レーザーキャビテーションによる突沸防止対策の検討

A Study on measures to prevent flashing by laser cavitation

土田 隼久*; 金子 暁子*; 瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 

Tsuchida, Toshihisa*; Kaneko, Akiko*; Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori

再処理工程では、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脱硝法により、混合酸化物粉末に転換している。本研究では非接触で突沸を防止する方法として、レーザー照射による突沸防止効果の検討を行った。蒸留水を入れたガラス管に赤外線レーザーを水平方向から照射した状態でマイクロ波加熱を行った結果、レーザー照射位置付近から断続的な核沸騰の末に過加熱状態となり突沸現象が生じた。これに対し、高出力のYbパルスレーザーは赤外線レーザーに比べて高密度なエネルギーを与えることが可能であり、より多くのキャビテーションの発生が見込まれることから、突沸を防止できる可能性が十分にあると考えられる。

In the reprocessing process of spent fuels, a liquid mixture of U/Pu nitrate solution is converted to U/Pu mixed oxide powder by the microwave heating denitration method. In this study, it was investigated the effect of laser irradiation as a non-contact method of preventing flashing. Microwave heating of a glass vessel filled with distilled water irradiated horizontally with an infrared laser caused intermittent nucleate boiling near the laser irradiation point, resulting in an overheating state, which caused a flashing phenomenon. In contrast, a high-power Yb pulsed laser can give a higher energy density than the infrared laser and is expected to generate more cavitation, and therefore there is a good possibility that flashing can be prevented.