JPH10332890A - Device for batch dissolution and lumping and method for dissolution and lumping - Google Patents

Device for batch dissolution and lumping and method for dissolution and lumping

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JPH10332890A
JPH10332890A JP13887597A JP13887597A JPH10332890A JP H10332890 A JPH10332890 A JP H10332890A JP 13887597 A JP13887597 A JP 13887597A JP 13887597 A JP13887597 A JP 13887597A JP H10332890 A JPH10332890 A JP H10332890A
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JP
Japan
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crucible
melting
melt
oxide
ingot
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Withdrawn
Application number
JP13887597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Tanaka
努 田中
Seiji Furuhashi
誠治 古橋
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To separate an oxide phase and an oxide phase of a contaminated oxide and make it possible to reduce secondary wastes by providing the bottom of a melting crucible with a melt exhaust nozzle whose cross section is uniform, opening only the upper part of a lumping crucible at a lower level and making the cross-sectional area of it smaller and smaller as the bottom is drawing near. SOLUTION: A dissolution crucible 1 has an upper opening 7 and melt exhaust nozzle 8. A solid material to be dissolved is loaded into the dissolution crucible 1 from the upper opening 7 by material supplying devices 15a and 15b, and the material dissolved inside the crucible 1, or a melt phase 11 of metal and a melt phase 12 of an oxide, is exhausted from the exhaust nozzle 8. The cross-sectional area of the dissolution crucible 1 becomes smaller and smaller toward the melt exhaust nozzle 8, but the cross-sectional shape of it is uniform. Then, a metal material containing an oxide and a reducer are poured into the dissolution crucible 1 and are heated by upper and lower induction coils 2 and 3 to be melted, and the melt obtained in the dissolution crucible 1 is exhausted into a lumping crucible 20 and is slowly cooled to extract a solid oxide and metal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、使用済み核燃料、
放射性廃棄物などの放射能で汚染された物質の体積を減
少させること、および成分を金属相と酸化物相に分離し
て後処理を容易にする技術に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spent nuclear fuel,
The present invention relates to a technique for reducing the volume of radioactively contaminated substances such as radioactive waste, and for separating components into a metal phase and an oxide phase to facilitate post-treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、汚染された不定形の固化物を材料
として、溶融により体積減少を行う装置としては、回転
炉床式プラズマ溶融炉(以下は、「PACT」という)
がJournal of the RANDEC No9 (12、1993) に開示されて
いる。PACTは回転する溶融炉に処理対象物を供給
し、プラズマ・アークによって溶融するもので、以下の
特徴を有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rotary hearth type plasma melting furnace (hereinafter, referred to as "PACT") has been used as an apparatus for reducing the volume of a contaminated amorphous solid by melting.
Is disclosed in Journal of the RANDEC No 9 (12, 1993). PACT supplies an object to be processed to a rotating melting furnace and melts it by a plasma arc, and has the following features.

【0003】(1) 遠心力による均一な撹拌が可能である
から、溶融固化体は均質で安定な性状が得られる。
(1) Since uniform stirring by centrifugal force is possible, a homogeneous and stable property of a molten solid can be obtained.

【0004】(2) 材料の形態に対する自由度が大きい。(2) The degree of freedom for the form of the material is large.

【0005】(3) 回転数の調整によって出湯を行うの
で、特殊な弁や炉の傾動等の複雑な装置を必要としな
い。
(3) Since tapping is performed by adjusting the number of revolutions, complicated devices such as special valves and tilting of the furnace are not required.

【0006】しかし、処理の対象物が本発明のように放
射性物質で汚染された材料の場合はこれらの方法でも下
記のような問題が残されている。
However, when the object to be treated is a material contaminated with a radioactive substance as in the present invention, these methods still have the following problems.

【0007】(1) 溶融炉の内張りに耐火物を使用してい
るため、溶損が生じ耐火物の定期的な交換が必要であ
る。特に対象物が汚染された材料の場合には、保守過程
において発生した耐火物は2次廃棄物となるので、別の
プロセスで処理する必要が新たに生じる。
(1) Since a refractory is used for the lining of the melting furnace, the refractory is damaged and requires periodic replacement of the refractory. In particular, when the object is a contaminated material, the refractory generated in the maintenance process becomes secondary waste, which necessitates another treatment.

【0008】(2) プラズマ・アークを発生させるために
Ar等のキャリヤー・ガスがトーチに供給されるが、そ
のため放射性物質が含まれた廃ガスの処理設備を大型化
する必要があるとともに、ガスの顕熱として失われるエ
ネルギーが大きい。
(2) A carrier gas such as Ar is supplied to a torch to generate a plasma arc. Therefore, it is necessary to increase the size of a waste gas treatment facility containing radioactive materials, The energy lost as sensible heat is large.

【0009】(3) プラズマ・トーチは消耗品なので定期
交換が必要である。特に放射性物質で汚染された 材料
を対象物とする場合は、交換操作を遠隔で行うため、装
置が複雑になるとともに作業性が低下する。
(3) Since the plasma torch is a consumable item, it needs to be periodically replaced. In particular, when the target is a material contaminated with radioactive materials, the replacement operation is performed remotely, which complicates the equipment and reduces workability.

【0010】上記の問題点を解消するために次の方法が
開示されている。
The following method has been disclosed to solve the above problems.

【0011】特公平6―45810号公報には回分式処
理炉の下端に付けた電磁ノズル装置が開示されている。
この電磁ノズルは任意の時間、回分処理炉で溶融を行っ
た溶融体をノズル材料が汚染されないよう炉外に取り出
す機能を有している。このような電磁ノズルでは、金属
に対しては有効であるが、ガラス等の酸化物あるいは酸
化物と金属の混合体を溶融する場合の開孔、およびその
後の流出に用いることは難しい。なぜなら、酸化物の電
気伝導度は温度依存性が顕著で、前記特公平6―458
10号公報に開示されているような周波数帯5x103
Hz〜5x105 Hzの高周波数を用いても水冷フィン
ガーで閉塞されている材料を誘導溶解することができな
いからである。
Japanese Patent Publication No. 6-45810 discloses an electromagnetic nozzle device attached to the lower end of a batch processing furnace.
This electromagnetic nozzle has a function of taking out a melt that has been melted in a batch processing furnace for an arbitrary time outside the furnace so that the nozzle material is not contaminated. Such an electromagnetic nozzle is effective for metals, but is difficult to use for opening holes when melting oxides such as glass or a mixture of oxides and metals, and for subsequent outflow. This is because the electrical conductivity of the oxide has a remarkable temperature dependency, and
Frequency band 5 × 10 3 as disclosed in
This is because even if a high frequency of 5 Hz to 5 × 10 5 Hz is used, the material closed by the water-cooled finger cannot be induced and dissolved.

【0012】特開平5―15950号公報には材料を誘
導溶解する場合、坩堝内から溶融材料を連続または間欠
的に適量流出する手段が開示されている。しかしこの方
法では、機械的なノズルの開閉装置がないため、溶融体
の排出または保持は、溶融体に作用する電磁力によって
のみ行われる。理論的には誘導電流は円環上を流れるの
で、溶融体の最下端では円環半径は零になる。このこと
は、溶融体に電磁力が作用しないことを意味しており、
この方法では溶融体の排出制御は難しいと考えられる。
JP-A-5-15950 discloses a means for continuously or intermittently discharging an appropriate amount of a molten material from a crucible when the material is induced and melted. However, in this method, since there is no mechanical nozzle opening / closing device, the discharge or holding of the melt is performed only by the electromagnetic force acting on the melt. Theoretically, the induced current flows on the ring, so that the ring radius becomes zero at the lowermost end of the melt. This means that no electromagnetic force acts on the melt,
It is considered that the discharge control of the melt is difficult in this method.

【0013】特開平7―3346号公報には磁気浮上誘
導溶解装置が開示されている。処理の対象物が電気伝導
度が高い金属の場合には磁気浮上が可能であるが、特に
ガラスに代表されるような酸化物の溶融の場合は、磁気
浮上を実現するために必要とする周波数が高く必然的に
高電圧となり、その結果、スパークが発生し実施が困難
である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-3346 discloses a magnetic levitation induction melting device. Magnetic levitation is possible when the object to be treated is a metal with high electrical conductivity, but especially when melting oxide such as glass, the frequency required to achieve magnetic levitation Is high and inevitably becomes a high voltage, and as a result, a spark is generated, which is difficult to implement.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、汚
染、特に放射能で汚染された材料であって、溶融過程で
溶融体の相分離が進行する系を対象としており、溶融後
相分離された固体を分離し得る装置およびその方法に関
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide systems which are contaminated, in particular radioactively contaminated, in which the phase separation of the melt proceeds during the melting process. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and a method for separating separated solids.

【0015】この目的を満足するために装置に求められ
る課題を以下に記述する。 (1) 金属と酸化物のいずれも溶融が可能である。 (2) 溶融炉の寿命が長く二次廃棄物を発生させない。 (3) 材料を任意の時間溶融し、短時間に系外に排出させ
ることが可能である。 (4) 金属相と酸化物相の相分離ができる。
Problems required for the apparatus to satisfy this object will be described below. (1) Both metals and oxides can be melted. (2) The melting furnace has a long service life and does not generate secondary waste. (3) The material can be melted for an arbitrary time and discharged out of the system in a short time. (4) Phase separation of the metal phase and the oxide phase can be performed.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】金属と酸化物の混合体を
溶解する方法としては、プラズマあるいは電子ビーム等
による方法がある。しかし、プラズマはキャリヤーガス
の処理が困難であり、電子ビームは高真空を維持するた
めの装置が複雑になるとともに、装置の保守を遠隔で行
うため作業性も低下する。
As a method for dissolving a mixture of a metal and an oxide, there is a method using plasma or an electron beam. However, plasma is difficult to process with a carrier gas, and an electron beam complicates a device for maintaining a high vacuum. In addition, workability is reduced because maintenance of the device is performed remotely.

【0017】本発明者等は、種々の実験を行い検討した
結果、下記の知見を得た。 (1) 酸化物と金属の混合体に、還元剤を添加すると、溶
融還元で金属が増加する。その結果、金属はピンチ力
(電流によって作られる磁場との相互作用)を受けて溶
解坩堝の中心に集まるとともに、磁場が完全に遮蔽さ
れ、磁場が遮蔽されると誘導電流が発生して大きなジュ
ール熱を発生させることができる。このため、金属と溶
解坩堝壁との間に存在する酸化物は誘導加熱だけでな
く、金属からの熱伝導および輻射伝熱により、通常のス
カル溶解(冷却壁と接触した溶融体が凝固・固化してセ
ルフライニングの断熱層を形成した状態で溶融を行う方
法)に比べて高い温度となり、スカル層が薄くなるとと
もに溶融プールの形状は溶解坩堝の形状に近い形にな
る。また電磁攪拌により速度場の対称性も高くなって安
定した溶解ができる。
The present inventors have conducted various experiments and studied, and as a result, have obtained the following findings. (1) When a reducing agent is added to a mixture of an oxide and a metal, the metal is increased by smelting reduction. As a result, the metal receives the pinch force (interaction with the magnetic field created by the electric current) and gathers at the center of the melting crucible. At the same time, the magnetic field is completely shielded. Heat can be generated. For this reason, the oxide existing between the metal and the melting crucible wall not only undergoes induction heating, but also undergoes normal skull melting (solidification and solidification of the melt in contact with the cooling wall) due to heat conduction and radiant heat transfer from the metal. In this case, the temperature is higher than in the case where the melting is performed in a state where the heat insulating layer is formed in the self-flying, the skull layer becomes thinner, and the shape of the molten pool becomes similar to the shape of the melting crucible. In addition, the electromagnetic stirring increases the symmetry of the velocity field, and enables stable dissolution.

【0018】(2) 溶解坩堝は耐火物を用いず、水冷が可
能な銅を使用し誘導コイルを外周に巻けば、スカル層が
形成され、その中で誘導溶解が行われるので溶解坩堝の
補修はほとんど必要がなくなる。万一、スカル層が剥が
れたとしてもこのスカルは下段の造塊坩堝に入り溶融体
で囲まれた状態で固化するので何ら問題が発生しない。
このため、特に放射能に汚染された材料の場合は溶解坩
堝が二次廃棄物にならない。
(2) The melting crucible is made of water-coolable copper without using a refractory material. If an induction coil is wound around the periphery, a skull layer is formed, and induction melting is performed in the melting coil. Is almost unnecessary. Even if the skull layer is peeled off, the skull enters the lower ingot crucible and solidifies in a state surrounded by the melt, so that no problem occurs.
For this reason, especially in the case of materials contaminated with radioactivity, the melting crucible does not become secondary waste.

【0019】(3) 溶融物の組成が多数の化学元素からな
る場合は回分式処理方式が不可欠である。なぜなら、連
続処理方式では比重が大きく融点の低い溶融物が優先的
に排出されるので、固体の性質が均一でないという問題
が起こる。この問題を解決するには、排出口を完全に閉
塞するとともに、必要なときに短時間で開口する技術が
必要である。そのためには、低温フィンガーおよび高温
フィンガーを適宜使いわける回分式処理法を用いること
で、この問題を解決することができる。
(3) When the composition of the melt is composed of a large number of chemical elements, a batch processing method is indispensable. This is because, in the continuous processing method, since a melt having a large specific gravity and a low melting point is preferentially discharged, there is a problem that the properties of the solid are not uniform. In order to solve this problem, a technique for completely closing the discharge port and opening the discharge port in a short time when necessary is required. To this end, this problem can be solved by using a batch processing method in which low-temperature fingers and high-temperature fingers are appropriately used.

【0020】ここで「低温フィンガー」とは、溶融物の
凝固を促進し溶融物が溶解坩堝から系外に排出してしま
うことを防ぐ働きがある。「高温フィンガー」とは、誘
導加熱されて溶解坩堝底部にある酸化物に対して溶融を
促進し、短時間で溶解坩堝底部から排出に必要な開口部
を設けることができるものである。
Here, the "low temperature finger" has a function of promoting solidification of the melt and preventing the melt from being discharged from the melting crucible to the outside of the system. The "high-temperature finger" is one that promotes melting of the oxide at the bottom of the melting crucible by induction heating and can provide an opening necessary for discharging from the bottom of the melting crucible in a short time.

【0021】(4) 排出した溶融物を造塊坩堝に入れると
比重分離により金属相と酸化物相に分離した固体が得ら
れ、坩堝形状が上部開口部が底部の横断面積より大きな
形状となっていれば造塊坩堝を反転するだけで、容易に
固体を取り出すことができる。
(4) When the discharged melt is put into an ingot crucible, a solid separated into a metal phase and an oxide phase by specific gravity separation is obtained, and the shape of the crucible is such that the top opening is larger than the cross-sectional area of the bottom. If it is, the solid can be easily taken out simply by inverting the ingot crucible.

【0022】本発明は、このような知見に基づきなされ
たもので、その要旨は下記(A)〜(C)の通りであ
る。
The present invention has been made based on such findings, and the gist is as follows (A) to (C).

【0023】(A)内部雰囲気調整が可能で、上部に溶
解材料を供給するための材料供給手段を備えたチャンバ
ーと、前記チャンバーの内部上段に設けた外周に誘導コ
イルを具備した溶解坩堝と、前記チャンバーの内部下段
に設けた造塊坩堝とを備えた回分式溶解、造塊装置であ
って、上段の溶解坩堝の溶解部の下部は下部に向かうに
従い横断面積が小さくなっており、互いに絶縁された冷
却できる複数のセグメントから構成されており、溶解坩
堝の底部には横断面形状が一定の溶融物排出ノズルを備
えており、下段の造塊坩堝は、上部のみ開口しており、
横断面積が上部から底部に向かうに従い小さくなってい
ることを特徴とする回分式溶解、造塊装置。
(A) A chamber capable of adjusting the internal atmosphere and provided with a material supply means for supplying a molten material to an upper portion, a melting crucible provided with an induction coil on an outer periphery provided in an upper part of the chamber, A batch melting and ingot making apparatus having an ingot crucible provided in the lower part of the inside of the chamber, wherein the lower part of the melting part of the upper melting crucible has a smaller cross-sectional area toward the lower part, and is insulated from each other. It is composed of a plurality of segments that can be cooled and has a melt discharge nozzle with a constant cross-sectional shape at the bottom of the melting crucible, the lower stage ingot crucible is open only at the top,
A batch type melting and agglomeration apparatus, wherein the cross-sectional area decreases from the top to the bottom.

【0024】(B)前記造塊坩堝は、縦方向のスリット
を有する冷却構造で構成されおり、外周に誘導コイルを
設けることを特徴とする前記(A)項に記載の回分式溶
解、造塊装置。
(B) The batch melting crucible according to the above (A), wherein the ingot crucible is constituted by a cooling structure having a slit in a vertical direction, and an induction coil is provided on the outer periphery. apparatus.

【0025】(C)溶解坩堝に酸化物を含む金属材料と
還元剤を投入して加熱溶融し、造塊坩堝に溶解坩堝で得
られた溶融物を排出させ、徐冷して酸化物および金属の
固体を取り出すことを特徴とする前記(A)項または
(B)のいずれかに記載の装置を用いた回分式溶解、造
塊法。
(C) A metal material containing an oxide and a reducing agent are charged into a melting crucible and heated and melted. The melt obtained in the melting crucible is discharged into an ingot crucible, and gradually cooled to form an oxide and a metal. A batch-type melting and agglomeration method using the apparatus according to any of the above (A) or (B), wherein the solid is taken out.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1の本発明例の概要を表す装置
の縦断面模式図に基づき発明の実施の形態について以下
に説明する。なお、図2(a)、(b)は、図1の溶解
坩堝1および造塊坩堝20の絶縁スリット部9,10を
部分的に拡大した模式図である。図4は、図1の造塊坩
堝20に誘導コイル25を用いたときの縦断面模式図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below based on a schematic longitudinal sectional view of an apparatus showing an outline of an example of the present invention shown in FIG. FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams in which the insulating slit portions 9 and 10 of the melting crucible 1 and the ingot crucible 20 of FIG. 1 are partially enlarged. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view when the induction coil 25 is used for the ingot crucible 20 of FIG.

【0027】溶解原料と接触する部分、例えば溶解坩堝
1および造塊坩堝20は雰囲気チャンバー17に収容
し、汚染物が周辺に漏れないようになっている。また、
雰囲気チャンバー17には脱気口16、不活性ガス供給
口18の雰囲気調整補助装置が備えられている。
The parts that come into contact with the molten raw material, for example, the melting crucible 1 and the ingot crucible 20 are housed in an atmosphere chamber 17 so that contaminants do not leak to the periphery. Also,
The atmosphere chamber 17 is provided with an auxiliary device for adjusting the atmosphere of the deaeration port 16 and the inert gas supply port 18.

【0028】装置の全体は上下に配置された溶解坩堝1
および造塊坩堝20から成り、溶解坩堝1は上部開口部
7と溶融物排出ノズル8を有する。上部開口部7からは
材料供給装置15a、15bにて、固体状の溶解材料が
溶解坩堝1の内に装入され、溶融物排出ノズル8からは
溶解坩堝1の内で溶融された材料、すなわち金属の溶融
相11および酸化物の溶融相12が排出される。
The entire device is a melting crucible 1 arranged vertically
The melting crucible 1 has an upper opening 7 and a melt discharge nozzle 8. From the upper opening 7, solid material is charged into the melting crucible 1 by the material supply devices 15a and 15b, and from the melt discharge nozzle 8, the material melted in the melting crucible 1, that is, The molten phase 11 of the metal and the molten phase 12 of the oxide are discharged.

【0029】溶解坩堝1の横断面積は溶融物排出ノズル
8に向かって縮小しているが、溶融物排出ノズル8の横
断形状は一定である。横断面積が縮小する部分では主に
材料の加熱およびそれに続く溶解、還元が行われ、一定
の部分では溶解坩堝1のノズルとしての機能を有してい
る。したがって、加熱、溶解、および還元部(以下、溶
解部という)と溶融物排出ノズルの二つの機能を持って
いれば必ずしも図1に示した形状の溶解坩堝に限定され
ない。しかし、溶解部とノズル部の間隙から溶融体が系
外に流出することを避けるために、一般に両者が結合し
ている構造が望ましい。すなわち、溶解部と溶融物排出
ノズル8は上下につながった構造とすることが好まし
い。
Although the cross-sectional area of the melting crucible 1 decreases toward the melt discharge nozzle 8, the cross-sectional shape of the melt discharge nozzle 8 is constant. In a portion where the cross-sectional area is reduced, heating and subsequent melting and reduction of the material are mainly performed, and in a certain portion, the material has a function as a nozzle of the melting crucible 1. Therefore, as long as it has two functions of a heating, melting, and reducing section (hereinafter, referred to as a melting section) and a melt discharge nozzle, it is not necessarily limited to the melting crucible having the shape shown in FIG. However, in order to prevent the melt from flowing out of the system from the gap between the melting part and the nozzle part, a structure in which the two are generally connected is desirable. That is, it is preferable that the melting part and the melt discharge nozzle 8 have a structure connected vertically.

【0030】図2(a)に示すように、溶解坩堝1には
縦方向に沿って絶縁機能(絶縁体はマイカ等)を持つ絶
縁スリット9が所定の区間設けられている。すなわち、
溶解坩堝1の壁は各セグメントに分かれおり、各セグメ
ントはそれぞれ冷却可能な構造をしている。
As shown in FIG. 2A, the melting crucible 1 is provided with an insulating slit 9 having an insulating function (the insulator is mica or the like) in a predetermined section along the longitudinal direction. That is,
The wall of the melting crucible 1 is divided into segments, and each segment has a structure that can be cooled.

【0031】溶解坩堝1の外周には坩堝から一定の間隙
を空けて少なくとも2種類の上部誘導コイル2および下
部誘導コイル3がそれぞれ巻かれており、上部誘導コイ
ル2、3は水冷できる構造となっている。上部誘導コイ
ル2は材料の加熱、溶解、および還元に用いられ、下部
誘導コイル3は溶融物の排出の制御に用いられる。
At least two types of upper induction coils 2 and lower induction coils 3 are wound around the outer periphery of the melting crucible 1 with a certain gap from the crucible, and the upper induction coils 2 and 3 are configured to be water-cooled. ing. The upper induction coil 2 is used for heating, melting and reducing the material, and the lower induction coil 3 is used for controlling the discharge of the melt.

【0032】材料供給装置15a、15bから供給され
た材料の一部は溶解坩堝1内で化学反応(還元反応)を
起こして、酸化物材料から金属等の電気伝導度の高い物
質を形成する。
A part of the material supplied from the material supply devices 15a and 15b undergoes a chemical reaction (reduction reaction) in the melting crucible 1 to form a material having high electric conductivity such as a metal from the oxide material.

【0033】溶融物排出ノズル8の内側には高温フイン
ガー14aおよび低温フインガー14bが挿入できる構
造となっている。高温フインガー14aを溶融物排出ノ
ズル8内に挿入し、必要により下部誘導コイル3を誘導
加熱すると、溶融物排出ノズル8の内壁に溶融物が付着
して凝固するのを防止できる。一方、溶融物排出ノズル
8が加熱されるので、高温フインガー14aを抜くこと
により、短時間で溶融物を造塊坩堝20内に排出するこ
とができる。
A high-temperature finger 14a and a low-temperature finger 14b can be inserted inside the melt discharge nozzle 8. When the high-temperature finger 14a is inserted into the melt discharge nozzle 8 and the lower induction coil 3 is induction-heated as necessary, it is possible to prevent the melt from adhering to the inner wall of the melt discharge nozzle 8 and solidifying. On the other hand, since the melt discharge nozzle 8 is heated, the melt can be discharged into the ingot crucible 20 in a short time by removing the high-temperature fingers 14a.

【0034】低温フィンガー14bは冷却されており、
溶融物排出ノズル8内に挿入すると溶解坩堝1内の底部
にある溶融物の凝固が促進され、溶融物排出ノズル8か
ら溶融物が排出するのを防いでいる。
The low temperature finger 14b is cooled,
When inserted into the melt discharge nozzle 8, solidification of the melt at the bottom in the melting crucible 1 is promoted, and the discharge of the melt from the melt discharge nozzle 8 is prevented.

【0035】溶融物排出ノズル8の下端部には、高温フ
インガーおよび低温フインガーを溶融物排出ノズル8内
に挿入できる図示されていない装置が備えられている。
At the lower end of the melt discharge nozzle 8, there is provided a device (not shown) for inserting a high-temperature finger and a low-temperature finger into the melt discharge nozzle 8.

【0036】造塊坩堝20は上部のみ開口しており、横
断面積が上部から底部に向かうに従い小さくなっている
坩堝である。この造塊坩堝20の中では溶融物の冷却を
緩慢に進行させるために熱伝導度が小さい坩堝材質が選
択される。また、図2(b)に示すように、縦方向に沿
って必要に応じて絶縁スリット10を設け、その周囲を
図4に示すように誘導コイル25が取り巻いた構造をし
ており、誘導加熱を行いつつ冷却することもできる。図
2(b)において冷却手段は図示しないが例えば図2
(a)に準じた構造とすれば良い。
The ingot crucible 20 is a crucible having an opening only at the top and a cross-sectional area decreasing from the top to the bottom. In the ingot crucible 20, a crucible material having a small thermal conductivity is selected in order to slowly cool the melt. Also, as shown in FIG. 2B, an insulating slit 10 is provided along the longitudinal direction as necessary, and the periphery thereof is surrounded by an induction coil 25 as shown in FIG. It can also be cooled while performing. Although the cooling means is not shown in FIG.
What is necessary is just to make it the structure according to (a).

【0037】このような装置を用いて材料の減容と相分
離は次のように行われる。溶融物排出ノズル8を高温フ
ィンガー14aで塞いだ後、溶解坩堝1に酸化物と必要
な量の還元剤を添加する。また溶融初期で溶融坩堝内が
酸化物と還元剤だけの時は金属(鉄、鉄合金等)も添加
し、2種類の溶解原料は材料供給装置15a、15bを
用いて行ないその後、容器内を不活性ガスの雰囲気にす
るとともに、溶解坩堝1の冷却を行う。続いて溶解坩堝
1の上部誘導コイル2と下部誘導コイル3に高周波電流
を供給する。この状態でまず誘導加熱により高温フィン
ガー14aが加熱され、坩堝底部の材料の一部が溶融す
る。この時点では溶解坩堝1の横断面積縮小部の加熱は
促進されない。なぜなら、常温における酸化物は電気伝
導度が低く、誘導加熱を受けないからである。溶融を短
時間に横断面積縮小部に拡大するためには坩堝の上部か
ら適宜補助加熱(プラズマ、マイクロ波等)を行っても
よい。
Using such an apparatus, volume reduction and phase separation of the material are performed as follows. After closing the melt discharge nozzle 8 with the high-temperature finger 14a, an oxide and a necessary amount of a reducing agent are added to the melting crucible 1. In the initial stage of melting, when the melting crucible contains only an oxide and a reducing agent, a metal (iron, iron alloy, etc.) is also added, and two kinds of melting raw materials are supplied using the material supply devices 15a and 15b. At the same time as the atmosphere of the inert gas, the melting crucible 1 is cooled. Subsequently, a high-frequency current is supplied to the upper induction coil 2 and the lower induction coil 3 of the melting crucible 1. In this state, first, the high-temperature finger 14a is heated by induction heating, and a part of the material at the bottom of the crucible is melted. At this time, heating of the cross-sectional area reduced portion of the melting crucible 1 is not promoted. This is because oxides at room temperature have low electric conductivity and do not receive induction heating. In order to expand the melting to the cross-sectional area reduction portion in a short time, auxiliary heating (plasma, microwave, etc.) may be appropriately performed from the top of the crucible.

【0038】次に、酸化物の温度が上昇して自己発熱を
開始すると溶解坩堝1の下部誘導コイル3の高周波電流
の供給を停止することによって、高温フィンガー14a
の温度を下げると共に、高温フィンガー14aが酸化物
と反応することを防止する。溶融物排出ノズル8の閉鎖
を確実に行うには高温フインガー14aの温度を下げ
て、溶融物排出ノズル8の上端に凝固層を形成して溶融
体が排出しないことを確認した後に、代わりに低温フィ
ンガー14bを挿入すると良い。
Next, when the temperature of the oxide rises and self-heating starts, the supply of the high-frequency current to the lower induction coil 3 of the melting crucible 1 is stopped, so that the high-temperature fingers 14 a
And to prevent the high-temperature fingers 14a from reacting with the oxide. To ensure that the melt discharge nozzle 8 is closed, lower the temperature of the high-temperature finger 14a to form a solidified layer at the upper end of the melt discharge nozzle 8 and confirm that the melt is not discharged. It is preferable to insert the finger 14b.

【0039】炉内、特に横断面積の縮小部は誘導加熱に
より昇温すると共に、酸化物は溶融を開始し、溶融還元
反応が進行してその結果、溶融物の中には金属が生成す
る。生成した金属は電磁攪拌の結果、衝突を繰り返して
成長し、電磁ピンチ力を受けるため、この金属は大きな
溶融金属の塊となって、坩堝のほぼ中央部にあたかも酸
化物のプールに浮いている状態になる。そして、ジュー
ル発熱量の大半は溶融金属の塊に集中し、熱伝導および
輻射で周囲の酸化物の昇温と溶解が促進される。このよ
うな金属の発熱現象が起こるため、従来よりも低い周波
数で酸化物を溶解できる点に本発明の特徴がある。
The temperature in the furnace, particularly in the reduced area of the cross-sectional area, is raised by induction heating, and the oxide starts melting, and the smelting reduction reaction proceeds, and as a result, metal is generated in the melt. As a result of the electromagnetic stirring, the generated metal grows through repeated collisions and receives an electromagnetic pinch force, so this metal becomes a large lump of molten metal and floats almost in the center of the crucible as if it were a pool of oxide. State. Most of the Joule heat is concentrated in the molten metal lump, and the temperature rise and melting of the surrounding oxides are promoted by heat conduction and radiation. The feature of the present invention resides in that oxides can be dissolved at a lower frequency than in the past because such a heat generation phenomenon of the metal occurs.

【0040】金属に比べると酸化物は電気伝導度が小さ
いため単位体積あたりのジュール発熱量が小さく、冷却
坩堝と接触した部分は凝固していわゆるスカル層を形成
する。
Oxide has a lower electric conductivity than metal, and therefore generates less Joule heat per unit volume, and a portion in contact with the cooling crucible solidifies to form a so-called skull layer.

【0041】溶融還元反応が飽和に到達した段階で排出
作業に移る。溶融物排出ノズル8を高温フィンガー14
aと交換して溶解坩堝1の下部誘導コイル3に電力を供
給する。高温フィンガー14aが昇温して炉底部の溶融
が進行し、所定の大きさの開口部が得られた段階で、高
温フィンガー14aを下方に引くとともに排出湯の通路
と干渉しない所定の場所に高温フィンガー14aを移動
させる。このようにして溶融金属と溶融酸化物は造塊坩
堝20に注湯される。
At the stage when the smelting reduction reaction reaches saturation, the discharge operation is started. Connect the melt discharge nozzle 8 to the hot finger 14
Power is supplied to the lower induction coil 3 of the melting crucible 1 in exchange for a. When the temperature of the high-temperature finger 14a rises and melting of the furnace bottom progresses, and an opening of a predetermined size is obtained, the high-temperature finger 14a is pulled down and the high-temperature finger 14a is moved to a predetermined place that does not interfere with the path of the discharged hot water. The finger 14a is moved. Thus, the molten metal and the molten oxide are poured into the ingot crucible 20.

【0042】造塊坩堝20に注湯された溶融物は徐々に
冷却されて固体となる。このときの冷却速度が重要で、
少なくとも金属と酸化物の比重分離が進行するために必
要とする程度の時間は溶融状態を維持する必要がある。
そのため必要に応じて造塊坩堝20内を誘導加熱する誘
導コイル25を備えている。造塊坩堝20は必要に応じ
て絶縁機能を持つ絶縁スリット10が配置されているた
め、高周波電磁場を造塊坩堝20の中に印加することが
可能である。
The molten material poured into the ingot crucible 20 is gradually cooled to a solid. The cooling rate at this time is important,
It is necessary to maintain the molten state for at least the time required for the specific gravity separation of the metal and the oxide to proceed.
For this purpose, an induction coil 25 for induction heating the ingot crucible 20 is provided as needed. Since the insulated slit 10 having an insulating function is arranged in the ingot crucible 20 as necessary, it is possible to apply a high-frequency electromagnetic field into the ingot crucible 20.

【0043】[0043]

【実施例】図1に示す装置を用いて下記の溶解原料を溶
解、造塊した。溶解原料は、FP(再処理後の使用済み
核燃料)およびCP(配管腐食生成物)の混合物を化焼
・気化処理した後、使用済み核燃料の処理を想定して、
模擬使用済み核燃料としてCr,Fe,Ni,Se,R
b,Sr,Y,Zr,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,
Ag,Cd、In,Sn,Sb,Te、Cs,Ba,L
a,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gdを主成分とす
る酸化物500gを材料供給装置15aに装入した。
EXAMPLES Using the apparatus shown in FIG. 1, the following raw materials were melted and agglomerated. Dissolved raw material is assumed to be a process of spent nuclear fuel after calcination and vaporization of a mixture of FP (spent nuclear fuel after reprocessing) and CP (piping corrosion product),
Cr, Fe, Ni, Se, R as simulated spent nuclear fuel
b, Sr, Y, Zr, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd,
Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, L
500 g of an oxide containing a, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, and Gd as main components was charged into the material supply device 15a.

【0044】還元剤は、窒化珪素130gを装入した。
なお、TRU(超ウラン元素)の熱力学的挙動はランタ
ニド系元素で代替できると考え放射能を持つ危険なTR
U元素は除いた。
As a reducing agent, 130 g of silicon nitride was charged.
It is considered that the thermodynamic behavior of TRU (transuranium element) can be replaced by lanthanide-based elements,
U element was excluded.

【0045】次に溶解坩堝1、造塊坩堝20、溶解坩堝
の上部誘導コイル2および下部誘導コイル3に冷却水を
供給するとともにに、溶解坩堝1および造塊坩堝2をA
r雰囲気にした。
Next, while cooling water is supplied to the melting crucible 1, the ingot crucible 20, and the upper induction coil 2 and the lower induction coil 3 of the melting crucible, the melting crucible 1 and the ingot crucible 2
r atmosphere.

【0046】(実施例1)溶解坩堝1および造塊坩堝2
0は下記のものを使用し、溶解坩堝の上部誘導コイル2
には出力最大100KW、周波数400KHZで、下部
誘導コイル3には最大出力20kW、周波数1MHzの
高周波電流を供給した。
(Example 1) Melting crucible 1 and ingot crucible 2
0 uses the following, and the upper induction coil 2 of the melting crucible
And the lower induction coil 3 was supplied with a high-frequency current having a maximum output of 20 kW and a frequency of 1 MHz.

【0047】 (溶解坩堝) (造塊坩堝) 材 質 :銅 材 質 :銅 内部構造 :水冷 内部構造 :非水冷または水冷 上部開口部内径 :100mm 上部内径 :100mm 下部開口部内径 : 15mm 下部内径 : 70mm 横断面縮小部高さ:150mm スリット幅:0.2mm 横断面一定部高さ: 20mm スリット数: 20本 スリット幅 :0.2mm スリット数 : 28本 また、溶解坩堝1の上部誘導コイル2、下部誘導コイル
3および造塊坩堝20の誘導コイル25は下記のものを
使用した。
(Melting crucible) (Ingot crucible) Material: Copper Material: Copper Internal structure: Water-cooled Internal structure: Non-water-cooled or water-cooled Upper opening inner diameter: 100 mm Upper inner diameter: 100 mm Lower opening inner diameter: 15 mm Lower inner diameter: 70 mm height of reduced cross section: 150 mm slit width: 0.2 mm height of fixed cross section: 20 mm Number of slits: 20 Slit width: 0.2 mm Number of slits: 28 Further, the upper induction coil 2 of the melting crucible 1, The following were used for the lower induction coil 3 and the induction coil 25 of the ingot crucible 20.

【0048】 (溶解坩堝の上部誘導コイル) (溶解坩堝の下部誘導コイル) 材 質:銅 材 質:銅 内 径:160mm 内 径:150mm 外 径:180mm 外 径:170mm 横断面:7×5mm2 横断面:7×5mm2 肉 厚: 1mm 肉 厚: 1mm (造塊坩堝の誘導コイル) 材 質:銅 内 径:55mm 外 径:75mm 横断面:7×5mm2 肉 厚: 1mm 続いて、溶解坩堝下部の溶融物排出ノズル8から外径1
4mm、長さ100mmの黒鉛材質から成る高温フィン
ガー14aを装入して、溶融物排出ノズル8を閉塞し
た。溶解坩堝の上部誘導コイル2に高周波電流400K
HZを供給して高温フィンガーの温度が1800℃に到
達した時点で、化学当量を満足する条件で、溶解坩堝の
下部における材料の層厚が2mmになるまで酸化物と還
元剤を装入した。
(Upper induction coil of melting crucible) (Lower induction coil of melting crucible) Material: Copper Material: Copper Inner diameter: 160 mm Inner diameter: 150 mm Outer diameter: 180 mm Outer diameter: 170 mm Cross section: 7 × 5 mm 2 Cross section: 7 × 5 mm 2 wall thickness: 1 mm Wall thickness: 1 mm (Induction coil of ingot crucible) Material: Copper Inner diameter: 55 mm Outer diameter: 75 mm Cross section: 7 × 5 mm 2 wall thickness: 1 mm Subsequently, melting Outer diameter 1 from melt discharge nozzle 8 below crucible
A high-temperature finger 14a made of a graphite material having a length of 4 mm and a length of 100 mm was charged, and the melt discharge nozzle 8 was closed. High frequency current of 400K is applied to the upper induction coil 2 of the melting crucible.
When HZ was supplied and the temperature of the high-temperature finger reached 1800 ° C., an oxide and a reducing agent were charged under a condition satisfying the chemical equivalent until the layer thickness of the material at the lower portion of the melting crucible became 2 mm.

【0049】その後、溶解坩堝1の上部誘導コイル2へ
の電流供給を停止すると、水冷されている溶解坩堝1に
より高温フィンガー14aと材料の冷却を促進して坩堝
下部で溶融物が固化し始めた。安定した固化体23が形
成されノズルを塞ぐようになった後、高温フィンガー1
4aを溶解坩堝1の溶融物排出ノズル8から抜いた後、
その代わりに予め水冷された銅材質から成る低温フィン
ガー14bを挿入した。
Thereafter, when the current supply to the upper induction coil 2 of the melting crucible 1 was stopped, the cooling of the high-temperature finger 14a and the material was promoted by the water-cooled melting crucible 1, and the melt began to solidify at the lower part of the crucible. . After the stable solidified body 23 is formed and the nozzle is closed, the high-temperature finger 1
After pulling out 4a from the melt discharge nozzle 8 of the melting crucible 1,
Instead, a low-temperature finger 14b made of a copper material which was previously cooled with water was inserted.

【0050】なお、高温フインガーおよび低温フインガ
ーは下記のものを使用した。 (高温フィンガー) (低温フィンガー) 材 質:黒鉛 材 質:銅 外 径: 14mm 外 径:14mm 長 さ:100mm 長 さ:100mm 続いて溶解坩堝1の上部誘導コイル2に高周波電流を供
給すると共に、残りの材料を全て溶解坩堝1に装入した
後、上方から黒鉛材質から成る図示していない着火棒を
溶解坩堝1に挿入し、その先端が溶解原料の中心軸上の
表層部から5mm上方の位置で停止した。着火棒は誘導
加熱され、その輻射熱により溶解原料の表層部がまず溶
解を開始した。溶解した材料は電気伝導度が金属の1/
100程度にまで高まるので材料の誘導溶解が表面から
始まった。この後は着火棒を上方に引き上げた。
The following high and low temperature fingers were used. (High-temperature finger) (Low-temperature finger) Material: Graphite Material: Copper Outer diameter: 14 mm Outer diameter: 14 mm Length: 100 mm Length: 100 mm Subsequently, while supplying high-frequency current to the upper induction coil 2 of the melting crucible 1, After charging all the remaining materials into the melting crucible 1, an ignition rod (not shown) made of graphite material is inserted into the melting crucible 1 from above, and the tip thereof is located 5 mm above the surface layer on the central axis of the melting raw material. Stopped in position. The igniter rod was induction-heated, and the surface layer of the raw material for melting started to melt by the radiant heat. The dissolved material has an electric conductivity 1 /
As it increased to about 100, induced dissolution of the material began at the surface. Thereafter, the ignition rod was pulled upward.

【0051】材料の溶解の進行とともに、酸化物中のC
r、Fe、Ni、Se、Mo、Tc、Ru、Rh、P
d、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Teの各元素は窒
素化珪素により還元され、混合物である金属の溶融相1
1となり溶解坩堝1の中央に集まった。この溶融相11
はさらに酸化物より顕著に誘導加熱されて約2000℃
の温度となった。また、合金である金属の溶融相11の
周囲に存在する酸化物の溶融相12は合金からの伝熱と
溶解坩堝1の上部誘導コイル2からの誘導加熱により昇
温して溶解坩堝1の冷却壁との間に約1mmの未溶解相
を残して完全に溶解した。
As the dissolution of the material progresses, C in the oxide
r, Fe, Ni, Se, Mo, Tc, Ru, Rh, P
Each element of d, Ag, Cd, In, Sn, Sb, and Te is reduced by silicon nitride, and the molten phase of the mixed metal 1
It became 1 and gathered in the center of the melting crucible 1. This molten phase 11
Is further induction heated more remarkably than oxide,
Temperature. The temperature of the molten phase 12 of the oxide existing around the molten phase 11 of the metal alloy is increased by the heat transfer from the alloy and the induction heating from the upper induction coil 2 of the melting crucible 1 to cool the melting crucible 1. It dissolved completely, leaving about 1 mm of undissolved phase between the wall.

【0052】未溶解層を含むスカル層13をより安定し
た固体のスカル層にするために溶解坩堝1の上部誘導コ
イル2の出力を最大出力の1/2に下げた。その結果、
スカル層14の厚みは1mmから5mmまで成長した。
続いて低温フィンガー14bを抜いて高温フィンガー1
4aと交換した後、溶解坩堝1の下部誘導コイル3に高
周波電流を供給した。高温フィンガー14aが1800
℃に到達した段階で速やかに高温フィンガーを抜いて溶
融体(金属と酸化物の溶融相)を溶解坩堝1の下部にあ
る溶融物排出ノズル8から造塊坩堝20に排出した。こ
のとき、高温フィンガー14aと溶融物の接触時間は3
0秒以下の短時間なので高温フィンガーの損耗はほとん
ど生じなかった。
The output of the upper induction coil 2 of the melting crucible 1 was reduced to 1/2 of the maximum output in order to make the skull layer 13 including the undissolved layer a more stable solid skull layer. as a result,
The thickness of the skull layer 14 grew from 1 mm to 5 mm.
Then, remove the low-temperature finger 14b and remove the high-temperature finger 1
After replacement with 4a, a high-frequency current was supplied to the lower induction coil 3 of the melting crucible 1. High temperature finger 14a is 1800
When the temperature reached ° C., the high-temperature finger was quickly pulled out, and the melt (molten phase of metal and oxide) was discharged from the melt discharge nozzle 8 below the melting crucible 1 into the ingot crucible 20. At this time, the contact time between the high-temperature finger 14a and the melt is 3
Because of the short time of 0 second or less, little wear of the high-temperature finger occurred.

【0053】造塊坩堝20に溶融物が流入した後、溶融
物を徐々に冷却した。冷却完了後造塊坩堝20を反転し
て、数回坩堝に衝撃を与えたところ、造塊坩堝20から
固体金属相22を取り出すことに成功した。固体金属相
22の上層には比重の小さい固体酸化物相21が存在し
ていた。このようにして模擬核燃料を処理することがで
きた。
After the melt flowed into the ingot crucible 20, the melt was gradually cooled. After the completion of the cooling, the ingot crucible 20 was inverted, and the crucible was impacted several times. As a result, the solid metal phase 22 was successfully taken out of the ingot crucible 20. The solid oxide phase 21 having a small specific gravity was present on the upper layer of the solid metal phase 22. Thus, the simulated nuclear fuel could be processed.

【0054】以上の回分処理を100回繰り返した段階
で、冷却されている溶融物排出ノズル8に酸化物の固体
が付着し、排出が順調に行われない場合が発生した。ま
た、造塊坩堝20は1%程度損耗した。
At the stage where the above batch processing was repeated 100 times, there was a case where the solid oxide was attached to the cooled melt discharge nozzle 8 and the discharge was not performed smoothly. The ingot crucible 20 was worn by about 1%.

【0055】(実施例2)上記実施例1の条件と違うと
ころは、図3に、図1のノズル部にスリーブを挿入し、
その中に高温フィンガーを用いた断面模式図を示すが、
溶融物排出ノズル8に内径10mm、肉厚2mm、長さ
20mmの黒鉛材質から成るスリーブを設け、外径を9
mmに縮小した高温および低温フィンガーをこのスリー
ブ24の内に用いた。その他の条件は実施例1と同じ方
法で回分処理を行った。この方法では、スリーブ24は
誘導加熱を受けるのでどのような影響があるか100回
処理を行った段階で、スリーブの状況を観察したところ
酸化物が付着していなかった。その後、200回処理を
行った段階でスリーブが損耗したので、新規のスリーブ
と交換した。
(Embodiment 2) The difference from the conditions of Embodiment 1 is that a sleeve is inserted into the nozzle portion of FIG.
A schematic cross-sectional view using a high-temperature finger is shown,
A sleeve made of a graphite material having an inner diameter of 10 mm, a thickness of 2 mm, and a length of 20 mm is provided on the melt discharge nozzle 8 and the outer diameter is 9 mm.
Hot and cold fingers reduced to mm were used in this sleeve 24. The batch processing was performed in the other conditions in the same manner as in Example 1. In this method, since the sleeve 24 was subjected to induction heating, the effect was observed 100 times at the stage where the effect was observed. When the state of the sleeve was observed, no oxide was attached. Thereafter, the sleeve was worn out at the stage when the processing was performed 200 times, and was replaced with a new sleeve.

【0056】(実施例3)実施例1と違うところは、造
塊坩堝20が溶解坩堝1と類似の絶縁スリット9を有す
る銅材質で水冷構造であるとともに、造塊坩堝20の誘
導コイル25に高周波電流が供給可能な構造とした点で
ある。。また造塊坩堝20に溶融物を排出した後、造塊
坩堝20の誘導コイル25の出力を5分間で零になる条
件で低下させて溶融物を徐々に冷却した。その他の条件
は実施例1と同じ方法で回分処理を行った。その際、造
塊坩堝の誘導コイルには最大30kWの出力で400k
Hzの周波数の高周波電流を供給した。この処理を10
0回繰り返して行っても造塊坩堝20は全く損耗せず、
長期間の使用に耐えることがわかった。
(Example 3) The difference from Example 1 is that the ingot crucible 20 is a water-cooled structure made of a copper material having an insulating slit 9 similar to the melting crucible 1 and the induction coil 25 of the ingot crucible 20 is This is a structure that can supply a high-frequency current. . After discharging the melt into the ingot crucible 20, the output of the induction coil 25 of the ingot crucible 20 was reduced under the condition that the output became zero in 5 minutes, and the melt was gradually cooled. The batch processing was performed in the other conditions in the same manner as in Example 1. At that time, the induction coil of the ingot crucible was 400k at the maximum output of 30kW.
A high frequency current of a frequency of Hz was supplied. This processing is
Even if it repeats 0 times, the ingot crucible 20 does not wear at all,
It was found that it can be used for a long time.

【0057】(比較例)内径244cm、回転数40r
pmの耐火物張りのPACT炉で、実施例1と同じの模
擬核燃料を溶解した。溶解量は1トンで、1時間で処理
できた。
(Comparative Example) Inner diameter 244 cm, rotation speed 40 r
The same simulated nuclear fuel as in Example 1 was melted in a PACT furnace with a pm refractory material. The dissolution amount was 1 ton, and it could be processed in 1 hour.

【0058】その際、溶融炉に内張りした耐火物が2次
廃棄物として発生した。本発明である実施例1〜3と比
較例であるPACT炉との2次廃棄物発生量/処理量と
溶融後酸化物体積/溶融前酸化物体積の比較を表1に示
す。
At this time, refractories lined up in the melting furnace were generated as secondary waste. Table 1 shows a comparison of secondary waste generation / treatment amount and oxide volume after melting / oxide volume before melting between Examples 1 to 3 of the present invention and a PACT furnace as a comparative example.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】表1より、本発明である実施例1〜3の2
次廃棄物発生量/処理量は、比較例のPACT炉に比し
1/100に減少した。また、溶融後酸化物体積/溶融
前酸化物体積も1/5に減少した。 したがって、本発
明方法を用いることにより2次廃棄物の減少と酸化物の
体積減少が大幅に促進される。
From Table 1, it is found that Examples 1 to 3 of the present invention
The amount of secondary waste generated / processed amount was reduced to 1/100 as compared with the PACT furnace of the comparative example. In addition, the ratio of oxide volume after melting / oxide volume before melting also decreased to 1/5. Therefore, the use of the method of the present invention greatly promotes the reduction of secondary waste and the reduction of oxide volume.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明により、汚染された酸化物を金属
相と酸化物相に分離し、2次廃棄物を大幅に減少できる
のでその実用上の利益は大きい。
According to the present invention, the contaminated oxide can be separated into a metal phase and an oxide phase, and the secondary waste can be greatly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明例の概要を表す装置の縦断面模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an apparatus showing an outline of an example of the present invention.

【図2】図1の絶縁スリット部を部分的に拡大した模式
図であり、同図(a)は溶解坩堝の状況を示し、同図
(b)は造塊坩堝の状況を示す図である。
FIGS. 2A and 2B are partially enlarged schematic views of the insulating slit portion of FIG. 1, wherein FIG. 2A shows a state of a melting crucible, and FIG. 2B shows a state of an ingot crucible. .

【図3】図1のノズル部にスリーブを挿入し、その中に
高温フインガーを用いたときの断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view when a sleeve is inserted into the nozzle portion of FIG. 1 and a high-temperature finger is used therein.

【図4】図1の造塊坩堝に誘導コイルを用いたときの縦
断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view when an induction coil is used in the ingot crucible of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :溶解坩堝、 2 :上部誘導コイル、 3 :下部誘導コイル、 4 :冷却水入り口、 5 :冷却水出口、 6 :冷却水路、 7 :上部開口部、 8 :溶融物排出ノズル、 9 :溶解坩堝絶縁スリット、 10 :造塊坩堝絶縁スリット、 11 :金属の溶融相、 12 :酸化物の溶融相 13 :スカル層、 14a:高温フインガー、 14b:低温フインガー、 15a:第一材料供給装置、 15b:第二材料供給装置、 16 :脱気口、 17 :雰囲気チャンバー、 18 :不活性ガス供給口、 19 :高周波電源、 20 :造塊坩堝 21 :固体酸化物相、 22 :固体金属相、 23 :固化体、 24 :スリーブ、 25 :誘導コイル。 1: melting crucible, 2: upper induction coil, 3: lower induction coil, 4: cooling water inlet, 5: cooling water outlet, 6: cooling water channel, 7: upper opening, 8: melt discharge nozzle, 9: melting Crucible insulating slit, 10: ingot crucible insulating slit, 11: molten phase of metal, 12: molten phase of oxide, 13: skull layer, 14a: high temperature finger, 14b: low temperature finger, 15a: first material supply device, 15b : Second material supply device, 16: deaeration port, 17: atmosphere chamber, 18: inert gas supply port, 19: high frequency power supply, 20: ingot crucible 21: solid oxide phase, 22: solid metal phase, 23 : Solidified body, 24: sleeve, 25: induction coil.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部雰囲気調整が可能で、上部に溶解材
料を供給するための材料供給手段を備えたチャンバー
と、前記チャンバーの内部上段に設けた外周に誘導コイ
ルを具備した溶解坩堝と、前記チャンバーの内部下段に
設けた造塊坩堝とを備えた回分式溶解、造塊装置であっ
て、上段の溶解坩堝の溶解部の下部は下部に向かうに従
い横断面積が小さくなっており、互いに絶縁された冷却
できる複数のセグメントから構成されており、溶解坩堝
の底部には横断面形状が一定の溶融物排出ノズルを備え
ており、下段の造塊坩堝は、上部のみ開口しており、横
断面積が上部から底部に向かうに従い小さくなっている
ことを特徴とする回分式溶解、造塊装置。
A chamber provided with a material supply means for supplying a molten material to an upper part thereof; a melting crucible provided with an induction coil on an outer periphery provided in an upper part of the chamber; It is a batch type melting and ingot making apparatus provided with an ingot crucible provided in the lower part of the inside of the chamber, and the lower part of the melting part of the upper part melting crucible has a smaller cross-sectional area toward the lower part, and is insulated from each other. It is composed of a plurality of segments that can be cooled.The melting crucible is provided with a melt discharge nozzle with a constant cross-sectional shape at the bottom of the melting crucible. A batch-type melting and agglomeration apparatus, characterized in that the size of the apparatus is reduced from the top to the bottom.
【請求項2】 前記造塊坩堝は、縦方向のスリットを有
する冷却構造で構成されおり、外周に誘導コイルを設け
ることを特徴とする請求項1に記載の回分式溶解、造塊
装置。
2. The batch type melting and ingot making apparatus according to claim 1, wherein the ingot making crucible has a cooling structure having a slit in a vertical direction, and an induction coil is provided on an outer periphery thereof.
【請求項3】 溶解坩堝に酸化物を含む金属材料と還元
剤を投入して加熱溶融し、造塊坩堝に溶解坩堝で得られ
た溶融物を排出させ、徐冷して酸化物および金属の固体
を取り出すことを特徴とする請求項1または請求項2の
いずれかに記載の装置を用いた回分式溶解、造塊法。
3. A metal material containing an oxide and a reducing agent are charged into a melting crucible, heated and melted, and a melt obtained from the melting crucible is discharged into an ingot crucible. 3. A batch-wise melting and agglomeration method using the apparatus according to claim 1 or 2, wherein the solid is taken out.
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