JPS5919884B2 - セラミツク製ガラス融解炉からホウケイ酸ガラス融液を断続的に排出する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、時間的および場所的に限定可能のガラス融液
への熱エネルギー供給を電極により行ない、融液を炉の
下側で垂直な誘導加熱可能の排出口を介して流出させる
セラミック製ガラス融解炉からガラス融液を断続的に排
出する方法およびこの方法を実施するための装置に関す
る。

ガラス融解炉の底に設けられた流出ノズルを閉塞するガ
ラス凝塊の栓を一時的に誘導により融解させることによ
り、セラミック製ガラス融解炉の底から周期的に一定容
量の溶融ガラスを取り出す形式の核分裂生成物をガラス
塊内に溶融封入する処理法は、西独特許出願公告第２０
３３０７４号公報から公知である。

この流出ノズルは金属製の管から成り、セラミック製ガ
ラス融解炉の底に挿入されている。

これは同様に炉底に挿入された誘導加熱器によって加熱
することができる。

ガラス融液チャージの排出を終了させる過程は該公報に
は記載されていないが、これは排出部の加熱を中断する
ことによって、またこれにより必然的に排出部を取り巻
くセラミック製材料が徐々に冷却されることによって実
施されるものであろう。

この方法はしかし下記の欠点を有する。

１、排出部のガラス栓を融解する間に、流出ノズルばか
りでなく、これを取り巻くセラミック材料もまたガラス
栓の融解温度にまで加熱されること、 ２、チャージの排出を終了させるためには、次に排出さ
せるガラス融液の冷却によって流出ノズル内に閉塞栓が
生じるまでに、加熱器の遮断後かなり長い時間を必要と
すること、 ３、流出ノズルの端部にガラス突起又はガラス糸が生じ
るのを阻止し得ないこと。

西独特許出願公開第２４２６３２８号公報には、ガラス
、セラミックフリット、鉱物、ホウロク及びエナメルを
連続的に融解する槽炉が記載されており、該槽炉では融
解ガラスの取り出しは容易に実施することができる。

この槽からの流出口は真直ぐ下方に向けられ、槽の最深
部に配置されている。

セラミック製の排出部レンガの開口には管状の電極が配
置されており、その孔を介してガラスが流出するように
なっている。

電極は冷水が貫流する環状の溝上に設けられており、こ
の場合溝は排出部レンガの下面全体を冷却する目的を有
する。

この公開公報には、排出全体を比較的小さな一つの孔を
介して実施することから、排出部レンガが前記炉の弱点
となっている旨記載されている。

この場合レンガ部を強く冷却することによって過度の腐
食から保護することが必要となる。

融液の過度の冷却又は生じる融液への不所望な空気の侵
入は、冷却溝に下方に向けて接続されるセラミック製の
管を設けることにより阻止される。

融液自体の加熱は槽内のもう一つの電極によって行なう
。

融液の断続的な排出法については該公開公報に開示され
ておらず、またその必要もないと思われる。

なぜならこの槽によれば所望の排出流を一定に保つこと
ができ、これにより早期に空になるか又は少なすぎる排
出を阻止し得る旨が強調されているからである。

利点としては存在する融液を定量的に放出し得ることが
指摘されている。

本発明は、ガラス融液の電極加熱器と炉の下側に存在す
る垂直な排出部とを有するセラミック製ガラス融解炉か
ら、ガラス融液を断続的に排出する方法を得ることを目
的とし、この場合ガラス融液の任意の部分量を急速に流
出することができ、また加熱器の遮断後における流出時
間を著しく短縮することができるようにしなければなら
ない。

更にレンガ部をできるだけ低い温度に保つことによって
排出レンガ部を保護し得るものでなければならない。

またこの方法には公知技術水準に属する方法の欠点が存
在してはならない。

本発明は更にこの方法を実施するための装置を提供する
ことを目的とする。

この目的は本発明によれば、融解炉の排出口を塞ぐガラ
ス凝塊の融解を次の処理工程、 ａ）ガラス凝塊を有する排出口を誘導加熱のみ又は誘導
加熱と補助加熱によって、溶融温度より低くかつ排出部
のセラミック材料の導電率に対するガラス凝塊の導電率
の比が１よりも大きい温度にまで予備加熱し、 ｂ）誘導加熱の出力を維持しながら抵抗加熱により更に
加熱し、その際ガラス凝塊および融液は、はぼ融液状に
なったガラス凝塊がその上に存在するガラス融液の流体
静力学的圧力によって排出口から突発的に押し出される
まで、抵抗体として作用させる、 二処理工程で実施することによって達成される。

本発明の一実施態様においては、ガラス融液の流れを、
少くとも抵抗加熱を中断しまたセラミック製排出部内の
ガラス凝塊を排出口栓として凝結させることにより停止
させ、引続き誘導加熱器を再び短時間投入することによ
って、凝結中にセラミック製排出部の下方に生じたガラ
ス突起（ガラス糸）を融解させる。

本発明方法を実施するための装置としては、電極により
加熱可能のセラミック製ガラス融解炉の底部内に存在す
る排出部レンガの下方に、誘導加熱器を備えた交換可能
に組立てられた金属製管片を、その上端に取り付けられ
た押し付はフランジとともに配置し、管片の内壁の直径
を排出部レンガの開口より小さくまた押し付はフランジ
を対向電極として構成するものが好適である。

本発明装置の有利な一実施態様では、押し付はフランジ
は管片及び誘導加熱器とともに炉の下側で固定レンガに
取り外し可能に固定される。

本装置の他の実施態様では、管片がその壁内に少なくと
も２個の士長手孔を有し、これが管片の下部で内側に曲
げられ、管内室に開口するようにされている。

ガラス融液を断続的に排出する公知技術水準に比して、
本発明による方法はいくつかの顕著な利点を有する。

例えば本発明による方法では、誘導加熱器の遮断時から
排出部内で凝結されるガラス凝塊により排出口が閉塞さ
れるまでの時間を著しく短縮することによって極めて大
きな充填精度を得ることができる。

例えば３０〜４０分の排出時間を必要とする約７０ｋｇ
のガラス融液チャージを処理する場合、抵抗加熱の中断
後２〜３分以内に排出口を完全に閉塞することができる
。

このことは、収容容器に排出するガラス融液ば公知技術
水準に属する方法に比して一層正確に配置されることを
意味する。

従って本発明方法では±１ ｋｇよりも小さい充填精度
を達成することができる。

これは使用済み核燃料用の再処理工場からの高放射性廃
棄物を固化すべき場合に、また放射性核種廃棄物をガラ
スマトリックスに溶融封入し、次いでガラス融液を最終
貯蔵に関して定められた金属鋳型に詰め込み過ぎること
なく注入する場合に、特に有意義である。

本発明方法の他の利点は、ガラス融解炉の底部における
セラミック製排出部レンガが充分な保護を受ける点にあ
る。

例えばホウケイ酸ガラス融液が約１２００℃の温度で排
出されまた排出時間がおよそ４０分に及ぶ場合、融液と
排出部レンガとの温度差は数百度に達し得る。

これによりガラス融液と接触する排出部レンガの表面の
腐食は充分に阻止されるか、又は少なくとも著しく減少
される。

これは排出部レンガの寿命が延長され、ガラス融解炉の
使用可能性が改良され、また作動が一層確実化されるこ
とを意味する。

更に誘導加熱の出力を維持することによって必要°なエ
ネルギー供給量を減少させることができる。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳述する。

本発明による装置１は、セラミック製ガラス融解炉３の
底部２内に存在する排出部レンガ４の下方に配置されて
いる。

適当な特殊鋼（例えばインコネル６００又はインコネル
６９０）から作られる装置の主要構成部は、その上端に
取り付けられた押し付はフランジ６を有する管片５と、
該管片５に巻き付けられている誘導加熱器７とから成る
。

この装置はアングル鋼８及び固定ねじ９によりガラス融
解炉３の下側で固定レンガ１０に固定されている。

電極１３によって加熱される炉３内でガラス融液１４は
液状に保たれ、また均質化されるが、排出口を塞ぐガラ
ス凝塊１５は排出部レンガ４の開口１２内でなお固体状
である。

炉３からガラス融液チャージを流出させるために、本発
明による方法では、装置１を誘導加熱器γにより加熱し
、これにより排出部レンガ４をガラス凝塊１５とともに
加熱する。

この加熱はガラス凝塊１５の導電率が温度の上昇により
排出部レンガ４の導電率よりも急激に上昇する温度に達
するまで実施する。

遅くとも例えばホウケイ酸ガラス融液の流出の場合約５
００℃であるこの時点で、対向電極として構成された押
し付はフランジ６は融液中の電極１３に対して導電接続
され、これにより抵抗加熱が開始され、その際ガラス凝
塊１５及びガラス融液１４は抵抗体として作用する。

このためには管片５の内壁１１の直径が排出部レンガ４
の開口１２よりも小さく、従って押し付はフランジ６が
ガラス凝塊１５と接触保持されることが重要である。

誘導加熱器７の出力が維持されることにより排出部レン
ガ４の温度は極く緩慢に上昇するのに対し、ガラス凝塊
１５は３〜４分の加熱時間内に１２００℃にまで達し、
その上に存在するガラス融液の流体静力学的圧力により
排出口から突発的に押し出されるまで加熱される。

ガラス融液１４の所望量が排出されると少くとも抵抗加
熱が中止され、これにより２〜３分以内に再び排出部レ
ンガ４の開口１２内にガラス凝塊が形成可能となる。

ガラス凝塊の冷却に際して管片５内にガラス突起又はガ
ラス糸が生じた場合には（これは特に誘導加熱器７も同
時に遮断された際に起り得る）、誘導加熱器７を短時間
再投入してガラス突起又はガラス糸を融解させる。

管片５は、管片の長さ対内径の割合が約２５０：１０に
なるように構成することが有利である。

例えば管片の内径を一層大きくして装入量を高めるため
に上記の割合を小さくするには、誘導加熱器７と管片５
との間にガス冷却器（図示されていない）を嵌込むと良
い。

管片５の排出断面を一層大きくするには管片を第２図に
示すように構成することが好ましい。

この場合管片５ａはその壁内に少なくとも２個の長手孔
１６を有し、これは管片の下部１７で内側に曲げられて
おり、管内室１８に開口している。

この長手孔１６を通って冷却ガス、例えば空気又は窒素
が圧入され、これは生じる圧力及び該個所での融液の冷
却によりガラスをこの管片５ａ内で凝結させる。

これにより排出口断面が一層大きい管片５ａの場合にも
、排出部レンガ４内に凝結されたガラス凝塊１５を形成
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置およびその排
出部を取り巻く公知のセラミック製ガラス融解炉の一部
を示す部分断面図、第２図は誘導加熱器を省略した本発
明装置の別の実施例における管片の下部を示す略示断面
図である。 １・・・・・・本発明による装置、２・・・・・・底部
、３・・・・・・セラミック製ガラス融解炉、４・・・
・・・排出部レンガ、５・・・・・・管片、６・・・・
・・押し付はフランジ、７・・・・・・誘導加熱器、８
・・・・・・アングル鋼、９・・・・・・固定ねじ、１
０・・・・・・固定レンガ、１３・・・・・・電極、１
４・・・・・・ガラス融液、１５・・・・・・ガラス凝
塊。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 時間的および場所的に限定可能のガラス液への熱エ
   ネルギー供給を電極により行ない、融液を炉の下側で垂
   直な誘導加熱可能の排出口を介して流出させるようにし
   たセラミック製ガラス融解炉からホウケイ酸ガラス融液
   を断続的に排出する方法において、融解炉の排出口を塞
   ぐガラス凝塊の次の処理工程、 ａ）ガラス凝塊を有する排出口を誘導加熱のみ又は誘導
   加熱と補助加熱によって、融解温度より低くかつ排出口
   のセラミック材料の導電率に対するガラス凝塊の導電率
   の比が１より大きい温度にまで予備加熱し、 ｂ）誘導加熱の出力を維持しながら抵抗加熱により更に
   加熱し、その際ガラス凝塊および融液は、はぼ融液状に
   なったガラス凝塊がその上に存在するガラス融液の流体
   静力学的圧力によって排出口から突発的に押し出される
   まで、抵抗体として作用させる、 で実施することを特徴とする加熱可能な底部排出口を有
   するセラミック製ガラス融解炉からホウケイ酸ガラス融
   液を断続的に排出する方法。 ２ ガラス融液の流れを、少なくとも抵抗加熱を中断し
   またセラミック製排出部内のガラス凝塊を排出口栓とし
   て凝結させることにより停止させ、引続き誘導加熱器を
   再び短時間投入することによって、凝結中にセラミック
   製排出部の下方に生じたガラス突起（ガラス糸）を融解
   させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 時間的及び場所的に限定可能のガラス融液への熱エ
   ネルギー供給を電極により行ない、融液を炉の下側で垂
   直な誘導加熱可能の排出口を介して流出させることによ
   り、セラミック製ガラス融解炉からホウケイ酸ガラス融
   液を断続的に排出する方法を実施するための装置におい
   て、電極１３により加熱可能のセラミック製ガラス融解
   炉３の底部２内に存在する排出部レンガ４の下方に、誘
   導加熱器７を備えた交換可能に組み立てられた金属製管
   片５がその上端に取り付けられた押し付はフランジ６と
   ともに配置されており、管片５の内壁１１の直径が排出
   部レンガ４の開口１２より小さくまた押し付はフランジ
   ６が対向電極として構成されていることを特徴とするセ
   ラミック製ガラス融解炉からホウケイ酸ガラス融液を断
   続的に排出するための装置。 ４ 押し付はフランジ６が管片５および誘導加熱器７と
   ともに炉３の下側で固定レンガ１０に取り外し可能に固
   定されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の装置。 ５ 管片５ａがその壁内に少なくとも２個の長手方向の
   溝孔１６を有し、これが管片の下部１７で内側に曲げら
   れ、管内室１８に開口されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の装置。