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JP7660438B2 - High-level radioactive material processing system and method - Google Patents
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Description

本開示は、高レベル放射性物質処理システム及び高レベル放射性物質処理方法に関する。 This disclosure relates to a high-level radioactive material processing system and a high-level radioactive material processing method.

高レベル放射性廃棄物の処理として、高レベル放射性物質から放射性物質であるマイナーアクチノイドを抽出する方法がある(例えば特許文献1、特許文献2)。また,使用済み燃料を再生可能な形態で貯蔵する処理方法として固化する方法がある(例えば特許文献3)。 As a method for treating high-level radioactive waste, there is a method for extracting minor actinides, which are radioactive substances, from high-level radioactive materials (e.g., Patent Document 1 and Patent Document 2). In addition, there is a solidification method as a treatment method for storing spent fuel in a recyclable form (e.g., Patent Document 3).

特開2018-63198号公報JP 2018-63198 A 特開2019-15533号公報JP 2019-15533 A 特許第6037168号公報Patent No. 6037168

高レベル放射性物質からマイナーアクチノイドを抽出することで、抽出したマイナーアクチノイドを高速増殖炉等の燃料として再利用することができる。また、マイナーアクチノイドを除去することで廃棄物の処理負荷を低減することが可能となる。ここで、マイナーアクチノイドを燃料として再利用するためにはマイナーアクチノイドの燃焼技術が必要である。また、再利用の技術が実用化されていない状況では、分離したマイナーアクチノイドを安定に長期保管する必要がある。 By extracting minor actinides from high-level radioactive materials, the extracted minor actinides can be reused as fuel for fast breeder reactors and other reactors. In addition, removing the minor actinides can reduce the burden of waste disposal. However, in order to reuse minor actinides as fuel, minor actinide combustion technology is required. Furthermore, in situations where reuse technology has not yet been put to practical use, the separated minor actinides must be stored stably for long periods of time.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、マイナーアクチノイドをより安定な状態で固体にすることができる高レベル放射性物質処理システム及び高レベル放射性物質処理方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a high-level radioactive material processing system and a high-level radioactive material processing method that can convert minor actinides into a solid in a more stable state.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、放射性物質処理装置であって、マイナーアクチノイド及びランタノイドの少なくとも一方を抽出した液体にウランを供給するウラン供給部と、ウランが供給され、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを抽出した液体を加熱して一部の液体を蒸発させた後、さらに加熱して固化した固化体を作成する固化処理と、生成した前記固化体を焼結し、炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを内部に取り込んだ二酸化ウランの蛍石構造を生成する安定化処理を1つの装置で実行する固化安定化処理部と、を含む。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present disclosure provides a radioactive material treatment device that includes a uranium supply unit that supplies uranium to a liquid from which at least one of minor actinides and lanthanides has been extracted, a solidification process in which the liquid from which uranium is supplied and from which the minor actinides and lanthanides have been extracted is heated to evaporate some of the liquid, and then further heated to create a solidified body, and a stabilization process in which the solidified body thus created is sintered to remove some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components, and a fluorite structure of uranium dioxide having the minor actinides and lanthanides incorporated therein is created.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、高レベル放射性物質処理方法であって、マイナーアクチノイド及びランタノイドの少なくとも一方を抽出した液体にウランを供給するステップと、ウランが供給され、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを抽出した液体を加熱して一部の液体を蒸発させた後、さらに加熱して固化した固化体を作成する固化処理と、生成した前記固化体を焼結し、炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを内部に取り込んだ二酸化ウランの蛍石構造を生成する安定化処理を1つの装置で実行するステップと、を含む。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present disclosure provides a high-level radioactive material processing method, which includes the steps of: supplying uranium to a liquid from which at least one of minor actinides and lanthanides has been extracted; performing a solidification process in which the liquid from which uranium has been supplied and from which the minor actinides and lanthanides have been extracted is heated to evaporate some of the liquid, and then further heated to create a solidified body; and performing a stabilization process in a single apparatus to sinter the solidified body, remove some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components, and create a fluorite structure of uranium dioxide incorporating the minor actinides and the lanthanides.

本開示によれば、マイナーアクチノイドをより安定な状態の固体にすることができる。 This disclosure makes it possible to convert minor actinides into more stable solids.

図1は、本実施形態の高レベル放射性物質処理装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a high-level radioactive material treatment apparatus according to this embodiment. 図2は、他の実施形態の高レベル放射性物質処理装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a high-level radioactive material treatment apparatus according to another embodiment. 図3は、固化安定化処理部の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the solidification stabilization processing unit. 図4は、固化安定化処理部の他の例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the solidification stabilization processing unit.

以下に、本開示にかかる高レベル放射性物質処理装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本開示の高レベル放射性物質処理装置は、高レベル放射性物質からMA(マイナーアクチノイド)を抽出し、ガラス固化して安定化する。また、高レベル放射性物質処理装置は、高レベル放射性物質にランタノイドが含まれる場合、マイナーアクチノイドとともにランタノイドも抽出する。本開示において、「MA(マイナーアクチノイド)」とは、アクチノイドに属する超ウラン元素のうちPuを除いた元素である。「アクチノイド」とは、原子番号89から103までの元素の総称である。マイナーアクチノイドには、例えば、Np(ネプツニウム)、Am(アメリシウム)、Cm(キュリウム)が含まれる。「Ln(ランタノイド)」とは、原子番号57から71までの元素の総称である。 Below, an embodiment of the high-level radioactive material treatment device according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The high-level radioactive material treatment device according to the present disclosure extracts MA (minor actinides) from high-level radioactive material and stabilizes it by vitrification. Furthermore, when lanthanides are contained in the high-level radioactive material, the high-level radioactive material treatment device extracts the lanthanides as well as the minor actinides. In this disclosure, "MA (minor actinides)" refers to transuranium elements belonging to the actinides, excluding Pu. "Actinides" is a general term for elements with atomic numbers from 89 to 103. Minor actinides include, for example, Np (neptunium), Am (americium), and Cm (curium). "Ln (lanthanoid)" is a general term for elements with atomic numbers from 57 to 71.

図1は、本実施形態の高レベル放射性物質処理装置の概略構成を示す模式図である。図1に示す高レベル放射性物質処理装置(処理装置)10は、抽出装置12と、固化安定化装置13と、保管装置18と、を含む。固化安定化装置13は、固化装置14と、安定化装置16と、を含む。本実施形態の処理装置は、高レベル放射性物質として、高レベル放射性廃棄物(以下、「HALW」とも記す。)を用いた場合として説明する。廃液は、例えば、軽水炉から排出される使用済み核燃料の再処理で、使用済み核燃料の溶液からU(ウラン)及びPu(プルトニウム)を回収した後の液体である。廃液に含まれる高レベル放射性廃棄物には、核分裂生成物(以下、「FP」とも記す。)のほか、MA、ランタノイドが含まれる。高レベル放射性廃棄物(以下、「HALW」とも記す。)は、具体的には、ピューレックス(PUREX)法による再処理で生成する廃液が挙げられる。ピューレックス法では、UやPuを含む硝酸溶液と、トリブチルリン酸(TBP)と、ドデカン等の有機溶媒とを接触混合する。これにより、硝酸溶液中のUやPuがTBPと錯体を形成して有機溶媒側へ移動する。一方、FP、MA、Lnは硝酸溶液(廃液)側に残る。FP、MA、Lnを含有する硝酸溶液が、処理対象の廃液となる。 1 is a schematic diagram showing the schematic configuration of the high-level radioactive material treatment device of this embodiment. The high-level radioactive material treatment device (treatment device) 10 shown in FIG. 1 includes an extraction device 12, a solidification and stabilization device 13, and a storage device 18. The solidification and stabilization device 13 includes a solidification device 14 and a stabilization device 16. The treatment device of this embodiment will be described as a case in which high-level radioactive waste (hereinafter also referred to as "HALW") is used as the high-level radioactive material. The waste liquid is, for example, a liquid obtained after U (uranium) and Pu (plutonium) are recovered from the solution of spent nuclear fuel discharged from a light water reactor in the reprocessing of spent nuclear fuel. The high-level radioactive waste contained in the waste liquid includes fission products (hereinafter also referred to as "FP"), MA, and lanthanides. Specifically, the high-level radioactive waste (hereinafter also referred to as "HALW") is waste liquid generated by reprocessing using the PUREX method. In the Purex process, a nitric acid solution containing U and Pu is contacted and mixed with tributyl phosphate (TBP) and an organic solvent such as dodecane. As a result, U and Pu in the nitric acid solution form complexes with TBP and move to the organic solvent. Meanwhile, FP, MA, and Ln remain in the nitric acid solution (waste liquid). The nitric acid solution containing FP, MA, and Ln becomes the waste liquid to be treated.

抽出装置12は、廃液からMA成分を抽出する。抽出装置12は、廃液供給部22と、抽出剤供給部24と、希釈液供給部26と、MA抽出液生成部28と、を含む。廃液供給部22は、液体の高レベル放射性廃棄物であるHALWを貯留し、MA抽出液生成部28に供給する。本実施形態では、抽出剤供給部24と、希釈液供給部26と、を設けたが、抽出剤供給部24と希釈液供給部26とを1つの装置として、抽出剤が溶解した液相の有機溶媒を供給してもよい。 The extraction device 12 extracts MA components from the waste liquid. The extraction device 12 includes a waste liquid supply unit 22, an extractant supply unit 24, a diluent supply unit 26, and an MA extract liquid production unit 28. The waste liquid supply unit 22 stores HALW, which is liquid high-level radioactive waste, and supplies it to the MA extract liquid production unit 28. In this embodiment, the extractant supply unit 24 and the diluent supply unit 26 are provided, but the extractant supply unit 24 and the diluent supply unit 26 may be combined into a single device to supply a liquid phase organic solvent in which the extractant is dissolved.

抽出剤供給部24は、抽出剤をMA抽出液生成部28に供給する。抽出剤は、MA及びLnを捕捉する。また、抽出剤は、希釈液に移行、均一混合する液体である。抽出剤としては、例えば、MAやLnと錯体を形成する錯化剤を用いることができる。錯化剤は、選択的にMAと錯体を形成する錯化剤に比べて安価であることが好ましい。抽出剤の一例としては、n-オクチル(フェニル)-N,N’-ジイソブチルカルバモイルメチルフォスフィンオキシド-トリブチルリン酸混合物(CMPO-TBP混合物)、ジイソデシルリン酸、6,6’-ビス(5,5,8,8-テトラメチル-5,6,7,8-テトラヒドロ-1,2,4-ベンゾトリアジン-3-イル)-2,2’-ビピリジン(BTBP)、N,N’-ジブチル-N,N’-ジメチルテトラデシルマロナミド(DMDBTDMA)がある。抽出剤としては、DGA系の材料(錯化剤)を用いることが好ましい。錯化剤の具体例としては、N,N,N’,N’-テトラオクチル-3-オキサペンタンジアミド(TODGA)、テトラ(2-エチルヘキシル)ジグリコールアミド(T2EHDGA)等が挙げられる。抽出剤は1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The extractant supply unit 24 supplies the extractant to the MA extractant generating unit 28. The extractant captures MA and Ln. The extractant is a liquid that migrates to the dilution liquid and mixes uniformly. For example, a complexing agent that forms a complex with MA or Ln can be used as the extractant. The complexing agent is preferably less expensive than a complexing agent that selectively forms a complex with MA. Examples of extractants include n-octyl(phenyl)-N,N'-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide-tributyl phosphate mixture (CMPO-TBP mixture), diisodecyl phosphate, 6,6'-bis(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydro-1,2,4-benzotriazin-3-yl)-2,2'-bipyridine (BTBP), and N,N'-dibutyl-N,N'-dimethyltetradecylmalonamide (DMDBTDMA). As the extractant, it is preferable to use a DGA-based material (complexing agent). Specific examples of complexing agents include N,N,N',N'-tetraoctyl-3-oxapentanediamide (TODGA), tetra(2-ethylhexyl)diglycolamide (T2EHDGA), etc. The extractant may be used alone or in combination of two or more.

希釈液供給部26は、希釈液をMA抽出液生成部28に供給する。希釈液は、廃液の液体成分に不溶な有機相の材料(有機溶媒)である。有機溶媒は、使用する抽出剤に応じて適宜選定できる。有機溶媒は、再利用可能であること、安価であること、また、放射線劣化に耐性があることが望ましい。希釈液は、廃液の液体成分に不溶な有機相の材料である。希釈液は、廃液の液体から抽出剤を溶離する特性を備える。希釈液は、沸点が30℃以上100℃以下であることが好ましい。また、希釈液は、引火点を有していないまたは引火点が150℃以上であることが好ましい。希釈液として、上記範囲を満たす液体を用いることで、固化処理部での処理負荷を低減することができる。また、希釈液は、再利用しても熱や放射線による劣化が少ない材料であることが好ましく、再利用しても熱や放射線による劣化が少ない炭化水素系の構造を有する溶媒であることが好ましい。ここで、再利用しても熱や放射線による劣化が少ないとは、熱や放射線のエネルギーを受けて、低分子量の構造になったとしても、金属イオンと錯体を形成し難い性質をもつことである。希釈液としては、例えば、ハイドロフルオロカーボン(HFC)を用いることが好ましい。有機溶媒は1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、希釈液は、固化装置14でMAから分離した後、再利用が可能な液体とすることが好ましい。 The dilution liquid supply unit 26 supplies the dilution liquid to the MA extraction liquid generation unit 28. The dilution liquid is an organic phase material (organic solvent) that is insoluble in the liquid components of the waste liquid. The organic solvent can be appropriately selected depending on the extractant used. It is desirable that the organic solvent is reusable, inexpensive, and resistant to radiation deterioration. The dilution liquid is an organic phase material that is insoluble in the liquid components of the waste liquid. The dilution liquid has a property of eluting the extractant from the liquid of the waste liquid. The dilution liquid preferably has a boiling point of 30°C or more and 100°C or less. In addition, it is preferable that the dilution liquid does not have a flash point or has a flash point of 150°C or more. By using a liquid that satisfies the above range as the dilution liquid, the processing load in the solidification processing unit can be reduced. In addition, the dilution liquid is preferably a material that is less deteriorated by heat or radiation even when reused, and is preferably a solvent having a hydrocarbon structure that is less deteriorated by heat or radiation even when reused. Here, the phrase "there is little deterioration due to heat or radiation even when reused" means that even if the material is exposed to heat or radiation energy and becomes a low molecular weight structure, it has the property of being difficult to form a complex with a metal ion. As the diluent, for example, a hydrofluorocarbon (HFC) is preferably used. The organic solvent may be used alone or in combination of two or more kinds. In addition, it is preferable that the diluent is separated from the MA in the solidification device 14 and then made into a liquid that can be reused.

MA抽出液生成部28は、廃液と抽出剤と希釈液が供給される。MA抽出液生成部28は、溶媒抽出法により、廃液中のMA及びLnと抽出剤とを接触すると、MA及びLnが抽出剤側に移行する。MA及びLnを捕捉した抽出剤は、希釈液に内包される。MA抽出液生成部28は、抽出処理後、廃液に対して、希釈液を分離することで、希釈液中にMA及びLnを捕集した抽出剤が内包されたMA抽出液を生成する。MA抽出液生成部28は、連続的に各材料が供給され、MA抽出液を生成する連続式でも、間欠的に各材料が供給され、MA抽出液を生成するバッチ式でもよい。また、MA抽出液生成部28は、抽出剤でMAを選択的に捕捉する、あるいは、MA及びLnを同時に捕捉して処理してもよい。 The MA extract generating unit 28 is supplied with waste liquid, an extractant, and a diluent. When the MA and Ln in the waste liquid come into contact with the extractant by the solvent extraction method, the MA and Ln migrate to the extractant side. The extractant that has captured MA and Ln is encapsulated in the diluent. After the extraction process, the MA extract generating unit 28 separates the diluent from the waste liquid to generate an MA extract in which the extractant that has captured MA and Ln is encapsulated in the diluent. The MA extract generating unit 28 may be a continuous type in which each material is continuously supplied and an MA extract is generated, or a batch type in which each material is intermittently supplied and an MA extract is generated. The MA extract generating unit 28 may selectively capture MA with the extractant, or may simultaneously capture and process MA and Ln.

次に、固化安定化処理装置13について説明する。固化安定化処理装置13は、固化装置14と、安定化装置16と、を含む。固化安定化処理装置13は、固化装置14と、安定化装置16の熱処理を、1つの装置で実行する。固化安定化処理装置13の熱処理を実行する装置の構成は後述する。 Next, the solidification stabilization processing device 13 will be described. The solidification stabilization processing device 13 includes a solidification device 14 and a stabilization device 16. The solidification stabilization processing device 13 performs the heat treatment of the solidification device 14 and the stabilization device 16 in a single device. The configuration of the device that performs the heat treatment of the solidification stabilization processing device 13 will be described later.

固化装置14は、MA抽出液にウランを混合し、混合した液体の液体成分を除去し、固化体を生成する。固化装置14は、固化処理部40とウラン供給部44とを含む。ウラン供給部44は、固化処理部40のMA抽出液にウランを供給する。ウラン供給部44は、MA抽出液を構成する希釈液(有機溶媒)に対して均一溶解可能なウラン含有物質、例えば、有機U錯体、具体的には、ジピバロイルメタンのウラン錯体を供給する。有機U錯体中のウランは、4価や、6価の価数の状態で含有される。 The solidification device 14 mixes uranium with the MA extract, removes the liquid components of the mixed liquid, and produces a solidified body. The solidification device 14 includes a solidification processing unit 40 and a uranium supply unit 44. The uranium supply unit 44 supplies uranium to the MA extract in the solidification processing unit 40. The uranium supply unit 44 supplies a uranium-containing substance that is uniformly soluble in the diluent (organic solvent) that constitutes the MA extract, such as an organic U complex, specifically a uranium complex of dipivaloylmethane. The uranium in the organic U complex is contained in a valence state of tetravalent or hexavalent.

固化処理部40は、蒸留部45と、熱処理部46と、希釈液回収部47と、酸化ガス供給部48と、排ガス回収部49と、を備える。蒸留部45は、ウランが混合されたMA抽出液を例えば50℃から100℃に加熱し、希釈液を蒸発させる。熱処理部46は、蒸留部45と一体の装置で、希釈液を蒸発させた対象物をさらに加熱、例えば300℃に加熱して、残留物を熱分解、酸化物転換させる。希釈液回収部47は、蒸留部45と接続され、蒸留部45で蒸発された希釈液を回収する。希釈液回収部47は、回収した希釈液を希釈液供給部26に供給し、再利用する。酸化ガス供給部48は、熱処理部46に、酸化性ガス、例えば、酸素や空気を供給する。排ガス供給部49は、熱処理部46から排出される排ガスを回収する。 The solidification treatment section 40 includes a distillation section 45, a heat treatment section 46, a dilution liquid recovery section 47, an oxidation gas supply section 48, and an exhaust gas recovery section 49. The distillation section 45 heats the MA extract mixed with uranium to, for example, 50°C to 100°C to evaporate the dilution liquid. The heat treatment section 46 is an apparatus integrated with the distillation section 45, and further heats the object from which the dilution liquid has been evaporated, for example to 300°C, to thermally decompose the residue and convert it to oxide. The dilution liquid recovery section 47 is connected to the distillation section 45 and recovers the dilution liquid evaporated in the dilution section 45. The dilution liquid recovery section 47 supplies the recovered dilution liquid to the dilution liquid supply section 26 for reuse. The oxidation gas supply section 48 supplies an oxidizing gas, for example, oxygen or air, to the heat treatment section 46. The exhaust gas supply section 49 recovers the exhaust gas discharged from the heat treatment section 46.

固化処理部40は、蒸留部45でウランが混合されたMA抽出液を蒸留して、希釈液成分を除去する。固化処理部40は、希釈液を除去することで、抽出剤とMAとLnとウランを含む固化残留物が、錯体として残留する。また、固化処理部40は、蒸留部45での蒸留時に排出されるガスを希釈液回収部47で回収する。固化処理部40は、希釈液を蒸留した対象物を熱処理部46で酸化ガス供給部48から酸化性ガスを供給しながら加熱することで、抽出剤の成分、具体的には、C、N、O、H、成分を除去し、固化体を生成する。固化体は、酸化物となる。固化処理部40は、蒸留、熱処理としてバッチ式(回分式)、連続式(棚段塔や充填塔)等の公知の蒸発方式を用いることができる。蒸留部45は、処理温度をMA抽出液の希釈液の沸点を基準として、沸点-10℃以上沸点+20℃以下かつ引火点以下とすることが好ましい。熱処理部46は、熱分解処理、酸化物転換処理が発生する温度以上であり、例えば、300℃以上が例示される。 The solidification processing unit 40 distills the MA extract mixed with uranium in the distillation unit 45 to remove the dilution liquid components. By removing the dilution liquid, the solidification processing unit 40 leaves a solidified residue containing the extractant, MA, Ln, and uranium as a complex. The solidification processing unit 40 also recovers the gas discharged during distillation in the distillation unit 45 in the dilution liquid recovery unit 47. The solidification processing unit 40 heats the object obtained by distilling the dilution liquid in the heat treatment unit 46 while supplying an oxidizing gas from the oxidizing gas supply unit 48, thereby removing the components of the extractant, specifically, C, N, O, and H, and generating a solidified body. The solidified body becomes an oxide. The solidification processing unit 40 can use known evaporation methods such as a batch type (batch type) and a continuous type (plate tower or packed tower) for distillation and heat treatment. It is preferable that the distillation unit 45 sets the processing temperature to a boiling point of the diluted solution of the MA extract solution based on the boiling point of the diluted solution, and the boiling point of the diluted solution is -10°C or more and +20°C or less, and below the flash point. The heat treatment unit 46 is at a temperature at which thermal decomposition and oxide conversion processes occur, for example, 300°C or higher.

安定化装置16は、固化体から炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去する安定化処理を行う。安定化装置16は、安定化処理部50を有する。 The stabilization device 16 performs a stabilization process to remove some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components from the solidified body. The stabilization device 16 has a stabilization processing section 50.

安定化処理部50は、還元部52と、還元ガス供給部54と、排ガス回収部56と、を備える。還元部52は、固化体を還元性雰囲気で加熱し、か焼、焼結する。還元部52は、蒸留部45、熱処理部46と一体の装置である。還元ガス供給部54は、還元部52に還元性ガス、例えば水素を供給する。排ガス回収部56は、還元部52から排出される排ガスを回収する。 The stabilization treatment section 50 includes a reduction section 52, a reduction gas supply section 54, and an exhaust gas recovery section 56. The reduction section 52 heats the solidified body in a reducing atmosphere and calcines and sinters it. The reduction section 52 is an apparatus integrated with the distillation section 45 and the heat treatment section 46. The reduction gas supply section 54 supplies a reducing gas, such as hydrogen, to the reduction section 52. The exhaust gas recovery section 56 recovers the exhaust gas discharged from the reduction section 52.

安定化処理部50は、還元ガス供給部54から還元部52に還元ガスを供給しつつ、還元部52で固化体を加熱し、か焼、焼結することで、処理対象物から炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、蛍石構造で固化させる。具体的には、安定化処理部50は、固化体を焼結することで、脱硝、熱分解処理を行い、固化体中の不純物成分(有機物成分,硝酸成分,水分)つまり、CHON成分を除去し、その後焼結させる。焼結温度は、例えば、600℃以上800℃以下である。 The stabilization treatment unit 50 supplies reducing gas from the reducing gas supply unit 54 to the reducing unit 52 while heating, calcining, and sintering the solidified body in the reducing unit 52, thereby removing some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components from the treatment target and solidifying it into a fluorite structure. Specifically, the stabilization treatment unit 50 sinters the solidified body to perform denitration and pyrolysis treatment, remove impurity components (organic components, nitric acid components, moisture) in the solidified body, i.e., CHON components, and then sinters it. The sintering temperature is, for example, 600°C or higher and 800°C or lower.

安定化処理部50は、ウランが含有された固化体の不純物成分を除去し、その後、還元性雰囲気にて焼結すること、MAやLnを固溶した蛍石構造のウラン酸化物を得ることができる。一例としては、蒸留することで、固化体として、[M3+・(NO ・m(抽出剤)]+([U4+・(NO ・n(配位子)]または[M3+・(NO ・m(抽出剤)]+([UO 2+・(NO ・n(配位子)]が生成される。ここで、Mは、MAまたはLnである。この固化体を熱処理し、CHON成分を除去することで、M+U+(αCO+βHO+γNO)となり、(αCO+βHO+γNO)が除去される。さらに、M+Uを焼結することで、蛍石構造の酸化物となるUMRMが形成される。RMは、M(Ln or MA)/Uであり、Uに対するLnorMAの当量比である。安定化装置16は、保管時にガス化する可能性がある成分である炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、MAとLnを含有する二酸化ウランの蛍石構造とすることで、熱及び化学的安定性の高い固化体とする。 The stabilization treatment unit 50 removes impurity components from the solidified body containing uranium, and then sinters the solidified body in a reducing atmosphere, thereby obtaining uranium oxide having a fluorite structure in which MA and Ln are dissolved. As an example, by distillation, a solidified matter consisting of [M3 + .( NO3- ) 3.m (extractant)] + ([U4 + .( NO3- ) 4.n (ligand)] or [M3 + .( NO3- ) 3.m (extractant)] + ([ UO22 + .( NO3- ) 2.n (ligand)] is generated. Here, M is MA or Ln. By heat treating this solidified matter and removing the CHON component, it becomes M aOb + U 3 O 8 + ( αCO2 + βH2O + γNOx ), and ( αCO2 + βH2O + γNOx ) is removed. Furthermore, by sintering M aOb + U 3 O 8 , it becomes an oxide with a fluorite structure , UM RM O y is formed. RM is M(Ln or MA)/U, which is the equivalent ratio of Ln or MA to U. The stabilization device 16 removes some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components that may gasify during storage, and forms a fluorite structure of uranium dioxide containing MA and Ln, thereby producing a solidified body with high thermal and chemical stability.

保管装置18は、安定化処理した処理物を保管する。保管装置18は、保管部60を含む。保管部60は、安定化処理したMAを含む物質を固体の状態で保管する。保管部60は、例えば、キャスクである。また、保管部60を地中に設け、安定化処理した処理物を地中に埋設してもよい。 The storage device 18 stores the stabilized treated material. The storage device 18 includes a storage section 60. The storage section 60 stores the stabilized MA-containing material in a solid state. The storage section 60 is, for example, a cask. The storage section 60 may also be provided underground, and the stabilized treated material may be buried underground.

処理システム10の保管部60で保管しているMAを含む物質は、原子力発電システムの燃料として使用することができる。MAを燃料として燃焼させる場合、保管している蛍石構造の固化体を溶解させ、U、MA及びLnを含む溶液を生成する(固化体溶解)。次に、得られた溶液に対してU、MAの精製処理を行う(MA精製)。MA精製では、例えば、得られた溶液中のU及びMAとLnとを分離し、必要に応じてMAから高発熱性のMAを分離する。次に、得られたU及びMA(Np、Am等)をU、Puと混合し、混合酸化物を得ることにより、燃料を製造する(MA燃料製造)。得られた燃料は高速増殖炉等で燃焼させる(MA燃焼)。 The MA-containing material stored in the storage section 60 of the processing system 10 can be used as fuel for a nuclear power generation system. When burning MA as fuel, the stored solidified body with a fluorite structure is melted to produce a solution containing U, MA, and Ln (solidified body melting). Next, the resulting solution is subjected to a purification process for U and MA (MA purification). In MA purification, for example, U and MA in the resulting solution are separated from Ln, and highly exothermic MA is separated from MA as necessary. Next, the resulting U and MA (Np, Am, etc.) are mixed with U and Pu to obtain a mixed oxide, thereby producing fuel (MA fuel production). The resulting fuel is burned in a fast breeder reactor or the like (MA combustion).

本実施形態の処理装置10は、抽出装置12で、廃液に、抽出剤、希釈液を投入し、混合することで、廃液からLnとともにMAを分離する分離処理を行い、MA抽出液を生成する。次に、処理装置10は、固化装置14で、MA抽出液から希釈液を蒸留し、かつ、Uを供給することで、UとMA及びLnを含有する固化体を生成する。次に、処理装置10は、安定化装置16で、MAを含有する固化体から、有機成分(CHON)を除去した蛍石構造を形成させる。処理装置10は、保管装置18で、蛍石構造の処理物を保管する。 In the processing device 10 of this embodiment, an extractant and a diluent are added to the waste liquid in the extraction device 12, and then mixed to perform a separation process to separate MA from the waste liquid together with Ln, thereby producing an MA extract. Next, in the solidification device 14, the processing device 10 distills the diluent from the MA extract and supplies U to produce a solidified body containing U, MA, and Ln. Next, in the stabilization device 16, the processing device 10 forms a fluorite structure by removing organic components (CHON) from the solidified body containing MA. The processing device 10 stores the processed product with the fluorite structure in the storage device 18.

処理装置10は、固化安定化装置13の熱処理を1つの装置で実行することで、装置構成を簡素化することができる。また、処理装置10は、1つの装置で複数の処理が実行できることで、放射性物質の搬送回数を減らすことができ、処理をより安全に行うことができる。 The processing device 10 can simplify the device configuration by performing the heat treatment of the solidification stabilization device 13 in a single device. In addition, the processing device 10 can perform multiple processes in a single device, reducing the number of times radioactive materials need to be transported, making processing safer.

また、希釈剤を沸点が30℃以上100℃以下、または、引火点を有していないまたは引火点が150℃以上とすることで、固化処理で希釈剤を回収しやすくでき、また、必要なエネルギーも小さくできる。 In addition, by using a diluent with a boiling point between 30°C and 100°C, or with no flash point or with a flash point of 150°C or higher, the diluent can be easily recovered in the solidification process and the required energy can be reduced.

処理装置10は、LnとともにMAを分離し、固化し、安定化させる。これにより、液体の高レベル放射性廃棄物からMAを効率よく抽出することができ、廃棄物の処分負荷を小さくすることができ、固化することができる。また、MA及びLnを抽出し、安定化させた物質とすることで、MAを燃料として再利用するために保管する場合も、安定して保管することができる。また、再利用する場合、固化体を溶解する処理のみで、再利用可能な状態とすることができる。 The processing device 10 separates, solidifies, and stabilizes MA along with Ln. This allows MA to be efficiently extracted from liquid high-level radioactive waste, reducing the waste disposal burden and solidifying it. Furthermore, by extracting MA and Ln and turning them into a stabilized substance, the MA can be stored stably even when it is stored for reuse as fuel. Furthermore, when it is to be reused, it can be made reusable by simply dissolving the solidified body.

また、MAとLnを分離せずに処理することで、MAとLnとを分離する処理が不要になり、処理負荷を小さくすることができる。 In addition, by processing MA and Ln without separating them, the process of separating MA and Ln is unnecessary, and the processing load can be reduced.

また、処理装置10は、抽出剤として、硝酸系の物質を含有する高放射性物質に対してMA抽出液を生成する際に、第三相を形成しない抽出剤を用いることが好ましい。具体的には、DGA系の材料を用いることが好ましい。一例としては、T2EHDGAがあるまた、抽出剤は、安定化装置16での処理時に除去できる材料、具体的には、炭素,水素,窒素,酸素のみで構成された材料とすることが好ましい。また、抽出剤は、腐食性成分を含まないことが好ましい。 In addition, when producing an MA extract from highly radioactive materials containing nitric acid-based substances, the processing device 10 preferably uses an extractant that does not form a third phase. Specifically, it is preferable to use a DGA-based material. One example is T2EHDGA. Furthermore, it is preferable that the extractant be a material that can be removed during processing in the stabilization device 16, specifically a material composed only of carbon, hydrogen, nitrogen, and oxygen. Furthermore, it is preferable that the extractant does not contain any corrosive components.

また、処理装置10は、ウラン供給部44でMAとLnを含有する液体にウランを供給し、固化体を生成し、その後、安定化装置16で焼結することで、MA及びLnを固定化した二酸化ウランの蛍石構造とすることができる。これにより、安定化処理した後の固体として、長期安定な結晶構造とすることができ、MAを安定して保管することができる。具体的には、蛍石構造に、3価のMA及びLnを固溶することができ、MAとLnの混合またはどちらか一方のみの酸化物構造と比較して、安定した蛍石構造とすることができる。また、ウランを用いて、結晶構造を形成することで、MAを含有する固体を再処理して使用する場合、不要な成分、例えばSi、Na,Ca等が混入していない構造とすることができる。これにより、再処理時に使用しやすい状態で安定化した物質とすることができる。 In addition, the processing device 10 supplies uranium to a liquid containing MA and Ln in the uranium supply unit 44, generates a solidified body, and then sinters it in the stabilization device 16, thereby forming a fluorite structure of uranium dioxide in which MA and Ln are fixed. This allows the solid to have a long-term stable crystal structure after stabilization processing, and MA can be stored stably. Specifically, trivalent MA and Ln can be dissolved in the fluorite structure, and a stable fluorite structure can be obtained compared to a mixture of MA and Ln or an oxide structure of only one of them. Furthermore, by forming a crystal structure using uranium, when a solid containing MA is reprocessed and used, it is possible to obtain a structure that is free of unnecessary components such as Si, Na, Ca, etc. This allows the substance to be stabilized in a state that is easy to use when reprocessing.

ウラン供給部44は、ウランを有機物質の錯体で供給することが好ましい。これにより、希釈液への溶解を容易にすることができる。ここで、有機U錯体に配位させる配位子は、炭素,水素,窒素,酸素のみで構成されたものを使用することが好ましい。また、有機U錯体に配位させる配位子は、安定化(熱分解)が容易かつ腐食性成分等が含まれていないことが好ましい。これにより、安定化処理時に好適に除去することができ、MAを含有した物質を安定化した物質とすることができ、安定して保管することができる。 The uranium supply unit 44 preferably supplies uranium in the form of an organic substance complex. This makes it easier to dissolve the uranium in the diluent. Here, it is preferable to use a ligand that is coordinated to the organic U complex and that is composed only of carbon, hydrogen, nitrogen, and oxygen. It is also preferable that the ligand that is coordinated to the organic U complex is easy to stabilize (thermally decompose) and does not contain corrosive components, etc. This allows it to be suitably removed during the stabilization process, and the MA-containing substance can be made into a stabilized substance, which can be stored stably.

上記実施形態では、抽出装置12で、有機溶媒で抽出したMA抽出液を生成し、固化処理したが、これに限定されない。処理装置は、液相にMAを抽出した逆抽出液を生成し、固化し、安定化してもよい。 In the above embodiment, the extraction device 12 produces an MA extract by extraction with an organic solvent and performs a solidification process, but this is not limited to the above. The processing device may produce a stripped liquid in which MA is extracted into a liquid phase, solidify it, and stabilize it.

図2は、他の実施形態の高レベル放射性物質処理装置の概略構成を示す模式図である。図2に示す高レベル放射性物質処理装置(処理装置)10Aは、抽出装置12Aと、固化安定化装置13Aと、保管装置18と、を含む。固化安定化装置13Aは、固化装置14Aと、安定化装置16Aと、を含む。本実施形態の処理装置10Aは、処理装置10と同様に高レベル放射性物質として、高レベル放射性廃棄物(以下、「HALW」とも記す。)を用いた場合として説明する。 Figure 2 is a schematic diagram showing the general configuration of a high-level radioactive material treatment device of another embodiment. The high-level radioactive material treatment device (treatment device) 10A shown in Figure 2 includes an extraction device 12A, a solidification and stabilization device 13A, and a storage device 18. The solidification and stabilization device 13A includes a solidification device 14A and a stabilization device 16A. The treatment device 10A of this embodiment will be described as a case in which high-level radioactive waste (hereinafter also referred to as "HALW") is used as the high-level radioactive material, similar to the treatment device 10.

抽出装置12Aは、廃液からMA成分を抽出する。抽出装置12Aは、廃液供給部22と、抽出剤供給部24と、希釈液供給部26と、MA抽出液生成部28と、MA逆抽出液生成部30と、逆抽出剤供給部32と、希釈液供給部34と、を含む。廃液供給部22は、液体の高レベル放射性廃棄物であるHALWを貯留し、MA抽出液生成部28に供給する。 The extraction device 12A extracts MA components from the waste liquid. The extraction device 12A includes a waste liquid supply unit 22, an extractant supply unit 24, a diluent supply unit 26, an MA extract liquid production unit 28, an MA stripping liquid production unit 30, a stripping agent supply unit 32, and a diluent supply unit 34. The waste liquid supply unit 22 stores HALW, which is a liquid high-level radioactive waste, and supplies it to the MA extract liquid production unit 28.

抽出剤供給部24は、抽出剤をMA抽出液生成部28に供給する。抽出剤は、MA及びLnを捕捉する。また、抽出剤は、希釈液に移行する液体である。抽出剤としては、例えば、MAやLnと錯体を形成する錯化剤を用いることができる。錯化剤は、選択的にMAと錯体を形成する錯化剤に比べて安価であることが好ましい。抽出剤の一例としては、n-オクチル(フェニル)-N,N’-ジイソブチルカルバモイルメチルフォスフィンオキシド-トリブチルリン酸混合物(CMPO-TBP混合物)、ジイソデシルリン酸、6,6’-ビス(5,5,8,8-テトラメチル-5,6,7,8-テトラヒドロ-1,2,4-ベンゾトリアジン-3-イル)-2,2’-ビピリジン(BTBP)、N,N’-ジブチル-N,N’-ジメチルテトラデシルマロナミド(DMDBTDMA)がある。抽出剤としては、DGA系の材料(錯化剤)を用いることが好ましい。錯化剤の具体例としては、N,N,N’,N’-テトラオクチル-3-オキサペンタンジアミド(TODGA)、テトラ(2-エチルヘキシル)ジグリコールアミド(T2EHDGA)等が挙げられる。抽出剤は1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The extractant supply unit 24 supplies the extractant to the MA extractant generating unit 28. The extractant captures MA and Ln. The extractant is a liquid that transfers to the dilution liquid. For example, a complexing agent that forms a complex with MA or Ln can be used as the extractant. The complexing agent is preferably less expensive than a complexing agent that selectively forms a complex with MA. Examples of extractants include n-octyl(phenyl)-N,N'-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide-tributyl phosphate mixture (CMPO-TBP mixture), diisodecyl phosphate, 6,6'-bis(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydro-1,2,4-benzotriazin-3-yl)-2,2'-bipyridine (BTBP), and N,N'-dibutyl-N,N'-dimethyltetradecylmalonamide (DMDBTDMA). As the extractant, it is preferable to use a DGA-based material (complexing agent). Specific examples of complexing agents include N,N,N',N'-tetraoctyl-3-oxapentanediamide (TODGA), tetra(2-ethylhexyl)diglycolamide (T2EHDGA), etc. The extractant may be used alone or in combination of two or more.

希釈液供給部26は、希釈液をMA抽出液生成部28に供給する。希釈液は、廃液の液体成分に不溶な有機相の材料(有機溶媒)である。有機溶媒は、使用する抽出剤に応じて適宜選定できる。有機溶媒は、再利用可能であること、安価であること、また、放射線劣化に耐性があることが望ましい。有機溶媒の具体例としては、例えばn-ドデカンが挙げられる。有機溶媒は1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、希釈液は、MA逆抽出液生成部30でMAから分離した後、再利用が可能な液体とすることが好ましい。 The diluent supply unit 26 supplies the diluent to the MA extract production unit 28. The diluent is an organic phase material (organic solvent) that is insoluble in the liquid components of the waste liquid. The organic solvent can be appropriately selected depending on the extractant used. It is desirable that the organic solvent is reusable, inexpensive, and resistant to radiation degradation. A specific example of an organic solvent is n-dodecane. One type of organic solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination. In addition, it is preferable that the diluent is separated from MA in the MA stripping production unit 30 and then made into a reusable liquid.

MA抽出液生成部28は、廃液と抽出剤と希釈液とが供給される。MA抽出液生成部28は、溶媒抽出法により、廃液中のMA及びLnと抽出剤とを接触すると、MA及びLnが抽出剤側に移行する。また、抽出剤は、希釈液側に移行する。MA抽出液生成部28は、抽出処理後、廃液に対して、希釈液を分離することで、MA及びLnを捕集した抽出剤であるMA抽出液を生成する。MA抽出液生成部28は、連続的に各材料が供給され、MA抽出液を生成する連続式でも、間欠的に各材料が供給され、MA抽出液を生成するバッチ式でもよい。本実施形態では、抽出剤供給部24と、希釈液供給部26と、を設けたが、抽出剤供給部24と希釈液供給部26とを1つの装置として、抽出剤が溶解した液相の有機溶媒を供給してもよい。 The MA extract generating unit 28 is supplied with waste liquid, an extractant, and a diluent. When the MA and Ln in the waste liquid come into contact with the extractant by the solvent extraction method, the MA and Ln migrate to the extractant side. The extractant also migrates to the diluent side. The MA extract generating unit 28 separates the diluent from the waste liquid after the extraction process to generate an MA extract, which is an extractant that has captured MA and Ln. The MA extract generating unit 28 may be a continuous type in which each material is continuously supplied and an MA extract is generated, or a batch type in which each material is intermittently supplied and an MA extract is generated. In this embodiment, the extractant supply unit 24 and the diluent supply unit 26 are provided, but the extractant supply unit 24 and the diluent supply unit 26 may be combined into one device to supply an organic solvent in a liquid phase in which the extractant is dissolved.

MA逆抽出液生成部30は、MA抽出液生成部28から、MA抽出液が供給され、逆抽出剤供給部32から逆抽出剤が供給される。 The MA back-extraction liquid generation unit 30 is supplied with the MA extract from the MA extract generation unit 28 and with the back-extraction agent from the back-extraction agent supply unit 32.

逆抽出剤供給部32は、MA抽出液から液相にMA及びLnを移動させる物質を、逆抽出剤として供給する。逆抽出剤は、例えば、硝酸である。逆抽出剤は、液相の希釈液、例えば水で希釈されている。水熱処理促進剤供給部34は、水熱処理促進剤をMA逆抽出液生成部30に供給する。水熱処理促進剤は、中性から塩基性の液体であり、CNOHで構成された還元剤、例えば、アルデヒド化合物、アミン化合物等である。ここで、MA抽出剤と逆抽出剤と水熱処理促進剤との混合の準備は、本実施形態に限定されない。水熱処理促進剤供給部34は、MA抽出液に逆抽出剤を供給して、MA逆抽出液に対して、水熱処理促進剤を供給してもよい。 The back extraction agent supply unit 32 supplies a substance that transfers MA and Ln from the MA extract to the liquid phase as a back extraction agent. The back extraction agent is, for example, nitric acid. The back extraction agent is diluted with a diluent of the liquid phase, for example, water. The hydrothermal treatment promoter supply unit 34 supplies the hydrothermal treatment promoter to the MA back extraction liquid production unit 30. The hydrothermal treatment promoter is a neutral to basic liquid and is a reducing agent composed of CNOH, for example, an aldehyde compound, an amine compound, etc. Here, the preparation of the mixture of the MA extract, the back extraction agent, and the hydrothermal treatment promoter is not limited to this embodiment. The hydrothermal treatment promoter supply unit 34 may supply the back extraction agent to the MA extract and supply the hydrothermal treatment promoter to the MA back extraction liquid.

MA逆抽出液生成部30は、MA抽出液と、逆抽出剤を含む希釈液と、を接触させ、有機相のMA抽出液に含まれるMAとLnを、逆抽出剤を含む希釈液側に移行させる。抽出装置12Aは、処理後の、MA抽出液中の有機溶媒(抽出剤及び希釈液)を、再利用するようにしてもよい。MA逆抽出液生成部30は、固化処理14Aでの処理時の成分比を所定の比とするために、液体の酸濃度、逆抽出剤の量を制御する。 The MA stripping liquid generator 30 brings the MA extract into contact with a diluent containing a stripping agent, and transfers the MA and Ln contained in the organic phase MA extract to the diluent containing a stripping agent. The extraction device 12A may reuse the organic solvent (extractant and diluent) in the MA extract after processing. The MA stripping liquid generator 30 controls the acid concentration of the liquid and the amount of stripping agent to set the component ratio during processing in the solidification process 14A to a predetermined ratio.

次に、固化安定化処理装置13Aについて説明する。固化安定化処理装置13Aは、固化装置14Aと、安定化装置16Aと、を含む。固化安定化処理装置13Aは、固化装置14Aと、安定化装置16Aの熱処理を、1つの装置で実行する。固化安定化処理装置13Aの熱処理を実行する装置の構成は後述する。 Next, the solidification stabilization processing device 13A will be described. The solidification stabilization processing device 13A includes a solidification device 14A and a stabilization device 16A. The solidification stabilization processing device 13A performs the heat treatment of the solidification device 14A and the stabilization device 16A in a single device. The configuration of the device that performs the heat treatment of the solidification stabilization processing device 13A will be described later.

固化装置14Aは、MA逆抽出液にウランを供給し、混合した液体の液体成分を除去し、固化体を生成する。固化装置14Aは、固化処理部40Aとウラン供給部44Aとを含む。ウラン供給部44Aは、固化処理部40AのMA逆抽出液にウランを供給する。ウラン供給部44Aは、MA逆抽出液を構成する液相の溶媒に対して均一溶解可能なウラン含有物質を供給する。ウランは、4価や、6価の価数の状態で液相に溶解する。 The solidification device 14A supplies uranium to the MA stripping liquid, removes the liquid components of the mixed liquid, and produces a solidified body. The solidification device 14A includes a solidification processing unit 40A and a uranium supply unit 44A. The uranium supply unit 44A supplies uranium to the MA stripping liquid of the solidification processing unit 40A. The uranium supply unit 44A supplies a uranium-containing material that is homogeneously soluble in the liquid phase solvent that constitutes the MA stripping liquid. Uranium dissolves in the liquid phase in a valence state of tetravalent or hexavalent.

固化処理部40Aは、水熱処理部45Aと、熱処理部46Aと、排ガス回収部47Aと、酸化ガス供給部48Aと、排ガス回収部49Aと、を備える。水熱処理部45Aは、ウランが混合されたMA逆抽出液を例えば80℃から150℃に加熱し、水熱処理、酸化物転換処理を発生させ、液体成分を蒸発させる。液体成分には、水熱処理促進剤も含まれる。熱処理部46Aは、水熱処理部45Aと一体の装置で、液体を蒸発させた対象物をさらに加熱、例えば300℃に加熱して、残留物を熱分解させる。排ガス回収部47Aは、水熱処理部45Aと接続され、水熱処理部45Aで蒸発された排ガスを回収する。酸化ガス供給部48Aは、熱処理部46Aに、酸化性ガス、例えば、酸素や空気を供給する。排ガス供給部49Aは、熱処理部46Aから排出される排ガスを回収する。 The solidification treatment section 40A includes a hydrothermal treatment section 45A, a heat treatment section 46A, an exhaust gas recovery section 47A, an oxidizing gas supply section 48A, and an exhaust gas recovery section 49A. The hydrothermal treatment section 45A heats the MA stripping liquid mixed with uranium to, for example, 80°C to 150°C, causing hydrothermal treatment and oxide conversion treatment, and evaporating the liquid components. The liquid components also include a hydrothermal treatment promoter. The heat treatment section 46A is an apparatus integrated with the hydrothermal treatment section 45A, and further heats the object from which the liquid has been evaporated, for example to 300°C, to thermally decompose the residue. The exhaust gas recovery section 47A is connected to the hydrothermal treatment section 45A and recovers the exhaust gas evaporated by the hydrothermal treatment section 45A. The oxidizing gas supply section 48A supplies an oxidizing gas, for example, oxygen or air, to the heat treatment section 46A. The exhaust gas supply section 49A recovers the exhaust gas discharged from the heat treatment section 46A.

固化処理部40Aは、水熱処理部45Aでウランが混合されたMA逆抽出液を水熱合成して、MA、ウランを含む固化物が形成される。固化体と希釈液成分を固液分離することで、液体成分を除去する。また、水熱処理促進剤を添加することで、水熱反応を促進させることができる。固化処理部40Aは、液体除去し、酸化させた対象物を熱処理部46Aで酸化ガス供給部48Aから酸化性ガスを供給しながら加熱することで、抽出剤の成分、具体的には、C、N、O、H、成分を除去し、固化体を生成する。固化体は、U,MA,Lnを含有する。具体的には、固化物は、UO及びM酸化物前駆体を含む。M酸化物前駆体は、MOOH、M(OH)等である。Mは、MA及びLnの少なくとも一方である。水熱処理部45Aは、水熱処理の処理温度として、80℃以上150℃以下、処理時間として、0.5h以上20h以下が、例示される。熱処理部46は、熱分解処理が発生する温度以上の温度であり、例えば、300℃以上が例示される。 The solidification treatment section 40A performs hydrothermal synthesis of the MA stripping solution mixed with uranium in the hydrothermal treatment section 45A to form a solidified material containing MA and uranium. The liquid component is removed by solid-liquid separation of the solidified body and the dilution liquid component. In addition, the hydrothermal reaction can be promoted by adding a hydrothermal treatment promoter. The solidification treatment section 40A heats the object from which the liquid has been removed and which has been oxidized while supplying an oxidizing gas from the oxidizing gas supply section 48A in the heat treatment section 46A, thereby removing the components of the extractant, specifically, C, N, O, H, and generating a solidified body. The solidified body contains U, MA, and Ln. Specifically, the solidified body contains UO2 and an M oxide precursor. The M oxide precursor is MOOH, M(OH) 3 , etc. M is at least one of MA and Ln. The hydrothermal treatment treatment section 45A is exemplified by a treatment temperature of 80°C or more and 150°C or less, and a treatment time of 0.5h or more and 20h or less. The heat treatment section 46 is heated to a temperature equal to or higher than the temperature at which pyrolysis occurs, for example, 300° C. or higher.

安定化装置16Aは、固化体から炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、蛍石構造の固化体を生成する安定化処理を行う。安定化装置16Aは、安定化処理部50Aを有する。 The stabilization device 16A performs a stabilization process to remove some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components from the solidified body and generate a solidified body with a fluorite structure. The stabilization device 16A has a stabilization processing unit 50A.

安定化処理部50Aは、還元部52Aと、還元ガス供給部54Aと、排ガス回収部56Aと、を備える。還元部52Aは、固化体を還元性雰囲気で加熱し、か焼、焼結する。還元部52Aは、蒸留部45A、熱処理部46Aと一体の装置である。還元ガス供給部54Aは、還元部52Aに還元性ガス、例えば水素を供給する。排ガス回収部56Aは、還元部52から排出される排ガスを回収する。 The stabilization treatment section 50A includes a reduction section 52A, a reduction gas supply section 54A, and an exhaust gas recovery section 56A. The reduction section 52A heats the solidified body in a reducing atmosphere and calcines and sinters it. The reduction section 52A is an integrated device with the distillation section 45A and the heat treatment section 46A. The reduction gas supply section 54A supplies a reducing gas, such as hydrogen, to the reduction section 52A. The exhaust gas recovery section 56A recovers the exhaust gas discharged from the reduction section 52.

安定化処理部50Aは、還元ガス供給部54から還元部52Aに還元ガスを供給しつつ、還元部52Aで固化体を加熱し、か焼、焼結することで、処理対象物を蛍石構造で固化させる。具体的には、安定化処理部50Aは、固化体を焼結することで、脱硝、熱分解処理を行い、固化体中の不純物成分(有機物成分,硝酸成分,水分)つまり、CHON成分を除去し、その後焼結させる。焼結温度は、例えば、600℃以上800℃以下である。 The stabilization treatment unit 50A supplies reducing gas from the reducing gas supply unit 54 to the reduction unit 52A while heating, calcining, and sintering the solidified body in the reduction unit 52A, solidifying the object to be treated into a fluorite structure. Specifically, the stabilization treatment unit 50A sinters the solidified body to perform denitration and pyrolysis treatment, remove impurity components (organic components, nitric acid components, moisture) in the solidified body, i.e., CHON components, and then sinters it. The sintering temperature is, for example, 600°C or higher and 800°C or lower.

安定化処理部50Aは、ウランが含有された固化体の不純物成分を除去し、その後、焼結することで、MAやLnを固溶した蛍石構造のウラン酸化物を得ることができる。安定化装置16Aは、保管時にガス化する可能性がある成分である炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、MAとLnを含有する二酸化ウランの蛍石構造とすることで、熱及び化学的安定性の高い固化体とする。 The stabilization processing section 50A removes impurity components from the solidified body containing uranium, and then sinters it to obtain uranium oxide with a fluorite structure containing MA and Ln in solid solution. The stabilization device 16A removes some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components that may gasify during storage, and creates a fluorite structure of uranium dioxide containing MA and Ln, resulting in a solidified body with high thermal and chemical stability.

保管装置18は、安定化処理した処理物を保管する。保管装置18は、保管部60を含む。保管部60は、安定化処理したMAを含む物質を固体の状態で保管する。保管部60は、例えば、キャスクである。また、保管部60を地中に設け、安定化処理した処理物を地中に埋設してもよい。 The storage device 18 stores the stabilized treated material. The storage device 18 includes a storage section 60. The storage section 60 stores the stabilized MA-containing material in a solid state. The storage section 60 is, for example, a cask. The storage section 60 may also be provided underground, and the stabilized treated material may be buried underground.

本実施形態の処理装置10Aは、抽出装置12Aで、抽出及び逆抽出を行い、MAを液相に含有させた溶液を処理し、ウランを供給し、安定化装置16AでMA及びLnを固定化した二酸化ウランの蛍石構造とすることができる。 In the processing device 10A of this embodiment, extraction and back-extraction are performed in the extraction device 12A, a solution containing MA in the liquid phase is processed, uranium is supplied, and a fluorite structure of uranium dioxide with MA and Ln fixed therein is formed in the stabilization device 16A.

処理装置10Aは、固化安定化装置13の熱処理を1つの装置で実行することで、装置構成を簡単にすることができる。また、処理装置10Aは、1つの装置で複数の実行できることで、放射性物質の搬送を減らすことができ、処理をより安全に行うことができる。 The processing device 10A can simplify the device configuration by performing the heat treatment of the solidification stabilization device 13 in a single device. In addition, since the processing device 10A can perform multiple processes in a single device, it is possible to reduce the transportation of radioactive materials, making processing safer.

また、逆抽出を行う場合も、蛍石構造とすることで、安定化処理した後の固体として、長期安定な結晶構造とすることができ、MAを安定して保管することができる。具体的には、蛍石構造に、3価のMA及びLnを固溶することができ、安定した蛍石構造をより安定した構造とすることができる。また、ウランを用いて、結晶構造を形成することで、MAを含有する固体を再処理して使用する場合、不要な成分、例えばSi、Na,Ca等が混入していない構造とすることができる。これにより、再処理時に使用しやすい状態で安定化した物質とすることができる。また、処理装置10Aは、処理装置10と同様の各種効果を得ることができる。 In addition, even when performing back extraction, by forming a fluorite structure, it is possible to obtain a long-term stable crystal structure as a solid after stabilization processing, and MA can be stored stably. Specifically, trivalent MA and Ln can be dissolved in the fluorite structure, making the stable fluorite structure even more stable. Furthermore, by forming a crystal structure using uranium, it is possible to obtain a structure that is free of unnecessary components such as Si, Na, Ca, etc., when the solid containing MA is reprocessed and used. This makes it possible to obtain a substance that is stabilized in a state that is easy to use when reprocessing. Furthermore, the processing device 10A can obtain various effects similar to those of the processing device 10.

処理装置10、10Aのウラン供給部44は、抽出装置で抽出された液体に含まれるマイナーアクチノイドとランタノイドとの総モル量の等モル量以上のウランを供給することが好ましい。これにより、保管時の固体物の蛍石構造より安定した構造とすることができる。 It is preferable that the uranium supply unit 44 of the processing device 10, 10A supplies uranium in an amount equal to or greater than the total molar amount of minor actinides and lanthanides contained in the liquid extracted by the extraction device. This allows for a more stable structure than the fluorite structure of the solid material during storage.

次に、図3を用いて、固化安定化処理部の一例について説明する。図3は、固化安定化処理部の一例を示す模式図である。図3に示す固化安定化処理部100は、固化安定化装置のうち、ウランを添加した後の処理、つまり加熱処理を実行する装置である。つまり、固化安定化処理部100は、固化装置14(14A)と安定化装置16(16A)のうち、ウラン供給部40を除いた部分となる。 Next, an example of a solidification stabilization processing unit will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a solidification stabilization processing unit. The solidification stabilization processing unit 100 shown in FIG. 3 is a unit in the solidification stabilization device that performs processing after adding uranium, i.e., heating processing. In other words, the solidification stabilization processing unit 100 is the portion of the solidification device 14 (14A) and stabilization device 16 (16A) excluding the uranium supply unit 40.

固化安定化処理部100(以下処理部100ともいう)は、連続式で対象物を処理して、安定化した固体物を生成する。処理部100は、回転胴102と、加熱炉104と、供給部106と、循環ガス供給部108と、燃焼空気供給部110と、を含む。供給部106は、回転胴102に処理対象物、つまり、抽出装置12、12Aで抽出された液体と、ウラン供給部44、44Aから供給されるウランを、回転胴102に供給する。 The solidification stabilization processing unit 100 (hereinafter also referred to as the processing unit 100) processes the target material in a continuous manner to produce a stabilized solid material. The processing unit 100 includes a rotating drum 102, a heating furnace 104, a supply unit 106, a circulating gas supply unit 108, and a combustion air supply unit 110. The supply unit 106 supplies the target material to the rotating drum 102, i.e., the liquid extracted by the extraction devices 12, 12A and the uranium supplied from the uranium supply units 44, 44A.

回転胴102は、回転しつつ、対象物を加熱炉104に向けて搬送する、いわゆるロータリーキルンである。回転胴102は、駆動源により、胴の中心を軸として回転される。回転胴102は、一方から他方に処理対象物を搬送する。回転胴102は、対象物の搬送領域が、搬送方向の上流側から下流側に向けて、蒸留部130(水熱処理部130A)、熱処理部132、還元部134に分割される。処理部100は、図1に示すようにMA抽出液を生成する場合、蒸留部130となり、図2に示すようにMA逆抽出剤を生成する場合、水熱処理部130Aとなる。なお、分割される位置は特に限定されない。回転胴102は、対象物を上流側から下流側に移動させることで、蒸留部130(水熱処理部130A)、熱処理部132、還元部134を通過させる。また、回転胴102は、蒸留部130(水熱処理部130A)に対応する領域が液体を搬送可能な構造となる。 The rotating drum 102 is a so-called rotary kiln that conveys the object toward the heating furnace 104 while rotating. The rotating drum 102 is rotated by a drive source around the center of the drum as an axis. The rotating drum 102 conveys the object to be treated from one side to the other. The rotating drum 102 has an object conveying area that is divided into a distillation section 130 (hydrothermal treatment section 130A), a heat treatment section 132, and a reduction section 134 from the upstream side to the downstream side in the conveying direction. The treatment section 100 becomes the distillation section 130 when producing an MA extract as shown in FIG. 1, and becomes the hydrothermal treatment section 130A when producing an MA stripping agent as shown in FIG. 2. The position at which it is divided is not particularly limited. The rotating drum 102 passes the object through the distillation section 130 (hydrothermal treatment section 130A), the heat treatment section 132, and the reduction section 134 by moving the object from the upstream side to the downstream side. In addition, the rotating drum 102 has a structure in which the area corresponding to the distillation section 130 (hydrothermal treatment section 130A) can transport liquid.

加熱炉104は、処理部100の熱源であり、回転胴102の出口側の端部と接続される。加熱ガス供給部110は、回転胴102を加熱する気体、例えば、加熱された空気や窒素を供給する。加熱炉104は、加熱ガス供給部110から加熱炉104で燃焼される空気と燃料を供給し、加熱炉104で燃焼させてもよい。加熱炉104は、加熱ガスで炉内の温度が上昇し、炉壁や炉内に配置された構造物の輻射熱112が、回転胴102に供給される。加熱炉104は、回転胴102の蒸留部130(水熱処理部130A)、熱処理部132、還元部134のそれぞれに熱を供給し、それぞれの領域にある処理対象物を所定の温度に加熱する。また、加熱炉104は、加熱ガスと、回転胴102を通過したガスが排ガス114として排出される。 The heating furnace 104 is a heat source for the processing section 100, and is connected to the end of the outlet side of the rotating drum 102. The heating gas supply section 110 supplies gas, such as heated air or nitrogen, that heats the rotating drum 102. The heating furnace 104 may supply air and fuel to be burned in the heating furnace 104 from the heating gas supply section 110 and burn them in the heating furnace 104. The heating furnace 104 increases the temperature inside the furnace with the heating gas, and radiant heat 112 from the furnace walls and structures arranged in the furnace is supplied to the rotating drum 102. The heating furnace 104 supplies heat to each of the distillation section 130 (hydrothermal processing section 130A), heat treatment section 132, and reduction section 134 of the rotating drum 102, and heats the treatment object in each area to a predetermined temperature. In addition, the heating furnace 104 discharges the heating gas and the gas that has passed through the rotating drum 102 as exhaust gas 114.

循環ガス供給部108は、回転胴102内に、供給部106から加熱炉104に向けて、ガスが流れるガスを供給する。循環ガスは、不活性ガスであることが好ましい。 The circulating gas supply unit 108 supplies gas into the rotating drum 102, with the gas flowing from the supply unit 106 toward the heating furnace 104. The circulating gas is preferably an inert gas.

また、回転胴102には、希釈ガス回収部120と、酸化ガス供給部122と、還元ガス供給部126と、排ガス回収部128と、を備える。希釈ガス回収部120は、回転胴102の蒸留部130の下流側の端部に接続される。希釈ガス回収部120は、MA抽出液を用いる場合に使用する。希釈ガス回収部120は、蒸留部130で加熱され、蒸発した希釈液の成分を含むガスを回収する。希釈ガス回収部120は、回収したガスから希釈液の成分を回収する。回転胴102は、上流側の一部を水熱処理部130Aとする場合、希釈ガス回収部120を備えない構成とすることができる。酸化ガス供給部122は、回転胴102の熱処理部132の上流側の端部に配置され、回転胴102に酸化ガスを供給する。還元ガス供給部126は、回転胴102の還元部134の上流側の端部に配置され、回転胴102に還元ガスを供給する。排ガス回収部128は、加熱炉104から排出される排ガスを回収する。 The rotary drum 102 is also provided with a diluted gas recovery section 120, an oxidizing gas supply section 122, a reducing gas supply section 126, and an exhaust gas recovery section 128. The diluted gas recovery section 120 is connected to the downstream end of the distillation section 130 of the rotary drum 102. The diluted gas recovery section 120 is used when an MA extract is used. The diluted gas recovery section 120 recovers gas containing the components of the diluted liquid that have been heated and evaporated in the distillation section 130. The diluted gas recovery section 120 recovers the components of the diluted liquid from the recovered gas. When a portion of the upstream side of the rotary drum 102 is used as the hydrothermal treatment section 130A, the rotary drum 102 can be configured without the diluted gas recovery section 120. The oxidizing gas supply section 122 is disposed at the upstream end of the thermal treatment section 132 of the rotary drum 102, and supplies oxidizing gas to the rotary drum 102. The reducing gas supply section 126 is disposed at the upstream end of the reducing section 134 of the rotating drum 102 and supplies reducing gas to the rotating drum 102. The exhaust gas recovery section 128 recovers the exhaust gas discharged from the heating furnace 104.

処理部100は、回転胴102で処理対象物を搬送しつつ、各領域で加熱し、さらに各領域で必要な気体を供給し、回収することで、処理対象物の固化、安定化処理を1つの装置、かつ、連続式で行うことができる。これにより、装置内の熱源を有効に活用でき、各工程のために処理対象物を独立させて搬送する必要もなくなる。 The processing section 100 transports the object to be processed on the rotating drum 102 while heating it in each area, and further supplies and collects the necessary gas in each area, allowing the solidification and stabilization of the object to be processed to be performed in a single device in a continuous manner. This allows the heat source within the device to be used effectively, and eliminates the need to transport the object to be processed separately for each process.

また、処理部100は、回転胴102で処理対象物を回転させながら処理することで、供給部106により、回転胴102に抽出装置12、12Aで抽出された液体とともに供給されるウランの粒子に、希釈液を蒸発させて固化した固化物を好適に付着させることができ、蛍石構造の処理物を粒状にすることができる。これにより、生成物を管理しやすい粒構造とすることができる。 In addition, the processing unit 100 processes the object to be processed while rotating it on the rotating drum 102, and the supply unit 106 can suitably attach the solidified material formed by evaporating the dilution liquid to the uranium particles supplied to the rotating drum 102 together with the liquid extracted by the extraction devices 12 and 12A, thereby making the processed material with a fluorite structure into granules. This allows the product to have a granular structure that is easy to manage.

処理部100は、希釈ガス回収部120を設けずに、排ガス回収部128で回収したガスから、希釈液となる成分を抽出してもよい。 The processing unit 100 may extract components to be used as a diluent from the gas recovered by the exhaust gas recovery unit 128 without providing the diluent gas recovery unit 120.

ここで、図3に示す固化安定化処理部100は、ロータリーキルンとしたが、構造はこれに限定されない。また、加熱源は、回転胴に発熱体を巻き付けてもよいし、加熱された不活性ガスを供給してもよい。 Here, the solidification and stabilization processing unit 100 shown in FIG. 3 is a rotary kiln, but the structure is not limited to this. In addition, the heat source may be a heating element wrapped around a rotating drum, or heated inert gas may be supplied.

ここで、図3では、連続式の処理を行う固化安定化処理部の一例を説明したが、バッチ式を行ってもよい。図4を用いて、バッチ式の固化安定化処理部の一例について説明する。図4は、固化安定化処理部の一例を示す模式図である。 Here, in FIG. 3, an example of a solidification stabilization processing unit that performs continuous processing has been described, but a batch-type processing may also be performed. An example of a batch-type solidification stabilization processing unit will be described using FIG. 4. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a solidification stabilization processing unit.

図4に示す固化安定化処理部200(以下処理部200ともいう)は、バッチ式で対象物を処理して、安定化した固体物を生成する。処理部200は、基礎部212と、支持部214と、駆動部216と、容器218と、熱源220と、を含む。 The solidification and stabilization processing unit 200 (hereinafter also referred to as processing unit 200) shown in FIG. 4 processes the target object in a batch manner to produce a stabilized solid object. The processing unit 200 includes a base unit 212, a support unit 214, a drive unit 216, a container 218, and a heat source 220.

基礎部212は、処理部200を設置する位置に形成された土台である。支持部214は、基礎部212に固定され、駆動部216と容器218を支持する。支持部214は、駆動部216の回転軸を軸として回転自在な状態で、駆動部216と容器218を支持する。また、支持部214は、駆動部216の回転軸に直交する軸を支点に、駆動部216と容器218を回動できるように支持してもよい。駆動部216は、支持部214に固定され、容器218を回転させる。容器218は、処理対象物が導入される。容器218は、蓋が設けられ、内部を密閉することができる。容器218は、内面が底面に凸の曲面である。また、容器218は、容器の底部から蓋に向かう中心軸が、鉛直方向に対して傾斜した向きで、支持部214に支持される。熱源220は、容器218を加熱する。熱源220は、容器218の鉛直方向下側に配置され、容器218の外周から容器218を加熱する。 The base 212 is a base formed at a position where the processing unit 200 is installed. The support 214 is fixed to the base 212 and supports the drive unit 216 and the container 218. The support 214 supports the drive unit 216 and the container 218 in a state where they can rotate freely around the rotation axis of the drive unit 216. The support 214 may also support the drive unit 216 and the container 218 so that they can rotate around an axis perpendicular to the rotation axis of the drive unit 216. The drive unit 216 is fixed to the support 214 and rotates the container 218. The container 218 is introduced with the object to be processed. The container 218 is provided with a lid, and the inside can be sealed. The inner surface of the container 218 is a curved surface that is convex to the bottom surface. The container 218 is supported by the support 214 with the central axis from the bottom of the container to the lid inclined relative to the vertical direction. The heat source 220 heats the container 218. The heat source 220 is disposed vertically below the container 218 and heats the container 218 from the outer periphery of the container 218.

また、容器218には、排ガス回収部120Aと、酸化ガス供給部122Aと、還元ガス供給部126Aと、排ガス回収部128Aと、が接続される。排ガス回収部120Aは、水熱反応で蒸発した液体の成分を含むガスを回収する。酸化ガス供給部122Aは、容器218に酸化ガスを供給する。還元ガス供給部126Aは、容器218に還元ガスを供給する。排ガス回収部128Aは、容器218から排出される排ガスを回収する。 In addition, the container 218 is connected to an exhaust gas recovery unit 120A, an oxidizing gas supply unit 122A, a reducing gas supply unit 126A, and an exhaust gas recovery unit 128A. The exhaust gas recovery unit 120A recovers gas containing components of the liquid evaporated by the hydrothermal reaction. The oxidizing gas supply unit 122A supplies an oxidizing gas to the container 218. The reducing gas supply unit 126A supplies a reducing gas to the container 218. The exhaust gas recovery unit 128A recovers the exhaust gas discharged from the container 218.

処理部200は、容器218に、処理対象物、つまり抽出装置12、12Aで抽出された液体と、ウラン供給部44、44Aから供給されるウランを導入することで、処理を開始する。処理部200は、処理対象物を導入する装置や、容器の蓋を開閉する装置を備えていてもよい。処理部200は、容器218に処理対象物を投入し、蓋をした後、駆動部216で容器218を回転させつつ、熱源220で加熱する。処理部200は、加熱処理、熱分解処理、還元処理のそれぞれで、温度、供給するガスを切り替えることで、各処理を実行する。 The processing unit 200 starts processing by introducing the object to be processed, that is, the liquid extracted by the extraction device 12, 12A, and the uranium supplied from the uranium supply unit 44, 44A, into the container 218. The processing unit 200 may be equipped with a device for introducing the object to be processed and a device for opening and closing the lid of the container. The processing unit 200 puts the object to be processed into the container 218, closes the lid, and then heats the container 218 with the heat source 220 while rotating it with the drive unit 216. The processing unit 200 performs each process by switching the temperature and the gas supplied for each of the heating process, pyrolysis process, and reduction process.

これにより、処理部200は、処理対象物の固化、安定化処理を1つの装置、かつ、バッチ式で行うことができる。これにより、1つの熱源を有効に活用でき、各工程のために処理対象物を搬送する必要もなくなる。 As a result, the processing section 200 can perform solidification and stabilization processing of the processing object in a single device, and in a batch manner. This allows for efficient use of a single heat source, and eliminates the need to transport the processing object for each process.

また、処理部200は、容器218で処理対象物を回転させながら処理することで、処理対象物に含まれるウランの粒子に、希釈液を蒸発させて固化した固化物を好適に付着させることができ、蛍石構造の処理物を粒状にすることができる。これにより、生成物を管理しやすい粒構造とすることができる。 In addition, by rotating the object to be treated in the container 218 while treating it, the treatment section 200 can favorably attach the solidified material formed by evaporating the dilution liquid to the uranium particles contained in the object to be treated, and can turn the treated material with a fluorite structure into granules. This allows the product to have a granular structure that is easy to manage.

以上、本発明について、実施形態を示して説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。上記実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Each configuration and their combinations in the above embodiments are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configurations are possible without departing from the spirit of the present invention.

10、10A 処理システム(高レベル放射性物質処理システム)
12、12A 抽出装置
13、13A 固化安定化装置
14、14A 固化装置
16、16A 安定化装置
18 保管装置
22 廃液供給部
24 抽出剤供給部
26 希釈液供給部
28 MA抽出液生成部
30 MA逆抽出液生成部
34 水熱処理促進剤供給部
40、40A 固化処理部
44、44A ウラン供給部
45、45A 蒸留部
46、46A 熱処理部
47、47A 希釈液回収部
48、48A 酸化ガス供給部
49、49A 排ガス回収部
50、50A 安定化処理部
52、52A 還元部
54、54A 還元ガス供給部
56、56A 排ガス回収部
60 保管部
100、200 固化安定化装部
102 回転胴
104 加熱炉
106 供給部
108 循環ガス供給部
110 加熱ガス供給部
112 輻射熱
120、120A 希釈ガス回収部
122、122A 酸化ガス供給部
126、126A 還元ガス供給部
128、128A 排ガス回収部
130 蒸留部
130A 水熱処理部
132 熱処理部
134 還元部
212 基礎部
214 支持部
216 駆動部
218 容器
220 熱源
10, 10A Processing system (high-level radioactive material processing system)
12, 12A Extraction device 13, 13A Solidification and stabilization device 14, 14A Solidification device 16, 16A Stabilization device 18 Storage device 22 Waste liquid supply section 24 Extractant supply section 26 Dilution liquid supply section 28 MA extract liquid production section 30 MA stripping liquid production section 34 Hydrothermal treatment accelerator supply section 40, 40A Solidification treatment section 44, 44A Uranium supply section 45, 45A Distillation section 46, 46A Heat treatment section 47, 47A Dilution liquid recovery section 48, 48A Oxidizing gas supply section 49, 49A Exhaust gas recovery section 50, 50A Stabilization treatment section 52, 52A Reduction section 54, 54A Reduction gas supply section 56, 56A Exhaust gas recovery section 60 Storage section 100, 200 Solidification and stabilization section REFERENCE SIGNS LIST 102 Rotating drum 104 Heating furnace 106 Supply section 108 Circulating gas supply section 110 Heating gas supply section 112 Radiant heat 120, 120A Diluted gas recovery section 122, 122A Oxidizing gas supply section 126, 126A Reducing gas supply section 128, 128A Exhaust gas recovery section 130 Distillation section 130A Hydrothermal treatment section 132 Heat treatment section 134 Reduction section 212 Foundation section 214 Support section 216 Drive section 218 Container 220 Heat source

Claims (12)

マイナーアクチノイド及びランタノイドの少なくとも一方を抽出した液体にウランを供給するウラン供給部と、
ウランが供給され、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを抽出した液体を加熱して一部の液体を蒸発させた後、さらに加熱して固化した固化体を作成する固化処理と、生成した前記固化体を焼結し、炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを内部に取り込んだ二酸化ウランの蛍石構造を生成する安定化処理を1つの装置で実行する固化安定化処理部と、を含む高レベル放射性物質処理システム。
a uranium supply unit that supplies uranium to the liquid from which at least one of minor actinides and lanthanides has been extracted;
a solidification and stabilization treatment section which performs, in a single apparatus, a solidification treatment in which uranium is supplied, the liquid from which the minor actinides and the lanthanoids have been extracted is heated to evaporate a portion of the liquid, and then further heated to create a solidified body; and a stabilization treatment in which the solidified body thus created is sintered to remove some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components, and a fluorite structure of uranium dioxide having the minor actinides and the lanthanoids incorporated therein is created.
前記固化安定化処理部は、バッチ式で、固化処理及び安定化処理を実行する請求項1に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to claim 1, wherein the solidification and stabilization processing unit performs solidification and stabilization processing in a batch manner. 前記固化安定化処理部は、連続式で、固化処理及び安定化処理を実行する請求項1に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to claim 1, wherein the solidification and stabilization processing unit performs solidification and stabilization processing in a continuous manner. 前記固化安定化処理部は、固化処理時に酸素または空気を供給する酸化ガス供給部を備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to any one of claims 1 to 3, wherein the solidification and stabilization processing unit is provided with an oxidizing gas supply unit that supplies oxygen or air during the solidification process. 前記固化安定化処理部は、安定化処理時に還元ガスを供給する還元ガス供給部を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the solidification and stabilization processing unit is provided with a reducing gas supply unit that supplies reducing gas during stabilization processing. 前記ウラン供給部は、抽出された液体に含まれる前記マイナーアクチノイドと前記ランタノイドとの総モル量の等モル量以上のウランを供給する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to any one of claims 1 to 5, wherein the uranium supply unit supplies uranium in an amount equal to or greater than the total molar amount of the minor actinides and the lanthanides contained in the extracted liquid. 有機溶媒の液体を用いて、高レベル放射性物質を含有する液体から前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを抽出し、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを含む有機溶媒を抽出し、希釈液を供給して希釈した液体として生成する抽出装置を有し、
前記ウラン供給部は、前記有機溶媒に溶解するウランの錯体を、前記液体に添加する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の高レベル放射性物質処理システム。
an extraction device that uses an organic solvent liquid to extract the minor actinides and the lanthanides from a liquid containing a high-level radioactive material, extracts the organic solvent containing the minor actinides and the lanthanides, and supplies a dilution liquid to produce a diluted liquid;
The high-level radioactive material processing system according to claim 1 , wherein the uranium supply unit adds a uranium complex that dissolves in the organic solvent to the liquid.
前記希釈液は、沸点が30℃以上100℃以下である請求項7に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to claim 7, wherein the diluting liquid has a boiling point of 30°C or higher and 100°C or lower. 前記希釈液は、引火点を有していないまたは150℃以上である請求項7または請求項8に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to claim 7 or claim 8, wherein the diluting liquid has no flash point or has a flash point of 150°C or higher. 有機溶媒の液体を用いて、高レベル放射性物質を含有する液体から前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを抽出した後、抽出した前記有機溶媒と、液相の逆抽出剤を含んだ希釈液とを混合し、液相の逆抽出剤を含んだ希釈液に前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを移動させた液体を生成する抽出装置を有し、
前記ウラン供給部は、液相に溶解するウランイオンを、前記液体に添加する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の高レベル放射性物質処理システム。
an extraction device for extracting the minor actinides and the lanthanides from a liquid containing high-level radioactive materials using an organic solvent liquid, and then mixing the extracted organic solvent with a diluent containing a liquid-phase stripping agent to generate a liquid in which the minor actinides and the lanthanides have been transferred to the diluent containing the liquid-phase stripping agent;
7. The high-level radioactive material processing system according to claim 1, wherein the uranium supply unit adds uranium ions that dissolve in a liquid phase to the liquid.
前記固化安定化処理部は、加熱処理によって固化体を作成する請求項10に記載の高レベル放射性物質処理システム。 The high-level radioactive material processing system according to claim 10 , wherein the solidification and stabilization processing section creates a solidified body by a heat treatment. マイナーアクチノイド及びランタノイドの少なくとも一方を抽出した液体にウランを供給するステップと、
ウランが供給され、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを抽出した液体を加熱して一部の液体を蒸発させた後、さらに加熱して固化した固化体を作成する固化処理と、生成した前記固化体を焼結し、炭素、水素、酸素、窒素成分の一部又は全部を除去し、前記マイナーアクチノイド及び前記ランタノイドを内部に取り込んだ二酸化ウランの蛍石構造を生成する安定化処理を1つの装置で実行するステップと、を含む高レベル放射性物質処理方法。
Supplying uranium to the liquid from which at least one of minor actinides and lanthanides has been extracted;
A high-level radioactive material processing method comprising the steps of: a solidification treatment in which uranium is supplied, and a liquid from which the minor actinides and the lanthanoids have been extracted is heated to evaporate a portion of the liquid, and then further heated to create a solidified body; and a stabilization treatment in which the solidified body thus created is sintered to remove some or all of the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components, and to create a fluorite structure of uranium dioxide having the minor actinides and the lanthanoids incorporated therein, in a single apparatus.
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