JPH0556925U - ガラス溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 ガラス溶融槽１２の側方に隔壁を介して側部
キャビティ１４を設けるとともに、該側部キャビティ１
４の下部とガラス溶融槽１２の下部とを連通する下部ス
ロート１９と、該側部キャビティ１４の液位とガラス溶
融槽１２の液位とを連通する上部スロート２０とを設
け、かつ該側部キャビティ１４内に加圧流体を送り出
し、側部キャビティ１４を通してガラス溶融槽１２内の
溶融ガラス１３を循環させるエアーリフト手段を設けた
ガラス溶融炉１。 【効果】 側部キャビティを通して溶融ガラスを循環さ
せて溶融槽内の対流を促進させることにより、ガラス素
材と放射性廃棄物を溶融ガラス内でより一層均一に混合
できる。また、溶融ガラスを対流させて溶融ガラス側か
ら原料側への対流伝熱と炉内プレナム壁から原料側への
輻射伝熱をそれぞれ促進させることができるので、溶融
炉の処理能力を増大させることができる。さらに炉底に
白金族元素が堆積するのを抑制することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、放射性廃棄物のガラス固化プラント等におけるガラス溶融炉に係わ り、特に、ガラス溶融槽内の溶融ガラスを循環させて対流を促進させるための技 術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ガラス固化プラントは、原子力発電プラントの使用済燃料再処理関連 施設で発生する高レベル放射性廃液等の廃棄物をガラス固化処理して、取り扱い 性を向上させるために設けられるものである。該ガラス固化プラントでは、気密 室に収容されているガラス溶融炉の中に、放射性廃液等の廃棄物およびガラス素 材を送り込んで溶融させるとともに、これらの溶融混合物を他に用意した容器内 に充填して徐冷固化させ、さらに、漏洩検査のための空気汚染モニターリング等 の一連のガラス固化処理を実施するようにしている。

【０００３】 図３は、ガラス溶融炉の従来例を示すもので、このガラス溶融炉は、耐火物、 断熱材等を複合させた構造物で囲まれた溶融槽１の側壁２に、先端面を内方に臨 ませた一対の電極３が水平状態に設けられ、また、溶融槽１の底部壁４の中心に 、上面を溶融槽１の内部に臨ませた底部電極５が設けられるとともに、溶融槽１ の天井壁６には、被溶融物の投入を行なうための原料供給口７や、溶融槽１内で 発生したオフガスの排出口（図示略）等が配設される。

【０００４】 このようなガラス溶融炉においては、被溶融物が前述の高レベル放射性廃棄物 （廃液）やガラス材料であると、一対の電極３の間、あるいは、電極３と底部電 極５との間に介在する導電体である溶融ガラスに電流を流すことによって、抵抗 発熱を生じさせて高温状態を維持し、溶融物である溶融ガラスの中に十分な量の 放射性元素を混入させた状態とした後、底部電極５と一対の電極３との間にも電 流を流して、底部電極５の近傍の溶融ガラス（放射性元素を取り込んだ状態の溶 融ガラス）を加熱して流動性を高め、この溶融ガラスを底部壁４の底部電極５に 開けた排出口８及びその下部の流下ノズル９から容器（キャニスター）に流下さ せて必要量充填し、その後の冷却によって徐々に固化状態に導く固化処理が行な われる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述したガラス溶融炉では、溶融したガラス素材と放射性廃棄 物との対流による混合効率が十分ではなく、そのため溶融ガラス中に取り込まれ ない放射性廃棄物が偏在してしまうおそれがあった。また、溶融ガラス側から原 料側への対流伝熱が十分ではなく、炉内プレナム壁から原料側への輻射伝熱も不 十分となって溶融炉の処理能力が十分確保できない問題もあった。更に、溶融し たガラス素材と放射性廃棄物との混合効率が十分でないために、溶融槽の炉底に 白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｃ等）が堆積し易くなり、加熱用電極間の短 絡などの不都合を招く問題もあった。

【０００６】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、溶融槽内の溶融ガラスを循環させ て対流を促進させ、ガラス素材と放射性廃棄物との混合、均一化をより一層向上 させるとともに、炉内の熱効率を向上させることのできるガラス溶融炉の提供を 目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案におけるガラス溶融炉は、溶融炉本体に囲まれた溶融槽内に電極を設け 、該電極の間に介在する導電体に通電することによって抵抗発熱を生じさせ、該 溶融槽内でガラス等の被溶融物を溶融状態とするガラス溶融炉において、溶融槽 の側方に隔壁を介して側部キャビティを設けるとともに、該側部キャビティの下 部と溶融槽の下部とを連通する下部スロートと、該側部キャビティの液位と溶融 槽の液位とを連通する上部スロートとを設け、かつ該側部キャビティ内に加圧流 体を送り出し、側部キャビティを通して溶融槽内の溶融ガラスを循環させるエア リフト手段を設けたものである。

【０００８】

【作用】

エアーリフト手段により側部キャビティに加圧流体を送り込むと、溶融槽内の 溶融ガラスが側部キャビティを通って循環流動するので、溶融槽内の溶融ガラス の対流が促進される。また、溶融ガラス面上のホットトップ割合を保持し、炉内 プレナム壁から原料側への輻射伝熱を促進させる。更に、溶融したガラス素材と 放射性廃棄物との対流による混合効果の促進が期待できるので、炉底に白金族元 素が堆積するのを抑制することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案におけるガラス溶融炉の一実施例を図１および図２に基づいて説 明する。これらの図中、符号１１はガラス溶融炉本体、１２は溶融槽、１３は溶 融ガラス、１４は側部キャビティである。

【００１０】 ガラス溶融炉本体１１は、溶融槽１２を囲む、アルミナ・クロム系等の耐火レ ンガ層、固形断熱材により構成される固形断熱層、柔軟性を有する断熱材により 構成される最外層断熱層などを有する断熱層と、これら断熱層を囲む金属製ケー シングなどから構成されている。このガラス溶融炉本体１１の上部には、溶融槽 １２に連通する原料投入口１５が設けられている。また、ガラス溶融炉本体１１ の炉底には、溶融槽１２内の溶融ガラス１３を流下させて、図示略の容器に充填 するための流下ノズル１６が設けられている。

【００１１】 溶融槽１２内には、先端が溶融ガラス１３に達するように一対の電極１７が対 向して配置されている。また、溶融炉本体底部には底部電極１８が設けられてい る。これら一対の電極１７の間、あるいは、電極１７と底部電極１８との間に電 流を流すことにより、これら電極間に介在する導電体である溶融ガラス１３に抵 抗発熱を生じさせ、溶融槽内を高温状態を維持できるようになっている。

【００１２】 溶融槽１２の側部には、隔壁を介して複数の側部キャビティ１４が設けられて いる。側部キャビティ１４は、縦穴状に形成され、その上端は開口している。 これら側部キャビティ１４と溶融槽１２との間には、側部キャビティ１４の底 部と溶融槽１２の底部を連通する下部スロート１９と、側部キャビティ１４の液 位と溶融槽１２の液位とを連通する上部キャビティ２０とが設けられている。

【００１３】 側部キャビティ１４内には、加圧流体供給パイプ（以下、供給パイプと略記す る）２１が挿入されている。この供給パイプ２１の先端は、側部キャビティ１４ の底部近傍に達するように挿入されている。また、その後端はコンプレッサを備 えた加圧流体供給系に接続されている。加圧流体供給系から供給される加圧流体 は、供給パイプ２１を通り、側部キャビティ１４内の溶融ガラス１３中に送り出 される。この加圧流体としては、空気、窒素ガス、アルゴンガス等の加圧ガスが 用いられる。

【００１４】 加圧流体供給系を駆動させて側部キャビティ１４内に加圧流体を送り込むと、 側部キャビティ１４内にある溶融ガラス１３の液位が上昇し、その溶融ガラスが 上部スロート２０を通って溶融槽１２に流れ込む。一方、溶融槽１２内の溶融ガ ラス１３は、下部スロート１９を通って側部キャビティ１４内に流れ込む。その 結果、溶融槽１２内の溶融ガラス１３は、下部スロート１９、側部キャビティ１ ４、上部スロート２０を通って循環する。

【００１５】 前述のガラス溶融炉では、ホウケイ酸ガラスなどのガラス素材および放射性廃 液等の廃棄物を原料投入口１５から投入し、各電極１７，１８の間に電流を流し て溶融槽１２内を高温状態とし、ガラス素材や廃棄物を溶融状態とする。ガラス 素材および廃棄物を投入した際に生じるオフガスは、図示略のオフガス排出経路 を通って溶融槽１２内から吸引排出される。なお、図１中の符号２２は、ガラス 素材および放射性廃棄物を原料として投入した際に形成されるコールドキャップ である。

【００１６】 そして加圧流体供給系を駆動させ、供給パイプ１１を通して側部キャビティ１ ４内に加圧流体を送り込むと、エアーリフトポンプの原理により、溶融槽１２内 の溶融ガラス１３が下部スロート１９、側部キャビティ１４、上部スロート２０ を通って循環する。

【００１７】 このように側部キャビティ１４を通して溶融槽１２内の溶融ガラス１３を循環 させ、溶融槽１２内の対流を促進することにより、溶融ガラス中に原料をより一 層均一に混合することができる。また、溶融ガラス１３の対流を促進することに より、溶融ガラス面上のホットトップ割合を保持し、炉内プレナム壁から原料側 への輻射伝熱を促進するとともに、コールドキャップ下部において溶融ガラス側 から原料側への対流伝熱を促進させ、その結果、溶融炉の処理能力を増大するこ とができる。更に、溶融ガラス素材と放射性廃棄物とを均一に混合できるので、 溶融炉の底に白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｃ等）が堆積するのを抑制でき る。

【００１８】 溶融槽１２で十分に混合された放射性廃棄物を含む溶融ガラス１３は、溶融槽 １２底部の流下ノズル１６を開け、別に用意した容器に充填され、徐冷後、密封 してガラス固化体とする。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のガラス溶融炉によれば、次のような優れた効果 が得られる。 側部キャビティを通して溶融槽内の溶融ガラスを循環流動させて溶融槽内の 対流を促進することにより、ガラス素材中に放射性廃棄物を均一に混合すること ができる。 溶融ガラスの対流を促進することにより、溶融ガラス面上のホットトップ割 合を保持し炉内プレナム壁から原料側への輻射伝熱を促進でき、その結果、溶融 炉の処理能力を増大することができる。 溶融ガラス素材と放射性廃棄物とを均一に混合できるので、溶融ガラス中に 放射性物質が偏在して炉底に白金族元素が堆積するのを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案におけるガラス溶融炉の一実施例を示す
側面断面図である。

【図２】図１と同じガラス溶融炉の正面断面図である。

【図３】従来のガラス溶融炉を例示する正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ ガラス溶融炉本体 １２ 溶融槽 １３ 溶融ガラス １４ 側部キャビティ １７ 電極 １８ 底部電極 １９ 下部スロート ２０ 上部スロート ２１ 加圧流体供給パイプ（エアーリフト）

フロントページの続き (72)考案者 坂井 彰 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融炉本体に囲まれた溶融槽内に電極を
   設け、該電極の間に介在する導電体に通電することによ
   って抵抗発熱を生じさせ、該溶融槽内でガラス等の被溶
   融物を溶融状態とするガラス溶融炉において、該溶融槽
   の側方に隔壁を介して側部キャビティを設けるととも
   に、該側部キャビティの下部と溶融槽の下部とを連通す
   る下部スロートと、該側部キャビティの液位と溶融槽の
   液位とを連通する上部スロートとを設け、かつ該側部キ
   ャビティ内に加圧流体を送り出し、側部キャビティを通
   して溶融槽内の溶融ガラスを循環させるエアーリフト手
   段を設けたことを特徴とするガラス溶融炉。