JP4529302B2 - ガラス溶融炉の底部電極 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高放射性廃液をガラス固化する際に使用するガラス溶融炉の底部電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉においてガラスとともに溶融し、ガラス固化体として処理した後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部でガラス原料を溶融する際に放射性廃液を混入し、この放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図４は従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図であり、２は溶融炉本体で、該溶融炉本体２は、内部に溶融空間１を形成するように耐蝕性の耐火レンガ２ａにより構成されている。溶融炉本体２の上下中間部左右側には、主電極３が対向して設けられてその内端が溶融空間１に露出しており、又溶融空間１下部の逆角錐形状に狭くなっている炉底部４には、底部電極５が設けられてその上端が溶融空間１に露出している。図４において、６は溶融炉本体２の上部に設けられてガラス原料、放射性廃液等を供給するための原料供給口、７は廃ガス取出管、８は底部電極５の中心位置に形成されて溶融されたガラスを取り出すためのガラス取出口、９はガラス取出口８を加熱するためのヒータ、Ｇは溶融ガラスである。
【０００５】
前記ガラス溶融炉においては、溶融空間１を形成している耐火レンガ２ａが破損して炉底部４に落下する可能性がある。このように耐火レンガ２ａが落下すると、落下したレンガがガラス取出口８を塞ぐことがあり、この場合にはガラス溶融炉の運転が不能になってしまう。そして、そのようにレンガ２ａが落下してガラス取出口８を閉塞する事態が発生した場合には、ガラス溶融炉は高放射性を有していて作業者が近付くことができないために、マニプレータ等を用いて落下したレンガを除去する必要があり、この復旧作業に多大の時間が掛かるという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するために、近年では、図４〜図６に示すように、前記底部電極５の上部内側に、ガラス取出口８の上部に位置するリング材１０と、該リング材１０を底部電極５に固定する十字形状のフレーム材１１とからなるレンガ屑止め１２を設けることが実施されている。このレンガ屑止め１２は、前記底部電極５と同等の導電材料で構成して底部電極５に一体に固定している。レンガ屑止め１２には種々の形状のものが考えられており、図示の場合でもリング材１０の開口の大きさ、フレーム材１１の間隔等は種々選定される。
【０００７】
図４の原料供給口６から高放射性廃液と共に溶融炉本体２内に供給されたガラス原料は、対向配置されている主電極３，３間での通電によりジュール熱によって溶融される。そして溶融されたガラスを流下させて取り出す際には、主電極３と底部電極５との間に通電して炉底部４のガラスをジュール熱により所定の温度以上に加熱し、更にヒータ９によりガラス取出口８を加熱し、これによりガラスを流動化させて流下させるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したように主電極３と底部電極５との間に通電して炉底部４のガラスの温度を高め、ガラスを流動化させてガラス取出口８から流下させる際に、主電極３の電流が、主電極３との距離が短くなっていて流れ易くなっているレンガ屑止め１２に流れてしまうことになる。このために、レンガ屑止め１２よりも下側Ａにおけるガラスにはジュール熱が付与され難くなり、そのためガラス取出口８直上のガラスが加熱されないために有効に流動化されずに堆積し、ガラス取出口８への流下に支障をきたす恐れがあった。
【０００９】
更に、上記ガラス溶融炉に供給される高放射性廃液には、核分裂生成物であるルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素が微量に含まれていることが知られている。白金族元素は、ガラスマトリクス中に取り込まれにくい性質があるため、高放射性廃液中の白金族元素は、溶融ガラスＧに取り込まれずに溶融炉本体２内を沈降し、主に逆角錐形状の炉底部４の稜線１３（図６参照）付近に堆積して白金族元素堆積物１４を形成する傾向がある。すると、白金族元素は導電性を有するために、主電極３（図４参照）からの電流が白金族元素堆積物１４に流れて炉底部４のガラス温度が所定の温度まで上昇しなくなり、これによってもガラスが流動化されず、ガラス取出口８への流下に支障をきたす恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決し、ガラス溶融炉の炉底部におけるレンガ屑止めによってガラスが加熱されない部分が極力生じないようにして、全てのガラスを効果的に加熱溶融し、且つ、白金族元素も流下させて円滑に抜き出せるようにしたガラス溶融炉の底部電極を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するため請求項１の発明は、ガラス溶融炉の逆角錐形状の炉底部に設ける底部電極であって、炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出した上部露出部と、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通して下方へ鉛直に延びるガラス取出口と、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け前記逆角錐形状の炉底部の稜線に沿って穿設され先端部が前記ガラス取出口に連通するガラス流下孔と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
そして請求項１記載のガラス溶融炉の底部電極では、底部電極の上部露出部は炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出しており、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通するようガラス取出口を下方へ鉛直に延ばし、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け逆角錐形状の炉底部の稜線に沿ってガラス流下孔を穿設し、その先端部を前記ガラス取出口に連通させており、前記上部露出部がレンガ屑止めの働きをするため、底部電極においてガラスを加熱できない部分が殆どなくなり、ガラスは効果的に加熱されて流動性を保った状態で、ガラス流下孔及びガラス取出口を通ってガラス溶融炉の下部に取り出されると共に、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向けて穿設されたガラス流下孔が、逆角錐形状の炉底部の稜線に沿っているため、高放射性廃液に混入している白金族元素が堆積し易い逆角錐形状の炉底部の稜線部分から、白金族元素を効果的に流出させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の底部電極の実施の形態の一例を示すもので、図３のＩ−Ｉ断面図、図２は図３のＩＩ−ＩＩ断面図、図３は本発明の実施の形態の一例の平面図であり、本発明の底部電極１５は、図１、図２に示すように、上面が球形に張り出した上部露出部１６を形成していて、この上部露出部１６が炉底部４の溶融空間１に露出する状態にして、底部電極１５を溶融炉本体に取り付けるものである。
【００１５】
底部電極１５には、上部露出部１６の表面中心部の開口１７ａから下方へ鉛直に延びるガラス取出口１７が貫通して穿設されており、更に中心部から外れた上部露出部１６の表面側方からは、中心部に向かって斜め下方へ延びて先端部がガラス取出口１７に連通する複数のガラス流下孔１８が穿設されている。これら複数のガラス流下孔１８は、図３に示すように逆角錐形状を有している炉底部４の稜線１３に沿うようにする。
【００１６】
次に、本発明の作用を説明する。
【００１７】
底部電極１５は、上部に張り出してレンガ屑止めを兼ねた上部露出部１６を備えているので、溶融ガラスＧの取出時、主電極３と底部電極１５の上部露出部１６との間に通電させて炉底部４のガラスを加熱して流動化する際に、ガラスを加熱できない部分が殆どなく、よってガラスは効果的に加熱されて流動性を保った状態で、開口１７ａ及びガラス流下孔１８、更にガラス取出口１７を通ってガラス溶融炉の下部に取り出されるようになる。
【００１８】
溶融空間１を形成している耐火レンガ２ａが破損して炉底部４に落下すると、落下した耐火レンガは底部電極１５から張り出している上部露出部１６の表面で受け止められ、上部露出部１６がレンガ屑止めの働きをすることになる。このとき、開口１７ａ及び複数のガラス流下孔１８が全て落下したレンガによって閉塞されることはなく、開口１７ａ又はいずれかのガラス流下孔１８は、溶融空間１をガラス取出口１７に連通させた状態に保っている。従って、上部露出部１６の表面で加熱されて流動化した溶融ガラスＧは、開口１７ａ又はいずれかのガラス流下孔１８を通ってガラス取出口１７に流れ、ガラス溶融炉の外に取り出される。
【００１９】
高放射性廃液に混入している白金族元素も、逆角錐形状の炉底部４の稜線１３（図３参照）付近に堆積することなく、逆角錐形状の炉底部の稜線１３に沿うように底部電極１５に形成したガラス流下孔１８を通ってガラス取出口１７に流れ込んで取り出されるようになる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、底部電極の上部露出部は炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出しており、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通するようガラス取出口を下方へ鉛直に延ばし、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け逆角錐形状の炉底部の稜線に沿ってガラス流下孔を穿設し、その先端部を前記ガラス取出口に連通させており、前記上部露出部がレンガ屑止めの働きをするため、底部電極においてガラスを加熱できない部分が殆どなくなり、ガラスは効果的に加熱されて流動性を保った状態で、ガラス流下孔及びガラス取出口を通ってガラス溶融炉の下部に取り出せる効果がある。
【００２１】
更に請求項１の発明は、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ向けて穿設されたガラス流下孔が、逆角錐形状の炉底部の稜線に沿っているため、高放射性廃液に混入している白金族元素は炉底部の稜線に沿って堆積することなくガラス流下孔を通してガラス溶融炉の外に取り出せる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の底部電極の実施の形態の一例を示すもので、図３のＩ−Ｉ断面図である。
【図２】 図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態の一例の平面図である。
【図４】 従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図である。
【図５】 図４の底部電極の拡大図である。
【図６】 図５の平面図である。
【符号の説明】
１ 溶融空間
４ 炉底部
１３ 稜線
１５ 底部電極
１６ 上部露出部
１７ ガラス取出口
１８ ガラス流下孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、高放射性廃液をガラス固化する際に使用するガラス溶融炉の底部電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉においてガラスとともに溶融し、ガラス固化体として処理した後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部でガラス原料を溶融する際に放射性廃液を混入し、この放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図４は従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図であり、２は溶融炉本体で、該溶融炉本体２は、内部に溶融空間１を形成するように耐蝕性の耐火レンガ２ａにより構成されている。溶融炉本体２の上下中間部左右側には、主電極３が対向して設けられてその内端が溶融空間１に露出しており、又溶融空間１下部の逆角錐形状に狭くなっている炉底部４には、底部電極５が設けられてその上端が溶融空間１に露出している。図４において、６は溶融炉本体２の上部に設けられてガラス原料、放射性廃液等を供給するための原料供給口、７は廃ガス取出管、８は底部電極５の中心位置に形成されて溶融されたガラスを取り出すためのガラス取出口、９はガラス取出口８を加熱するためのヒータ、Ｇは溶融ガラスである。
【０００５】
前記ガラス溶融炉においては、溶融空間１を形成している耐火レンガ２ａが破損して炉底部４に落下する可能性がある。このように耐火レンガ２ａが落下すると、落下したレンガがガラス取出口８を塞ぐことがあり、この場合にはガラス溶融炉の運転が不能になってしまう。そして、そのようにレンガ２ａが落下してガラス取出口８を閉塞する事態が発生した場合には、ガラス溶融炉は高放射性を有していて作業者が近付くことができないために、マニプレータ等を用いて落下したレンガを除去する必要があり、この復旧作業に多大の時間が掛かるという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するために、近年では、図４〜図６に示すように、前記底部電極５の上部内側に、ガラス取出口８の上部に位置するリング材１０と、該リング材１０を底部電極５に固定する十字形状のフレーム材１１とからなるレンガ屑止め１２を設けることが実施されている。このレンガ屑止め１２は、前記底部電極５と同等の導電材料で構成して底部電極５に一体に固定している。レンガ屑止め１２には種々の形状のものが考えられており、図示の場合でもリング材１０の開口の大きさ、フレーム材１１の間隔等は種々選定される。
【０００７】
図４の原料供給口６から高放射性廃液と共に溶融炉本体２内に供給されたガラス原料は、対向配置されている主電極３，３間での通電によりジュール熱によって溶融される。そして溶融されたガラスを流下させて取り出す際には、主電極３と底部電極５との間に通電して炉底部４のガラスをジュール熱により所定の温度以上に加熱し、更にヒータ９によりガラス取出口８を加熱し、これによりガラスを流動化させて流下させるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したように主電極３と底部電極５との間に通電して炉底部４のガラスの温度を高め、ガラスを流動化させてガラス取出口８から流下させる際に、主電極３の電流が、主電極３との距離が短くなっていて流れ易くなっているレンガ屑止め１２に流れてしまうことになる。このために、レンガ屑止め１２よりも下側Ａにおけるガラスにはジュール熱が付与され難くなり、そのためガラス取出口８直上のガラスが加熱されないために有効に流動化されずに堆積し、ガラス取出口８への流下に支障をきたす恐れがあった。
【０００９】
更に、上記ガラス溶融炉に供給される高放射性廃液には、核分裂生成物であるルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素が微量に含まれていることが知られている。白金族元素は、ガラスマトリクス中に取り込まれにくい性質があるため、高放射性廃液中の白金族元素は、溶融ガラスＧに取り込まれずに溶融炉本体２内を沈降し、主に逆角錐形状の炉底部４の稜線１３（図６参照）付近に堆積して白金族元素堆積物１４を形成する傾向がある。すると、白金族元素は導電性を有するために、主電極３（図４参照）からの電流が白金族元素堆積物１４に流れて炉底部４のガラス温度が所定の温度まで上昇しなくなり、これによってもガラスが流動化されず、ガラス取出口８への流下に支障をきたす恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決し、ガラス溶融炉の炉底部におけるレンガ屑止めによってガラスが加熱されない部分が極力生じないようにして、全てのガラスを効果的に加熱溶融し、且つ、白金族元素も流下させて円滑に抜き出せるようにしたガラス溶融炉の底部電極を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するため請求項１の発明は、ガラス溶融炉の逆角錐形状の炉底部に設ける底部電極であって、炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出した上部露出部と、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通して下方へ鉛直に延びるガラス取出口と、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け前記逆角錐形状の炉底部の稜線に沿って穿設され先端部が前記ガラス取出口に連通するガラス流下孔と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
そして請求項１記載のガラス溶融炉の底部電極では、底部電極の上部露出部は炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出しており、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通するようガラス取出口を下方へ鉛直に延ばし、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け逆角錐形状の炉底部の稜線に沿ってガラス流下孔を穿設し、その先端部を前記ガラス取出口に連通させており、前記上部露出部がレンガ屑止めの働きをするため、底部電極においてガラスを加熱できない部分が殆どなくなり、ガラスは効果的に加熱されて流動性を保った状態で、ガラス流下孔及びガラス取出口を通ってガラス溶融炉の下部に取り出されると共に、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向けて穿設されたガラス流下孔が、逆角錐形状の炉底部の稜線に沿っているため、高放射性廃液に混入している白金族元素が堆積し易い逆角錐形状の炉底部の稜線部分から、白金族元素を効果的に流出させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の底部電極の実施の形態の一例を示すもので、図３のＩ−Ｉ断面図、図２は図３のＩＩ−ＩＩ断面図、図３は本発明の実施の形態の一例の平面図であり、本発明の底部電極１５は、図１、図２に示すように、上面が球形に張り出した上部露出部１６を形成していて、この上部露出部１６が炉底部４の溶融空間１に露出する状態にして、底部電極１５を溶融炉本体に取り付けるものである。
【００１５】
底部電極１５には、上部露出部１６の表面中心部の開口１７ａから下方へ鉛直に延びるガラス取出口１７が貫通して穿設されており、更に中心部から外れた上部露出部１６の表面側方からは、中心部に向かって斜め下方へ延びて先端部がガラス取出口１７に連通する複数のガラス流下孔１８が穿設されている。これら複数のガラス流下孔１８は、図３に示すように逆角錐形状を有している炉底部４の稜線１３に沿うようにする。
【００１６】
次に、本発明の作用を説明する。
【００１７】
底部電極１５は、上部に張り出してレンガ屑止めを兼ねた上部露出部１６を備えているので、溶融ガラスＧの取出時、主電極３と底部電極１５の上部露出部１６との間に通電させて炉底部４のガラスを加熱して流動化する際に、ガラスを加熱できない部分が殆どなく、よってガラスは効果的に加熱されて流動性を保った状態で、開口１７ａ及びガラス流下孔１８、更にガラス取出口１７を通ってガラス溶融炉の下部に取り出されるようになる。
【００１８】
溶融空間１を形成している耐火レンガ２ａが破損して炉底部４に落下すると、落下した耐火レンガは底部電極１５から張り出している上部露出部１６の表面で受け止められ、上部露出部１６がレンガ屑止めの働きをすることになる。このとき、開口１７ａ及び複数のガラス流下孔１８が全て落下したレンガによって閉塞されることはなく、開口１７ａ又はいずれかのガラス流下孔１８は、溶融空間１をガラス取出口１７に連通させた状態に保っている。従って、上部露出部１６の表面で加熱されて流動化した溶融ガラスＧは、開口１７ａ又はいずれかのガラス流下孔１８を通ってガラス取出口１７に流れ、ガラス溶融炉の外に取り出される。
【００１９】
高放射性廃液に混入している白金族元素も、逆角錐形状の炉底部４の稜線１３（図３参照）付近に堆積することなく、逆角錐形状の炉底部の稜線１３に沿うように底部電極１５に形成したガラス流下孔１８を通ってガラス取出口１７に流れ込んで取り出されるようになる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、底部電極の上部露出部は炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出しており、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通するようガラス取出口を下方へ鉛直に延ばし、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け逆角錐形状の炉底部の稜線に沿ってガラス流下孔を穿設し、その先端部を前記ガラス取出口に連通させており、前記上部露出部がレンガ屑止めの働きをするため、底部電極においてガラスを加熱できない部分が殆どなくなり、ガラスは効果的に加熱されて流動性を保った状態で、ガラス流下孔及びガラス取出口を通ってガラス溶融炉の下部に取り出せる効果がある。
【００２１】
更に請求項１の発明は、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ向けて穿設されたガラス流下孔が、逆角錐形状の炉底部の稜線に沿っているため、高放射性廃液に混入している白金族元素は炉底部の稜線に沿って堆積することなくガラス流下孔を通してガラス溶融炉の外に取り出せる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の底部電極の実施の形態の一例を示すもので、図３のＩ−Ｉ断面図である。
【図２】 図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態の一例の平面図である。
【図４】 従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図である。
【図５】 図４の底部電極の拡大図である。
【図６】 図５の平面図である。
【符号の説明】
１ 溶融空間
４ 炉底部
１３ 稜線
１５ 底部電極
１６ 上部露出部
１７ ガラス取出口
１８ ガラス流下孔
Claims (1)
- ガラス溶融炉の逆角錐形状の炉底部に設ける底部電極であって、炉底部において溶融空間に露出するよう上面が球形に張り出した上部露出部と、該上部露出部の表面中心部の開口から上部露出部の内部を貫通して下方へ鉛直に延びるガラス取出口と、前記上部露出部の中心部から外れた表面側方から斜め下方へ中心部に向け前記逆角錐形状の炉底部の稜線に沿って穿設され先端部が前記ガラス取出口に連通するガラス流下孔と、を備えたことを特徴とするガラス溶融炉の底部電極。
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|---|---|---|---|
| JP2001064924A JP4529302B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | ガラス溶融炉の底部電極 |
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| JP2001064924A JP4529302B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | ガラス溶融炉の底部電極 |
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|---|---|
| JP2002267797A JP2002267797A (ja) | 2002-09-18 |
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-
2001
- 2001-03-08 JP JP2001064924A patent/JP4529302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000028790A (ja) * | 1998-07-09 | 2000-01-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ガラス溶融炉 |
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| JP2002267797A (ja) | 2002-09-18 |
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