そして、再び酸化亜鉛を得る。そして、この酸化亜鉛を再び反応槽２に供給する（図３参照）。このようにすれば、活性金属と反応した後の酸化剤を再生して繰り返し反応に用いることができる。また、酸素を含むガスを亜鉛に接触させることで、活性金属と反応した後の酸化剤を容易に再生させることができる。そして、再び酸化剤として用いることで廃棄物の発生量を低減させることができる。 In the zinc oxidation unit 8 of the present embodiment, zinc, which is a reduced product of an oxidizing agent after reacting with metallic sodium, is brought into contact with an oxygen-containing gas. And then you get zinc oxide again. Then, this zinc oxide is supplied again to the reaction vessel 2 (see FIG. 3). In this way, the oxidizing agent after reacting with the active metal can be regenerated and used repeatedly for the reaction. Also, by contacting zinc with a gas containing oxygen, the oxidizing agent after reacting with the active metal can be easily regenerated. By using it again as an oxidizing agent, the amount of waste generated can be reduced.

ここで、金属亜鉛の融点は４２０℃であり、溶融塩中では液体として反応槽２の底部に溜まる。これを溶融塩中から回収し、酸化させることで酸化亜鉛とし、再び酸化剤として利用する。以下の反応式（２）で酸化反応が進行する。 Here, metallic zinc has a melting point of 420° C. and stays in the bottom of the reaction tank 2 as a liquid in the molten salt. This is recovered from the molten salt, oxidized to form zinc oxide, and reused as an oxidizing agent. An oxidation reaction proceeds according to the following reaction formula (2).

２Ｚｎ ＋ Ｏ２ ＝ ２ＺｎＯ （２） 2Zn+ O2 =2ZnO (2)

亜鉛酸化部８では、例えば、溶融亜鉛を溶湯として引き回し、液相界面に酸素を含むガスを吹き付けることで、界面表面に酸化亜鉛を形成する。そして、酸化亜鉛を収集して粉砕することで、酸化亜鉛粉末として再生することができる。また、他の実施形態として、亜鉛を気化させて、この気化した亜鉛に酸素を含むガスを接触させても良い。 In the zinc oxidation section 8, for example, molten zinc is drawn around as molten metal and a gas containing oxygen is blown to the liquid phase interface to form zinc oxide on the interface surface. The zinc oxide can then be collected and pulverized to be recycled as zinc oxide powder. Further, as another embodiment, zinc may be vaporized, and the vaporized zinc may be brought into contact with a gas containing oxygen.

再生された酸化亜鉛は、酸化剤供給部３を通じて再び反応槽２に戻される。このように酸化剤は、繰り返し酸化処理に供することができるので、資源の使用量を低減させたり、廃棄物を低減させたりすることができる。 The regenerated zinc oxide is returned to the reaction tank 2 again through the oxidant supply section 3 . Since the oxidizing agent can be repeatedly subjected to the oxidation treatment in this way, it is possible to reduce the amount of resources used and the amount of waste produced.

なお、亜鉛の酸化反応時には熱が発生する。例えば、１モルのＺｎＯが生成されるときに、少なくとも３５０ｋＪ以上の生成熱が生じる。この熱を有する酸化亜鉛を回収し、酸化亜鉛自身の加熱または溶融塩の加熱に用いる熱源の一部または全部としても良い。本実施形態では、亜鉛酸化部８で生成した酸化亜鉛を、酸化剤供給部３を介して反応槽２に供給することで、酸化反応時の熱を反応槽２の溶融塩に送るようにしている。このようにすれば、反応により生じた熱を回収できるので、活性金属の処理に必要なエネルギーの投入量を低減させることができる。さらに、亜鉛酸化部８で生じる熱を回収して反応槽２に送る機構を設けるようにしても良い。 Note that heat is generated during the oxidation reaction of zinc. For example, when 1 mol of ZnO is produced, a heat of formation of at least 350 kJ or more is generated. The zinc oxide having this heat may be recovered and used as part or all of the heat source used for heating the zinc oxide itself or for heating the molten salt. In this embodiment, the zinc oxide produced in the zinc oxidation unit 8 is supplied to the reaction tank 2 via the oxidant supply unit 3, so that the heat during the oxidation reaction is sent to the molten salt in the reaction tank 2. there is In this way, the heat generated by the reaction can be recovered, so that the input amount of energy required for treating the active metal can be reduced. Furthermore, a mechanism may be provided to collect the heat generated in the zinc oxidation section 8 and send it to the reaction tank 2 .

本実施形態では、活性金属処理装置１の起動時には、槽ヒータ１４を駆動して反応槽２内の溶融塩を加熱しているが、所定時間経過後に槽ヒータ１４を停止する。つまり、反応槽２で酸化還元反応が進んだとき、または亜鉛酸化部８で酸化反応が進んだときに、槽ヒータ１４を停止する。その後は、反応により生じる自己発熱で反応槽２内の反応を進めるようにする。 In this embodiment, the tank heater 14 is driven to heat the molten salt in the reaction tank 2 when the active metal treatment apparatus 1 is started, but the tank heater 14 is stopped after a predetermined time has elapsed. That is, when the oxidation-reduction reaction proceeds in the reaction tank 2 or when the oxidation reaction proceeds in the zinc oxidation section 8, the tank heater 14 is stopped. After that, the reaction in the reaction tank 2 is allowed to proceed by self-heating generated by the reaction.

反応槽２内で酸化還元反応により生成される酸化ナトリウムは、溶融塩中に溶解して次第に蓄積されてゆく。そして、飽和溶解度を超えた分については、溶解されることなく溶融塩中に析出される。そのため、溶融塩の粘度が高まったり、金属ナトリウムの酸化反応の進行を妨げたりする場合がある。また、溶融塩の混濁または溶融塩の液面１８の被覆のような酸化亜鉛と金属ナトリウムの間の酸化還元反応の阻害要因が生じる。 Sodium oxide produced by the oxidation-reduction reaction in the reaction tank 2 dissolves in the molten salt and gradually accumulates. Then, the portion exceeding the saturation solubility is precipitated in the molten salt without being dissolved. As a result, the viscosity of the molten salt may increase and the progress of the oxidation reaction of metallic sodium may be hindered. In addition, factors that impede the redox reaction between zinc oxide and metallic sodium such as turbidity of the molten salt or coating of the liquid surface 18 of the molten salt occur.

そこで、本実施形態では、酸化ナトリウムが溶解した溶融塩を反応槽２から連続的に回収し、溶融塩純化部７において、酸化ナトリウムをはじめとした不純物を分離して除去するようにする（図３参照）。このようにすれば、反応槽２内の処理能力低下要因を排除することができる。 Therefore, in the present embodiment, the molten salt in which sodium oxide is dissolved is continuously recovered from the reaction tank 2, and impurities such as sodium oxide are separated and removed in the molten salt purification unit 7 (Fig. 3). By doing so, it is possible to eliminate factors that reduce the processing capacity in the reaction tank 2 .

図１に示すように、反応槽２から取り出された溶融塩は、ナトリウムトラップ１０および亜鉛トラップ１２を介して溶融塩純化部７に送られる。なお、ナトリウムトラップ１０では、金属ナトリウムが分離される。ここで回収された金属ナトリウムは、活性金属供給部４に送られ、再び反応槽２に供給される。また、亜鉛トラップ１２で回収された亜鉛は、亜鉛酸化部８に送られ、再び酸化亜鉛となる。 As shown in FIG. 1, the molten salt taken out from the reaction vessel 2 is sent to the molten salt purification section 7 via a sodium trap 10 and a zinc trap 12. Metal sodium is separated in the sodium trap 10 . The metallic sodium recovered here is sent to the active metal supply unit 4 and supplied to the reaction vessel 2 again. Zinc recovered by the zinc trap 12 is sent to the zinc oxidation unit 8 and becomes zinc oxide again.

溶融塩純化部７には熱交換器９が接続される。この熱交換器９は溶融塩純化部７を挟み、溶融塩純化部７の上流側と下流側で熱交換を行う。つまり、熱交換器９は、反応槽２から抜き出された溶融塩と、溶融塩純化部７から反応槽２へ戻される溶融塩との間で熱交換を行う。このようにすれば、熱損失を低減させることができる。また、反応槽２にて反応により生じた熱を回収できるので、活性金属の処理に必要なエネルギーの投入量、例えば槽ヒータ１４にかかる電気量を低減させることができる。 A heat exchanger 9 is connected to the molten salt purification unit 7 . The heat exchanger 9 sandwiches the molten salt purification section 7 and exchanges heat between the upstream side and the downstream side of the molten salt purification section 7 . That is, the heat exchanger 9 exchanges heat between the molten salt extracted from the reaction tank 2 and the molten salt returned to the reaction tank 2 from the molten salt purification section 7 . In this way, heat loss can be reduced. In addition, since the heat generated by the reaction in the reaction tank 2 can be recovered, the input amount of energy necessary for processing the active metal, for example, the amount of electricity applied to the tank heater 14 can be reduced.

なお、熱交換器９では、溶融塩純化部７にて純化され、かつ温度が下がった溶融塩が内側の細管を通過する。このようにすれば、細管の目詰まりを防止して熱交換効率を高められる。 In the heat exchanger 9, the molten salt that has been purified in the molten salt purification section 7 and whose temperature has been lowered passes through the narrow tube inside. By doing so, clogging of the capillaries can be prevented and heat exchange efficiency can be improved.

溶融塩純化部７は、溶融塩の温度を下げて、溶融塩から酸化ナトリウムなどの不純物を意図的に析出させる。そして、この析出させた酸化ナトリウムを溶融塩から取り除く。このようにすれば、溶融塩から不純物を容易に取り除くことができ、不純物の無い溶融塩を得ることができる。また、溶融塩の溶解度を回復させることができ、酸化ナトリウムの意図しない析出を回避することができる。 The molten salt purification unit 7 lowers the temperature of the molten salt to intentionally precipitate impurities such as sodium oxide from the molten salt. Then, the precipitated sodium oxide is removed from the molten salt. By doing so, impurities can be easily removed from the molten salt, and impurity-free molten salt can be obtained. Also, the solubility of the molten salt can be recovered, and unintended precipitation of sodium oxide can be avoided.

また、純化された溶融塩を再び反応槽２に送って再利用することができる。また、反応槽２内の反応により生じた不純物を処理後の生成物、つまり、廃棄物として得ることができる。この廃棄物は、廃棄部１３に送られて適切な処理がなされる。 Also, the purified molten salt can be sent to the reaction vessel 2 again for reuse. Moreover, the impurities generated by the reaction in the reaction vessel 2 can be obtained as a product after treatment, that is, as a waste product. This waste material is sent to the disposal unit 13 for appropriate treatment.

なお、溶融塩純化部７で純化された溶融塩は、反応槽２に戻して再利用する（図３参照）。このようにすれば、処理能力低下を抑制しつつ、廃棄物の発生量を低減させることができる。このように、亜鉛の酸化還元、溶融塩への酸化ナトリウムの溶解と除去とを組み合わせることにより、省資源および低廃棄物量で環境負荷の低い、活性金属処理装置１を構築することができる。 The molten salt purified in the molten salt purification unit 7 is returned to the reaction vessel 2 and reused (see FIG. 3). In this way, it is possible to reduce the amount of waste generated while suppressing a decrease in processing capacity. Thus, by combining oxidation-reduction of zinc and dissolution and removal of sodium oxide in molten salt, it is possible to construct an active metal treatment apparatus 1 that saves resources, reduces the amount of waste, and has a low environmental impact.

なお、金属ナトリウムまたは亜鉛を溶融塩純化部７に導くと、配管閉塞またはその他のトラブルの原因となる。そのため、溶融塩純化部７の手前にナトリウムトラップ１０と、亜鉛トラップ１２を設けている。そして、密度差などにより溶融塩とその他の物質を分離する。 If metallic sodium or zinc is led to the molten salt purification unit 7, it may cause pipe clogging or other troubles. Therefore, a sodium trap 10 and a zinc trap 12 are provided before the molten salt purification section 7 . Then, the molten salt and other substances are separated by density difference or the like.

溶融塩純化部７にて純化された溶融塩は、再び反応槽２の反応区画Ｒ１に戻され、反応区画Ｒ１の溶融塩の溶解度を回復する。そして、反応場または酸化ナトリウムの溶媒としての役割を果たすようになる。この構成により、反応槽２内からの酸化ナトリウムの除去と安定した連続処理が可能となる（図３参照）。 The molten salt purified in the molten salt purification unit 7 is returned to the reaction zone R1 of the reaction vessel 2 again to restore the solubility of the molten salt in the reaction zone R1. Then, it comes to play a role as a reaction field or a solvent for sodium oxide. This configuration enables the removal of sodium oxide from the reactor 2 and stable continuous treatment (see FIG. 3).

なお、溶融塩純化部７では、酸化ナトリウムだけでなく、その他の酸化物または放射性物質などの不純物を回収しても良い。 In the molten salt purifier 7, not only sodium oxide but also impurities such as other oxides or radioactive substances may be recovered.

図１に示すように、反応槽２にバッファ板１５により画定された相分離区画Ｒ２を設けられることで、反応区画Ｒ１から取合区画Ｒ３までの移動時間を確保することができる。そして、各物質の密度差による相分離を促進し、取合区画Ｒ３からの溶融塩または溶融亜鉛の取り出し時において、目的外の物質の混入が抑制される。 As shown in FIG. 1, the phase separation section R2 defined by the buffer plate 15 is provided in the reaction vessel 2, so that the movement time from the reaction section R1 to the merging section R3 can be secured. Then, the phase separation due to the density difference of each substance is promoted, and contamination of unintended substances is suppressed when the molten salt or molten zinc is taken out from the intake section R3.

次に、活性金属処理装置１が実行する活性金属処理方法について図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図１および図３を適宜参照する。 Next, the active metal treatment method executed by the active metal treatment apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that FIG. 1 and FIG. 3 will be referred to as appropriate.

図４に示すように、まず、ステップＳ１１において、反応槽２に溶媒としての溶融塩を供給し、この反応槽２に溶融塩を溜める。次のステップＳ１２において、反応槽２内の溶融塩に酸化剤としての酸化亜鉛を供給する。 As shown in FIG. 4, first, in step S11, a molten salt is supplied as a solvent to the reaction vessel 2, and the molten salt is accumulated in the reaction vessel 2. As shown in FIG. In the next step S<b>12 , zinc oxide is supplied as an oxidant to the molten salt in the reaction vessel 2 .

次のステップＳ１３において、反応槽２内の溶融塩に活性金属としての液体金属ナトリウムを供給する。次のステップＳ１４において、撹拌部５を駆動して反応槽２内の溶融塩を撹拌する。ここで、酸化亜鉛と金属ナトリウムとの反応が進行する。 In the next step S13, the molten salt in the reaction tank 2 is supplied with liquid metal sodium as an active metal. In the next step S<b>14 , the stirring unit 5 is driven to stir the molten salt in the reaction tank 2 . Here, the reaction between zinc oxide and metallic sodium proceeds.

次のステップＳ１５において、反応槽２の底部に溜まった溶融亜鉛を取り出して亜鉛酸化部８に送る。次のステップＳ１６において、亜鉛酸化部８にて溶融亜鉛を酸化させて酸化亜鉛を生成する。そして、この酸化亜鉛を再び反応槽２に送る。 In the next step S<b>15 , the molten zinc collected at the bottom of the reaction tank 2 is taken out and sent to the zinc oxidation section 8 . In the next step S16, the molten zinc is oxidized in the zinc oxidation unit 8 to generate zinc oxide. Then, this zinc oxide is sent to the reaction vessel 2 again.

次のステップＳ１７において、反応槽２内において、酸化ナトリウムを含む溶融塩を取り出して、溶融塩純化部７に送る。次のステップＳ１８において、溶融塩純化部７にて溶融塩から酸化ナトリウムを析出させる。そして、溶融塩と酸化ナトリウムを分離し、溶融塩を純化させる。そして、純化された溶融塩を再び反応槽２に送る。 In the next step S<b>17 , the molten salt containing sodium oxide is taken out from the reaction tank 2 and sent to the molten salt purification unit 7 . In the next step S18, the molten salt purification unit 7 precipitates sodium oxide from the molten salt. Then, the molten salt and sodium oxide are separated to purify the molten salt. Then, the purified molten salt is sent to the reaction vessel 2 again.

次のステップＳ１９において、溶融塩純化部７にて溶融塩から分離された酸化ナトリウムが廃棄部１３に送られて廃棄される。そして、前述のステップＳ１１に戻る。 In the next step S19, the sodium oxide separated from the molten salt by the molten salt purification unit 7 is sent to the disposal unit 13 and discarded. Then, the process returns to step S11 described above.

本実施形態では、活性金属である金属ナトリウムが溶融塩中に溶けることで、活性金属の分子と酸化剤の分子との反応を促進することができる。仮に、活性金属を所定の溶媒に溶かさずに酸化剤と反応させようとした場合、活性金属が微細な塊となり、その塊の表面のみが反応してしまい、その内部まで反応な進まなくなる。活性金属を溶媒に溶かすことで、常に金属ナトリウムの分子が酸化剤と接触できるようになるので、反応を促進することができる。 In this embodiment, by dissolving the active metal, metallic sodium, in the molten salt, it is possible to promote the reaction between the active metal molecules and the oxidizing agent molecules. If the active metal were to be reacted with an oxidizing agent without being dissolved in a predetermined solvent, the active metal would become fine lumps, and only the surface of the lumps would react, and the reaction would not proceed to the inside of the lumps. By dissolving the active metal in the solvent, the reaction can be accelerated because the metal sodium molecules are always in contact with the oxidizing agent.

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 In the flowchart of the present embodiment, each step is executed in series, but the order of each step is not necessarily fixed. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.

なお、本実施形態では、活性金属処理装置１を廃棄物の処理工程の一部として用いているが、廃棄物の処理のみならず、活性金属を再利用する処理工程の一部として用いても良い。 In the present embodiment, the active metal treatment apparatus 1 is used as part of the waste treatment process, but it can be used not only as a waste treatment but also as a part of a treatment process for recycling active metals. good.

なお、本実施形態では、活性金属供給部４が活性金属供給管１７を備えているが、活性金属供給管１７を設けない構成としても良い。例えば、活性金属供給部４の供給側の出口となる開口部を、反応槽２の内面に設けるようにし、この開口部を反応槽２内の溶融塩の液面１８よりも低い位置とすれば良い。このようにすれば、仮に、反応槽２の上方側の空間に水分を含む空気などの気体が存在している場合であっても、この気体と触れさせずに金属ナトリウムを反応槽２内の溶融塩に供給することができる。 In this embodiment, the active metal supply section 4 includes the active metal supply pipe 17, but the active metal supply pipe 17 may not be provided. For example, if an opening serving as an outlet on the supply side of the active metal supply unit 4 is provided on the inner surface of the reaction vessel 2, and this opening is located at a position lower than the liquid surface 18 of the molten salt in the reaction vessel 2, good. In this way, even if a gas such as air containing moisture is present in the upper space of the reaction vessel 2, the metallic sodium can be placed in the reaction vessel 2 without coming into contact with this gas. Molten salt can be fed.

また、高速炉炉心を直接冷却するナトリウムを処理する場合、ナトリウム中に放射性物質が含まれる可能性がある。そのため、活性金属処理装置１は、生体遮蔽の役割を果たす遮蔽壁をさらに備えても良い。 In addition, when processing the sodium that directly cools the core of the fast reactor, there is a possibility that the sodium contains radioactive substances. Therefore, the active metal treatment device 1 may further comprise a shielding wall that acts as a biological shield.

以上説明した実施形態によれば、溶融塩を保持する反応槽を備えることにより、水を用いることなく活性金属を安全に安定化することができる。 According to the embodiments described above, the active metal can be safely stabilized without using water by providing the reaction tank that holds the molten salt.

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、例として提示したものであり、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、組み合わせ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同様に、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ものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

１…活性金属処理装置、２…反応槽、３…酸化剤供給部、４…活性金属供給部、５…撹拌部、６…供給制御部、７…溶融塩純化部、８…亜鉛酸化部、９…熱交換器、１０，１１…ナトリウムトラップ、１２…亜鉛トラップ、１３…廃棄部、１４…槽ヒータ、１５…バッファ板、１６…供給用ヒータ、１７…活性金属供給管、１８…液面、１９…開口部、２０…酸化剤供給管、２１…開口部、２２…モータ、２３…インペラ、２４…溶融塩相、２５…亜鉛相、２６…境界面、２７…フロート板、Ｄ…距離、Ｒ１…反応区画、Ｒ２…相分離区画、Ｒ３…取合区画。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Active metal processing apparatus, 2... Reaction tank, 3... Oxidant supply part, 4... Active metal supply part, 5... Stirring part, 6... Supply control part, 7... Molten salt purification part, 8... Zinc oxidation part, 9 Heat exchanger 10, 11 Sodium trap 12 Zinc trap 13 Disposal unit 14 Tank heater 15 Buffer plate 16 Supply heater 17 Active metal supply pipe 18 Liquid level , 19... Opening, 20... Oxidant supply pipe, 21... Opening, 22... Motor, 23... Impeller, 24... Molten salt phase, 25... Zinc phase, 26... Boundary surface, 27... Float plate, D... Distance , R1...reaction compartment, R2...phase separation compartment, R3...incorporation compartment.

Claims (11)

溶融塩を保持する反応槽と、
酸化剤を保持し前記反応槽内の前記溶融塩に前記酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
活性金属を保持し前記反応槽内の前記溶融塩に前記活性金属を供給する活性金属供給部と、
前記反応槽内の前記溶融塩を撹拌する撹拌部と、
前記酸化剤が前記活性金属を酸化させる酸素を含み、前記活性金属と反応した後の前記酸化剤を再び酸化させる酸化部と、
を備える活性金属処理装置。 a reaction vessel holding a molten salt;
an oxidant supply unit that holds an oxidant and supplies the oxidant to the molten salt in the reaction vessel;
an active metal supply unit that holds an active metal and supplies the active metal to the molten salt in the reaction vessel;
a stirring unit for stirring the molten salt in the reaction vessel;
an oxidizing unit in which the oxidizing agent contains oxygen that oxidizes the active metal, and that re-oxidizes the oxidizing agent after reacting with the active metal;
An active metal treatment apparatus comprising: 前記反応槽内の前記溶融塩の液面よりも低い位置に開口され、前記溶融塩に前記活性金属を供給する開口部を備える請求項１に記載の活性金属処理装置。 2. The active metal processing apparatus according to claim 1, further comprising an opening which is opened at a position lower than the liquid surface of said molten salt in said reaction tank and which supplies said active metal to said molten salt. 前記活性金属の酸化物を前記溶融塩中から取り除く純化部を備える請求項１または請求項２に記載の活性金属処理装置。 3. The active metal processing apparatus according to claim 1, further comprising a purifying section for removing oxides of said active metal from said molten salt. 前記純化部は、前記溶融塩から前記活性金属の酸化物を析出させて取り除く請求項３に記載の活性金属処理装置。 4. The active metal processing apparatus according to claim 3, wherein the purification section deposits and removes the oxide of the active metal from the molten salt. 前記純化部に送られる前記溶融塩から熱を回収し、この回収された熱を前記反応槽内の前記溶融塩に送る熱交換器を備える請求項３または請求項４に記載の活性金属処理装置。 5. The active metal processing apparatus according to claim 3, further comprising a heat exchanger that recovers heat from the molten salt sent to the purification section and sends the recovered heat to the molten salt in the reaction vessel. . 前記酸化剤供給部による前記酸化剤の供給量と前記活性金属供給部による前記活性金属の供給量との比率を制御する供給制御部を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の活性金属処理装置。 6. The apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a supply control unit that controls a ratio between an amount of the oxidant supplied by the oxidant supply unit and an amount of the active metal supplied by the active metal supply unit. active metal processing equipment. 前記供給制御部は、前記酸化剤が前記活性金属よりも過剰となる比率に制御する請求項６に記載の活性金属処理装置。 7. The active metal processing apparatus according to claim 6, wherein said supply control unit controls the ratio of said oxidizing agent to be in excess of said active metal. 前記酸化部は、前記活性金属と反応した後の前記酸化剤に酸素を含むガスを接触させる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の活性金属処理装置。 8. The active metal processing apparatus according to claim 1 , wherein the oxidizing unit brings a gas containing oxygen into contact with the oxidizing agent that has reacted with the active metal. 前記活性金属は金属ナトリウムであり、
前記酸化剤は酸化亜鉛であり、
前記溶融塩は塩化ナトリウムおよび塩化リチウムの混合物である請求項１に記載の活性金属処理装置。 the active metal is sodium metal,
the oxidizing agent is zinc oxide;
2. The active metal processing apparatus of claim 1, wherein said molten salt is a mixture of sodium chloride and lithium chloride. 前記活性金属は、リチウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、またはバリウムのいずれか１つであり、
前記酸化剤は、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化鉄、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化鉛、および酸化銅のうち少なくともいずれか１つを含有し、
前記溶融塩は、塩化ナトリウムおよび塩化リチウムの混合物、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの混合物、塩化ナトリウムおよび塩化カルシウムの混合物、または塩化ナトリウムおよび塩化バリウムの混合物である請求項１に記載の活性金属処理装置。 the active metal is any one of lithium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, or barium;
The oxidizing agent contains at least one of zinc oxide, silicon dioxide, iron oxide, tin oxide, nickel oxide, cobalt oxide, bismuth oxide, lead oxide, and copper oxide,
2. The active metal processing apparatus of claim 1, wherein the molten salt is a mixture of sodium chloride and lithium chloride, a mixture of sodium chloride and potassium chloride, a mixture of sodium chloride and calcium chloride, or a mixture of sodium chloride and barium chloride. 溶融塩を反応槽に保持するステップと、
前記反応槽内の前記溶融塩に酸化剤を供給するステップと、
前記反応槽内の前記溶融塩に活性金属を供給するステップと、
前記反応槽内の前記溶融塩を撹拌するステップと、
前記酸化剤が前記活性金属を酸化させる酸素を含み、前記活性金属と反応した後の前記酸化剤を再び酸化させるステップと、
を含む活性金属処理方法。 holding the molten salt in a reaction vessel;
supplying an oxidizing agent to the molten salt in the reaction vessel;
supplying an active metal to the molten salt in the reaction vessel;
agitating the molten salt in the reaction vessel;
the oxidizing agent containing oxygen to oxidize the active metal, and re-oxidizing the oxidizing agent after reacting with the active metal;
An active metal treatment method comprising:
JP2018126906A 2018-07-03 2018-07-03 ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD Active JP7110012B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018126906A JP7110012B2 (en) 2018-07-03 2018-07-03 ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018126906A JP7110012B2 (en) 2018-07-03 2018-07-03 ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020008322A JP2020008322A (en) 2020-01-16
JP7110012B2 true JP7110012B2 (en) 2022-08-01

Family

ID=69151223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018126906A Active JP7110012B2 (en) 2018-07-03 2018-07-03 ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7110012B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000171590A (en) 1998-12-03 2000-06-23 Nuclear Development Corp Method and device for stabilization treatment of metallic sodium
JP2001013293A (en) 1999-06-29 2001-01-19 Toshiba Corp Method for treating waste metal sodium and device for treating waste metal sodium using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS515633B1 (en) * 1970-02-20 1976-02-21
US5348689A (en) * 1993-07-13 1994-09-20 Rockwell International Corporation Molten salt destruction of alkali and alkaline earth metals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000171590A (en) 1998-12-03 2000-06-23 Nuclear Development Corp Method and device for stabilization treatment of metallic sodium
JP2001013293A (en) 1999-06-29 2001-01-19 Toshiba Corp Method for treating waste metal sodium and device for treating waste metal sodium using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020008322A (en) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3093793B2 (en) Method for reducing the volume of a radioactive composition
JP6970222B2 (en) Inorganic mineralogy removal method and equipment for cesium ions
JP7110012B2 (en) ACTIVE METAL TREATMENT APPARATUS AND ACTIVE METAL TREATMENT METHOD
JP3120002B2 (en) Reprocessing of spent fuel
JPS6126491B2 (en)
JP4414214B2 (en) Treatment method of waste ion exchange resin
JP5293007B2 (en) Method and apparatus for recovering thallium and potassium nitrate
KR20120021568A (en) The equipment of removal rare earth in the eutectic and the method thereof
JP2007063591A (en) Method for treating zirconium waste, and molten salt refining device
KR101925784B1 (en) Pyroprocessing
JP2000056075A (en) Recycling method for spent oxide fuel
US4565672A (en) Method for the manufacture of PuO2 -containing crystals
JPH0356439B2 (en)
US3403985A (en) Method of treating coated-particle nuclear-reactor fuels
JPS6361194A (en) Continuous melter for spent nuclear fuel
JP6217392B2 (en) Method and apparatus for treating radioactive liquid waste
KR101776588B1 (en) Electrolytic apparatus of molten salt and refine method of molten salt
JP2015190892A (en) Method and apparatus for processing ruthenium in high radioactive liquid waste glassification facility
JP7391764B2 (en) Active metal processing method and active metal processing equipment
JP2008224275A (en) Lithium recovering method and apparatus, and ceramic material manufactured from recovered lithium
US3619178A (en) Process for directly reducing plutonium dioxide to plutonium
JP2020051897A (en) Stabilization method of radioactive element
JPH10232298A (en) Method for decontaminating radioactivated contamination material
JP2019047881A (en) Method and device of treating active metal
JP3994203B2 (en) Reprocessing method by selective sulfidation and magnetic separation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220308

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: 20220621

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220720

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7110012

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150