JP3725770B2

JP3725770B2 - 放射性炭素質廃棄物の処理装置

Info

Publication number: JP3725770B2
Application number: JP2000288926A
Authority: JP
Inventors: 博紀清水
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002098795A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力関連施設から発生する黒鉛や廃活性炭などの放射性炭素質廃棄物を、放射性雑固体廃棄物とともに処理するに適した放射性炭素質廃棄物の処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所などの原子力関連施設からは、例えば原子炉の燃料棒のスリーブや炉心の黒鉛ブロックとして使用された放射性黒鉛や、放射性廃液の処理に使用された廃活性炭などの放射性炭素質廃棄物が多量に発生する。また、原子力関連施設からは、ビニール、コンクリート、金属など難燃性あるいは不燃性の放射性雑固体廃棄物が大量に発生する。そこで放射性炭素質廃棄物を放射性雑固体廃棄物とともに処分するために高周波溶融またはプラズマ溶融する計画が進められている。これらの方法は溶融炉内に空気または酸素を導入することにより、放射性炭素質廃棄物の焼却と放射性雑固体廃棄物の溶融とを同時に行なわせる方法である。
【０００３】
しかしながら、黒鉛などの放射性炭素質廃棄物は燃焼速度が遅く、放射性炭素質廃棄物を放射性雑固体廃棄物と一緒に高周波溶融またはプラズマ溶融しようとすると、黒鉛が不燃物の溶湯に沈んだりして、燃焼速度がさらに低下して実用的な処理速度が得られない。特に黒鉛減速型原子炉の廃止措置によって発生する黒鉛はこぶし大程度のものが大半であって溶湯に沈み易くなっている。
【０００４】
そこで所定の放射性炭素質廃棄物の処理能力を確保するためには、一つの溶融炉を放射性炭素質廃棄物の単独燃焼と、放射性雑固体廃棄物の溶融処理との二つの運転モードで運転する必要が生ずる。この結果、放射性雑固体廃棄物の処理時間のみならず、放射性炭素質廃棄物の処理時間もが制限されて、それぞれの年間の処理目標量を達成することができなくなる。従って、年間の処理目標量を達成するためには大容量の処理装置が必要になって、建設コストおよびランニングコストの高騰を招くという問題が発生することとなる。また、燃焼速度を増大するために、黒鉛に粉砕、破砕などの前処理を施すことは、更なる建設コストおよびランニングコストの高騰を招く。
【０００５】
このような問題を解決するために、本発明者等は図３に示すような放射性炭素質廃棄物の処理装置を先に開発し、特願平11−208806号として特許出願中である。この装置は、放射性雑固体廃棄物の溶融炉から出た排ガスの二次燃焼室１の一側に、底面が燃焼用の炉床７である放射性炭素質廃棄物の燃焼空間８を形成し、この燃焼空間８の上部に放射性炭素室廃棄物の投入口９と加熱バーナー１０とを設けたものである。この装置によれば、二次燃焼室１内を1000℃以上の高温に維持しつつ、放射性炭素質廃棄物を迅速に燃焼させることができる。
【０００６】
しかしこの図３の装置では、放射性炭素質廃棄物中に含有される金属成分や無機成分が高濃度の放射性残査として炉床７の全面に拡散し、高濃度に汚染された範囲が二次燃焼室１の全体に広がるという問題があった。また、このように広範囲に拡散した放射性残査は回収が容易ではないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、処理装置を大型化することなくコンパクトな処理装置で、雑固体廃棄物の溶融とともに放射性炭素質廃棄物を迅速に焼却処理することのでき、しかも汚染範囲を限定することができ、放射性残査の回収も容易である放射性炭素質廃棄物の処理装置を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の放射性炭素質廃棄物の処理装置は、放射性雑固体廃棄物の溶融炉から出た排ガスの二次燃焼室の近傍に、放射性炭素質廃棄物の投入口とバーナーとを備えた燃焼室を二次燃焼室から独立させて設けるとともに、この燃焼室の炉床よりも高い位置に、燃焼室の燃焼ガスを二次燃焼室の下部に導く接続管を設け、かつ、その接続管の中心線を二次燃焼室の中心から偏らせて配置し、二次燃焼室内において上昇する旋回流を発生させるようにしたことを特徴とするものである。なお、燃焼室を上下分割構造とし、その炉床を下方に回動可能なものとするのが望ましく、燃焼室の下半部を密閉容器の内部に収納するのが望ましい。
【０００９】
本発明の放射性炭素質廃棄物の処理装置は、放射性炭素質廃棄物を焼却する燃焼室を二次燃焼室の近傍に独立させて設け、この燃焼室の炉床よりも高い位置に、燃焼室の燃焼ガスを二次燃焼室に導く接続管を設けたことにより、高濃度の放射性残査による二次燃焼室への汚染の拡大を防止することができる。また、燃焼室において発生した燃焼ガスを二次燃焼室内において上昇する旋回流を発生させるように供給することによって、二次燃焼室内の温度を１０００℃以上の高温、例えば１２００〜１３００℃に維持して溶融炉からの未燃焼の排ガスを完全燃焼さすことができる。また、放射性炭素質廃棄物の燃焼室においては、こぶし大の黒鉛をも迅速に燃焼させことができる。さらに、二次燃焼によって発生した高温の燃焼ガスを溶融炉に導入して溶融炉における燃焼ガスとして利用することにより、熱効率の向上と溶融速度の向上を図ることができる。この結果、装置を大型化することなくコンパクトな装置で放射性炭素質廃棄物を放射性雑固体廃棄物とともに迅速に焼却することができ、また、黒鉛などの大きな塊状の放射性炭素質廃棄物を粉砕、破砕する必要がない。また、燃焼室を上下分割構造とし、その炉床を下方に回動可能なものとしたことによって、放射性残査を容易に排出することができる。さらに、燃焼室の下半部を密閉容器の内部に収納したことにより、燃焼室を開放した時にも放射性残査による大気の汚染を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を示す。
図１、２は本発明の放射性炭素質廃棄物の処理装置の一実施形態を示す図であって、１は二次燃焼室、２は放射性炭素質廃棄物を焼却する燃焼室であって、二次燃焼室１と燃焼室２とは、燃焼室２にて発生した燃焼ガスを二次燃焼室１に導入するための接続管３、３がフランジ部４においてガスケットにより密着されて接続されている。放射性雑固体廃棄物は、高周波やプラズマなどの溶融炉において加熱溶融されるが、溶融炉から発生した排ガスは、二次燃焼室１の炉体下部に設けられた排ガス導入口５を経由して二次燃焼室１に導かれて、未燃焼の排ガスが完全燃焼されて、その燃焼済の排ガスは排ガス出口６から導出される。
【００１１】
燃焼室２にはその炉床７より高い位置の側壁に燃焼ガス出口１１が設けられ、この燃焼ガス出口１１に接続管３が取り付けられて二次燃焼室１と接続されている。また、燃焼室２の炉体の天井部には放射性炭素室廃棄物の投入口９とバーナー１０とが設けてある。このように燃焼室２を二次燃焼室から独立して設けたことにより、放射性残査を燃焼室２に押し止めることができ、放射性残査が二次燃焼室１に汚染が拡大することを大幅に防止することができる。なお、接続管３の太さは燃焼ガスの送出に支障ない範囲で細径とするのが汚染防止の面から望ましい。また、燃焼室２には、必要に応じて富酸素供給口、温度測定用センサー、工業用カメラ（ＩＴＶ）等を設けることができるし、二次燃焼室１および燃焼室２の炉体を水冷構造として冷却することもできる。
【００１２】
さて、燃焼室２においては、放射性炭素質廃棄物の投入口９から投入された放射性炭素質廃棄物を、バーナー１０により、加熱、燃焼させて焼却処分してもよいが、発生する排ガスの量を少なく抑えるために、あるいは運転開始時の炉床７の温度が上昇していない状態では放射性炭素質廃棄物をうまく燃焼させることができないので、燃焼をスムーズに行うために、予めオイル等を燃料として空気の酸素含有量を富化させた空気にてバーナー１０を焚き、所定温度まで昇温させたのちに放射性炭素質廃棄物を投入するのが望ましい。こうすることによって、放射性炭素質廃棄物は自燃してバーナー１０を焚かずとも単に富酸素空気を供給するだけで、排ガスの発生量を抑えつつ焼却、燃焼させることができる。そして、発生した燃焼ガスは接続管３を介して二次燃焼室１の下部に供給される。
【００１３】
なお、燃焼室２は上下分割構造のものであって、その下半部の炉床７側には、アクションジャッキ１４が配設されていて、このアクションジャッキ１４を伸縮させることによる炉床７を上下回動させることができる。放射性炭素質廃棄物が焼却されて、炉床７に溜まった放射性残査は、アクションジャッキ１４を短縮して炉床７を下方に傾動させて燃焼室２を開放することにより減容化した放射性残査を残査取出口１５から容易に取り出すことができる。なお、燃焼室２の下半部は炉床７が下に回動した時においても密閉容器１６内に収納されているので、放射性残査による大気の汚染が防止されている。
【００１４】
また、二次燃焼室１には溶融炉から未燃焼のガス成分を含んだ数百℃の排ガスが流入してくる。この排ガスに燃焼室２から導入した高温ガスを攪拌、混合することにより、排ガスは１２００〜１３００℃に加熱されて完全燃焼される。なお、図２に示すように、溶融炉からの排ガス導入管の中心線１２と、燃焼室２からの接続管３の中心線１３とを、二次燃焼室の中心点Ｐからずらして略直交させることにより、上昇する旋回流を発生させて、溶融炉からの排ガスと燃焼室２からの高温ガスとを迅速、且つ、均一に攪拌、混合することができ、未燃焼の排ガスは１２００〜１３００℃に加熱されて完全燃焼させることができる。
【００１５】
完全燃焼された排ガスは、図示していない冷却塔、セラミックフィルター、ＨＥＰＡフィルター等を経由して放射性を除去されたうえで、さらに脱硝装置等に送られる。また、その高温の排ガスの一部は溶融炉に逆送されて雑固体廃棄物の燃焼用、溶融用ガスとして利用することができる。このように、高温の排ガスを溶融炉に逆送することにより、溶融炉の熱効率および雑固体廃棄物の燃焼、溶融処理速度を向上させることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、原子力関連施設から発生する黒鉛や廃活性炭などの放射性炭素質廃棄物を、難燃性、不燃性の放射性雑固体廃棄物とともにコンパクトな装置で迅速に焼却処理するとができる。放射性炭素質廃棄物を焼却する燃焼室を二次燃焼室から独立して設けたことにより、放射性残査が二次燃焼室に飛散して汚染するのを防止できる。放射性炭素質廃棄物の焼却により発生する燃焼ガスを二次燃焼室に導入することによって、溶融炉からの未燃焼の排ガスを完全燃焼さすことができる。さらに、二次燃焼によって発生した高温の排ガスを溶融炉に導入して溶融炉における燃焼ガスとして利用することにより、熱効率の向上と溶融速度の向上を図ることができる。また、黒鉛などの大きな塊状の放射性炭素質廃棄物を粉砕、破砕する必要がない。さらに、放射性炭素質廃棄物の燃焼室を上下分割構造として、その炉床を下方に回動可能なものとしたことによって、放射性残査を燃焼室から容易に取り出すことができ、この燃焼室の下半部を密閉容器の内部に収納したことにより、燃焼室を開放した時にも放射性残査による大気の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射性炭素質廃棄物の処理装置の部分切り欠き断面図である。
【図２】本発明の放射性炭素質廃棄物の処理装置の平面図である。
【図３】先願の放射性炭素質廃棄物の処理装置の断面図である。
【符号の説明】
１二次燃焼室、２燃焼室、３接続管、４フランジ部、５排ガス導入口、６排ガス出口、７炉床、８燃焼空間、９放射性炭素室廃棄物の投入口、１０バーナー、１１燃焼ガス出口、１２溶融炉からの排ガス導入管の中心線、１３接続管の中心線、１４アクションジャッキ、１５残査取出口、１６密閉容器

Claims

放射性雑固体廃棄物の溶融炉から出た排ガスの二次燃焼室の近傍に、放射性炭素質廃棄物の投入口とバーナーとを備えた燃焼室を二次燃焼室から独立させて設けるとともに、この燃焼室の炉床よりも高い位置に、燃焼室の燃焼ガスを二次燃焼室の下部に導く接続管を設け、かつ、その接続管の中心線を二次燃焼室の中心から偏らせて配置し、二次燃焼室内において上昇する旋回流を発生させるようにしたことを特徴とする放射性炭素質廃棄物の処理装置。
燃焼室を上下分割構造とし、その炉床を下方に回動可能なものとした請求項１記載の放射性炭素質廃棄物の処理装置。
燃焼室の下半部を密閉容器の内部に収納した請求項２記載の放射性炭素質廃棄物の処理装置。