硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液のマイクロ波脱硝における加熱効率

Heating efficiency of microwave heating direct denitration of a mixture of uranyl nitrate and plutonium nitrate

加藤 良幸 

Kato, Yoshiyuki

核燃料再処理において、ウランとプルトニウムとを混合して酸化物燃料に転換することは、核不拡散推進の立場から重要である。こうした観点から我が国においては、軽水炉燃料再処理によって得られる硝酸ウラニルと硝酸プルトニウムを混合して、マイクロ波加熱によって脱硝することで、混合酸化物燃料の原料粉末を得るプルトニウム混合転換技術が開発され、実用の大型再処理工場(日本原子力研究開発機構東海再処理工場及び日本原燃六ヶ所再処理工場)にも採用されている。本研究では、これらのプルトニウム・ウラン混合溶液をマイクロ波脱硝する時の加熱効率について研究した。まず、一般産業界で用いられているマイクロ波加熱装置の設計理論に基づき、試験装置を作成し、加熱効率を測定した。これらの結果を参考に実規模設備(東海再処理工場プルトニウム転換技術開発施設の主工程)においても、加熱効率を算出した。さらに、これらの結果を検討するために電磁場解析コードを用いて装置内の電磁界分布を解析した。

A mixture of plutonium nitrate and uranyl nitrate solution is co-converted to MOX by the microwave heating method developed by JAEA. The heating efficiency is very important to improve throughput or energy-saving performance in this conversion process. In this study, the efficiencies were measured using both experimental and engineering scale microwave ovens, changing the chemical form of solution and its location in the oven. In addition, the distributions of electromagnetic field strength and its absorption concentration in the solution were numerically evaluated by an electromagnetic field analysis code, MWS 2009. The experimental results could almost be explained by the numerical analyses.