マイクロ波加熱時における突沸現象と高誘電率溶液の影響

Flashing phenomenon via microwave heating and influence of high dielectric constant solution

小林 昌平*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 藤原 広太*; 弗田 昭博*; 瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 

Kobayashi, Shohei*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Fujiwara, Kota*; Futsuta, Akihiro*; Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori

核燃料サイクルにおいて、使用済み燃料から回収した硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液を酸化物に転換する再処理工程でマイクロ波加熱脱硝法が使用されている。本研究では、突沸現象のメカニズム解明と高誘電率溶液のマイクロ波加熱特性が突沸現象に及ぼす影響を明らかとすることを目的として、過熱状態の溶液中の気泡生成と気泡膨張に着目し、蒸留水及び再処理溶液を模擬した高誘電率溶液であるKCl水溶液を用いたマイクロ波加熱実験を実施した。マイクロ波加熱の時間が経過するにつれてKCl水溶液中の気泡の成長速度は、蒸留水に比べて低下することが明らかになった。KCl水溶液では周囲と比べて溶液の中心での加熱効率が低下し、気泡の成長速度が低下するため、高誘電率溶液は突沸が起きにくくなると考えられる。

In the reprocessing process in the nuclear fuel cycle, a solution of plutonium nitrate and uranyl nitrate is converted into a mixed oxide by microwave heating denitration method. The objective of this study is to clarify the mechanism of the flashing phenomenon and to clarify the effect of the microwave heating characteristics of a high dielectric constant solution on the flashing phenomenon. Microwave heating experiments were conducted using KCl aqueous solution, which is the high dielectric constant solution simulating the reprocessing solution. It was clarified that the growth rate of bubbles in the KCl aqueous solution decreased with the time of microwave heating compared with distilled water. It is thought that in the KCl aqueous solution, the heating efficiency at the center of the solution is lower than that in the surroundings, and the growth rate of bubbles is reduced so that the flashing phenomenon does not easily occur in the high dielectric constant solution.