JP5455807B2 - 放射性廃棄物溶融炉の運転方法及び煙道閉塞防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電所などに設置される放射性廃棄物溶融炉の運転方法及び放射性廃棄物溶融炉の煙道閉塞防止装置に関するものである。

原子力発電所などの原子力施設においては、発生した金属、ガラス、コンクリート等の不燃性の放射性廃棄物を減容処理するために、放射性廃棄物溶融炉が使用されている。特許文献１に示すように、放射性廃棄物溶融炉の排ガスは煙道を経由してセラミックフィルタに送られ、さらにＨＥＰＡフィルタで微細な粒子状物質を除去したうえで大気中に放出されている。

放射性廃棄物中には亜鉛成分が含まれていることが多く、これを溶融する放射性廃棄物溶融炉の排ガス中には亜鉛蒸気が含まれる。しかし煙道中を流れる間に温度が低下するため、セラミックフィルタに到達する際には亜鉛蒸気は酸化亜鉛粒子となってセラミックフィルタを目詰まりさせることがある。このために短期間でセラミックフィルタを交換しなければならないという問題があった。

またセラミックフィルタに達する前の煙道の内部においても、酸化亜鉛粒子となって灰中に混入し、煙道に付着して成長すると煙道を閉塞することがあった。このために定期的に煙道の清掃が必要となるが、煙道を開放して人手で清掃するために冷却する必要があり、長時間の炉停止を必要とするうえ、清掃作業中に放射性ダストが飛散するおそれがあるため作業員が被曝する可能性もあった。

特開２００９−１９９８５号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、酸化亜鉛によるセラミックフィルタの目詰まりや、セラミックフィルタに達する前の煙道における酸化亜鉛による閉塞を抑制し、放射性廃棄物溶融炉の停止時間を短縮することができる放射性廃棄物溶融炉の運転方法及びそのための煙道閉塞防止装置を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の放射性廃棄物溶融炉の運転方法は、亜鉛成分を含有する放射性廃棄物が溶融される放射性廃棄物溶融炉の煙道を、溶融炉の出口部分で２直線が交差する形状に屈曲させて滞留部を形成し、亜鉛成分を含有する灰をこの滞留部に堆積させることにより、煙道の後段に設置されたフィルタの目詰まりを防止することを特徴とするものである。なお請求項２のように、滞留部に堆積させた灰を、シリンダ駆動式の灰押し出し部材によって定期的に放射性廃棄物溶融炉に返送することが好ましい。

また上記の課題を解決するためになされた本発明の放射性廃棄物溶融炉の煙道閉塞防止装置は、亜鉛成分を含有する放射性廃棄物が溶融される放射性廃棄物溶融炉の煙道を、溶融炉の出口部分で２直線が交差する形状に屈曲させ滞留部を形成するとともに、各直線部にシリンダ駆動式の灰押し出し部材をそれぞれ配置したことを特徴とするものである。なお請求項４のように、灰押し出し部材が、金属製の筒の内部に耐火物を充填した構造であることが好ましく、また請求項５のように、滞留部を、排ガス温度が亜鉛蒸気の凝結点となる位置に配置することが好ましい。

本発明によれば、溶融炉の出口部分に滞留部を形成し、亜鉛成分を含有する灰をこの滞留部に堆積させるようにしたので、後段のセラミックフィルタに到達する亜鉛蒸気量が減少し、セラミックフィルタの目詰まりを防止することができる。また煙道の途中における亜鉛成分の凝結量も減少するため、煙道の閉塞も防止される。なお、滞留部を２直線が交差する形状にし、各直線部にシリンダ駆動式の灰押し出し部材をそれぞれ配置しておけば、堆積した酸化亜鉛を含有する灰を確実に押し返して放射性廃棄物溶融炉に戻すことができ、作業員による作業を行わなくてもよい。

本発明の実施形態を示す全体図である。 要部の平面図である。 第２の実施形態の説明図である。 第２の実施形態の説明図である。 第２の実施形態の説明図である。 灰押し出し部材の断面図である。

以下に本発明の実施形態を示す。
図１において、１は放射性廃棄物溶融炉である。この放射性廃棄物溶融炉１は、セラミック製のキャニスタ２の内部に放射性雑固体廃棄物上方から投入し、周囲に設置された高周波コイル３により誘導加熱して溶融させる構造であり、その全体が気密室４の内部に収納されている。５は放射性廃棄物溶融炉１において発生した排ガスを後段のセラミックフィルタ６に導く煙道であり、放射性雑固体廃棄物に亜鉛成分が含有されている場合には、亜鉛ガスを含む排ガスが流れる。煙道入口における排ガス温度は１０００℃前後であるため亜鉛はガス状態であるが、煙道5を流れる間に温度が低下して９００℃以下になると亜鉛ガスは亜鉛となり、直ちに酸化されて酸化亜鉛となって排ガス中の灰と混合された状態で凝結する。

従来はこれらの灰や酸化亜鉛粒子はセラミックフィルタ６によって除去されていたのであるが、粒子径が非常に細かいためにセラミックフィルタ６が短期間の運転により目詰まりし、交換を余儀なくされていたことは前述の通りである。この問題を解決するために、本発明では放射性廃棄物溶融炉１の出口部分で煙道を屈曲させ、滞留部７を形成することによりこの部分で酸化亜鉛粒子を積極的に生成させる。この位置は、排ガス温度が亜鉛蒸気の凝結点となる位置、すなわち９００℃前後の位置とすることが好ましい。

図２はその部分の平面図であり、放射性廃棄物溶融炉１の上方から排ガスを吸引する煙道５を、第１煙道１１と第２煙道１２と第３煙道１３とから構成されるように屈曲させてある。各煙道１１〜１３は直線状であり、第１煙道１１と第２煙道１２とは直角に交差しており、第２煙道１２と第３煙道１３とは４５度の角度で交差している。放射性廃棄物溶融炉１から吸引された排ガスは第１煙道１１から第２煙道１２に流入するが、第１煙道１１の端部に滞留部７が形成されるため、この部分で滞留する間に酸化亜鉛粒子が生成する。また第２煙道１２から第３煙道１３に流入する部分にも滞留部７が形成されるため、この部分でも酸化亜鉛粒子が生成する。

生成された酸化亜鉛粒子は放置すると煙道５を閉塞する。そこで各直線部にシリンダ駆動式の灰押し出し部材２１、２２がそれぞれ配置されている。灰押し出し部材２１は第１煙道１１の端部に設けられたシリンダ２３によって第１煙道１１の内部を往復するものであり、第２煙道１２との接続部よりも後退した位置から、第１煙道１１の先端まで前進することができる。また灰押し出し部材２２は第２煙道１２の端部に設けられたシリンダ２４によって第２煙道１２の内部を往復するものであり、第３煙道１３との接続部よりも後退した位置から、第２煙道１２の先端まで前進することができる。なお第３煙道１３はセラミックフィルタ６に至るものである。

シリンダ２３、２４は、耐熱性の観点からエアシリンダを用いることが好ましい。また灰押し出し部材２１、２２は、煙道内周に付着した酸化亜鉛を掻き落とすことができるように、図６に示すとおりステンレス等の金属製の筒１４の内部に耐火物１５と断熱ボード１６とを充填した構造、あるいは筒１４の内部全体に耐火物１５を充填した構造とすることが好ましい。

これらのシリンダ２３、２４は常時は図２に実線で示す後退位置にあり、例えば毎日１回程度の頻度で作動させて堆積物を掻き落とす。先ず第２煙道１２の端部に設けられたシリンダ２４によって灰押し出し部材２２を前進させ、第２煙道１２の内部の堆積物を第１煙道１１に押し出す。次にシリンダ２３によって灰押し出し部材２１を前進させ、第１煙道１１の内部の堆積物を放射性廃棄物溶融炉１に返送する。

このようにして、煙道５の前部で酸化亜鉛を生成させて除去すれば、セラミックフィルタ６に到達する酸化亜鉛粒子は減少し、その目詰まりを抑制することができる。また滞留部７には灰押し出し部材２１、２２を設けたので、滞留部７が閉塞するおそれもない。

図３から図５は本発明の他の実施形態を示す断面図である。第１煙道１１に設置される灰押し出し部材２１のストロークは、第２煙道１２との接続部よりも後退した位置から、第１煙道１１の先端までとする必要があり、実際には１ｍを超える。このためシリンダもストロークの大きいものが必要となるが、放射性廃棄物溶融炉１が設置された部屋の天井３０が低い場合には、後退したピストンロッドが天井３０と干渉するおそれがある。

この実施形態は上記の問題を解決するために、シリンダを２段構成とし、１段目のシリンダ３１のピストンロッド３２の先端にブラケット３３を介して２段目のシリンダ３４を逆向きに取り付け、この２段目のシリンダ３４のピストンロッド３５の先端に灰押し出し部材２１を取り付けた構造を採用した。１段目のシリンダ３１は炉体に固定されている。

図３は、１段目のシリンダ３１のピストンロッド３２を後退させ、２段目のシリンダ３４のピストンロッド３５を伸ばした状態を示している。このとき灰押し出し部材２１は放射性廃棄物溶融炉１の直上に達している。

図４は２段目のシリンダ３４のピストンロッド３５を伸ばしたまま、１段目のシリンダ３１のピストンロッド３２を伸ばした状態を示している。このとき灰押し出し部材２１は１段目のシリンダ３１のストローク分だけ第１煙道１１内を後退する。

図５は１段目のシリンダ３１のピストンロッド３２を伸ばしたまま、２段目のシリンダ３４のピストンロッド３５を後退させた状態を示している。このとき灰押し出し部材２１は２段目のシリンダ３４のストローク分だけ第１煙道１１内を更に後退する後退する。

このように、シリンダ２３を２段構成とすれば、１段目のシリンダ３１と２段目のシリンダ３４のストロークの合計に相当するストロークで灰押し出し部材２１を動かすことができるので、各シリンダのストロークは小さくすることができる。このため天井３０等の障害物がある場合にも、干渉を回避することができる。

以上に説明した本発明によれば、酸化亜鉛によるセラミックフィルタの目詰まりや煙道の閉塞を抑制し、放射性廃棄物溶融炉の停止時間を短縮することができ、また作業員による閉塞物の除去作業も不要となるので、被曝のおそれもなくなる利点がある。

１ 放射性廃棄物溶融炉
２ キャニスタ
３ 高周波コイル
４ 気密室
５ 煙道
６ セラミックフィルタ
７ 滞留部
１１ 第１煙道
１２ 第２煙道
１３ 第３煙道
１４ 金属製の筒
１５ 耐火物
１６ 断熱ボード
２１ 灰押し出し部材
２２ 灰押し出し部材
２３ シリンダ
２４ シリンダ
３０ 天井
３１ １段目のシリンダ
３２ ピストンロッド
３３ ブラケット
３４ ２段目のシリンダ
３５ ピストンロッド

Claims (5)

1. 亜鉛成分を含有する放射性廃棄物が溶融される放射性廃棄物溶融炉の煙道を、溶融炉の出口部分で２直線が交差する形状に屈曲させて滞留部を形成し、亜鉛成分を含有する灰をこの滞留部に堆積させることにより、煙道の後段に設置されたセラミックフィルタの目詰まりを防止することを特徴とする放射性廃棄物溶融炉の運転方法。
2. 滞留部に堆積させた灰を、シリンダ駆動式の灰押し出し部材によって定期的に放射性廃棄物溶融炉に返送することを特徴とする放射性廃棄物溶融炉の運転方法。
3. 亜鉛成分を含有する放射性廃棄物が溶融される放射性廃棄物溶融炉の煙道を、溶融炉の出口部分で２直線が交差する形状に屈曲させ滞留部を形成するとともに、各直線部にシリンダ駆動式の灰押し出し部材をそれぞれ配置したことを特徴とする放射性廃棄物溶融炉の煙道閉塞防止装置。
4. 灰押し出し部材が、金属製の筒の内部に耐火物を充填した構造であることを特徴とする請求項３に記載の放射性廃棄物溶融炉の煙道閉塞防止装置。
5. 滞留部を、排ガス温度が亜鉛蒸気の凝結点となる位置に配置したことを特徴とする請求項３に記載の放射性廃棄物溶融炉の煙道閉塞防止装置。

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