CS199308B1

CS199308B1 - Process for sealing radioactive waste into glass and device for making this way

Info

Publication number: CS199308B1
Application number: CS872978A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Pacovsky; Frantisek Konarek; Otakar Vojtech; Josef Suessmilch
Original assignee: Vladimir Pacovsky; Frantisek Konarek; Otakar Vojtech; Josef Suessmilch
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1980-07-31

Description

(⁵⁴) Způsob zatavování radioaktivního odpadu do skloviny a zařízení k provádění tohoto způsobu( ⁵⁴ ) A method for sealing radioactive waste into glass and an apparatus for carrying out the method

Vynález se týká způsobu zatavování radioaktivního odpadu do skloviny, při kterém se radioaktivní odpad a éklotvorné suroviny zahřívají na taviči teplotu elektrickým indukčním ohřevem a získaná tavenina se vypouští do nádoby určené k trvalému uložení, a zařízení k provádění způsobu, sestávající z taviči nádoby, která má v průřezu tvar kruhu nebo elipsy, je obklopena induktorem a opatřena v horní části násypkou a v dolní části výtokem, pod kterým je jímací nádoba.The present invention relates to a process for sealing radioactive waste into a glass, in which radioactive waste and electro-forming raw materials are heated to a melting temperature by electric induction heating and the melt obtained is discharged into a container for permanent storage, and an apparatus for carrying out the method in cross-section the shape of a circle or ellipse, it is surrounded by an inductor and provided with a hopper at the top and an outlet at the bottom, under which there is a receiving vessel.

Fixace radioaktivních odpadů jejich zotavováním do sklotvorných látek nebo hornin vyžaduje specifické podmínky určované především aktivitou prostředí. Z důvodů prostorových, manipulačních, hermetizačnich a exhalačních se způsob otopu zužuje na oblast vytápění elektrickou energií. Z uvedených důvodů se však nehodí ani způsoby a hlavně elektrické pece, kterých se používá ve sklářském průmyslu k tavení skel.The fixation of radioactive waste by its recovery into glass-forming substances or rocks requires specific conditions determined primarily by environmental activity. For reasons of space, handling, hermetization and exhalation, the heating method is narrowed to the area of electric heating. For these reasons, however, the methods and especially the electric furnaces used in the glass industry for melting glass are not suitable either.

Ve francouzském patentovém spise č. 2,054.464 je popsán způsob zatavování’ produktů štěpení do skloviny, jehož podstata spočívá v tom, že kalcinované produkty štěpení a látky, a nimiž tyto tvoří sklovinu, se zahřívají indukcí elektrického proudu o vysoké frekvenci, tj. 10 kHz až 10 MHz a utavené sklo se vypouští po indukčním ohřevu ztuhlé hmoty ve výtoku do jímací nádoby určené k trvalému skladování. Tavení se začíná pomocí kovových třísek, např. z hliníku nebo železa, nebo použitím skla jiného složení, s nižší tavící teplotou, než mé potom použité zátavové sklo. Obsahují-li kalcinované produkty molybden, používá se k zatavování fosforečného skla, obsahují-li kalcinované produkty hliník, používá se zatavování křemičitého skla. K rpovádění způsobu slouží taviči nádoba z elektricky izolačního žáruvzdorného materiálu, která má ve vodorovném průřezu tvar kruhu a je obklopena induktorem napojeným na zdroj vysokofrekvenčního proudu a chladicími trubkami. V horní části taviči nádoby je násypka pro radioaktivní kalcinát a násypka pro sklotvorné látky, ve dně taviči nádoby je uprostřed výtok obklopený rovněž induk199 308French Patent Specification No. 2,054,464 discloses a process for sealing fusion products into a molten glass, which is characterized in that the calcined cleavage products and the glass-forming substances are heated by induction of a high-frequency electric current, i.e. 10 kHz to 10 MHz and the melted glass is discharged after induction heating of the solidified mass in the outlet into a collecting vessel for permanent storage. Melting starts with metal chips, eg aluminum or iron, or glass of a different composition, with a lower melting temperature than my then used seal glass. If the calcined products contain molybdenum, the phosphorus glass is used for sealing, and if the calcined products contain aluminum, the silica glass is used. A process vessel of electrically insulating refractory material having a horizontal cross-section and surrounded by an inductor connected to a high-frequency current source and cooling tubes serves to carry out the method. In the upper part of the melting vessel there is a hopper for radioactive calcinate and a hopper for glass-forming substances, in the bottom of the melting vessel there is also an induction199 308

198 308 torem. Indukcí je vytápěna i jímací nádoba umístěná pod výtokem. Zařízení jako celek je pak umístěno v uzavřeném prostoru, který je silně odizolován od okolí.198 308 torem. The collecting vessel located under the outlet is also heated by induction. The device as a whole is then placed in an enclosed space that is strongly insulated from the surroundings.

Vysokou frekvencí se zahřívají i dielektrika, takže ee nežádoucím způsobem zahřívají i ostatní části pece, které nejsou v přímé souvislosti s tavicím procesem. Protože tavení se provádí přímo indukčním ohřevem, je nutno při netavení používat kovových třísek nebo nízkotavitelných sklovin. Vlastní tavení probíhá vertikálně v poměrně silné vrstvě a výtok muaí být rovnťž vyhříván. Mimoto výplach po skončení tavby nebo při přechodu na jinou sklovinu je obtížný a zdlouhavý.Dielectrics are also heated at a high frequency so that other parts of the furnace that are not directly related to the melting process are also undesirably heated. Since the melting is carried out directly by induction heating, it is necessary to use metal chips or low-melting glass melts when not melting. The melting itself takes place vertically in a relatively thick layer and the outlet can also be heated. In addition, irrigation after the melting or transition to another glass is difficult and time consuming.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí způsobem podle vynálezu, jehož podstata dpočívá v tom, že tavení se provádí elektrickou indukcí střední frekvence a probíhá v horizontálním směru, přičemž hladina taveniny ae udržuje na úrovni nepřesahující o 10 % horní hranu výtoku. K tomu slouží zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že tavící nádoba má tvar kruhu případně elipsy ve svislém průřezu, induktor je napojen na zdroj středofrekvenčního proudu a výtok je umístěn v poslední čtvrtině délky taviči nádoby směrem od zakládacího prostoru. S výhodou je tavící nádoba opatřena čepem a naklápěcím mechanismem.These disadvantages are overcome or substantially reduced by the method according to the invention, which consists in that the melting is carried out by electric induction of the middle frequency and runs in the horizontal direction, while maintaining the level of the melt at a level not exceeding 10% of the upper edge of the outlet. For this purpose, the device is characterized in that the melting vessel has the shape of a circle or ellipse in a vertical cross-section, the inductor is connected to a medium-frequency current source and the outlet is located in the last quarter of the length of the melting vessel away from the loading space. Preferably, the melting vessel is provided with a pin and a tilting mechanism.

Středofrekvenční proud stačí k přímému nebo nepřímému tavení surovin, které probíhá v horizontálním směru v poměrně velmi tenké vrstvě, aniž by se ohřívaly součásti zařízení vyrobené z dielektrik. Pláěí pece není nutno ehláditta výtok není nutno zahřívat, při začátku tavení není nutné používat kovových tříáek ani skel jiného složeni. Po skončení tavby je v peci malý objem zbytkové taveniny, který se náklonem omezí na minimum , a výhodou je i snadno proveditelná dekontaminace pece po ukončení provozního cyklu.The medium-frequency current is sufficient to directly or indirectly melt the raw materials, which run in a horizontal direction in a relatively very thin layer without heating parts of the device made of dielectrics. It is not necessary to control the furnace beach and the outlet does not need to be heated; After the melting is complete, there is a small amount of residual melt in the furnace that is kept to a minimum by tilting, and the decontamination of the furnace at the end of the operating cycle is easy to perform.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde představuje obr. 1 nárysný osový řez zařízení a obr. 2 bokorysný řez tavící nádobou v linii A-A z obr. 1.An exemplary embodiment of the invention is described below and schematically shown in the accompanying drawings, wherein FIG. 1 is a front elevational view of the apparatus and FIG. 2 is a side sectional view of the melting vessel in line A-A of FIG. 1.

Taviči nádoba 1 sestává z boční stěny 2, předního čela a zadního čela 4 (obr.l) Boční stěna 2 má ve svislém průřezu tvar kruhu (obr. 2), je možné věak i provedení ve tvaru elipsy. Taviči nádobu 1 tvoří kovový pláši 5 z auatenitické oceli nebo případně platiny, obalený izolací 6 ze žáruvzdorných vláken a obklopený na boční stěně 2 induktorem 2 napojeným na zdroj 8 středofrekvenčního proudu. U předního čela 2 je zakládací prostor g , do něhož je shora zasazena násypka IQ a odtokem 11 plynných zplodin fixace.The melting vessel 1 consists of a side wall 2, a front face and a rear face 4 (FIG. 1). The side wall 2 has a circular shape in vertical cross-section (FIG. 2), however, an ellipse-shaped design is possible. The melting vessel 1 consists of a metal jacket 5 of auatenitic steel or possibly platinum, encased by a refractory fiber insulation 6 and surrounded on the side wall 2 by an inductor 2 connected to a medium-frequency current source 8. At the front face 2 there is a loading space g into which the hopper 10 and the outlet 11 of the gaseous products of fixation are inserted from above.

U zadního čela 4 je v poslední čtvrtině čfélky taviči nádoby 1 výtok 12, pod nímž je umíetěna jímací nádoba 1^. V předním čele je pozorovací otvor , v zadním čele £ měřicí otvor ljj. Taviči nádoba 1 je opatřena na výtokové straně čepem 16 a na straně zakládacího prostoru g naklápěeím mechanismem 1J. lavicí nádoba 1 a příslušenstvím je nm-fatěna v uzavřeném prostoru 18 a izolačními stěnami 19 a celý proces je ovládán neznázorněnými manipulačními a regulačními prostředky umístěnými vně uzavřeného prostoru 18.At the rear face 4, in the last quarter of the face of the melting vessel 1, there is an outlet 12 below which a collecting vessel 11 is located. In the front face there is an observation aperture, in the rear face 6 a measuring aperture 11j. The melting vessel 1 is provided on the discharge side with a pin 16 and on the side of the loading space g with a tilting mechanism 11. The bench vessel 1 and the accessories are nm-fatena in the enclosure 18 and the insulating walls 19 and the whole process is controlled by handling and regulating means (not shown) located outside the enclosure 18.

Zařízení funguje následovně:The device works as follows:

Směs radioaktivního odpadu a sklotvorných látek ve formě frity, kalcinovaného prášku, suspenze nebo roztoku se dodává násypkou 10 do zakládacího prostoru g u předního čela Středofrekvenčnim proudem 50 Hz až 10 Hz ae zahřívá kovový pláši 5 a od něho aměa určená k tavení. V případě agresivních sklovin je kovový plášť 5 vyložen ještě žáruvzdornou vyzdívkou, která není znázorněna, tato se zahřeje a předá teplo směsi, která se zahřeje až na taviči teplotu.The mixture of radioactive waste and glass-forming substances in the form of a frit, calcined powder, suspension or solution is fed through hopper 10 into the loading space g at the front face by a 50 Hz to 10 Hz medium current and heats the metal casing 5 and therefrom to melt. In the case of aggressive glass, the metal casing 5 is lined with a refractory lining (not shown), which is heated and transfers the heat of the mixture, which is heated up to the melting temperature.

Směs se roztaví a vyčeří a proudí horizontálně směrem k výtoku 12. Přitom ae plynná zplodiny fixace odstraňují odtahem 11 mimo uzavřený prostor 18 . Jakmile hladina taveniny 20 dosáhne úrovně horní hrany výtoku 12, začne tavenina 20 vytékat výtokem 12 do jímací nádoby 1^. Při periodickém odběru se přeruší dodávání směai do násypky, hladina taveniny 20 klesne a tavenina 20 přestane vytékat. Při přerušení procesu nebo přechodu na jinou taveninu se zvedne naklápěcí mechanismus 12, tavenina 20 steče k výtoku 12, načež se provedou další opatření, jako výplach, dekontaminace taviči nádoby 1 apod.The mixture melts and clarifies and flows horizontally towards the outlet 12. The gaseous products of fixation are removed by the exhaust 11 outside the enclosure 18. As soon as the level of the melt 20 reaches the upper edge of the outlet 12, the melt 20 starts to flow through the outlet 12 into the collecting vessel 11. During the periodic withdrawal, the feed to the hopper is interrupted, the level of the melt 20 drops and the melt 20 stops flowing. When the process is interrupted or switched to another melt, the tilting mechanism 12 is raised, the melt 20 flows to the outlet 12, after which further measures are taken, such as irrigation, decontamination of the melting vessel 1, and the like.

199 308199 308

Způsob a zařízení jsou určeny především k nepřetržitému i přetržitému zatavoyání radioaktivního odpadu do skloviny, je možno jich však použít i k tavení jiných materiálů, které vyžadují obdobné zvláštní podmínky, např. hornin a pod·The method and apparatus are intended primarily for the continuous and intermittent sealing of radioactive waste into the glass, but may also be used for melting other materials requiring similar special conditions, such as rocks and the like.

Claims

3 199 308 The method and equipment are intended primarily for continuous and intermittent sealing of radioactive waste into the glass, but may also be used for melting other materials that require similar special conditions, such as rocks and the object of the invention.

A method for sealing radioactive waste into enamel, wherein the radioactive waste and the glass-forming raw materials are heated to the melting temperature by an electric induction heating and the resulting melt is discharged into a container for permanent storage, characterized in that the melting is carried out by electrical induction of the intermediate frequency and it runs in the horizontal direction, the melt level being maintained at a level not exceeding 10% of the upper edge of the outlet.

2 «An apparatus for carrying out the process according to item 1, comprising a melting vessel which is surrounded by an inductor and provided with a hopper in the upper part and an outlet in the lower part with a receiving vessel, characterized by a melting vessel (1) the shape of the neck or ellipse in the vertical cross section, the inductor (7) is connected to the source (8) of the mid-frequency current and the channel (12) is located in the last quarter of the length of the melting vessel (1) away from the loading space (9). 2 drawings i