JPS6239959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、核燃料物質の硝酸塩溶液をマイクロ
波照射して核燃料酸化物を製造する装置に関す
る。

従来、核燃料物質の硝酸塩溶液たとえば硝酸ウ
ラニル溶液または硝酸プルトニウム溶液あるいは
両者の混合溶液からなる被加熱物にマイクロ波を
照射することにより、その核燃料酸化物たとえば
酸化ウラン、酸化プルトニウム等を製造する方法
が知られている。

この方法においては、硝酸塩溶液がマイクロ波
加熱で濃縮されて蒸発乾燥し、硝酸分が脱硝し、
ついには酸化物に変化するプロセスを経るが、こ
の脱硝プロセスの終了点を検知するには、次のよ
うな方法を用いている。

すなわち、脱硝終了点近傍になると被加熱物へ
のマイクロ波の局部的な集中が生じ、その部分が
局部的に過剰温度上昇を起して発光現象が生ずる
ので、この発光の光量を測定して脱硝終了点を検
出するというものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この場合脱硝反応は、350℃〜400℃で
終了するが、過剰温度上昇部は800℃以上に達す
るため、この部分は表面活性が低下して、核燃料
製造用酸化物としての品質が低下してしまうとい
う欠点がある。

本発明は上記欠点を除去するためになされたも
ので、水、硝酸蒸気、窒素酸化物の吸収域以外の
波長のみを検出し得る赤外線検出装置を用いて脱
硝反応の終了にともなう温度の急上昇を検出する
ことにより、脱硝プロセスを確実に把持して過剰
温度上昇を生ずることなく均一でより良好な物性
を有する核燃料酸化物を製造し得る装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の核燃料酸化物の製造装置は、
核燃料物質の硝酸塩からなる被加熱物を吸納する
オーブンと、このオーブン内にマイクロ波を照射
するマイクロ波発振装置と、前記被加熱物から発
生する赤外線のうち水、硝酸蒸気、窒素酸化物の
吸収域以外の波長のみを検出し得る赤外線検出装
置と、この赤外線検出装置の信号により前記マイ
クロ波発振装置のマイクロ波出力を制御する制御
装置とを有することを特徴としている。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る核燃料酸化
物の製造装置の実施例を説明する。

第１図は本発明の核燃料酸化物の製造装置の一
実施例を一部ブロツクで示す断面図である。

符号１はオーブンであり、このオーブン１は雰
囲気を外部と遮断し、マイクロ波照射場を形成す
るための金属性容器である。

このオーブン１の下部端板１ａには開口２が形
成され、この開口２を閉塞するようにターンテー
ブル状受皿台３が昇降自在に挿入され、オーブン
１の底面の一部を形成するように配置されてい
る。

この受皿台３は被加熱物４を吸納するための受
皿５を載置してオーブン１内にだし入れするため
のもので、受皿台３の底面には該受皿台３を回転
しかつ軸方向に沿つて上下動し得る昇降回転装置
６が連結されている。

一方、オーブン１の上部端板１ｂにはマイクロ
波発振装置７で発生したマイクロ波をオーブン１
内に導くための導波管８が連結されており、ま
た、脱硝プロセス進行中に発生するガスをオーブ
ン１内から排出するための排気管９がそれぞれ連
結されている。

さらにオーブン１の上部端板１ｂの中央部に
は、被加熱物４が放射する赤外線のうち、波長
1.8μｍ〜2.5μｍまたは3.5μｍ〜５μｍまたは
8.0μｍ〜13.0μｍの範囲外の赤外線を検知する
赤外線検出装置１０が設置されている。

また、この赤外線検出装置１０とオーブン１と
の連結部分には、赤外線検出装置１０へのマイク
ロ波漏洩を防止するための金属性の保護筒１１が
設けられている。

なお、この保護筒１１の直径および長さは、マ
イクロ波が保護筒を通過しないように、マイクロ
波の波長から定められるものである。

また、赤外線検出装置１０とマイクロ波発振装
置７との間には、信号線１３，１４により制御装
置１２が接続されている。

この制御装置１２は赤外線検出装置１０からの
信号によりマイクロ波発振装置７から発振するマ
イクロ波出力を停止または制御するものである。

次にこの装置を用いた核燃料酸化物の製造方法
を説明する。

硝酸ウラニル溶液または硝酸プルトニウム溶液
あるいは両者の混合溶液の被加熱物４を受皿５に
所定量注入し、この受皿５を下降した状態の受皿
台３上に載置する。

そして昇降回転装置６により受皿台３を上昇さ
せ、受皿５をオーブン１内に収納する。

その後、マイクロ波発振装置７を動作し、発生
したマイクロ波を導波管８を通じてオーブン１内
に照射する。

照射されたマイクロ波は、受皿５内の被加熱物
４に吸収される。

これにより被加熱物４は温度上昇を生じ、第２
図に示したように水、硝酸の蒸発および硝酸塩の
脱硝反応が起こる。

すなわち、第２図において、被加熱物４にマイ
クロ波を照射した際、Ａ点からＢ点の間の溶液
（被加熱物４）の沸騰が起こり水、硝酸の蒸発が
進み、その後、Ｃ点からＤ点の間で脱硝反応が進
行して酸化物になる脱硝プロセスをたどる。

この脱硝プロセスが進行する間、被加熱物４か
ら放射される赤外線を赤外線検出装置１０で検出
する。

なお、この時オーブン１内には、脱硝プロセス
で発生する水、硝酸蒸気、NOxが存在してい
る。

水、硝酸蒸気の赤外線透過率は、第３図に示す
ような波長存在性があり、１μｍ〜1.8μｍ、2.5
μｍ〜3.5μｍ、および５μｍ〜８μｍに吸収帯
がある。

またNO×ガスの赤外線透過率は、第４図に示
すような波長依存性があり５μｍ〜６μｍに吸収
帯がある。

一方、被加熱物４は第２図に示すように温度変
化して300℃〜350℃で脱硝反応を起こす。

ところが、第５図に示すようにこの温度では、
被加熱物から放射される波長１μｍ以下の赤外線
は強度が小さいため、安定した測定はできない。

しかしながら、本発明に係る装置では、1.8μ
ｍ〜2.5μｍあるいは3.5μｍ〜５μｍまたは8.0μ
ｍ〜13.0μｍの範囲外の波長の赤外線を検出する
赤外線検出装置を用いるので、安定した脱硝終了
点の検知が可能である。

一方、脱硝プロセス進行中に発生するガスは、
排気管９を通じてオーブン１の外に排出される。

オーブン１と赤外線検出装置１０は保護筒１１
を介して接続されており、保護筒１１の存在によ
り、マイクロ波の赤外線検出装置１０内への進入
が防止され、赤外線検出装置１０がマイクロ波に
よる雑音の影響を受けることがない。

このように赤外線検出装置１０により、被加熱
物４からの赤外線を検出し、被加熱物４が脱硝温
度以上でかつ発光が生ずる温度以下の所定温度に
達すると、マイクロ波発振装置７の発振を停止さ
せたり、あるいは出力を可変したりする温度制御
が行なわれる。

このようにして脱硝プロセスが終了すると、昇
降回転装置６により受皿台３を下降させて、脱硝
した酸化物の入つた受皿５を取り出す。

しかして本発明の装置では、非接触でかつ、脱
硝プロセスで発生するガスやマイクロ波そのもの
による妨害のない安定した温度測定が行なえるの
で、被加熱物は、脱硝終了した後、発光が生ずる
ような局部過剰温度上昇が生ずる前にマイクロ波
発振装置を制御できる。

なお、制御装置１２は、たとえば赤外線検出装
置１０で所定波長の赤外線を吸収した吸収帯の電
流をマイクロ波発振装置７の電源へ送つて、その
電源をON・OFFするかまたは電圧制御してマイ
クロ波の出力を停止したりまたは電圧制御してマ
イクロ波の出力を停止したりまたは調整したりで
きる電気回路を備えている。

また、昇降回転装置６は受皿台３を任意の回転
数で回転させたり、また軸方向へ上下動させるた
めに受皿台３の軸３ａが図示していない可変速モ
ータに取り付けてギヤを機械的に変換して上下に
移動できるように構成されている。

さらに排気管９は図示していない排気ポンプに
接続されオーブン１内を減圧に保ち、また被加熱
物４からの水分、NOx等の蒸発物を排気してい
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、マイクロ
波による加熱脱硝プロセスの脱硝終了点を被加熱
物の温度を安定させて確実に検出できるため被加
熱物に過剰な温度上昇を与えることなく脱硝プロ
セスを終了させることができる。

したがつて、核燃料ペレツトを製造する際の圧
粉成形時ないし焼結時における好ましくない未脱
硝部分および過剰温度部分が生じることなく、均
一でより良好な物性を有する品質の優れた核燃料
酸化物を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するためのもので、第１図
は本発明に係る核燃料酸化物の製造装置の一実施
例を一部ブロツクで示す断面図、第２図は被加熱
物のマイクロ波を照射した際の反応カーブを示す
特性曲線図、第３図は水、硝酸蒸気の赤外線透過
率を示す特性図、第４図はNOxガスの赤外線透
過率を示す特性図、第５図は完全放熱体の温度が
300℃の時の放射される赤外線の波長と放射エネ
ルギとの関係を示す曲線図である。 １……オーブン、２……開口、３……受皿台、
４……被加熱物、５……受皿、６……昇降回転装
置、７……マイクロ波発振装置、８……導波管、
９……排気管、１０……赤外線検出装置、１１…
…保護筒、１２……制御装置、１３，１４……信
号線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 核燃料物質の硝酸塩からなる被加熱物を吸納
   するオーブンと、このオーブン内にマイクロ波を
   照射するマイクロ波発振装置と、前記被加熱物か
   ら発生する赤外線のうち水、硝酸蒸気、窒素酸化
   物の吸収域以外の波長のみを検出し得る赤外線検
   出装置と、この赤外線検出装置の信号により前記
   マイクロ波発振装置のマイクロ波出力を制御する
   制御装置とを有することを特徴とする核燃料酸化
   物の製造装置。 ２ 赤外線検出装置には、赤外線入射側にオーブ
   ンリーク防止用保護筒が設けられてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の核燃料酸化
   物の製造装置。 ３ 赤外線検出装置は、波長1.8μｍ〜2.5μｍ
   と、3.5μｍ〜5.0μｍおよび8.0μｍ〜13.0μｍの
   波長範囲外の赤外線を検知し得ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の核燃料酸化物の製
   造装置。