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Study on optimizing microwave heating denitration method and powder characteristics of uranium trioxide

マイクロ波加熱脱硝法の最適化と三酸化ウラン粉末特性に関する研究

瀬川 智臣; 川口 浩一; 加藤 良幸; 石井 克典; 鈴木 政浩; 藤田 峻也*; 小林 昌平*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*

Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Kato, Yoshiyuki; Ishii, Katsunori; Suzuki, Masahiro; Fujita, Shunya*; Kobayashi, Shohei*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Yuasa, Tomohisa*

硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から混合酸化物への転換において、マイクロ波加熱脱硝法が利用されている。マイクロ波加熱の効率性及び均質なUO$$_{3}$$粉末を製造するための加熱均一性の向上を目的とし、塩化カリウム寒天及び硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱試験、並びに数値シミュレーションによる解析を実施した。硝酸ウラニル溶液の誘電損失に調整した塩化カリウム寒天を用いたマイクロ波加熱試験により、マイクロ波加熱脱硝に最適なサポートテーブル高さは50mmとなることを確認した。また、断熱材を用いた硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱試験により、脱硝時間の短縮によるエネルギー利用効率の向上及び脱硝体の剥離性が改善による収率の向上を確認した。さらに複数のサンプリング位置において採取したUO$$_{3}$$について、いずれも粉末特性が改善し高密度のペレットが作製可能となることが明らかになった。断熱材を設置することで硝酸ウラニル溶液のマイクロ波加熱の均一性が向上することが数値シミュレーションにより示された。

A solution of plutonium nitrate and uranyl nitrate is converted into a mixed oxide by microwave heating denitration method. In the present study, for improving the efficiency of microwave heating and achieving high-temperature uniformity to produce homogeneous UO$$_{3}$$ powder, the microwave heating test of potassium chloride and uranyl nitrate solution, and numerical simulation analysis were conducted. The potassium chloride agar was adjusted to the dielectric loss, which is close to that of the uranyl nitrate solution and the optimum support table height was estimated to be 50 mm for denitration of the uranyl nitrate solution by microwave heating. The adiabator improved the efficiency of microwave heating denitration. Moreover, the powder yield was improved by using the adiabator owing to ease of scraping of the denitration product from the bottom of the denitration vessel.

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