JP3221371B2 - 脱硝・焙焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力関連施設の
核燃料の製造工程等に使用される脱硝・焙焼装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力関連施設では、二酸化ウラン等の
核燃料用酸化物を得るために、まず、硝酸ウラニルや硝
酸プルトニル等の硝酸塩混合溶液を脱硝装置にてマイク
ロ波を照射することで脱硝する。次に、脱硝装置にて得
られた脱硝体を粉砕装置に移して粉砕し、更に、この粉
体を気体により搬送して粉砕装置から焙焼装置に移し、
加熱することで焙焼し核燃料用酸化物を得る。その後、
再度粉砕装置にて粉砕し、この粉体を気体により搬送
し、充填装置により缶に充填する。

【０００３】この場合、脱硝装置としては、図４に示す
装置が知られている。図４において、符号１は脱硝装置
であって、装置本体２と、装置本体２の底部３に備えら
れる脱硝皿４と、側部５に設けられ脱硝皿４に前記硝酸
塩混合溶液６を給液する給液管７と、上部８に備えられ
マイクロ波を導入するマイクロ波導波管９と、装置本体
２内部で生ずるＮＯｘガスを排気する排気管１０とが備
えられている。また、この脱硝装置１は、図示しないグ
ローブボックス内に設置されている。

【０００４】脱硝処理は、装置本体２の底部３に備えら
れた脱硝皿４に給液管７により硝酸塩混合溶液６を注入
した後、マイクロ波導波管９からマイクロ波を照射する
ことにより行われ、生成物として脱硝体を得る。また、
従来、焙焼処理を行う装置としては、ロータリキルンや
マッフル炉のような加熱炉が用いられており、マッフル
炉の場合、該加熱炉内に焙焼皿を入れ、焙焼皿上に脱硝
体を収納することにより行われている。

【０００５】なお、上記の脱硝装置１において、脱硝後
マイクロ波を照射し続けると、脱硝体の一部が焙焼され
る。このまま照射し続けると、焙焼が進むが、マイクロ
波の特性として、焙焼時の発熱部にマイクロ波が集中す
るため、局部的に過加熱部ができ、粉末の温度制御が困
難になると共に、極めて短時間のうちに高温になるた
め、通常、粉末の温度あるいは、脱硝体の一部が焙焼さ
れた時の発光を監視し、マイクロ波の照射を停止させ
る。従って、脱硝装置１により焙焼処理を行うことはな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
装置では、脱硝処理、焙焼処理をそれぞれ独立した装置
により処理を行っていたため、生成物を装置から装置に
移すという作業が必要となる。このため、脱硝体が焙焼
装置に移された後の脱硝皿４に残留粉が生じ、同様にし
て、焙焼装置や粉砕装置に残留粉が生じていた。その結
果、新たに硝酸塩混合溶液６を脱硝皿４に給液した場合
や、新たに脱硝体を焙焼装置に供給した場合に、残留粉
と混じって成分が不均一になるという問題があった。そ
のため、焙焼処理後に一定量の焙焼体を混合して均質化
するという混合処理が必要とされ、手間がかかるという
問題があった。

【０００７】上記の問題を解消するためには、脱硝装置
１に焙焼機能を付与させることが考えられる。焙焼処理
に必要な温度である７００〜８００℃を安定にかつ均一
に維持・制御することができるヒータを用いるのが妥当
である。このヒータによる加熱では、脱硝皿４の近傍に
設置する必要があるが、脱硝装置１には、放電やＮＯｘ
ガスによる腐食の観点から、脱硝皿４を囲う装置本体２
内にヒータを設置することは適切でない。また、装置本
体２外にヒータを設けた場合、装置本体２の大きさをあ
る程度確保することから、脱硝皿４とヒータとの距離が
あり、ヒータの容量が大きくなるだけでなく、高温下に
おける装置本体２の材質を強固なものにしなければなら
ない。更にグローブボックス表面の温度を６０℃以下に
保つ必要から断熱材を設けなければならず、グローブボ
ックスがかなり大きくなることが考えられる。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、一つの装置で脱硝・焙焼が行え、混合処理をせず
に均質な核燃料用酸化物を得ることができる脱硝・焙焼
装置を提供することを目的とする。また、脱硝皿や焙焼
皿内の被処理物の粉砕及び缶への充填を一つの装置で行
いうる脱硝・焙焼装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の脱硝・焙焼装置
では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用し
た。すなわち、請求項１記載の脱硝・焙焼装置によれ
ば、硝酸塩を含む被処理物を脱硝及び焙焼処理する脱硝
・焙焼装置であって、前記被処理物を収納する容器と、
該容器内の被処理物の脱硝処理を行う脱硝部と、該容器
内の脱硝後の前記被処理物の焙焼処理を行う焙焼部と、
前記容器と前記脱硝部とを相対的に移動させて該容器を
該脱硝部の脱硝処理位置に移動させる第一の移動機構
と、前記容器と前記焙焼部とを相対的に移動させて該容
器を該焙焼部の焙焼処理位置に移動させる第二の移動機
構とを備えてなることを特徴とする。

【００１０】この脱硝・焙焼装置においては、容器と脱
硝部が相対的に移動して、脱硝処理位置に至って脱硝処
理がなされ、容器と焙焼部が相対的に移動して、焙焼処
理位置に至って焙焼処理がなされる。

【００１１】請求項２記載の脱硝・焙焼装置によれば、
前記容器内の前記脱硝部または前記焙焼部により処理さ
れた被処理物を粉砕する粉砕部を備えてなり、前記容器
と前記粉砕部とを相対的に移動させて該容器を該粉砕部
の粉砕処理位置に移動させる第三の移動機構を備えてな
ることを特徴とする。この脱硝・焙焼装置においては、
容器と粉砕部とが相対的に移動して、粉砕処理位置に至
って容器内の被処理物が粉砕処理される。

【００１２】請求項３記載の脱硝・焙焼装置によれば、
前記容器内の前記脱硝部及び前記焙焼部により処理され
た被処理物を缶に充填する充填機構を備えてなり、前記
容器を該充填機構に移動させる第四の移動機構を備えて
なることを特徴とする。この脱硝・焙焼装置において
は、容器が充填機構へ移動して、充填機構により容器内
の被処理物が缶に充填される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１から図３を参照して説明する。図１から図３に示す脱
硝・焙焼装置１４は、容器１５を支持及び移動させる容
器支持機構１６（第一の移動機構）と、脱硝装置１８
（脱硝部）と、焙焼装置１９（焙焼部）と、粉砕機構２
０（粉砕部）と、被処理物２１を缶２２に充填する充填
機構２３とを主な構成要素とし、これらがグローブボッ
クスＧに備えられている。

【００１４】図において、基台２４上には、支持ボック
ス２５ａが設けられており、この支持ボックス２５ａ内
には、前記容器支持機構１６が内蔵されている。容器支
持機構１６は、支持ボックス２５ａ内に設けられた図示
しない駆動機構と、この駆動機構によって上下動かつ回
転駆動される軸体２６と、この軸体２６の上端に固定さ
れたターンテーブル２７とからなるものである。支持ボ
ックス２５ａの上方には、テーブル２８が定位置に支持
されている。このテーブル２８には、開口部２９が形成
されており、前記ターンテーブル２７が上下動したとき
に該ターンテーブル２７が開口部２９を通って、その上
方及び下方に移動できるようになっている。

【００１５】テーブル２８の開口部２９の上方には、前
記脱硝装置１８が設けられている。この脱硝装置１８
は、前述した図４に示すものと同様の構成のものであっ
て、装置本体３２と、装置本体３２の底部に形成される
挿通部３４と、側部に設けられ硝酸塩混合溶液を給液す
る給液管３７と、装置本体３２の上部に備えられマイク
ロ波を導入するマイクロ波導波管３９、３９、…とが備
えられており、装置本体３２の内部を脱硝処理位置４０
とするものである。なお、この脱硝装置１８は、排気装
置４１によって装置本体３２内部のＮＯｘガスが吸引さ
れるようになっている。

【００１６】また、テーブル２８の上には、前記焙焼装
置１９及び前記粉砕装置２０が設けられている。テーブ
ル２８の上には、開口部２９を中に挟んで、一方向に延
在するようにレール４２、４２が固定されている。レー
ル４２、４２上には、前記焙焼装置１９と前記粉砕装置
２０とが搭載されており、このレール４２、４２上を矢
印Ａ、Ｂ方向にそれぞれ移動できるようになっている。
レール４２、４２の側方には、駆動モータ４３、４３に
よって回転駆動される雄ねじ部材４４ａ、４４ｂが配設
されている。焙焼装置１９には、雄ねじ部材４４ａに螺
着する図示しない雌ねじ部が備えられており、この雄ね
じ部材４４ａが回転駆動されたときに、矢印Ａ、Ｂ方向
に移動されるようになっている。ここで、焙焼装置１９
とレール４２、４２と駆動モータ４３と雄ねじ部材４４
ａは、第二の移動機構１９ａを構成している。粉砕装置
２０についても同様に、図示しない雌ねじ部が備えら
れ、雄ねじ部材４４ｂが回転駆動されたときに矢印Ａ、
Ｂ方向に移動されるようになっている。ここで、粉砕装
置２０とレール４２、４２と駆動モータ４３と雄ねじ部
材４４ｂは、第三の移動機構２０ａを構成している。

【００１７】焙焼装置１９は、筐体４５とその内部に設
けられた図示しないヒータとを主な構成要素とするもの
であり、その内部を焙焼処理位置４６とするものであ
る。粉砕装置２０は、筐体４７とその内部に設けられた
図示しない粉砕機とを主な構成要素とするものであり、
その内部を粉砕処理位置４８とするものである。

【００１８】また、基台２４上には、支持ボックス２５
ｂが設けられており、この支持ボックス２５ｂ上には、
前記テーブル２８の下方及びそのテーブル２８から外方
へ延在する方向であって、かつ前記レール４２、４２に
直交する方向に、雄ねじ部材５０が設けられ、両端がそ
れぞれ支持ボックス２５ａ、２５ｂ側方に固定されてい
る。この雄ねじ部材５０は、駆動モータ５０ｍによって
回転駆動されるようになっている。この雄ねじ部材５０
には雌ねじ部材５２が螺着されており、雌ねじ部材５２
の先端には搬送プレート５３が矢印Ｃ、Ｄ方向に移動可
能に支持されている。雌ねじ部材５２には、駆動モータ
５２ｍが搭載されており、搬送プレート５３が矢印Ｃ、
Ｄ方向に移動できるようになっている。また、駆動モー
タ５０ｍを駆動して雄ねじ部材５０を回転駆動したとき
には、図３に示す位置から、搬送プレート５３が矢印
Ｅ、Ｆ方向に移動して開口部の下方の位置まで移動でき
るようになっている。

【００１９】図２に示すように、支持ボックス２５ｂ上
には、軸体５４が雄ねじ部材５０の延在する方向に直交
する方向に向けて支持されている。この軸体５４は、駆
動モータ５４ｍにより回転駆動されるようになってい
る。また、軸体５４には、支持柱５５が固定されてお
り、この支持柱５５上部には突出部５６があり、図に示
す状態において、上下方向に雄ねじ部材５７が回転自在
に支持されている。この雄ねじ部材５７は、駆動モータ
５７ｍにより回転駆動されるようになっている。この雄
ねじ部材５７には、雌ねじ部材５８が装着されており、
この雌ねじ部材５８には、漏斗状に形成された被処理物
収納体５９と、バルブ６０とからなる搬送体６１が固定
されている。

【００２０】また、駆動モータ５７ｍを駆動して雄ねじ
部材５７を回転させることによって、この搬送体６１は
図に示す状態において上下方向に移動できるようになっ
ている。また、支持柱５５下部には、保持板６２が上下
動自在に支持されている。この保持板６２は、駆動モー
タ６２ｍの回転により、図に示す位置において上下動で
きるようになっている。ここで、軸体５４と、支持柱５
５と、突出部５６と、雄ねじ部材５７と、駆動モータ５
７ｍ、６２ｍと、雌ねじ部材５８と、搬送体６１と、保
持板６２は、第四の移動機構６１ａを構成している。

【００２１】また、基台２４上には、支持ボックス２５
ｂの側方に位置させて、秤量器を備えた缶支持機構６３
が設けられている。また、缶支持機構６３の側方には、
前記被処理物収納体５９とバルブ６０とからなる搬送体
６１が、図に示す二点鎖線位置に移動したときに、バル
ブ６０を操作するバルブ操作機構６４が設けられてい
る。なお、前述した駆動モータ４３、４３、５０ｍ、５
２ｍ、５４ｍ、５７ｍ、６２ｍは制御装置６５によって
制御されるようになっている。

【００２２】次に、上記の構成からなる脱硝・焙焼装置
１４により被処理物２１の処理を行う場合について説明
する。図１に示すように、ターンテーブル２７上に被処
理物２１を収納した容器１５を載置する。制御装置６５
を起動すると、支持ボックス２５ａ内の駆動機構によっ
て、軸体２６が上昇し、テーブル２８の開口部２９を通
って、脱硝装置１８の底部に設けられた挿通部３４を挿
通し、図１に実線で示す位置にて停止する。この状態に
おいて、給液管３７から容器１５に向けて硝酸塩混合溶
液が給液され、マイクロ波導波管３９からマイクロ波が
照射され、脱硝処理がなされる。

【００２３】脱硝処理が完了した後、軸体２６が下降し
て、ターンテーブル２７の上面がテーブル２８の上面と
面一状態に置かれて、その位置で下降が停止する。次
に、図１に示す状態から、焙焼装置１９が矢印Ａ方向に
移動して、容器１５が置かれている位置で停止する。そ
して、ヒータによって被処理物２１が加熱されて焙焼処
理がなされる。焙焼処理が終わった後、焙焼装置１９が
矢印Ｂ方向に移動して元の位置に戻る。次いで、粉砕装
置２０が矢印Ｂ方向に移動して、容器１５が置かれてい
る位置で停止する。そして、粉砕機により被処理物２１
が粉砕されて粉砕処理がされる。粉砕処理が終わった
後、粉砕装置２０が矢印Ａ方向に移動して元の位置に戻
る。

【００２４】粉砕処理が終了した後、軸体２６が下降し
て、二点鎖線の位置にて停止する。図３において、駆動
モータ５２ｍが駆動されて雌ねじ部材５２が矢印Ｃ方向
に移動して停止し、駆動モータ５０ｍが駆動されて雄ね
じ部材５０が回転し、これにより雌ねじ部材５２に支持
された搬送プレート５３が矢印Ｅ方向に移動して、容器
１５の側方にて停止する。そして、駆動モータ５２ｍが
駆動されて雌ねじ部材が矢印Ｄ方向に移動して、搬送プ
レート５３が容器１５の側面に差し込まれて停止する。
その後、搬送プレート５３上に容器１５が置かれた状態
で、駆動モータ５０ｍが駆動されて雄ねじ部材５０が回
転し、これにより雌ねじ部材５２と容器１５を載置した
搬送プレート５３とが矢印Ｆ方向へ移動し、保持板６２
の上方位置にて停止する。その後、駆動モータ５２ｍが
駆動され雌ねじ部材５２が搬送プレート５３と共に矢印
Ｃ方向に移動し、更に駆動モータ５０ｍが駆動されて雄
ねじ部材５０が回転して、雌ねじ部材５２が搬送プレー
ト５３と共に矢印Ｅ方向に退避して、容器１５が保持板
６２上に載置される。

【００２５】次に、図２に示すように、駆動モータ５７
ｍが駆動されて雄ねじ部材５７が回転し、螺着する雌ね
じ部材５８が搬送体６１と共に下降し、同時に駆動モー
タ６２ｍが駆動されて保持板６２が上昇することで、搬
送体６１と保持板６２とが結合される。この結合を保持
した状態で、駆動モータ５４ｍが駆動されて軸体５４が
回転し、搬送体６１と容器１５と保持板６２は矢印Ｘ方
向へ移動して、二点鎖線の位置に至る。ここで、充填機
構２３が起動されて、バルブ６０を解除とする。バルブ
６０の下方には缶２２が待機しており、被処理物収納体
５９内の被処理物２１が缶２２に充填される。以上によ
って脱硝、焙焼処理したものを缶２２内に充填する作業
が完了する。

【００２６】上記の脱硝・焙焼装置１４によれば、脱硝
処理、焙焼処理が一つの装置で行えるため、残留粉が混
じることがなく、混合処理をせずに均質な被処理物を得
ることができる。なお、上記の実施の形態においては、
容器１５を脱硝装置１８の側に移動させるように構成し
たが、この場合、この構成に代えて容器１５を定位置に
置いて、脱硝装置１８を容器１５の側に移動させるよう
に構成してもよい。また、同様にして、焙焼装置１９や
粉砕装置２０を容器１５の側に移動させるように構成し
たが、この構成に代えて焙焼装置１９や粉砕装置２０を
定位置に置いて、容器１５をそれぞれの側に移動させる
ように構成してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の脱硝・焙
焼装置によれば、一つの装置で脱硝・焙焼が行えるの
で、焙焼の後に更に混合処理をすることなく、均質な核
燃料用酸化物を得ることができる。また、脱硝・焙焼処
理後の被処理物の粉砕及び缶への充填を一つの装置で行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す図であって、脱硝
・焙焼装置の正面図である。

【図２】 同本発明の実施の形態を示す図であって、脱
硝・焙焼装置の側面図である。

【図３】 同本発明の実施の形態を示す図であって、脱
硝・焙焼装置の平面図である。

【図４】 従来の脱硝装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１４ 脱硝・焙焼装置 １５ 容器 １６ 容器支持機構（第一の移動機構） １８ 脱硝装置（脱硝部） １９ 焙焼装置（焙焼部） １９ａ 第二の移動機構 ２０ 粉砕装置（粉砕部） ２０ａ 第三の移動機構 ２１ 被処理物 ２３ 充填機構 ４０ 脱硝処理位置 ４６ 焙焼処理位置 ４８ 粉砕処理位置 ６１ａ 第四の移動機構

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硝酸塩を含む被処理物を脱硝及び焙焼処
   理する脱硝・焙焼装置であって、 前記被処理物を収納する容器と、該容器内の被処理物の
   脱硝処理を行う脱硝部と、該容器内の脱硝後の前記被処
   理物の焙焼処理を行う焙焼部と、 前記容器と前記脱硝部とを相対的に移動させて該容器を
   該脱硝部の脱硝処理位置に移動させる第一の移動機構
   と、 前記容器と前記焙焼部とを相対的に移動させて該容器を
   該焙焼部の焙焼処理位置に移動させる第二の移動機構と
   を備えてなることを特徴とする脱硝・焙焼装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の脱硝・焙焼装置におい
   て、 前記容器内の前記脱硝部または前記焙焼部により処理さ
   れた被処理物を粉砕する粉砕部を備えてなり、 前記容器と前記粉砕部とを相対的に移動させて該容器を
   該粉砕部の粉砕処理位置に移動させる第三の移動機構を
   備えてなることを特徴とする脱硝・焙焼装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の脱硝・焙焼装置
   において、 前記容器内の前記脱硝部及び前記焙焼部により処理され
   た被処理物を缶に充填する充填機構を備えてなり、 前記容器を該充填機構に移動させる第四の移動機構を備
   えてなることを特徴とする脱硝・焙焼装置。