JP2008064622A - 円柱体ドラム缶詰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ごく簡単な機構によって、放射性溶融固化体を容器壁面との間隙がごくわずかな収納容器内に遠隔操作で挿入することができる円柱体ドラム缶詰装置を提供する。
【解決手段】 上面チューブ４、側面チューブ５、吸排気ノズル６、７、ガイドフランジ８、ストッパフランジ９が一体として形成された円柱体ドラム缶詰装置３をドラム缶２内に挿入し、吸排気ノズル６から側面チューブ５に圧縮空気を送入して膨張させた状態でキャニスタ１２を受入れ、側面チューブ５の膨張圧を調整する事でキャニスタ１２の降下速度を制御して安全にキャニスタ１２をドラム缶２に収納した後、円柱体ドラム缶詰装置３をドラム缶２から引き抜く。
【選択図】 図１

Description

本発明は、円柱体をドラム缶に挿入する円柱体ドラム缶詰装置に関し、特に放射性溶融固化体をドラム缶に収納するための円柱体ドラム缶詰装置に関する。

放射性施設等で発生する低レベル廃棄物のうち雑固体廃棄物は、ドラム缶に詰められ、モルタルを充填されて所定の埋設場に埋設処分される。排出するドラム缶の本数が埋設処分コストに緊密に影響するため、１本のドラム缶に充填する雑固体廃棄物の量を最大限に増大する工夫がなされている。

雑固体廃棄物を減容する方法として、高周波誘導加熱による溶融炉を用いて雑固体廃棄物を溶融して減容する方法が用いられる。キャニスタと呼ばれる有底円柱形のセラミック製坩堝に雑固体廃棄物を投入し、溶融炉にセットして高周波誘導加熱により溶融する。雑固体廃棄物が溶融し減容すると、キャニスタの容量に余裕ができるため、さらに廃棄物を追加しながら溶融を進める。キャニスタに十分に溶湯が充填されたら、溶融炉から取り出して冷却固化し、溶融固化体を得る。この溶融固化体をドラム缶に挿入し、モルタルを充填して廃棄体とする。

ドラム缶に封入する雑固体廃棄物の量を増大させるため、キャニスタの外周面とドラム缶の内周面の隙間ができるだけ小さくなるよう構成されている。例えば、内径が直径５６７ｍｍ±３ｍｍの２００ｌドラム缶に充填するキャニスタは、外径５５０ｍｍで制作されており、ドラム缶の内壁面とキャニスタの外壁面の隙間は７−１０ｍｍと非常に狭くなっている。

通常、余裕のない容器に物体を収納する時は物体の上部を把持して吊り下ろす方法がとられるが、キャニスタは高温処理により脆弱化しているため、フックや真空吸着による把持は難しい。特に、キャニスタ内では下層に金属溶湯が、上層にスラグが分離して存在しているため、溶融固化体の上部を把持して吊り上げると、金属溶湯層とスラグ層の間で離層し、キャニスタが損壊して金属溶湯部分が落下する危険性が高い。

また、溶融固化体は重量が４００−７００ｋｇに達する。重量物をドラム缶に収納するには、ワイヤーロープやナイロンスリングで玉掛けしてクレーン等でドラム缶内に吊り下げるのが一般的だが、ドラム缶内で玉掛けを解除するには、溶融固化体とドラム缶との間に数１０ｍｍの間隙が必要である。また、昇降可能なチャック機構で溶融固化体の側面を把持してドラム缶内に挿入する方法もあるが、溶融固化体とドラム缶との間にチャックの先端を挿入した後、これを弛めねばならず、やはり数１０ｍｍの間隙が必要である。

そこで、溶融固化体をドラム缶に収納する方法として、例えば特許文献１には、あらかじめ溶融固化体の天地を逆さまにしておき、上部からドラム缶を被せた後、溶融固化体をドラム缶ごと反転させる円柱体のドラム缶収容方法が提案されている。また、特許文献２には、傾斜させたドラム缶の入口部に傾斜ガイドを挿入し、このガイドに溶融固化体を載置し、これをガイドと共にまたはその上をスライドさせてドラム缶内に収納する円柱体のドラム詰め方法および装置が提案されている。

しかし、これらの方法は装置が複雑で大きくなり、設備コストが高くなるという問題がある。特に、溶融固化体は放射性を有しているため遠隔での取り扱いが求められるので、設備をできるだけ簡素にすることが望ましい。
特開平８−２４８１９３号公報 特開平１１−２７１４９６号公報

そこで本発明が解決しようとする課題は、ごく簡単な機構によって、円柱体たとえば放射性溶融固化体を容器壁面との間隙がごくわずかな収納容器内に遠隔操作で挿入しうる円柱体ドラム缶詰装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明の円柱体ドラム缶詰装置は、円柱体をドラム缶に収納する円柱体ドラム缶詰装置であって、伸縮性のある抑制チューブ、抑制チューブに流体を圧入、排出する吸排気装置、抑制チューブをドラム缶に挿入、引き抜きする駆動装置を備え、抑制チューブが円柱体とドラム缶の間隙に位置して円柱体の降下速度を抑制するものであって、抑制チューブをドラム缶の内壁面に挿入し吸排気装置により抑制チューブを膨張させた後に円柱体をドラム缶内に受け入れ、抑制チューブの押圧により円柱体の降下速度を制御することを特徴とする。

本発明の円柱体ドラム缶詰装置は、特に雑固体廃棄物を溶融したキャニスタをドラム缶詰する際に利用することができる。抑制チューブは硬質ゴムや硬質ナイロンなどの薄く丈夫な伸縮性素材で形成する。

載置台に載置したドラム缶内に本発明の円柱体ドラム缶詰装置を挿入し、吸排気装置により抑制チューブを膨張させた後、移送装置によりドラム缶の上方に搬送された円柱体をドラム缶内に降下させる。抑制チューブは例えばドラム缶の内壁面と外接する径を持つ円筒形とし、開口部からドラム缶の半ばもしくは下端付近に達する長さに形成する。また、棒状もしくは板状とし、ドラム缶の外周位置に一定角の間隔で複数個配置してもよい。抑制チューブの内側面が円柱体の外径よりやや狭くなる程度に流体を導入して膨張させる。流体は空気等の安価な気体でよい。

円柱体底部がドラム缶の開口部に差し掛かると、抑制チューブが円柱体の底部を内側に押付けるように外接し、円柱体の降下に抗力を加える。その後、ドラム缶を降下させる装置の把持を解除すると、円柱体は抑制チューブの流体圧力に伴って生じる押圧を受けながら自重により降下する。円柱体は抑制チューブの押圧力により降下速度が抑制され、ドラム缶の底面に穏やかに着地する。
なお、抑制チューブの流体圧力を変化させることで円柱体に対する押付け力を調整して円柱体の降下速度を制御することができる。

円柱体がドラム缶の底面に着地した後、抑制チューブから流体を排出して収縮させ、ドラム缶開口部から抑制チューブを引き上げて抜取する。抑制チューブは薄膜で形成されているため、抑制チューブから流体を排出すると、収縮して非常に薄くなり、ドラム缶と円柱体との狭い隙間から簡単に引き抜く事ができる。その後、ドラム缶の隙間にモルタルを充填して密封し、廃棄体とする。

本発明の円柱体ドラム缶詰装置によれば、円柱体とドラム缶の隙間に余裕がない場合でも容易にドラム缶詰めすることができる。また、缶詰後にドラム缶内に治具、バンド等が残らず、抑制チューブを繰り返し使用することができるため、非常に経済的である。さらに、機械的な可動部がほとんど無く、構造が簡素であるため、設置、保守に手間が掛からないうえ、遠隔での取り扱いが容易であるため、導入、運用コストが非常に安価である。

さらにドラム缶が載置される位置の上方から上記円柱体ドラム缶詰装置を装備したドラム缶開口部に円柱体を降下させる円柱体降下装置を備えることができる。円柱体降下装置は、外壁と外壁の内壁面に固着した降下チューブからなり、降下チューブが吸排気装置により膨張収縮可能に形成されていて、円柱体降下装置に円柱体を受け入れた際に降下チューブが円柱体を囲繞して流体圧力により発生する押圧により円柱体を保持し、降下チューブの押圧を変化させて円柱体の降下速度を制御しながらドラム缶の開口部に円柱体を降下させ、上記抑制チューブに円柱体を受け渡す様に形成してもよい。

円柱体降下装置は、側壁面の一角がヒンジにより外側に開くように形成する。側壁面の一角を開いた状態で搬送手段により搬送された円柱体を円柱体降下装置内に導入し、開いた側壁面を閉止して固定する。その後、内壁面に固着している降下チューブに空気などの流体を圧入して降下チューブを膨張させ、円柱体を把持する。続いて搬送手段を待避させて下方のドラム缶を顕し、降下チューブの流体圧力をわずかに低下させて円柱体をドラム缶に降下させる。

円柱体降下装置を備えた円柱体ドラム缶詰装置では、ベルトコンベアなどの搬送手段により上流工程から搬送された円柱体を円柱体降下装置に受け入れて降下チューブの押付け力により円柱体を把持し、降下チューブの流体圧力を調整して円柱体の降下速度を調整しながら下方に位置するドラム缶の開口部に円柱体を降下させる。その後、ドラム缶内に挿入した抑制チューブに円柱体を預けて、降下チューブを減圧収縮させて円柱体の把持を解除すると、後は上記の通り、抑制チューブの流体圧力により円柱体の降下速度を制御しながらドラム缶の底面まで下ろして静置することができる。

円柱体降下装置を備えた円柱体ドラム缶詰装置では、円柱体を吊上げる必要がないため、吊り上げに伴う落下の危険が無く、安全に円柱体をドラム缶に収納することができる。

なお、ドラム缶に挿入する抑制チューブの上部に擂鉢状のガイドフランジを設けると、円柱体をドラム缶の上方から降下する際に厳密な位置決めをしなくても円柱体をドラム缶に納めることができるため、特に遠隔による取り扱いが非常に容易になる。ガイドフランジの上面に伸縮性のあるチューブを固着し、流体を圧入しておくと、円柱体がフランジに接触する際に衝撃を緩衝することができる。

以下、本発明について実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。

図１はドラム缶に本実施例の円柱体ドラム缶詰装置を装着した状態を示す断面図である。載置台１に載置したドラム缶２に円柱体ドラム缶詰装置３が挿入されている。図２に示すように、円柱体ドラム缶詰装置３は上面チューブ４、側面チューブ５、吸排気ノズル６、７、ガイドフランジ８、ストッパフランジ９が一体として形成されている。吸排気ノズル６、７には図示しない吸排気装置が接続されている。

ドラム缶２の側方には支持台１０が配されている。ドラム缶２の上方には搬送装置１１に吊下げられたキャニスタ１２が図示されている。
円柱体ドラム缶詰装置３はストッパフランジ９で支持台１０に係支されている。側面チューブ５は外径がドラム缶２の内径とほぼ等しい円筒形になっており、上部がガイドフランジ８に固着している。

図１中では、側面チューブ５の下部がドラム缶２に挿入され、ドラム缶２に内接している。上面チューブ４はガイドフランジ８の上面に固着している。側面チューブ５と上面チューブ４にはそれぞれ吸排気ノズル６、７が接続している。
側面チューブ５は例えば硬質ゴムや硬質ナイロンなどの丈夫な伸縮性素材で薄く形成する。上面チューブ４は十分に丈夫な素材で形成する。

搬送装置１１を駆動してキャニスタ１２を降下させると、キャニスタ１２の底部が上面チューブ４に接触する。さらにキャニスタ１２を降下させると、ガイドフランジ８の傾斜に従ってキャニスタ１２の中心軸位置がドラム缶２の中心軸に一致するよう強制され、キャニスタ１２がドラム缶２の開口中心に納まる。

さらにキャニスタ１２を降下させると、キャニスタ１２の底部が側面チューブ５に接する。側面チューブ５には吸排気ノズル６から適当な圧力の空気が供給されているため、キャニスタ１２の底部側面は側面チューブ５から押付け力を受け、キャニスタの降下に対して摩擦力が加えられる。

さらにキャニスタ１２の降下を進めると、キャニスタ１２は側面チューブ５から押圧力を受けながらドラム缶２内に降下収納されていく。これに伴い、側面チューブ５と接する面積が増大し、キャニスタ１２が側面チューブ５から受ける押圧力も増加する。

側面チューブ５からキャニスタ１２の自重を支えるのに十分な摩擦力が得られるまでキャニスタ１２がドラム缶２内に浸入したら、搬送装置１１の吊下げ把持を解除する。その後は摩擦力によりキャニスタ１２の降下速度を抑制し、キャニスタ１２を安全にドラム缶２の底面に到達させる。なお、吸排気装置により側面チューブ５の膨張力を加減してキャニスタ１２が自重により降下する速度を制御してもよい。

キャニスタ１２が完全にドラム缶２に収納されたら、吸排気ノズル６から側面チューブ５内の空気を排気し側面チューブ５を収縮させて、側面チューブ５をドラム缶２の上方に抜き去る。側面チューブ５は薄膜で形成されているため、側面チューブ５から圧縮空気を排出すると、収縮して非常に薄くなり、ドラム缶２とキャニスタ１２との狭い隙間から簡単に引き抜く事ができる。その後、キャニスタ１２とドラム缶２の隙間にモルタルを充填し、ドラム缶２に蓋をかけて密封して廃棄体を得る。

本実施例の円柱体ドラム缶詰装置によれば、側面チューブ５の流体圧力によりキャニスタ１２の降下速度を抑制し、吸排気装置により側面チューブ５内の気圧を調整することでキャニスタ１２を安全にドラム缶２に収納することができる。従って、機器の構造が簡素であり、制御が非常に容易である。

また、キャニスタ１２を収納した後、円柱体ドラム缶詰装置３をドラム缶２から抜去することができるため、モルタルを充填するためのスペースを塞ぐことが無く、高い安全性を確保することができるうえ、抜去した円柱体ドラム缶詰装置３を繰り返し利用することができ、経済的である。

さらに、ガイドフランジ８と上面チューブ４を備えるため、ドラム缶２にキャニスタ１２を降下させる際の軸位置合わせが簡便であり、特に遠隔での作業を円滑に進めることができる。

なお、キャニスタ１２の標準外径は５５０ｍｍφ、高さ約８０３ｍｍである。キャニスタと側面チューブ５との有効接触高さを５００ｍｍとすると、接触面積は約０．８６ｍ^２となる。摩擦係数を０．５とし、キャニスタ１２の質量を７００ｋｇとすると、必要加圧力は０．０１６Ｍｐａとなる。したがって、側面チューブ５は硬質ゴムや硬質ナイロンなどの一般的に使用されている収縮性素材でよく、吸排気装置も小型のもので十分である。

一方、図中では側面チューブ５がドラム缶２の底部に達する長さとなっているが、キャニスタ１２の重量を支えるために十分な摩擦応力を得られる場合はドラム缶２の開口部から例えば２０ｃｍ程度の長さとしてもよい。側面チューブ５の長さを短くすると、消耗部品である側面チューブ５の作製コストを低下させることができると共に、側面チューブ５をドラム缶２からより簡単に引き抜けるようになる。また、上面チューブ４と側面チューブ５は一体であっても構わない。
また、側面チューブ５は、円筒形に限らず、ドラム缶の外周に沿って適当な間隔で配置される帯状あるいは棒状の中空片であってもよい。

図３は本発明の第２の実施例における円柱体降下装置を備えた円柱体ドラム缶詰装置の断面図である。また、図４は円柱体降下装置の上面図である。

載置台１にドラム缶２が載置され、側面チューブ５が挿入されている。載置台１の上方には円柱体降下装置２０が配されており、円柱体降下装置２０の下面はローラコンベヤ２１に接している。さらに、円柱体降下装置２０の直下に位置するローラコンベヤ２１は待避可能なシャッターコンベヤ２２になっている。

円柱体降下装置２０は円筒壁２３と降下チューブ２４からなっており、降下チューブ２４には吸排気ノズル２５が接続されている。吸排気ノズル２５は図示しない吸排気装置に接続している。また、円筒壁２３の側面には、ローラコンベヤ２１の上流に向かって開閉する受入口３０が備わっている。

本実施例の円柱体ドラム缶詰装置では、キャニスタ１２をローラコンベヤ２１により上流工程から搬送して装置内に導入する。まず、シャッターコンベヤ２２を円柱体降下装置２０の下方まで引き出し、受入口３０を開いた状態でキャニスタ１２をローラコンベヤ２１により搬入する。キャニスタ１２がローラコンベヤ２１からシャッターコンベヤ２２に移送され、円柱体降下装置２０の中央部に納まったら、ローラコンベヤ２１およびシャッターコンベヤ２２の駆動を停止し、受入口３０を閉止する。

その後、吸排気ノズル２５から降下チューブ２４に空気を供給し、降下チューブ２４を膨張させると、流体圧力により降下チューブ２４からキャニスタ１２への押付け力が生じ、摩擦力により降下チューブ２４がキャニスタ１２を保持するようになる。

降下チューブ２４が十分な押圧力を持つようになったら吸排気ノズル２５からの空気の供給を停止し、シャッターコンベヤ２２を待避位置まで待避させてキャニスタ１２の下方を解放する。キャニスタ１２の下方には側面チューブ５が挿入されたドラム缶２が位置している。

吸排気ノズル２５から空気を徐々に排出して降下チューブ２４の押圧を低下させていくと、キャニスタ１２に対する保持力が弱まり、キャニスタ１２が自重によりドラム缶２の開口部へと降下していく。円柱体降下装置２０は、降下チューブ２４の流体圧力を調整してキャニスタ１２の降下速度を制御し、キャニスタ１２が安全に上面チューブ４に接し、さらにドラム缶２に挿入して側面チューブ４に十分に支持されるまでキャニスタ１２を降下させる。

その後、吸排気ノズル２５から空気を排出してキャニスタ１２の保持を解除し、実施例１と同様に側面チューブ５の流体圧力を調整しながらキャニスタ１２を安全にドラム缶２に収納する。

本実施例の円柱体ドラム缶詰装置によれば、キャニスタ１２を吊下げ装置で吊下げる必要がないため、吊下げ装置の把持が解放されたりしてキャニスタ１２が落下する危険性を回避する事ができる。特に、遠隔での操作であっても、放射性重量体を安全に取り扱う事ができ非常に有利である。

ドラム缶に本実施例の円柱体ドラム缶詰装置を装着した状態を示す断面図である。 本実施例の円柱体ドラム缶詰装置を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例における円柱体降下装置を備えた円柱体ドラム缶詰装置の断面図である。 本発明の第２の実施例における円柱体降下装置の上面図である。

符号の説明

１ 載置台
２ ドラム缶
３ 円柱体ドラム缶詰装置
４ 上面チューブ
５ 側面チューブ
６、７、２５ 吸排気ノズル
８ ガイドフランジ
９ ストッパフランジ
１０ 支持台
１１ 搬送装置
１２ キャニスタ
２０ 円柱体降下装置
２１ ローラコンベヤ
２２ シャッターコンベヤ
２３ 円筒壁
２４ 降下チューブ
３０ 受入口

Claims (7)

1. 円柱体をドラム缶に収納する円柱体ドラム缶詰装置であって、伸縮性のある抑制チューブ、該抑制チューブに流体を圧入、排出する吸排気装置、該抑制チューブを前記ドラム缶に挿入、引き抜きする駆動装置を備え、該抑制チューブが前記円柱体と前記ドラム缶の間隙に位置して前記円柱体の降下速度を抑止するものであって、該抑制チューブを該ドラム缶の内壁面に挿入し該吸排気装置により該抑制チューブを膨張させた後に前記円柱体を該ドラム缶内に受け入れ、該抑制チューブの膨張圧を変化させて前記円柱体の降下速度を制御することを特徴とする円柱体ドラム缶詰装置。
2. 前記円柱体が雑固体廃棄物を溶融したキャニスタであることを特徴とする請求項１に記載の円柱体ドラム缶詰装置。
3. 前記抑制チューブが前記ドラム缶の内壁面に外接する径を持つ円筒形であることを特徴とする請求項１または２に記載の円柱体ドラム缶詰装置。
4. 前記抑制チューブが棒状もしくは板状であり、２以上の該抑制チューブを前記ドラム缶に挿入して使用することを特徴とする請求項１または２に記載の円柱体ドラム缶詰装置。
5. 前記抑制チューブの上端に内径が前記ドラム缶の径とほぼ等しいガイドフランジが付属していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の円柱体ドラム缶詰装置。
6. 前記流体が空気であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の円柱体ドラム缶詰装置。
7. さらに前記ドラム缶が載置される位置の上方からドラム缶開口部に円柱体を降下させる円柱体降下装置を備え、該円柱体降下装置が外壁と該外壁の内壁面に固着した降下チューブからなり、該降下チューブが吸排気装置により膨張収縮可能に形成されていて、該円柱体降下装置に前記円柱体を受け入れた際に該降下チューブが該円柱体を囲繞して膨張圧により該円柱体を保持し、該降下チューブの膨張圧を変化させることで該円柱体の降下速度を制御しながら該ドラム缶の開口部に該円柱体を降下させて前記抑制チューブに該円柱体を受け渡すことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の円柱体ドラム缶詰装置。

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