Mechanism of flashing phenomena induced by microwave heating

マイクロ波加熱によって引き起こされる突沸現象のメカニズム

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

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

使用済燃料を再処理する工程において、マイクロ波加熱脱硝法により、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から酸化ウラン・酸化プルトニウム混合酸化物粉末を製造している。将来に向けた量産規模の脱硝技術開発において、マイクロ波加熱時の沸騰中の突沸及び噴きこぼれを防止するため、十分に運転条件を把握することが求められる。本研究においては、高誘電損失の硝酸ウラニル水溶液の模擬物質として塩化カリウム水溶液において、KCl濃度の増加に伴う誘電損失の増加に伴い、溶液表面でマイクロ波が損失することを実験及び電磁場解析により確認し、加熱状態の変化が突沸の発生に影響を及ぼすことを明らかにした。

Mixed uranium oxide and plutonium oxide powder is produced from uranyl nitrate and plutonium nitrate mixed solution by the microwave heating denitration method in the spent fuel reprocessing process. Since the microwave heating method is accompanied by a boiling phenomenon, it is necessary to fully grasp the operating conditions in order to avoid flashing and spilling in the mass production of denitrification technology for the future. In this research, it was confirmed that a potassium chloride aqueous solution as a simulant of uranyl nitrate aqueous solution with high dielectric loss cause loss of microwave at the solution surface as the dielectric loss increased with the increase of KCl concentration by experimental and electromagnetic field analysis, and revealed that the change in the heating condition affects the generation of flushing.