JPH1152095A - Device and method for separating waste - Google Patents

Device and method for separating waste

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JPH1152095A
JPH1152095A JP20641197A JP20641197A JPH1152095A JP H1152095 A JPH1152095 A JP H1152095A JP 20641197 A JP20641197 A JP 20641197A JP 20641197 A JP20641197 A JP 20641197A JP H1152095 A JPH1152095 A JP H1152095A
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JP
Japan
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crucible
density
waste
low
molten layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20641197A
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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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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste-separating technique that can surely exhaust a low-density molten layer outside a system, and ensures the separation of the low-density molten layer and a high-density one. SOLUTION: This device has a crucible 21 consisting of a coil 22 that also serves as an upper crucible, and a lower crucible 23, a multiple helical coil 30, a material supplying device 40, a drawing-out device 50, a non-contacting auxiliary heater 60 and a static magnetic field generator 70. Moreover, a separately take-out passage 27 that has an open cross-sectional structure to force a low-density molten layer M1 to flow outside is installed in a position including an upper free surface M1 ' of the low-density molten layer M1 on a side of the coil 22 that also serves the upper crucible, and a flow regulating member 28 is placed in a position including the upper free surface M1 ' inside the coil 22 that also serves as the upper crucible. The flow regulating member 28 has a self-cooling function of preventing a waste 41 supplied to the low-density molten layer M1 from flowing out directly to the branch passage 27. Consequently, the waste 41 is separated into melts while the separation of the low-density molten layer M1 and a high-density molten layer M2 and the continuous exhaust of the former outside a system are surely carried out.

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、酸化物、窒化物ま
たは炭化物と金属とからなる、汚染された廃棄物の体積
の減少、金属と酸化物、窒化物または炭化物との分離、
さらには分離したそれぞれの固定を行う廃棄物の分離装
置および分離方法に関する。
The present invention relates to a method for reducing the volume of contaminated waste consisting of oxides, nitrides or carbides and metals, separating metals from oxides, nitrides or carbides,
Furthermore, the present invention relates to a waste separation device and a separation method for fixing each separated waste.

【0002】[0002]

【従来の技術】主に、酸化物、窒化物または炭化物 (以
下、本明細書においては「酸化物」を例にとる) と金属
との固化体からなる汚染された廃棄物を溶融し、体積減
少を図りながら処理を行う装置として、米国リテック社
(Retech, Inc. カリフォルニア州ユカヤ) が開発した回
転炉床式プラズマ溶融炉 (PACT) が、例えば、Jour
nal of the RANDEC No.9(12,1993) 等により、説明され
ている。
2. Description of the Related Art Contaminated waste consisting mainly of solidified oxides, nitrides or carbides (hereinafter referred to as "oxides" in the present specification) and metals is mainly melted and subjected to volumetric melting. As a device that performs processing while reducing emissions, U.S.A.
(Retech, Inc. Yukata, California) developed a rotary hearth type plasma melting furnace (PACT), for example, Jour
nal of the RANDEC No. 9 (12, 1993).

【0003】図3は、このPACT1の構造を示す説明
図である。同図に示すように、PACT1は、底部中央
に溶湯およびガスの排出口2aを有する鋼製円筒状の回転
炉2、回転炉2を覆う水冷二重壁3、処理対象物に着火
するプラズマトーチ4、回転炉2の下方に設置されるガ
ス/スラグ分離室5aおよびスラグ除去室5b、ガス/スラ
グ分離室5aに連通する2次燃焼室6、回転炉2内へ処理
対象物を供給するドラムフィーダー7、ガス/スラグ分
離室5aを流下する溶融物を受けるスラグコンテナ8等を
備える。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the structure of PACT1. As shown in FIG. 1, a PACT 1 includes a steel cylindrical rotary furnace 2 having a discharge port 2a for molten metal and gas at the bottom center, a water-cooled double wall 3 covering the rotary furnace 2, and a plasma torch for igniting an object to be processed. 4. A gas / slag separation chamber 5a and a slag removal chamber 5b installed below the rotary furnace 2, a secondary combustion chamber 6 communicating with the gas / slag separation chamber 5a, and a drum for supplying an object to be processed into the rotary furnace 2. The apparatus includes a feeder 7, a slag container 8 for receiving a melt flowing down the gas / slag separation chamber 5a, and the like.

【0004】操業に際しては、回転炉2内へドラムフィ
ーダー7から処理対象物を供給し、回転炉2を約40rpm
で回転させ、プラズマトーチ4を回転炉2の排出口2aに
周状に設けられた初期着火用リングに近づけプラズマア
ークを着火し、炉内温度上昇とともに処理対象物を溶融
する。溶融された処理対象物は、回転炉2の内部炉壁に
遠心力により押し付けられる。溶融完了後に回転炉2の
回転数を落とすことにより、溶湯が回転炉2の排出口2a
から、ガス/スラグ分離室5aを介してスラグコンテナ8
に収容され、冷却されて固化体として回収される。
In operation, a processing object is supplied from the drum feeder 7 into the rotary furnace 2 and the rotary furnace 2 is rotated at about 40 rpm.
The plasma torch 4 is brought close to a ring for initial ignition provided around the discharge port 2a of the rotary furnace 2 to ignite the plasma arc, and the temperature of the furnace increases and the object to be processed is melted. The melted processing object is pressed against the inner furnace wall of the rotary furnace 2 by centrifugal force. By reducing the number of revolutions of the rotary furnace 2 after the completion of the melting, the molten metal is discharged from the discharge port 2a of the rotary furnace 2.
From the slag container 8 via the gas / slag separation chamber 5a
And cooled and collected as a solid.

【0005】このように、PACT1は、回転炉2に処
理対象物を装入し、プラズマアークを発生させて処理対
象物を溶融して体積減少を図りながら処理する溶融炉で
あり、遠心力を溶融状態の処理対象物に作用させるた
めに均一に攪拌することができ、得られる固化体は均質
かつ安定な性状となること、処理対象物の形態に関す
る自由度が大きいこと、回転炉2の回転数調整により
出湯を行うため、特殊な弁機構や炉の傾動機構といった
複雑な機構を必要としないことといった特徴を有する。
[0005] As described above, the PACT 1 is a melting furnace in which an object to be processed is charged into the rotary furnace 2, a plasma arc is generated, and the object to be processed is melted to reduce the volume. It can be uniformly stirred to act on the processing target in a molten state, and the obtained solid has uniform and stable properties, has a high degree of freedom regarding the form of the processing target, and rotates the rotary furnace 2. Since tapping is performed by adjusting the number, a complicated mechanism such as a special valve mechanism or a tilting mechanism of the furnace is not required.

【0006】しかし、処理対象物が、汚染された廃棄
物、特に放射能汚染された廃棄物である場合、このPA
CT1を用いると次のような問題(1) 〜(3) が生じる。
However, when the object to be treated is contaminated waste, in particular, radioactively contaminated waste, the PA
The use of CT1 causes the following problems (1) to (3).

【0007】(1) 回転炉2の内張りには耐火物を用いる
ことから不可避的に熱損傷が発生するため、定期的に内
張り交換を行う必要がある。特に、処理対象物が放射能
汚染された廃棄物である場合には、内張り交換時に発生
する使用済みの耐火物も2次汚染廃棄物となるため、さ
らに別工程で処理する必要が生じる。
(1) Since refractory is used for the lining of the rotary furnace 2, thermal damage is inevitably generated, so it is necessary to periodically replace the lining. In particular, when the object to be treated is radioactively contaminated waste, the used refractory generated at the time of lining replacement also becomes secondary contaminated waste, so that it is necessary to dispose it in another process.

【0008】(2) プラズマアークを発生させる必要性か
らArガス等のキャリアガスをプラズマトーチ4に供給す
るため、その排ガス処理設備を大型化することが必要に
なるとともに、ガスの顕熱として失われるエネルギー量
が大きく、エネルギー効率が低い。
(2) Since a carrier gas such as Ar gas is supplied to the plasma torch 4 due to the necessity of generating a plasma arc, it is necessary to increase the size of the exhaust gas treatment equipment, and the gas is lost as sensible heat of the gas. Energy consumption is large and energy efficiency is low.

【0009】(3) プラズマトーチ4は消耗品であるため
に定期交換を行う必要があるが、特に、処理対象物が放
射能汚染された廃棄物である場合には、プラズマトーチ
4の交換操作を遠隔で行う必要が生じ、装置が複雑化す
る。
(3) Since the plasma torch 4 is a consumable, it needs to be replaced periodically. Especially when the object to be treated is radioactively contaminated waste, the replacement operation of the plasma torch 4 is performed. Need to be performed remotely, which complicates the apparatus.

【0010】これらの問題(1) 〜(3) を解決し、汚染さ
れた廃棄物を処理することができる装置として、本発明
者らは先に特開平8−120356号公報記載の「層分離・相
変化装置」を提案した。図4は、この提案にかかる層分
離・相変化装置10の構成を示す説明図である。
As an apparatus capable of solving these problems (1) to (3) and treating contaminated waste, the present inventors have previously described "layer separation" described in JP-A-8-120356.・ Phase change device ”. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the layer separation / phase change device 10 according to this proposal.

【0011】同図に示すように、この提案にかかる層分
離・相変化装置10では、同一内径かつ中空円筒状であっ
て周囲に流水路 11a、12a を配設された上部坩堝11、下
部坩堝12が、上下に互いに離間して設置されて、中空柱
状の自己冷却機能を有する坩堝が構成される。上部坩堝
11の高さ方向略中央部には上部坩堝11に連通するととも
に周囲に流水路13a を有する分取管13が接続される。さ
らに、上部坩堝11の高さ方向略全長、下部坩堝12の高さ
方向略中央部より上側には、高周波発振器16、17から高
周波電流を供給される誘導コイル14、15が巻き付けられ
て装着される。
As shown in FIG. 1, a layer separation / phase change apparatus 10 according to this proposal has an upper crucible 11 and a lower crucible 11 having a hollow cylindrical shape having the same inner diameter and having flow channels 11a and 12a disposed therearound. 12 are vertically spaced apart from each other to form a hollow column-shaped crucible having a self-cooling function. Upper crucible
A fraction pipe 13 communicating with the upper crucible 11 and having a flowing water channel 13a around the periphery is connected to a substantially central portion in the height direction of the column 11. Furthermore, induction coils 14, 15 to which high-frequency current is supplied from high-frequency oscillators 16, 17 are wound and mounted substantially over the entire length of the upper crucible 11 in the height direction and substantially above the center in the height direction of the lower crucible 12. You.

【0012】まず、下部坩堝12内に、下部坩堝12の内径
と略同一外径の円筒状の母材Mを挿入するとともに、上
部坩堝11の上方に設置された振動フィーダ18から、汚染
された廃棄物を上部坩堝11を介して、母材Mの上部に投
入する。そして、誘導コイル14、15に高周波電流を供給
すると、母材Mは誘導コイル15に誘導加熱されて、その
上部に電磁攪拌されるドーム状の溶湯プールPが形成さ
れる。投入された廃棄物は、この溶湯プールPに接触し
ているため、溶湯プールPからの熱量により加熱溶融さ
れ、さらに温度上昇に伴って誘導コイル14により誘導加
熱されて溶融攪拌される。
First, a cylindrical base material M having substantially the same outer diameter as the inner diameter of the lower crucible 12 is inserted into the lower crucible 12, and contaminated from a vibration feeder 18 installed above the upper crucible 11. The waste is put into the upper part of the base material M via the upper crucible 11. When a high-frequency current is supplied to the induction coils 14 and 15, the base material M is induction-heated by the induction coil 15 to form a dome-shaped molten metal pool P on which electromagnetic stirring is performed. Since the thrown waste is in contact with the molten metal pool P, it is heated and melted by the amount of heat from the molten metal pool P, and is further induction-heated by the induction coil 14 as the temperature rises and melted and stirred.

【0013】これにより、廃棄物は、重力により密度に
応じて、上層:低密度溶融層19a(酸化物等) 、下層:高
密度溶融層19b(金属) に分離される。分離された高密度
溶融層19b は下方に引き抜かれる母材Mとともに下方に
移動し、誘導コイル15が巻かれていない部分において冷
却されて高密度固化体とされて下部坩堝12の外部へ引き
抜かれる。一方、分離された低密度溶融層19a は分取管
13を介して層分離・相変化装置10の外部へ流出され、そ
の後に冷却されて低密度固化体とされる。
Thus, the waste is separated into an upper layer: a low-density molten layer 19a (oxide etc.) and a lower layer: a high-density molten layer 19b (metal) according to the density by gravity. The separated high-density molten layer 19b moves downward together with the base material M that is pulled downward, and is cooled at a portion where the induction coil 15 is not wound to be a high-density solidified body and pulled out of the lower crucible 12 outside. . On the other hand, the separated low-density molten layer 19a is
It is discharged to the outside of the layer separation / phase change device 10 through 13 and then cooled to a low-density solid.

【0014】このように、この層分離・相変化装置10
は、略鉛直方向に設置された円筒状の坩堝11、12内で廃
棄物を溶融することにより、廃棄物を構成する金属およ
び酸化物それぞれの密度の違いを利用して、低密度溶融
層19a 、高密度溶融層19b に分離し、低密度溶融層19a
を分取管13から排出させて低密度固化体とするものであ
る。
As described above, the layer separation / phase change device 10
The low-density molten layer 19a is formed by melting the waste in cylindrical crucibles 11 and 12 installed in a substantially vertical direction, utilizing the difference in the density of each of the metal and oxide constituting the waste. , Separated into a high-density molten layer 19b and a low-density molten layer 19a.
Is discharged from the sorting tube 13 to obtain a low-density solidified body.

【0015】特に、この提案にかかる層分離・相変化装
置10では、高密度溶融層19b に発生するジュール熱を伝
導伝熱により低密度溶融層19a へ伝播して低密度溶融層
19aの溶融促進を図るものであり、エネルギー効率の点
からも優れる装置である。
In particular, in the layer separation / phase change apparatus 10 according to this proposal, the Joule heat generated in the high-density molten layer 19b is propagated to the low-density molten layer 19a by conduction heat transfer, and
It is intended to promote the melting of 19a, and is also excellent in energy efficiency.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、この特
開平8−120356号公報により提案した層分離・相変化装
置10のよりいっそうの性能・効率向上を目指してさらに
研究を重ねた結果、この装置10には、以下に列記する課
題(i) および(ii)が存在することが、新たに判明した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have conducted further studies with the aim of further improving the performance and efficiency of the layer separation / phase change device 10 proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-120356. It has been newly found that the device 10 has the following problems (i) and (ii).

【0017】(i) 周囲に流水路13a を有する分取管13を
介して低密度溶融層19a を取り出す際に、分取管13の内
部において、低密度溶融層19a が急冷されて凝固し、分
取管13を閉塞して低密度溶融層19a を外部へ取り出すこ
とができなくなってしまうおそれがある。
(I) When the low-density molten layer 19a is taken out through the fractionating tube 13 having the surrounding water channel 13a, the low-density molten layer 19a is rapidly cooled and solidified inside the fractionating tube 13, There is a risk that the low-density molten layer 19a may not be able to be taken out to the outside by closing the fractionation tube 13.

【0018】(ii)低密度溶融層19a の上部自由表面19a'
近傍における温度低下や、低密度溶融層19a と高密度溶
融層19b との界面19c の形状の不安定に起因して、一旦
分離した高密度溶融層19b へ低密度溶融層19a の一部が
再度混入し、高密度溶融層19bと低密度溶融層19a とを
確実に分離することができないおそれがある。
(Ii) Upper free surface 19a 'of low-density molten layer 19a
Due to the temperature drop in the vicinity and the instability of the shape of the interface 19c between the low-density molten layer 19a and the high-density molten layer 19b, part of the low-density molten layer 19a is once again separated into the separated high-density molten layer 19b. There is a possibility that the high-density molten layer 19b and the low-density molten layer 19a cannot be reliably separated from each other.

【0019】これらの課題は、特開平8−120356号公報
により提案した層分離・相変化装置10の本質的効果を減
殺してしまう実用上極めて大きな課題であり、根本的対
策を講じる必要がある。
[0019] These problems are extremely serious in practical use in which the essential effect of the layer separation / phase change device 10 proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-120356 is diminished, and it is necessary to take fundamental measures. .

【0020】ここに、本発明の目的は、特開平8−1203
56号公報により提案した層分離・相変化装置に内在する
新たな課題を解決し、低密度溶融層を確実に系外に排出
するとともに、低密度溶融層と高密度溶融層との分離を
確実に行うことができる廃棄物の分離技術を提供するこ
とである。
Here, the object of the present invention is to
Solving the new problems inherent in the layer separation and phase change device proposed by JP 56, reliably discharging the low-density molten layer out of the system and ensuring the separation between the low-density molten layer and the high-density molten layer It is to provide a waste separation technology that can be carried out at the same time.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は、縦向きに配置
されて内部に汚染された廃棄物を挿入される中空柱状の
自己冷却機能を有する坩堝と、装入された廃棄物を加熱
して坩堝内に密度が異なる複数の溶融層を形成する加熱
機構とを備え、廃棄物を複数の溶融体に分離する廃棄物
の分離装置であって、坩堝の側面であって複数の溶融層
のうちで最上部に位置する低密度溶融層の上部自由表面
を含む位置には、低密度溶融層を坩堝外へ流出させる開
断面構造の分取路が取り付けられるとともに、坩堝の内
部であって低密度溶融層の上部自由表面を含む位置に
は、低密度溶融層へ供給された廃棄物が直接に分取路へ
流出することを防止する自己冷却機能を有する整流部材
が配置されることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a crucible having a self-cooling function in the form of a hollow column into which contaminated waste is inserted in a vertical position, and heating the charged waste. A heating mechanism for forming a plurality of molten layers having different densities in the crucible, a waste separation apparatus for separating waste into a plurality of melts, wherein the side surface of the crucible and the At the position including the upper free surface of the low-density molten layer located at the uppermost part, a sorting path having an open cross-sectional structure that allows the low-density molten layer to flow out of the crucible is attached, and inside the crucible, A rectifying member having a self-cooling function for preventing waste supplied to the low-density molten layer from flowing directly to the sorting path is disposed at a position including the upper free surface of the high-density molten layer. And

【0022】上記の本発明にかかる廃棄物の分離装置で
は、加熱機構が、低密度溶融層が形成される範囲を誘導
加熱する第1の誘導加熱機構と、低密度溶融層の下方に
おける高密度溶融層が形成される範囲を誘導加熱する第
2の誘導加熱機構とを有することを、例示できる。
In the above-described waste separation apparatus according to the present invention, the heating mechanism includes a first induction heating mechanism for induction-heating an area where the low-density molten layer is formed, and a high-density heating section below the low-density molten layer. And a second induction heating mechanism for induction heating the range in which the molten layer is formed.

【0023】上記の本発明にかかる廃棄物の分離装置で
は、さらに、坩堝の上方に離間して設置されて低密度溶
融層の上部自由表面を加熱する非接触補助加熱装置を備
えることが、処理速度の上昇を図るためには、望まし
い。
The waste separation apparatus according to the present invention may further include a non-contact auxiliary heating device which is provided above the crucible and is spaced apart from the crucible to heat the upper free surface of the low-density molten layer. It is desirable to increase the speed.

【0024】上記の本発明にかかる廃棄物の分離装置で
は、さらに、坩堝の周囲に離間して設置されて低密度溶
融層および高密度溶融層の運動を抑制する静磁場発生装
置を備えることが、低密度溶融層および高密度溶融層を
確実に分離するためには、望ましい。
The above-described waste separation apparatus according to the present invention may further include a static magnetic field generation device which is installed at a distance from the periphery of the crucible and suppresses movement of the low-density molten layer and the high-density molten layer. It is desirable to reliably separate the low-density molten layer and the high-density molten layer.

【0025】別の観点からは、本発明は、縦向きに配置
される中空柱状の自己冷却機能を有する坩堝に汚染され
た廃棄物を装入し、廃棄物に加熱を行って溶解して、坩
堝内に密度が異なる複数の溶融層を形成することによ
り、廃棄物を複数の溶融体に分離する廃棄物の分離方法
であって、複数の溶融層のうちで最上部に位置する低密
度溶融層を、その上部自由表面を含む位置に設置された
開断面構造型の分取路を介して、坩堝の外部に流出させ
ることを特徴とする。
From another viewpoint, the present invention relates to a method of charging contaminated waste into a vertically arranged hollow column-shaped crucible having a self-cooling function, and heating and melting the waste. A waste separation method for separating waste into a plurality of melts by forming a plurality of melt layers having different densities in a crucible, wherein the low-density melt positioned at the top of the plurality of melt layers is provided. The layer is discharged to the outside of the crucible through an open-section type sorting channel provided at a position including the upper free surface.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる廃棄物の分
離装置および分離方法の一実施形態を、添付図面を参照
しながら詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of a waste separation apparatus and a separation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0027】図1は、本実施形態の廃棄物分離装置20の
構造を示す縦説明図であり、図2は、この廃棄物分離装
置20の要部を抽出するとともに一部を破断した状態で示
す斜視図である。
FIG. 1 is a vertical explanatory view showing the structure of a waste separation apparatus 20 according to the present embodiment. FIG. 2 is a view in which main parts of the waste separation apparatus 20 are extracted and partly broken. FIG.

【0028】廃棄物分離装置20は、内部に廃棄物を収容
して溶解する坩堝21と、坩堝21に収容された廃棄物に高
周波電流を通電する多重螺旋コイル30と、坩堝21内に廃
棄物41を供給する材料供給装置40と、下方へ高密度固化
体を引き抜く引抜き装置50とを主たる構成要素とする。
以下、これらの構成要素について分説する。
The waste separation device 20 includes a crucible 21 for containing and melting the waste therein, a multiple spiral coil 30 for applying a high-frequency current to the waste contained in the crucible 21, and a waste in the crucible 21. The main components are a material supply device 40 for supplying 41 and a drawing device 50 for drawing the high-density solidified body downward.
Hereinafter, these components will be described separately.

【0029】[坩堝21]本実施形態では、この坩堝21は、
重力が作用する方向 (上下方向) に沿って配置された上
坩堝を兼ねるコイル(以下、本明細書においては「上坩
堝兼用コイル」という。)22、下坩堝23により構成され
る。上坩堝兼用コイル22、下坩堝23は、ともに、同一の
内径を有する中空円柱状を呈しており、上坩堝兼用コイ
ル22の上部開口は入口22a をなすとともに下部開口は出
口22b をなし、一方、下坩堝23の上部開口は入口23
a をなすとともに下部開口は出口23b をなし、それぞ
れが上下方向に直列に配置される。
[Crucible 21] In the present embodiment, the crucible 21
It is composed of a coil (hereinafter, also referred to as an “upper crucible / coil”) 22 and a lower crucible 23 which are arranged along the direction in which gravity acts (vertical direction) and also serve as an upper crucible. Both the upper crucible / coil 22 and the lower crucible 23 have a hollow cylindrical shape having the same inner diameter, and the upper opening of the upper crucible / coil 22 forms an inlet 22a and the lower opening forms an outlet 22b. The upper opening of the lower crucible 23 is the entrance 23
a and the lower opening forms an outlet 23b, each of which is arranged vertically in series.

【0030】本実施形態では、上坩堝兼用コイル22の出
口22b と下坩堝23の入口23a とが適宜手段により直接接
続されて坩堝21を構成しているが、上坩堝兼用コイル22
の出口22b と下坩堝23の入口23a との間に、例えば中空
円柱状の絶縁壁を介在させて、間接的に接続するように
構成してもよい。
In the present embodiment, the outlet 22b of the upper crucible / coil 22 and the inlet 23a of the lower crucible 23 are directly connected by appropriate means to form the crucible 21, but the upper crucible / coil 22
For example, a hollow cylindrical insulating wall may be interposed between the outlet 22b of the lower crucible 23 and the inlet 23a of the lower crucible 23 so as to be connected indirectly.

【0031】また、本実施形態では、図2に示すよう
に、上坩堝兼用コイル22の壁面は概ね重力が作用する方
向に沿って1箇所のみ絶縁性スリットを有する導電性の
巻板24の外周面に、往復状に屈曲した水冷管25を溶接す
ることにより、構成される。また、巻き板24には高周波
電源24' が接続されており、上坩堝兼用コイル22内の略
水平面内において、概ね0.05〜5000kHz の交流電流を通
電可能に、構成してある。これにより、上坩堝兼用コイ
ル22において、低密度溶融層M1 が形成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the wall surface of the upper crucible / coil 22 has an outer peripheral surface of a conductive winding plate 24 having an insulating slit only at one place substantially along the direction in which gravity acts. The surface is formed by welding a water-cooled tube 25 bent in a reciprocating manner. A high-frequency power supply 24 ′ is connected to the winding plate 24 so that an alternating current of approximately 0.05 to 5000 kHz can be supplied in a substantially horizontal plane in the upper crucible / coil 22. Thus, in the above crucible combined coil 22, the low-density melt layer M 1 is formed.

【0032】なお、本実施形態以外の上坩堝兼用コイル
22の構造としては、中空の水冷管を螺旋状にほぼ隙間な
く巻いて積層状に積み上げることにより、水冷管により
坩堝を兼ねる構造を例示することができ、この場合に
は、水冷管を端子として交流電流が直接的に通電され
る。いずれの構造にしても、縦向きに配置されて内部に
汚染された廃棄物を挿入されるとともに内部の廃棄物へ
交流電流を通電することができる、中空柱状の自己冷却
機能を有する上坩堝兼用コイル22が構成される。
Note that a coil that also serves as an upper crucible other than this embodiment
The structure of 22 can be exemplified by a structure in which a water-cooled tube is used as a terminal by spirally winding a hollow water-cooled tube with almost no gap and stacking the layers in a stacked manner. Alternating current is passed directly. Regardless of the structure, it is also used as an upper crucible having a self-cooling function in the form of a hollow column, which can be arranged vertically to insert the polluted waste inside and to apply an alternating current to the waste inside. A coil 22 is configured.

【0033】上坩堝兼用コイル22の壁面のうちで入口22
a を含む一部には、巻板24の一部が略矩形に切り欠かれ
ることにより、第2出口26が形成される。この第2出口
26は、後述するように低密度溶融層M1 の排出口であ
り、第2出口26の底辺が、上坩堝兼用コイル22内に存在
する低密度溶融層M1 の上部自由表面よりも低い位置に
なるように、形成される。
The inlet 22 of the wall of the upper crucible / coil 22
The second outlet 26 is formed in a part including a by cutting out a part of the winding plate 24 into a substantially rectangular shape. This second exit
26 is a low density outlet melt layer M 1 as described later, the base of the second outlet 26 is positioned lower than the upper free surface of the low-density melt layer M 1 present in the upper crucible combined coil 22 It is formed so that

【0034】第2出口26の開口面積は、上坩堝兼用コイ
ル22に形成される低密度溶融層Mの最大形成速度を排
出速度が上回ることができる程度に、設定される。ま
た、第2出口26の形状は、本実施形態では略矩形とし
たが、かかる態様に限定されるものではなく、円弧状、
多角形状等の変形が可能である。
The opening area of the second outlet 26, to the extent that it is possible to exceed the maximum rate of formation of the low-density melt layer M 1 which is formed in the upper crucible combined coil 22 discharge rate, is set. Further, the shape of the second outlet 26 is substantially rectangular in the present embodiment, but is not limited to such a shape, and may be an arc shape,
Deformation such as a polygonal shape is possible.

【0035】第2出口26の外面には、分取路27が適宜手
段により固定される。この分取路27は、第2出口26を介
して流出してくる低密度溶融層M1 を外部へ流出させる
ための排出路であり、第2出口26の開口に隙間なく接続
固定される。
On the outer surface of the second outlet 26, a sorting path 27 is fixed by appropriate means. The preparative path 27 is a discharge passage for causing the outflow flowing out through the second outlet 26 of the low-density melt layer M 1 to the outside, is no gap connected and fixed to the opening of the second outlet 26.

【0036】分取路27は、上部が開口した断面溝形の開
断面構造を呈する。これにより、分取路27内における低
密度溶融層M1 の凝固およびこの凝固に伴う閉塞が防止
され、低密度溶融層M1 を確実に外部へ連続的に排出す
ることができる。
The sorting path 27 has an open cross-sectional structure having a groove-shaped cross section with an open top. Accordingly, clogging due to coagulation and the coagulated low density melt layer M 1 is prevented in preparative channel 27, can be reliably and continuously discharged to the outside of the lower density molten layer M 1.

【0037】なお、内部における低密度溶融層M1 の排
出を確実にするため、分取路27は下方向きに傾斜して配
置しておくことが望ましい。また、本実施形態では、分
取路27の断面形状は溝形としているが、かかる態様に限
定されるものではなく、第2出口26の開口形状と同様の
変形が可能である。
In order to discharge the low-density molten layer M 1 in the interior, it is desirable that the sorting path 27 is arranged to be inclined downward. Further, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the sorting path 27 is a groove shape, but is not limited to such a mode, and the same deformation as the opening shape of the second outlet 26 is possible.

【0038】本実施形態では、第2出口26および分取路
27を介して、上坩堝兼用コイル22内に形成される低密度
溶融層M1 は、その上部自由表面M1'側から外部へ向け
て流出して排出される。
In this embodiment, the second outlet 26 and the sorting path
The low-density molten layer M 1 formed in the upper crucible / coil 22 flows out from the upper free surface M 1 ′ side to the outside through 27 and is discharged.

【0039】さらに、上坩堝兼用コイル22の内部であっ
て第2出口26の近傍には、図示しない適宜の支持手段に
より支持された冷却壁28が、整流部材の一例であるじゃ
ま板として配置される。冷却壁28は、図示しない自己冷
却機能により低密度溶融層M1 との接触により熱損傷が
最小限になるように抑制されており、この冷却壁28によ
り、入口22a および第2出口26が区画される。
Further, inside the upper crucible / coil 22 and in the vicinity of the second outlet 26, a cooling wall 28 supported by appropriate support means (not shown) is arranged as a baffle plate which is an example of a rectifying member. You. Cold wall 28 is suppressed so that thermal damage is minimized by the contact with the low-density melt layer M 1 by the self-cooling (not shown), this cooling wall 28, an inlet 22a and second outlet 26 is partitioned Is done.

【0040】冷却壁28は、第2出口26から、低密度溶融
層M1 の上部自由表面M1'へ後述する材料供給装置40か
ら供給される廃棄物41の最小粒径よりも少し小さな距離
だけ、離れて、低密度溶融層M1 の上部自由表面M1'を
含む高さに設置される。これにより、低密度溶融層M1
に供給される廃棄物41が、低密度溶融層M1 の上部自由
表面M1'を浮遊して第2出口26から直接排出されること
が防止される。
The cooling wall 28 has a distance from the second outlet 26 to the upper free surface M 1 ′ of the low-density molten layer M 1 , which is slightly smaller than the minimum particle size of the waste 41 supplied from the material supply device 40 described later. Only at a height that includes the upper free surface M 1 ′ of the low-density molten layer M 1 . Thereby, the low-density molten layer M 1
Is prevented from floating directly from the second outlet 26 by floating on the upper free surface M 1 ′ of the low-density molten layer M 1 .

【0041】なお、冷却壁28の自己冷却機能としては、
例えば、内部に冷却水が循環する流路を埋設された構造
を例示できる。一方、下坩堝23の壁面は、重力が作用す
る方向 (上下方向) に沿って絶縁機能を有するスリット
29a が所定の範囲 (本実施形態では、下坩堝23の上端か
ら下方に向けて下坩堝23の全長の約4/5 程度の範囲) に
設けられることにより区画された多数のセグメント29b
が、円周状に連接されることにより、構成される。各セ
グメント29b 内には水冷管29c が埋設されており、各セ
グメント29b 毎に冷却可能に構成されている。
The self-cooling function of the cooling wall 28 is as follows.
For example, a structure in which a flow path in which cooling water circulates is embedded can be exemplified. On the other hand, the wall surface of the lower crucible 23 has a slit having an insulating function along the direction in which gravity acts (vertical direction).
29a is provided in a predetermined range (in the present embodiment, a range of about 4/5 of the entire length of the lower crucible 23 from the upper end of the lower crucible 23 downward).
Are connected in a circumferential shape. A water cooling pipe 29c is embedded in each segment 29b, and is configured to be able to cool each segment 29b.

【0042】このようにして、本実施形態では、上坩堝
兼用コイル22および下坩堝23により、縦向きに配置され
て内部に汚染された廃棄物41を挿入される中空円柱状の
自己冷却機能を有する坩堝21が構成される。
As described above, in the present embodiment, the upper crucible / coil 22 and the lower crucible 23 provide a self-cooling function in the form of a hollow cylinder into which the waste 41 that is vertically arranged and into which contaminated waste 41 is inserted is inserted. Having a crucible 21.

【0043】[多重螺旋コイル30]さらに、下坩堝23の上
端部から途中部に相当する範囲 (本実施形態では、下坩
堝23の上端側から下方に向けて下坩堝23の全長の約2/3
程度の範囲) の外面には、離間して、多重螺旋コイル30
が積層された状態で配置される。この範囲は、高密度溶
融層M2 が形成される範囲である。すなわち、下坩堝23
の高さよりも多重螺旋コイル30の積層高さは、短く設定
される。
[Multiple spiral coil 30] Further, a range corresponding to the middle from the upper end of the lower crucible 23 (in the present embodiment, about 2/2 of the total length of the lower crucible 23 from the upper end side of the lower crucible 23 downward). Three
The outer surface of the
Are arranged in a stacked state. This range is a range in which a high density melt layer M 2 is formed. That is, the lower crucible 23
The stacking height of the multiple spiral coil 30 is set shorter than the height of the spiral coil 30.

【0044】この多重螺旋コイル30には、高周波電源3
0' が接続されており、概ね0.1 〜100kHzの周波数の高
周波電流を多重螺旋コイル30に供給することにより、下
坩堝23の内部に配置される母材Mを誘導加熱し、母材M
の上部に高密度溶融層M2 を形成することができる。
The multiple spiral coil 30 has a high frequency power supply 3
0 'is connected, and a high-frequency current having a frequency of about 0.1 to 100 kHz is supplied to the multiple spiral coil 30 to heat the base material M disposed inside the lower crucible 23 by induction heating.
It is possible to form a high density melt layer M 2 of the upper.

【0045】このようにして、本実施形態では、高周波
電源30' から高周波電流を供給されて高密度溶融層M2
を形成する多重螺旋コイル30と、高周波電源24' から高
周波電流を供給されて低密度溶融層M1 を形成する巻板
24とにより、加熱機構31が構成される。
As described above, in the present embodiment, the high-frequency current is supplied from the high-frequency power source 30 ′ and the high-density molten layer M 2 is supplied.
Helical coil 30 forming a low-density molten layer M 1 supplied with a high-frequency current from a high-frequency power supply 24 ′
24 constitutes a heating mechanism 31.

【0046】[材料供給装置40]上坩堝兼用コイル22の上
方に離間して、廃棄物41を上坩堝兼用コイル22の内部へ
供給するための材料供給装置40が設置されている。この
材料供給装置40は、適宜寸法に調整された廃棄物41を供
給することができる装置であればよく、特定のものには
限定されない。例えば、振動フィーダーを例示すること
ができる。
[Material Supply Apparatus 40] A material supply apparatus 40 for supplying the waste 41 into the upper crucible / coil 22 is provided above and separated from the upper crucible / coil 22. The material supply device 40 is not limited to a specific device as long as it can supply a waste 41 adjusted to an appropriate size. For example, a vibration feeder can be exemplified.

【0047】[引抜き装置50]下坩堝23の下方には、下坩
堝23に挿入された母材Mと、この母材Mに高密度溶融層
2 が凝着して形成される高密度固化体とを引き抜くた
めの引き抜き装置50が設置される。この引抜き装置50
は、母材Mの外径と略同距離だけ離間して配置される一
対の駆動ローラ 51a、51b からなる。
[0047] Below the [withdrawal device 50 'under the crucible 23, a high-density solidified and the base material M, which is inserted under the crucible 23, high-density melt layer M 2 to the base material M is formed by adhesion A removal device 50 for removing the body is provided. This drawing device 50
Is composed of a pair of drive rollers 51a and 51b which are arranged at a distance substantially equal to the outer diameter of the base material M.

【0048】本実施形態の廃棄物分離装置20は、以上の
ように構成される。なお、図示していないが、廃棄物分
離装置20を、高密度溶融層M2 、低密度溶融層M1 と接
触する部分を加熱、減圧あるいはAr等の雰囲気ガスに調
整することができるチャンバーの内部に収容するように
してもよい。
The waste separation apparatus 20 of the present embodiment is configured as described above. Although not shown, the waste separation apparatus 20 is provided with a chamber capable of heating, depressurizing, or adjusting the pressure of the portion in contact with the high-density molten layer M 2 and the low-density molten layer M 1 to an atmospheric gas such as Ar. It may be accommodated inside.

【0049】さらに、本実施形態の廃棄物分離装置20で
は、これらの主要素に加えて、非接触補助加熱装置60と
静磁場発生装置70とが任意要素として、設置される。以
下、これらについても説明する。
Further, in the waste separation apparatus 20 of this embodiment, in addition to these main elements, a non-contact auxiliary heating device 60 and a static magnetic field generator 70 are provided as optional elements. Hereinafter, these will also be described.

【0050】[非接触補助加熱装置60]上坩堝兼用コイル
22の入口22a の上方には、ある一定距離離間して非接触
補助加熱装置60が配置される。この非接触補助加熱装置
60は、廃棄物41の種類によっては低密度溶融層M1 自身
が溶融するのに充分なジュール熱を発生できない場合が
あり、このような場合に廃棄物41を補助的に非接触で加
熱して低密度溶融層M1 を確実に形成するために、使用
される。
[Non-contact auxiliary heating device 60] Upper crucible / coil
Above the inlet 22a of the nozzle 22, a non-contact auxiliary heating device 60 is arranged at a certain distance. This non-contact auxiliary heating device
60, depending on the type of waste 41 may lower density molten layer M 1 itself can not generate sufficient Joule heat to melt the waste 41 is heated in the auxiliary non-contact in such cases Te in order to reliably form a low-density melt layer M 1, is used.

【0051】本実施形態では、非接触補助加熱装置60と
してプラズマを用いたものを使用したが、低密度溶融層
1 を非接触状態で加熱することができるものであれば
よく、例えばマイクロ波や輻射加熱等を用いたであって
もよい。
In this embodiment, the non-contact auxiliary heating device 60 using plasma is used. However, any device capable of heating the low-density molten layer M 1 in a non-contact state may be used. Or radiant heating or the like.

【0052】[静磁場発生装置70]坩堝21の外周部には、
静磁場発生装置である静磁場発生コイル18が配置されて
いる。すなわち、巻き板24および多重螺旋コイル30に高
い周波数の交流電流を供給すると、特に低密度溶融体M
1 の加熱を促進する上では有利となる反面、高電圧に起
因するスパークや給電損失が避けられない。このような
場合には、比較的低い周波数の交流電圧を供給するが、
今度は電磁攪拌が顕著になり、低密度溶融層M1 と高密
度溶融層M2 との界面を安定に維持することが困難にな
って両者が混合するおそれがある。
[Static Magnetic Field Generating Apparatus 70]
A static magnetic field generating coil 18 as a static magnetic field generator is arranged. That is, when a high-frequency alternating current is supplied to the winding plate 24 and the multiple spiral coil 30, the low-density molten material M
Although it is advantageous in promoting the heating of ( 1) , sparks and power supply loss due to high voltage are inevitable. In such a case, a relatively low frequency AC voltage is supplied,
Now electromagnetic stirring becomes remarkable, both become difficult to maintain the interface between the low-density melt layer M 1 and the high density melt layer M 2 stably is likely to be mixed.

【0053】そこで、特に、低密度溶融層M1 と高密度
溶融M2 との境界において、界面の乱れに起因した両相
の混合を抑制するために、低密度溶融層M1 や高密度溶
融層M2 といった液体金属の運動を抑制する作用がある
静磁場発生コイル70、例えば超伝導磁石を用いて、境界
面を安定させる。
Therefore, in particular, at the boundary between the low-density molten layer M 1 and the high-density molten M 2 , the low-density molten layer M 1 and the high-density molten static magnetic field generating coils 70 in effect of suppressing the movement of the liquid metal, such as layer M 2, for example by using a superconducting magnet, to stabilize the boundary surface.

【0054】次に、本実施形態の廃棄物分離装置20によ
り、汚染された廃棄物41の減容、金属と酸化物との相分
離、さらにはそれぞれの固定について、経時的に説明す
る。
Next, the volume reduction of the contaminated waste 41, the phase separation between the metal and the oxide, and the fixing of each of the wastes 41 by the waste separation apparatus 20 of this embodiment will be described with time.

【0055】初めに、上坩堝兼用コイル22、下坩堝23、
多重螺旋コイル30といった被加熱部分に、冷却水を供給
して、所定の冷却状態としておく。さらに、廃棄物分離
装置20を前述のチャンバー内に収容した場合には、高密
度溶融層M2 、低密度溶融層M1 との接触部分は、加
圧、減圧あるいはAr等の雰囲気ガスに調整しておく。
First, the upper crucible / coil 22, the lower crucible 23,
Cooling water is supplied to a portion to be heated such as the multiple spiral coil 30 to keep it in a predetermined cooling state. Further, when the waste separation device 20 is accommodated in the above-described chamber, the contact portion between the high-density molten layer M 2 and the low-density molten layer M 1 is adjusted to an atmospheric gas such as pressurized, depressurized, or Ar. Keep it.

【0056】この状態で、下坩堝23内に、出口23b から
下坩堝23の内径に略等しい外径を有する円柱状の金属で
ある母材Mを挿入する。母材Mの挿入は、下坩堝23の先
端が下坩堝23の入口23a に到達するまで、行う。
In this state, the base material M which is a columnar metal having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the lower crucible 23 is inserted into the lower crucible 23 from the outlet 23b. Insertion of the base material M is performed until the tip of the lower crucible 23 reaches the inlet 23a of the lower crucible 23.

【0057】母材Mを下坩堝23に挿入した後、材料供給
装置40から廃棄物41を上坩堝兼用コイル22内へ投入し、
母材Mの上へ所定量だけ装入する。廃棄物41は、一般的
に、金属と酸化物との混合体であるが、単一相ではな
く、溶融過程で還元反応等が進行し金属が得られる廃棄
物、あるいは還元反応が進行しない場合には金属と酸化
物との混合体が得られる廃棄物を用いることができる。
さらに、必要に応じて、廃棄物41とともに、還元剤、還
元ガスあるいは酸化ガス等の補助材料を併せて装入して
もよい。
After inserting the base material M into the lower crucible 23, the waste 41 is charged from the material supply device 40 into the upper crucible / coil 22.
A predetermined amount is charged onto the base material M. The waste 41 is generally a mixture of a metal and an oxide, but is not a single phase, and a waste in which a reduction reaction or the like proceeds in a melting process to obtain a metal, or a case where the reduction reaction does not proceed. Can be used a waste from which a mixture of a metal and an oxide is obtained.
Further, if necessary, auxiliary materials such as a reducing agent, a reducing gas or an oxidizing gas may be charged together with the waste 41.

【0058】このようにして廃棄物処理の前準備を行
い、上坩堝兼用コイル22および多重螺旋コイル30に、そ
れぞれ高周波電流を供給する。すると、最初に母材Mが
誘導加熱され、その上部は溶融して高密度溶融層M2
形成するとともに、電磁気力および重力の作用により高
密度溶融層M2 はドーム状に隆起する。
In this way, preparations for waste treatment are made, and a high-frequency current is supplied to the upper crucible / coil 22 and the multiple spiral coil 30, respectively. Then, the first base material M is induction heating, the upper portion to form a high density melt layer M 2 are melted, the high density melt layer M 2 by the action of electromagnetic force and gravity is raised in a dome shape.

【0059】高密度溶融層M2 は、さらに誘導加熱され
て昇温し、高密度溶融層M2 の上方に存在する廃棄物41
を伝導伝熱により加熱・溶融する。廃棄物41の昇温が行
われると、特にイオンが電気伝導の主要な役割を演ずる
低密度溶融層M1 の電気伝導度が高まり、廃棄物41はや
がて上坩堝兼用コイル22により誘導加熱も行われるため
に一層顕著に昇温する。これにより、上坩堝兼用コイル
22の内部に低密度溶融層M1 が形成されることになる。
The high-density molten layer M 2 is further heated by induction heating, and the waste 41 existing above the high-density molten layer M 2 is heated.
Is heated and melted by conduction heat transfer. When heating of the waste 41 is made, in particular, ions low density electric conductivity of the molten layer M 1 is increased play a major role in the electrical conductivity, also the line induction heating by the upper crucible serves coil 22 waste 41 eventually The temperature rises more markedly. With this, the upper crucible combined coil
A low-density molten layer M 1 is formed inside 22.

【0060】すなわち、本実施形態の廃棄物分離装置20
では、高周波電磁場を形成するため、母材 (金属) Mに
電磁気力を作用させるため溶融した母材Mは坩堝21の中
心に集まるとともに、ジュール熱が発生する。このジュ
ール熱で母材Mがさらに溶融して高密度溶融層M2 が形
成されると、電磁気力および重力のために高密度溶融層
2 はドーム状に隆起して、一部に坩堝21とは非接触と
なる領域が現れる。周波数を適切に選択した場合には、
母材Mに作用するこのような効果を酸化物に作用する効
果に比べて大きくすることができる。このようにして、
酸化物が未溶融である溶融初期段階では、酸化物は母材
Mと坩堝21内で共存し、酸化物は誘導加熱で昇温するよ
りも、むしろ昇温・溶融した母材Mからの伝導伝熱によ
り昇温される。
That is, the waste separation apparatus 20 of the present embodiment
Then, in order to form a high-frequency electromagnetic field, the base material (metal) M which is melted by applying an electromagnetic force to the base material (metal) M gathers at the center of the crucible 21 and generates Joule heat. When the base material M is further melted by this Joule heat to form a high-density molten layer M 2 , the high-density molten layer M 2 rises in a dome shape due to electromagnetic force and gravity, and the crucible 21 A non-contact area appears. If you choose the right frequency,
Such an effect acting on the base material M can be made larger than an effect acting on the oxide. In this way,
In the initial stage of melting when the oxide is not melted, the oxide coexists with the base material M in the crucible 21, and the oxide conducts from the heated and melted base material M, rather than being heated by induction heating. The temperature is increased by heat transfer.

【0061】一般に、低密度溶融層M1 と接触する部分
には、未溶融のスカル層が密着して下坩堝23内に残存す
ることがある。このスカル層は一種の焼結層であって放
射性核種の固定が不充分なため、スカル層が系外に流出
されることを確実に防止する必要がある。本実施形態の
廃棄物分離装置20では、高密度溶融層M2 は誘導加熱を
受けるため、周囲の低密度溶融層M1 の加熱を促進す
る。このため、スカル層が下方に存在する高密度溶融層
2 側に接近するとスカル層は溶融されるため、母材M
の下方への引き抜きとともに系外に排出されることはな
い。
In general, an unmelted skull layer may adhere to a portion in contact with the low-density molten layer M 1 and may remain in the lower crucible 23. Since this skull layer is a kind of sintered layer and has insufficient fixation of radionuclides, it is necessary to surely prevent the skull layer from flowing out of the system. In waste separation device 20 of the present embodiment, the high density melt layer M 2 is for receiving the induction heating, promotes the heating of the surrounding low-density melt layer M 1. Therefore, since the skull layer skull layer when approaching the high density melt layer M 2 side existing below is melted, the base material M
Will not be discharged out of the system when it is pulled down.

【0062】下坩堝23にスリット29a が形成される領域
よりも下方の領域には、磁場が作用しないために母材M
の誘導加熱は行われない。そのため、高密度溶融層M2
は冷却凝固し、高密度溶融層M2 は高密度固化体とな
る。
In a region below the region where the slit 29a is formed in the lower crucible 23, the base material M
No induction heating is performed. Therefore, the high-density molten layer M 2
The cooled solidified high density melt layer M 2 is a high-density solid material.

【0063】このようにして、坩堝21の内部において廃
棄物41を低密度溶融層M1 、高密度溶融層M2 および高
密度固化体を形成した後、さらに、上坩堝兼用コイル22
の入口22a 側 に存在する低密度溶融層M1 の自由表面
上に材料供給装置40から廃棄物41を装入するとともに、
高密度溶融層M2 および低密度溶融層M1 それぞれの界
面を、一定の高さに維持できる引抜き速度で、母材Mを
下方へさらに引き抜く。
After the waste 41 is formed into the low-density molten layer M 1 , the high-density molten layer M 2 and the high-density solidified body in the crucible 21 in this way, the waste
With charged waste 41 from a material supply device 40 to the present in the inlet 22a side low-density melt layer M 1 of the free surface,
High density melt layer M 2 and the low density molten layer M 1 of each interface, at a drawing speed to maintain a constant height, further withdrawal of the preform M downwards.

【0064】これにより、下坩堝23の出口23b から高密
度固化体が連続的に引き抜かれるとともに、上坩堝兼用
コイル22の分取路26から低密度溶融層M1 が系外へ排出
される。排出された低密度溶融層M1 は、図示しない収
容容器に収容されて冷却され、やがて低密度固化体とな
る。
[0064] Thus, the high-density solid material from the outlet 23b of the lower crucible 23 is continuously withdrawn, the low-density melt layer M 1 from preparative passage 26 of the upper crucible combined coil 22 is discharged out of the system. Discharged low-density melt layer M 1 is cooled is housed in the housing container (not shown), eventually the low density solid material.

【0065】このように、本実施形態の廃棄物分離装置
20では、酸化物は金属よりも密度が小さいため、坩堝の
高さが異なる部分に酸化物出口、金属出口をそれぞれ設
けることにより、溶融した後にこれらの出口を利用し
て、低密度溶融層M1 および高密度溶融層M2 の分離を
行うことができる。本実施形態では、炉内において溶解
された溶融金属 (高密度溶融層M2)、あるいは炉内に供
給された溶融金属 (高密度溶融層M2)は、重力が作用す
る方向 (鉛直下方向) に連続的に引き抜かれるととも
に、下坩堝23の多重螺旋コイル30非設置部分により冷却
固化されて、第1出口23b から系外へ排出される。一
方、酸化物 (低密度溶融層M1)は上坩堝兼用コイル22に
設けられた第2出口26から系外へ排出される。
As described above, the waste separation apparatus of the present embodiment
In Example 20, since the density of the oxide is smaller than that of the metal, the oxide outlet and the metal outlet are provided at portions where the height of the crucible is different. it can be performed first and isolation of the high density melt layer M 2. In the present embodiment, the molten metal melted in the furnace (high-density molten layer M 2 ) or the molten metal supplied in the furnace (high-density molten layer M 2 ) is directed in the direction in which gravity acts (vertically downward direction). ), And is cooled and solidified by the portion of the lower crucible 23 where the multiple spiral coil 30 is not provided, and is discharged from the first outlet 23b to the outside of the system. On the other hand, the oxide (low-density molten layer M 1 ) is discharged out of the system from a second outlet 26 provided in the upper crucible / coil 22.

【0066】本実施形態の廃棄物分離装置20によれば、
坩堝21の壁面と冷却板28とは、通常の誘導溶解炉の高温
壁炉を構成する耐火物からなるのではなく、自己冷却機
能を有する冷却壁により形成される。これにより、廃棄
物41の溶解を行っても熱損傷を生じることは殆どなく、
溶損した炉壁が新たな廃棄物となることがない。特に、
廃棄物41が放射能汚染された材料である場合には、炉壁
材料が2次廃棄物になることがないため、寿命が長く放
射性2次廃棄物を発生させることがない (効果1) 。
According to the waste separation apparatus 20 of the present embodiment,
The wall surface of the crucible 21 and the cooling plate 28 are not formed of a refractory constituting a high-temperature wall furnace of a normal induction melting furnace, but are formed by cooling walls having a self-cooling function. Thereby, even if the waste 41 is dissolved, there is almost no heat damage,
The eroded furnace wall does not become new waste. Especially,
If the waste 41 is a radioactively contaminated material, the furnace wall material does not become secondary waste, so that the life is long and no radioactive secondary waste is generated (effect 1).

【0067】また、本実施形態の廃棄物分離装置20で
は、坩堝21に、高密度固化体を母材Mとともに排出する
第1出口23b と、低密度溶融層M1 を流出させる第2出
口26とが設けられる。第1出口23b に未溶融の酸化物が
接近すると、溶融金属からの伝導伝熱によって溶融が行
われる。一方、第2出口26から未溶融の廃棄物41が系外
に排出されることは、廃棄物41の減容、固定処理が充分
でなく、装置として不完全であることを意味するが、本
実施形態の廃棄物分離装置20では、冷却板28が設置され
るため、未溶融の酸化物 (廃棄物) が直接に分取路27へ
流出することが防止されるとともに、第2出口26は低密
度溶融層M1 の自由表面の近傍に配置されるために、例
えばプラズマ等を利用した非接触補助加熱装置60を用い
ることが可能となり、酸化物の完全溶融化を図ることが
できる。なお、非接触加熱は加熱の補助的手段であるた
め、仮にプラズマを用いた場合にもキャリアーガス量を
従来よりも顕著に低減することができる。以上のように
して、本実施形態の廃棄物分離装置20によれば、廃棄物
を溶融した後に、酸化物と金属とに確実に分離して取り
出すことができる (効果2) 。
[0067] In the waste separation device 20 of the present embodiment, the crucible 21, a first outlet 23b for discharging the high-density solid material with base material M, a second outlet 26 for discharging the low density molten layer M 1 Are provided. When the unmelted oxide approaches the first outlet 23b, melting is performed by conduction heat transfer from the molten metal. On the other hand, the discharge of the unmelted waste 41 out of the system from the second outlet 26 means that the volume reduction and fixing treatment of the waste 41 are not sufficient and the device is incomplete as a unit. In the waste separation apparatus 20 of the embodiment, since the cooling plate 28 is installed, the unmelted oxide (waste) is prevented from flowing directly to the sorting path 27, and the second outlet 26 is for placement in the vicinity of the low density of the free surface melt layer M 1, for example, it becomes possible to use a non-contact auxiliary heating device 60 using plasma or the like, it is possible to complete melting of the oxide. Since non-contact heating is an auxiliary means of heating, even if plasma is used, the amount of carrier gas can be remarkably reduced as compared with the conventional case. As described above, according to the waste separation apparatus 20 of the present embodiment, after the waste is melted, it can be reliably separated into oxides and metals and taken out (effect 2).

【0068】また、本実施形態の廃棄物分離装置20で
は、誘導加熱により溶融された廃棄物41から分離された
高密度溶融層M2 は、母材Mが下方へ引き抜かれるとと
もに冷却されて高密度固化体となり、第1出口23b から
系外に連続的に取り出される。一方、低密度溶融層M1
は、上坩堝兼用コイル22に設けられた第2出口26から系
外に連続的に排出され、特開平8−120356号公報記載の
装置のように冷却壁で囲まれた流路ではなく、開断面構
造の分取路を介して外部に導かれるため、流路内で閉塞
するおそれがない。したがって、本実施形態の廃棄物分
離装置20によれば、一連の廃棄物処理を連続的に行うこ
とができる。連続処理が可能であるために低密度溶融層
1 および高密度溶融層M2 それぞれの凝固界面の進行
速度を一定とすることができ、低密度固化体、高密度固
化体それぞれの品質を高めることができる。また、連続
処理が可能であるため、例えば回分処理のように炉の昇
温、降温に必要な時間を省くことができ、処理能力を同
一とすれば従来の炉よりも小型化を図ることができる。
このようにして、本実施形態の廃棄物分離装置20によれ
ば、高密度固化体および低密度固化体それぞれの品質を
高めるとともに、装置の小型化を図ることができる (効
果3) 。
In the waste separation apparatus 20 of the present embodiment, the high-density molten layer M 2 separated from the waste 41 melted by the induction heating is cooled while the base material M is pulled down and cooled. It becomes a solidified material and is continuously taken out of the system from the first outlet 23b. On the other hand, the low-density molten layer M 1
Is continuously discharged out of the system through a second outlet 26 provided in the upper crucible / coil 22 and is not a channel surrounded by a cooling wall as in the device described in JP-A-8-120356. Since the liquid is guided to the outside through the sorting passage having a cross-sectional structure, there is no possibility of blockage in the flow passage. Therefore, according to the waste separation device 20 of the present embodiment, a series of waste treatment can be continuously performed. Continuous process low-density melt layer M 1 and the high density melt layer M 2 each in the rate of advancement of the solidification interface can be kept constant because it is possible, low density solid material enhances the quality of the respective dense solidified be able to. Further, since continuous processing is possible, it is possible to omit the time required to raise and lower the temperature of the furnace as in, for example, batch processing, and to reduce the size of the furnace compared to a conventional furnace if the processing capacity is the same. it can.
In this way, according to the waste separation apparatus 20 of the present embodiment, the quality of each of the high-density solidified body and the low-density solidified body can be improved and the size of the apparatus can be reduced (effect 3).

【0069】また、本実施形態の廃棄物分離装置20で
は、炉内の反応を促進するために電磁攪拌が顕著な高周
波の周波数域を選択した場合には、特に、低密度溶融層
1 および高密度溶融層M2 間の境界において、界面の
乱れに起因する両相の混合を抑制する必要があり、その
ために静磁場発生装置、例えば超伝導磁石を坩堝21の外
面に配置して、液体金属の運動を抑制する。このように
して、低密度溶融層Mおよび高密度溶融層Mを確
実に分離を実現することができる (効果4) 。
Further, in the waste separation apparatus 20 of the present embodiment, when a high-frequency range in which electromagnetic stirring is remarkable is selected in order to promote a reaction in the furnace, the low-density molten layer M 1 and the at the boundary between the high density melt layer M 2, it is necessary to suppress mixing of the two phases due to the interface of the disturbance, the static magnetic field generating device for, for example, a superconducting magnet disposed on the outer surface of the crucible 21, the liquid Suppress metal movement. In this way, it is possible to realize a reliable separation of low-density melt layer M 1 and the high density melt layer M 2 (Effect 4).

【0070】以上のようにして、本実施形態の廃棄物分
離装置20によれば、低密度溶融層M1 を確実に系外に連
続的に排出するとともに、低密度溶融層M1 と高密度溶
融層M2 との分離を確実に行うことができる。
As described above, according to the waste separation apparatus 20 of this embodiment, the low-density molten layer M 1 is reliably and continuously discharged out of the system, and the low-density molten layer M 1 it can be reliably separated with the molten layer M 2.

【0071】[0071]

【実施例】さらに、本発明にかかる廃棄物の分離装置に
ついて、実施データを参照しながらより具体的に説明す
る。
EXAMPLES Further, the waste separation apparatus according to the present invention will be described more specifically with reference to practical data.

【0072】(第1実施例)図1に示す構造を有する本発
明にかかる廃棄物分離装置20を用いて、廃棄物41の分離
を行った。廃棄物装置20のスペックは以下に列記すると
おりであった。
(First Embodiment) The waste 41 was separated using the waste separation apparatus 20 according to the present invention having the structure shown in FIG. The specifications of the waste device 20 were as listed below.

【0073】 下坩堝23 :内径100mm 、外径150mm 、高さ250mm 、材質銅 スリット29a :スリット長さ180mm 、スリット数20、スリット間隙 0.2mm 多重螺旋コイル30 :コイル管内径15mm、肉厚1mm 、下坩堝23/ コイル間隙 5mm 、積層高さ100mm 、巻数5ターン 上坩堝兼用コイル22 :内径100mm 、外径105mm 、高さ100mm 、材質銅、スリ ット数1 冷却壁28 :厚さ8mm 、高さ50mm、幅50mm 第1高周波電源30' :周波数100kHz、出力100kW 第2高周波電源24' :周波数20kHz 、出力150kW 引抜き装置50 :最大引き抜き速度50mm/min 高密度溶融層M2 :密度9g/cm3 低密度溶融層M1 :密度6g/cm3 水冷管25 :管内径15mm 本実施例において、この廃棄物分離装置20を運転するに
あたって、まず、上坩堝兼用コイル22、多重螺旋コイル
30、冷却壁28、第1高周波電源30' 、第2高周波電源2
4' 、水冷管25それぞれに、100 、40、20、50、50、40l
/min の流量で冷却水を供給した後、上坩堝兼用コイル2
2および下坩堝23を、Arガス雰囲気に調整した。
Lower crucible 23: inner diameter 100mm, outer diameter 150mm, height 250mm, material copper Slit 29a: slit length 180mm, number of slits 20, slit gap 0.2mm Multiple spiral coil 30: coil pipe inner diameter 15mm, wall thickness 1mm, Lower crucible 23 / coil gap 5mm, stacking height 100mm, number of turns 5 turns Upper crucible / coil 22: inner diameter 100mm, outer diameter 105mm, height 100mm, material copper, number of slits 1 cooling wall 28: thickness 8mm, high 50 mm in width and 50 mm in width First high frequency power supply 30 ': frequency 100 kHz, output 100 kW Second high frequency power supply 24': frequency 20 kHz, output 150 kW Drawing device 50: maximum drawing speed 50 mm / min High density molten layer M 2 : density 9 g / cm 3 Low-density molten layer M 1 : Density 6 g / cm 3 Water-cooled tube 25: Inner diameter of 15 mm In this embodiment, when operating this waste separation device 20, first, an upper crucible / coil 22, a multiple spiral coil
30, cooling wall 28, first high frequency power supply 30 ', second high frequency power supply 2
4 ', 100, 40, 20, 50, 50, 40l for each water cooling tube 25
After supplying cooling water at a flow rate of / min, the coil 2
2 and the lower crucible 23 were adjusted to an Ar gas atmosphere.

【0074】続いて、下坩堝23の下方から、長さ200mm
、直径99mmのステンレス鋼製の母材Mを、その上端が
概ね下坩堝23の上端に一致する位置まで、装入した。こ
の時、母材Mと下坩堝23との間隙からの高密度溶融層M
2 の流下を防ぐため、母材Mの外径は下坩堝23の内径
に、できるだけ接近させた。
Subsequently, from below the lower crucible 23, a length of 200 mm
A base material M made of stainless steel having a diameter of 99 mm was charged until the upper end thereof substantially coincided with the upper end of the lower crucible 23. At this time, the high-density molten layer M from the gap between the base material M and the lower crucible 23
The outer diameter of the base material M was made as close as possible to the inner diameter of the lower crucible 23 in order to prevent the flow down of 2 .

【0075】その後、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
した後の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、Rb、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
と還元剤として機能する窒化珪素130gとの混合体を、上
坩堝兼用コイル22の入口22a から母材Mの上へ装入し
た。
Then, FP (spent nuclear fuel after reprocessing)
As a simulated spent nuclear fuel, Cr, Fe, Ni, Se, Rb, Sr, Y, Zr, assuming the treatment of spent nuclear fuel after calcination and vaporization of a mixture of 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
And a mixture of 130 g of silicon nitride functioning as a reducing agent were charged onto the base material M from the inlet 22 a of the upper crucible / coil 22.

【0076】多重螺旋コイル30および上坩堝兼用コイル
22に、それぞれ、1000A および5000A の高周波電流を供
給した。誘導加熱と磁気圧力との作用により、母材Mは
溶融してドーム状に隆起して、溶融プールPを形成し
た。この溶融プールPの深さは、約80mmであった。これ
により、下方の領域約120mm では母材Mは溶融せず、固
化体の状態であった。
Multiple spiral coil 30 and coil for upper crucible
22 were supplied with high frequency currents of 1000A and 5000A, respectively. By the action of induction heating and magnetic pressure, the base material M was melted and raised in a dome shape to form a molten pool P. The depth of the molten pool P was about 80 mm. As a result, in the lower region of about 120 mm, the base material M did not melt and was in a solid state.

【0077】母材Mの溶融の進行とともに、酸化物材料
中のCr、Fe、Ni、Se、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、I
n、Sn、Sb、Teの各元素は、窒素化珪素により還元され
て溶融した母材Mと混合して均一な金属溶融体 (高密度
溶融層M2)を形成した。一方、酸化物として存在する残
りの元素は、高密度溶融層M2 からの伝導伝熱により昇
温して電気伝導度が高まり、やがて、酸化物自体が誘導
加熱を受けて、溶融と還元反応とが加速度的に一気に上
坩堝兼用コイル22の内部全体へ拡大し、均一な低密度溶
融層M1 を形成した。
As the melting of the base material M progresses, Cr, Fe, Ni, Se, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Id
Each element of n, Sn, Sb, and Te was reduced by silicon nitride and mixed with the molten base material M to form a uniform metal melt (high-density molten layer M 2 ). While the remaining elements present as oxides, it increases the electrical conductivity was heated by conduction heat transfer from the high density melt layer M 2, eventually, oxide itself is subjected to induction heating, melting and reducing reaction Doo is expanded to the entire interior of the acceleration to stretch the upper crucible combined coil 22, to form a uniform low-density melt layer M 1.

【0078】このような状態で、高密度溶融層M2 は概
ね2000℃の温度に到達した。なお、この時、下坩堝23の
冷却壁近傍で高密度溶融層M2 から10mm以上離れた領域
では、1mm厚さの酸化物の未溶解層を残して完全に溶解
した。また、この酸化物の層は焼結しており、固定化さ
れていることが後で判明した。
In this state, the high-density molten layer M 2 reached a temperature of approximately 2000 ° C. At this time, in the region apart than 10mm high density melt layer M 2 in cooling the wall near the lower crucible 23, it was completely dissolved leaving undissolved layer of an oxide of 1mm thick. It was later found that this oxide layer was sintered and fixed.

【0079】このような状態を実現した後、上坩堝兼用
コイル22の上方から材料供給装置40を介して廃棄物41を
500g/minの速度で供給するとともに、5mm/min の速度で
母材Mを下方に引いた。この時、冷却壁28の下端側に低
密度溶融層M1 が回り込んで、上坩堝兼用コイル22に形
成した第2出口27から系外に排出された。
After realizing such a state, the waste 41 is removed from above the upper crucible / coil 22 via the material supply device 40.
While supplying at a speed of 500 g / min, the base material M was pulled downward at a speed of 5 mm / min. At this time, the low-density molten layer M 1 wrapped around the lower end of the cooling wall 28 and was discharged out of the system from the second outlet 27 formed in the upper crucible / coil 22.

【0080】冷却後に系外に排出されて冷却固化した低
密度固化体は、ガラス質で深緑色をしていた。このよう
にして、廃棄物を金属と酸化物の形に相分離するととも
に、溶融・固化することで、減容と固定とを図ることが
できた。
The low-density solid that was discharged from the system after cooling and solidified by cooling was vitreous and dark green. In this way, the waste was phase-separated into the form of metal and oxide, and the volume was reduced and fixed by melting and solidifying.

【0081】(第2実施例)第1実施例において、非接触
補助加熱装置60として、最大出力50kWの誘導結合プラズ
マ加熱装置を設置し、酸化物を含む廃棄物41の処理を行
った。
(Second Embodiment) In the first embodiment, an inductively coupled plasma heating device having a maximum output of 50 kW was installed as the non-contact auxiliary heating device 60, and waste 41 containing oxides was treated.

【0082】第1実施例では、処理速度の上限は500g/m
inであり、これ以上処理速度を上昇して廃棄物を多量に
供給すると、廃棄物41のうちの一部が未溶融のままで低
密度溶融層M1 の表層に堆積した。これに対し、本実施
例の場合は、処理速度を1000g/min まで高めることがで
きた。このように、非接触補助加熱装置60を設置して補
助加熱を行って、低密度溶融層M1 を形成することによ
り、処理速度を倍増することができた。
In the first embodiment, the upper limit of the processing speed is 500 g / m
is in, when supplying a large amount of waste increases the more the processing speed, some of the waste 41 is accumulated on the surface layer of low-density melt layer M 1 remain unmelted. On the other hand, in the case of this example, the processing speed could be increased to 1000 g / min. Thus, by performing the auxiliary heating by installing a non-contact auxiliary heater 60, by forming a low-density melt layer M 1, it was able to double the processing speed.

【0083】(第3実施例)第2実施例において、静磁場
発生装置70として、有効磁束密度5Tの静磁場発生コイル
を設置し、酸化物を含む廃棄物41の処理を行った。
(Third Embodiment) In the second embodiment, a static magnetic field generating coil having an effective magnetic flux density of 5 T was installed as the static magnetic field generating device 70, and the waste 41 containing oxide was treated.

【0084】第2実施例では、処理速度を1000g/min ま
で高めることができたが、得られた高密度固化体の中に
は低密度固化体 (酸化物) が混入しており、高密度溶融
層M2 と低密度溶融層M1 との分離を完全に行うことが
できなかった。これに対し、本実施例の場合は、高密度
固化体の中には低密度固化体は混入しておらず、高密度
溶融層M2 と低密度溶融層M1 との分離を完全に行うこ
とができた。このように、静磁場発生コイル70を設置し
て、低密度溶融層M1 を形成することにより、高密度溶
融層M2 と低密度溶融層M1 との分離を確実に行うこと
ができた。
In the second embodiment, the processing speed could be increased to 1000 g / min. However, a low-density solid (oxide) was mixed in the obtained high-density solid, a molten layer M 2 the separation of low-density molten layer M 1 could not be fully performed. In contrast, in the present embodiment, the low density solid material is not mixed, performs perfectly the separation of the high density melt layer M 2 and the low-density melt layer M 1 in the dense solidified I was able to. Thus, by installing a static magnetic field generating coil 70, by forming a low-density melt layer M 1, it was possible to reliably perform the separation of the high density melt layer M 2 and the low-density melt layer M 1 .

【0085】これらの第1実施例〜第3実施例の装置
と、従来法:PACTと、比較法:特開平8−120356号
公報記載の装置とを比較した結果を表1にまとめて示
す。
Table 1 summarizes the results of comparing the apparatuses of the first to third embodiments, the conventional method: PACT, and the comparative method: the apparatus described in JP-A-8-120356.

【0086】なお、表1における評価項目は、閉塞する
まで連続処理が可能であった連続処理可能時間(Hr)、廃
棄物の処理量に対する2次廃棄物発生割合 (%)、系外
に排出される低密度溶融層に含まれる未溶融酸化部が顕
在化してくる処理速度である「0.1 %未溶融酸化物発生
限界処理速度」、系外に排出される高密度溶融層中に含
まれる未溶融の酸化部が顕在化してくる処理速度である
「0.1 %酸化物混入限界処理速度」の3種である。
The evaluation items in Table 1 are the continuous processing time (Hr) in which continuous processing was possible until the blockage, the secondary waste generation ratio (%) with respect to the amount of waste processed, and the discharge to the outside of the system. The processing speed at which the unfused oxidized portion contained in the low-density molten layer is exposed becomes the "0.1% unmolten oxide generation limit treatment speed". There are three types of processing speed, "the limit processing speed of 0.1% oxide mixing", which is the processing speed at which the oxidized portion of the melt becomes apparent.

【0087】[0087]

【表1】 [Table 1]

【0088】表1から、実施例1は、従来例および比較
例に比較すると、2次廃棄物の発生割合を顕著に低減し
ながら、金属と酸化物とを確実に分離することができた
ことがわかる。また、実施例2は、実施例1に対して、
処理速度を倍増することができたことがわかる。
From Table 1, it can be seen that Example 1 was able to reliably separate metals and oxides while significantly reducing the rate of secondary waste generation as compared to the conventional example and the comparative example. I understand. The second embodiment is different from the first embodiment in that
It can be seen that the processing speed could be doubled.

【0089】さらに、実施例3は、実施例2と同等の処
理速度を維持したまま、確実に相分離を行うことができ
たことがわかる。このように、実施例1〜実施例3によ
れば、汚染された酸化物と金属、窒化物と金属、炭化物
と金属等の異なる層からなる廃棄物を対象として、体積
の減容および金属と他の相の相分離と固定とを行うこと
ができ、しかも従来に比較して、2次廃棄物の発生量を
顕著に低減することができた。
Further, it can be seen that in Example 3, the phase separation was surely performed while maintaining the same processing speed as in Example 2. As described above, according to the first to third embodiments, the volume reduction and the reduction of the volume of the metal including the contaminated oxide and metal, the nitride and the metal, and the waste including the different layers such as the carbide and the metal are performed. Phase separation and fixation of other phases could be performed, and the amount of secondary waste generated could be significantly reduced as compared with the conventional case.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、汚染された廃棄物、特に放射能汚染された廃棄物で
あって、溶融過程において溶融体の相分離が進行する系
を対象として、(1) 溶融炉の寿命が長く、2次廃棄物を
発生させないこと、(2) 酸化物と金属とを溶融した後、
それぞれを分離して系外に取り出すことができること、
(3) 固化体の品質を高めるとともに、装置の小型化が可
能であること、および(4) 相分離が実現できることとい
う効果を得ることができた。かかる効果を有する本発明
の意義は、極めて著しい。
As explained in detail above, the present invention is directed to a contaminated waste, particularly a radioactively contaminated waste, in which the phase separation of the melt proceeds in the melting process. (1) The life of the melting furnace is long and no secondary waste is generated. (2) After melting the oxide and metal,
That each can be separated and taken out of the system,
(3) The effects of improving the quality of the solidified body, miniaturizing the device, and (4) realizing phase separation were obtained. The significance of the present invention having such an effect is extremely remarkable.

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

【図1】実施形態の廃棄物分離装置の構造を示す縦説明
図である。
FIG. 1 is a vertical explanatory view showing a structure of a waste separation apparatus according to an embodiment.

【図2】実施形態の廃棄物分離装置の要部を抽出すると
ともに一部を破断した状態で示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a main part of the waste separation apparatus according to the embodiment, which is extracted and partly broken.

【図3】回転炉床式プラズマ溶融炉PACTの構造を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a structure of a rotary hearth type plasma melting furnace PACT.

【図4】特開平8−120356号公報記載の層分離・相変化
装置の構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a layer separation / phase change device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-120356.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 廃棄物分離装置 21 坩堝 22 上坩堝兼用コイル 23 下坩堝 27 分取路 28 冷却板 (整流部材) 30 多重螺旋コイル 40 材料供給装置 41 廃棄物 50 引抜き装置 60 非接触補助加熱装置 70 静磁場発生装置 M1 低密度溶融層20 Waste separation device 21 Crucible 22 Upper crucible combined coil 23 Lower crucible 27 Sorting path 28 Cooling plate (rectifying member) 30 Multiple spiral coil 40 Material supply device 41 Waste 50 Extraction device 60 Non-contact auxiliary heating device 70 Static magnetic field generation device M 1 low-density molten layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F27B 14/10 C22B 7/00 F F27D 9/00 B09B 3/00 ZAB // C22B 7/00 303K ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F27B 14/10 C22B 7/00 F F27D 9/00 B09B 3/00 ZAB // C22B 7/00 303K

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 縦向きに配置されて内部に汚染された廃
棄物を挿入される中空柱状の自己冷却機能を有する坩堝
と、装入された前記廃棄物を加熱して前記坩堝内に密度
が異なる複数の溶融層を形成する加熱機構とを備え、前
記廃棄物を複数の溶融体に分離する廃棄物の分離装置で
あって、 前記坩堝の側面であって複数の前記溶融層のうちで最上
部に位置する低密度溶融層の上部自由表面を含む位置に
は、前記低密度溶融層を坩堝外へ流出させる開断面構造
の分取路が取り付けられるとともに、 前記坩堝の内部であって前記上部自由表面を含む位置に
は、前記低密度溶融層へ供給された前記廃棄物が直接に
前記分取路へ流出することを防止する自己冷却機能を有
する整流部材が配置されることを特徴とする廃棄物の分
離装置。
1. A crucible having a self-cooling function in the form of a hollow column into which contaminated waste is inserted in a vertical direction, and the charged waste is heated to have a density in the crucible. A heating mechanism for forming a plurality of different molten layers, wherein the waste separation apparatus separates the waste into a plurality of melts, wherein the side surface of the crucible and the most of the plurality of molten layers At a position including the upper free surface of the low-density molten layer located at the top, a sorting path having an open cross-sectional structure for allowing the low-density molten layer to flow out of the crucible is attached, and inside the crucible, A rectifying member having a self-cooling function for preventing the waste supplied to the low-density molten layer from flowing directly to the sorting path is disposed at a position including the free surface. Waste separation equipment.
【請求項2】 前記加熱機構は、前記低密度溶融層が形
成される範囲を誘導加熱する第1の誘導加熱機構と、前
記低密度溶融層の下方における高密度溶融層が形成され
る範囲を誘導加熱する第2の誘導加熱機構とを有する請
求項1記載の廃棄物の分離装置。
2. The heating mechanism includes: a first induction heating mechanism for induction-heating a range where the low-density molten layer is formed; and a range where a high-density molten layer below the low-density molten layer is formed. The waste separation apparatus according to claim 1, further comprising a second induction heating mechanism for performing induction heating.
【請求項3】 さらに、前記坩堝の上方に離間して設置
されて前記低密度溶融層の前記上部自由表面を加熱する
非接触補助加熱装置を備えることを特徴とする請求項1
または請求項2記載の廃棄物の分離装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a non-contact auxiliary heating device installed above the crucible at a distance from the crucible to heat the upper free surface of the low-density molten layer.
Or the waste separation device according to claim 2.
【請求項4】 さらに、前記坩堝の周囲に離間して設置
されて前記低密度溶融層および前記高密度溶融層の運動
を抑制する静磁場発生装置を備えることを特徴とする請
求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の廃棄物
の分離装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising: a static magnetic field generator that is installed at a distance around the crucible and that suppresses movement of the low-density molten layer and the high-density molten layer. Item 4. The waste separation device according to any one of items 3 to 3.
【請求項5】 縦向きに配置される中空柱状の自己冷却
機能を有する坩堝に汚染された廃棄物を装入し、当該廃
棄物に加熱を行って溶解して、前記坩堝内に密度が異な
る複数の溶融層を形成することにより、前記廃棄物を複
数の溶融体に分離する廃棄物の分離方法であって、 複数の前記溶融層のうちで最上部に位置する低密度溶融
層を、その上部自由表面を含む位置に設置された開断面
構造型の分取路を介して、前記坩堝の外部に流出させる
ことを特徴とする廃棄物の分離方法。
5. A contaminated waste is charged into a vertically disposed hollow column-shaped crucible having a self-cooling function, and the waste is heated and melted to have a different density in the crucible. A waste separation method for separating the waste into a plurality of melts by forming a plurality of melt layers, wherein the low-density melt layer located at the top of the plurality of melt layers is A method for separating wastes, wherein the wastes are discharged to the outside of the crucible through a separation passage having an open-section structure provided at a position including an upper free surface.
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