マイクロ波による混合溶液の加熱特性に関する基礎研究,2; マイクロ波オーブン内での試料最適配置に関する評価

Basic study on microwave heating of mixture solution, 2; Study on appropriate placement of the specimen in the microwave oven

加藤 良幸 ; 谷川 聖史 ; 高橋 直樹 ; 栗田 勉 

Kato, Yoshiyuki; Tanigawa, Masafumi; Takahashi, Naoki; Kurita, Tsutomu

原子炉で生じた使用済燃料は、再処理することで核燃料として利用できるプルトニウム(Pu)とウラン(U)を回収して再利用している。硝酸Pu溶液と硝酸U溶液として回収された溶液は、混合した後にマイクロ波加熱直接脱硝法(日本原子力研究開発機構が独自に開発)で脱硝し、混合酸化物(MOX)粉末へ転換してペレット燃料製造の原料粉末として使用している。この転換時にマイクロ波を効率良くかつ均一に照射するためにはマイクロ波加熱器内で試料を適切な位置に配置することが重要である。そこで本研究では希硝酸溶液を試料皿に入れ、試料皿の下に設置したサポート(誘電体)の高さをパラメータにして溶液が完全蒸発するまでの加熱効率を調査した。試験結果を評価するための電磁気特性変化の評価は、これまでシミュレーションソフトを用いた電磁場解析で行っていたが、今回はさらにアンテナ高による電界強度変化を算出するハイトパターン理論を適用して評価し、解析結果を比較して評価の妥当性を検討した。

Plutonium nitrate and uranyl nitrate mixed solution is co-converted to MOX powder by the microwave heating method developed by JAEA. The appropriate placement in the microwave oven of the specimen is very important to improve the energy-saving performance in this conversion process. However, much labor is required to perform the plutonium nitrate and uranyl nitrate mixed solution heating examination by the microwave and the electromagnetic field analysis in the microwave oven. Therefore an electrical characteristic carried out a heating examination using the similar nitric acid solution with plutonium nitrate and nitric acid uranyl solution. Furthermore, the electromagnetism properties in the oven tried an application by a height pattern theory used for an antenna circuit. The experimental results could almost be explained by the numerical analyses.