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論文

Influence of the heating method on the particle characteristics of copper oxide powders synthesized from copper nitrate aqueous solutions

瀬川 智臣; 深澤 智典*; Huang, A.-N.*; 山田 美一; 鈴木 政浩; 福井 国博*

Chemical Engineering Science, 153, p.108 - 116, 2016/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.5(Engineering, Chemical)

使用済み燃料の再処理工程において、マイクロ波加熱直接脱硝法による硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から混合酸化物粉末(MOX原料粉末)への転換が行われている。金属硝酸塩水溶液の脱硝により生成される酸化物粉末の形態に対する加熱法の影響を明らかにするため、脱硝によりCu(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$・3H$$_{2}$$O水溶液から生成された酸化銅粉末の形態に対する加熱法の影響について研究を行った。得られた粉末の中位径は加熱法に関らず、加熱速度が増加するにつれて減少することが明らかとなった。マイクロ波加熱法は顕著に粒子径が減少し、粒子の形状及び表面の不規則性が増大した。一方、マイクロ波と電気ヒータのハイブリッド加熱法では、最も表面が滑らかで球形の粒子が得られた。また、ハイブリッド加熱法では、マイクロ波加熱よりもシャープな粒子径分布を得られることが明らかとなった。数値シミュレーションにより、ハイブリッド加熱法では、より低いマイクロ波出力で全体を均一に加熱できることが明らかとなった。さらに、加熱法に起因する粉末の形態特性に対し、シミュレーションによるバルクの温度分布とマイクロ波照射により誘起されるCuO粒子で局所的に発生するホットスポットの相違に基づく考察を行った。

論文

Mechanism of synthesis of metallic oxide powder from aqueous metallic nitrate solution by microwave denitration method

福井 国博*; 井川 友介*; 有満 直樹*; 鈴木 政浩; 瀬川 智臣; 藤井 寛一*; 山本 徹也*; 吉田 英人*

Chemical Engineering Journal, 211-212, p.1 - 8, 2012/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:49.96(Engineering, Environmental)

核燃料サイクルにおいて使用済み核燃料を硝酸で溶解し、マイクロ波加熱脱硝法により混合酸化物(MOX)原料粉末に転換している。マイクロ波加熱脱硝特性の異なる複数の硝酸金属溶液からの金属酸化物粉末の生成プロセスについて明らかにするために、硝酸ニッケル水溶液と硝酸銅水溶液を用いたマイクロ波加熱脱硝特性の研究及び数値シミュレーションによる温度分布の解析を行った。マイクロ波加熱脱硝法により、硝酸銅水溶液から酸化銅を容易に得ることができる一方、硝酸ニッケル水溶液は270$$^{circ}$$C以上に加熱することができなかった。マイクロ波加熱による脱硝反応過程は、外部加熱によるものと同じ過程をとることが確認でき、マイクロ波加熱により脱硝を行う上では、中間生成物と酸化物のマイクロ波吸収性だけでなく、中間生成物から酸化物に転換する温度が重要であることが示された。また、シミュレーションにより、反応容器内において中心部で最高温度となる半径方向に不均一な温度分布を形成することが明らかとなり、中心部から酸化物の生成が進行すると考えられる。

報告書

流動層と酸化銅触媒を組み合わせた使用済イオン交換樹脂の焼却処理技術

木原 伸二; 矢幡 胤昭; 南条 篤史*; 高橋 孝三; 尾曽 智重*; 根本 俊行; 安藤 昇; 大久保 秀文*

JAERI-Research 97-037, 43 Pages, 1997/05

JAERI-Research-97-037.pdf:1.85MB

流動層と酸化銅触媒とを組み合わせた使用済イオン交換樹脂の焼却技術に係わる開発の一環として、コールド燃焼試験とホット燃焼試験を行った。コールド燃焼試験においては、樹脂を焼却した場合の減重比は約10,000であり、スス等の黒色未燃物だけを対象にすると100,000以上であった。ホット燃焼試験のうち、RIを吸着させた模擬廃樹脂を焼却した場合、焼却炉に投入されたRIの約10%が炉内の流動媒体に、約50%~70%が酸化銅触媒にそれぞれ付着し、約20%~40%が排ガス浄化系に移行した。JMTRの実廃樹脂を用いた場合の放射性物質の分布状況も模擬廃樹脂を燃焼した場合と同様であった。

論文

触媒燃焼法による使用済イオン交換樹脂の減容処理技術

矢幡 胤昭

原子力工業, 39(6), p.21 - 27, 1993/00

廃樹脂の減容処理技術の開発はこれまでに数多く行われて来たが実処理は行われていない。廃樹脂は難燃性で、ススの大量発生が焼却処理を困難にしている。そこで、酸化銅触媒を用い、ススの発生を抑制した廃樹脂の燃焼技術を開発した。小規模試験装置を用い、イオン交換樹脂の熱分解挙動、燃焼速度の測定、触媒の使用温度を調べた。これらの結果を基にしてパイロット装置を製作し、コールドの樹脂を用い安定な燃焼条件を調べた。含水率の高いスラリー状の樹脂は約700$$^{circ}$$Cに加熱した流動層で熱分解・燃焼し、約650$$^{circ}$$Cに加熱した触媒との接触反応でススの発生は大幅に低減できた。樹脂の安定燃焼条件が得られたので、コバルト-60、マンガン-54、セシウム-134を吸着させた樹脂を燃焼させ移行挙動を調べた。小規模の基礎試験からパイロット装置を用いたホット試験にいたるまでを紹介した。

論文

Incineration of spent ion exchange resins in combination with fluidized bed and catalyst, II

木原 伸二; 矢幡 胤昭; 安藤 昇; 西村 允宏

Incineration Conf. Proc., p.457 - 460, 1993/00

原子力発電所から発生する使用済イオン交換樹脂(廃樹脂)は、従来効果的な処理技術が確立されていないため、主に貯槽等に貯蔵されてきた。これらの廃樹脂は今後も継続的に発生するため、その減容・安定化処理が急務の課題となっている。これらの現状を踏まえ、原研大洗研においては、流動層と酸化銅触媒を組み合わせた焼却法を研究・開発してきた。これまで、基礎研究の成果を踏まえて作製したパイロットスケールの試験装置において、未使用樹脂及び放射性同位元素(RI)を吸着させた樹脂を用い、触媒の燃焼効果及びRIの挙動に係る評価試験を行ってきた。今回、酸化銅の表面積及び空孔率が異なった触媒を用いて、燃焼効果及びRIの挙動に及ぼす酸化銅の表面積、空孔率等の影響について評べ、触媒の能力に係る評価を行った。

報告書

放射性有機廃棄物の燃焼に及ぼす酸素の影響

矢幡 胤昭; 阿部 治郎; 星野 昭

JAERI-M 9974, 14 Pages, 1982/02

JAERI-M-9974.pdf:0.56MB

放射性廃棄物の減容及びその安定貯蔵法を解決することは原子力を利用する上に極めて重要である。現在、イオン交換樹脂、塩化ビニルなどが放射性廃棄物として大量に発生しつつある。これらの物質は燃焼が困難なため、アスファルトなどを用いて固化し、ドラム缶に詰め保管している。これらの物質は燃焼し減容させることができるが、酸素量によって煤煙が発生したり、高温の発生で焼却炉材料を損傷し耐用年数が短縮する。また放射性物質の飛散などの欠点があり燃焼法は用いられていない。本実験は、これらの模擬試料を用い、酸素量と発熱及び燃焼速度の関係、熱分解で発生する煤煙の成分を調べた。この結果、酸素量が5%$$sim$$10%中で、樹脂などを約650$$^{circ}$$Cに加熱し、発生した分解ガスを約700$$^{circ}$$Cに加熱した酸化銅触媒に接触させることで完全に燃焼させることを見出した。

報告書

$$^{8}$$$$^{5}$$Kr線源ガスの精製,2; ジメチルエーテルの除去

山本 忠利; 大塚 徳勝

JAERI-M 9034, 12 Pages, 1980/08

JAERI-M-9034.pdf:0.56MB

$$^{8}$$$$^{5}$$Kr線源ガス中のジメチルエーテルをCuOで化学的に除去固定する方式の$$^{8}$$$$^{5}$$Kr線源ガス精製装置を製作し、$$^{8}$$$$^{5}$$Kr線源210Ciのガス精製を行った。ホット実験に先だち、本反応の最適条件を調べるため、Ar-ジメチルエーテル混合ガスを用いてCuOによるジメチルエーテルの分解に及ぼす諸因子(温度、ガス循環、CuO量、反応様式等)の影響について予備的検討を行なった。その結果、線源ガス中のジメチルエーテルは本精製反応により、38.3%から152ppmに低下し、精製済みの$$^{8}$$$$^{5}$$Kr線源は照射線源として再使用することができた。このことから、本法は線源ガス中に含まれている炭化水素(特に低沸点成分)の除去に有効であると考えられる。

口頭

マイクロ波加熱重量分析装置の開発とその利用

濱場 大周*; 瀬川 智臣; 深澤 智典*; 吉田 英人*; 福井 国博*

no journal, , 

使用済み燃料の再処理工程において、マイクロ波加熱直接脱硝法が用いられている。様々な温度における物質の誘電損失を計測・推算することを目的とし、試料として酸化銅ペレットを用い、マイクロ波加熱時におけるマイクロ波吸収量の測定及び数値シミュレーションによるマイクロ波吸収効率の解析を行った。実験及び解析の結果、マイクロ波吸収効率の測定値は数値計算結果とほぼ定量的に一致し、マイクロ波吸収効率から誘電損失を簡易的に推算可能であることを確認した。

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