JP4449223B2 - 溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
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- C03B3/00—Charging the melting furnaces
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高レベル放射性廃液をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉に係り、特にそのガラス溶融炉の溶融ガラス液面に形成される仮焼体を破壊・除去できる仮焼体破壊方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用済み核燃料の再処理後に生ず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、図２に示すような構造をしたガラス溶融炉１内に送られ、ここでほう珪酸ガラス等からなるガラス原料（ガラスビーズ，ガラスカートリッジ等）と共に高温で溶かし合わされながらキャニスタｃと称される耐食性のステンレス容器内に詰め込まれて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することが計画されている。
【０００３】
このようなガラス固化に用いられるガラス溶融炉１は、図示するように耐火煉瓦からなる炉本体２の底部にその内部の溶融ガラスＧを流下する流下孔３を有する底部電極４を備えると共にその側壁に一対の主電極５，５と補助電極６，６とを備えた構造となっている。
【０００４】
そして、先ず、この炉本体２の天井壁に設けられた投入口７から高レベル放射性廃液とガラス原料を所定の比率で投入した後、主電極５，５間に電流を流してジュール熱を発生させることで投入されたガラス原料を高温に加熱して高レベル放射性廃液とガラス原料とがその炉内で十分に溶かし合わされて溶融ガラスＧとなる。次いで、この炉内の溶融ガラスＧが所定量となったならば、その下部に位置する補助電極６，６間と底部電極４及び主電極５，５間に電気を流して下層部のガラス原料を溶融すると共に、流下孔３から延びる流下ノズル８をその周囲の電熱コイル９で加熱して内部の溶融ガラスＧを結合装置１０で結合された下部のキャニスタｃ内に連続的に流下させてガラス固化体として収容するようになっている。
【０００５】
尚、この溶融炉１内で発生したガスはオフガスとして排気口１１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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなガラス固化処理においては、流下によって炉内の溶融ガラスＧの量が減少したならば、その流下を一時停止し、再度減少した分だけその投入口７から新たなガラス原料と廃液をつぎ足し、加熱・溶融するようになるが、この際、溶融ガラスＧの表層部が急激に冷やされて図示するようにその液面に薄い膜状の仮焼体Ｓが形成されることがある。
【０００７】
この仮焼体Ｓの発生メカニズム及びその成分等の詳細については現在のところ不明であり、今後さらなる実験・研究が必要となるが、少なくともこのような仮焼体Ｓが溶融ガラスＧの液面に生成されると、炉内の溶融ガラスＧの熱がプレナム（気相）Ｐ側に逃げ難くなって炉内の溶融ガラスＧ、特にその液面付近の温度が設計温度以上に上昇し、種々の不都合を招いてしまうことがある。
【０００８】
すなわち、この溶融ガラスＧの温度は常時複数の温度センサーによって監視され、その温度センサーからの信号に応じて制御装置が溶融ガラスＧの温度が所定の温度に保たれるように電極５，５の電流値をコントロールするようになっているが、このような仮焼体Ｓの発生により溶融ガラスＧの温度が必要以上に上昇すると、温度センサー及び制御装置が誤作動し、電極５，５の電流値が大きく変動して溶融ガラスＧの粘度が高くなってガラス流下性が著しく悪化してしまうことがある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的はこのような不都合を招く仮焼体が発生してもこれを確実かつ迅速に破壊・除去することができる新規な溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、ガラス溶融炉内の溶融ガラス液面に形成される仮焼体の破壊方法において、上記溶融ガラス液面上からガラス玉を間欠的或いは連続的に勢い良く落下させ、その衝撃で上記仮焼体を破壊するようにしたものである。
【００１１】
これによって、溶融ガラス液面に形成された仮焼体を破壊・除去できるため、溶融ガラス中に熱が溜まることなく、良好なガラス溶融処理を実施することができる。
【００１２】
また、請求項２に示すように、上記溶融ガラスのガラス原料としてほう珪酸ガラスを用いると共に、上記ガラス玉としてほう珪酸ガラスからなるものを用いれば、このガラス玉がその役割を終えて溶けた後にガラス原料として用いることができるため、ガラス固化体の成分変化を回避することができる。
【００１３】
さらに、請求項３に示すように、上記ガラス溶融炉頂部に溶融ガラス原料を供給する原料供給管を設けると共に、その原料供給管にガラス玉投入管を接続し、このガラス玉投入管から上記ガラス玉をガラス溶融炉内に投下させるようにすれば、溶融ガラス液面に形成された仮焼体に対してガラス玉を直接投下させてその仮焼体を確実に破壊・除去することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明方法に係るガラス溶融炉１上部の原料供給管１２付近の実施の一形態を示したものである。
【００１６】
図示するように、この原料供給管１２は、炉本体２の天井壁に形成された投入口７のフランジ７ａに、これを垂直に貫通するように取り付けられたものであり、溶融ガラスＧの原料となるガラス原料と高レベル放射性廃液とをその上方から炉本体２内に間欠的に供給するようになっている。
【００１７】
すなわち、この原料供給管１２には、図示しないガラス原料供給部から延びるガラスビーズ供給管１３と、廃液タンクから延びる廃液供給管１４とがそれぞれ貫通してその先端が軸心部に臨むように設けられており、ガラスビーズ供給管１３からガラス原料となる粒径が数ｍｍのガラスビーズＢが、また、廃液供給管１４から高レベル放射性廃液がそれぞれ一定量ずつ独立して供給されるようになっている。
【００１８】
また、この原料供給管１２には、同じくガラス原料となるガラスカートリッジＣを供給するためのガラスカートリッジ供給管１５も接続されており、ガラス繊維からなるガラスカートリッジＣを原料供給管１２側に送り込みながらそのガラスカートリッジＣ中に高レベル放射性廃液を染み込ませてその廃液と共に炉本体２内へ順次落下・供給するようになっている。尚、図中１７は、水供給管であり、必要に応じて炉本体２内に水を供給し、その炉本体２内の気相部の温度を低下させる。
【００１９】
さらに、本発明にあっては、この原料供給管１２の下方に、内径が数ｃｍのガラス玉投入管１６がこれを斜め下方に貫通するように設けられており、図示しないガラス玉供給部から送り込まれる、粒径数ｃｍのガラス玉（ビー玉）Ｒが原料供給管１２をそのまま通過して炉本体２内へ間欠的又は連続的に直接投下されるようになっている。
【００２０】
従って、前述したように溶融ガラスＧの容量が減少した炉本体２内に、再度、新たな廃液及びガラス原料をつぎ足すことによってその溶融ガラスＧの液面上に膜状の仮焼体Ｓが発生しても、この原料のつぎ足し途中、あるいはその直後にガラス玉投入管１６から粒径が数ｃｍのガラス玉Ｒを間欠的或いは連続的に投下させるようにすれば、その落下衝撃によってその仮焼体Ｓが確実に破壊されて溶融ガラスと混ぜ合わされて消滅するようになるため、溶融ガラスＧの熱を液面上のプレナムＰ側へ確実に、すなわち、初期の設計通りに逃がすことができる。
【００２１】
この結果、炉本体２内の溶融ガラスＧの温度が異常に上昇することがなくなるため、前述したような温度センサや制御装置等の誤作動に伴う流下不良等といった不都合を確実に回避することができ、良好なガラス固化処理運転を維持することが可能となる。
【００２２】
尚、このガラス玉Ｒの粒径や落下速度、落下数等の条件は、このガラス玉Ｒの落下衝撃によって仮焼体Ｓを確実に破壊・除去できるのであれば特に限定されるものでなく、炉のタイプや仮焼体Ｓの厚さ等に応じて最適な条件を選択することになる。しかしながら、このガラス玉Ｒはその役割を終えた後は、溶融ガラスＧの熱によって溶かされ、ガラス原料の一部として利用する必要があることから、その材質としてはガラスビーズＢやガラスカートリッジＣと同じ材質、例えば、ほう珪酸ガラス等を原料として用いることが好ましい。すなわち、仮にこのガラス玉Ｒに代わり、例えばセラミックス玉や金属球等を使用すると、これが溶けずにそのまま炉底部に達してノズル孔３を塞いでしまったり、あるいは溶けた場合であってもこれがガラス原料と混ぜ合わさることにより、ガラス固化体の成分が変化して予期せぬ不都合を招くことが考えられるからである。
【００２３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、溶融ガラスの液面に生成した仮焼体を確実に破壊除去することができるため、溶融ガラス温度の異常上昇による流動性の悪化等の不都合を未然に回避することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】従来のガラス溶融炉の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ガラス溶融炉
２ 炉本体
12 原料供給管
13 ガラスビーズ供給管
14 廃液供給管
15 ガラスカートリッジ供給管
16 ガラス玉投入管
Ｂ ガラスビーズ
Ｃ ガラスカートリッジ
Ｇ 溶融ガラス
Ｓ 仮焼体
Ｒ ガラス玉
【発明の属する技術分野】
本発明は、高レベル放射性廃液をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉に係り、特にそのガラス溶融炉の溶融ガラス液面に形成される仮焼体を破壊・除去できる仮焼体破壊方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用済み核燃料の再処理後に生ず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、図２に示すような構造をしたガラス溶融炉１内に送られ、ここでほう珪酸ガラス等からなるガラス原料（ガラスビーズ，ガラスカートリッジ等）と共に高温で溶かし合わされながらキャニスタｃと称される耐食性のステンレス容器内に詰め込まれて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することが計画されている。
【０００３】
このようなガラス固化に用いられるガラス溶融炉１は、図示するように耐火煉瓦からなる炉本体２の底部にその内部の溶融ガラスＧを流下する流下孔３を有する底部電極４を備えると共にその側壁に一対の主電極５，５と補助電極６，６とを備えた構造となっている。
【０００４】
そして、先ず、この炉本体２の天井壁に設けられた投入口７から高レベル放射性廃液とガラス原料を所定の比率で投入した後、主電極５，５間に電流を流してジュール熱を発生させることで投入されたガラス原料を高温に加熱して高レベル放射性廃液とガラス原料とがその炉内で十分に溶かし合わされて溶融ガラスＧとなる。次いで、この炉内の溶融ガラスＧが所定量となったならば、その下部に位置する補助電極６，６間と底部電極４及び主電極５，５間に電気を流して下層部のガラス原料を溶融すると共に、流下孔３から延びる流下ノズル８をその周囲の電熱コイル９で加熱して内部の溶融ガラスＧを結合装置１０で結合された下部のキャニスタｃ内に連続的に流下させてガラス固化体として収容するようになっている。
【０００５】
尚、この溶融炉１内で発生したガスはオフガスとして排気口１１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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなガラス固化処理においては、流下によって炉内の溶融ガラスＧの量が減少したならば、その流下を一時停止し、再度減少した分だけその投入口７から新たなガラス原料と廃液をつぎ足し、加熱・溶融するようになるが、この際、溶融ガラスＧの表層部が急激に冷やされて図示するようにその液面に薄い膜状の仮焼体Ｓが形成されることがある。
【０００７】
この仮焼体Ｓの発生メカニズム及びその成分等の詳細については現在のところ不明であり、今後さらなる実験・研究が必要となるが、少なくともこのような仮焼体Ｓが溶融ガラスＧの液面に生成されると、炉内の溶融ガラスＧの熱がプレナム（気相）Ｐ側に逃げ難くなって炉内の溶融ガラスＧ、特にその液面付近の温度が設計温度以上に上昇し、種々の不都合を招いてしまうことがある。
【０００８】
すなわち、この溶融ガラスＧの温度は常時複数の温度センサーによって監視され、その温度センサーからの信号に応じて制御装置が溶融ガラスＧの温度が所定の温度に保たれるように電極５，５の電流値をコントロールするようになっているが、このような仮焼体Ｓの発生により溶融ガラスＧの温度が必要以上に上昇すると、温度センサー及び制御装置が誤作動し、電極５，５の電流値が大きく変動して溶融ガラスＧの粘度が高くなってガラス流下性が著しく悪化してしまうことがある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的はこのような不都合を招く仮焼体が発生してもこれを確実かつ迅速に破壊・除去することができる新規な溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、ガラス溶融炉内の溶融ガラス液面に形成される仮焼体の破壊方法において、上記溶融ガラス液面上からガラス玉を間欠的或いは連続的に勢い良く落下させ、その衝撃で上記仮焼体を破壊するようにしたものである。
【００１１】
これによって、溶融ガラス液面に形成された仮焼体を破壊・除去できるため、溶融ガラス中に熱が溜まることなく、良好なガラス溶融処理を実施することができる。
【００１２】
また、請求項２に示すように、上記溶融ガラスのガラス原料としてほう珪酸ガラスを用いると共に、上記ガラス玉としてほう珪酸ガラスからなるものを用いれば、このガラス玉がその役割を終えて溶けた後にガラス原料として用いることができるため、ガラス固化体の成分変化を回避することができる。
【００１３】
さらに、請求項３に示すように、上記ガラス溶融炉頂部に溶融ガラス原料を供給する原料供給管を設けると共に、その原料供給管にガラス玉投入管を接続し、このガラス玉投入管から上記ガラス玉をガラス溶融炉内に投下させるようにすれば、溶融ガラス液面に形成された仮焼体に対してガラス玉を直接投下させてその仮焼体を確実に破壊・除去することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明方法に係るガラス溶融炉１上部の原料供給管１２付近の実施の一形態を示したものである。
【００１６】
図示するように、この原料供給管１２は、炉本体２の天井壁に形成された投入口７のフランジ７ａに、これを垂直に貫通するように取り付けられたものであり、溶融ガラスＧの原料となるガラス原料と高レベル放射性廃液とをその上方から炉本体２内に間欠的に供給するようになっている。
【００１７】
すなわち、この原料供給管１２には、図示しないガラス原料供給部から延びるガラスビーズ供給管１３と、廃液タンクから延びる廃液供給管１４とがそれぞれ貫通してその先端が軸心部に臨むように設けられており、ガラスビーズ供給管１３からガラス原料となる粒径が数ｍｍのガラスビーズＢが、また、廃液供給管１４から高レベル放射性廃液がそれぞれ一定量ずつ独立して供給されるようになっている。
【００１８】
また、この原料供給管１２には、同じくガラス原料となるガラスカートリッジＣを供給するためのガラスカートリッジ供給管１５も接続されており、ガラス繊維からなるガラスカートリッジＣを原料供給管１２側に送り込みながらそのガラスカートリッジＣ中に高レベル放射性廃液を染み込ませてその廃液と共に炉本体２内へ順次落下・供給するようになっている。尚、図中１７は、水供給管であり、必要に応じて炉本体２内に水を供給し、その炉本体２内の気相部の温度を低下させる。
【００１９】
さらに、本発明にあっては、この原料供給管１２の下方に、内径が数ｃｍのガラス玉投入管１６がこれを斜め下方に貫通するように設けられており、図示しないガラス玉供給部から送り込まれる、粒径数ｃｍのガラス玉（ビー玉）Ｒが原料供給管１２をそのまま通過して炉本体２内へ間欠的又は連続的に直接投下されるようになっている。
【００２０】
従って、前述したように溶融ガラスＧの容量が減少した炉本体２内に、再度、新たな廃液及びガラス原料をつぎ足すことによってその溶融ガラスＧの液面上に膜状の仮焼体Ｓが発生しても、この原料のつぎ足し途中、あるいはその直後にガラス玉投入管１６から粒径が数ｃｍのガラス玉Ｒを間欠的或いは連続的に投下させるようにすれば、その落下衝撃によってその仮焼体Ｓが確実に破壊されて溶融ガラスと混ぜ合わされて消滅するようになるため、溶融ガラスＧの熱を液面上のプレナムＰ側へ確実に、すなわち、初期の設計通りに逃がすことができる。
【００２１】
この結果、炉本体２内の溶融ガラスＧの温度が異常に上昇することがなくなるため、前述したような温度センサや制御装置等の誤作動に伴う流下不良等といった不都合を確実に回避することができ、良好なガラス固化処理運転を維持することが可能となる。
【００２２】
尚、このガラス玉Ｒの粒径や落下速度、落下数等の条件は、このガラス玉Ｒの落下衝撃によって仮焼体Ｓを確実に破壊・除去できるのであれば特に限定されるものでなく、炉のタイプや仮焼体Ｓの厚さ等に応じて最適な条件を選択することになる。しかしながら、このガラス玉Ｒはその役割を終えた後は、溶融ガラスＧの熱によって溶かされ、ガラス原料の一部として利用する必要があることから、その材質としてはガラスビーズＢやガラスカートリッジＣと同じ材質、例えば、ほう珪酸ガラス等を原料として用いることが好ましい。すなわち、仮にこのガラス玉Ｒに代わり、例えばセラミックス玉や金属球等を使用すると、これが溶けずにそのまま炉底部に達してノズル孔３を塞いでしまったり、あるいは溶けた場合であってもこれがガラス原料と混ぜ合わさることにより、ガラス固化体の成分が変化して予期せぬ不都合を招くことが考えられるからである。
【００２３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、溶融ガラスの液面に生成した仮焼体を確実に破壊除去することができるため、溶融ガラス温度の異常上昇による流動性の悪化等の不都合を未然に回避することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】従来のガラス溶融炉の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ガラス溶融炉
２ 炉本体
12 原料供給管
13 ガラスビーズ供給管
14 廃液供給管
15 ガラスカートリッジ供給管
16 ガラス玉投入管
Ｂ ガラスビーズ
Ｃ ガラスカートリッジ
Ｇ 溶融ガラス
Ｓ 仮焼体
Ｒ ガラス玉
Claims (3)
- ガラス溶融炉内の溶融ガラス液面に生成する仮焼体の破壊方法において、上記溶融ガラス液面上からガラス原料よりも大なガラス玉を間欠的或いは連続的に勢い良く落下させるようにしたことを特徴とする溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法。
- 上記溶融ガラスのガラス原料としてほう珪酸ガラスを用いると共に、上記ガラス玉としてほう珪酸ガラスからなるものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法。
- 上記ガラス溶融炉頂部に溶融ガラス原料を供給する原料供給管を設けると共に、その原料供給管にガラス玉投入管を接続し、このガラス玉投入管から上記ガラス玉をガラス溶融炉内に直接投下させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001018800A JP4449223B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001018800A JP4449223B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002221594A JP2002221594A (ja) | 2002-08-09 |
| JP4449223B2 true JP4449223B2 (ja) | 2010-04-14 |
Family
ID=18884768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001018800A Expired - Fee Related JP4449223B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2001
- 2001-01-26 JP JP2001018800A patent/JP4449223B2/ja not_active Expired - Fee Related
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