酸化ウランのLi還元試験に関する研究II

Study on reduction of oxide uranium in lithium process II

中村 等*; 藤田 玲子*; 八幡 秀胤*; 川田 千はる*; 宇都宮 一博*

not registered; Fujita, Reiko*; Yahata, Hidetsugu*; not registered; Utsunomiya, Kazuhiro*

乾式再処理技術は、より経済性の高い再処理技術の候補技術として有望である。乾式再処理技術のうち、米国アルゴンヌ国立研究所で先行して研究開発が行われている金属燃料リサイクル技術を我が国が進めている酸化物燃料リサイクルに適用するためには、酸化物燃料を金属に還元する必要がある。昨年度は前処理法としてボロキシデーションを想定し、還元材として金属リチウム(Li)を用いた酸化ウラン(U3O8)の還元試験を行い、生成物の回収用のメッシュバスケットの材料について検討することが重要であることがわかった。そこで本年度はメッシュ材料に係わる調査を行い、その結果に基づき昨年度用いたU3O8と同等の粒径の酸化ウラン(UO2)を用いた還元試験を行い、昨年度の結果と比較評価した。また、模擬FPとして粉状の酸化物を混合し、模擬FPの影響を比較評価した。その結果、1.各種メッシュ材料の調査によりTiおよびWを候補として試験を行ったが、いずれもLi還元条件では破損すること。しかしながら、SUS製のメッシュホルダーの構造を工夫することによりメッシュを破損せずにLi還元できること、2.UO2単独、FP共存系いずれの場合にも還元生成物中の金属ウラン量から評価される還元率は80100%と高く、模擬FPを添加してもUO2の還元率には影響を及ぼさないこと、3.還元生成物中に模擬FPの大部分が混入することが明らかになった。今後、模擬FPのLi還元における挙動および還元生成物中のUと模擬FPの分離法について検討することが重要である。

Pyrochemical reprocessing is one of a successful candidate of good economy for spent fuel reprocessing. Metallic fuel reprocessing process based on Argonne National Laboratory technology needs a reduction process from oxide fuel to metallic fuel to be applied to oxide fuel reprocessing. This study has examined the reduction process using metallic Li as a reducing agent for UO which is comparatively estimated with the results of UO examined last year after investigating the material of mesh basket with literature. The mesh basket made of Ti and W for oxide container, which are selected by investigating the material of mesh basket with literature, were both broken during reduction. However, the mesh basket made of several layers of stainless steel was not broken at the same reduction condition. The reduction ratio of UO was estimated to be about 80-100% by a gas bullet method or an acidic pretreatment method. The influence of simulated fission products (FPs) on the reduction ratio of UO was nothing, however the reduction products were mixed with the simulated FPs. A further study such as investigating the behavior of FPs in the Li reduction conditions and establishing the separation process of FPs from the reduction products of UO is necessary.