JP2002068752A

JP2002068752A - 溶融ガラス注入装置

Info

Publication number: JP2002068752A
Application number: JP2000266009A
Authority: JP
Inventors: Yukio Usuba; 行男臼庭; Hidehiko Matsui; 英彦松井; Hirosuke Kubota; 啓輔窪田; Tetsuo Inoue; 哲夫井上; Shoji Nishimura; 昌二西邑
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】注入停止時の液だれによる残留ガラスの発生
を防止できると共に、その充填時間を大幅に短縮化でき
る新規な溶融ガラス注入装置の提供。【解決手段】ガラス溶融炉１の流下ノズル３と受入容
器ｃとの間をパイプ状の注入管21で連結し、その注入管
21の途中を曲げて上方に延びる立上部22を形成すると共
に、その立上部22に、圧縮空気をその下流側に送り込む
ための圧縮空気導入管23を接続する。これによって、注
入管21内の溶融ガラスが一気に吹き飛ばされて除去され
るため、液だれによる残留ガラスの発生を確実に防止で
きると共に、注入量が増大するため受入容器ｃへの充填
時間を大幅に短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高レベル放射性廃
液をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉に係
り、特にそのガラス溶融炉の流下ノズルから流れ出る溶
融ガラスをその下部に位置する受入容器内に注入するた
めの注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】使用済核燃料の再処理後に生ずる高レベ
ル放射性廃液は、液体のままでは処分が困難であること
から、図４に示すような構造をしたガラス溶融炉１内で
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と称される筒状をした耐食性の受
入容器ｃ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】このようなガラス固化処理に用いられるガ
ラス溶融炉１は、図示するように、耐火煉瓦からなる炉
本体２の内底部を漏斗状（四角錐状）に窄めると共にそ
の最下端部に炉内の溶融ガラスを流下するための流下ノ
ズル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を備え構造をしたも
のが用いられる。

【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、主電極５，５間に電流を流すことで高温に加熱
された溶融ガラスからの熱を受けて高レベル放射性廃液
とガラス原料とが十分に溶かし合わされる。また、炉内
で製造されたガラスが所定量となった時点でその下部に
位置する補助電極６，６と底部電極４及び主電極５，５
間に電気を流して下層部のガラスを加熱すると共に、流
下ノズル３をその周囲の高周波加熱コイル８で加熱して
炉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
容するようにしている。

【０００５】尚、この溶融炉１内で発生したガスはオフ
ガスとして排気口７ａから排気され、図示しないＨＥＰ
Ａ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。

【０００６】また、図示するようにこのガラス溶融炉１
の流下ノズル３とキャニスタｃ間には、流下ガラスから
放射性物質が周囲に飛散するのを防止するための結合装
置９とガラスカッター１０が付設されており、このガラ
スカッター１０によって流下終了後に流下ノズル３とキ
ャニスタｃ間に形成される氷柱状の残留ガラスを切断し
て除去してからキャニスタｃを次工程に移動するように
なっている。

【０００７】すなわち、上述したようにしてキャニスタ
ｃ側に所定量の溶融ガラスが溜まったならば、高周波加
熱コイル８による流下ノズル３の加熱を停止すると共
に、流下ノズル３を冷却空気により強制的に冷却してそ
の内部のガラスを固化させることで溶融ガラスの流下を
停止するようにしているが、この溶融ガラスが完全に固
化するまでにはある程度の時間を要するため、その間に
溶融ガラスの一部が液だれし、やがて固化して流下ノズ
ル３とキャニスタｃ間に氷柱状の残留ガラスとして残
る。

【０００８】そのため、従来では、図５（１）及び
（２）に示すように、さらにこの結合装置９の下部にガ
ラスカッター１０を設け、そのカッター部材１１を図示
しないマニュピュレータによって流下路内を横断するよ
うに押し込むことでこの氷柱状の残留ガラスＧを強制的
に切断して除去するようにしている。尚、この残留ガラ
スＧの切断除去後は、同図（３）及び（４）に示すよう
に結合装置９の金属ベローズ１２内に空気を送り込んで
ガラスカッター１０全体を上昇させてこれをキャニスタ
ｃから分離するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の残留ガラス切断方法では、残留ガラスＧに対して
カッター部材１１を衝突させることでこれを強制的に破
壊して切断するようになっているため、例えば図５
（４）に示すように、そのガラス片の一部がその切断時
の勢いによって周囲に飛び散ってガラスカッター１０内
に引っかかり、これが次のキャニスタｃの移し替えの際
に床面に落下して周囲を汚染したり、あるいはガラスカ
ッター１０内の流下路を横断するように残って流下路内
を閉塞する要因となるおそれがある。また、上述したよ
うにこのガラスカッター１０はマニュピュレータを用い
た遠隔操作によって行うようになっているため、処理が
難しいといった問題がある。

【００１０】一方、上述したように炉本体２内の溶融ガ
ラスをその底部の流下ノズル３からそのまま自然流下さ
せてキャニスタｃ内に注入するような方法では、１本の
キャニスタｃに対して溶融ガラスを充填するには長時間
（例えば、受入容量が約１６０Ｌのキャニスタｃの場合
には、約３時間以上）の充填時間を要するため、処理
（注入）効率が低く、また処理に要するコストも高くな
ってしまうといった問題点がある。尚、流下ノズル３の
口径を増大して流下量を増やすことも考えられるが、上
述したように、この溶融ガラスの注入停止は、流下ノズ
ル３を強制的に冷却し、その内部の溶融ガラスを固めて
詰まらせるような方法を採用しているため、迅速な注入
停止といった観点から考慮すると、その流下ノズル３の
口径増大には限度がある。

【００１１】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、注
入停止時の液だれによる残留ガラスの発生を防止できる
と共に、その充填時間を大幅に短縮化できる新規な溶融
ガラス注入装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、請求項１に示すように、ガラス溶融炉の流
下ノズルから流れ出る溶融ガラスをその下部に位置する
受入容器内に注入するための装置において、上記流下ノ
ズルと受入容器との間をパイプ状の注入管で連結し、そ
の注入管の途中を曲げて上方に延びる立上部を形成する
と共に、その立上部に、圧縮空気をその下流側に送り込
むための圧縮空気導入管を接続し、かつその注入管に加
熱手段を備えてなるものである。

【００１３】すなわち、注入停止時には、この流下ノズ
ルと受入容器間を接続する注入管の立上げ部に接続され
た圧縮空気導入管から高圧の圧縮空気をその下流側に向
けて一気に抜き出されることによって、それより下流側
の溶融ガラスが一気に受入容器内に送り込まれるように
なるため、流下ノズル内の溶融ガラスが完全に固化せ
ず、閉塞されていない状態であっても、この流下ノズル
から流れ出た溶融ガラスがそのまま受入容器側に流れ落
ちるといった液だれ現象を未然に防止することができ
る。

【００１４】また、この注入停止時に限らず、注入中に
おいても上記圧縮空気導入口から圧縮空気をその下流側
に向けて送り込めば、いわゆるエゼクター効果によって
注入管内の溶融ガラスの流速が高まって炉内の溶融ガラ
スが流下ノズルから引き抜かれるように流れ出すため、
溶融ガラスの注入量が一気に増大して注入時間を大幅に
短縮することができる。

【００１５】さらに、請求項２に示すように、その注入
管の周囲に加熱コイルやヒータ線等の加熱手段を備えて
おき、注入時においてその注入管を溶融ガラスの融点以
上に加熱するようにすれば注入管内での溶融ガラスの固
化、すなわち注入管の閉塞を確実に防止することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】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。

【００１７】図１は本発明に係る溶融ガラス注入装置２
０の実施の一形態を示したものである。

【００１８】図示するように、この溶融ガラス注入装置
２０は、ガラス溶融炉１を構成する炉本体２底部の流下
ノズル３と、その下部に位置する受入容器であるキャニ
スタｃとの間に取り付けられて用いられるものであり、
この流下ノズル３とキャニスタｃとの間をパイプ状の注
入管２１で連結し、その注入管２１の途中を曲げて上方
に延びる立上部２２を形成すると共に、その立上部２２
に圧縮空気導入管２３を接続してなるものである。

【００１９】すなわち、図２に示すように、この注入管
２１は、その一端が上記流下ノズル３の下端部に連通さ
れ、そのまま垂直下方に延びた後、水平方向に緩やかに
折り曲げられてから垂直上方に折り曲げられてＵ字状に
加工された立上部２２を有し、さらに、その上方側が再
度垂直下方に逆さＵ字状に加工され、その他端部がキャ
ニスタｃの上部開口部ｃ１側に臨むような形状となって
おり、流下ノズル３から流れ落ちる溶融ガラスをそのま
ま垂直にキャニスタｃ側に流すのではなく、一旦立上部
２２で立ち上げるように上下に蛇行して流した後、キャ
ニスタｃ内に注入するような形状となっている。

【００２０】また、その立上部２２の途中に接続される
圧縮空気導入管２３は、その両側に対になるように接続
されると共に、注入管２１の斜め上方、すなわち、溶融
ガラスの下流側に接するように接続されており、圧縮空
気導入ラインＬから供給される圧縮空気を溶融ガラスの
下流側に向けて注入管２１内に吹き込むような構造とな
っている。

【００２１】さらに図示するようにこの注入管２１に
は、加熱コイルやヒータ線等からなる加熱手段２４が設
けられており、通電により注入管２１をその内部を流れ
る溶融ガラスの融点以上に加熱することができるように
なっている。

【００２２】尚、この溶融ガラス注入装置２０は図示し
ない装置用架台によって支持されており、流下ノズル３
に対して容易に着脱自在となっている。

【００２３】次に、このような構造をした本発明の溶融
ガラス注入装置２０の作用を説明する。

【００２４】図１及び図２に示すように、先ず、流下ノ
ズル３とキャニスタｃ間を注入管２１で繋ぐと共に加熱
手段２４によってその注入管２１を十分に加熱した状態
で、流下ノズル３を加熱して溶融ガラスの流下を開始す
る。すると、この流下ノズル３から流れ落ちた溶融ガラ
スは、溶融炉内の溶融ガラスの液圧によってその注入管
２１内を上下に蛇行するように流れ、やがてその排出端
部からキャニスタｃ内に流れ落ちることによって連続し
てキャニスタｃ内に注入される。この時、上述したよう
に注入管２１は、加熱手段２４によって所定の温度に加
熱されているため、この流通途中で溶融ガラスが固化し
て注入管２１が閉塞してしまうようなことはない。

【００２５】次に、このような状態で溶融ガラスの注入
が行われ、キャニスタｃが満杯になったなら、従来と同
様に流下ノズル３を冷却して流下を停止すると同時に、
圧縮空気導入管２３から高圧の圧縮空気を注入管２１内
に吹き込む。すると、図３（Ａ）に示すように、その圧
縮空気の圧力によって立上部２２の下流側に溜まってい
る溶融ガラスが一気に押し出され、圧縮空気と共にその
排出端部からキャニスタｃ内に一気に排出されることに
なる。

【００２６】これによって、立上部２２下流側の溶融ガ
ラスがほぼ完全になくなるため、その排出端部において
も液だれ現象を確実に防止することができる。また、こ
の流下停止直後には、従来のように固化しきれない溶融
ガラスの一部が流下ノズル３から注入管２１内に流れ出
ることになるが、その量は僅かであるため、立上部２２
を越えて流れ落ちるようなことはない。すなわち、本発
明は単に流下ノズル３とキャニスタｃ間を注入管２１で
連結するのではなくその途中に立上部２２を形成したた
め、この立上部２２が液溜めとして作用する結果、液だ
れを確実に防止することが可能となる。尚、この圧縮空
気の供給に際して図２に示すように、その圧縮空気ライ
ンＬにヒーター２５を設け、送り込む圧縮空気を予め高
温に加熱しておけば注入管２１内の溶融ガラスが急冷さ
れることなく、よりスムーズに排出することができる。

【００２７】一方、この圧縮空気の注入を上述したよう
に注入停止時のみならず、注入中においても行うように
すれば、注入時間を大幅に短縮することができる。すな
わち、図３（Ｂ）に示すように、溶融ガラスの注入中に
圧縮空気導入管２３から注入管２１内下流側へ向けて圧
縮空気を勢い良く流し込むと、いわゆるエゼクター効果
によって注入管２１内の溶融ガラスがその流れに押し出
されるように下流側へ勢い良く流れ、これに伴ってその
上流側の溶融ガラスが引っ張られるように勢い良く抜き
出される結果、溶融ガラスの流量が大幅に増大すること
になる。これによって充填時間が単なる自由落下の場合
に比較して大幅に短縮されるため、注入効率が飛躍的に
向上し、また、注入工程に要する種々のコストを削減す
ることが可能となる。

【００２８】尚、本実施の形態では、注入管２１の立上
部２２のみに対して圧縮空気導入管２３を設けた場合で
説明したが、この圧縮空気導入管２３は、少なくともこ
の立上部２２に設けてあれば良く、その他の部分やさら
に注入管２１全体に亘って設けるようにしても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、液だれを
確実に防止することができるため、従来のように液だれ
に伴う残留ガラスの切断作業や周囲の汚染を未然に回避
することができる。また、流下ノズルの口径を増大させ
る等といった手段を施すことなく溶融ガラスの注入量を
増大して充填時間を大幅に短縮することができるため、
処理（注入）効率が向上すると共に、大幅なコスト削減
をも同時に達成することができ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】

【図１】本発明に係る溶融ガラス注入装置の実施の一形
態を示す構成図である。

【図２】図１中Ａ部を示す部分拡大図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は図２中Ａ部を示す部分拡大図
である。

【図４】従来のガラス溶融炉を示す縦断面図である。

【図５】従来の残留ガラスの切断方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

３流下ノズル 20 溶融ガラス注入装置 21 注入管 22 立上部 23 圧縮空気導入管 24 加熱手段ｃキャニスタ（受入容器）

フロントページの続き (72)発明者窪田啓輔神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリングセンター内 (72)発明者井上哲夫神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリングセンター内 (72)発明者西邑昌二神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリングセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス溶融炉の流下ノズルから流れ出る
溶融ガラスをその下部に位置する受入容器内に注入する
ための装置において、上記流下ノズルと受入容器との間
をパイプ状の注入管で連結し、その注入管の途中を曲げ
て上方に延びる立上部を形成すると共に、その立上部
に、圧縮空気をその下流側に送り込むための圧縮空気導
入管を接続し、かつ、その注入管に加熱手段を備えてな
ることを特徴とする溶融ガラス注入装置。
【請求項２】上記加熱手段が、上記注入管を囲繞する
ように設けられる加熱コイル、又はその注入管の周囲に
巻き付けられるヒータ線であることを特徴とする請求項
１に記載の溶融ガラス注入装置。