マイクロ波加熱による高誘電率溶液の加熱特性

Heating characteristics of high dielectric solution by microwave heating

藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯浅 朋久*; 瀬川 智臣 ; 加藤 良幸 ; 山田 美一 

Fujita, Shunya*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Yuasa, Tomohisa*; Segawa, Tomoomi; Kato, Yoshiyuki; Yamada, Yoshikazu

核燃料サイクルの再処理工程において、プルトニウム・ウラニル混合硝酸溶液をプルトニウム・ウラン混合酸化物(MOX)原料粉末に転換するため、マイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び噴き零れを避ける運転条件を十分に把握するとともに、対象物の誘電特性がそのマイクロ波加熱特性に及ぼす影響を評価し、装置や運転条件を最適化する必要がある。本研究では、物質の誘電率及び設置位置のマイクロ波加熱特性に及ぼす影響を評価することを目的として、高誘電率溶液の塩化カリウム水溶液及び寒天を用いた可視化観測及び電磁場解析による加熱部位の評価を行い、溶液の誘電率の増加により、沸騰挙動が大きく変化し、またマイクロ波のサポート高さの増加により、加熱特性に差が現れることを明らかにした。溶液の誘電損失係数の増加によりマイクロ波の半減深度が減少し溶液内部まで加熱されないため、突沸が起こりにくくなると考えられる。

A mixed solution of uranyl nitrate and plutonium nitrate is converted to MOX raw powder by the microwave heating de-nitration method in nuclear fuel reprocessing. Since the microwave heating causes a boiling phenomenon, it is necessary to sufficiently confirm operating conditions to prevent flushing and overflow phenomena of solution, and it is necessary to evaluate the influence of the dielectric property of the object on the microwave heating characteristics and to optimize the equipment and operating conditions. In this study, the visualization observation using a potassium chloride aqueous solution and agar as a high dielectric constant solution and evaluation of a heating portion, and the electromagnetic field analysis are performed for the purpose of evaluating the influence of the dielectric constant of the material and the installation position on microwave heating characteristics.