CS200939B1

CS200939B1 - Process for sealing radioactive waste into glass and device for making this process

Info

Publication number: CS200939B1
Application number: CS873078A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Pacovsky; Frantisek Konarek; Otakar Vojtech; Jiri Stejskal
Original assignee: Vladimir Pacovsky; Frantisek Konarek; Otakar Vojtech; Jiri Stejskal
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká způsobu zatavování radioaktivního odpadu do skloviny, při kterém se radioaktivní odpad a sklotvorné suroviny zahřívají na tavioí teplotu elektrickým indukčním ohřevem a získaná tavenina se vypouští do nádoby určené k trvalému uložení. Vynález se týká též zařízdní k provádění způsobu sestávajícího z válcovité taviči nádoby, jejíž plášť je obklopen induktorem a je opatřena v horní části víkem s násypkami a v dolní části zvýšeným středovým výtokem, pod kterým je jímací nádoba.The present invention relates to a process for sealing radioactive waste into a glass melt, wherein the radioactive waste and glass-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. The invention also relates to a device for carrying out a process consisting of a cylindrical melting vessel, the shell of which is surrounded by an inductor and is provided with a lid with hoppers at the top and an elevated central outlet below which there is a collecting vessel.

Fixace radioaktivních odpadů jejich zatavováníra do sklotvorných látek nebo hornin vyžaduje specifické podmínky určované především aktivitou prostředí. Z důvodů prostorových, manipulačních, hermetizačních a exhalačních se způsob otopu zužuje na oblast vytápění elektrickou energii. 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 wastes and their sealing 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 heating by electric energy. For these reasons, however, methods and, in particular, electric furnaces, which are 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 kaloinované produkty štěpení a látky, s nimiž vytvoří sklovinu, se zahřívají indukcí elektrického proudu o vysoké frekvenci, tj. 10 kHz až 10 MHz a utavené sklo se vypouští po indukčním ohřevu gtuhlá hmoty ve výtoku do jímací nádoby určené k trvalému skladování. Tavení se začíná pomocí kovových třísek, například z hliníku nebo ze železa, nebo použitím skla ji200 939French Patent Specification No. 2,054,464 discloses a process for sealing fusion products into a molten glass, the principle of which is to heat the kaloinated cleavage products and the glass-forming substances by inducing 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. The melting is initiated by means of metal chips, for example aluminum or iron, or by using glass

200 93S ného složení, s nižší tavící teplotou než potom má použité zátavové sklo. Obsahují-li kalcinovaaé produkty molybden, používá se k zatavování fosforečného skla, obsahují-1i kalcínované produkty hliník, používá se k zotavování křemičitého skla. K provádění způsobu slouží válcovitá taviči nádoba z elektricky Izolačního žáruvzdorného materiálu, jejíž plášť je obklopen indukterem napojeným na zdroj vysokofrekvenčního proudu a chladicími trubkami· V horní části je nádoba opatřena víkem s násypkou pro radioaktivní kalcinát a násypkou pro sklotvorné látky, uprostřed dna je zvýšený výtok vybavený topným induktorem· Zařízení jako celek je umístěno v uzavřeném prostoru, který je silně odizolován od okolí.With a lower melting temperature than the used glazing. If the calcined products contain molybdenum, it is used to seal phosphor glass, if the calcined products contain aluminum, it is used to recover silica glass. A cylindrical melting vessel made of electrically insulating refractory material is used to carry out the method, the shell of which is surrounded by an inductor connected to a high-frequency current source and cooling tubes. equipped with a heating inductor · The device as a whole is located in an enclosed area which is strongly insulated from the environment.

Vysokou frekvencí se zahřívají i dielektrika, takže se nežádoucím způsobem zahřívají 1 ostatní části pece, které nejsou v přímé souvislosti s tavícím procesem· Protože tavení se provádí přímo indukčním ohřevem, je nutno při netavení používat kovových třísek nebo nízkotavitelných skiovin. Výtok musí být rovněž vyhříván, tavenlna má špatnou homogenitu a řízení tavícího procesu je obtížně regulovatelné, protože schází údaje o teplotě tavenlny v různých rovinách.Dielectrics are also heated at a high frequency, so that 1 other parts of the furnace that are not directly related to the melting process become unnecessarily heated. Because melting is done directly by induction heating, it is necessary to use metal chips or low-melting ski materials. The effluent must also be heated, the melt has poor homogeneity and the control of the melting process is difficult to control because the melt temperature data in different planes are missing.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tavení se provádí elektrickou indukcí střední frekvence a proud taveniny směřující dolů se obfací směrem vzhůru k oblasti odběrů, přičemž se sleduje teplota taveniny alespoň v oblasti tepelného maxima. K tomu slouží zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že induktor je napojen na zdroj středofrekvenčního proudu a kolem výtoku je soustředně s ním umístěna trubice, jejíž horní část prochází víkem a dolní konec je v rovině mezi dnem a výpustním otvorem výtoku. V trubici je shora zasunut nejméně jeden termočlánek, který může být s výhodou vertikálně vratně přestavitelný.These disadvantages are eliminated or substantially reduced according to the invention, which is characterized in that the melting is carried out by electric induction of the middle frequency and the downward flow of the melt is directed upwards towards the sampling area, monitoring the melt temperature at least in the region of the thermal maximum. For this purpose, a device is provided in which the inductor is connected to a medium-frequency current source and a tube is disposed concentrically around the outlet, the upper part of which passes through the lid and the lower end is in a plane between the bottom and the outlet opening of the outlet. At least one thermocouple is inserted in the tube from above, which can preferably be vertically reversibly adjustable.

Středofrekvenční proud stačí k přímému nebo nepřímému utavení surovin, aniž by se nadměrně zahřívaly součásti zařízení vyrobené z dielektrik. Pláěť není nutné chladit a výtok není nutné vyhřívat, při začátku tavení není nutné používat kovových třísek ani skel jiného složení. Pomooí trubice kolem výtoku se vertikální, ne zcela jednolité proudy taveniny usměrňují do zúženého prostoru u dna a mezi trubicí a výtokem, kde se spojují, navzájem prolínají a tím se tavenlna před vypouštěním chemicky i tepelně homogenizuje. Jeden nebo víoe termočlánků v oblasti teplotního maxima nebo ve více rovinách umožňují sledovat teplotu taveniny a na základe zjištěných hodnot optimalizovat průběh tavícího procesu.The medium-frequency current is sufficient to directly or indirectly melt the raw materials without overheating the parts of the device made of dielectrics. It is not necessary to cool the casing and the outlet does not need to be heated, at the beginning of melting it is not necessary to use metal chips or glasses of different composition. Through the tubes around the spout, the vertical, not completely monolithic melt streams are directed into a constricted space at the bottom and interconnect between the pipe and the spout where they join and thus the melt is chemically and thermally homogenized prior to discharge. One or more thermocouples in the region of the maximum temperature or in multiple planes allow the temperature of the melt to be monitored and the melting process to be optimized based on the values determined.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a schematicky znázorněno na připojeném výkresu, představujícím náxysný osový řez zařízením.An exemplary embodiment of the invention is described below and schematically shown in the accompanying drawing, representing an axial sectional view of the apparatus.

Válcovitá tavioí nádoba g sestává z boční stěny 2, dna g a navroh je uzavřena víkem A· Boční stěna £, dno g 1 víko A jeou z austenitioké oceli nebo platiny, v případě silně korozlvních skiovin jsou opatřeny uvnitř ještě vrstvou ze žáruvzdorného materiálu odolného vůči korozivním účinkům těchto skiovin. Boční stěna 2, dno g 1 víko 4 jsou obaleny izolací g ze žáruvzorných vláken a boční stěna 2 je obklopena iMduktorem 6, na200 939 pojeným na zdroj J středofrekvenčního proudu. Ve dně 2 3^e dutý středový zvýšený výtok 8 a výpustním otvorem 2 na vrchní části. Do víka £ ústí dvojice násypek 10.11. Ve víku £ je zasazena horní část trubice 12. soustředné s výtokem 8, jejíž dolní konec je v rovině mezi dnem 2 a výpustním otvorem 2 výtoku 8. Na trubici 12 opatřenou shora závěrkou 13 je připojen odtah 14 plynných zplodin fixace a v trubici 12 je umístěn termočlánek 15 k měření teploty. Na výkrese je znázorněn jeden pevný termočlánek £2» j® nožné však i provedení s vertikálně vratně přestavitelným termočlánkem 15 nebo a více termočlánky 15 umístěnými v různých odstupňovaných výškách. Pod výtokem 8 je prstenec 18 sloužící k upevnění tavící nádoby £, k základní desce 17 a jímací nádoba 18. Celé zařízení je umístěno v uzavřeném prostoru 19 tvořeném stěnami 20, které důkladně izolují zařízení od okolí, v němž jsou neznázoměné manipulační a regulační mechanismy·The cylindrical melting vessel g consists of a side wall 2, the bottom g and the lid is closed by a lid A. the effects of these skins. The side wall 2, the bottom g 1 of the lid 4 is wrapped with insulation g of refractory fibers and the side wall 2 is surrounded by an inductor 6, at 200 939 coupled to a medium-frequency current source J. In the bottom ³ and two extra hollow central outlet 8 and the discharge port 2 at the top. A pair of hoppers 10 enter into the lid 10. In the lid 6 is placed the upper part of the tube 12 concentric with the outlet 8, the lower end of which is in the plane between the bottom 2 and the outlet opening 2 of the outlet 8. The tube 12 provided with the shutter 13 is connected a thermocouple 15 is placed to measure the temperature. In the drawing, there is shown one fixed thermocouple 52 but also an embodiment with a vertically reversible thermocouple 15 or more thermocouples 15 positioned at different graduated heights. Below the outlet 8 is a ring 18 for fastening the melting vessel 8, the base plate 17 and the collecting vessel 18. The whole device is located in a closed space 19 formed by walls 20 which thoroughly isolate the device from the environment in which the manipulation and regulation mechanisms are not shown.

Zařízení funguje následovně:The device works as follows:

Směs radioaktivního odpadu a sklotvorných látek ve formě frity, kalcinovanéh· prášku nebo roztoku se dodává dvojicí násypek 10.11 do taviči nádoby £.. Středofrekvenčním proudem 50 Hz až 10kHz se zahřívá boční stěna 2 z kovu a od ní směs určená k tavení, v případě silně agresivních skiovin přes. korozlvzdornou vrstvu, až na taviči teplotu. Plynné zplodiny fixace se odtahují odtahem 14. Tavenina proudí vertikálně směrem dolů, podtéká dolní konec trubice 12. a proudí zúženým prostorem mezi trubicí 12 a výtokem 8 a tím se chemicky i tepelně homogenizuje a homogenní tavenina vytéká kontinuálně výpustním otvorem 2 do jímací nádoby £8. Přitom se pomocí termočlánku 15 nebo termočlánků měří teplota a podle naměřených hodnot se regulují topné proudy do induktoru 6, a to podle druhu vstupujícího materiálu, jeho zrnitosti, tavitelnosti a podle fyzikálních vlastností taveniny. Podle toho se volí i průměr trubice 12 a její vzdálenost od dna 2·A mixture of radioactive waste and vitreous matter in the form of frit, calcined powder or solution is supplied by a pair of hoppers 10.11 to the melting vessel. A side wall 2 of metal is heated by a 50 Hz to 10 kHz medium current. aggressive ski over. a corrosion-resistant layer, except for the melting temperature. The flue gas of the fixation is drawn off by the exhaust 14. The melt flows vertically downwards, flows through the lower end of the tube 12 and flows through the constricted space between the tube 12 and the outlet 8, thereby homogenizing chemically and thermally. . The temperature is measured by means of a thermocouple 15 or thermocouples and the heating currents to the inductor 6 are controlled according to the measured values, depending on the type of the input material, its granularity, the meltability and the physical properties of the melt. The diameter of the tube 12 and its distance from the bottom 2 are also chosen accordingly.

Způsob a zařízení jsou určeny především k nepřetržitému procesu zatavování radioaktivního odpadu do skloviny, je možno jich však použít i k tavení jiných materiálů, které vyžadují obdobné zvláštní podmínky, například horal*,apod.The method and apparatus are primarily intended for the continuous process of sealing radioactive waste into the molten glass, but they can also be used for melting other materials requiring similar special conditions, such as mountaineer, etc.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of sealing radioactive waste into a glass * in which the radioactive waste and glass-forming glass is heated to a melting temperature by electric induction heating and the melt obtained is discharged into a container for permanent storage, characterized in that the melting is carried out by medium frequency induction and current The downwardly directed melt turns upwardly towards the take-off area, controlling the melt temperature at least in the region of the thermal maximum.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a cylindrical melting vessel, the casing of which is surrounded by an inductor, provided with a hopper lid at the top and a hollow raised central outlet at the bottom below which is a collecting vessel; 6) is connected to a medium frequency current source (7); and

200 939

- 4 elbows of the spout (8) are disposed concentrically therewith a tube (12), the upper blind part of which extends through the lid (4) and the lower end is in the plane between the bottom (3) and the outlet breather (9). at least one texmocouple (15) is inserted from above into the tube (12);

Device according to claim 2, characterized in that the thermocouple (15) is vertically reversibly adjustable.