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技術 高レベル放射性廃液のガラス溶融炉

出願人 核燃料サイクル開発機構株式会社IHI
発明者 吉岡正弘遠藤昇浅野直紀青澤隆之
出願日 2000年6月27日 (20年6ヶ月経過) 出願番号 2000-197889
公開日 2002年1月18日 (18年11ヶ月経過) 公開番号 2002-014198
状態 特許登録済
技術分野 汚染除去及び汚染物処理 ガラスの溶融、製造
主要キーワード 電熱コイル 流下孔 密閉収容 固化ガラス 金属スラッジ 流下ノズル ガラス固化 高レベル放射性廃液
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年1月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

金属スラッジ流下を円滑にすると共に、煉瓦屑による閉塞を未然に防止することができる新規高レベル放射性廃液ガラス溶融炉の提供。

解決手段

耐火煉瓦からなる炉本体2の内底部の底部電極4の上面をその流下孔3を中心として漏斗状に窪ませると共に、その底部電極4の上部に上記耐火煉瓦の煉瓦屑によるその流下孔3の閉塞を防止すべく煉瓦屑受け10を備える。これによって、炉内で発生した金属スラッジが流下孔3側に円滑に流れて電流短絡が未然に防止されると共に、煉瓦屑が流下孔3に達する前に煉瓦屑受け10に捕捉されるため、煉瓦屑による流下孔3の閉塞を防止できる。

概要

背景

使用済み核燃料再処理後に生ずる高レベル放射性廃液は、極めて高い放射線崩壊熱を有しており、液体のままでは処分が困難であることから、図3及び図4に示すような構造をしたガラス溶融炉1内に送られ、ここでほう珪酸ガラス等のガラス原料と共に高温で溶かし合わされながらキャニスタcと称される耐食性ステンレス容器内に詰め込まれてガラス固化体として安定化された後、一定期間自然冷却されてから地中深く地層処分することが計画されている。

図示するように、このガラス溶融炉1は、炉本体2の内底部を漏斗状(四角錐状)に窄めると共にその最下端部に炉2内の溶融ガラス流下する流下孔3を有する底部電極4を備え、さらにその内部に一対の主電極5,5と補助電極6,6とを備えた構造となっている。

そして、この炉本体2の天井壁に設けられた投入口7から高レベル放射性廃液とガラス原料を投入した後、先ず、主電極5,5間に電流を流すことでその表層付近の高レベル放射性廃液とガラス原料とを十分に溶かし合わせ、次に、その下部に位置する補助電極6,6間に電気を流してその下層部の高レベル放射性廃液とガラス原料とを溶かし合わせ、最後に、底部電極4と主電極5,5間に電気を流して全体を溶融した後、その流下孔3から延びる流下ノズル8をその周囲の電熱コイル9で加熱してその内部に詰まっている固化ガラスを溶かして抜き出すことで炉2内の溶融ガラスをその下部に位置しているキャニスタc内に流下させてその内部にガラス固化体として密閉収容するようになっている。

尚、この溶融炉1内で発生したガスオフガスとして排気口7aから排気され、図示しないHEPAフィルター等で放射性物質が完全に捕集除去されて無害化された後、大気中に放出されるようになっている。

概要

金属スラッジの流下を円滑にすると共に、煉瓦屑による閉塞を未然に防止することができる新規な高レベル放射性廃液のガラス溶融炉の提供。

耐火煉瓦からなる炉本体2の内底部の底部電極4の上面をその流下孔3を中心として漏斗状に窪ませると共に、その底部電極4の上部に上記耐火煉瓦の煉瓦屑によるその流下孔3の閉塞を防止すべく煉瓦屑受け10を備える。これによって、炉内で発生した金属スラッジが流下孔3側に円滑に流れて電流の短絡が未然に防止されると共に、煉瓦屑が流下孔3に達する前に煉瓦屑受け10に捕捉されるため、煉瓦屑による流下孔3の閉塞を防止できる。

目的

そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、金属スラッジの流下を円滑にすると共に、煉瓦屑による閉塞を未然に防止することができる新規な高レベル放射性廃液のガラス溶融炉を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

耐火煉瓦からなる炉本体の内底部を漏斗状に窄めると共にその最下端部に底部電極を備え、その底部電極の中央部に炉内の溶融ガラス流下する流下孔を備えた高レベル放射性廃液ガラス溶融炉において、上記底部電極の上面をその流下孔を中心として漏斗状に窪ませると共に、その底部電極の上部に上記耐火煉瓦の煉瓦屑によるその流下孔の閉塞を防止すべく煉瓦屑受けを備えたことを特徴とする高レベル放射性廃液のガラス溶融炉。

請求項2

上記煉瓦屑受けは、上記流下孔よりも径小の通過孔を有する筒状の受け本体と、この屑受け本体を炉壁側から水平に支持する棒状の支持部材とからなることを特徴とする請求項1に記載の高レベル放射性廃液のガラス溶融炉。

技術分野

0001

本発明は、高レベル放射性廃液ガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉に関するものである。

背景技術

0002

使用済み核燃料再処理後に生ずる高レベル放射性廃液は、極めて高い放射線崩壊熱を有しており、液体のままでは処分が困難であることから、図3及び図4に示すような構造をしたガラス溶融炉1内に送られ、ここでほう珪酸ガラス等のガラス原料と共に高温で溶かし合わされながらキャニスタcと称される耐食性ステンレス容器内に詰め込まれてガラス固化体として安定化された後、一定期間自然冷却されてから地中深く地層処分することが計画されている。

0003

図示するように、このガラス溶融炉1は、炉本体2の内底部を漏斗状(四角錐状)に窄めると共にその最下端部に炉2内の溶融ガラス流下する流下孔3を有する底部電極4を備え、さらにその内部に一対の主電極5,5と補助電極6,6とを備えた構造となっている。

0004

そして、この炉本体2の天井壁に設けられた投入口7から高レベル放射性廃液とガラス原料を投入した後、先ず、主電極5,5間に電流を流すことでその表層付近の高レベル放射性廃液とガラス原料とを十分に溶かし合わせ、次に、その下部に位置する補助電極6,6間に電気を流してその下層部の高レベル放射性廃液とガラス原料とを溶かし合わせ、最後に、底部電極4と主電極5,5間に電気を流して全体を溶融した後、その流下孔3から延びる流下ノズル8をその周囲の電熱コイル9で加熱してその内部に詰まっている固化ガラスを溶かして抜き出すことで炉2内の溶融ガラスをその下部に位置しているキャニスタc内に流下させてその内部にガラス固化体として密閉収容するようになっている。

0005

尚、この溶融炉1内で発生したガスオフガスとして排気口7aから排気され、図示しないHEPAフィルター等で放射性物質が完全に捕集除去されて無害化された後、大気中に放出されるようになっている。

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、このガラス溶融炉1を構成する炉本体2、特にその内壁はその性質耐熱性に優れた耐火煉瓦で形成されているが、繰り返し加わる熱衝撃によってクラックが発生し、その一部が煉瓦屑として脱落して図6に示すように流下孔3側に流下してその流下孔3を閉塞することが考えられる。

0007

そのため、図5に示すようにその流下孔dの周囲はその壁面に沿って傾斜させるのではなく平坦部に形成されており、この平坦部で煉瓦屑の落下をくい止めることで煉瓦屑による流下孔3を閉塞を防止するような構造となっている。

0008

しかしながら、この流下孔3の周囲(底部電極4頂部)を平坦部に形成すると、溶融過程において高レベル放射性廃液中から析出したルテニウムパラジウム等といった比重の大きい金属スラッジ金属酸化物)が流出し難くなり、その平坦部上に堆積してその傾斜面に沿って成長し、やがて補助電極6あるいは主電極5まで到達して電流の短絡を招いてその機能を喪失してしまうといった不都合が考えられる。

0009

そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、金属スラッジの流下を円滑にすると共に、煉瓦屑による閉塞を未然に防止することができる新規な高レベル放射性廃液のガラス溶融炉を提供するものである。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するために本発明は、耐火煉瓦からなる炉本体の内底部を漏斗状に窄めると共にその最下端部に底部電極を備え、その底部電極の中央部に炉内の溶融ガラスを流下する流下孔を備えた高レベル放射性廃液のガラス溶融炉において、上記底部電極の上面をその流下孔を中心として漏斗状に窪ませると共に、その底部電極の上部に上記耐火煉瓦の煉瓦屑によるその流下孔の閉塞を防止すべく煉瓦屑受けを備えたものである。

0011

すなわち、底部電極をその流下孔を中心として漏斗状に窪ませることによって、金属スラッジの流下を円滑に行うことができると共に、その底部電極上に煉瓦屑受けを備えることによって煉瓦屑が流下孔まで達することがなくなるため、煉瓦屑による流下孔の閉塞を確実に防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。

0013

図1は本発明に係るガラス溶融炉1の炉内底部付近を示したものであり、図中2は炉本体、4はその炉内底部に設けられた底部電極、3はこの底部電極4の中央部に設けられた流下孔、10はこの底部電極4上に設けられた煉瓦屑受けである。

0014

図示するように、この底部電極4は、その上面4aが流下孔3を中心として漏斗状に窪んでおり、炉本体2の傾斜面(炉壁面)2aとそれぞれ連続した面一の構造となっている。

0015

一方、煉瓦屑受け10は、耐熱性の非金属材料、例えばセラミック等から形成されており、中央部に通過孔11を有する円筒状の受け本体12と、この屑受け本体12の側面から放射状に広がる複数本(本実施の形態にあっては4本)の支持部材13,13,13,13とから形成されている。

0016

そして、この支持部材13,13,13,13の先端部は、それぞれ炉本体2の傾斜面(炉壁面)2a側に接することで円筒状の屑受け本体12が底部電極3上に一定の間隔を隔てて浮いた状態で支持されると共に、その通過孔11が底部電極4側の流下孔3上に略同軸上に位置した状態となっている。

0017

また、この屑受け本体12側の通過孔11の孔径A1及び屑受け本体12と炉本体2の傾斜面(炉壁面)2aとの隙間A2は、底部電極4側の流下孔3の孔径Bよりも小さくなっており、これらを通過した煉瓦屑は、その殆どが流下孔3を通過して流下されるようになっている。

0018

従って、このような構造をした本発明のガラス溶融炉1にあっては、底部電極4の上面が炉本体2の傾斜面(炉壁面)2aとそれぞれ連続するように漏斗状に窪んだ構造となっているため、溶融時に発生した金属スラッジが炉本体2の傾斜面(炉壁面)2aに沿って流下孔3側にスムーズに流れ落ちるようになる。このため、従来構造のように炉底部(底部電極4上)に金属スラッジが溜まることがなくなり、短絡などの不都合を確実に回避することができる。

0019

また、この底部電極4上に煉瓦屑受け10を設けたことから、仮に流下孔3を閉塞するような大きな煉瓦屑が脱落してきても、これが煉瓦屑受け5で捕捉されて流下孔3まで達することがなくなるため、煉瓦屑による流下孔3の閉塞といった不都合も確実に防止することができる。

0020

尚、本実施の形態では煉瓦屑受け10として円筒状の屑受け本体12の周囲に複数の支持部材13,13…を備えたものを用いた場合で説明したが、この煉瓦屑受け10は流下孔3を閉塞するような大きな煉瓦屑だけを捕捉し、そのまま通過するような小さな煉瓦屑は通過させるような機能を有するものであれば、単なる格子状のものや網状のものであっても良い。また、この炉本体2内に送り込まれる高レベル放射性廃液は予め濾過処理等されてその固形物が除去されているため、この流下孔3を閉塞する固形物は、その殆どが炉内で発生する煉瓦屑であるため、煉瓦屑以外の固形物を考慮する必要性は乏しい。

発明の効果

0021

以上要するに本発明によれば、底部電極を漏斗状に窪ませることによって金属スラッジの流下を円滑に行うことができると共に、その底部電極上に煉瓦屑受けを備えることによって流下孔の閉塞を招く煉瓦屑を未然に捕捉することができる。この結果、金属スラッジによる短絡と煉瓦屑による流下孔の閉塞を確実に回避することができるため、ガラス溶融処理工程における安定性及び信頼性が大幅に向上する等といった優れた効果を発揮することができる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明に係るガラス溶融炉の底部電極付近の実施の一形態を示す断面図である。
図2本発明に係るガラス溶融炉の底部電極付近の実施の一形態を示す平面図である。
図3従来のガラス溶融炉の構成を示す説明図である。
図4図3中X−X線断面図である。
図5図3中Y部を示す部分拡大図である。
図6底部電極の上面を漏斗状にした状態を示す部分拡大図である。

--

0023

2 炉本体
3流下孔
4底部電極
10煉瓦屑受け
11通過孔
12屑受け本体
13 支持部材

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