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不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法および装置、並びに回収された高純度金属ベリリウム

国内特許コード P120007800
整理番号 13129
掲載日 2012年7月20日
出願番号 特願2008-065838
公開番号 特開2009-222494
登録番号 特許第4958176号
出願日 平成20年3月14日(2008.3.14)
公開日 平成21年10月1日(2009.10.1)
登録日 平成24年3月30日(2012.3.30)
発明者
  • 河村 弘
  • 土谷 邦彦
  • 塙 善雄
  • 綿引 俊介
  • 蓼沼 克嘉
  • 大森 弘幸
出願人
  • 独立行政法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法および装置、並びに回収された高純度金属ベリリウム
発明の概要

【課題】使用済の放射化されたベリリウムからハロゲン化ベリリウムを生成し、更に熱分解によって金属ベリリウムを回収するに際して、除染処理効果を向上させ、熱分解温度を1400℃以下、特に1000℃以下にすることができてベリリウムの回収効率を向上させ、純度の高い金属ベリリウムを回収する。
【解決手段】塩素ガス、臭素ガスあるいはヨウ素ガスとハロゲン化反応させて塩素化ベリリウム、臭素化ベリリウムあるいはヨウ素化ベリリウムのいずれかのハロゲン化ベリリウムを生成し、その際に不揮発性の不純物および放射性コバルトなどを分離し、更に生成したハロゲン化ベリリウムに化学的に活性な水素ガスを混合する工程、およびハロゲン化ベリリウムを水素ガス存在下で熱分解して金属ベリリウム、および塩化水素、臭化水素、あるいはヨウ化水素の分解ガスに変換する工程を有する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


ベリリウムは、ウランの核分裂反応を利用する核分裂反応原子炉における中性子反射体、さらに未来のエネルギー源としての核融合炉における中性子増倍材として特異的で、貴重な役割を担う物質である。しかしながら、ベリリウム資源は希少であり、使用され放射化されたベリリウム(不純物含有金属ベリリウム)は資源の確保上からも再使用されねばならない。



特許文献1には、放射化ベリリウムからハロゲンガスを用いてハロゲン化ベリリウムを生成させる第1工程と、ハロゲン化ベリリウムを金属ベリリウム(ベリリウム金属という場合がある。)に還元する第2工程からなる放射化ベリリウムのリサイクル方法が記載されている。この還元に際しては、SinH2n+2で表わされるシランガスが用いられている。




【特許文献1】特開平9-243798号(特許第3190005号公報)

産業上の利用分野


本発明は、不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法および装置、並びに回収された高純度金属ベリリウムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
揮発性および不揮発性の不純物、揮発性の放射性トリチウムおよび不揮発性の放射性コバルトなどが混在するベリリウムを高温溶融し、次いで凝固することで、多数の小さなサイズのベリリウム微小表面積を大にして反応性を高める粒を形成し、その際に揮発性の不純物および揮発性の放射性トリチウムを除去する第1工程と、
塩素ガス、臭素ガスあるいはヨウ素ガスとハロゲン化反応させて塩素化ベリリウム、臭素化ベリリウムあるいはヨウ素化ベリリウムのいずれかのハロゲン化ベリリウムを生成し、その際に不揮発性の不純物および放射性コバルトを分離し、更に生成したハロゲン化ベリリウムに化学的に活性な水素ガスあるいは水素ガスを混合する第2工程と、
ハロゲン化ベリリウムを水素ガス存在下で熱分解して金属ベリリウム、および塩化水素、臭化水素、あるいはヨウ化水素の分解ガスに変換する第3工程と、および
金属ベリリウムおよび分解ガスを含む流動ガスから金属ベリリウムおよび分解ガスを分離する第4工程と、
を含んで構成されることを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法。

【請求項2】
請求項1において、第2工程は、高温にされ、放電励起によって生成した水素ガスを混合することを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法。

【請求項3】
請求項1または2において、第4工程は、前記分解ガスおよびハロゲン化トリチウムを分離する工程とを含んで構成されることを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法。

【請求項4】
請求項1または3において、第4工程は、前記分解ガスから塩素ガス、臭素ガスあるいはヨウ素ガスを分離して第2工程で再使用する工程とを含んで構成されることを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法。

【請求項5】
請求項1から4のいずれかにおいて、第2工程におけるハロゲン化反応を500~650℃で行い、500℃以上の温度を保持しながら移送し、第3工程においては800~1200℃の温度下で熱分解し、第4工程においては分解ガスが塩素の場合は-50~-100℃,臭素の場合は0~50℃,ヨウ素の場合は50~100℃の温度で回収することを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する方法。

【請求項6】
請求項1から5のいずれかにおいて、第1工程においては、ベリリウムを1300~1600℃で高温溶融することを特徴とする資源を分離回収する方法。

【請求項7】
揮発性および不揮発性の不純物、揮発性の放射性トリチウムおよび不揮発性の放射性コバルトなどが混在するベリリウムを高温溶融する手段、それを凝固することで、多数の小さなサイズのベリリウム微小粒を形成する手段、その際に揮発性の不純物および揮発性の放射性トリチウムを除去する手段を備えた第一の装置と、
塩素ガス、臭素ガスあるいはヨウ素ガスとハロゲン化反応させて塩素化ベリリウム、臭素化ベリリウムあるいはヨウ素化ベリリウムのいずれかのハロゲン化ベリリウムを生成する手段、その際に不揮発性の不純物および放射性コバルトを分離する手段、更に生成したハロゲン化ベリリウムに化学的に活性な水素ガスあるいは水素ガスを混合させた状態で移送する手段を備えた第二の装置と、
移送されたハロゲン化ベリリウムを水素ガス存在下で熱分解して金属ベリリウム、および塩化水素、臭化水素、あるいはヨウ化水素の分解ガスに変換する手段を備えた第三の装置と、および
ベリリウム金属および分解ガスを含む流動ガスから金属ベリリウムおよび分解ガスを分離する手段を備えた第四の装置と、
を含んで構成されることを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する装置。

【請求項8】
請求項7において、第四の装置は、前記分解ガスおよびハロゲン化トリチウムを分離する手段を備えて構成されることを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する装置。

【請求項9】
請求項7または8において、第四の装置は、前記分解ガスから塩素ガス、臭素ガスあるいはヨウ素ガスを分離する手段を備え、分離した塩素ガス、臭素ガスあるいはヨウ素ガスを第二の装置で再使用する手段を備えて構成されることを特徴とする不純物を含有するベリリウムからベリリウム資源を分離回収する装置。

【請求項10】
請求項1から5のいずれかの方法によって製造されて、不揮発性の不純物を10ppm以下、揮発性の放射性トリチウムを0.1Bq(ベクレル)/g以下、および放射性コバルトを1Bq(ベクレル)/g以下で含有することを特徴とする高純度金属ベリリウム。
産業区分
  • 原子力
  • 放射性物質処理
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008065838thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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