JPH1050470A - 物質をガラス化するマイクロ波溶融方法およびオーブン - Google Patents

物質をガラス化するマイクロ波溶融方法およびオーブン

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JPH1050470A
JPH1050470A JP9894097A JP9894097A JPH1050470A JP H1050470 A JPH1050470 A JP H1050470A JP 9894097 A JP9894097 A JP 9894097A JP 9894097 A JP9894097 A JP 9894097A JP H1050470 A JPH1050470 A JP H1050470A
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melting
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vitrifying
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ジャン・ジャック・ヴァンサン
Jean Marc Silve
ジャン−マルク・シルヴェ
Rene Cartier
ルネ・カルティエ
Hubert Frejaville
ウベール・フレジャヴィユ
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/005—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture of glass-forming waste materials
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス浴槽温度を均一化しかつ放射性廃棄物
の収容の要求と矛盾のない品質により１０ｋｇ／時の流
量のガラスの製造を可能にする技術的解決を提供する。 【解決手段】 放射性および毒性廃棄物のガラス化する
ための方法およびこの方法の実施に使用するオーブンで
あって、このオーブンは時間当たり約１２ｋｇのガラス
を均一にかつ連続して溶融するもので、マイクロ波オー
ブンは単一モードである波および９１５ＭＨｚの周波数
により使用される。マイクロ波の入口（１５）に配置さ
れるのは電磁波の反射面（２１）の位置を一定に変化さ
せるように連続して発振するピストン（２０）である。
かくして、溶融浴槽面（９）のすべての点が加熱され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明はマイクロ波を使用す
ることによる無機酸化物のガラスセラミツク状態に置く
ガラス化および「セラミツク化」に関する。本発明はと
くに放射性または毒性廃棄物のこれらのその後の貯蔵の
ためのガラス化に適用し得る。本発明は、さらに、マイ
クロ波により物質をガラス化する溶融方法および溶融オ
ーブンに関する。
【０００２】
【従来の技術】放射性廃棄物のごとき、毒性廃棄物の貯
蔵は環境に関連して重大な問題を提起する。このかたち
の物質の散逸を回避するように、公知のかつ広範に使用
される解決策はかなりの時間周期にわたつて種々の型の
腐食に抗し得る物質中にこの種の廃棄物を封止すること
からなりそしてガラス化は極めて長い周期にわたつて安
定した形態にこの廃棄物を固化することができる。例え
ば、この廃棄物はグラスフアイバ、アスベスト、セラミ
ツクまたは焼却灰フイルタから作られることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波の範囲に関
して、現在、２つの型のガラス化方法、すなわち多重モ
ードおよび単一モード方法がある。多重モード方法はそ
れらが十分に大きなオーブンを使用することができかつ
したがつて不連続で作用する有益な産業施設用廃棄物を
十分に処理するために好都合である。しかしながら、こ
の技術によれば、電磁界の分布が無秩序でかつ均一でな
い。結果として生じる熱処理は蒸気化の危険がある高温
点および物質が不十分に変換される危険がある低温点に
より不均一である。得られるガラス化物質の品質はそれ
ゆえ一定でなく、それは毒性および放射性物質に許容し
得ない。
【０００４】単一モード方法は伝搬すべき選択された波
の単独の基本モードのみを許容するマイクロ波溶融オー
ブンを運転することからなる。この方法は、ソシエテ・
ジエネラール・プール・レ・テクニーク・ヌーベル・エ
ス・ジー・エヌにより出願されたフランス特許出願第
２，６７４，９３９号に記載されている。この出願にお
いてかつ第１図を参照すると、マイクロ波は管の屈曲部
分の基部により構成されたタンク３に到達するように矩
形断面管の入口１を介して導入される。ガラス化すべき
物質はマイクロ波発生器が配置される管の入口１の側の
上方入口２を通って導入される。運ばれた入射波はガラ
ス浴槽表面の表面に部分的に到達しかつ斜めまたは垂直
波作用により課せられる浴槽の表面の制限から自由にさ
れる。このオーブンは冷たい壁と接触してガラスを固化
するように水で冷却される二重ケーシング４を有してい
る。「自動ガラス溶融ポツト技術」（溶融材料がその固
有のケーシング内に収容される）として知られる、この
技術は溶融ガラスがオーブンの壁と少しも接触しないの
で腐食に繋がるどのような応力からも開放され得る。
【０００５】最後に、オーブンはガラス浴槽によつて吸
収されない入射波を反射すべくなされる表面を含むピス
トン８を備えている。この表面７は浴槽の表面上に磁気
的かつ電気的に定常波状態を要求し、その波節および電
磁波腹の位置はこの表面７の位置に直接関連付けられ
る。これはピストン８が表面７のこの位置を調整し得る
ようにオーブンの構造に摺動可能に取り付けられるため
である。
【０００６】波節および波腹の定常状態はガラス浴槽の
表面上に永続的な冷たいおよび熱い領域の存在を引き起
こす。１つの熱い点を冷たい点から引き離す距離はλｇ
／４に等しく、λｇは案内された波長である。したがつ
て、短い波長が使用される場合、熱最小および最高は離
れ過ぎずかつ温度の許容し得る均一化が自然対流によつ
て得られる。これは運転が弱い及び強い区域が標準化さ
れた規準で約４ｃｍだけ間隔が置かれる２４５０ＭＨｚ
の周波数で行われる場合である。この周波数において、
２ないし３ｋｇ／時の処理能力を許容する１０ＫＷまで
の範囲の幾つかの発生器を有することができる。
【０００７】他方で、約１２ｋｇ／時の流量でのより高
い処理能力を有することが望まれるならば、より強力な
マイクロ波発生器を使用することが必要である。その場
合に９１５ＭＨｚの周波数で作用する発生器を使用する
ことが必須である。この波長において、熱い点を冷たい
点から引き離す距離は９ｃｍ＝λｇ／４に等しくそして
変更はその場合に１１００°Ｃでの熱い領域と５００〜
６００°Ｃの実際に冷たい領域、すなわち６０°Ｃ以上
の温度傾斜のガラス浴槽の表面で行われる。これらの熱
不均一はその場合に放射性廃棄物用収容ガラスを製造す
るのに使いものにならない。この解決はそれゆえ許容し
得ない。
【０００８】本発明の目的は、ガラス浴槽温度を均一化
しかつ放射性廃棄物の収容の要求と矛盾のない品質によ
り１０ｋｇ／時の流量のガラスの製造を可能にする技術
的解決を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的はそ
れゆえ、マイクロ波による本体中の物質をガラス化する
溶融方法において、 −溶融タンクを構成する下方部分； −物質用入口； −溶融物質用のかつ溶融浴槽の所望の高さに置かれる出
口；および −マイクロ波発生器によつて発生された入射波と前記マ
イクロ波発生器と反対の前記本体内に置かれた反射面に
よる前記溶融浴槽の上方の反射定常波により前記物質を
連続して溶融するマイクロ波用入口を含むマイクロ波に
よる物質のガラス化方法を提供する。
【００１０】さらに上記目的は本発明によれば、上記し
たガラス化方法において、単一モードの波により、反射
面の位置が反射定常波の波腹の位置を永続的に変化しか
つしたがって溶融浴槽全体の温度を均一にするように連
続して変化させることにより達成される。
【００１１】その主たる実施例において、本方法は９１
５ＭＨｚの周波数である、１２ｃｍに等しい波長の波を
使用する。
【００１２】しかしながら、本方法は３００ＭＨｚない
し３ＧＨｚの間の周波数の範囲内で満足のいく結果を付
与する。
【００１３】本発明の第２の主たる目的は、物質をガラ
ス化するためのマイクロ波溶融オーブンにおいて、考え
得る最大の長さにわたつて一定の断面を有する溶融浴槽
を構成する下方部分を含む本体、物質用入口、溶融浴槽
の表面の所望の高さに置かれる溶融物質用出口、少なく
とも１つのガス出口、マイクロ波入口、および前記マイ
クロ波入口の側と反対の側に配置されるマイクロ波反射
面、および前記マイクロ波入口に接続されるマイクロ波
発生器からなる。
【００１４】本発明によれば、オーブンはガラス浴槽の
表面上の定常波の波腹の位置を一定に変化するように入
口と反射面を分離する距離を永続的に変化するモータ手
段を含む。
【００１５】反射面が摺動可能に取り付けたピストンで
あるその主たる実施例において、前記モータ手段が前記
ピストンを交互にかつ永続的に動かすような手段から構
成される。
【００１６】本体およびピストンの双方が矩形断面を有
するこの場合において、このモータ手段は、 −電動機； −前記電動機によって回転駆動されるネジ付きロツド； −前記ネジ付きロツドに取り付けられるナツト；および −前記ナツトに接続されかつ前記ピストンと一体の２本
のバーを含む。
【００１７】この装置は好都合にはピストンが置かれる
部分において本体の内壁に置かれる走行インバータの２
つの端部およびインバータを活動させかつしたがつて前
記ピストンの交互の運動を制御するように突出して置か
れるピストンと一体の接触部分により達成される。
【００１８】マイクロ波発生器が好都合には反射波を減
衰する装置により達成される。
【００１９】本発明およびその技術的特徴は以下の図面
らより例示される本発明の実施例の以下の説明を読むこ
とによりより容易に理解される。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２を参照して、本発明のオーブ
ンの本体１０はＶ形状の管から形成される。Ｖの下方部
分は溶融浴槽９がそこに形成されることができかつその
表面が空間１２の上壁の下に明瞭に置かれるように比較
的高い内部空間１２を画成するタンク１１を構成する。
この本体１０の入口１５に配置されるのは特別な周波
数、すなわち９１５ＭＨｚを有する波を本体１０内部に
放出するマイクロ波発生器３０である。本体１０と反対
の端部１６に置かれるのはこの場合にピストン２０の面
に本体１０のこの端部１６内で摺動可能に取り付けられ
る反射面２１である。
【００２１】物質用入口１７がタンク１１の周囲に設け
られる。これらの物質は溶融浴槽９の形においてマイク
ロ波によつて溶融される。溶融物質用出口１９が溶融浴
槽９の表面のレベルに設けられる。これらの物質はそれ
ゆえこの溶融物質出口１９の下に配置される回収タンク
２４内に連続して注がれ得る。少なくとも１つのガス出
口導管１８が好ましくは本体１０の上方部分に設けられ
る。この本体は地面に置かれる堅固なフレーム３１に固
定される。
【００２２】前に特定されたように、ピストン２０は本
体１０の端部１６の内部の遅い交互の運動により駆動さ
れる。このピストン２０を動かすためのモータ手段はこ
の場合にネジ／ナツト装置（図には示されない）を駆動
する電動機の助けによつて実施される。したがつて、ピ
ストン２０の側に位置決めされた矢印によつて示される
ごとく、ピストンは数センチメートルにわたつて交互の
並進運動により駆動される。次に、ピストン２０の反射
面２１が本体１０の内部でマイクロ波発生器３０によつ
て放出された波の反射によつて作られる定常波の必須の
電気波節および必須の磁気波腹を構成する。結果とし
て、定常波の波節および波腹は同等の距離だけピストン
２１の反射面２１の運動に応じて本体１０内にすべて動
かされるべきである。
【００２３】９１５ＭＨｚの周波数に関して、強い領域
（波腹）が弱い領域から距離λｇ／４、例えば９ｃｍ離
れているとき、ピストン２０の交互の運動がλｇ／４を
越えるならば、その場合に溶融浴槽９のすべての点が強
い領域（波腹）によつて走査されるべきであることが理
解され得る。したがつて、より高い周波数に関して、こ
の距離がより短いとき、本発明の方法およびオーブン
は、とくに３００〜３ＧＨｚの間の周波数に関して、極
めて良好に作用することが付け加えられるべきである。
【００２４】図３は図２のピストン２０の振動を引き起
こすモータ手段を詳細に示す。エネルギは、ネジ付きロ
ツド２８を駆動する、電動機および速度変調制御装置の
結合である、可変速度歯車装置２２によつて供給され
る。このロツドは管の二重壁１３の延長部に置かれたス
リーブ３４の内部で２つのベアリング３３の助けにより
回転保持される。可変速度歯車装置２２とネジ付きロツ
ド２８との間に柔軟なカツプリング３２を使用すること
も可能である。
【００２５】ナツト２９はネジ付きロツド２８のまわり
にねじ込むことにより取り付けられる。ナツトは回転時
その位置においてピストン２０に固着された２本のバー
２５の助けによりネジ付きロツド２８の軸線に関連して
保持される。次に、ピストンが矩形断面を有しかつ矩形
断面により管の内部に置かれるので、バー２５はその位
置にナツト２９を保持する。ナツトがネジ付きロツド２
８に螺合することにより取り付けられるので、ロツドが
回転するとき、ナツト２９はネジ付きロツド２８の水平
軸線に沿って動きかつ管の二重壁１３の内部で前に記載
された同一の交互の運動において駆動する。
【００２６】運動の調整はナツト２９の考えられる走行
の端部に置かれる２つのスイツチ２６によつて保証され
ることができ、ナツトは、可変速度歯車装置２２を制御
する、すなわち、ネジ付きロツド２８の回転方向の逆転
を引き起こすように走行スイツチ２６の２つの端部を活
動するのに向けられる１つの接触部分２７を支持する。
【００２７】図３に描かれた実施例において、ピストン
２０は中空であり、すなわちブツシユ２３を有してい
る。このブツシユは本体の二重壁１３の内部のピストン
２０の案内を容易にする。測定定規３５で調整可能であ
るように走行スイツチ２６の端部を配置しかくしてピス
トン２０の振動の振幅を調整することができる。
【００２８】かくしてピストンの２５ｃｍの交互の並進
行程の横断を可能にさせ、このピストンは６０〜４０ｃ
ｍ／秒の間の速度で動いている。
【００２９】本発明の装置によれば、溶融浴槽内で１５
ｋＷを消散することにより約１１００°Ｃの均一な温度
によつて８〜１０ｋｇの流量の溶融ガラスを得ることが
できる。
【００３０】本発明の文脈から逸脱することなく定常波
による単一モードを有する波腹および波節の位置の変化
を引き起こすためにピストン２０以外の他の手段を考え
ることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、マイクロ波に
よる本体の助けにより物質をガラス化する溶融方法にお
いて、−溶融タンクを構成する下方部分；−物質送り開
口；−溶融物質用のかつ溶融タンクの所望のレベルの高
さに置かれそれゆえ溢れ出しを介して作用する出口；−
ガス出口；および−溶融浴槽の上方のマイクロ波発生器
によつて発生された波と発生器と反対の前記本体内に置
かれた反射面により反射された定常波により前記物質を
連続して溶融すべくなされたマイクロ波用入口を含む構
成とし、また、物質をガラス化するためのマイクロ波溶
融オーブンでかつそれが、−考え得る最大の長さにわた
つて一定の断面を有する溶融浴槽を構成する下方部分を
含む本体、物質用入口、溶融浴槽の表面の所望のレベル
の高さに置かれる溶融物質用出口、ガス出口、マイクロ
波入口、および該マイクロ波入口の側と反対の側に配置
されるマイクロ波反射面、および前記マイクロ波入口に
接続されるマイクロ波発生器からなる構成としたので、
ガラス浴槽温度を均一化しかつ放射性廃棄物の収容の要
求と矛盾のない品質により１０ｋｇ／時の流量のガラス
の製造を可能にするマイクロ波による本体の助けにより
物質をガラス化する溶融方法およびマイクロ波溶融オー
ブンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるオーブンを示す概略図である。
【図２】本発明のオーブンの主たる実施例を示す概略図
である。
【図３】図２のオーブンの１部分を示す概略断面図であ
る。
【符号の説明】
９ 溶融浴槽（表面） １０ 本体 １１ タンク １５ 入口 １６ 端部 １８ ガス出口導管 １９ 溶融物質出口 ２０ ピストン ２１ 反射面 ２５ バー ２６ 走行スイツチ ２７ 接触部分 ２８ ネジ付きロツド ２９ ナツト ３０ マイクロ波発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594187541 コンパニー・ジュネラル・デ・マティエ ル・ヌークリエル ＣＯＭＰＡＧＮＩＥ ＧＥＮＥＲＡＬＥ ＤＥＳ ＭＡＴＩＥＲＥＳ ＮＵＣＬＥＡ ＩＲＥＳ フランス国 ヴェリズィ−ヴィラコーブレ イ、リュ・ポール・ドーティエ ２ (72)発明者 ジャン・ジャック・ヴァンサン フランス国 バニョール・シュール・セェ ツェ，リュ・フランソワ・モーリア １ (72)発明者 ジャン−マルク・シルヴェ フランス国 マルセイユ，リュ・ピエー ル・ギー 17 (72)発明者 ルネ・カルティエ フランス国 ル・ポンテ，リュ・ド・ラ・ モアソ 14 (72)発明者 ウベール・フレジャヴィユ フランス国 サン−マルスィアル，ラ・ル ーヴェン （番地なし)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロ波による本体中の物質をガラス
    化する溶融方法において、 −溶融タンクを構成する下方部分； −物質用入口； −溶融物質用のかつ溶融浴槽の所望の高さに置かれる出
    口； −少なくとも１つのガス出口；および −マイクロ波発生器によつて発生された入射波と前記マ
    イクロ波発生器と反対の前記本体内に置かれた反射面に
    よる前記溶融浴槽の上方の反射定常波により前記物質を
    連続して溶融するマイクロ波用入口を含み、そのさい単
    一モードの波により、反射面の位置が反射定常波の波腹
    の位置を永続的に変化しかつしたがつて溶融浴槽全体の
    温度を均一にするように連続して変化させることを特徴
    とする物質をガラス化するマイクロ波溶融方法。
  2. 【請求項２】 前記マイクロ波の周波数が３００ＭＨｚ
    ないし３ＧＨｚの間であることを特徴とする請求項１に
    記載の物質をガラス化するマイクロ波溶融方法。
  3. 【請求項３】 前記マイクロ波の周波数が約９１５ＭＨ
    ｚであることを特徴とする請求項１に記載の物質をガラ
    ス化するマイクロ波溶融方法。
  4. 【請求項４】 物質をガラス化するための物質のガラス
    化用マイクロ波溶融オーブンにおいて、 −考え得る最大の長さにわたつて一定の断面を有する溶
    融浴槽を形成する下方部分を含む本体； −物質用入口； −前記溶融浴槽の表面の所望の高さに置かれる溶融物質
    用の出口； −少なくとも１つのガス出口； −マイクロ波入口； −前記マイクロ波入口の側と反対の側に配置されるマイ
    クロ波反射面；および −前記マイクロ波入口と反対に置かれるマイクロ波発生
    器を含み、そのさいオーブンがマイクロ波入口と前記反
    射面を分離する距離を永続的に変化しかつしたがつて前
    記溶融浴槽の表面上の定常波の波腹の位置を一定に変化
    するためにモータ手段を含むことを特徴とする物質のガ
    ラス化用マイクロ波溶融オーブン。
  5. 【請求項５】 前記反射面が摺動可能に取り付けたピス
    トンであり、そのさい前記モータ手段が前記ピストンを
    交互にかつ永続的に動かすような手段から形成されるこ
    とを特徴とする請求項４に記載の物質のガラス化用マイ
    クロ波溶融オーブン。
  6. 【請求項６】 前記本体およびピストンの双方が矩形断
    面を有しそして前記モータ手段が、 −電動機； −前記電動機によって回転駆動されるネジ付きロツド； −前記ネジ付きロツドにネジ込むことにより取り付けら
    れるナツト；および −前記ナツトと前記ピストンに接続される２本のバーを
    含むことを特徴とする請求項４に記載の物質のガラス化
    用マイクロ波溶融オーブン。
  7. 【請求項７】 前記モータ手段が、 −走行の開始および終了端における前記本体上の走行ス
    イツチからなる２つの端部； −前記ナツトと一体にされかつ前記走行スイツチの２つ
    の端部を活動させかつしたがつて前記ピストンの交互の
    運動を制御するように突出して置かれる接触部分を含む
    ことを特徴とする請求項５に記載の物質のガラス化用マ
    イクロ波オーブン。
  8. 【請求項８】 前記マイクロ波発生器が反射波を減衰す
    る装置を有することを特徴とする請求項４に記載の物質
    のガラス化用マイクロ波オーブン。
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