JP6479398B2 - Reprocessing facility - Google Patents
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Description
本発明は、原子炉内で使用された使用済燃料を再処理する再処理施設に関するものである。 The present invention relates to a reprocessing facility for reprocessing spent fuel used in a nuclear reactor.
従来、使用済燃料を再処理する方法として、コプロセッシング法及びCOEX(登録商標)法と呼ばれる再処理方法がある。コプロセッシング法及びCOEX法は、核不拡散の観点から、使用済燃料からプルトニウムが単離しないように再処理する方法となっている。具体的に、コプロセッシング法では、使用済燃料を溶解した燃料溶解液を、抽出溶媒及び洗浄液を用いて共除染することにより、ウラン(U)及びプルトニウム(Pu)を含有するウラン/プルトニウム装荷溶媒(U/Pu装荷溶媒)を生成する。そして、共除染されたU/Pu装荷溶媒は、再処理施設に設けられた分配装置へ流入し、この分配装置によりウラン/プルトニウム溶液(U/Pu溶液)とウラン装荷溶媒(U装荷溶媒)とに分配される。分配されたU/Pu溶液は、抽出溶媒及び洗浄液を用いて、抽出及び洗浄を行うことにより、U/Pu装荷溶媒が生成される。そして、生成されたU/Pu装荷溶媒は、逆抽出液を用いて、逆抽出されることで、U/Pu溶液となる。 Conventionally, as a method of reprocessing spent fuel, there are reprocessing methods called a coprocessing method and a COEX (registered trademark) method. The coprocessing method and the COEX method are reprocessed from the viewpoint of non-proliferation so that plutonium is not isolated from spent fuel. Specifically, in the coprocessing method, uranium / plutonium loading containing uranium (U) and plutonium (Pu) is obtained by co-decontamination of a fuel solution in which spent fuel is dissolved using an extraction solvent and a cleaning solution. Solvent (U / Pu loaded solvent) is generated. The co-decontaminated U / Pu loading solvent flows into a distribution device provided in the reprocessing facility, and this distribution device allows uranium / plutonium solution (U / Pu solution) and uranium loading solvent (U loading solvent). And distributed. The dispensed U / Pu solution is extracted and washed using an extraction solvent and a washing solution, whereby a U / Pu loaded solvent is generated. And the produced | generated U / Pu loading solvent becomes a U / Pu solution by carrying out back extraction using a back extraction liquid.
COEX法では、コプロセッシング法の構成に加え、生成されたU/Pu装荷溶媒に、ウラン溶液(U溶液)を添加し、U溶液が添加されたU/Pu装荷溶媒に、逆抽出液を用いて、逆抽出することで、U/Pu溶液を生成している。また、COEX法では、U/Pu装荷溶媒を逆抽出することによってU装荷溶媒が生成され、生成されたU装荷溶媒を、共除染されたU/Pu装荷溶媒が流入する分配装置へ流入させている。 In the COEX method, in addition to the configuration of the coprocessing method, a uranium solution (U solution) is added to the generated U / Pu loading solvent, and a back extract is used as the U / Pu loading solvent to which the U solution is added. Thus, a U / Pu solution is generated by back extraction. In the COEX method, the U loading solvent is generated by back-extracting the U / Pu loading solvent, and the generated U loading solvent is allowed to flow into the distribution device into which the co-decontaminated U / Pu loading solvent flows. ing.
また、使用済燃料からプルトニウムが単離しないように再処理する方法として、最も水相側となる第1段目の抽出器に、装荷溶媒流入口及び抽出溶媒投入口を設けた分配装置を備える再処理施設が知られている(例えば、特許文献1)。この再処理施設において、第1段目の抽出器には、装荷溶媒流入口を介してウラン/プルトニウム装荷溶媒が流入し、また、抽出溶媒投入口を介して抽出溶媒が流入する。このため、分配装置の水相側から逆抽出される溶液は、ウランを含むU/Pu溶液となることから、プルトニウムの単離が発生することがない。 Further, as a method for reprocessing so as not to isolate the plutonium from the spent fuel, the first stage extractor on the most water phase side is provided with a distribution device provided with a loaded solvent inlet and an extraction solvent inlet. A reprocessing facility is known (for example, Patent Document 1). In this reprocessing facility, the uranium / plutonium loaded solvent flows into the first stage extractor via the loaded solvent inlet, and the extracted solvent flows through the extraction solvent inlet. For this reason, since the solution back-extracted from the water phase side of the distributor is a U / Pu solution containing uranium, isolation of plutonium does not occur.
ところで、再処理施設では、プルトニウムの含有率(Pu含有率)が異なる複数種の使用済燃料を受け入れる場合がある。また、再処理施設では、精製されるU/Pu精製溶液のプルトニウムの富化度(Pu富化度)を、要求されるPu富化度とする必要がある。 By the way, in the reprocessing facility, plural types of spent fuels having different plutonium content rates (Pu content rates) may be accepted. Further, in the reprocessing facility, it is necessary that the plutonium enrichment (Pu enrichment) of the purified U / Pu refined solution is the required Pu enrichment.
このとき、コプロセッシング法では、受け入れる使用済燃料のPu含有率が低い(例えば、1%の)場合、U/Pu溶液のPu富化度を高めるためには、水溶液と抽出溶媒(有機溶剤)との割合であるO/A比を大きくしなければならない処理工程があり、抽出溶媒の使用量が多くなることによって、再処理コストが増大する可能性がある。また、コプロセッシング法では、受け入れる使用済燃料のPu含有率の範囲が狭く、U/Pu精製溶液のPu富化度の調整幅が狭いものとなる。一方、COEX法では、一般的に、U/Pu溶液のPu富化度の目標を、50%程度に設定していることから、U/Pu溶液のPu富化度を調整することは困難となる。 At this time, in the coprocessing method, when the Pu content of the used fuel to be received is low (for example, 1%), in order to increase the Pu enrichment of the U / Pu solution, an aqueous solution and an extraction solvent (organic solvent) There is a processing step in which the O / A ratio, which is the ratio, is increased, and the amount of extraction solvent used increases, which may increase the reprocessing cost. Further, in the coprocessing method, the range of the Pu content of the used fuel to be received is narrow, and the adjustment range of the Pu enrichment of the U / Pu refined solution is narrow. On the other hand, in the COEX method, since the target of the Pu enrichment of the U / Pu solution is generally set to about 50%, it is difficult to adjust the Pu enrichment of the U / Pu solution. Become.
そこで、本発明は、受け入れる使用済燃料のPu含有率の変動、及び、精製されるウラン/プルトニウム溶液のPu富化度の変動に対し、柔軟に対応することができる汎用性の高い再処理施設を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is a versatile reprocessing facility that can flexibly cope with fluctuations in the Pu content of the spent fuel to be accepted and fluctuations in the Pu enrichment of the uranium / plutonium solution to be refined. It is an issue to provide.
本発明の再処理施設は、プルトニウム含有率が異なる複数種の使用済燃料から、ウラン及びプルトニウムを分離して再処理する再処理施設であって、共除染されたウラン/プルトニウム装荷溶媒が流入し、流入した前記ウラン/プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、ウラン/プルトニウム溶液とウラン装荷溶媒とに分配する分配装置と、前記分配装置で分配された前記ウラン/プルトニウム溶液を溶媒で抽出することで、前記ウラン/プルトニウム装荷溶媒を生成する抽出装置と、前記抽出装置で生成された前記ウラン/プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、前記ウラン/プルトニウム溶液と前記ウラン装荷溶媒とに分配する逆抽出装置と、を備え、前記逆抽出装置は、前記抽出装置から前記ウラン/プルトニウム装荷溶媒が流入する装荷溶媒流入口と、ウラン溶液が流入する溶液流入口と、前記逆抽出液が流入する逆抽出液流入口と、分配された前記ウラン装荷溶媒が、前記分配装置へ向けて流出する装荷溶媒流出口と、を有することを特徴とする。 The reprocessing facility of the present invention is a reprocessing facility that separates and reprocesses uranium and plutonium from a plurality of spent fuels having different plutonium contents, and into which co-decontaminated uranium / plutonium loading solvent flows. The uranium / plutonium loaded solvent that has flowed in is back-extracted with a back extract, thereby distributing the uranium / plutonium solution to the uranium loaded solvent and the uranium / plutonium solution distributed by the distributor. An extraction device that generates the uranium / plutonium loaded solvent by extracting with a solvent, and the uranium / plutonium loaded solvent generated by the extraction device by back extraction with a back extract, A back extraction device that distributes to the uranium loading solvent, the back extraction device from the extraction device to the uranium / pull The loading solvent inlet into which the nium loading solvent flows, the solution inlet into which the uranium solution flows, the back extraction liquid inlet into which the back extraction liquid flows, and the distributed uranium loading solvent to the distribution device And a loaded solvent outlet that flows out of the tank.
この構成によれば、Pu含有率が高い使用済燃料を再処理する場合であっても、逆抽出装置にウラン溶液を流入させることで、逆抽出装置から流出する溶液に、ウランを混合させることができるから、プルトニウムを単離させずに、ウラン/プルトニウム溶液を精製することができる。また、逆抽出装置にウラン溶液を流入させると共に、逆抽出装置から流出したウラン装荷溶媒を分配装置へ流入させることで、ウラン/プルトニウム溶液に含まれるウランの含有量を調整することができるため、精製されるウラン/プルトニウム溶液のPu富化度を自在に調整することが可能となる。このように、受け入れる使用済燃料のPu含有率が変動する場合であっても、ウラン溶液の逆抽出装置への流入量を調整したり、逆抽出液の逆抽出装置への流入量を調整したり、ウラン装荷溶媒の分配装置への流入量を調整したりすることで、要求されるPu富化度となるウラン/プルトニウム溶液を精製することができる。よって、Pu含有率の変動及びPu富化度の変動に対して、柔軟に対応することができる汎用性の高いものとすることができる。なお、受け入れる使用済燃料のPu含有率が変動する範囲としては、例えば、1〜30%の範囲であり、また、精製されるウラン/プルトニウム溶液のPu富化度が変動する範囲としては、例えば、25〜90%の範囲とすることができる。 According to this configuration, even when spent fuel with a high Pu content is reprocessed, uranium is mixed into the solution flowing out from the back extraction device by flowing the uranium solution into the back extraction device. Therefore, the uranium / plutonium solution can be purified without isolating the plutonium. In addition, since the uranium solution is allowed to flow into the back extraction device and the uranium loaded solvent that has flowed out of the back extraction device is allowed to flow into the distribution device, the content of uranium contained in the uranium / plutonium solution can be adjusted. It is possible to freely adjust the Pu enrichment of the uranium / plutonium solution to be purified. In this way, even when the Pu content of the spent fuel to be received fluctuates, the inflow amount of the uranium solution to the back extraction device is adjusted, or the inflow amount of the back extract to the back extraction device is adjusted. Or by adjusting the flow rate of the uranium-loaded solvent into the distributor, the uranium / plutonium solution having the required Pu enrichment can be purified. Therefore, it can be highly versatile and can flexibly cope with fluctuations in Pu content and fluctuations in Pu enrichment. The range in which the Pu content of the spent fuel to be accepted varies is, for example, 1 to 30%, and the range in which the Pu enrichment of the uranium / plutonium solution to be purified varies is, for example, It can be made into the range of 25-90%.
また、前記抽出装置から前記逆抽出装置へ向けて流通する前記ウラン/プルトニウム装荷溶媒に含まれるウラン含有量及びプルトニウム含有量を計測する計測装置と、前記計測装置の結果に基づく制御を行う制御装置と、をさらに備えることが好ましい。 In addition, a measuring device that measures the uranium content and the plutonium content contained in the uranium / plutonium loaded solvent that circulates from the extraction device to the back extraction device, and a control device that performs control based on the results of the measurement device It is preferable to further comprise.
この構成によれば、制御装置は、抽出装置から逆抽出装置へ向けて流通するウラン/プルトニウム装荷溶媒に含まれるPu含有率に基づいて、ウラン溶液の逆抽出装置への流入量を調整したり、逆抽出液の逆抽出装置への流入量を調整したり、ウラン装荷溶媒の分配装置への流入量を調整したりすることができる。このため、制御装置は、精製されるウラン/プルトニウム溶液のPu富化度が要求されるPu富化度となるように、ウラン溶液、逆抽出液及びウラン装荷溶媒等の流量を、精度良く調整することができる。 According to this configuration, the control device adjusts the inflow amount of the uranium solution to the back extraction device based on the Pu content contained in the uranium / plutonium loaded solvent flowing from the extraction device to the back extraction device. It is possible to adjust the inflow amount of the back extraction liquid into the back extraction device, or to adjust the inflow amount of the uranium loaded solvent into the distribution device. For this reason, the control device accurately adjusts the flow rates of the uranium solution, back-extracted solution, uranium loading solvent, etc. so that the Pu enrichment of the uranium / plutonium solution to be purified becomes the required Pu enrichment. can do.
また、前記溶液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記ウラン溶液の流量を調整する第1流量調整弁と、前記逆抽出液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記逆抽出液の流量を調整する第2流量調整弁と、前記装荷溶媒流出口を介して、前記分配装置へ向けて流出する前記ウラン装荷溶媒の流量を調整する第3流量調整弁とのうち、少なくとも1つの流量調整弁を、さらに備え、前記制御装置は、前記計測装置の結果に基づいて、前記流量調整弁を制御することが好ましい。 In addition, a first flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the uranium solution flowing into the back extraction device via the solution inlet, and the flow that flows into the back extraction device via the back extraction solution inlet. Among the second flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the back extract and the third flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the uranium loaded solvent flowing out toward the distribution device via the loaded solvent outlet port, It is preferable that the apparatus further includes at least one flow rate adjustment valve, and the control device controls the flow rate adjustment valve based on a result of the measurement device.
この構成によれば、制御装置は、計測装置の計測結果に基づいて、第1流量調整弁、第2流量調整弁及び第3流量調整弁の少なくとも1つの流量調整弁を制御することで、ウラン/プルトニウム溶液のPu富化度を、精度良く調整することができる。 According to this configuration, the control device controls at least one of the first flow rate adjustment valve, the second flow rate adjustment valve, and the third flow rate adjustment valve on the basis of the measurement result of the measurement device. / Pu enrichment of plutonium solution can be adjusted with high accuracy.
また、前記逆抽出装置から前記分配装置へ向けて流通する前記ウラン装荷溶媒の流れ方向において、前記第3流量調整弁の上流側に設けられ、前記ウラン装荷溶媒を溜めるタンクを、さらに備えることが好ましい。 The tank further includes a tank that is provided upstream of the third flow rate adjustment valve in the flow direction of the uranium loading solvent flowing from the back extraction device to the distribution device and stores the uranium loading solvent. preferable.
この構成によれば、逆抽出装置から流出したウラン装荷溶媒を、タンクに一時的に溜めることができ、また、タンクから分配装置へ向けて、所定の流量のウラン装荷溶媒を払い出すことができる。 According to this configuration, the uranium loading solvent that has flowed out of the back extraction device can be temporarily stored in the tank, and the uranium loading solvent at a predetermined flow rate can be discharged from the tank to the distribution device. .
また、前記装荷溶媒流出口を介して、前記逆抽出装置から流出する前記ウラン装荷溶媒に含まれるウラン含有量が、使用済溶媒とされるウラン含有量以下となる場合、前記ウラン装荷溶媒を前記使用済溶媒として排出することが好ましい。 In addition, when the uranium content contained in the uranium loaded solvent flowing out from the back extraction device through the loaded solvent outlet is equal to or less than the uranium content used as a used solvent, the uranium loaded solvent is It is preferable to discharge as a used solvent.
この構成によれば、逆抽出装置から流出するウラン装荷溶媒に含まれるウラン含有量がほぼゼロである場合、逆抽出装置から使用済溶媒として排出することができる。 According to this configuration, when the uranium content contained in the uranium loaded solvent flowing out from the back extraction device is almost zero, it can be discharged from the back extraction device as a used solvent.
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせることも可能である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be combined as appropriate, and when there are a plurality of embodiments, the embodiments can be combined.
図1は、本実施例に係る再処理施設の概略構成図である。図2は、本実施例に係る再処理施設における分離装置及び精製装置周りの概略構成図である。図3は、本実施例に係る再処理施設の一部の制御に関するブロック図である。図4は、本実施例の分配装置及びU/Pu逆抽出装置を表した概略構成図である。図5は、抽出器の外観斜視図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a reprocessing facility according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram around the separation device and the purification device in the reprocessing facility according to the present embodiment. FIG. 3 is a block diagram relating to partial control of the reprocessing facility according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating the distribution device and the U / Pu back extraction device according to the present embodiment. FIG. 5 is an external perspective view of the extractor.
本実施例に係る使用済燃料の再処理施設1は、プルトニウムの含有率(Pu含有率)が異なる複数種の使用済燃料に含まれるウラン(U)及びプルトニウム(Pu)等の核燃料物質を抽出して再処理することにより、新たな燃料としてのU製品やU/Pu製品を生成するものである。 The spent fuel reprocessing facility 1 according to the present embodiment extracts nuclear fuel materials such as uranium (U) and plutonium (Pu) contained in a plurality of types of spent fuel having different plutonium content (Pu content). By reprocessing, a U product or U / Pu product as a new fuel is generated.
複数種の異なる使用済燃料としては、ウラン燃料を沸騰水型原子炉(BWR:Boiling Water Reactor)で使用したBWR使用済燃料、ウラン燃料を加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)で使用したPWR使用済燃料、MOX燃料を沸騰水型原子炉で使用したB−MOX使用済燃料、MOX燃料を加圧水型原子炉で使用したP−MOX使用済燃料、ウラン燃料またはMOX燃料を高速増殖炉で使用したFBR使用済燃料等がある。複数種の使用済燃料は、燃料中のプルトニウムの含有率が異なっている。Pu含有率とは、ウラン及びプルトニウムの全量に対するプルトニウムの含有量の割合を表す指標である。 As different types of spent fuel, uranium fuel was used in boiling water reactor (BWR), BWR spent fuel, uranium fuel was used in pressurized water reactor (PWR) PWR spent fuel, B-MOX spent fuel using MOX fuel in boiling water reactor, P-MOX spent fuel using MOX fuel in pressurized water reactor, uranium fuel or MOX fuel in fast breeder reactor There are used FBR spent fuel. Plural kinds of spent fuel differ in the content of plutonium in the fuel. The Pu content is an index that represents the ratio of the content of plutonium to the total amount of uranium and plutonium.
この再処理施設1は、複数種の異なる使用済燃料を再処理可能な単一の施設となっており、使用済燃料の再処理時において、プルトニウムを単離不能な構成となっている。以下、図1を参照して、再処理施設1について説明する。 The reprocessing facility 1 is a single facility capable of reprocessing a plurality of different spent fuels, and has a configuration in which plutonium cannot be isolated at the time of reprocessing spent fuel. Hereinafter, the reprocessing facility 1 will be described with reference to FIG.
図1に示すように、再処理施設1は、機械的処理装置(例えば、せん断装置)5と、溶解装置6と、清澄装置7と、計量装置8と、分離装置9と、精製装置10と、脱硝装置11と、燃料製造装置12とを備えている。また、再処理施設1は、各装置を制御する制御装置13を備えている。
As shown in FIG. 1, the reprocessing facility 1 includes a mechanical processing device (for example, a shearing device) 5, a
機械的処理装置5に供給される使用済燃料は、その成分が予め推定されている。推定される使用済燃料の成分は、使用前の成分及び使用中における燃焼度等のデータに基づいて算出可能となっている。 The components of the spent fuel supplied to the mechanical processing device 5 are estimated in advance. The estimated spent fuel component can be calculated on the basis of data such as the component before use and the burnup during use.
機械的処理装置5は、使用済みの燃料集合体に内包する使用済燃料を、機械的処理によって暴露させている。このとき、機械的処理装置5により使用済燃料を機械的処理すると廃ガスが発生するため、機械的処理装置5は、発生した廃ガスを図示しない廃ガス処理装置へ向けて送り出している。そして、機械的処理装置5は、機械的処理後の使用済燃料を溶解装置6へ向けて供給する。
The mechanical processing device 5 exposes the spent fuel contained in the spent fuel assembly by mechanical processing. At this time, when the spent fuel is mechanically processed by the mechanical processing device 5, waste gas is generated. Therefore, the mechanical processing device 5 sends out the generated waste gas to a waste gas processing device (not shown). The mechanical processing device 5 supplies the spent fuel after the mechanical processing to the
溶解装置6は、硝酸を貯留した溶解槽に、機械的処理後の使用済燃料を投入することで、使用済燃料を溶解させる。硝酸に溶解した使用済燃料は燃料溶解液となり、溶解装置6は、燃料溶解液を清澄装置7へ供給する。
The
清澄装置7は、例えば、遠心分離機で構成されている。清澄装置7は、硝酸に溶解しない燃料溶解液に含まれる不溶解残渣を取り除き、不溶解残渣を除去した燃料溶解液を計量装置8へ供給する。取り除かれた不溶解残渣は、図示しない廃棄物貯蔵槽へ供給される。
The clarification device 7 is composed of, for example, a centrifuge. The clarification device 7 removes the insoluble residue contained in the fuel solution that does not dissolve in nitric acid, and supplies the fuel solution from which the insoluble residue has been removed to the
計量装置8は、燃料溶解液中の成分を計量するために燃料溶解液を受け入れている。燃料溶解液中の成分としては、例えば、硝酸濃度、ウランの量、ウラン中における同位体の割合、プルトニウムの量、プルトニウム中における同位体の割合等がある。そして、燃料溶解液中の成分から、実測値となるU含有率、Pu含有率等の指標を導出する。計量装置8は、計量後の燃料溶解液を分離装置9へ供給する。
The
分離装置9は、燃料溶解液を、ウラン溶液(U溶液)及びウラン/プルトニウム溶液(U/Pu溶液)に分離している。なお、分離装置9の詳細については、後述する。
The
精製装置10は、U溶液及びU/Pu溶液を、硝酸ウラン溶液(図2のU製品溶液)及び硝酸ウラン/プルトニウム溶液(図2のU/Pu製品溶液)に精製する。精製装置10は、精製した硝酸U溶液及び硝酸U/Pu溶液を、脱硝装置11へ向けて供給する。
The
脱硝装置11は、硝酸U溶液及び硝酸U/Pu溶液を脱硝して、ウラン酸化物及びウラン/プルトニウム酸化物とする。そして、得られたウラン酸化物及びウラン/プルトニウム酸化物は、燃料製造装置12へ送られる。
The denitration device 11 denitrates the nitric acid U solution and the nitric acid U / Pu solution to obtain uranium oxide and uranium / plutonium oxide. The obtained uranium oxide and uranium / plutonium oxide are sent to the
燃料製造装置12は、ウラン酸化物(U製品)及びウラン/プルトニウム酸化物(U/Pu製品)を貯蔵すると共に、貯蔵したウラン酸化物及びウラン/プルトニウム酸化物を適宜混合して、装荷用燃料を製造している。
The
次に、図2を参照し、分離装置9及び精製装置10について具体的に説明する。図2に示すように、分離装置9は、共除染装置21と、分配装置22とを有し、精製装置10は、U/Pu抽出装置23と、U/Pu逆抽出装置24と、第1U逆抽出装置25と、U抽出装置26と、第2逆抽出装置27とを有している。
Next, the
共除染装置21は、計量装置8から供給される燃料溶解液に抽出溶媒を供給して、ウラン及びプルトニウムを含む抽出溶媒であるウラン/プルトニウム装荷溶媒(U/Pu装荷溶媒)を生成すると共に、燃料溶解液に洗浄液を供給して、燃料溶解液に含まれる不純物を分離する。つまり、燃料溶解液は、共除染装置21において、U/Pu装荷溶媒と、ウラン及びプルトニウム以外の不純物を含む洗浄液(廃液)とに分離する。そして、共除染装置21は、U/Pu装荷溶媒を分配装置22へ向けて供給する一方、不純物を含む洗浄液を廃液として、図示しない廃液受槽に排出する。
The
分配装置22は、共除染装置21から供給されるU/Pu装荷溶媒に、逆抽出液としてのPu逆抽出液を供給することで、U/Pu溶液とU装荷溶媒とに分離する。そして、分配装置22は、U/Pu溶液をU/Pu抽出装置23へ向けて供給する一方、U装荷溶媒を第1U逆抽出装置25へ向けて供給する。
The
図4に示すように、分配装置22は、複数の抽出器40と、共除染装置21から供給されるU/Pu装荷溶媒が流入するU/Pu装荷溶媒流入口51と、後述するU/Pu逆抽出装置24から供給されるU装荷溶媒が流入するU装荷溶媒流入口(装荷溶媒流入口)52と、プルトニウムを逆抽出するためのPu逆抽出液が流入する逆抽出液流入口53と、U装荷溶媒が流出するU装荷溶媒流出口54と、を備えている。
As shown in FIG. 4, the
複数の抽出器40は、水相側から有機相側に亘って並べた多段の構成となっている。この抽出器40は、ミキサセトラ、パルスカラムや遠心式抽出器等の抽出器であり、水相と有機相とに分離可能な構成となっている。本実施例では、ミキサセトラを適用した場合について説明するが、この構成に限るものではない。
The plurality of
図5に示すように、抽出器40は、混合室43a及び分離室43bが形成された容器43と、混合室43a内に設けられたミキサ44とを備えている。容器43の混合室43aには、鉛直方向の上部に有機相側となる軽液が流入する軽液流入口46が形成され、鉛直方向の下部に水相側となる重液が流入する重液流入口47が形成されている。容器43の分離室43bには、鉛直方向の上部に軽液が流出する軽液流出口48が形成され、鉛直方向の下部に重液が流出する重液流出口49が形成されている。ミキサ44は、混合室43aに流入する重液及び軽液を混合させている。
As shown in FIG. 5, the
そして、分配装置22において、上記のように構成された抽出器40を多段の構成とする場合、抽出器40は、その軽液流入口46を、水相側に隣接する抽出器40の軽液流出口48に接続する一方で、その重液流入口47を、有機相側に隣接する抽出器40の重液流出口49に接続する。また、抽出器40は、その軽液流出口48を、有機相側に隣接する抽出器40の軽液流入口46に接続する一方で、その重液流出口49を、水相側に隣接する抽出器40の重液流入口47に接続する。
And in the
このように構成された分配装置22において、多段に並んだ抽出器40のうち、水相側にある第1段目の抽出器40には、U/Pu装荷溶媒流入口51が設けられ、共除染装置21からU/Pu装荷溶媒が供給される。また、第1段目の抽出器40には、U装荷溶媒流入口52が設けられ、U/Pu逆抽出装置24からU装荷溶媒が供給される。一方で、分配装置22において、多段に並んだ抽出器40のうち、有機相側にある最終段目の抽出器40には、逆抽出液流入口53が設けられ、Pu逆抽出液が供給される。このとき、U/Pu装荷溶媒及びU装荷溶媒が有機相となり、Pu逆抽出液が水相となることから、U/Pu装荷溶媒及びU装荷溶媒が軽液となり、Pu逆抽出液が重液となる。
In the
そして、分配装置22の各抽出器40の混合室43aには、U/Pu装荷溶媒、U装荷溶媒及びPu逆抽出液が流入する。各抽出器40の混合室43a内において、ミキサ44が、U/Pu装荷溶媒、U装荷溶媒及びPu逆抽出液を混合させると、U/Pu装荷溶媒中に含まれるプルトニウムの一部がPu逆抽出液に移る。このとき、Pu逆抽出液には、U/Pu装荷溶媒中に含まれるウランも一部移ることとなる。この後、混合されたU/Pu装荷溶媒、U装荷溶媒及びPu逆抽出液が分離室43bに流入すると、分離室43bでは、ウラン及びプルトニウムを逆抽出したPu逆抽出液であるU/Pu溶液と、プルトニウムの逆抽出後の溶媒であるU装荷溶媒とに分離する。
Then, the U / Pu loaded solvent, the U loaded solvent, and the Pu back-extracted liquid flow into the mixing
よって、U装荷溶媒は、分配装置22における最も有機相側の抽出器40(最終段目の抽出器)の軽液流出口48(U装荷溶媒流出口54)から流出する。一方で、U/Pu溶液は、分配装置22における最も水相側の抽出器40(第1段目の抽出器)の重液流出口49から流出する。
Therefore, the U-loaded solvent flows out from the light liquid outlet 48 (U-loaded solvent outlet 54) of the most organic phase-side extractor 40 (final stage extractor) in the
U/Pu抽出装置23は、分配装置22から供給されるU/Pu溶液に、抽出溶媒を供給して、U/Pu装荷溶媒を生成すると共に、U/Pu溶液に洗浄液を供給して、U/Pu溶液に含まれる不純物を分離する。つまり、U/Pu溶液は、U/Pu抽出装置23において、U/Pu装荷溶媒と、ウラン及びプルトニウム以外の不純物を含む洗浄液(廃液)とに分離される。そして、U/Pu抽出装置23は、U/Pu装荷溶媒をU/Pu逆抽出装置24へ向けて供給する一方、不純物を含む洗浄液を廃液として、図示しない廃液受槽に排出する。
The U /
U/Pu逆抽出装置24は、U/Pu抽出装置23から供給されるU/Pu装荷溶媒に、逆抽出液としてのPu逆抽出液を供給することで、U/Pu溶液とU装荷溶媒とに分離する。そして、U/Pu逆抽出装置24は、U/Pu溶液をU/Pu製品溶液として排出する一方、U装荷溶媒を分配装置22へ向けて供給する。
The U / Pu back-
ここで、U/Pu逆抽出装置24は、図4に示す分配装置22とほぼ同様の構成となっていることから、図4を用いて説明すると共に、分配装置22と相違するU/Pu逆抽出装置24の構成に係る符号については、括弧を付して図示する。また、U/Pu逆抽出装置24において、分配装置22と同様の構成については、説明を省略する。
Here, since the U / Pu
U/Pu逆抽出装置24は、複数の抽出器40と、U/Pu抽出装置23から供給されるU/Pu装荷溶媒が流入するU/Pu装荷溶媒流入口51と、U溶液が流入するU溶液流入口(溶液流入口)62と、プルトニウムを逆抽出するためのPu逆抽出液が流入する逆抽出液流入口53と、U装荷溶媒が流出するU装荷溶媒流出口54と、を備えている。このとき、U/Pu装荷溶媒流入口51及びU溶液流入口62は、第1段目の抽出器40に設けられ、逆抽出液流入口53は、最終段目の抽出器40に設けられている。
The U / Pu back
従って、U/Pu逆抽出装置24は、第1段目の抽出器40に、U/Pu装荷溶媒及びU溶液が供給され、最終段目の抽出器40に、逆抽出液が供給される。そして、U/Pu逆抽出装置24では、U/Pu装荷溶媒を、ウラン及びプルトニウムを逆抽出したPu逆抽出液であるU/Pu製品溶液と、プルトニウムの逆抽出後の溶媒であるU装荷溶媒とに分離する。そして、U装荷溶媒は、U/Pu逆抽出装置24における最も有機相側の抽出器40(最終段目の抽出器)の軽液流出口48(U装荷溶媒流出口54)から流出する。一方で、U/Pu製品溶液は、U/Pu逆抽出装置24における最も水相側の抽出器40(第1段目の抽出器)の重液流出口49から流出する。
Therefore, in the U / Pu back
ここで、U/Pu逆抽出装置24から流出したU装荷溶媒は、分配装置22へ向けて流出し、U装荷溶媒流入口52を介して分配装置22に供給される。また、U/Pu逆抽出装置24は、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU装荷溶媒が、使用済溶媒とされるウラン含有量以下(例えば、ゼロ)となる場合、U装荷溶媒を分配装置22に供給せず、使用済溶媒として排出している。
Here, the U-loaded solvent that has flowed out of the U / Pu back-
第1U逆抽出装置25は、分配装置22から供給されるU装荷溶媒に、逆抽出液としてのU逆抽出液を供給することで、U溶液と使用済溶媒とに分離する。そして、第1U逆抽出装置25は、U溶液をU抽出装置26へ向けて供給する一方、使用済溶媒を排出する。
The first U back
U抽出装置26は、第1U逆抽出装置25から供給されるU溶液に、抽出溶媒を供給して、U装荷溶媒を生成すると共に、U溶液に洗浄液を供給して、U溶液に含まれる不純物を分離する。つまり、U溶液は、U抽出装置26において、U装荷溶媒と、ウラン以外の不純物を含む洗浄液(廃液)とに分離される。そして、U抽出装置26は、U装荷溶媒を第2U逆抽出装置27へ向けて供給する一方、不純物を含む洗浄液を廃液として、図示しない廃液受槽に排出する。
The
第2U逆抽出装置27は、第1U逆抽出装置25とほぼ同様に構成され、U抽出装置26から供給されるU装荷溶媒に、逆抽出液としてのU逆抽出液を供給することで、U溶液と使用済溶媒とに分離する。そして、第2U逆抽出装置27は、U溶液をU製品溶液として排出する一方、使用済溶媒を排出する。
The second U back
このように構成される分離装置9及び精製装置10には、図2及び図3に示すように、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu溶液のプルトニウムの富化度(Pu富化度)を調整するために、第1流量調整弁31と、第2流量調整弁32と、第3流量調整弁33と、タンク34と、計測装置35とが設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1流量調整弁31は、U溶液流入口62を介してU/Pu逆抽出装置24に流入するU溶液の流量を調整しており、U/Pu逆抽出装置24へ向けてU溶液が流通するU溶液供給流路L1に設けられている。この第1流量調整弁31は、制御装置13に接続され、制御装置13によって開度が調整されることにより、U溶液供給流路L1を流通するU溶液の流量が調整される。
The first flow
第2流量調整弁32は、逆抽出液流入口53を介してU/Pu逆抽出装置24に流入する逆抽出液の流量を調整しており、U/Pu逆抽出装置24へ向けて逆抽出液が流通する逆抽出液供給流路L2に設けられている。この第2流量調整弁32は、制御装置13に接続され、制御装置13によって開度が調整されることにより、逆抽出液供給流路L2を流通する逆抽出液の流量が調整される。
The second flow
第3流量調整弁33は、U装荷溶媒流入口52を介して分配装置22に流入するU装荷溶媒の流量を調整しており、分配装置22へ向けてU装荷溶媒が流通するU装荷溶媒供給流路L3に設けられている。この第3流量調整弁33は、制御装置13に接続され、制御装置13によって開度が調整されることにより、U装荷溶媒供給流路L3を流通するU装荷溶媒の流量が調整される。
The third flow
タンク34は、U装荷溶媒供給流路L3において、第3流量調整弁33の上流側に設けられ、U/Pu逆抽出装置24からのU装荷溶媒を溜めると共に、溜められたU装荷溶媒を分配装置22へ向けて供給可能となっている。
The
計測装置35は、U/Pu抽出装置23からU/Pu逆抽出装置24へ向けてU/Pu装荷溶媒が流通するU/Pu装荷溶媒供給流路L4に設けられている。計測装置35は、U/Pu装荷溶媒に含まれるウラン及びプルトニウムの含有量を計測し、U/Pu装荷溶媒のPu富化度を計測する。計測装置35は、制御装置13に接続され、計測結果を制御装置13へ向けて出力する。
The measuring
制御装置13は、計測装置35の計測結果に基づいて、第1流量調整弁31、第2流量調整弁32及び第3流量調整弁33を制御することにより、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液のPu富化度を調整可能となっている。
The
具体的に、制御装置13は、計測装置35により計測されたU/Pu装荷溶媒のPu富化度が、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液が目標のPu富化度となるために設定される設定Pu富化度よりも小さいと判定する。この場合、制御装置13は、第1流量調整弁31を閉弁側に制御して、U溶液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を小さくしたり、第2流量調整弁32を閉弁側に制御して、逆抽出液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を小さくしたり、第3流量調整弁33を開弁側に制御して、U装荷溶媒の分配装置22への流入量を大きくしたりする。これにより、制御装置13は、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液を目標のPu富化度まで大きくすることが可能となる。
Specifically, the
一方で、制御装置13は、計測装置35により計測されたU/Pu装荷溶媒のPu富化度が、設定Pu富化度よりも大きいと判定する。この場合、制御装置13は、第1流量調整弁31を開弁側に制御して、U溶液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を大きくしたり、第2流量調整弁32を開弁側に制御して、逆抽出液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を大きくしたり、第3流量調整弁33を閉弁側に制御して、U装荷溶媒の分配装置22への流入量を小さくしたりする。これにより、制御装置13は、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液を目標のPu富化度まで小さくすることが可能となる。
On the other hand, the
例えば、計量装置8によって計量された燃料溶解液のPu含有率が1%の場合、U/Pu抽出装置23から排出されるU/Pu装荷溶媒中のプルトニウムに対する、U/Pu逆抽出装置24に供給されるU溶液の割合を、0.0〜10.1の範囲とすることで、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液のPu富化度は、85%〜33%の範囲で調整することが可能となる。
For example, when the Pu content of the fuel solution measured by the measuring
一方で、計量装置8によって計量された燃料溶解液のPu含有率が30%の場合、U/Pu抽出装置23から排出されるU/Pu装荷溶媒中のプルトニウムに対する、U/Pu逆抽出装置24に供給されるU溶液の割合を、0.4〜4.0の範囲とすることで、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液のPu富化度は、87%〜28%の範囲で調整することが可能となる。
On the other hand, when the Pu content of the fuel solution measured by the measuring
また、例えば、計量装置9によって計量された燃料溶解液のPu含有率が1%の場合、U/Pu抽出装置23から排出されるU/Pu装荷溶媒中のプルトニウムに対する、U/Pu逆抽出装置24に供給される逆抽出液中の硝酸の割合を、0.6〜0.1の範囲とすることで、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液のPu富化度は、32%〜70%の範囲で調整することが可能となる。
For example, when the Pu content of the fuel solution measured by the measuring
一方で、計量装置9によって計量された燃料溶解液のPu含有率が30%の場合、U/Pu抽出装置23から排出されるU/Pu装荷溶媒中のプルトニウムに対する、U/Pu逆抽出装置24に供給される逆抽出液中の硝酸の割合を、3.8〜0.4の範囲とすることで、U/Pu逆抽出装置24から排出されるU/Pu製品溶液のPu富化度は、33%〜57%の範囲で調整することが可能となる。
On the other hand, when the Pu content of the fuel solution measured by the measuring
以上のように、本実施例によれば、Pu含有率が高い使用済燃料を再処理する場合であっても、U/Pu逆抽出装置24にU溶液を流入させることで、U/Pu逆抽出装置24から流出する溶液に、ウランを混合させることができるから、プルトニウムを単離させずに、U/Pu製品溶液を精製することができる。また、U/Pu逆抽出装置24にU溶液を流入させると共に、U/Pu逆抽出装置24から流出したU装荷溶媒を分配装置22へ流入させることで、U/Pu溶液に含まれるウランの含有量を調整することができるため、精製されるU/Pu製品溶液のPu富化度を自在に調整することが可能となる。このように、受け入れる使用済燃料のPu含有率の変動する場合であっても、U溶液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を調整したり、逆抽出液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を調整したり、U装荷溶媒の分配装置22への流入量を調整したりすることで、要求されるPu富化度となるU/Pu製品溶液を精製することができる。よって、Pu含有率の変動及びPu富化度の変動に対して、柔軟に対応することができる汎用性の高い再処理施設1とすることができる。
As described above, according to the present embodiment, even when spent fuel with a high Pu content is reprocessed, the U / Pu
また、本実施例によれば、制御装置13は、U/Pu抽出装置23からU/Pu逆抽出装置24へ向けて流通するU/Pu装荷溶媒に含まれるPu含有率に基づいて、U溶液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を調整したり、逆抽出液のU/Pu逆抽出装置24への流入量を調整したり、U装荷溶媒の分配装置22への流入量を調整したりすることができる。このため、制御装置13は、精製されるU/Pu製品溶液のPu富化度が要求されるPu富化度となるように、U溶液、逆抽出液及びU装荷溶媒等の流量を、精度良く調整することができる。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、制御装置13は、計測装置35の計測結果に基づいて、第1流量調整弁31、第2流量調整弁32及び第3流量調整弁33の少なくとも1つの流量調整弁を制御することで、U/Pu製品溶液のPu富化度を、精度良く調整することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、U/Pu逆抽出装置24から流出したU装荷溶媒を、タンク34に一時的に溜めることができ、また、タンク34から分配装置22へ向けて、所定の流量のU装荷溶媒を払い出すことができる。
In addition, according to the present embodiment, the U-loaded solvent that has flowed out of the U / Pu back
また、本実施例によれば、U/Pu逆抽出装置24から流出するU装荷溶媒に含まれるウラン含有量がほぼゼロである場合、U/Pu逆抽出装置24から使用済溶媒として排出することができる。
Further, according to the present embodiment, when the uranium content contained in the U loaded solvent flowing out from the U / Pu back
なお、本実施例では、U/Pu逆抽出装置24に供給されるU溶液について、特に限定しなかったが、例えば、第1U逆抽出装置25から排出されるU溶液を用いてもよい。
In the present embodiment, the U solution supplied to the U / Pu back
1 再処理施設
5 機械的処理装置
6 溶解装置
7 清澄装置
8 計量装置
9 分離装置
10 精製装置
11 脱硝装置
12 燃料製造装置
13 制御装置
21 共除染装置
22 分配装置
23 U/Pu抽出装置
24 U/Pu逆抽出装置
25 第1U逆抽出装置
26 U抽出装置
27 第2U逆抽出装置
31 第1流量調整弁
32 第2流量調整弁
33 第3流量調整弁
34 タンク
35 計測装置
40 抽出器
43 容器
44 ミキサ
46 軽液流入口
47 重液流入口
48 軽液流出口
49 重液流出口
51 U/Pu装荷溶媒流入口
52 U装荷溶媒流入口
53 逆抽出液流入口
62 U溶液流入口
L1 U溶液供給流路
L2 逆抽出液供給流路
L3 U装荷溶媒供給流路
L4 U/Pu装荷溶媒供給流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reprocessing facility 5
Claims (5)
共除染装置で共除染された第1のウラン/プルトニウム装荷溶媒が流入し、流入した前記第1のウラン/プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、ウラン/プルトニウム溶液とウラン装荷溶媒とに分配する分配装置と、
前記分配装置で分配された前記ウラン/プルトニウム溶液が流入し、流入した前記ウラン/プルトニウム溶液を溶媒で抽出することで、第2のウラン/プルトニウム装荷溶媒を生成する抽出装置と、
前記抽出装置で生成された前記第2のウラン/プルトニウム装荷溶媒が流入し、流入した前記第2のウラン/プルトニウム装荷溶媒を逆抽出液で逆抽出することで、前記ウラン/プルトニウム溶液と前記ウラン装荷溶媒とに分配する逆抽出装置と、を備え、
前記逆抽出装置は、
前記抽出装置から前記第2のウラン/プルトニウム装荷溶媒が流入する装荷溶媒流入口と、
ウラン溶液が流入する溶液流入口と、
前記逆抽出液が流入する逆抽出液流入口と、
分配された前記ウラン装荷溶媒が、前記分配装置へ向けて流出する装荷溶媒流出口と、を有することを特徴とする再処理施設。 A reprocessing facility that separates and reprocesses uranium and plutonium from multiple types of spent fuel with different plutonium content,
First uranium / plutonium loading solvent flows that are co-decontamination co decontamination apparatus, the inflow of the first uranium / plutonium loading solvent by back-extracted with stripping solution, the uranium / plutonium solution and uranium A dispensing device for dispensing with the loading solvent;
The uranium / plutonium solution distributed by the distribution device flows in, and the extracted uranium / plutonium solution is extracted with a solvent, thereby generating a second uranium / plutonium loaded solvent; and
The second uranium / plutonium loaded solvent generated by the extraction device flows in, and the second uranium / plutonium loaded solvent that has flowed in is back-extracted with a back extraction solution, whereby the uranium / plutonium solution and the uranium are A back extraction device for distributing to the loading solvent,
The back extraction device comprises:
A loading solvent inlet through which the second uranium / plutonium loading solvent flows from the extraction device;
A solution inlet into which the uranium solution flows,
A back extract inlet into which the back extract flows,
A reprocessing facility comprising: a loaded solvent outlet through which the dispensed uranium loaded solvent flows out toward the distributor.
前記計測装置の結果に基づく制御を行う制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の再処理施設。 A measuring device for measuring the uranium content and the plutonium content contained in the second uranium / plutonium loaded solvent flowing from the extraction device toward the back extraction device;
The reprocessing facility according to claim 1, further comprising a control device that performs control based on a result of the measurement device.
前記逆抽出液流入口を介して、前記逆抽出装置に流入する前記逆抽出液の流量を調整する第2流量調整弁と、
前記装荷溶媒流出口を介して、前記分配装置へ向けて流出する前記ウラン装荷溶媒の流量を調整する第3流量調整弁とのうち、少なくとも1つの流量調整弁を、さらに備え、
前記制御装置は、前記計測装置の結果に基づいて、前記流量調整弁を制御することを特徴とする請求項2に記載の再処理施設。 A first flow rate adjustment valve for adjusting a flow rate of the uranium solution flowing into the back extraction device via the solution inlet;
A second flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the back-extracted liquid flowing into the back-extraction device through the back-extracted liquid inlet;
At least one flow rate adjustment valve among the third flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the uranium loading solvent flowing out toward the distribution device via the loading solvent outlet port,
The reprocessing facility according to claim 2, wherein the control device controls the flow rate adjusting valve based on a result of the measurement device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014209386A JP6479398B2 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Reprocessing facility |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2014209386A JP6479398B2 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Reprocessing facility |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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