JP2002071890A - ガラス溶融炉の残留ガラスカッター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス溶融炉の流下ノズル下部に形成される
氷柱状の残留ガラスを確実かつ良好に切断除去できる新
規なガラス溶融炉のガラスカッターの提供。 【解決手段】 ガラス溶融炉１の流下ノズル３の下端に
形成される残留ガラスＧの近傍に位置すると共にその残
留ガラスＧに対して圧縮空気を吹き付けてこれを破壊す
るエアーノズル21と、この残留ガラスＧを囲繞するよう
に位置すると共にその内周面に空気吹出孔26を多数有す
る飛散防止リング２２とを備える。これによって、残留
ガラスＧに対して直接触れたり、飛散させることなくこ
れを確実に切断除去できるため、残留ガラスＧ及びその
ガラス片による汚染を防止できる。

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に形成される氷
柱状の残留ガラスを切断・除去するための残留ガラスカ
ッター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、ガラス溶融炉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
る耐食性の筒状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】このガラス固化処理に用いられるガラス溶
融炉１としては、図４に示すように、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溶
融炉１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を備えた構造のものが提案さ
れている。

【０００４】すなわち、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間と底部電極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
収容するようにしている。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。

【０００５】そして、この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流下ノ
ズル３内のガラスを固化させて詰まらせることで溶融ガ
ラスの流下を停止するようにしている。

【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、流下した溶融ガ
ラスをキャニスタｃ側に確実に案内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、底部電極４内に冷却空気を流してこれを強制的に冷
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φ０．５ｍｍ程度の氷
柱状（糸状）の残留ガラスＧ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。

【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、以下に示すような不都
合がある。

【００１０】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（３），（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のケーシング１
２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。

【００１１】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。

【００１２】このように残留ガラスＧを機械的に破壊
して除去する方法では、残留ガラスＧが冷却して完全に
固化するまである程度時間を要するため、直ちに除去作
業に取りかかることができず、作業効率が悪いといった
欠点もある。

【００１３】このガラスカッター１０は、残留ガラス
Ｇが直接接触して汚染されるため、使用後にはこれ自体
が大きな高レベル放射性廃棄物となってしまう。

【００１４】ガラス流下の開始、終了、キャニスタｃ
の移し替えの都度にガラスカッター１０の着脱操作を行
う必要があるため、運転管理が難しい。

【００１５】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、その主な目的
は、ガラス溶融炉の流下ノズルに形成される氷柱状の残
留ガラスを確実かつ迅速に切断・除去することができる
新規なガラス溶融炉の残留ガラスカッターを提供するも
のである。

【００１６】

【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
下ノズルとその下方の受入容器間に設けられ、その流下
ノズル下端部に形成される氷柱状の残留ガラスを切断・
除去して受入容器内に収納するための残留ガラスカッタ
ーにおいて、上記残留ガラスの近傍に位置すると共にそ
の残留ガラスに対して圧縮空気を吹き付けてこれを破壊
・除去するエアーノズルと、上記残留ガラスを囲繞する
ように位置すると共にその内周面に空気吹出し孔を多数
有する飛散防止リングとを備えたものである。

【００１７】すなわち、残留ガラスの近傍にエアーノズ
ルを設けておき、このエアーノズルから残留ガラスに対
して高圧の圧縮空気を吹き付けることで残留ガラスを非
接触の状態で破壊・除去することができると共に、圧縮
空気を残留ガラスに吹き付けることによって液状の残留
ガラスを急冷固化することができるため、迅速に破壊・
除去作業を行うことができる。

【００１８】また、この残留ガラスの周囲にこれを囲繞
するように飛散防止リングを備え、その内周面の空気吹
出し孔から中心方向に空気を吹き出すことで破壊された
残留ガラスが周囲に飛散させることなく、その下部の受
入容器内に落下収容させることができる。

【００１９】そして、請求項２に示すように、この飛散
防止リングを上下多段に備えれば破壊された残留ガラス
片の飛散をより確実に防止することができると共に、請
求項３に示すように、上記エアーノズルをさらに複数上
下多段に備えればより確実に残留ガラスを切断・除去す
ることができる。

【００２０】

【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。

【００２１】図１〜図３は本発明に係る残留ガラスカッ
ター２０の実施の一形態を示したものであり、図中１ａ
はガラス溶融炉１の下端部に形成されたフランジ、３は
その流下フランジ１ａの軸心部に位置する流下ノズル、
ｃはこの流下ノズル３から自然流下してくる溶融ガラス
を受け入れるためのキャニスタｃ（受入容器）である。

【００２２】図示するように、このガラスカッター２０
は、流下ノズル３の下方、すなわち流下ノズル３とキャ
ニスタｃ間に位置するように設けられており、この流下
ノズル３の下端に形成される氷柱状の残留ガラスＧの上
端近傍に位置するエアーノズル２１と、同じくこの残留
ガラスＧの周囲にこれを囲繞するように上下多段に位置
する３つの飛散防止リング２２，２２，２２とから主に
構成されている。

【００２３】このエアーノズル２１は、その先端に水平
方向に延びるスリット状の吹出口２４を備えたノズル本
体２３に空気供給管２５を接続したものであり、この空
気供給管２５からノズル本体２３側に供給される圧縮空
気を吹出口２４から残留ガラスＧに対して吹き付けてこ
れを切断（破壊）するようになっている。尚、このエア
ーノズル２１は、図示しない移動手段によってそれぞれ
水平方向に移動して残留ガラスＧに対して近接・離間自
在となっている。

【００２４】一方、飛散防止リング２２は、パイプ状を
した中空のリング本体２６の内周側に空気吹出孔２７を
一定の間隔を隔てて複数形成したものであり、このリン
グ本体２６と連通するように接続された空気供給管２８
から供給される空気をリング本体２６の中心方向に向け
て吹き出すようになっている。

【００２５】尚、このエアーノズル２１及び飛散防止リ
ング２２の空気供給管２５，２８の上流側には図示しな
いコンプレッサーがそれぞれ接続されており、これらコ
ンプレッサーによって所定圧力の空気が任意に供給され
るようになっている。

【００２６】次に、このような構成をした本発明の残留
ガラスカッター２０の作用を説明する。

【００２７】先ず、図１に示すように流下ノズル３から
流れ出た溶融ガラスは、その自重によってそのまま垂直
に流下し、その直下のキャニスタｃ内に受け入れられ
る。この時、エアーノズル２１はガラス流下の邪魔にな
らないように図示しない移動手段によって流下ノズル３
から離しておくことが望ましい。一方、飛散防止リング
２２は図示するようにその内径が十分に大きくなってい
るため、流下ガラスが多少振れた場合であっても全く邪
魔になることはない。

【００２８】次に、このようにしてキャニスタｃ内が満
杯になったなら、従来と同様に流下ノズル３の加熱を止
め、その内部の溶融ガラスを固化することで流下を停止
することになるが、この加熱停止直後にはその予熱によ
って溶融ガラスの一部がそのまま流れ落ちながら徐々に
細径化しながら固化し、やがて流下ノズル３の下端に氷
柱状（糸状）の残留ガラスＧとして残る。

【００２９】そして、このようにして流下ノズル３の下
端に残留ガラスＧが生成されたなら、図２（１）に示す
ようにエアーノズル２１を残留ガラスＧ側に接近移動さ
せると共に、各飛散防止リング２２，２２，２２の各空
気吹出孔２６から中心方向に向けて圧縮空気を連続的に
吹き出した状態でそのエアーノズル２１先端の吹出口２
２から残留ガラスＧに向けて高圧の圧縮空気を一気に吹
き出す。

【００３０】すると、同図（２）に示すようにその空気
圧によって残留ガラスＧが折れ、折れたガラス片がその
勢いによってそのまま横方向に吹き飛ばされようとする
が、上述したように、その周囲は飛散防止リング２２，
２２，２２から中心方向に向けて空気が吹き付けている
状態であるため、折れたガラス片はその吹付け圧によっ
て大きく吹き飛ばされることなく、そのまま飛散防止リ
ング２２，２２，２２の中央部分をほぼ垂直に落下して
確実にキャニスタｃ内に収容されることになる。すなわ
ち、単にエアーノズル２１から高圧の圧縮空気を吹き出
し、その圧力によって残留ガラスＧを破壊しただけでは
破損したガラス片がその勢いによって周囲に散らばって
周囲を著しく汚染してしまうことになるが、本発明のよ
うにその周囲を囲繞するように飛散防止リング２２を設
け、この飛散防止リング２２から中心方向に向けて空気
を吹き出しながらその残留ガラスＧを破壊するようにし
たことから、飛散による周囲環境の汚染を未然に防止し
つつ、残留ガラスＧを確実に破壊・除去することができ
る。

【００３１】また、本発明によれば、従来のように残留
ガラスＧに対してカッター部材等が直接接触することが
全くないため、各構成部材自体の汚染を防止することが
できる上に、基本的に可動部分がなくかつ着脱作業も不
要となるため、操作がより簡単となり、残留ガラス除去
作業に伴う労力を大幅に軽減することができる。また、
ガラス流下停止直後、すなわち、残留ガラスＧが固化す
る前に、各飛散防止リング２２，２２，２２から低温の
空気を流しておけば、その低温の空気によって残留ガラ
スＧが強制的に冷却されて瞬時に固化するため、直ちに
除去作業を行うことが可能となり、この結果、作業時間
を大幅に短縮することもできる。

【００３２】尚、本実施の形態では、飛散防止リング２
２の上方にエアーノズル２１を設けた場合で説明した
が、このエアーノズル２１は、その飛散防止リング２２
の下部あるいはその間であっても良く、また、図３に示
すように上下多段に複数設けておいて残留ガラスＧを同
時に上下多段に複数箇所で破壊するようにしても良い。
特に、この残留ガラスＧの下端がキャニスタｃ内のガラ
スと完全に繋がった状態で固化している状態の場合に
は、このような構成を採用すればより確実に残留ガラス
Ｇを破壊・除去することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すような優れた効果を発揮することができる。

【００３４】残留ガラスの近傍にエアーノズルを設
け、このエアーノズルから吹き出される圧縮空気の空気
圧によって残留ガラスを破壊するようにしたため、残留
ガラスに全く触れることがなくなり、各構成部材の汚染
を確実に防止することができる。

【００３５】残留ガラスの周囲に飛散防止リングを設
け、その中心方向に空気を吹き出すようにしたため、破
壊された残留ガラスのガラス片が周囲に飛び散ることな
く、そのまま確実にキャニスタ内に収容することができ
る。

【００３６】ガラス片がその周囲に飛散することがな
くなり、ガラス片によるガラス溶融炉周辺の汚染を確実
に防止することができる。

【００３７】流下ノズルとキャニスタ間への着脱作業
が不要となるため、作業に伴う労力が大幅に軽減される
と共に、基本的に可動部分がないため、故障等の不都合
が発生し難くなって信頼性が大幅に向上する。

【００３８】流下停止直後の残留ガラスを強制的に冷
却・固化することができるため、直ちに除去作業に取り
かかることが可能となって作業時間を大幅に短縮するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る残留ガラスカッターの実施の一形
態を示す斜視図である。

【図２】（１）は本発明に係るガラスカッターの待機状
態を示す側面図である。（２）は本発明に係るガラスカ
ッターの作動状態を示す縦断面図である。

【図３】本発明に係る残留ガラスカッターの他の実施の
形態を示す縦断面図である。

【図４】従来のガラス溶融炉及びその溶融ガラスの受入
れ状態を示す説明図である。

【図５】従来のガラスカッターによる残留ガラスの切断
・除去工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ガラス溶融炉 ３ 流下ノズル 20 残留ガラスカッター 21 エアーノズル 22 飛散防止リング 27 空気吹出口 Ｇ 残留ガラス ｃ キャニスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 英彦 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 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス溶融炉の流下ノズルとその下方の
   受入容器間に設けられ、その流下ノズル下端部に形成さ
   れる氷柱状の残留ガラスを切断・除去して受入容器内に
   収容するための残留ガラスカッターにおいて、上記残留
   ガラスの近傍に位置すると共にその残留ガラスに対して
   圧縮空気を吹き付けてこれを破壊するエアーノズルと、
   上記残留ガラスを囲繞するように位置すると共にその内
   周面に空気吹出孔を多数有する飛散防止リングとを備え
   たことを特徴とするガラス溶融炉のガラスカッター
2. 【請求項２】 上記飛散防止リングを上下多段に備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のガラス溶融炉の残留
   ガラスカッター。
3. 【請求項３】 上記エアーノズルを上下多段に備えたこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス溶融炉の
   残留ガラスカッター。