JP2006212621A - 真空移送及び二重容器を用いた溶融塩定量固化装置及び方法 - Google Patents

真空移送及び二重容器を用いた溶融塩定量固化装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】真空移送及び二重容器を用いて溶融塩を取扱い易い大きさと形態の固化塩に製造する装置及び方法を提供する。
【解決手段】溶融塩が流入する１次容器と、該１次容器の内部に配置され、溶融塩が定量供給される２次容器と、該１次容器から２次容器に真空圧力によって溶融塩を定量移送させる溶融塩移送手段と、２次容器からの溶融塩の排出を制御するためのバルブ手段と、２次容器から供給された溶融塩を固化させるモールドと、を備え、溶融塩を定量移送し固化させる溶融塩定量固化装置とこれを用いた溶融塩定量固化方法を提供する。本発明によれば、一定量の溶融塩を二重容器内において真空圧力で移送させて安定的にモールドに排出することによって一定の大きさと形態の固化塩に製造し、安全な処理及び収去が可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空移送及び二重容器を用いて溶融塩を取扱い易い大きさと形態の固化塩に製造する装置及び方法に関する。より詳細には、一定量の溶融塩を二重容器内において真空圧力で移送させ安定的にモールドに排出して一定の大きさと形態の固化塩に製造することにより、安全な処理及び収去が可能となるように改善された、真空移送及び二重容器を用いた溶融塩定量固化装置及び方法に関する。
一般に、溶融塩は、それ自体が持つ物理化学的特性、すなわち高い電気伝導性及び物質伝達並びに流体特性などから、過去から各種の産業技術に応用されてきており、特に、最近では金属製造及び精製、燃料電池などの技術分野に積極的に活用されている。
ところが、反応媒質として溶融塩を使用する工程は、溶融点以下の温度では固化する塩の特性のために連続運転が不可能であり、よって、回分式反応器を用いて段階的に運転しているのが一般的である。
そして、溶融塩系工程は、溶融塩の潮解特性から不活性雰囲気下の運転条件が要求され、したがって、溶融塩の精製や再循環または後続工程での使用を目的に溶融塩を反応器の外部に移送するのは非常に難しい。
特に、金属製造及び精製工程では、反応媒質として大量の溶融塩が使用されるが、工程終了後には、その後続工程においてその溶融塩を容易に処理すべく、上記のような高容積の溶融塩を容器外に排出し、適正な大きさと形態の塩に分割・固化させる必要があった。
しかしながら、溶融塩を容器外に排出する場合に、溶融物の排出を一時中断してから再び排出を始めるためには、溶融塩が排出通路に凝固してなる塩塊を溶解させなければならない。
このような溶解工程の例には、酸素ランス(O2 lance)を用いた従来の塩塊溶融方法があるが、これは非常に危険であり、さらに、装置への接近性が容易でない場合には適用することさえできない。これを改善するために、特許文献1では、排出管の側面から電磁気エネルギーを供給し、凝固された溶融物を溶融させる方法を提案した。
しかしながら、このような従来の方法を溶融塩定量排出に適用すると、塩塊は容易に溶融されるが、溶融塩を定量的に排出できなく、しかも塩塊溶融時間のために溶融塩の迅速な排出も不可能になる。一方、溶融塩を一定の大きさと形態に固化させるためにはモールド(鋳型)を使用する必要があり、この場合、固化体がモールドにくっつくと、その分離も容易でない。
この種の従来問題を解決するために、特許文献２では、溶融物の入っているモールドを、相対的に低い温度の液体に漬すことによってモールドから熱を速かに放出させる方法を提示した。しかし、このような従来の技術もまた、冷却のためにモールドを加熱部の外部から垂直に下降させなければならなく、かつ、加熱部の熱損失を防ぎ難いという問題点があった。
ＰＣＴ／ＥＰ９７／０５４６９号 ＰＣＴ／ＥＰ９７／０６１９７号
したがって、今まで知られた溶融塩排出装置及び方法では溶融塩を取扱い易い大きさと形態に定量的に固化させることができず、溶融塩を定量的に排出し、一定の大きさと形態に速かに固化させられる装置及び方法の開発が切に望まれている現状にある。
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、高温溶融塩を精製や再循環または後続工程での使用のために容器から排出するときに一定大きさと形態に速かに定量固化させ、一定の大きさと形態の固化塩に製造することによって、安全な処理及び収去を可能にし、かつ、後続的に貯蔵しうるように改善された、真空移送及び二重容器を用いた溶融塩定量固化装置及び方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る溶融塩定量固化装置は、溶融塩を定量移送し固化させるための装置であって、前記溶融塩が流入する１次容器と、前記１次容器の内部に配置され、前記溶融塩が定量供給される２次容器と、前記１次容器から２次容器に真空圧力によって溶融塩を定量移送させる溶融塩移送手段と、前記２次容器からの溶融塩の排出を制御するバルブ手段と、前記２次容器から供給された溶融塩を固化させるモールドと、を備えてなることを特徴とする。
特に、本発明に係る溶融塩定量固化装置では、工程のための運転中に装置内部の溶融塩が溶融状態に保たれるように、１次容器、２次容器、及びモールドを加熱する加熱手段を備えなければならない。
また、２次容器からの溶融塩の排出を制御するバルブ手段は、前記２次容器から溶融塩を排出させるノズルと、該ノズルを開閉するストッパーとを備え、溶融塩の排出時にノズルに塩塊が形成されるのを防止するために、溶融塩の溶融点以上に加熱しうる加熱ヒーターがノズルの外部に設置されている。
のみならず、前記ノズルから排出された塩が一定の大きさに製造されるモールドは、溶融塩の溶融点以下の温度に保持されることを特徴とする。
また、本発明に係る溶融塩定量固化方法は、溶融塩を定量移送し固化させるための方法であって、塩を１次容器内で溶融塩に溶融させる段階と、前記１次容器内部の溶融塩を真空圧力を用いて２次容器へ移送する段階と、前記２次容器に移送された一定量の溶融塩を、ノズルを介してモールドに排出し冷却させて一定の大きさと形態の固化塩に製造する段階と、を備えることを特徴とする。
そして、本発明は、前記１次容器の温度を塩の溶融点以上に維持させて工程のための運転中に塩を溶融状態に保持させる。
また、本発明は、前記工程のための運転中に１次容器の内部は不活性気体、特にアルゴン気体を流して不活性気体雰囲気に維持させることによって、溶融塩が潮解する現象を防止する。
そして、本発明において溶融塩定量固化工程に使用される塩は特に限定されないが、溶融塩の溶融点を考慮する必要がある。例えば、ＬｉＣｌ溶融塩が使用される場合には、ＬｉＣｌ溶融塩の溶融点が６１０℃であり、したがって、溶融塩定量固化工程の加熱システムは工程のための運転中に１次容器、２次容器及びノズルの温度を６１０℃以上に保持させる必要がある。
本発明の溶融塩定量固化装置及び方法によれば、高容積・強腐食性の溶融塩を、真空移送及び二重容器を用いて取扱い易い一定の大きさと形態の固化塩に速かに製造できるため、溶融塩基盤の産業全般に有用に使用することが可能になる。
なお、本発明の溶融塩定量固化装置及び方法によれば、真空圧力を用いて定量的に溶融塩を移送するため、溶融塩を安全で速かに固化させることが可能になる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいてより詳細に説明する。
本発明は、先行工程で使用した塩を取扱い易い大きさと形態の固化塩とし、精製及び再使用または後処理工程での使用などに適する形態に定量固化する装置及び方法に関するものである。
したがって、本発明の方法によって高温、強腐食性の高容積液体溶融塩の代わりに、取扱い易い大きさと形態の常温固化塩が後続工程に導入されることができる。
図１及び図２には、本発明による溶融塩定量固化装置１を示す。本発明の溶融塩定量固化装置１は、溶融塩(Ｓ)が流入する１次容器１０を備える。該１次容器１０は、内部に溶融塩(Ｓ)が収容される空間が形成され、外周面には１次容器加熱手段１２が配置される。
これら１次容器１０及び１次容器加熱手段１２は、一定大きさのベース１３上に配置される。
そして、１次容器１０は、その上端に蓋１４を備え、この蓋１４の一側には塩注入口１６が形成され、その一側には不活性気体流入口１８ａが形成され、他側には不活性気体排出口１８ｂが形成される。
また、１次容器１０内には、内部温度を測定するための熱電対２０と、１次容器１０内の溶融塩レベルを検出するための１次容器レベル検出器２２とが備えられる。
このような構成により、１次容器１０の内部には塩(Ｓ)が投入され、１次容器加熱手段１２によって投入された塩(Ｓ)が溶融点以上の温度に加熱されるが、このとき、１次容器１０の内部には不活性気体が流入し、不活性気体雰囲気下で加熱がなされるようになる。
こうして１次容器１０の内部は不活性気体雰囲気となるので、外気(air)等によって塩(Ｓ)の潮解作用が起こらなくなる。
さらに、本発明は、１次容器１０の内部に配置されて溶融塩(Ｓ)が定量供給される２次容器３０を備える。
２次容器３０は、１次容器１０内部の中央上部側に配置されるもので、その内部には後述するモールド７０内に送り出される溶融塩(Ｓ)が収容される空間が形成され、その一側には溶融塩移送管３２が１次容器１０の内側空間に長く延在している。
溶融塩移送管３２は、下端３２ａが１次容器１０の底面に近付くように配置され、これにより、１次容器１０内に入っている全ての溶融塩(Ｓ)が２次容器３０に移送されるようになる。
また、２次容器内には、内部温度を測定するための熱電対３４、２次容器加熱手段３８、及び２次容器３０内の溶融塩レベルを検出する２次容器レベル検出器３６が備えられる。
１次容器１０を覆う蓋１４は、２次容器３０も同時に覆う。この蓋１４は、１次容器１０と２次容器３０を完全密封状態に覆うように各接触面にはシール部材(Sealing Members)(図示せず)が設けられる。
そして、２次容器３０の蓋１４一側には不活性気体流入口４０ａが形成され、他側には不活性気体排出口４０ｂが形成され、その内部もまた不活性気体雰囲気に維持される。
さらに、本発明は、１次容器１０から２次容器３０へ真空圧力によって溶融塩(Ｓ)を定量移送させる溶融塩移送手段５０を備える。
この溶融塩移送手段５０は、２次容器３０の内部に真空圧力を形成させて溶融塩(Ｓ)を１次容器１０から２次容器３０の内部に移動させるもので、２次容器３０の蓋１４には真空誘導配管５２が連結され、この真空誘導配管５２には圧力サージタンク５４が連結され、この圧力サージタンク５４の一側には真空ポンプ５６が連結される。
したがって、真空ポンプ５６の作動により圧力サージタンク５４の内部には真空圧が形成され、これは、真空誘導配管５２を介して２次容器３０の内部圧力を下げ、溶融塩移送管３２を介して溶融塩(Ｓ)を１次容器１０から２次容器３０の内部に移動させる。
さらに、本発明は、２次容器３０からの溶融塩(Ｓ)の排出を制御するバルブ手段６０を備える。このバルブ手段６０は、２次容器３０から溶融塩(Ｓ)を排出させるノズル６２と、ノズル６２を開閉するストッパー６４とを有し、溶融塩排出時にノズル６２に塩塊が形成されるのを防止するために、溶融塩(Ｓ)の溶融点以上に加熱する加熱ヒーター６６がノズル６２の外部に設置される。
ノズル６２は、２次容器３０の下面中央から１次容器１０の下面中央まで下向き延在し、下端には溶融塩排出口６２ａが形成される。また、ノズル６２を開閉させるストッパー６４は、ノズル６２と同軸に延在し、その下端によりノズル６２の溶融塩排出口６２ａが開閉される。
ストッパー６４は、上端に配置されたアクチュエータ６８によって上下に乗降しつつノズル６２を開閉するものであり、アクチュエータ６８は、通常の空圧シリンダー(Pneumatic Cylinder)等から構成すると良い。
さらに、本発明は、ノズル６２の下部側に、２次容器３０から溶融塩(Ｓ)を受けて固化させるモールド７０を備え、よって、溶融塩(Ｓ)を固化塩(Ｓａ)として収去するようになる。
モールド７０は、密封チャンバー８０を介在して外気から遮断される状態にノズル６２と連結される。このため、密封チャンバー８０は、ノズル６２の周囲を取り囲むように１次容器加熱手段１２の下端に固定され、同時にモールド７０の上端に密封状態に連結される。
この密封チャンバー８０は、一側に不活性気体流入口８２ａが形成され、他側に不活性気体排出口８２ｂが形成されることによって不活性気体雰囲気に内部が維持されるため、溶融塩(Ｓ)を空気などと接触させることなくノズル６２からモールド７０に流入させることができる。
一方、モールド７０の下部側にはモールド加熱手段７２が設置され、このモールド加熱手段７２は、モールド７０を一定温度に保たせ、モールド７０内の溶融塩(Ｓ)が急速に温度降下しながら凝固するのを防ぎ、溶融塩(Ｓ)が徐々に凝固されるようにする。
ここでは、ノズル６２の周囲に配置されてノズル６２を加熱するヒーター６６、１次容器１０及び２次容器３０の加熱手段１２，３８、及びモールド加熱手段７２が電気抵抗加熱方式からなる例を挙げたが、本発明は、これに限定されず、溶融塩の溶融点以上に維持させ排出を円滑にする加熱方式のものならいずれも適用可能である。
また、図４及び図５にはそれぞれ、内部空間が円筒形の構造を有するモールド７０、及びこれによる円柱状の固化塩(Ｓａ)を示すが、本発明は、これに限定されず、モールド７０の断面形状を様々にし、モールド７０から得られる固化塩(Ｓａ)の形状も様々にすることができる。
なお、未説明符号１１０は不活性気体供給設備、Ｖは各種の開閉バルブ、Ｇは各種の圧力ゲージ、Ｔは温度計である。また、参照符号１３０は、自動制御コントローラーであり、ＰＬＧ(Programmable Logic Controller)または小型コンピュータ等から構成され、各種の溶融塩レベル、温度及び圧力の情報を受けて予め定められたプロセスに基づいて各種のバルブ、加熱手段、アクチュエータ等を自動または手動で制御する機能を担う。
次に、このように構成される溶融塩定量固化装置における溶融塩定量固化方法について説明する。本発明による溶融塩定量固化方法は、まず、塩を１次容器１０内で溶融塩(Ｓ)に溶融する。すなわち、１次容器１０の周囲に配置された１次容器加熱手段１２を用いて溶融塩(Ｓ)をその溶融点以上に加熱して１次容器１０内に保持する。ここで、塩は、少なくとも４００℃以上の温度で溶融されるものである。
続いて、１次容器１０内部の溶融塩(Ｓ)を、真空圧力を用いて２次容器３０に移送する。
このときに、本発明の溶融塩定量固化方法によれば、１次容器１０内で加熱溶融された塩(Ｓ)が、モールド７０に排出する量だけ溶融塩移送手段５０によって溶融塩移送管３２を通って２次容器３０へ定量移送される。すなわち、真空ポンプ５６を用いて圧力サージタンク５４の内部を真空にした後に、２次容器３０と圧力サージタンク５４とを連結する真空誘導配管５２を開くと、圧力平衡のために圧力サージタンク５４の体積だけの溶融塩(Ｓ)が、移送管３２を通って１次容器１０から２次容器３０に移送される。
これについて具体的に説明すると、図１に示す圧力サージタンク５４と真空ポンプ５６とを連結する配管５６ａの２次バルブ５６ｂを開き、真空ポンプ５６を駆動して圧力サージタンク５４の内部を真空にする。このときに、真空度は、１０−２torr以下にすることが好ましい。
その後、圧力サージタンク５４の２次バルブ５６ｂを閉じ、圧力サージタンク５４の１次バルブ５２ａを開くと、大気圧状態にある１次容器１０内の溶融塩(Ｓ)が、相対的に低い圧力状態にある２次容器３０の内部へ、圧力サージタンク５４の体積に該当する量だけ移送され、結局として１次容器１０、２次容器３０とも大気圧状態となる。
また、図２に示すように、溶融塩移送管３２の１次容器１０側の入口３２ａは、１次容器１０の底に近付くように配置されるため、１次容器１０に在る溶融塩(Ｓ)のほとんどを２次容器３０に移送することができ、溶融塩移送管３２の２次容器３０側の入口３２ｂは、２次容器３０内に収容される溶融塩(Ｓ)の高さよりも高い位置に配置されるため、２次容器３０から１次容器１０への溶融塩の逆流が防止される。
また、溶融塩移送管３２の２次容器３０側の入口３２ｂは、１次容器１０に入っている溶融塩の高さよりも常に上側に配置される。これらの高さの差を用いて１次容器１０から２次容器３０に溶融塩(Ｓ)を移動させる上で必要な圧力Ｐは、下記の式１で示される。

Ｐ＝ρｇｈ…………(１)

式中、ρは溶融塩(Ｓ)の密度、ｇは重力加速度、ｈは溶融塩移送管３２の２次容器側の入口３２ｂと１次容器１０に入っている溶融塩(Ｓ)との高さの差をそれぞれ表す。
したがって、圧力サージタンク５４との連結により発生する２次容器３０の圧力と１次容器１０内の圧力間の差が、式１で求められた圧力よりも大きい場合に、１次容器１０から２次容器３０へ溶融塩(Ｓ)が移送される。
例えば、ｈが１ｍである場合、密度１．５g/cm3の６５０℃の塩化リチウムを１次容器１０から２次容器３０に移送するには、１次容器１０と２次容器３０間の圧力差が約０．１５atm以上とならなければならない。
そして、圧力サージタンク５４の内部圧力を調節することによって、２次容器３０から移送され最終的にモールド７０に排出される溶融塩(Ｓ)の量を調節することができる。このときに、１次容器１０から２次容器３０に移送される溶融塩(Ｓ)の量は、下記式２で示される。

Ｖ１／Ｖ２＝(Ｐ１−Ｐ２)/atm………(２)

式中、Ｖ１は、それぞれ２次容器３０に移送される溶融塩(Ｓ)の体積であり、Ｖ２は、圧力サージタンク５４内部の体積であり、Ｐ１はatm単位の１次容器１０内部の圧力であり、Ｐ２はatm単位の圧力サージタンク５４内部の圧力である。例えば、Ｐ１が１で、Ｐ２が０．１であれば、圧力サージタンク５４の内部体積の０．９倍の溶融塩(Ｓ)を１次容器１０から２次容器３０に移送することができ、Ｐ１が１で、Ｐ２が０．５であれば、圧力サージタンク５４の内部体積の０．５倍のみを移送することができる。
続いて、２次容器３０に移送された一定量の溶融塩(Ｓ)を、ノズル６２を介してモールド７０に排出し冷却して一定の大きさ及び形態の固化塩(Ｓａ)に製造する。すなわち、図１に示すように、一旦２次容器３０に定量移送された溶融塩(Ｓ)が、ストッパー６４の上昇で開くノズル６２を経て、塩(Ｓ)の溶融点よりも低温状態にあるモールド７０に排出され、最終的には一定の大きさ及び形態を有する固化塩(Ｓａ)に製造される。
ここで、一定の大きさ及び形態の塩の製造に使用されるモールド７０の材料は、溶融塩(Ｓ)に耐腐食性を有し、機械的耐久性を有するものなら特に限定されない。また、モールド７０の温度は、溶融塩(Ｓ)が迅速に固化し、固化塩(Ｓａ)がモールド７０から迅速に分離されるように塩(Ｓ)の溶融点よりも最大限に低くなければならないが、高温の溶融塩(Ｓ)が低温のモールド７０と触れてはねる現象を防止するために、一定温度以上に予熱されている。
例えば、６５０℃のＬｉＣｌ溶融塩(Ｓ)を排出する場合には、ステンレススチール材質のモールド７０の温度を１００℃〜１５０℃に維持することによって、ノズル６２から排出される高温の溶融塩(Ｓ)が冷たいモールド７０と接触してはねる現象を防止するとともに、モールド７０に排出された溶融塩(Ｓ)が相対的に低温のモールド７０への熱伝導によって迅速に固化されるようにする。
ここで、モールド７０は、図１に示すように、溶融塩定量固化装置１の下部側にフランジなどによって密封チャンバー８０が連結されているため、圧力サージタンク５４を用いた１次容器１０から２次容器３０への溶融塩定量移送に際して外部との機密維持が可能になるのである。
また、ノズル６２を開閉するバルブ手段としては、空気圧で駆動されるアクチュエータ６８を上端に有するストッパー６４を使用することが好ましいが、ノズル６２を開閉する他の機械的駆動手段、例えば、電源を用いたソレノイド方式のアクチュエータなどを使用することもでき、これら特定構造の使用に本発明が制限されるわけではない。
一方、塩化物とフッ化物系などの溶融塩(Ｓ)は強腐食性であるゆえに、長時間の反復した工程は装置の腐食を招き、特に、ノズル６２とストッパー６４に生じた腐食は信頼性あるノズル６２の開閉を不可能にする。ところが、本発明の溶融塩定量固化方法によれば、１次容器１０から、モールド７０に排出される量だけの溶融塩(Ｓ)のみが２次容器３０へ定量移送されるため、ノズル６２の開閉と関係なく溶融塩(Ｓ)を定量固化させることが可能になる。
以下、実施例に挙げて本発明をより具体的に説明する。
ただし、下記の実施例は、本発明を例示するためのもので、本発明を制限するためのものではない。
先行工程で使用した６５０℃のＬｉＣｌ−３wt% Ｌｉ２Ｏ溶融塩１００kg(６７リットル)を、６５０℃に保たれる移送管(図示せず)と溶融塩注入口１６を介して溶融状態に本発明の溶融塩定量固化装置１の１次容器１０に真空移送した。そして、ステンレススチール材質からなる内部体積８リットルの円筒形モールド７０を、溶融塩定量固化装置１の下端部にフランジ結合する密封チャンバー８０を介して連結し、モールド加熱手段７２を用いて１００℃ないし１５０℃に加熱した。その後、溶融塩定量固化装置１の１次容器１０、２次容器３０、そしてノズル６２の温度を１次容器加熱手段１２、２次容器加熱手段３８、そしてヒーター６６を用いてそれぞれ６５０℃に加熱し、工程のための運転時に塩(Ｓ)を溶融状態に保つようにした。
その後、溶融塩移送手段５０の真空ポンプ５６を駆動し、図１に示す圧力サージタンク５４の２次バルブ５６ｂを開き、内部体積６．７リットルの圧力サージタンク５４内部を１０−３torr以下の真空状態にした。次いで、圧力サージタンク５４の２次バルブ５６ｂを閉じるとともに圧力サージタンク５４の真空誘導配管５２に装着された１次バルブ５２ａを開き、溶融塩定量固化装置１の１次容器１０から２次容器３０へ溶融塩(Ｓ)が６．７リットル移送されるようにした。このときに、圧力サージタンク５４に連結された圧力計Ｇで溶融塩(Ｓ)の移送するか否かを確認した。
しかる後に、空気圧によって駆動されるアクチュエータ６８を作動させてストッパー６４を上昇させてノズル６２を開き、２次容器３０に入っている６．７リットルの溶融塩(Ｓ)をノズル６２を通ってステンレススチール材質のモールド７０に排出させた。
一方、このようにノズル６２からモールド７０へ溶融塩(Ｓ)を排出させる過程において、密封チャンバー８０及びモールド７０内への溶融塩(Ｓ)の円滑な流入のために、密封チャンバー８０の不活性気体流入口８２ａ及び排出口８２ｂを通って不活性気体が流れるようにした。
このようなノズル６２からモールド７０への溶融塩(Ｓ)の排出が終わると、モールド加熱手段７２によるモールド７０の加熱を中断しモールド７０とその内部の溶融塩(Ｓ)を５０℃以下の温度に冷ました後に、モールド７０と溶融塩定量固化装置１とを連結する密封チャンバー８０の結合フランジを緩めてモールド７０を溶融塩定量固化装置１から外し、最終的には固化した塩をモールド７０から取り出し１０kg重量の円筒形固化塩(Ｓａ)を得た。
そして、モールド７０を溶融塩定量固化装置１の下端部に密封チャンバー８０のフランジで再び連結した後に、モールド７０を１００℃ないし１５０℃に加熱し、前述と同様に１次容器１０から２次容器３０へ塩６．７リットルを溶融塩移送手段５０の圧力サージタンク５４を用いて真空移送し、ノズル６２を介してモールド７０に排出することで、２番目の固化塩(Ｓａ)を製造した。この操作を反復して１次容器１０に移送された６７リットルの溶融塩(Ｓ)を、１０kg重さの円筒形固化塩(Ｓａ)１０個に製造した。
以上では、本発明を好ましい特定の実施形態に挙げて説明してきたが、本発明は、これに限定されず、本明細書または図面の記載内容に基づいて各種の変形及び修正の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、したがって、これら各種の変形及び修正の実施形態も本発明の技術思想に属することはいうまでもない。特に、本発明の構成要素の材質変更、単純機能の付加、単純形状変更または寸法変更などが様々に提示されることができるが、これらもまた、本発明の権利範囲に含まれることは自明である。
本発明による溶融塩定量固化装置を示す外観斜視図である。 本発明による溶融塩定量固化装置の内部構造を示す縦断面図である。 本発明による溶融塩定量固化装置の蓋の上部側を示す平面図である。 本発明による溶融塩定量固化装置のモールドを上方からみた平面図である。 本発明による溶融塩定量固化装置によって円柱状に凝固された固化塩を示す外観図である。
符号の説明
１ 本発明による溶融塩定量固化装置
１０ １次容器
１２ １次容器加熱手段
１３ ベース
１４ 蓋
１６ 塩注入口
１８ａ,４０ａ,８２ａ 不活性気体流入口
１８ｂ,４０ｂ,８２ｂ 不活性気体排出口
２０ 熱電対
２２ １次容器レベル検出器
３０ ２次容器
３２ 溶融塩移送管
３４ 熱電対
３６ ２次容器レベル検出器
３８ ２次容器加熱手段
５０ 溶融塩移送手段
５２ 真空誘導配管
５４ 圧力サージタンク
５６ 真空ポンプ
６０ バルブ手段
６２ ノズル
６２ａ 溶融塩排出口
６４ ストッパー
６６ 加熱ヒーター
６８ アクチュエータ(Actuator)
７０ モールド(Mold)
７２ モールド加熱手段
８０ 密封チャンバー
１１０ 不活性気体供給設備
１３０ 自動制御コントローラー
Ｇ ゲージ
Ｓ 溶融塩
Ｓａ 固化塩
Ｔ 温度計
Ｖ 開閉バルブ

Claims (16)

  1. 溶融塩を定量移送し固化させるための装置であって、
    前記溶融塩が流入する１次容器と、
    前記１次容器の内部に配置され、前記溶融塩が定量供給される２次容器と、
    前記１次容器から２次容器に真空圧力によって溶融塩を定量移送させる溶融塩移送手段と、
    前記２次容器からの溶融塩の排出を制御するバルブ手段と、
    前記２次容器から供給された溶融塩を固化させるモールドと、
    を備えてなることを特徴とする溶融塩定量固化装置。
  2. 前記１次容器、２次容器、そしてバルブ手段はそれぞれ、加熱手段によって塩を溶融点以上に加熱させるものであることを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  3. 前記モールドは、多様な断面形状を有し、該モールドによって製造される溶融塩の形状を制御することを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  4. 前記モールドは、高温の溶融塩が冷たいモールドと接触し急冷却するのを防止し塩がはねる現象を防止するよう、加熱手段により１００〜１５０℃の範囲に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  5. 前記１次容器及び２次容器にはそれぞれ、不活性気体流入口と不活性気体排出口が形成され、不活性気体雰囲気下で加熱が行われることによって外気(air)等による塩の潮解作用が防止されることを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  6. 前記溶融塩移送手段は、前記２次容器の内部に真空圧力を形成させるために前記２次容器の蓋には真空誘導配管が連結され、前記真空誘導配管には圧力サージタンクが連結され、該圧力サージタンクの一側には真空ポンプが連結されてこの真空ポンプの作動により圧力サージタンクの内部には真空圧が形成され、前記真空誘導配管を介して２次容器の内部圧力を下げることによって前記１次容器から溶融塩移送管を介して２次容器へ溶融塩を移送させるものであることを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  7. 前記１次容器から前記２次容器に溶融塩を移送させる溶融塩移送管は、その下端が１次容器の底面に近付くように配置されることによって前記１次容器内に入っている全ての溶融塩を２次容器へ移送させることを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  8. 前記バルブ手段は、２次容器から溶融塩を排出させるノズルと、該ノズルを開閉するストッパーとを備え、前記ストッパーは、その上端に設けられたアクチュエータにより上下に昇降しながら前記ノズルを開閉することを特徴とする請求項１に記載の溶融塩定量固化装置。
  9. 前記ノズルは、２次容器の下面中央から１次容器の下面中央まで下方に延在し、溶融塩排出口を下端に備え、前記ストッパーは前記ノズルの内部において同軸に延在し、その下端が前記ノズルの溶融塩排出口を開閉することを特徴とする請求項８に記載の溶融塩定量固化装置。
  10. 溶融塩を定量移送し固化させるための方法であって、
    塩を１次容器内で溶融塩に溶融させる段階と、
    前記１次容器内部の溶融塩を真空圧力を用いて２次容器へ移送する段階と、
    前記２次容器に移送された一定量の溶融塩を、ノズルを介してモールドに排出し冷却させて一定の大きさと形態の固化塩に製造する段階と、
    を備えることを特徴とする溶融塩定量固化方法。
  11. 前記１次容器から２次容器に溶融塩を移送する際に、圧力サージタンクの内部圧力調節によって前記溶融塩の量を調節することを特徴とする請求項１０に記載の溶融塩定量固化方法。
  12. 前記モールドで溶融塩を一定の大きさと形態の固化塩に製造する段階は、高温の溶融塩を、ノズルを介して約１００〜１５０℃の範囲に維持される低温のモールドに排出することによって溶融塩を固化させることを特徴とする請求項１０に記載の溶融塩定量固化方法。
  13. 前記塩は、４００℃以上の温度で溶融されることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の溶融塩定量固化方法。
  14. 前記溶融塩は不活性気体雰囲気下で処理され、外気等による塩の潮解作用が防止されることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の記載の溶融塩定量固化方法。
  15. 前記１次容器から２次容器に溶融塩を移送する段階は、前記１次容器と２次容器間の圧力差が下記の式１で表される圧力よりも大きい場合に行われることを特徴とする請求項１０に記載の溶融塩定量固化方法：
    Ｐ＝ρｇｈ…………(１)
    (式中、ρは溶融塩の密度、ｇは重力加速度、ｈは溶融塩移送管の２次容器側の入口と１次容器に入っている溶融塩との高さの差、Ｐは前記高さの差だけを溶融塩が移動する上で必要な圧力をそれぞれ表す。)
  16. 前記１次容器から２次容器に溶融塩を移送する段階において、前記移送される溶融塩の量は下記式２で示されることを特徴とする請求項１０に記載の溶融塩定量固化方法：
    Ｖ１／Ｖ２＝(Ｐ１−Ｐ２)/atm………(２)
    (式中、Ｖ１は、２次容器に移送される溶融塩の体積であり、Ｖ２は、圧力サージタンク内部の体積であり、Ｐ１は、atm単位の１次容器内部の圧力であり、Ｐ２は、atm単位の圧力サージタンク内部の圧力である。)

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