抽出器及びその使用方法

【課題】溶融塩に含まれる放射性物質の除去を効率よく行えるようにする。
【解決手段】溶融塩１及び溶融金属２を貯留し得る反応槽３と、反応槽３内で周方向に回転し得るロータ１５とを備え、ロータ１５底部中央に外部からロータ１５内へ貫通する導入孔１６を穿設し、ロータ１５外周上端寄り部分にロータ１５内から外部へ貫通する流出孔１７を穿設し、導入孔１６に正対するようにロータ１５内に偏向部材１９を設け、反応槽３内の下部に沈んだ溶融金属２を導入孔１６を介してロータ１５内へ流入させ、ロータ１５の回転による遠心力でロータ１５内側面に沿って上昇する溶融金属２を、流出孔１７から反応槽３内において溶融金属２上に浮んでいる溶融塩１中に放出し、溶融金属２と溶融塩１とを接触させて、溶融塩１に含まれる放射性物質を溶融金属２へ移行させる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は抽出器及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉から取り出された使用済み燃料の乾式再処理作業には、使用済み燃料を溶融塩（ＬｉＣL−ＫＣL）を用いて電解精製することにより生じた放射性物質溶融塩に、カドミウム（Ｃｄ）系などの溶融金属を混合して、該溶融塩中の放射性物質（ＴＲＵ）を溶融金属側へ移行させ、溶融塩と溶融金属とを分離した後、放射性物質が取り除かれた溶融塩を、再び使用済み燃料の電解精製に用いることを繰り返し行う放射性物質抽出工程がある。
【０００３】図５は上述した放射性物質抽出工程における溶融塩と溶融金属との分離手段として近年提案されている抽出器の一例である。
【０００４】この抽出器は、放射性物質を取り除くべき溶融塩１及び放射性物質移行用の溶融金属２を貯留し得る反応槽３と、該反応槽３を介して溶融塩１及び溶融金属２を液相を呈する温度に加熱し得る加熱装置４と、前記の反応槽３内で回転し得るインペラ５とを備えている。
【０００５】反応槽３は、上部が開口した略円筒状の槽本体６と、該槽本体６の上部に取り付けられる蓋７とによって構成されている。
【０００６】加熱装置４は、槽本体６が上方から挿入される槽受け部材８と、該槽受け部材８の外周部及び底部に対峙するように配置された複数のヒータ９とによって構成されている。
【０００７】インペラ５は、上下の延び且つ前記の蓋７を回転自在に貫通する軸１０の下端部に取り付けられている。
【０００８】この軸１０の上端部には、熱伝達率が低い材料によって形成された熱遮蔽部材１１を介してモータ１２の回転軸が接続されている。
【０００９】また、モータ１２のケーシングは、ブラケット（図示せず）などの部材を介して蓋７に装着されている。
【００１０】なお、図中、１３は溶融塩用の容器、１４は溶融金属用の容器である。
【００１１】図５に示す抽出器を用いて溶融塩１中に含まれている放射性物質を取り除く際には、槽受け部材８に槽本体６を挿入し、放射性物質を取り除くべき溶融塩１と放射性物質移行用の溶融金属２とを槽本体６に流し込み（図５の（Ａ）参照）、ヒータ９によって溶融塩１及び溶融金属２を、双方が液相を呈する温度を保つように加熱する。
【００１２】このとき、溶融塩１に比べて比重が大きい溶融金属２が、槽本体６の下部に沈み、溶融塩１が溶融金属２上に浮び上がった状態になる。
【００１３】また、蓋７を槽本体６に取り付けるとともに（図５の（Ｂ）参照）、アルゴンなどの不活性ガスを反応槽３の溶融塩１上方に形成される閉空間へ充填して、当該空間を不活性ガス雰囲気に保持する。
【００１４】次いで、モータ１２を作動させ、該モータ１２の回転力を軸１０を介してインペラ５に伝達し（図５R>５の（Ｃ）参照）、反応槽３内の溶融金属２及び溶融塩１を撹拌することにより、溶融金属２と溶融塩１とを接触させる。
【００１５】これにより、溶融塩１中の放射性物質が溶融金属２へ移行し、溶融塩１に対する放射性物質の除去が行われることになる。
【００１６】更に、溶融金属２及び溶融塩１の撹拌を所定時間行ったならば、蓋７を取り外した槽本体６を槽受け部材８から引き出し（図５の（Ｄ）参照）、溶融塩１を容器１３に取り分け、その後、溶融金属２を容器１４に取り分ける。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶融塩１と溶融金属２との比重差が大きいため、図５に示すようなインペラ５で液状体を撹拌する抽出器では、溶融金属２を溶融塩１に均等に拡散させることができず、溶融塩１中の放射性物質を効率よく取り除くことができない。
【００１８】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、溶融塩に含まれる放射性物質の除去を効率よく行えるようにすることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の抽出器では、放射性物質を取り除くべき溶融塩及び放射性物質移行用の溶融金属を貯留し得る反応槽と、上下方向に延び且つ反応槽内で周方向に回転し得る略円筒状のロータとを備え、ロータ底部中央に外部からロータ内へ貫通する導入孔を穿設し、ロータ外周上端寄り部分にロータ内から外部へ貫通する流出孔を穿設し、ロータ内に導入孔に正対するように偏向部材を設けている。
【００２０】本発明の請求項２に記載の抽出器では、放射性物質を取り除くべき溶融塩及び放射性物質移行用の溶融金属を貯留し得る反応槽と、上下方向に延び且つ反応槽内で周方向に回転し得る略円筒状のロータとを備え、ロータ外周下端寄り部分に外部からロータ内へ貫通する導入孔を穿設し、ロータ外周上端寄り部分にロータ内から外部へ貫通する流出孔を穿設し、ロータの回転に伴って液状体に上方へ向かう流れを生じさせ得る螺旋状突起部をロータ内側面に沿うように設けている。
【００２１】本発明の請求項３に記載の抽出器では、本発明の請求項２に記載の抽出器の構成に加えて、ロータ径方向に見て導入孔を覆い且つロータ回転方向前方側へ向かって開口する液状体導入部材を、ロータ外周部に設けている。
【００２２】本発明の請求項４に記載の抽出器では、本発明の請求項２あるいは請求項３のいずれかに記載の抽出器の構成に加えて、導入孔を外部からロータ内にロータ回転方向後方側へ向かって貫通させている。
【００２３】本発明の請求項５に記載の抽出器の使用方法では、放射性物質を取り除くべき溶融塩と放射性物質移行用の溶融金属とを反応槽内に貯留し、該反応槽内でロータを連続的に回転させて、導入孔からロータ内に流入する溶融金属を流出孔より溶融塩中に所定時間放出し続けた後、反応槽内の溶融塩と溶融金属とを別々の容器に取り分ける。
【００２４】本発明の請求項１に記載の抽出器においては、反応槽内下部に沈んだ溶融金属を導入孔を介してロータ内へ流入させ、ロータの回転による遠心力でロータ内側面に沿って上昇する溶融金属を、流出孔から反応槽内において溶融金属上に浮んでいる溶融塩中に放出して、溶融金属と溶融塩との接触を図る。
【００２５】本発明の請求項２乃至請求項４に記載の抽出器のいずれにおいても、反応槽内下部に沈んだ溶融金属を導入孔を介してロータ内へ流入させ、ロータの回転による遠心力でロータ内の螺旋状突起部に沿って上昇する溶融金属を、流出孔から反応槽内において溶融金属上に浮んでいる溶融塩中に放出して、溶融金属と溶融塩との接触を図る。
【００２６】また、本発明の請求項３に記載の抽出器においては、ロータ外周部に設けた液状体導入部材によって、ロータ回転時における外部からロータ内への溶融金属の導入促進を図る。
【００２７】更に、本発明の請求項４に記載の抽出器においては、外部からロータ内へロータ回転方向後方側へ向かって貫通する導入孔によって、ロータ回転時における外部からロータ内への溶融金属の導入促進を図る。
【００２８】本発明の請求項５に記載の抽出器の使用方法においては、ロータの回転によって導入孔からロータ内に流入する溶融金属を、流出孔より溶融塩中に所定時間放出し続け、溶融金属と溶融塩との接触を図る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】図１及び図２は本発明の抽出器の実施の形態の一例であり、この抽出器は、反応槽３及び加熱装置４と、上下方向に延び且つ反応槽３内で周方向に回転し得る円筒状のロータ１５とを備えている。
【００３１】なお、反応槽３及び加熱装置４は、図５に示すものと同等であり、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００３２】ロータ１５の底部中央には、外部からロータ１５内へ貫通する導入孔１６が穿設され、ロータ１５の外周上端寄り部分には、ロータ１５内から外部へ径方向に貫通する複数の流出孔１７が穿設されている。
【００３３】このロータ１５の上部には、蓋７を回転自在に貫通し且つ上端部が熱遮蔽部材１１を介してモータ１２の回転軸に接続された軸１８の上下方向中間部分が貫通固着されている。
【００３４】また、軸１８の下端部は、ロータ１５の内底部近傍に達しており、軸１８の下端部には、導入孔１６の内径よりも大きな外径を有する円盤状の偏向部材１９が、導入孔１６に正対し且つロータ１５内底部に対して間隙を隔てるように固着されている。
【００３５】図１及び図２に示す抽出器を用いて溶融塩１中に含まれている放射性物質を取り除く際には、槽受け部材８に挿入した槽本体６に、放射性物質を取り除くべき溶融塩１と放射性物質移行用の溶融金属２とを流し込み（図１の（Ａ）参照）、ヒータ９によって溶融塩１及び溶融金属２を、双方が液相を呈する温度を保つように加熱する。
【００３６】また、蓋７を槽本体６に取り付けるとともに（図１の（Ｂ）参照）、アルゴンなどの不活性ガスを反応槽３の溶融塩１上方に形成される閉空間へ充填して、当該空間を不活性ガス雰囲気に保持する。
【００３７】次いで、モータ１２を作動させ、該モータ１２の回転力を軸１８を介してロータ１５に伝達すると、ロータ１５の回転による遠心力で、導入孔１６からロータ１５内底部と偏向部材１９との間隙を経てロータ１５内に流入する溶融金属２が、ロータ１５内側面に沿って上昇し（図１の（Ｃ）参照）、流出孔１７から溶融金属２が溶融塩１中に放出される。
【００３８】これにより、溶融金属２と溶融塩１との接触が図られ、溶融塩１中の放射性物質が溶融金属２へ移行し、溶融塩１に対する放射性物質の除去が行われる。
【００３９】更に、溶融金属２及び溶融塩１の接触を所定時間行ったならば、蓋７を取り外した槽本体６を槽受け部材８から引き出し（図１の（Ｄ）参照）、溶融塩１を容器１３に取り分け、その後、溶融金属２を容器１４に取り分ける。
【００４０】このように、図１及び図２に示す抽出器では、反応槽３内の下部に沈んだ溶融金属２を導入孔１６を介してロータ１５内へ流入させ、ロータ１５の回転による遠心力でロータ１５内側面に沿って上昇する溶融金属２を、流出孔１７から反応槽３内において溶融金属２上に浮んでいる溶融塩１中に放出して、溶融金属２と溶融塩１との接触を図るので、溶融塩１に含まれる放射性物質の除去を効率よく行うことが可能になる。
【００４１】図３及び図４は、本発明の抽出器に適用する他の円筒状のロータ２０であり、ロータ２０の外周下端寄り部分には、外部からロータ２０内へロータ回転方向後方側に向かって貫通する導入孔２１が穿設され、ロータ２０の外周上端寄り部分には、ロータ２０内から外部へロータ回転方向後方へ向かって貫通する流出孔２２が穿設されている。
【００４２】このロータ２０の上部には、上下方向に延びる軸２３の下端部が固着されており、該軸２３は、図１R>１における軸１８と同様に、蓋７を回転自在し且つ熱遮蔽部材１１を介してモータ１２の回転軸に接続されるようになっている。
【００４３】また、ロータ２０内には、ロータ２０の回転に伴って液状体に上方へ向かう流れを生じさせ得る螺旋状突起部２４が、ロータ２０内側面に沿うように設けられている。
【００４４】ロータ２０の外周部には、ロータ２０径方向に見て導入孔２１を覆い且つロータ回転方向前方側に向かって開口する液状体導入部材２５と、ロータ２０径方向に見て流出孔２２を覆い且つロータ回転方向後方側に向かって開口する液状体流出部材２６とが設けられている。
【００４５】図３及び図４に示すロータ２０では、図１に示すロータ１５と同様に、槽本体６内の溶融塩１及び溶融金属２にロータ２０が浸漬されている状態でロータ２０を回転させると、ロータ２０の回転による遠心力で、導入孔２１からロータ２０内に流入する溶融金属２が、ロータ２０内側面の螺旋状突起部２４に沿って上昇し、流出孔２２から溶融金属２が溶融塩１中に放出される。
【００４６】これにより、溶融金属２と溶融塩１との接触が図られ、溶融塩１中の放射性物質が溶融金属２へ移行し、溶融塩１に対する放射性物質の除去が行われる。
【００４７】このように、図３及び図４に示すロータ２０を適用した抽出器では、反応槽３内の下部に沈んだ溶融金属２を導入孔２１を介してロータ２０内へ流入させ、ロータ２０の回転による遠心力でロータ２０内の螺旋状突起部２４に沿って上昇する溶融金属２を、流出孔２２から反応槽３内において溶融金属２上に浮んでいる溶融塩１中に放出して、溶融金属２と溶融塩１との接触を図るので、溶融塩１に含まれる放射性物質の除去を効率よく行うことが可能になる。
【００４８】また、外部からロータ２０内にロータ回転方向後方側へ貫通する導入孔２１に対して、ロータ回転方向前方側へ開口する液状体導入部材２５を設けているので、ロータ２０の回転時における外部からロータ２０内への溶融金属２の導入促進が図られる。
【００４９】更に、ロータ２０内から外部にロータ回転方向後方側へ貫通する流出孔２２に対して、ロータ回転方向後方側へ開口する液状体流出部材２６を設けているので、ロータ２０の回転時におけるロータ２０内から外部への溶融金属２の流出促進が図られる。
【００５０】なお、本発明の抽出器は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の抽出器およびその使用方法によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００５２】（１）本発明の請求項１に記載の抽出器においては、反応槽内下部に沈んだ溶融金属を導入孔を介してロータ内へ流入させ、ロータの回転による遠心力でロータ内側面に沿って上昇する溶融金属を、流出孔から反応槽内において溶融金属上に浮んでいる溶融塩中に放出して、溶融金属と溶融塩との接触を図るので、溶融塩に含まれる放射性物質の除去を効率よく行うことが可能になる。
【００５３】（２）本発明の請求項２乃至請求項４に記載の抽出器のいずれにおいても、反応槽内下部に沈んだ溶融金属を導入孔を介してロータ内へ流入させ、ロータの回転による遠心力でロータ内の螺旋状突起部に沿って上昇する溶融金属を、流出孔から反応槽内において溶融金属上に浮んでいる溶融塩中に放出して、溶融金属と溶融塩との接触を図るので、溶融塩に含まれる放射性物質の除去を効率よく行うことができる。
【００５４】（３）本発明の請求項３に記載の抽出器においては、ロータ外周部に設けた液状体導入部材によって、ロータ回転時における外部からロータ内への溶融金属の導入促進を図ることができる。
【００５５】（４）本発明の請求項４に記載の抽出器においては、外部からロータ内へロータ回転方向後方側へ向かって貫通する導入孔によって、ロータ回転時における外部からロータ内への溶融金属の導入促進を図ることができる。
【００５６】（５）本発明の請求項５に記載の抽出器の使用方法においては、ロータの回転によって導入孔からロータ内に流入する溶融金属を、流出孔より溶融塩中に所定時間放出し続け、溶融金属と溶融塩との接触を図るので、溶融塩に含まれる放射性物質の除去を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抽出器の一例を示す概念図である。
【図２】図１におけるロータの斜視図である。
【図３】本発明の抽出器に適用するロータの他の例を示す斜視図である。
【図４】図３におけるロータの縦断面図である。
【図５】従来提案されている抽出器の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１溶融塩
２溶融金属
３反応槽
１３，１４容器
１５，２０ロータ
１６，２１導入孔
１７，２２流出孔
１９偏向部材
２４螺旋状突起部
２５液状体導入部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】放射性物質を取り除くべき溶融塩及び放射性物質移行用の溶融金属を貯留し得る反応槽と、上下方向に延び且つ反応槽内で周方向に回転し得る略円筒状のロータとを備え、ロータ底部中央に外部からロータ内へ貫通する導入孔を穿設し、ロータ外周上端寄り部分にロータ内から外部へ貫通する流出孔を穿設し、ロータ内に導入孔に正対するように偏向部材を設けたことを特徴とする抽出器。
【請求項２】放射性物質を取り除くべき溶融塩及び放射性物質移行用の溶融金属を貯留し得る反応槽と、上下方向に延び且つ反応槽内で周方向に回転し得る略円筒状のロータとを備え、ロータ外周下端寄り部分に外部からロータ内へ貫通する導入孔を穿設し、ロータ外周上端寄り部分にロータ内から外部へ貫通する流出孔を穿設し、ロータの回転に伴って液状体に上方へ向かう流れを生じさせ得る螺旋状突起部をロータ内側面に沿うように設けたことを特徴とする抽出器。
【請求項３】ロータ径方向に見て導入孔を覆い且つロータ回転方向前方側へ向かって開口する液状体導入部材を、ロータ外周部に設けた請求項２に記載の抽出器。
【請求項４】導入孔を外部からロータ内にロータ回転方向後方側へ向かって貫通させた請求項２あるいは請求項３のいずれかに記載の抽出器。
【請求項５】放射性物質を取り除くべき溶融塩と放射性物質移行用の溶融金属とを反応槽内に貯留し、該反応槽内でロータを連続的に回転させて、導入孔からロータ内に流入する溶融金属を流出孔より溶融塩中に所定時間放出し続けた後、反応槽内の溶融塩と溶融金属とを別々の容器に取り分けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の抽出器の使用方法。

【図１】