STACYにおけるMOX溶解試験残液の安定化処理

Stabilization of MOX dissolving solution at STACY

小林 冬実 ; 住谷 正人; 木田 孝; 石仙 順也; 内田 昇二; 神永 城太; 大木 恵一; 深谷 洋行; 曽野 浩樹 

Kobayashi, Fuyumi; Sumiya, Masato; Kida, Takashi; Kokusen, Junya; Uchida, Shoji; Kaminaga, Jota; Oki, Keiichi; Fukaya, Hiroyuki; Sono, Hiroki

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のSTACY施設では、平成12年から15年にかけて、プルトニウム溶液臨界実験に向けたMOX粉末燃料の溶解に関する基礎試験を実施した。溶解試験で生じた硝酸ウラニル溶液と硝酸プルトニウム溶液からなるMOX溶解試験残液を貯蔵設備にて貯蔵するにあたり、溶液の状態から酸化物へ転換する安定化処理が必要である。さらに、臨界安全の観点から、安定化処理後の酸化物に含まれる水分量を管理する必要がある。MOX溶解試験残液を安定化する方法として、溶液中のウランをアンモニアにより、プルトニウムをシュウ酸により沈殿させ、焙焼して酸化物とする方法を選定した。本報告書は、MOX溶解試験残液に含まれるウラン及びプルトニウムの安定化処理に係る検討及び作業の結果をまとめたものである。本報告書で示した手順に基づく実規模での安定化処理の結果、ウランの回収率は95.6%、プルトニウムの回収率は95.0%であった。また、安定化処理後の酸化物を窒素雰囲気下で再焙焼し、速やかにビニールバッグで溶封することで、酸化物の含水率を低く保つとともに水分の再付着を防止した。

A preliminary test on MOX fuel dissolution for the STACY critical experiments had been conducted in 2000 through 2003 at Nuclear Science Research Institute of JAEA. Accordingly, the uranyl / plutonium nitrate solution should be reconverted into oxide powder to store the fuel for a long period. For this storage, the moisture content in the oxide powder should be controlled from the viewpoint of criticality safety. The stabilization of uranium / plutonium solution was carried out under a precipitation process using ammonia or oxalic acid solution, and a calcination process using a sintering furnace. As a result of the stabilization operation, recovery rate was 95.6% for uranium and 95.0% for plutonium. Further, the recovered oxide powder was calcined again in nitrogen atmosphere and sealed immediately with a plastic bag to keep its moisture content low and to prevent from reabsorbing atmospheric moisture.