スクラップMOX粉末中のPuOの硝酸への溶解性向上技術開発

Development of solubility improvement technology for nitric acid of plutonium dioxide in scrap MOX powder

加藤 良幸 

Kato, Yoshiyuki

ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料製造工程では、不純物濃度が高くなるなどして燃料製造仕様に合わなくなったMOX粉末が発生する。そのMOX粉末はMOX燃料製造にはそのまま使えないのでダーティースクラップ(DS)粉末として保管している。このDS粉末を再びMOX燃料製造に使用できるようにするには、DS粉末中のPuを硝酸で溶解した後に、抽出(精製)する必要がある。このPu溶解技術についてこれまでの技術ではDS粉末を焼結温度まで加熱してウラン-プルトニウムを固溶化させて沸騰硝酸で溶解するか電界溶解する必要があった。これらの手法では溶解槽や容器などが厳しい腐食環境下に置かれ、手順も煩雑なのでDS粉末中のPuを回収するために用いるには課題が多い。そこで、本研究では、MOX粉末を炭化珪素粉末と混ぜて1,300C程度に加熱することで、珪酸塩を生成して、Puを室温の硝酸で溶解できるようにした。これにより、これまでは室温の硝酸ではMOX粉末中のPuを約10%しか溶解できなかったが、本法を採用するとPuを約70%溶解できることを確認した。

In the MOX pellet fabrication process, the MOX powder is mixed, granulated and is pressed and finally sintered MOX pellet. In addition only a little part of MOX powder disperses in a globe box and adheres to its wall and floor. The scattered MOX powder becomes dirty. This waste MOX powders have been called as dirty MOX powders and stored. MOX powders which do not meet the specification are rejected from the MOX pellet fabrication process. By the conventional method, MOX powder is pelletized once. The pellet was dissolved with hot nitric acid. Recovery is possible by extracting plutonium out of a nitric acid solution. In this study, a simple method to recover MOX was developed. Generally, MOX powders cannot dissolved in a nitric acid at room temperature. And then, MOX powders are reacted with silicon compound (SiC) and dissolved in a nitric acid at room temperature. Nearly 70% of plutonium was recovered with uranium.