金属硝酸塩水溶液のマイクロ波加熱特性並びに金属酸化物の粉末性状評価

Evaluation of the charactristics of metal nitrate aqueous solutions by microwave heating and the morphologies of synthesized metal oxide powders

瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 ; 鈴木 政浩 ; 深澤 智典*; 福井 国博*

Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori; Suzuki, Masahiro; Fukasawa, Tomonori*; Fukui, Kunihiro*

使用済み燃料の再処理工程において、硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液をマイクロ波加熱法により混合酸化物粉末に転換している。ラボスケールの基礎実験で得られた知見を基にマクロスケールへの適用性を評価することを目的とし、硝酸セリウム, 硝酸銅および硝酸コバルト水溶液を用いてマイクロ波加熱特性並びに金属酸化物の粉末性状の評価を行った。各溶液のマイクロ波加熱において、位置によって脱硝反応の進行速度に差がみられ、周縁部の方が中心部に比べて脱硝反応が速く進行した。脱硝による発泡は、硝酸銅水溶液では起こらず、硝酸コバルト水溶液および硝酸セリウム水溶液で発生することを確認した。また、生成物の性状は、硝酸銅水溶液では粉末状、硝酸コバルト水溶液では粉末状の乾固体、硝酸セリウム水溶液ではポーラスな硬い乾固体が得られることを確認した。さらに、生成物の脱硝率および平均粒子径は、硝酸セリウム水溶液, 硝酸コバルト水溶液, 硝酸銅水溶液の順に高くなり、周縁部では脱硝率、中心部では平均粒子径が高くなる傾向にあることが明らかになった。

In the reprocessing process of spent fuels, a mixed solution of uranyl nitrate and plutonium nitrate is converted into mixed oxide powders by the microwave heating. To evaluate the applicability to the macro-scale based on the knowledge obtained in the laboratory-scale experiments, the microwave heating characteristics and metal oxide powder morphologies using a cerium nitrate, copper nitrate and cobalt nitrate aqueous solution were investigated. It was revealed that the denitration rates and the average particle sizes of the products increased in the order of the cerium nitrate aqueous solution, cobalt nitrate aqueous solution, and copper nitrate aqueous solution, and the denitration rate tends to increase at the periphery position and the average particle size at the center position.