JP2004361215A - ガラス溶融炉及びその運転方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期間にわたってガラス溶融炉を供用できるようにする。
【解決手段】溶融ガラスＧを貯留可能な炉本体１６と、炉本体１６を取り囲む冷却ジャケット３３を有する外殻２１と、下端部分が炉本体１６内の溶融ガラスＧに浸漬し得る電極２２とを備え、冷却媒体を冷却ジャケット３３に送給して、炉本体１６と溶融ガラスＧとの間にガラス凝固層Ｓを形成させ、溶融ガラスＧによる炉本体１６の腐食を回避する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス溶融炉及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用済み燃料の再処理に伴って発生する高レベル放射性廃液は、廃液処理設備においてガラス固化処理した後、廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
図４は廃液処理設備のガラス溶融炉の一例を示すものであり、このガラス溶融炉は、耐火材及び断熱材の複合構造によって溶融ガラスＧを貯留可能な溶融空間１を形成し且つ底部に流出口２に有する炉本体３と、該炉本体３の頂部から溶融空間１に連なる原料供給管４、ガス排出管５及び電極収納筒６と、下端部が溶融空間１に貯留した溶融ガラスＧに浸漬するように電極収納筒６に取り付けた上部電極７と、溶融空間１の内底中心部に位置するように炉本体３に組み込んだ下部電極８と、流出口２に連なるように炉本体３の底部に設けた流下ノズル９と、該流下ノズル９を周方向に取り囲む誘導加熱コイル１０と、前記の炉本体３を格納する外殻１１とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
溶融空間１は、円筒状の内側壁１２と、該内側壁１２の下縁部に連なる漏斗状の内底壁１３とを有している。
【０００５】
図４に示すガラス溶融炉では、ガラス原料（溶融ガラスＧの原料）を原料供給管４から溶融空間１へ送給し、炉本体３に付帯している間接加熱ヒータ（図示せず）でガラス原料を溶融させたうえ、上部電極７と下部電極８との間に溶融ガラスＧを介して電流を通電し、ジュール熱により溶融ガラスＧを固化しないように保温する。
【０００６】
このとき、流下ノズル９内でガラスが固化して、溶融空間１から外部への溶融ガラスＧの流出が阻止される。
【０００７】
この状態で、原料供給管４から溶融空間１へガラス原料を送給すると、溶融ガラスＧにガラス原料が溶融し、原料供給管４を介して溶融空間１へ使用済み燃料の湿式再処理により発生した廃液を送給すると、溶融ガラスＧに廃液が混ざり合う。
【０００８】
廃液をガラス固化処理するのにあたっては、上部電極７と下部電極８との間に溶融ガラスＧを介して電流を通電して、溶融ガラスＧの粘度が流下に適した状態になるように、当該溶融ガラスＧの温度を全体的に高め、流下ノズル９の直下に容器（図示せず）を配置する。
【０００９】
この後、誘導加熱コイル１０へ電力を供給することにより流下ノズル９を加熱し、当該流下ノズル９内で固化しているガラスを溶融させ、廃液が混入した溶融ガラスＧを、溶融空間１から流下ノズル９を介して容器内へ流下させる。
【００１０】
容器に充填した溶融ガラスＧの量が設定値に近付いたならば、誘導加熱コイル１０による流下ノズル９の加熱を中断し、必要に応じて空気噴射管（図示せず）から流下ノズル９へ空気を吹き付ける。
【００１１】
これにより、流下ノズル９内で再びガラスが固化して、溶融ガラスＧの流下が停止する。
【００１２】
【特許文献１】
特開平０４−１６１８９７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すガラス溶融炉では、上部電極７、下部電極８、及び炉本体３の耐火材などが高温の溶融ガラスＧによって腐食するため、供用期間が５年程度であり、溶融炉の置換に伴って多量の廃棄物が発生することになる。
【００１４】
また、高レベル放射性廃液中に含まれている白金族が、炉本体３の内底部分に堆積し、当該堆積層によって溶融ガラスＧの流出が阻害される。
【００１５】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、長期間にわたってガラス溶融炉を供用できるようにすることを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のガラス溶融炉では、溶融ガラスを貯留可能な炉本体と、該炉本体を取り囲む冷却ジャケットを有する外殻と、上下に延び且つ下端部分が炉本体内の溶融ガラスに浸漬し得る一対の電極とを備えている。
【００１７】
本発明の請求項２に記載のガラス溶融炉では、炉本体内底部から下方へ延びる流下ノズルと、該流下ノズルを加熱する手段と、炉本体内底部を取り外し可能に覆い且つ流下ノズルに連なる流出口を有する受皿部材を設けている。
【００１８】
本発明の請求項３に記載のガラス溶融炉の運転方法では、炉本体内に溶融ガラスを貯留したうえ、一対の電極間に電流を通電してガラスを加熱するとともに、冷却ジャケットに冷却媒体を流通させて炉本体の内面にガラス凝固層を形成する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載のガラス溶融炉の運転方法では、炉本体内に溶融ガラスを貯留したうえ、一対の電極間に電流を通電してガラスを加熱するとともに、冷却ジャケットに冷却媒体を流通させて炉本体の内面にガラス凝固層を形成した後、冷却ジャケットへの冷却媒体の流通を中断してガラス凝固層を溶解させ、更に、炉本体内の溶融ガラスを外部へ排出する。
【００２０】
本発明の請求項１あるいは請求項２に記載のガラス溶融炉のいずれにおいても、炉本体を取り囲む冷却ジャケットに冷却媒体を流通させて、炉本体と溶融ガラスとの間にガラス凝固層を形成する。
【００２１】
本発明の請求項２に記載のガラス溶融炉においては、冷却ジャケットへの冷却媒体の流通を中断させてガラス凝固層を溶解し、流下ノズルを加熱して炉本体内の溶融ガラスを外部へ払い出す。
【００２２】
本発明の請求項３に記載のガラス溶融炉の運転方法においては、炉本体の内面に形成したガラス凝固層が、高温の溶融ガラスによる炉本体の腐食を抑制する。
【００２３】
本発明の請求項４に記載のガラス溶融炉の運転方法においては、ガラス凝固層を溶解させ且つ白金族を溶融ガラスとともに炉本体の外部へ払い出す。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００２５】
図１及び図２は本発明のガラス溶融炉の実施の形態の一例を示すものであり、このガラス溶融炉は、耐火材によって溶融ガラスＧを貯留可能な溶融空間１４を形成し且つ底部に挿入口１５を有する炉本体１６と、挿入口１５に上端部を差し込んだ流下ノズル１７と、該流下ノズル１７に連なる流出口１８を有し且つ溶融空間１４の内底中心部分を覆う受皿部材１９と、流下ノズル１７を周方向に取り囲む誘導加熱コイル２０と、炉本体１６を格納する外殻２１と、下端部分が溶融空間１４の溶融ガラスＧに浸漬し得る一対の電極２２とを備えている。
【００２６】
溶融空間１４は、円筒状の内側壁２３と、該内側壁２３の下縁部に連なる漏斗状の内底壁２４とを有している。
【００２７】
炉本体１６の頂部には、溶融空間１４に連なる原料供給管２５、並びに一対の電極支持筒２６が設けられ、また、ヒータ挿入孔２７が穿設されている。
【００２８】
炉本体１６の側部の上寄り箇所には、溶融空間１４に連なるガス排出管２８が設けられている。
【００２９】
受皿部材１９は、流出口１８を形成する筒状部２９と、該筒状部２９を周方向に取り囲んで漏斗状傾斜面である内底壁２４に連なる縁堰部３０と、筒状部２９及び縁堰部３０の間に位置する環状の凹陥部３１とを有し、炉本体１６から取り外すことができるようになっている。
【００３０】
外殻２１には、炉本体１６を周方向に取り囲む冷却構造体３２が組み込まれている。
【００３１】
この冷却構造体３２の内部には、冷却媒体が流通可能な冷却ジャケット３３が形成されている。
【００３２】
電極支持筒２６には、電極２２の上端部分が上下方向へ摺動可能に挿入されている。
【００３３】
更に、前記のヒータ挿入孔２７には、原料供給管２５から溶融空間１４に送給したガラス原料を溶融させるための間接加熱ヒータ３４が取り付けられている。
【００３４】
図１に示すガラス溶融炉では、ガラス原料を原料供給管２５から溶融空間１４へ送給し、間接加熱ヒータ３４でガラス原料を溶融させ、電極２２の間に溶融ガラスＧを介して電流を通電し、ジュール熱により溶融ガラスＧを固化しないように保温する。
【００３５】
このとき、流下ノズル１７内でガラスが固化して、溶融空間１４から外部への溶融ガラスＧの流出が阻止される。
【００３６】
更に、水などの液体、または空気などの気体を冷却媒体として冷却ジャケット３３に連続的に流通させて炉本体１６を冷却し、当該炉本体１６の内側壁２３、及び内底壁２４を被覆するガラス凝固層Ｓを形成させる。
【００３７】
これにより、溶融ガラスＧが炉本体１６に触れることがなくなり、高温の溶融ガラスＧに起因した炉本体１６の腐食が回避される。
【００３８】
この状態で、溶融空間１４へガラス原料を送給すると、溶融ガラスＧにガラス原料が溶融し、また、原料供給管２５から溶融空間１４へ使用済み燃料の湿式再処理により発生した廃液を送給すると、溶融ガラスＧに廃液が混ざり合う。
【００３９】
廃液をガラス固化処理する際には、流下ノズル１７の直下に容器（図示せず）を配置した後、誘導加熱コイル２０へ電力を供給することにより流下ノズル１７を加熱し、当該流下ノズル１７内で固化しているガラスを溶融させ、廃液が混入した溶融ガラスＧを、溶融空間１４から容器内へ流下させる。
【００４０】
高レベル放射性廃液中に含まれている白金族は、漏斗状に傾斜した内底壁２４に沿って滑り落ち、受皿部材１９の凹陥部３１に堆積するので、当該堆積層が溶融ガラスＧの流出を阻害することはない。
【００４１】
容器に充填した溶融ガラスＧの量が設定値に近付いたならば、誘導加熱コイル２０による流下ノズル１７の加熱を中断して、空気噴射管（図示せず）から流下ノズル１７へ空気を吹き付けると、流下ノズル１７内で再びガラスが固化して、溶融ガラスＧの流下が停止する。
【００４２】
また、所定期間が経過するごとに、冷却ジャケット３３への冷却媒体の流通を中断してガラス凝固層Ｓを溶解させ、誘導加熱コイル２０により流下ノズル１７を加熱して、溶融ガラスＧの全量を炉本体１６の外部へ払い出す。
【００４３】
このとき、間接加熱ヒータ３４によって溶融ガラスＧの保温を図り、流動性を確保する。
【００４４】
これにより、ガラス凝固層Ｓなどに付着していた白金族も炉本体１６の外部へ排出される。
【００４５】
更に、受皿部材１９を新しいものに交換して、当該受皿部材１９の凹陥部３１に白金族を堆積させるようにし、また、電極２２も新しいものに交換して、当該電極２２の表面積を確保する。
【００４６】
このように、上記のガラス溶融炉においては、炉本体１６の内側壁２３、及び内底壁２４を被覆するガラス凝固層Ｓを形成させて、高温の溶融ガラスＧに起因した炉本体１６の腐食を回避し、更に、白金族が堆積する受皿部材１９や、溶融ガラスＧに浸漬する電極２２を交換可能に構成しているので、長期間にわたってガラス溶融炉を供用することができる。
【００４７】
図３は本発明のガラス溶融炉の実施の形態の他の例を示すものであり、図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は、同一物を表わしている。
【００４８】
このガラス溶融炉では、図１における冷却構造体３２に相当する形状のバルジ３５を、耐火材によって炉本体１６と一体的に設けている。
【００４９】
バルジ３５の内部には、冷却媒体が流通可能な冷却ジャケット３６が形成されており、図３に示すガラス溶融炉によっても、図１及び図２に示すガラス溶融炉と同様な作用効果を得ることができる。
【００５０】
なお、本発明のガラス溶融炉及びその運転方法は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、流下ノズルのない炉本体を傾けて、溶融ガラスを出湯させるようにすること、あるいは、流下ノズルのない炉本体にガラス原料を逐次送給して、溶融ガラスをオーバーフローさせるようにすること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のガラス溶融炉及びその運転方法によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００５２】
（１）請求項１あるいは請求項２に記載のガラス溶融炉のいずれにおいても、炉本体を取り囲む冷却ジャケットに冷却媒体を流通させて、炉本体と溶融ガラスとの間にガラス凝固層を形成するので、高温の溶融ガラスに起因した炉本体の腐食を回避し、長期間にわたってガラス溶融炉を供用することができる。
【００５３】
（２）請求項２に記載のガラス溶融炉においては、冷却ジャケットへの冷却媒体の流通を中断してガラス凝固層を溶解させたうえ、流下ノズルを加熱すると、白金族を溶融ガラスとともに炉本体の外部へ払い出すことができ、また、受皿部材を交換することによって堆積した白金族を除去できる。
【００５４】
（３）請求項３に記載のガラス溶融炉の運転方法においては、炉本体の内面に形成したガラス凝固層が、高温の溶融ガラスによる炉本体の腐食を抑制するので、長期間にわたってガラス溶融炉を供用することができる。
【００５５】
（４）請求項４に記載のガラス溶融炉の運転方法においては、ガラス凝固層を溶解させ且つ白金族を溶融ガラスとともに炉本体の外部へ払い出すので、長期間にわたってガラス溶融炉を供用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス溶融炉の実施の形態の一例を示す概念図である。
【図２】図１に関連する受皿部材の斜視図である。
【図３】本発明のガラス溶融炉の実施の形態の他の例を示す概念図である。
【図４】従来のガラス溶融炉の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１６ 炉本体
１７ 流下ノズル
１８ 流出口
１９ 受皿部材
２０ 誘導加熱コイル
２１ 外殻
２２ 電極
３３ 冷却ジャケット
Ｇ 溶融ガラス
Ｓ ガラス凝固層

Claims (4)

  1. 溶融ガラスを貯留可能な炉本体と、該炉本体を取り囲む冷却ジャケットを有する外殻と、上下に延び且つ下端部分が炉本体内の溶融ガラスに浸漬し得る一対の電極とを備えてなることを特徴とするガラス溶融炉。
  2. 炉本体内底部から下方へ延びる流下ノズルと、該流下ノズルを加熱する手段と、炉本体内底部を取り外し可能に覆い且つ流下ノズルに連なる流出口を有する受皿部材とを設けた請求項１に記載のガラス溶融炉。
  3. 炉本体内に溶融ガラスを貯留したうえ、一対の電極間に電流を通電してガラスを加熱するとともに、冷却ジャケットに冷却媒体を流通させて炉本体の内面にガラス凝固層を形成する請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のガラス溶融炉の運転方法。
  4. 炉本体内に溶融ガラスを貯留したうえ、一対の電極間に電流を通電してガラスを加熱するとともに、冷却ジャケットに冷却媒体を流通させて炉本体の内面にガラス凝固層を形成した後、冷却ジャケットへの冷却媒体の流通を中断してガラス凝固層を溶解させ、更に、炉本体内の溶融ガラス及び堆積した白金族を外部へ排出する請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のガラス溶融炉の運転方法。
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