JP2011202985A - Melting furnace and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属元素を含有する高レベル放射性廃棄物や産業廃棄物等の被処理物を溶融するための溶融炉およびその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a melting furnace for melting an object to be treated such as a high-level radioactive waste or an industrial waste containing a metal element, and an operating method thereof.
金属元素を含有する被処理物を溶融するための溶融炉として、高レベル放射性廃棄物(被処理物)をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉や、産業廃棄物等の焼却炉から排出される灰(被処理物)を溶融固化する際に用いられる灰溶融炉が知られている。 As a melting furnace for melting processed objects containing metal elements, it is discharged from glass melting furnaces used for solidifying high-level radioactive waste (processed objects) and incinerators such as industrial waste. 2. Description of the Related Art An ash melting furnace used for melting and solidifying ash (a material to be processed) is known.
ガラス溶融炉は、例えば、図3に示されたものが下記特許文献1に示されている。
使用済み核燃料の再処理後に生じる高レベル放射性廃液は、極めて高い放射線と崩壊熱を有しており、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101内に送られ、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C(保存容器)と称される耐食性のステンレス容器内に詰め込まれる。そして、キャニスタC内で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される。
As the glass melting furnace, for example, the one shown in FIG.
The high-level radioactive liquid waste generated after the reprocessing of spent nuclear fuel has extremely high radiation and decay heat, and is difficult to dispose of as a liquid. Therefore, it is sent into the
このようなガラス固化に用いられるガラス溶融炉101は、耐火煉瓦からなる炉本体102を備えている。炉本体102の底部には、底部電極104が設けられており、この底部電極104には、溶融ガラスを流下させて排出するための流下孔103が形成されている。底部電極104の上方には、補助電極106が設けられている。また、炉本体102の側壁には、一対の主電極105,105が設けられている。
A
炉本体102の天井壁に設けられた投入口107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105,105間に直流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、炉内で製造された溶融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106と底部電極104に直流電流を流して底部のガラスを溶融する。そして、流下孔103から下方に延びる流下ノズル108を、その周囲に配置された高周波加熱コイル109によって加熱し、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内に流下させる。キャニスタC内に溶融ガラスが所定量供給されると、底部電極104及び補助電極106への給電を停止して、流下孔103周囲のガラスの粘性を高め、溶融ガラスの排出を停止する。キャニスタC内に収容された溶融ガラスは、ガラス固化体として保存される。このように、溶融ガラスの排出は、1つのキャニスタCごとにバッチ式で行われる。
一方、溶融炉101内で発生したガスはオフガスとして排気口110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。
After the high-level radioactive liquid waste and the glass raw material are introduced from the
On the other hand, the gas generated in the
ところで、ガラス溶融炉101に供給される高レベル放射性廃液には、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の白金属元素が混入されていることが知られている。白金属元素は、耐高温性と優れた展延性等から原子炉燃料棒の製造等に使用されており、従って、使用済み燃料棒を切断し溶融した高放射性廃液には白金属元素が混入している。
白金属元素は、溶融ガラス中に分散されにくく、また比重が溶融ガラスよりも大きいので、ガラス溶融炉101の炉底部に金属スラッジとして沈降して堆積しやすい性質を持っている。
By the way, it is known that white metal elements such as ruthenium (Ru), palladium (Pd), and rhodium (Rh) are mixed in the high-level radioactive waste liquid supplied to the
Since the white metal element is difficult to be dispersed in the molten glass and has a specific gravity larger than that of the molten glass, it has the property of being easily deposited and deposited as metal sludge at the bottom of the
このような現象をそのまま放置しておくと、白金属元素は高い電気伝導度を有しており、その酸化物であるRuO2であっても高い電気伝導度を有しているので、金属スラッジが補助電極106や底部電極104の近傍で電気的に短絡して溶融に必要なジュール熱が発生しなくなる。その結果、ガラス溶融時間が極端に長くなることがあり、あるいは、ガラス溶融が全く行えなくなって流下孔103から排出できなくなることが考えられる。
If such a phenomenon is left as it is, the white metal element has high electrical conductivity, and even its oxide, RuO 2 , has high electrical conductivity. However, electrical short circuit occurs in the vicinity of the
そして、特許文献1では、上述のように発生する金属スラッジの堆積量を計測するための溶融炉内抵抗測定器が提案されている。
しかし、特許文献1のように正確に金属スラッジの堆積量を計測できたとしても、次のような問題は解消できない。
すなわち、ガラス溶融炉101は、1つのキャニスタCごとにバッチ式にて溶融ガラスを排出するので、1つのキャニスタCが収容する量ずつ溶融ガラスが排出されるにすぎない。したがって、炉底部に堆積した金属スラッジは全て排出されずに依然として炉底部に堆積したままとなる。これでは、次回の排出工程の際に炉底部で溶融させることができず、円滑な溶融ガラスの排出作業を行うことができない。
However, even if the amount of deposited metal sludge can be accurately measured as in
That is, since the
また、産業廃棄物を焼却する焼却炉から排出される灰を溶融する灰溶融炉についても、産業廃棄物中に比重が高い金属元素が含有されているので、炉底部の排出部から溶融スラグを排出する際に同様の問題が発生する。 In addition, ash melting furnaces that melt ash discharged from incinerators that incinerate industrial waste also contain metal elements with high specific gravity in industrial waste, so molten slag is removed from the discharge part at the bottom of the furnace. Similar problems occur when discharging.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、溶融炉内の溶融被処理物を排出部から円滑に排出することができる溶融炉およびその運転方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the melting furnace which can discharge | emit the molten material in a melting furnace smoothly from a discharge part, and its operating method. To do.
上記課題を解決するために、本発明の溶融炉およびその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる溶融炉は、金属元素を含有する被処理物が投入される処理容器と、該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部とを備えた溶融炉において、前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に、溶融された前記被処理物を貯留するとともに、前記保存容器よりも大きな容積を有する第1貯留槽が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the melting furnace and the operation method thereof according to the present invention employ the following means.
That is, the melting furnace according to the present invention includes a processing container into which a processing object containing a metal element is charged, and an electric heating means for energizing and melting the processing object charged in the processing container. A melting furnace provided with a discharge unit provided at the bottom of the processing container and discharging the processed material melted by the heating means into a storage container in which the processed material is solidified and stored; Before the object to be processed discharged from the discharge unit is guided to the storage container, the molten object to be processed is stored, and a first storage tank having a larger volume than the storage container is provided. It is characterized by being.
処理容器内で、金属元素を含有する被処理物が溶融されると、比重の大きい金属元素やその酸化物等の金属スラッジが他の溶融物よりも先に沈降する。すると、排出部が設けられた底部では、金属スラッジが堆積する。排出部の近傍に金属スラッジが堆積すると、金属元素は電気伝導度が高いので電気加熱手段から通電させても大きなジュール熱を発生しないため、排出部近傍での溶融が阻害されることになり、被処理物を排出部から排出できないおそれがある。
本発明では、排出部から排出された被処理物が保存容器へ導かれる前に、溶融された被処理物を貯留するとともに、保存容器よりも大きな容積を有する第1貯留槽を設けることとした。これにより、保存容器へ供給される溶融被処理物よりも多い被処理物を排出部から排出することができ、排出部近傍に集まる金属スラッジを滞留させずに排出することができる。これにより、排出部近傍に金属スラッジが堆積することを可及的に防止できるので、排出部近傍の通電加熱が阻害されることがなく、溶融被処理物を円滑に排出することができる。
なお、金属元素としては、例えば、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の白金属元素が挙げられ、その酸化物としては、例えば、RuO2が挙げられる。
溶融炉としては、典型的には、高レベル放射性廃棄物(被処理物)をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉や、産業廃棄物を焼却する焼却炉から排出される灰(被処理物)を溶融固化する際に用いられる灰溶融炉が挙げられる。
When an object to be processed containing a metal element is melted in the processing vessel, a metal sludge such as a metal element having a large specific gravity or an oxide thereof is settled earlier than other melts. Then, metal sludge accumulates in the bottom part in which the discharge part was provided. When metal sludge accumulates in the vicinity of the discharge part, the metal element has high electrical conductivity, so even if it is energized from the electric heating means, large Joule heat is not generated, so melting in the vicinity of the discharge part will be hindered, There is a possibility that the workpiece cannot be discharged from the discharge section.
In the present invention, before the object to be processed discharged from the discharge unit is guided to the storage container, the molten object to be processed is stored and a first storage tank having a larger volume than the storage container is provided. . Thereby, it is possible to discharge more processed material than the molten processed material supplied to the storage container from the discharge unit, and it is possible to discharge the metal sludge collected near the discharge unit without staying. Thereby, since it can prevent as much as possible that metal sludge accumulates in the discharge part vicinity, the energization heating of the discharge part vicinity is not inhibited, and a molten to-be-processed object can be discharged | emitted smoothly.
Examples of the metal element include white metal elements such as ruthenium (Ru), palladium (Pd), and rhodium (Rh), and examples of the oxide include RuO 2 .
As a melting furnace, typically, ash discharged from a glass melting furnace used when vitrifying high-level radioactive waste (processed object) or an incinerator for incineration of industrial waste (processed object) Ash melting furnace used when melted and solidified).
さらに、本発明の溶融炉では、前記第1貯留槽には、複数の前記保存容器の容積に相当する量の被処理物が貯留可能とされており、該第1貯留槽は、貯留された前記被処理物を分配する分配手段を備えていることを特徴とする。 Furthermore, in the melting furnace of the present invention, the first storage tank can store an amount of the object to be processed corresponding to the volume of the plurality of storage containers, and the first storage tank is stored. Distributing means for distributing the object to be processed is provided.
第1貯留槽には、複数の保存容器の容積に相当する溶融被処理物が貯留可能とされている。そして、貯留された溶融被処理物を複数の保存容器に分配する分配手段によって、溶融被処理物が各保存容器へと分配される。これにより、1つの保存容器に相当する量をバッチ式で排出する場合に比べて、溶融被処理物を排出部から排出させる回数が減り作業が簡便となる。 In the first storage tank, it is possible to store a molten object corresponding to the volume of a plurality of storage containers. Then, the molten object to be processed is distributed to each storage container by distribution means for distributing the stored molten object to be processed to a plurality of storage containers. Thereby, compared with the case where the quantity equivalent to one preservation | save container is discharged | emitted by a batch type, the frequency | count of discharging a molten to-be-processed object from a discharge part reduces, and an operation | work becomes simple.
さらに、本発明の溶融炉では、前記処理容器内に挿入され、前記電気加熱手段の下方でかつ前記排出部の上方に位置させることができる補助加熱手段が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the melting furnace of the present invention is characterized in that an auxiliary heating means that is inserted into the processing vessel and can be positioned below the electric heating means and above the discharge portion is provided.
排出部から多くの被処理物を排出すると、処理容器内に残された被処理物量が減り、電気加熱手段の設置位置よりも被処理物の上面が下に位置する場合がある。この場合には、電気加熱手段による加熱ができないので、電気加熱手段の下方でかつ排出部の上方に位置させることができる補助加熱手段を処理容器内に挿入する。これにより、被処理物の上面が電気加熱手段の下方に位置することとなっても被処理物を溶融させることができる。
補助加熱手段としては、例えば、電力を供給するための電極や、自己発熱する電気ヒータが好適に用いられる。
When a large number of objects to be processed are discharged from the discharge unit, the amount of objects to be processed remaining in the processing container decreases, and the upper surface of the object to be processed may be located below the installation position of the electric heating means. In this case, since heating by the electric heating means cannot be performed, an auxiliary heating means that can be positioned below the electric heating means and above the discharge portion is inserted into the processing container. Thereby, even if the upper surface of the workpiece is positioned below the electric heating means, the workpiece can be melted.
As the auxiliary heating means, for example, an electrode for supplying electric power or an electric heater for self-heating is preferably used.
さらに、本発明の溶融炉では、前記第1貯留槽と前記処理容器との間には、該第1貯留槽内の溶融した前記被処理物を該処理容器へと返送する返送経路が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, in the melting furnace of the present invention, a return path is provided between the first storage tank and the processing container to return the object to be processed melted in the first storage tank to the processing container. It is characterized by.
第1貯留槽に貯留された溶融被処理物を処理容器へと返送して循環させることとした。これにより、溶融被処理物が処理容器内に供給されて処理容器内の溶融被処理物の貯留量が確保されるので、電気加熱手段による加熱が可能となり、処理容器内の被処理物の溶融状態を維持することができる。また、このように処理容器内の溶融状態を維持できるので、排出部から溶融被処理物を大量に排出することができ、排出部近傍に堆積した金属スラッジを溶融被処理物とともに排出することができる。 The molten material to be processed stored in the first storage tank was returned to the processing container and circulated. As a result, the molten material to be processed is supplied into the processing container and the storage amount of the molten material to be processed in the processing container is ensured, so that heating by electric heating means is possible, and the processed material in the processing container is melted. The state can be maintained. In addition, since the molten state in the processing container can be maintained in this way, a large amount of molten object can be discharged from the discharge part, and the metal sludge deposited near the discharge part can be discharged together with the molten object. it can.
さらに、本発明の溶融炉では、前記第1貯留槽には、前記処理容器内に保持できる前記被処理物に相当する量の被処理物が貯留可能とされていることを特徴とする。 Furthermore, in the melting furnace of the present invention, the first storage tank can store an amount of the processing object corresponding to the processing object that can be held in the processing container.
処理容器内に保持できる被処理物に相当する量の被処理物が貯留可能とされた第1貯留槽とすることにより、処理容器内の溶融被処理物のほぼ全量を排出部から排出することができる。これにより、排出部近傍に堆積した金属元素やその酸化物等の金属スラッジのほぼ全量を排出することができる。また、溶融被処理物の全量を排出することにより、底部に堆積する金属スラッジを上部の溶融ガラスで洗い流すことができる。 By using the first storage tank in which an amount of the object to be processed that can be held in the processing container can be stored, almost all of the molten object to be processed in the processing container is discharged from the discharge unit. Can do. Thereby, almost the whole amount of metal sludge such as metal elements and oxides deposited near the discharge part can be discharged. Moreover, the metal sludge deposited on the bottom can be washed away with the molten glass at the top by discharging the entire amount of the molten material.
さらに、本発明の溶融炉では、前記返送経路の中途位置には、溶融された前記被処理物が貯留される第2貯留槽が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, in the melting furnace of the present invention, a second storage tank in which the melted workpiece is stored is provided in the middle of the return path.
返送経路の中途位置に、第2貯留槽を設けて溶融被処理物を一時貯留することとした。これにより、処理容器へ返送する溶融被処理物の量を調整することができ、処理容器内の溶融状態を適切にコントロールすることができる。 In the middle of the return path, a second storage tank is provided to temporarily store the molten material. Thereby, the quantity of the melted material to be returned to the processing container can be adjusted, and the molten state in the processing container can be appropriately controlled.
さらに、本発明の溶融炉では、溶融した前記被処理物の融点を降下させる融点降下剤を投入する融点降下剤投入手段が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the melting furnace of the present invention is characterized in that a melting point depressant feeding means for feeding a melting point depressant that lowers the melting point of the melted workpiece is provided.
溶融被処理物を循環させると、融点を上げる成分が濃縮して被処理物の融点が上昇するおそれがある。そこで、溶融被処理物の融点を硬化させる融点降下剤投入手段を設けることとした。これにより、被処理物の融点が上昇することがなく、被処理物の溶融が不十分となる不具合を回避することができる。
融点降下剤投入手段を設ける位置としては、処理容器に設けても良いし、第2貯留槽に設けてもよい。
なお、融点降下剤としては、例えば、蛍石(フッ化カルシウム)や、硼砂が好適に用いられる。
When the molten object to be processed is circulated, components that raise the melting point may be concentrated and the melting point of the object to be processed may increase. In view of this, a melting point depressant feeding means for curing the melting point of the object to be melted is provided. Thereby, melting | fusing point of a to-be-processed object does not rise, but the malfunction that melting | fusing of a to-be-processed object becomes inadequate can be avoided.
The position at which the melting point depressant introduction means is provided may be provided in the processing container or in the second storage tank.
As the melting point depressant, for example, fluorite (calcium fluoride) or borax is preferably used.
また、本発明の溶融炉の運転方法は、金属元素を含有する被処理物が投入される処理容器と、該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部とを備えた溶融炉の運転方法において、前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に該被処理物を貯留する第1貯留槽に対して、該保存容器の容積よりも大きな量の該被処理物を排出することを特徴とする。 The operation method of the melting furnace of the present invention includes a processing container into which a processing object containing a metal element is charged, and electric heating for energizing and melting the processing object charged into the processing container. And a discharge section provided at the bottom of the processing container and discharging the processed object melted by the heating means into a storage container in which the processed object is solidified and stored In the operation method, the amount of the object to be processed discharged from the discharge unit is larger than the volume of the storage container with respect to the first storage tank that stores the object to be processed before being guided to the storage container. The object to be treated is discharged.
排出部から排出された被処理物が保存容器へ導かれる前に被処理物を貯留する第1貯留槽に対して、保存容器の容積よりも大きな量の被処理物を排出することとした。これにより、保存容器へ供給される溶融被処理物よりも多い被処理物を排出部から排出することができ、排出部近傍に集まる金属スラッジを滞留させずに排出することができる。これにより、排出部近傍に金属スラッジが堆積することを可及的に防止できるので、排出部近傍の通電加熱が阻害されることがなく、溶融被処理物を円滑に排出することができる。 An amount of the processing object larger than the volume of the storage container is discharged to the first storage tank that stores the processing object before the processing object discharged from the discharge unit is guided to the storage container. Thereby, it is possible to discharge more processed material than the molten processed material supplied to the storage container from the discharge unit, and it is possible to discharge the metal sludge collected near the discharge unit without staying. Thereby, since it can prevent as much as possible that metal sludge accumulates in the discharge part vicinity, the energization heating of the discharge part vicinity is not inhibited, and a molten to-be-processed object can be discharged | emitted smoothly.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
保存容器の容積よりも大きな量の被処理物を排出することとしたので、保存容器へ供給される溶融被処理物よりも多い被処理物を排出部から排出することができ、排出部近傍に集まる金属スラッジを滞留させずに排出することができる。これにより、排出部近傍に金属スラッジが堆積することを可及的に防止できるので、排出部近傍の通電加熱が阻害されることがなく、溶融被処理物を円滑に排出することができる。
The present invention has the following effects.
Since it was decided to discharge a larger amount of the object to be processed than the volume of the storage container, more objects to be processed than the molten object to be supplied to the storage container can be discharged from the discharge part. Collected metal sludge can be discharged without staying. Thereby, since it can prevent as much as possible that metal sludge accumulates in the discharge part vicinity, the energization heating of the discharge part vicinity is not inhibited, and a molten to-be-processed object can be discharged | emitted smoothly.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて説明する。
図1には、使用済み核燃料の再処理後に生じる高レベル放射性廃液(被処理物)Dをガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉1が示されている。
ガラス溶融炉1は、耐火煉瓦からなる炉本体(処理容器)2を備えている。炉本体2には、高レベル放射性廃液Dをガラス原料(被処理物)Gとともに処理する処理空間Sが形成されている。処理空間Sの上方は、一定の横断面形状(例えば四角形)を有する上方領域とされ、処理空間Sの下方は、下に向かって横断面積が漸次縮小する錐形状(例えば四角錐)の下方領域となっている。炉本体2の側壁には、処理空間Sの上方領域に対応する位置に、対向するように対とされた主電極(電気加熱手段)5,5が設けられている。これら主電極5,5間に直流電流を流すことにより、被処理物である高レベル放射性廃液とガラス原料を溶融させ、溶融ガラスとする。主電極5,5には、電極を冷却するための冷却水Wが流通させられるようになっている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a
The
炉本体2の上方からは、高レベル放射性廃液Dとほう珪酸ガラス等のガラス原料Gが投入されるようになっている。高レベル放射性廃液D及びガラス原料Gの投入は、連続式であっても、バッチ式であっても良い。
炉本体2の上壁には、処理空間S内で発生したガスをオフガスとして排気する排気口10が設けられている。排気口10から排気されたオフガスは、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。
さらに、炉本体2の上壁には、処理空間S内を間接的に加熱する間接加熱装置12が設けられている。間接加熱装置12は、例えば赤外線ヒータとされ、溶融ガラスの上面からの放熱を補うものである。
From the upper part of the
The upper wall of the
Further, an
炉本体2の底部には、処理空間Sの下端に相当する位置に、底部電極4が設けられている。底部電極4には、溶融ガラスを流下させて排出するための流下孔(排出部)3が形成されている。底部電極4には、直流電流が流されるようになっており、溶融ガラスを下方へ排出するタイミングに合わせて通電される。
炉本体2の底部側の側壁には、底部電極4の上方でかつ処理空間Sの下方領域に相当する位置に、補助電極6,6が設けられている。これら補助電極6,6間に直流電流を流すことにより、処理空間Sの底部に位置する粘性の高い溶融ガラスを加熱して流動化させる。補助電極6,6には、電極を冷却するための冷却水Wが流通させられるようになっている。
A
On the side wall on the bottom side of the
さらに、補助電極6,6と同じ高さ位置まで上下に進退可能とされた挿入補助電極(補助加熱手段)14が設けられている。この挿入補助電極14と補助電極6,6との間に直流電流を流すことにより、底部に位置する粘性の高い溶融ガラスを加熱して流動化させる。この挿入補助電極14は、補助電極6,6のみによって被処理物を溶融させることが困難な場合に有利に用いられる。挿入補助電極14は、炉本体2の上方から鉛直下方に挿入される。
Furthermore, an insertion auxiliary electrode (auxiliary heating means) 14 that can be moved up and down to the same height as the
底部電極4の下方には、流下ノズル8が接続されている。流下ノズル8には、高周波加熱コイル9が設けられている。高周波加熱コイル9は、溶融ガラスを下方へ排出するタイミングに合わせて通電される。
A falling
流下ノズル8の下方には、溶融ガラスがキャニスタ(保存容器)Cへ導かれる前に、溶融ガラスを貯留する第1貯留槽17が設けられている。第1貯留槽17の容積は、キャニスタCの1個分の容積よりも大きいものとされ、例えばキャニスタCの4個分の容積とされている。この第1貯留槽17の容積は、白金属元素由来の白金属粒子(金属スラッジ)の堆積が顕著な処理空間S内の領域S1に相当する容積以上とすることが好ましい。
第1貯留槽17には、内部に貯留された溶融ガラスを抜き出して各キャニスタCへ溶融ガラスを分配する分配手段19が設けられている。
A
The
次に、上記構成のガラス溶融炉1の運転方法について説明する。
まず、炉本体2の上部から高レベル放射性廃液Dとガラス原料Gを投入した後、主電極5,5間に直流電流を流す。これにより、ジュール熱により高温に加熱され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。このとき、高レベル放射性廃液D内に存在する白金属元素が白金属粒子となり下方へと沈降し、処理空間Sの下方に堆積する。このように白金属粒子が多く堆積した領域S1は、本実施形態では例えばキャニスタCの4個分の容積となる。なお、処理空間S内の溶融ガラスの全量は、例えば、キャニスタCの10個分となっている。
Next, an operation method of the
First, a high level radioactive waste liquid D and a glass raw material G are introduced from the upper part of the
炉内で製造された溶融ガラスの排出はバッチ式により行われる。排出工程では、主電極5,5と補助電極6,6または底部電極4に直流電流を流して処理空間Sの底部に位置する粘性の高い溶融ガラスを加熱して流動化させる。そして、流下孔3の下方に位置する流下ノズル8の高周波加熱コイル9に給電することにより、炉内の溶融ガラスを流下孔3から流下ノズル8を介して、下方に位置している第1貯留槽17内に流下させる。第1貯留槽17には、白金属粒子の堆積が顕著な処理空間S内の領域S1に相当する量の溶融ガラスが流下させられる。溶融ガラスが第1貯留槽17に所定量供給されると、底部電極4及び補助電極6への給電を停止して、流下孔3周囲のガラスの粘性を高め、溶融ガラスの排出を停止する。このようにして、処理空間S内の下方に堆積する白金属粒子の大部分が炉内から排出される。
The molten glass produced in the furnace is discharged by a batch method. In the discharging step, a high-viscosity molten glass located at the bottom of the processing space S is heated and fluidized by passing a direct current through the
第1貯留槽17に貯留された溶融ガラスは、分配手段19によって各キャニスタCへと分配される。キャニスタC内に収容された溶融ガラスは、ガラス固化体として保存される。
The molten glass stored in the
処理空間Sから第1貯留槽17へと溶融ガラスが排出され、処理空間S内の溶融ガラスの液面が主電極5の高さ位置よりも低くなった場合には、主電極5による加熱ができないので、挿入補助電極14を用いて下方に位置する溶融ガラスを加熱する。
また、白金属粒子の堆積が顕著な処理空間S内の領域S1での溶融が進まない場合に、加熱量を増大させるために挿入補助電極14を用いても良い。
When the molten glass is discharged from the processing space S to the
In addition, when the melting in the region S1 in the processing space S where the accumulation of white metal particles is remarkable does not proceed, the
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
流下孔3から排出される溶融ガラスがキャニスタCへ導かれる前に、溶融ガラスを貯留するとともに、キャニスタCよりも大きな容積を有する第1貯留槽17を設けることとした。これにより、キャニスタCへ供給される溶融ガラスよりも多い溶融ガラスを処理空間Sから排出することができ、流下ノズル8近傍に集まる白金属粒子を滞留させずに排出することができる。これにより、流下ノズル8近傍に白金属粒子が堆積することを可及的に防止できるので、流下ノズル8近傍の通電加熱が阻害されることがない。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
Before the molten glass discharged from the flow-down
第1貯留槽17に貯留された溶融ガラスを複数のキャニスタCに分配する分配手段19によって、溶融ガラスが各キャニスタCへと分配される。これにより、1つのキャニスタCに相当する量をバッチ式で流下ノズル8から排出する場合に比べて、溶融ガラスを流下ノズル8から排出させる回数が減り作業が簡便となる。
The molten glass is distributed to each canister C by the distribution means 19 that distributes the molten glass stored in the
処理空間Sから多くの溶融ガラスを排出すると、処理空間S内に残された溶融ガラスが減り、主電極5の設置位置よりも溶融ガラスの液面が下に位置する場合がある。この場合には、主電極5による加熱ができないので、主電極5の下方でかつ流下ノズル8の上方に位置させることができる挿入補助電極14を処理空間S内に挿入することとした。これにより、溶融ガラスの液面が主電極5の下方に位置することとなっても溶融ガラスを加熱して流動化させることができる。
挿入補助電極14としては、例えば、電力を供給するための電極や、自己発熱する電気ヒータが好適に用いられる。
When a large amount of molten glass is discharged from the processing space S, the molten glass left in the processing space S decreases, and the liquid level of the molten glass may be located below the installation position of the
As the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図2を用いて説明する。
本実施形態は、第1実施形態と異なり、溶融ガラスを循環させる構成となっている。そのため、第1実施形態に対して、第1貯留槽の構成が異なり、また第2貯留槽20が設けられている点で相違する。しかし、炉本体2およびその付属物に対する構成は共通するので、それらの説明は同一符号を付しその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Unlike the first embodiment, the present embodiment is configured to circulate molten glass. Therefore, it differs from the first embodiment in that the configuration of the first storage tank is different and the
図2に示されているように、流下ノズル8の下方に配置された第1貯留槽18は、第1実施形態の第1貯留槽17よりも大きな容積を有している。好ましくは、本実施形態の第1貯留槽18は、処理空間S内に収容される溶融ガラスの全量が排出された場合に、後述する第2貯留槽20とともに溶融ガラスを収容できる程度の容積とされている(例えば、処理空間S内に収容される溶融ガラスの全量をキャニスタCの10個分の容積とすると、10個分以上の容積とする)。
第1貯留槽18には、攪拌器21及びヒータ23が設けられている。これにより、第1貯留槽18内の溶融ガラスが冷却されて固化されないようになっている。また、第1貯留槽18には、分配手段19が設けられており、この分配手段19により、第1貯留槽18内の溶融ガラスが各キャニスタCへと供給される。
As FIG. 2 shows, the
The
第1貯留槽18の上方でかつ炉本体2の上方には、第2貯留槽20が設けられている。第2貯留槽20には、攪拌器25及びヒータ27が設けられている。これにより、第2貯留槽20内の溶融ガラスが冷却されて固化されないようになっている。また、攪拌器25で溶融ガラスを攪拌することにより、循環して白金属粒子が濃縮した領域Aが上方に移動して均一化されることが矢印Bで示されている。
第2貯留槽20には、溶融ガラスの融点を降下させる融点降下剤を投入する融点降下剤投入手段29が設けられている。これは、溶融ガラスを循環させて融点を上げる成分(例えば白金属粒子)が濃縮して溶融ガラスの融点が上昇するおそれがあるからである。融点降下剤としては、例えば、蛍石(フッ化カルシウム)や、硼砂が好適に用いられる。
A
The
第2貯留槽20と第1貯留槽17とは、循環配管(返送経路)30によって接続されている。第2貯留槽20の上部空間を図示しない減圧ポンプによって減圧することにより、第1貯留槽17内の溶融ガラスが、循環配管30を通り第2貯留槽20へと導かれるようになっている。
第2貯留槽20と炉本体2の処理空間Sとは、再送配管(返送経路)32によって接続されている。第2貯留槽20を処理空間Sよりも高い位置に配置してヘッド差を利用することにより、第2貯留槽20内の溶融ガラスが、再送配管32を通り処理空間Sへと導かれるようになっている。
The
The
次に、上記構成のガラス溶融炉1の運転方法について説明する。
まず、炉本体2の上部から高レベル放射性廃液Dとガラス原料Gを投入した後、主電極5,5間に直流電流を流す。これにより、ジュール熱により高温に加熱され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。
Next, an operation method of the
First, a high level radioactive waste liquid D and a glass raw material G are introduced from the upper part of the
炉内で製造された溶融ガラスの排出はバッチ式により行われる。排出工程では、補助電極6,6と底部電極4に直流電流を流して処理空間Sの底部のガラスを溶融する。そして、流下孔3の下方に位置する流下ノズル8の高周波加熱コイル9に給電することにより、炉内の溶融ガラスを流下孔3から流下ノズル8を介して、下方に位置している第1貯留槽18内に流下させる。第1貯留槽18には、処理空間S内の溶融ガラスの全量が流下させられる。その後、底部電極4及び補助電極6への給電を停止する。このようにして、処理空間S内の溶融ガラスの全量が炉内から排出される。
The molten glass produced in the furnace is discharged by a batch method. In the discharging step, a direct current is passed through the
第1貯留槽18に貯留された溶融ガラスの一部分は、分配手段19によって各キャニスタCへと分配される。キャニスタC内に収容された溶融ガラスは、ガラス固化体として保存される。
一方、第1貯留槽18に貯留された溶融ガラスは、循環配管30を介して第2貯留槽20へと導かれる。第2貯留槽20へと導かれた溶融ガラスは、融点降下剤投入手段29から融点降下剤を投入されて融点を降下させられた後、再送配管32を介して処理空間Sへと返送される。このようにして、処理空間Sから第1貯留槽18へと排出された溶融ガラスは、一部がキャニスタCへと導かれるが、残量は、第2貯留槽20を介して再び処理空間Sへと循環される。
A portion of the molten glass stored in the
On the other hand, the molten glass stored in the
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
処理空間S内の溶融ガラスの全量を排出することとしたので、流下ノズル8近傍に堆積した白金属粒子のほぼ全量を排出することができる。また、溶融ガラスの全量を排出することにより、底部に堆積する白金属粒子を上部の溶融ガラスで洗い流すことができる。
溶融ガラスを循環させることとしたので、溶融ガラスが処理空間Sに供給されて処理空間Sの溶融ガラスの液面位置が確保されるので、主電極5による加熱が可能となり、溶融ガラスの溶融状態を好適に維持することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
Since the entire amount of the molten glass in the processing space S is discharged, almost the entire amount of the white metal particles deposited in the vicinity of the
Since the molten glass is circulated, the molten glass is supplied to the processing space S and the liquid surface position of the molten glass in the processing space S is ensured, so that heating by the
なお、本実施形態では、第2貯留槽20を設けて溶融ガラスを循環させることとしたが、本発明はこれに限定されず、第2貯留槽20を省略して、第1貯留槽18内の溶融ガラスを処理空間Sに直接返送することとしても良い。この場合には、処理空間Sの上部空間を減圧することにより、第1貯留槽18から溶融ガラスを引込む構成となる。
融点降下剤投入手段29を第2貯留槽20に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、処理空間Sに融点降下剤を投入する構成としても良い。
In the present embodiment, the
Although the melting point depressant introduction means 29 is provided in the
また、上述した第1実施形態および第2実施形態では、高レベル放射性廃棄物をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属元素を含有する被処理物を溶融処理する溶融炉に適用することができ、例えば、焼却炉から排出される灰を溶融固化する際に用いられる灰溶融炉にも適用することができる。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the glass melting furnace used when vitrifying the high-level radioactive waste has been described. However, the present invention is not limited to this, and the metal element The present invention can be applied to a melting furnace that melts an object to be processed, for example, an ash melting furnace that is used when melting and solidifying ash discharged from an incinerator.
1 ガラス溶融炉(溶融炉)
2 炉本体(処理容器)
3 流下孔(排出部)
5 主電極(電気加熱手段)
14 挿入補助電極(補助加熱手段)
17 第1貯留槽
18 第1貯留槽
20 第2貯留槽
30 循環配管(返送経路)
32 再送配管(返送経路)
C キャニスタ(保存容器)
D 高レベル放射性廃棄液(被処理物)
G ガラス原料(被処理物)
1 Glass melting furnace (melting furnace)
2 Furnace body (processing vessel)
3 Downhole (discharge section)
5 Main electrode (electric heating means)
14 Insertion auxiliary electrode (auxiliary heating means)
17
32 Retransmission piping (return route)
C canister (storage container)
D High-level radioactive waste liquid (object to be treated)
G Glass raw material (object to be processed)
Claims (8)
該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、
前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部と、を備えた溶融炉において、
前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に、溶融された前記被処理物を貯留するとともに、前記保存容器よりも大きな容積を有する第1貯留槽が設けられていることを特徴とする溶融炉。 A processing container into which an object to be processed containing a metal element is charged;
Electric heating means for energizing and melting the object to be processed put in the processing container;
In a melting furnace provided with a discharge unit provided at the bottom of the processing container and discharging the processed material melted by the heating means to a storage container in which the processed material is solidified and stored,
Before the object to be processed discharged from the discharge unit is guided to the storage container, the molten object to be processed is stored, and a first storage tank having a larger volume than the storage container is provided. A melting furnace.
該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、
前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部と、を備えた溶融炉の運転方法において、
前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に該被処理物を貯留する第1貯留槽に対して、該保存容器の容積よりも大きな量の該被処理物を排出することを特徴とする溶融炉の運転方法。 A processing container into which an object to be processed containing a metal element is charged;
Electric heating means for energizing and melting the object to be processed put in the processing container;
An operation of a melting furnace provided with a discharge unit provided at the bottom of the processing container and discharging the processed material melted by the heating means to a storage container in which the processed material is solidified and stored In the method
With respect to the first storage tank for storing the object to be processed before the object to be processed discharged from the discharge unit is guided to the storage container, an amount of the object to be processed is larger than the volume of the storage container. A method of operating a melting furnace characterized by discharging.
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JP2011203029A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Method of processing fluoride compound |
JP2012126630A (en) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Ihi Corp | Method for removing deposit in glass melting furnace |
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