JP3647341B2 - キャニスタ傾動出湯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力関連施設で発生する放射性不燃廃棄物を減容、安定化するための溶融プラントに設けられるインキャン式高周波溶融炉から取り出される高温の溶湯の入ったキャニスタの取扱いの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所などから発生する雑固体廃棄物の最終処理法として溶融処理が採用されている。このような目的の放射性廃棄物の焼却溶融装置としては、例えば、特開昭６１−２０９３９９号公報には、導電性を有し誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系などのセラミック発熱体からなるキャニスタ（ルツボ）に放射性廃棄物を収容して、１３００〜１６００℃の高温で溶融した後、そのまま冷却して溶融物をその容器中に固化させる、いわゆるインキャン方式といわれる方法が開示されている。この場合、固化物は容器とともに、ドラム缶などに収容されて所定の廃棄処理に供される。
【０００３】
ところで、このインキャン方式では、キャニスタごとに２００リットルドラム缶に入れて埋設処分する必要があることから、キャニスタの大きさに制限を受けるとともに、高価なキャニスタは使い捨てとなり繰り返し使用ができないため処理コストが高額になるという問題があった。
【０００４】
そこで、高温の溶融物を入れたキャニスタを外部に取り出し、このキャニスタを傾けて内容物を別途準備した受け容器に流出させるようにキャニスタを傾動させる出湯装置が検討されている。ところが、このキャニスタ傾動出湯装置の実用化には以下に示すようないろいろな問題があった。
【０００５】
（１）最高１６００℃のキャニスタを少なくとも数分間保持する機構が必要であるが、その輻射熱によって作動不良を生じ易い。一方、溶湯が冷却され温度が下がると粘性があがり、出湯が困難となる。
（２）キャニスタと溶湯の合計重量が重く（最大７００ｋｇ）、キャニスタ自体は金属などと比較すると衝撃に弱いなど、強度上問題があるので、破損しないように、かつ確実に支持して傾動させる必要があった。とくに、高温時のキャニスタ表面は、溶融した酸化防止材で被覆された状態となっているので、把持する機材に付着しないよう形状にする必要があった。
（３）出湯時に、溶湯が飛散して周辺の装置、部材類に触れると損傷するおそれがあり、また、溶湯を受ける受け容器との位置関係を正確に設定できることが要求された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、溶湯の入った高温度のキャニスタの保温と周辺の装置類への遮熱を図るとともに、キャニスタを正確に、かつ確実に支持しながら、傾動させ出湯させることが可能となるキャニスタ傾動出湯装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、インキャン式高周波溶融炉から取り出された溶湯を入れたキャニスタを収納可能な蓋付き円筒状ケーシングが装置駆体に傾動自在に配設され、そのキャニスタを前記ケーシングとともに傾動させて内部の溶湯を出湯させるようにしたキャニスタ傾動出湯装置であって、前記ケーシングは、昇降部材である横架桁材に水平方向に移動自在に吊設されるとともに、そのケーシングには、耐火性台座円板を介して前記キャニスタを下方から支持する支持手段と、そのキャニスタの胴部に当接させて横移動を防止する把持手段を配備していて、その支持手段が、前記ケーシングの下端周縁部に配設された複数の支持体からなり、その支持体の先端部には、前記耐火性台座円板の外周部を下から支持可能に突出した爪部と、その爪部の基部に垂直面を持つ段差が形成され、かつこの複数の支持体の全ての先端部を、前記ケーシングの中心方向に同時に前進後退可能にする駆動装置を備えたものであることを特徴とする本発明のキャニスタ傾動出湯装置によって解決することができる。
【０００８】
【０００９】
さらに、本発明は、ケーシングに配備された前記把持手段が、前記ケーシングの胴体外周部の３か所以上に配設されたシリンダ装置であって、内部に収容したキャニスタの胴体部に当接可能な先端受け部を前記ケーシングの内部に向けて進退自在に備えたものである形態に、好ましく具体化することができる。
また、本発明では、前記ケーシングの外周表面側には冷却ジャケットを配設し、内側には耐火断熱材を配設した形態や、前記ケーシングの上部には、内部に収容したキャニスタの上端周縁部に係止して上下方向の位置ずれを防止するストッパ手段を設けた形態に具多化するのも好ましい。
【００１０】
このような本発明によれば、インキャン式高周波溶融炉から取り出された、溶湯を入れた高温度のキャニスタを蓋付き円筒状ケーシングに収容し、下方から支持するとともに側方から胴部を把持しながら、傾動させて出湯できるので、キャニスタに衝撃などを与えるおそれもなく、確実に安全に傾動させ出湯させることができる。また、その輻射熱を遮断できるので、周囲の機器に悪影響を与えることがないうえ、溶湯を保温できるのでその粘性を低く保つことができるなどの利点がある。
【００１１】
また、前記した、複数の支持体の先端部に、キャニスタを乗せた耐火性台座円板を支持するための爪部と、その爪部の基部に垂直面を持つ段差が形成された形態の支持装置では、キャニスタを載置した台座円板に対して以下に説明する自動調芯機能を持つという特徴がある。
すなわち、この支持装置では、耐火性台座円板に向かって支持体の先端部を前進させ爪部を台座円板の外周部を下から支持できるのであるが、この場合、台座円板がケーシングの中心に正確に位置していないときには、支持体の先端部を前進させたときに前記段差の垂直面が台座円板の外周面に一斉に当接せず、偏移した側が先に当接することとなり、ケーシング自体が台座円板から反作用による応力を受ける。そして、この場合、ケ−シングは、昇降部材に前後、左右に水平移動自在に吊設されているので、前記の偏向を解消する方向に移動させられることになるから、常に台座円板をケーシングの中心で支持できるという特有の作用を有する。
【００１２】
また、前記形態のシリンダ装置からなる把持装置では、キャニスタの胴体部を３か所以上から把持するので、傾動させても横方向の移動やずれを確実に防止できる。また、前記ケーシングに冷却ジャケットと耐火断熱材を配設した形態では、遮熱性と保温性がより向上する、ケーシングの上部にストッパ手段を設けた形態では、キャニスタの保持がより確実になるなどの利点が得られるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のキャニスタ傾動出湯装置に係る実施形態について、図１〜１０を参照しながら説明する。
本発明のキャニスタ傾動出湯装置は、図１、２、３に示すように、インキャン式高周波溶融炉から取り出されたキャニスタ１を収納可能な寸法に形成された、蓋２１によって上面を閉鎖し下面が開放された円筒状ケーシング２が、装置駆体、例えば、後記のように昇降可能に設けられた横架桁材からなる昇降部材３１、３１の下方に連なるサイドフレーム６１、６１に設けられた軸受け６２、６２にその支軸２２、２２によって軸支される状態で、昇降部材３１、３１に吊設されている。
【００１４】
そして、前記ケーシング２の一方の支軸２２は、減速ギヤ６３を介してギアヤードモータ６４に接続され、図３の鎖線で表す直立状態と、実線で表す傾斜状態に示すように、支軸２２、２２を中心にして傾動させ、あるいは復帰させる傾動繰り返し動作を行わせ、内部に収容したキャニスタ１中の溶湯を予め準備した受容器内に出湯させることができるよう構成されている。
【００１５】
また、このケーシング２の出湯側の側胴面には、溶湯が通過できる出湯開口２３が出湯の障害にならないよう設けられている。この出湯開口２３の形状は、図１のように長円形の他に、下方部分を開放した逆Ｕ字状の形成してもよい。
本発明ではこのように、ケーシング２は、サイドフレーム６１によって両側から軸支されているので、出湯時に流下する溶湯の流れの直下および近傍には、他の機械装置は存在せず、仮に溶湯がキャニスタ表面に伝わって垂れ流れても、周辺の安全が十分に保つことができる。
【００１６】
そして、本発明の次の特徴とするところは、前記ケーシング２には、図１に示すように、耐火性台座円板１３を介して前記キャニスタ１を下方から支持する支持装置４と、図７に示すように、そのキャニスタ１の胴部に直接当接させて横移動を防止する把持装置５を配備した点にあるが、先ず、そのキャニスタ１を支持する支持装置４について、図４、５に基づいて説明する。
【００１７】
ケーシング２の下端部に設けられた支持装置４と、台座円板１３、キャニスタ１との位置関係を示す縦断面図である図５、およびそのａ−ａ断面略図である図４において、この支持装置４は、前記ケーシングの下端周縁部２４に、内方に進退可能に配設された複数の支持体４０からなるものである。
この図４、５に例示した実施形態では、一対の支持体４０の後部レバー４１、４１にはシリンダ装置４２が架設され、このシリンダ装置４２を伸縮駆動することで支軸４３、４３を中心に支持体４０を回動させ、その先端部分４４をケーシング２の中心方向に同時に前進または後退可能にしている。
【００１８】
そして、その支持体４０の先端部４４には、キャニスタ１が載置される耐火性台座円板１３の外周部１３ａを下から支承するための突出した爪部４５と、その爪部４５の基部に垂直面を持つ段差４６が形成されている。
図示の形態では、このような一対の支持体４０、４０の組合せが４対（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）配設され、合計８個の支持体４０が設けられていることになり、それら支持体の全ての先端部４４はそれぞれのシリンダ装置４２によって同期して、前記ケーシング２の中心方向に同時に前進、後退するものとされている。
【００１９】
この場合、前記ケーシング２が、昇降部材３１、３１に対して前後、左右に水平移動自在に吊設されていることが重要であって、この実施形態では、図１、２に例示するように、前記ケーシング２が取り付けられたサイドフレーム４１、４１を、昇降部材３１、３１の下面に設けられた４個のフローティング機構３２、３２によって吊設し、ケーシング２を間接的に吊設している。
【００２０】
このフローティング機構３２としては、図６に示すように、直交させた上側ガイドレール３２ａと上側ガイドレール３２ｂとを、スライドブロック３３ｃで連結して、スライドブロック３２ｃとそれぞれのガイドレール３２ａ、３２ｂとをベアリングなどを介在させて滑動自在に構成したメカニズムを利用すればよい。このようなフローティング機構３２によって、サイドフレーム６１、６１と昇降部材３１、３１とを機械的に連結すれば、サイドフレーム６１、６１が昇降部材３１、３１に対して、水平面において前後左右に容易に移動させることができ、すなわち同時にケーシング２も同様に吊設状態で移動可能となる。
【００２１】
本発明では、ケーシング２の吊設構造とキャニスタ１の支持構造とを、上記のように構成することにより、耐火性台座円板１３に向かって支持体４０の先端部４４を前進させ爪部４５を台座円板１３の外周部１３を下から支持できるのであるが、この場合、台座円板１３がケーシング２の中心に正確に位置していないときには、全ての支持体４０の先端部４４を同期させて前進させたときに前記段差４６の垂直面が台座円板１３の外周部１３ａの外周面には一斉に当接しないことになり、偏移した側の部位の方が先に当接する結果、ケーシング２自体は、キャニスタ１を載置した台座円板１３から反作用による応力を受ける。そして、このケ−シング２は、前記した通り、水平面内に前後および左右に移動可能に吊設されているので、前記応力により位置の偏向を解消する方向に移動させられるから、常にケ−シング２の中心にキャニスタ１を位置させ支持できるという、調芯機能を備えているのである。
【００２２】
このようにキャニスタ１を載置した台座円板１３を支持し、調芯操作を行う場合は、上記フローティング機構３２が機能する必要があるが、調芯操作が完了した時点以降は、フローティング機構３２が働いていると、ケーシング２に連なる装置全体が僅かな外力によって動いてしまうという不必要な不安定な状態が継続するので、上記フローティング機構３２の機能を停止する必要がある。
この目的のために、フローティングロック３３が、図２に示すように、サイドフレーム６１の上部のサイドビーム６１ａと昇降部材３１との間に設けられている。このフローティングロック３３としては、サイドビーム６１ａと昇降部材３１とを機械的に結合する機構であればよいが、図９の事例では、昇降部材３１側から上下動するブレーキパッド３３ａが設けられ、これに対向して設けられた固定ベレーキ面３３ｂを押し圧することにより、サイドフレーム６１が昇降部材３１に対してロックされ移動できなくなるよう構成されている。なお、サイドビーム６１ａに立設されたピン３３ｃは、昇降部材３１側の穴部３３ｄに先端を突出させ、サイドフレーム６１と昇降部材３１との相対的移動距離を制限している安全機構である。
【００２３】
次に、本発明の他の特徴である、ケーシング２に配備された前記把持装置５について図７、８を参照して説明する。
この把持装置５は、前記ケーシング２の胴体外周部の３か所以上に配設したシリンダ装置（本発明の装置の俯瞰図である図８の事例では４個のシリンダ装置５１、５１と５２、５２）からなり、この各シリンダ装置５１、５２には、断面図である図７に示すように、ケーシング２の内部に収容したキャニスタ１の胴体部に当接可能な先端受け部５３、５４を設けたピストンロッド５５、５６を前記ケーシング２の内部に向けて進退可能に備えたものである。
そして、キャニスタ１をケーシング２に収容した状態で、各シリンダ装置５１、５２を起動して各先端受け部５３、５４をキャニスタ１の胴体部に周囲から圧接させ、ケーシング２の中心に一致させてキャニスタ１が移動しないように把持する。
【００２４】
以上の目的から、キャニスタ１の出湯側に設けられるシリンダ装置５１、５１は、ケーシング２の出湯開口２３を挟んだ両側に配設するのが良く、反対側のシリンダ装置５２は、図８のように２個でもよいが、把持強度があれば１個でも間に合わせることができる。また、このシリンダ装置５１、５２の先端受け部５３、５４の接触部分は、十分な高さと幅を備えるようにし、かつ、酸化防止処理を施した黒鉛材料を使用するのが適当であり、かくして、高温時の強度を保持し、キャニスタ１表面の溶融物の濡れによっても浸食されることがなく、寿命を長くできる。
【００２５】
以上説明したように、本発明ではキャニスタ１をケーシング２内の中心にしっかり保持する支持装置と把持装置を備えているので、本発明が対象とするキャニスタ１の重量の大部分は、耐火性台座円板１３を介して安全に支持されるから、キャニスタ１は、反復使用することで溶湯の浸食により壁厚さが減肉し、多少の強度劣化が生じても安全に使用できる利点が得られ、また、出湯時には、出湯側の胴体部を左右２個の先端受け部５３、５３と、反対側の先端受け部５４によって挟み付けて把持するので、キャニスタに無理な力がかからない利点もある。
【００２６】
ここで、サイドフレーム６１、６１を吊設する昇降部材３１、３１の昇降構造および装置の骨組み構造について説明する。
この昇降部材３１は、図２に示すように、装置の外構駆体を構成する横架材７１上に位置する可動フレーム３５から、２本のクロスロッド３４ａ、３４ｂに連結され吊設されている。この可動フレーム３５は、前後の車輪３８、３８を備え、横架材７１上のガイドレール７２上を左右に移動可能に配設されている。さらに、前記横架材７１は図２に示す通り左右の柱７３、７３によって、図１に示す正面からみて左右に一対配置されている。
【００２７】
そして、前記２本のクロスロッド３４ａ、３４ｂは、中央の結合軸３４ｃによって連結され、かつクロスロッド３４ａ、３４ｂの一方端は、可動フレーム３５の固定軸受３５ａ、および昇降部材３１の固定軸受３１ａに固定連結されるとともに、他方端は、可動フレーム３５の可動軸受３５ｂ、および昇降部材３１の固定軸受３１ｂに左右に移動自在に連結されている。従って、昇降部材３１は、可動フレーム３５に対して並行状態を維持しながら上下に昇降させることができる。なお、この２本のクロスロッド３４ａ、３４ｂは、図１に示す正面からみて左右に一対配置されているのは言うまでもない。
【００２８】
このように構成された昇降部材３１の昇降機構を説明すると、図２において、この昇降部材３１の後端部分に設けられたモータ付きジャッキ装置３７が、前記可動フレーム３５から垂下されたネジ付きロッド３６に螺合して組付けられ、このジャッキ装置３７を作動させて昇降部材３１をネジ付きロッド３６に沿って昇降駆動させることができる。この実施形態では、前記クロスロッド３４ａ、３４ｂにより吊設構造と１本のネジ付きロッド３６によるジャッキ構造との組合せが用いられているが、昇降部材３１を水平に維持しながら昇降させ得る機構であれば、他の方式も採用可能である。
【００２９】
次に、本発明の他の実施形態について述べると、本発明の主要構成部品であるケーシング２は適宜な金属材から形成されるが、その壁構造として、外周表面側には内部からの高温の放熱を遮断するよう冷却手段を設けるのが好ましく、例えば、冷却用水を流通させる水冷ジャケットを用いるのが適当である。また、この場合には、その内側にはセラミックファイバなどからなる耐火断熱材をライニングして収容するキャニスタ１を保温するようにすることが特に重要である。かくして、そのキャニスタ１を保温しかつ外周を冷却できるので、周辺の装置類に対する遮熱性に優れ、確実に過熱を防止できるうえ、ケーシング内面の保温断熱材により、キャニスタ１内の溶湯の流動性を十分に保つことができる利点が得られる。
【００３０】
さらに、本発明の好ましい実施形態について述べると、図１０に例示するように、前記ケーシング２の上部には、内部に収容したキャニスタ１の上端周縁部１２を直接、押圧して上下方向の位置ずれを防止するずれ止め手段８を設けるのが好ましい。このずれ止め手段８は、ケーシング２側にレバー８１とこのレバー８１の先端を上下に動作させうるシリンダ装置８２からなり、シリンダ装置８２を駆動してレバー８１の先端を内部に収容したキャニスタ１の上端周縁部１２に直接押しつけて、上方へずれるのを防止できる。従って、ケーシング２を傾動させてキャニスタ１から出湯させるときに、前記胴体部の把持装置５とあいまって、キャニスタ１を確実に保持するという、安全上の装置として機能する。
【００３１】
次に、本発明のキャニスタ傾動出湯装置の操作手順について説明する。
本発明のキャニスタ傾動出湯装置は、以下の操作手順によって運転されることにより、前述の作用効果を奏して所期の目的を達することができるのである。
（１）溶融前の準備操作
台座円板１３とこれに載置した新品の空キャニスタ１を対象にして、以下操作を行う（空なので出湯は行われない）。この操作は、最初に台座円板３に空キャニスタ１を載置したとき、台座円板１３とキャニスタ１の中心がずれていたとしても、下記（５）（６）の操作によって、ずれを矯正するためである。
【００３２】
（２）キャニスタの受け入れ
インキャン式高周波溶融炉から取り出したキャニスタをコンベヤ上の所定の操作位置に停止させる。
（３）ケーシングの位置決め
ジャッキ装置を駆動し、ケーシングを降下させ、キャニスタを収容する。
（４）フロ−ティング・ロックのオフ
フロ−ティング・ロックを解除する。
【００３３】
（５）台座円板のチャック
支持装置によって、台座円板を基準にして調芯操作を行うとともに、台座円板ごとキャニスタを支持する。
（６）キャニスタの胴体把持
把持装置を作動し、キャニスタをその胴体部で把持する。
（７）キャニスタの上端抑え
キャニスタの上端縁をストッパ装置で上から押さえる。
（８）フロ−ティング・ロックのオン
フロ−ティング・ロックを作動させ、動かないように固定する。
【００３４】
（９）可動フレーム（キャニスタ）の移動
可動フレームを前進させ、キャニスタの出湯位置を溶湯の受容器の位置に合わせる。
（１０）キャニスタの傾動、出湯
ケーシングを傾動させ、溶湯をキャニスタから出湯させる。
（１１）キャニスタの取り出し、搬出
出湯終了後、前記操作を逆に行い、空になったキャニスタを溶融炉に戻す準備を終える。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のキャニスタ傾動出湯装置は、以上に説明したように構成されているので、高温度のキャニスタから溶湯の流動性を保ちながら、安全に出湯させることができ、周辺の装置類に対する伝熱を抑制できるから悪影響を与えない。また、キャニスタ自体を損傷することもないので、高価なキャニスタを繰り返し使用でき、処理コストの削減に大いに寄与できるという優れた効果がある。よって本発明は従来の問題点を解消したキャニスタ傾動出湯装置として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキャニスタ傾動出湯装置の正面図。
【図２】本発明のキャニスタ傾動出湯装置の側面図。
【図３】本発明のケーシングの傾動操作を説明するための要部側面断面図。
【図４】図５のａ−ａ方向の断面略図。
【図５】本発明の支持装置、台座円板、キャニスタの関係を示す縦断面図。
【図６】本発明のフローティング機構を示す要部斜視図。
【図７】本発明の把持装置（出湯側Ａ、反対側Ｂ）の要部断面図。
【図８】本発明のキャニスタ傾動出湯装置の俯瞰図。
【図９】本発明のフロ−ティング・ロックを示す要部斜視図。
【図１０】本発明のストッパ装置を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ キャニスタ、１３ 台座円板、１３ａ 外周部、２ ケーシング、２１ 蓋、２２ 支軸、２３ 出湯開口、２４ 下端周縁部、３１ 昇降部材、３２ フローティング機構、３２ａ 上側ガイドレール、３２ｂ 下側ガイドレール、３２ｃ スライドブロック、３３ フローティングロック、３３ａ ブレーキパッド、３３ｂ 固定ベレーキ面、３３ｃ ピン、３３ｄ 穴部、４ 支持装置、４０ 支持体、４２ シリンダ装置、４４ 先端部、４５ 爪部、４６ 段差、５ 把持装置、５１、５２ シリンダ装置、５３、５４ 先端受け部、５５、５６ ピストンロッド、６１ サイドフレーム、６１ａ サイドビーム、６２ 軸受け、６３ 減速ギヤ、６４ ギアヤードモータ。

Claims (4)

1. インキャン式高周波溶融炉から取り出された溶湯を入れたキャニスタを収納可能な蓋付き円筒状ケーシングが装置駆体に傾動自在に配設され、そのキャニスタを前記ケーシングとともに傾動させて内部の溶湯を出湯させるようにしたキャニスタ傾動出湯装置であって、前記ケーシングは、昇降部材である横架桁材に水平方向に移動自在に吊設されるとともに、そのケーシングには、耐火性台座円板を介して前記キャニスタを下方から支持する支持手段と、そのキャニスタの胴部に当接させて横移動を防止する把持手段を配備していて、その支持手段が、前記ケーシングの下端周縁部に配設された複数の支持体からなり、その支持体の先端部には、前記耐火性台座円板の外周部を下から支持可能に突出した爪部と、その爪部の基部に垂直面を持つ段差が形成され、かつこの複数の支持体の全ての先端部を、前記ケーシングの中心方向に同時に前進後退可能にする駆動装置を備えたものであることを特徴とするキャニスタ傾動出湯装置。
2. ケーシングに配備された前記把持手段が、前記ケーシングの胴体外周部の３か所以上に配設されたシリンダ装置であって、内部に収容したキャニスタの胴体部に当接可能な先端受け部を前記ケーシングの内部に向けて進退自在に備えたものである請求項１に記載のキャニスタ傾動出湯装置。
3. 前記ケーシングの外周表面側には冷却ジャケットを配設し、内側には耐火断熱材を配設した請求項１または２に記載のキャニスタ傾動出湯装置。
4. 前記ケーシングの上部には、内部に収容したキャニスタの上端周縁部に押圧して上下方向の位置ずれを防止するずれ止め手段を設けた請求項２または３に記載のキャニスタ傾動出湯装置。

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