JPH0763895A - 放射性雑固体廃棄物の溶融処理方法 - Google Patents

放射性雑固体廃棄物の溶融処理方法

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    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置構成材の高温侵食及び損耗の問題、及び
装置構成材の耐熱温度で設定される溶融運転温度の制限
の問題を同時に解決できるようにする。 【構成】 放射性雑固体廃棄物１６を一括してコールド
クルーシブル誘導溶融炉１２内に投入し、該溶融炉の高
周波コイル１４に高周波電流を供給して、雑固体廃棄物
中に含まれている導電性物質を溶融加熱時の起動源とし
て他の雑固体廃棄物も間接的に加熱し、全体を溶融状態
にする方法である。全体を溶融処理した後に、この溶融
物をキャニスター等に流し込んで、冷却して廃棄物固化
体２４とする。また上記の方法によって全体を溶融状態
にした後、溶融炉内で比重差により廃棄物成分を分離し
て、オーバーフロー法又は下抜き出し法によりそれぞれ
のキャニスター等に流し込み、廃棄物の分離取り出しを
行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コールドクルーシブル
誘導溶融法により、放射性雑固体廃棄物を分別すること
なく一括溶融処理する方法に関し、更に詳しく述べる
と、可燃物、金属、ガラス、その他の難燃物など様々な
種類の固体廃棄物を一括して減容・固化処理できる方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子力関連施設等から発生する放射性雑
固体廃棄物は、発生量が多く、また可燃物、金属、ガラ
ス、その他の難燃物など、様々な種類の物質が混在して
いる。この放射性雑固体廃棄物は、発生施設によって放
射能レベルや混在比率が異なるため、一概に比較するこ
とはできない。しかし、例えば再処理施設における高レ
ベル固体廃棄物では、金属、木材、ウエス等が雑多に混
じった状態であり、その比率は、作業内容によって一様
ではないが、大まかには９割が金属、残りが可燃物（ウ
エス等）と難燃物（ビニルシート等）と考えられる。
【０００３】このため、このように廃棄物成分が明確に
分別されておらず、且つその混入比率も様々な放射性雑
固体廃棄物を、一括して簡便に処理（減容・固化）でき
る技術の開発が望まれている。従来提案されている溶融
処理方法としては、プラズマ溶融等の高温溶融法があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の高温溶融
技術では、溶融物が溶融装置の構成材（炉壁耐火物や電
極など）に、溶融対象物の溶融温度条件で直接接触す
る。そのため構成材の高温侵食対策（侵食代又は構成材
の交換）、及び溶融温度の制限（構成材の強度を確保で
きる温度が上限）が大きな課題となっている。つまり激
しい高温侵食のために構成材の寿命が短く、交換によっ
て多量の二次廃棄物が発生するし、溶融温度が制限され
るために高融点金属の溶融処理が難しい。
【０００５】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、装置構成材の高温侵食及び損耗の問題、
及び装置構成材の耐熱温度で設定される溶融運転温度の
制限の問題を同時に解決できる放射性雑固体廃棄物の溶
融処理方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、放射性雑固体
廃棄物を一括してコールドクルーシブル誘導溶融炉内に
投入し、該溶融炉の高周波コイルに高周波電流を供給し
て、雑固体廃棄物中に含まれている導電性物質を溶融加
熱時の起動源として他の雑固体廃棄物も間接的に加熱
し、全体を溶融状態にする放射性雑固体廃棄物の溶融処
理方法である。そして、全体を溶融処理した後に、この
溶融物をキャニスター等の容器の中に流し込んで、冷却
して廃棄物固化体とする。また上記の方法によって全体
を溶融状態にした後、溶融炉内で比重差により廃棄物成
分を分離して、オーバーフロー法又は下抜き出し法によ
りそれぞれのキャニスター等の中に流し込み、廃棄物の
分離取り出しを行うこともできる。
【０００７】
【作用】コールドクルーシブル誘導溶融炉に投入された
放射性雑固体廃棄物のうち、その中に含まれている金属
は導電性があるので、高周波コイルへの高周波電流の供
給によって該金属中に電気が流れて誘導加熱される。つ
まり金属が溶融加熱の起動源となる。この発熱により周
囲の可燃物やガラスなどの難燃物は間接的に加熱され
る。混在する可燃物は燃焼して減容し、難燃物は溶融す
る。ガラス物質は、溶融状態になると導電性を呈するた
め、高周波コイルの高周波電流に応答して電流が流れ、
直接加熱される。このようにして徐々に溶融領域が拡大
し、やがて全体が溶融状態に達する。
【０００８】放射性雑固体廃棄物のうち金属は、電磁場
の作用により金属自体に浮上力が働くため溶融炉内壁に
は直接接触しない。またガラス物質の場合は、溶融炉内
壁との接触表面が冷却によって固体層（スカル）とな
り、溶融物が炉材に直接接触しないため、溶融炉の高温
侵食を防止できる。また溶融炉自体は水冷されているた
め、その耐熱温度に制限されることもない。そのため必
要電力の供給により、任意の温度で放射性雑固体廃棄物
を溶融処理することが可能である。
【０００９】
【実施例】図１は本発明方法を実施するための装置の一
例を示す説明図である。コールドクルーシブル誘導溶融
装置１０は、スリットで分割した水冷式銅製の溶融炉１
２を、水冷式の高周波コイル１４内に設置した構成であ
る。溶融炉１２内に放射性雑固体廃棄物１６を投入す
る。そして冷却水２０を循環させて装置を冷却し、高周
波電源盤２２から高周波コイル１４に高周波電流を供給
する。これによって、まず放射性雑固体廃棄物中の金属
が加熱され、その発熱により周囲の物質が間接的に加熱
される。放射性雑固体廃棄物のうち、混在する可燃物は
燃焼する。燃焼によって生成したガス中の放射性物質
は、オフガス系で捕集される。その他の難燃物は溶融状
態となる。なかでもガラス物質は溶融すると導電性を呈
するため、直接加熱されるようになる。従って高周波コ
イル１４に通電し続けることによって溶融状態が拡大さ
れ、 溶融炉内全体が溶融物１８となる。
【００１０】本発明方法では、溶融金属は電磁場の作用
により金属自体に浮上力が働き、溶融炉内壁には直接接
触しない。また溶融したガラス物質は、溶融炉内壁との
接触表面が冷却によって固体層（スカル）となり、溶融
物が炉材に直接接触しない。これによって溶融炉の高温
侵食を防止できる。また溶融炉自体は水冷されているの
で、その耐熱温度に制限されることもない。そのため必
要電力の供給により、任意の温度で放射性雑固体廃棄物
を溶融処理することが可能である。
【００１１】このようにして溶融処理した溶融物は、そ
の後キャニスター（ステンレス鋼製容器）の中に注入さ
れて、廃棄物固化体２４となる。また溶融炉１２の内部
全体を溶融状態にした後、比重差により廃棄物成分を分
離して、オーバーフロー法又は下抜き出し法により廃棄
物の分離取り出しを行うことも可能である。
【００１２】次に、模擬雑固体廃棄物を用いた実験例と
その結果について述べる。溶融装置は図１に示すのと同
様の構成である。ここで溶融炉は、内径５０mmφ、深さ
８０mmで、１０個のセグメントに分割されている構造の
ものを用いた。高周波コイルは、外径約１９０mmφ、高
さ約１００mmで、８ターンのダブルコイルである。また
供給した電力の高周波電源周波数は３００ｋHzである。
【００１３】模擬雑固体廃棄物としてステンレス鋼チッ
プ５０ｇとガラスビーズ５０ｇとの混合物を用い、上記
の試験条件で誘導加熱を行った。ステンレス鋼チップの
寸法は、縦横１０mm角、厚さ１mmである。また使用した
ガラスビーズの組成は表１に示す通りである。高周波コ
イルに高周波電流を通電すると、ステンレス鋼チップが
直接加熱の起動源となり最初に溶融し、その熱源で周囲
のガラスビーズが溶融した。溶融温度は約１５００℃で
あった。約３０分間保持した後、冷却した。冷却後、固
化体を取り出し、切断して観察した結果、ステンレス鋼
とガラスの双方が完全に溶融して固化体になったことが
確認できた。また上部にガラス、下部にステンレス鋼の
状態で、比重差により固化体内部で分離されていること
も確認できた。
【００１４】
【表１】
【００１５】なお上記実施例における試験条件、例えば
加熱コイルのターン数、溶融炉のセグメント（スリッ
ト）数、電源周波数などについては、溶融炉の寸法や溶
融対象物などによって最適値を設定したものであって、
本発明は上記の数値に限定されるものでないことは言う
までもない。
【００１６】
【発明の効果】本発明は上記のようにコールドクルーシ
ブル誘導溶融技術を用いているので、装置構成材と溶融
物が溶融状態で直接接触することがないため、構成材の
高温侵食が生じない。従って溶融装置の寿命が向上する
とともに、二次廃棄物の発生を低減できる。また従来の
溶融技術では構成材の耐熱温度が装置運転温度の上限で
あったが、本発明では溶融物自体が誘導加熱され構成材
は水冷されることから、この温度の制限が無くなる。そ
のため金属等の高融点物質を含む放射性雑固体廃棄物の
溶融処理が可能となる。本発明では、放射性雑固体廃棄
物の一部（金属）が溶融加熱時の起動源となるため、非
導電性物質を含む分別されていない放射性雑固体廃棄物
を一括して溶融処理することができる。また溶融物をキ
ャニスター等に充填する時に、該溶融物の比重差を利用
したオーバーフロー法や下抜き出し法を採用することよ
り廃棄物の分離処理も容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１０ コールドクルーシブル誘導溶融装置 １２ 溶融炉 １４ 加熱コイル １６ 放射性雑固体廃棄物 １８ 溶融物 ２０ 冷却水 ２２ 高周波電源盤 ２４ 廃棄物固化体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射性雑固体廃棄物をコールドクルーシ
    ブル誘導溶融炉内に投入し、該溶融炉の高周波コイルに
    高周波電流を供給して、雑固体廃棄物中に含まれている
    導電性物質を溶融加熱時の起動源として他の雑固体廃棄
    物も間接的に加熱し、全体を溶融状態にすることを特徴
    とする放射性雑固体廃棄物の溶融処理方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法によって全体を溶融
    状態にし、溶融炉内で比重差により廃棄物成分を分離し
    て、オーバーフロー法又は下抜き出し法により廃棄物の
    分離取り出しを行う放射性雑固体廃棄物の溶融処理方
    法。
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