硝酸Pu/U混合溶液の脱硝過程における固相状態に対するマイクロ波加熱に関する研究

Study on microwave heating of Pu/U mixed nitrate medium in solid state on denitration process

今井 卓*; 田口 健治*; 柏 達也*; 川口 浩一  ; 瀬川 智臣 

Imai, Suguru*; Taguchi, Kenji*; Kashiwa, Tatsuya*; Kawaguchi, Koichi; Segawa, Tomoomi

核燃料サイクルの一環として、日本では、使用済み核燃料から回収される再処理溶液(硝酸プルトニウム・硝酸ウラニル混合溶液)に対し、マイクロ波加熱脱硝法による混合酸化物(MOX)への転換を行っている。この再処理溶液は加熱及び脱硝反応による液相から固相への相状態変化に伴い、複素比誘電率が大きく変化し、マイクロ波加熱特性へ影響を及ぼす。そのため、より効率的なマイクロ波加熱を実現するためには各相状態における加熱特性を把握することが重要となる。再処理溶液脱硝過程における固相状態に対して、FDTD法及び熱解析法を用いた電磁界解析及び熱解析を行い、温度分布特性について調べた。その結果、被加熱媒質の吸収電力は媒質の上側表面及び外周部に集中し、上側表面の中心部及び外周部から加熱され、徐々に下面へ熱が広がる様子が示された。

In the nuclear cycle system, reprocessing solutions (plutonium and uranium mixed nitrate solution) produced from spent nuclear fuel is converted to Mixed Oxide (MOX) by a microwave heating (MH) method in Japan. The electric constant of the reprocessing solution is varied by its phase state on heating and denitration reaction and affects the microwave heating property. It is important to understand the property of the microwave heating for improving the efficiency. Therefore the temperature distribution of the solid state of the reprocessing solution is investigated by the electromagnetic analysis and thermal analysis using FDTD method and thermal analysis method. As a result, the absorbed power of the solid-state Pu-U mixed nitrate are concentrated at upper surface and periphery, and generated heat flows to below.