JP5129492B2 - 水平式ドラム缶供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄処理するドラム缶を回転炉床式プラズマ溶融処理装置へ供給するための水平式ドラム缶供給装置に関するものである。

原子力発電所などから発生する各種の無機物、金属及び有機物を含む放射性雑固体廃棄物の最終処理法として溶融処理が行われる。このような目的の放射性雑固体廃棄物の焼却溶融処理装置としては各種のものが知られており、特に回転炉床式プラズマ溶融処理装置は有用なものとされている。

回転炉床式プラズマ溶融処理装置とは、プラズマトーチの電極間に発生するプラズマアークを渦流ガスにより安定化させ、その高いエネルギーを利用して対象物を溶融処理する方式の装置である。原子力発電所等から発生する放射性雑固体廃棄物は、一般にドラム缶に詰められているが、回転炉床式プラズマ溶融処理装置では、ドラム缶ごと溶融処理装置内に供給され一括して溶融処理することができるため、放射性雑固体廃棄物の裁断等の前処理が不要であり、極めて効率的である。

回転炉床式プラズマ溶融処理装置へドラム缶を供給する方法としては、垂直式ドラム缶供給装置によりドラム缶を炉底部に設置する方法と、水平式ドラム缶供給装置によりドラム缶を切断しつつ炉内に供給する方法がある。炉が高温状態にあるときにドラム缶を供給する場合は、後者の水平式ドラム缶供給装置が用いられる。

水平式ドラム缶供給装置によりドラム缶を切断しつつ炉内に供給する方法の一つとして、特許文献１に基本的な原理が示されている。
特表平９−５０６４２３号公報

特許文献１の方法によれば、安全にドラム缶を炉内に供給することが可能であるが、本発明者が追試したところ、特許文献１の図４に示されるような供給方法（接触板を水冷）では、耐熱性に問題があり、炉内の高温を受けてドラム缶供給装置を構成する部品が溶融・変形あるいは脱落して、その機能を喪失するか、そこまで行かずとも部品が短時間で劣化して寿命が短く、実使用に耐えられないことが判明した。

本発明は上記従来技術に鑑み案出されたもので、回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置の耐熱性を、比較的簡易な設備構造により確実に改善し得る機構の提供を目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく、鋭意検討した結果、ドラム缶を保持するガイドレール付き円筒と、先端にドラム缶を押し移送させる円盤状押し板が設置されたロッドから構成される回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置として、押し板を特定構造にすることが極めて有効であることを見出し、本発明を完成した。

即ち本発明は、ドラム缶を保持するガイドレール付き円筒と、先端にドラム缶を押し移送させる円盤状押し板が設置されたロッドから構成される回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置であって、該押し板が2000℃耐熱、且つ熱伝導率1〜5W/mKの最上層、1500℃耐熱、且つ熱伝導率0.1〜0.5W/mKの中間層、1000℃耐熱、且つ熱伝導率0.02〜0.1W/mKの最下層の３層構造からなる断熱層にて炉内高温から保護されていることを特徴とする回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置である。

本発明の実施の形態を図１〜３に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の対象とする回転炉床式プラズマ溶融処理装置の略示断面図であり、図中、Ｂが溶融処理装置本体、Ａが水平式ドラム缶供給装置である。

水平式ドラム缶供給装置Ａの詳細を図２に示す。

本発明の水平式ドラム缶供給装置Ａは、ドラム缶を保持するガイドレール付き円筒１と、先端にドラム缶４を押し移送させる円盤状押し板２が設置されたロッドから構成される。円筒１はドラム缶４の直径より若干大きい内径を有し、複数本（８本程度）のガイドレール３が設けられている。一方、円筒１内に保持されたドラム缶４は、必要時に、先端にドラム缶４の直径より若干大きい直径を有する円盤状押し板２が設置されたロッドを水平式ドラム缶供給装置Ａの先端に押しつつ、ガイドレール付き円筒１を回転させることにより、回転しながら水平式ドラム缶供給装置Ａの先端に移動させられ、ドラム切断トーチ５により切断されつつ、炉内に供給される。供給されたドラム缶４はプラズマトーチ１０による処理により溶融処理される。１１は溶融物である。

円盤状押し板２には、円筒１に設けられたガイドレール３と噛み合う複数個のガイドレール用溝６が設けられている。

ドラム缶４を供給するための制御機構は、従来技術と同等で良いので、ここでは詳細な説明は割愛する。

稼動中、炉内温度は1700℃程度の高温となる。かかる高温の炉内からの輻射熱に曝される押し板２は、たとえ超耐熱合金を使っても金属材料単独では耐えられない。特別な冷却手段を施さない限りは押し板前面に断熱層を設けて炉内高温から押し板２を保護しなければならない。しかし炉内の高温に耐えうる耐火断熱材は一般に熱伝導率が高く（つまり断熱性が低く）耐火断熱材のみで押し板を保護しようとすると押し板機能に影響をきたすような厚い耐火断熱材を設置しなければならない。他方、熱伝導率が低い（つまり断熱性が高い）断熱材は耐熱性が低く炉内温度の1700℃程度の高温に耐えられない。

本発明では、押し板２を(1) 耐熱性が高い（断熱性は特に問わない）最上層、(2) 耐熱性・断熱性共に中程度の中間層、(3) 耐熱性は低いが断熱性に優れた最下層という３層構造により構成することにより、現実的な厚み（100mm前後）で耐熱性・断熱性共に満足させることができた。

押し板２部分の略示断面図を図３に示す。

具体的には、(1)最上層７は2000℃耐熱、熱伝導率1〜5W/mKのもので、材料としてはアルミナベース高密度不定形耐火材などから構成される。

(2) 中間層８は、1500℃耐熱、且つ熱伝導率0.1〜0.5W/mKのもので、材料としてはアルミナ系セラミックボードなどから構成される。

(3) 最下層９は、1000℃耐熱、且つ熱伝導率0.02〜0.1W/mKのもので、材料としては高機能微細シリカ断熱材などから構成される。

押し板の各層の厚み比率は断熱性能計算と各断熱材の耐熱温度制限により最適化すればよいが一般には、
最上層：中間層：最下層＝(4〜6)：(2〜4)：(1〜2)程度が好ましい。

また、押し板２の各層は、夫々、一つの部材により円盤状をなしていても良いが、夫々分断された複数のピースを連結することにより円盤状を形成していること（図２参照）が、熱膨張による断熱層の破損を防止する意味で好ましい。

連結には、３層を重ね、金属製の保持部材（アンカー部材）１２により夫々の層及び３層を連結するのが良い。

また、ドラム缶を直接押すために、押し板面に垂直に取り付けられた金属製縦板１３を取り付ける必要が有る場合は、金属製縦板を超耐熱合金で製作し、更に必要により、ロッド内に流路１４を設け、該流路に冷却ガス（窒素ガス等）Ｇを流すことにより、押し板の金属製縦板を冷却する構造を採用すると良い。

更に、ドラム缶を保持するガイドレール付き円筒の先端部は高温に曝され、変形等がしやすいことから、断熱材を設置するなどの対策をとると共に、先端部を取り替え可能な構造としておくことが好ましい。同時に、押し板の金属製縦板を冷却後、排出される冷却ガスは、高温に曝されるガイドレール付き円筒の先端部を冷却するような構造としておくのも好ましい。

本発明の対象とする回転炉床式プラズマ溶融処理装置の略示断面図である。 水平式ドラム缶供給装置の詳細を示す斜視図である。 押し板部分の略示断面図である。

符号の説明

Ａ 水平式ドラム缶供給装置
Ｂ 溶融処理装置本体
１ ガイドレール付き円筒
２ 円盤状押し板
３ ガイドレール
４ ドラム缶
５ ドラム切断トーチ
６ ガイドレール用溝
７ 押し板の最上層
８ 押し板の中間層
９ 押し板の最下層
１０ プラズマトーチ
１１ 溶融物
１２ 保持部材（アンカー部材）
１３ 金属製縦板
１４ ロッド内の流路
Ｇ 冷却ガス

Claims (3)

1. ドラム缶を保持するガイドレール付き円筒と、先端にドラム缶を押し移送させる円盤状押し板が設置されたロッドから構成される回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置であって、該押し板が2000℃耐熱、且つ熱伝導率1〜5W/mKの最上層、1500℃耐熱、且つ熱伝導率0.1〜0.5W/mKの中間層、1000℃耐熱、且つ熱伝導率0.02〜0.1W/mKの最下層の３層構造からなる断熱層にて炉内高温から保護されていることを特徴とする回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置。
2. 押し板の各層が、分断された複数のピースを連結することにより円盤状を形成している請求項１記載の回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置。
3. ロッド内に設けられた流路より供給されるガスにより押し板面に垂直に取り付けられてドラム缶を直接押すための金属製縦板を冷却する構造を有する請求項１記載の回転炉床式プラズマ溶融処理装置への水平式ドラム缶供給装置。

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