JP4924307B2 - ガラス粉砕充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質を含むガラス片を粉砕してガラス粉を形成すると共にガラス粉をふるいに通し、ふるいを通過したガラス粉をサンプル収納容器内に充填するガラス粉砕充填装置に関する。

放射性廃棄物の処理プラントにおいては、ガラス溶融炉内にてガラスを溶融すると共に、この溶融ガラスに高レベルの放射性物質の液体を入れて混ぜ、ガラスの組織の中に放射性物質を安定に閉じ込め、安全に処分される状態にしたのち、ガラス溶融炉内の溶融ガラスをキャニスタ内に流下させて充填している。また、それぞれのキャニスタ内のガラスにどの様な組成の物質が入っているかを調べるため、キャニスタにガラスを充填するときそのガラスの一部を採取し、このガラスを検査しやすいように粉砕し、サンプル収納容器内に充填したのち、所定の検査施設に搬送している。

採取したガラスを粉砕し、サンプル収納容器内に充填する作業は、密閉されたガラス固化セル内にて行うと共にマスタースレーブマニピュレータを用いてガラス固化セル外から遠隔操作で安全に行っている。

特開平６−３４７５９６号公報 特開２００２−８７４０７号公報 特開２００５−２９１９８号公報

しかしながら、採取したガラスを粉砕し、サンプル収納容器内に充填する作業は、セル内雰囲気と隔離することなくオープンエアの状態で行っており、作業台の上でガラス片に重りを投下したり、ガラス片を油圧プレスで押し潰したりしてガラス片を粉砕したのち、ふるいを使用して粒度の小さいガラス粉を漏斗上に落下させ、この漏斗でサンプル収納容器内にガラス粉を案内して充填するものであったため、放射性物質を含むガラス粉が飛散し、固化セル内を汚染するという課題があった。また、重りや油圧プレス等の器具を再利用するため、ひとつのキャニスタに充填されたガラスのガラス粉が他のキャニスタに充填されたガラスのサンプルであるガラス粉に混入する可能性があり、サンプル取得段階で計測誤差が生じる可能性があるという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、固化セル内の汚染を防ぐことができ、サンプル間の混入を防ぐことができるガラス粉砕充填装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、放射性物質を含むガラス片を粉砕してガラス粉を形成すると共に該ガラス粉をふるいに通し、ふるいを通過したガラス粉をサンプル収納容器内に充填するガラス粉砕充填装置であって、上記ガラス片を収容するサンプリングカップと、該サンプリングカップを気密に収容する密封容器と、該密封容器に密封容器内のサンプリングカップ内に向けて伸長可能に形成されサンプリングカップ内のガラス片を粉砕するためのガラス粉砕部と、上記密封容器に外方に突出すると共に突端側を窄めて形成され、ガラス片を粉砕してなるガラス粉を密封容器外に案内するための漏斗部と、該漏斗部に設けられ密封容器外に案内するガラス粉を分別するためのふるいと、上記漏斗部の突端に形成され上記サンプル収納容器を気密かつ着脱自在に取り付けるための容器取付部とを備えたものである。

上記密封容器は、上記サンプリングカップを載置するベース部と、該ベース部に気密に取り付けられサンプリングカップの上方を覆うトップ部とを備えるとよい。

上記漏斗部は、上記密封容器の側方に突出して形成され、上記トップ部には、トップ部を上記ベース部に取り付けたとき上記サンプリングカップをベース部に押し付けて固定するための押え部材が設けられるとよい。

上記サンプリングカップには、傾転されたときサンプリングカップ内のガラス粉が容易に流出するように側面の高さを低くされる低壁部が形成され、上記ベース部には、上記低壁部を上記漏斗部側に向けるように上記サンプリングカップの載置姿勢を規制する載置ガイドが設けられるとよい。

上記ガラス粉砕部は、上記密封容器の外壁を形成すると共に内方に伸縮するジャバラと、このジャバラの先端に設けられ上記密封容器の外壁を形成すると共にガラス片を押し潰すための粉砕ヘッドとからなるとよい。

本発明によれば、固化セル内の汚染を防ぐことができ、サンプル間の混入を防ぐことができる。

本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、ガラス粉砕充填装置１は、放射性物質を含むガラス片（図示せず）を収容するためのサンプリングカップ２と、サンプリングカップ２を気密に収容する密封容器３と、密封容器３に密封容器３内のサンプリングカップ２内に向けて伸長可能に形成されサンプリングカップ２内のガラス片を粉砕するためのガラス粉砕部４と、密封容器３に外方に突出すると共に先端側を窄めて形成され、ガラス片を粉砕してなるガラス粉を密封容器３外に案内するための漏斗部５と、漏斗部５に設けられ密封容器３外に案内するガラス粉を分別するためのふるい６と、漏斗部５の突端に形成され、サンプル収納容器７を気密かつ着脱自在に取り付けるための容器取付部８とを備えて構成されている。

サンプリングカップ２は、上端を傾斜して形成されており、側面の高さを低く形成される低壁部９を有する。図３（ａ）に示すように、低壁部９は、溶融ガラス１０を採取すべくガラス溶融炉１１とキャニスタ１２との間にサンプリングカップ２を挿入するとき、挿入方向先頭側に位置することで作業を容易にすると共に、図５（ｅ）に示すように、サンプリングカップ２を傾転させてサンプリングカップ２内からガラス粉１３を落下させるときガラス粉１３を容易に落下させるように機能する。図１及び図２に示すように、サンプリングカップ２の側面の高さを高く形成される高壁部１４の内周側には、後述する密封容器３の位置決めピン１５を挿入させるための位置決めガイド穴１６が形成されており、密封容器３内に収容されるとき密封容器３内の所定の位置に位置決めされるようになっている。図１及び図３（ｂ）に示すように、位置決めガイド穴１６に臨む高壁部１４の下部には位置決めガイド穴１６の下部を開放する切欠１７が形成されている。また、サンプリングカップ２の低壁部９側の底面１８には、下方に突起する爪１９が形成されている。爪１９は、低壁部９側の外周縁に沿って弧状に形成されている。サンプリングカップ２は、ステンレス鋼にて形成されており、熱に強く、かつ、容易に錆びないようになっている。

図１及び図２に示すように、密封容器３は、サンプリングカップ２を載置するベース部２０と、ベース部２０に気密に取り付けられサンプリングカップ２の上方を覆うトップ部２１とを備えて構成されている。

ベース部２０は、密封容器３の底部を構成するものであり平面視八角形の厚板状に形成されている。ベース部２０は、ステンレス鋼からなる。ベース部２０の外周には、トップ部２１を摩擦力で固定すると共にトップ部２１との間をシールするためのシール材たるＯリング２２が設けられている。また、ベース部２０の上面には、サンプリングカップ２を載置するための載置面２３が形成されると共に、サンプリングカップ２の低壁部９を、後述する漏斗部５側に向けるようにサンプリングカップ２の載置姿勢を規制する載置ガイド２４が設けられている。載置ガイド２４は、ベース部２０の載置面２３に形成されサンプリングカップ２の爪１９を嵌入させるための凹部２５と、サンプリングカップ２の位置決めガイド穴１６に挿入されサンプリングカップ２の位置決めをするための位置決めピン１５とからなる。位置決めピン１５の下部には、サンプリングカップ２の切欠１７から径方向外方に突出される突出部２６が形成されており、突出部２６が切欠１７の縁に当接することでサンプリングカップ２の縦軸回りの回動を規制するようになっている。

トップ部２１は、ステンレス鋼からなり、ベース部２０の外周に気密に取り付けられる断面八角形の筒状の側壁部２７と、側壁部２７の上端を塞ぐ天板部２８とを備えて構成されている。側壁部２７は、面を平らに形成されることにより漏斗部５を容易に形成できるようになっている。また、天板部２８の中央には、ガラス粉砕部４が形成されている。

ガラス粉砕部４は、密封容器３の外壁を形成すると共に内方に伸縮するジャバラ２９と、このジャバラ２９の先端に設けられ密封容器３の外壁を形成すると共にガラス片を押し潰すための粉砕ヘッド３０とからなる。粉砕ヘッド３０は、ステンレス鋼からなる厚板の底面にガラスを割るための突起３１を設けてなるものである。ジャバラ２９は、ステンレス鋼からなり、上端を天板部２８に気密に溶接されると共に、下端を粉砕ヘッド３０に気密に溶接されている。ジャバラ２９は、外力を受けないとき粉砕ヘッド３０をサンプリングカップ２内のガラス片から浮かせる程度の長さに形成されており、ガラス片を粉砕した後は、自身の弾発力で若干浮き上がるように設定されている。

また、トップ部２１には、トップ部２１をベース部２０に取り付けたとき、サンプリングカップ２をベース部２０に押し付けて固定するための押え部材３２が設けられている。押え部材３２は、トップ部２１の天板部２８に下方に延びて設けられ上下方向に伸縮するスプリング３３と、スプリング３３の下端に設けられサンプリングカップ２の上端、具体的には、高壁部１４の上端に当接される押え片３４とからなる。

漏斗部５は、トップ部２１の側壁部２７に、側方に突出して形成されると共に、中心の高さがサンプリングカップ２の低壁部９の高さとほぼ同じとなるように形成されており、ガラス粉砕充填装置１が漏斗部５を下にするように傾転されたとき低壁部９から落下するガラス粉１３を漏斗部５上に落下させるようになっている。

ふるい６は、金属メッシュからなり、漏斗部５にその基端側の開口を塞ぐように設けられている。また、ふるい６は、粒径１ｍｍ以下のガラス粉１３のみを通すように目の粗さを設定されている。

容器取付部８は、漏斗部５の突端側に形成された筒部３５と、筒部３５の外周に設けられサンプル収納容器７を気密に取り付けるためのシール部材３６とからなる。シール部材３６は、リング状のゴム栓からなる。

次に本実施の形態の作用を述べる。

ガラス溶融炉１１からキャニスタ１２に流下される溶融ガラス１０からサンプルを採取する場合、図３（ａ）に示すように、ガラス溶融炉１１とキャニスタ１２の間にサンプリングカップ２を挿入してサンプリングカップ２内に溶融ガラス１０の一部を採取したのち、図３（ｂ）に示すように、溶融ガラス１０が固まってなるガラス片３８を収容したサンプリングカップ２を密封容器３のベース部２０上に載置する。このとき、ベース部２０はガラス固化セル（図示せず）内とガラス固化セル外とを接続するように設置されている直径１０ｃｍ、長さ３０ｃｍ程度の管状の投入口（図示せず）を介してガラス固化セル外からガラス固化セル内の作業台３７上に投入しておく。サンプリングカップ２はマスタースレーブマニピュレータ（図示せず）を用いガラス固化セル外から遠隔操作にてベース部２０の載置面２３に載置する。マスタースレーブマニピュレータは、ガラス固化セル内に設けられたロボットハンドと、ガラス固化セル外に設けられた操作ハンドとからなり、この操作ハンドで上記ロボットハンドを遠隔操作するものである。マスタースレーブマニピュレータは、一般的にガラス固化室に具備されている。また、ベース部２０の載置面２３上にサンプリングカップ２を載置するとき、ベース部２０上の位置決めピン１５にサンプリングカップ２の位置決めガイド穴１６を合わせ、位置決めガイド穴１６に位置決めピン１５を挿入すると共に、載置面２３の凹部２５にサンプリングカップ２の爪１９を嵌入する。これにより、マスタースレーブマニピュレータを用いた作業であっても、容易にサンプリングカップ２を所定の位置に所定の姿勢で載置することができる。

この後、ガラス固化セル外にて予めサンプル収納容器７が取り付けられたトップ部２１を投入口から作業台３７上に投入し、図４（ｃ）に示すように、マスタースレーブマニピュレータを用いてベース部２０にトップ部２１を取り付ける。このとき、漏斗部５がベース部２０上のサンプリングカップ２の低壁部９に臨むようにトップ部２１の向きを決め、ベース部２０にトップ部２１を上方から被せるようにして取り付ける。トップ部２１は、側壁部２７の下部内周をベース部２０外周のＯリング２２に圧着され、ベース部２０に気密に取り付けられる。これにより、ガラス片３８がサンプリングカップ２ごと密封容器３内に密封される。また、トップ部２１がベース部２０に取り付けられることで、トップ部２１の天板部２８から下方に延びる押え部材３２がサンプリングカップ２の高壁部１４の上端に当接され、サンプリングカップ２がベース部２０に押し付けられて固定される。

図４（ｄ）に示すように、ジャバラ２９内に油圧プレス３９等を挿入し、粉砕ヘッド３０を押し下げることで、サンプリングカップ２内のガラス片３８を押し潰して粉砕する。このとき、ガラス片３８は密封容器３内に密封されているため、ガラス片３８を粉砕してなるガラス粉１３が密封容器３外に飛散することはなく、固化セル内が汚染されることはない。

図５（ｅ）に示すように、マスタースレーブマニピュレータを用いて密封容器３よりサンプル収納容器７が下方となるように密封容器３を傾転させ、図５（ｆ）に示すように密封容器３を揺動する。これにより、サンプリングカップ２内のガラス粉１３がふるい６上に落ち、ふるい６を通過した粒径の小さなガラス粉１３が漏斗部５に案内されてサンプル収納容器７内に収容される。このとき、サンプル収納容器７は、漏斗部５の突端に形成された容器取付部８に気密に取り付けられているため、ガラス粉砕充填装置１内のガラス粉１３が外部（ガラス固化セル）に出ることはない。また、ジャバラ２９の弾性力により破砕ヘッドはガラス粉１３から離間されているため、ガラス粉１３はサンプリングカップ２内で滞ることなく円滑にふるい６上に落ちる。

このようにしてサンプル収納容器７にガラス粉１３が収容されたら、図５（ｇ）に示すように、マスタースレーブマニピュレータを用いて密封容器３からサンプル収納容器７を取り外し、サンプル収納容器７の開口に蓋（図示せず）をし、サンプル収納容器７を図示しない気送管等でガラス固化セル外に運び、所定の検査施設に搬送する。また、使用済みとなった密封容器３は廃棄し、次のサンプル採取時には新たな密封容器３とサンプル収納容器７を用いる。これにより、今回採取したサンプル（ガラス粉）が次回採取するサンプルに混入することを完全に防ぐことができ、サンプル取得段階で計測誤差が生じないようにできる。

このように、ガラス片３８を収容するサンプリングカップ２と、サンプリングカップ２を気密に収容する密封容器３と、密封容器３に密封容器３内のサンプリングカップ２内に向けて伸長可能に形成されサンプリングカップ２内のガラス片３８を粉砕するためのガラス粉砕部４と、密封容器３に外方に突出すると共に突端側を窄めて形成され、ガラス片３８を粉砕してなるガラス粉１３を密封容器３外に案内するための漏斗部５と、漏斗部５に設けられ密封容器３外に案内するガラス粉１３を分別するためのふるい６と、漏斗部５の突端に形成されサンプル収納容器７を気密かつ着脱自在に取り付けるための容器取付部８とを備えてガラス粉砕充填装置１を構成したため、ガラス粉１３がガラス固化セル内に飛散するのを防ぐことができ、固化セル内が汚染されるのを防ぐことができる。そして、サンプルを採取する度に新たな密封容器３とサンプル収納容器７を使用するようにすることで、サンプル間の混入を防ぐことができる。

密封容器３は、サンプリングカップ２を載置するベース部２０と、ベース部２０に気密に取り付けられサンプリングカップ２の上方を覆うトップ部２１とを備えて構成するものとしたため、ベース部２０上にサンプリングカップ２を載置したのち、ベース部２０にトップ部２１を取り付けるという簡単な作業でサンプリングカップ２を密封容器３内に密封することができる。

漏斗部５は、密封容器３の側方に突出して形成され、トップ部２１には、トップ部２１をベース部２０に取り付けたときサンプリングカップ２をベース部２０に押し付けて固定するための押え部材３２が設けられるものとしたため、密封容器３を傾転させたときサンプリングカップ２の移動を防ぐことができると共に、サンプリングカップ２から落下するガラス粉１３を効率よく漏斗部５に案内することができ、ガラス粉１３をサンプル収納容器７内に容易に充填することができる。

サンプリングカップ２には、傾転されたときサンプリングカップ２内のガラス粉１３が容易に流出するように側面の高さを低くされる低壁部９が形成され、ベース部２０には、低壁部９を漏斗部５側に向けるようにサンプリングカップ２の載置姿勢を規制する載置ガイド２４が設けられるものとしたため、漏斗部５を下にするよう密封容器３を傾転させることで、サンプリングカップ２内のガラス粉１３を低壁部９から容易に落下させることができると共に、低壁部９から漏斗部５上にガラス粉１３を落下させることができ、ガラス粉１３をサンプル収納容器７内に容易に充填することができる。

ガラス粉砕部４は、密封容器３の外壁を形成すると共に内方に伸縮するジャバラ２９と、ジャバラ２９の先端に設けられ密封容器３の外壁を形成すると共にガラス片３８を押し潰すための粉砕ヘッド３０とからなるものとしたため、密封容器３内のガラス片３８を簡易な構造で容易に粉砕することができる。

また、密封容器３は、ガラス固化セル外から投入口を介して手動でガラス固化セル内に投入できるよう、小型軽量に形成されているため、ガラス固化セル外で作業者が直接作業により密封容器３にサンプル収納容器７を取り付けることができる。また、一般に投入口からガラス固化セル内に投入できない器具等は予めガラス固化セル内に設置された大がかりな揚重運搬機器を使用してガラス固化セル内に搬入する必要があるが、このような揚重運搬機器を使用せずとも固化セル内に密封容器３を容易に投入することができ、サンプル採取作業を効率よく行うことができる。

なお、ジャバラ２９は、粉砕ヘッド３０の上下動作を可能とし、かつ密封容器３の密封を確保する機能を有するものであればよく、ステンレス鋼からなるものに限るものではない。例えば、有機材のシートからなるものであってもよく、有機材のシートとバネ要素とを組み合わせたものであってもよい。

また、密封容器３は平面視八角形に形成するものとしたがこれに限るものではない。ただし、漏斗部５が形成される位置の側壁は曲面であるより平面である方が漏斗部５を容易かつ安価に形成でき、好ましい。

また更に、密封容器３の上部は、粉砕ヘッド３０を下降させて密封容器３内の圧力が上がったとき変形可能な程度に薄く形成されるとよい。圧力の上昇を抑えることができ、サンプル収納容器７等に負担がかかるのを防ぐことができる。

本発明の好適実施の形態を示すガラス粉砕充填装置の側断面図である。 図１の平面断面図である。 サンプルの採取手順を示す説明図であり、（ａ）はガラス溶融炉からキャニスタに流下する溶融ガラスの一部をサンプリングカップに採取する第一工程を示し、（ｂ）はベース部上にサンプリングカップを載置する第二工程を示す。 （ｃ）はベース部にトップ部を取り付ける第三工程を示し、（ｄ）はサンプリングカップ内のガラスを粉砕する第四工程を示す。 （ｅ）はサンプル収納容器を下にするようにガラス粉砕充填装置を傾転させる第五工程を示し、（ｆ）はガラス粉砕充填装置を揺動させてサンプリングカップからガラス粉を落下させる第六工程を示し、（ｇ）はガラス粉砕充填装置からサンプル収納容器を取り外す第七工程を示す。

符号の説明

１ ガラス粉砕充填装置
２ サンプリングカップ
３ 密封容器
４ ガラス粉砕部
５ 漏斗部
６ ふるい
７ サンプル収納容器
８ 容器取付部
９ 低壁部
１３ ガラス粉
２０ ベース部
２１ トップ部
２４ 載置ガイド
２９ ジャバラ
３０ 粉砕ヘッド
３２ 押え部材
３８ ガラス片

Claims (5)

1. 放射性物質を含むガラス片を粉砕してガラス粉を形成すると共に該ガラス粉をふるいに通し、ふるいを通過したガラス粉をサンプル収納容器内に充填するガラス粉砕充填装置であって、上記ガラス片を収容するサンプリングカップと、該サンプリングカップを気密に収容する密封容器と、該密封容器に密封容器内のサンプリングカップ内に向けて伸長可能に形成されサンプリングカップ内のガラス片を粉砕するためのガラス粉砕部と、上記密封容器に外方に突出すると共に突端側を窄めて形成され、ガラス片を粉砕してなるガラス粉を密封容器外に案内するための漏斗部と、該漏斗部に設けられ密封容器外に案内するガラス粉を分別するためのふるいと、上記漏斗部の突端に形成され上記サンプル収納容器を気密かつ着脱自在に取り付けるための容器取付部とを備えたことを特徴とするガラス粉砕充填装置。
2. 上記密封容器は、上記サンプリングカップを載置するベース部と、該ベース部に気密に取り付けられサンプリングカップの上方を覆うトップ部とを備えた請求項１に記載のガラス粉砕充填装置。
3. 上記漏斗部は、上記密封容器の側方に突出して形成され、上記トップ部には、トップ部を上記ベース部に取り付けたとき上記サンプリングカップをベース部に押し付けて固定するための押え部材が設けられた請求項２に記載のガラス粉砕充填装置。
4. 上記サンプリングカップには、傾転されたときサンプリングカップ内のガラス粉が容易に流出するように側面の高さを低くされる低壁部が形成され、上記ベース部には、上記低壁部を上記漏斗部側に向けるように上記サンプリングカップの載置姿勢を規制する載置ガイドが設けられた請求項３に記載のガラス粉砕充填装置。
5. 上記ガラス粉砕部は、上記密封容器の外壁を形成すると共に内方に伸縮するジャバラと、このジャバラの先端に設けられ上記密封容器の外壁を形成すると共にガラス片を押し潰すための粉砕ヘッドとからなる請求項１〜４のいずれかに記載のガラス粉砕充填装置。

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