JPS6024333A - 金属等の溶融方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は容器内に入れた金属等にプラズマトーチから
放出されるプラズマアークを照射して、その金属等を容
器内で溶融させる方法に関するものである。

従来よシ上述のようにして金属等の溶融を行なう場合に
おいて、容器内の中央部の金属等を溶かす場合、溶融物
から上がったスプラッシュがプラズマトーチに付着して
トーチを傷めたり、あるいは周辺部の金属等を溶かす場
合、トーチを容器の側壁に近づけ過ぎるとトーチと側壁
との間でスパークが生じてトーチを傷めたシする問題点
があった。

そこで本発明は、上述の問題点を除くようにしたもので
、容器内中央部においてはトーチを金属等から遠く離し
た状態で溶融作業を行なうことができてスプラッシュに
よるトーチの傷みを防止でき、また周辺部においてはト
ーチを容器の側壁から離してスパークの発生を防止した
状態で周辺部の金属等を溶かすことができるようにした
金属等の溶融方法を提供しようとするものである。

以下本願の実施例を示す図面について説明する。

１は溶融室の存在を示す。この溶融室１は内部のガスが
外部へ漏れないように構成しである。２は移動台で、溶
融室１の床上に敷設されたレール３に沿って車輪５によ
シ左右方向（第１図において左右方向）に移動する第１
移動台４と、第７移動台４の上に敷設されたレール６に
沿って車輪８によυ前後方向（第７図において紙面と垂
直方向）に移動する第２移動台７とから成る。９は上記
移動台２における第２移動台７の土に載置した容器で、
第７及び第２移動台の上記の如き動きによ−て水平面内
において自由に移動できるようになっている。この容器
９としては、鋳型（水冷鋳型）あるいは後述の如き溶融
の後固化してできた固化物をそのまま入れた状態で保管
する為のドラム管等の保存用容器などがある。１０は容
器９内に入れられた金属等で、−例として原子力施設か
ら生じた放射性廃棄物を示す。このようなものとしては
金属に限らず有機物、無機物もあシ、本件明細書中では
それらをまとめて金属等と呼ぶ。■はプラズマトーチで
溶融室１の上部に上下動自在に取付けである。このグラ
ズマトーチｕＨ−例として周知のトランスファー型のも
のが用いである。その構造は、第３図に示されるように
筒状の陽極νと棒状の陰極比とを有すると共に陽極νの
先端（下端）にはプラズマアークの放出口１４が備えら
れている。

上記構成のものにあっては、容器９内に金属等１０を装
入する。然る後、プラズマトーチＵにおいては両＠１２
．１３の間を通してプラズマアーク用のガス（作動ガス
とも呼ばれる）を矢印１５で示すように流す（例えば６
θｌ／分）と共に、周知の如く、陰極１３と陽極νとの
間及び陰極１３と金属等１゜との間にプラズマアーク形
成用の電圧を印加する。

（金属等１０には容器９を介して印加する。）更に引き
続き周知の方法でトーチ■に点弧をし、トーチＵの放出
０１４から放出されて金属等１ｏに向かうプラズマアー
ク１６を形成させる。このようなプラズマアーク１６の
形成によってそのアーク１６が照射された金属等１０は
溶融し溶融物となる。

上記のようにして金属等１０を溶融させる場合、移動台
２によシ容器９を水平移動させて容器内の金属等におい
てプラズマアークが照射される場所を順次変えながら溶
融作業を行なう。その−例としては、第１図に破線矢印
υで示されるように、容器９内の中央部近くの金属等を
先に溶融させ、その後アークの照射場所をうず巻状に移
動させていき、最後に容器９の側壁９８近くの金属等を
溶融させると良い。

このようにアークの照射場所を移動させながら溶融作業
を行なう場合、最初の点から符号込で示される点までの
間即ち容器内の中央部及びその近くの金属等を溶融させ
る場合においては前記プラズマアーク用のガスとしてア
ルゴンを７００％用い、その後においては即ち最後の１
周で容器内の周辺部の金属等を溶融させる場合において
はアルゴンを３０％、窒素を５０％の混合ガスを用いる
。このようにガスの組成を変えることにより、アルゴン
を多くしたときにはアーク１６の長さを長くすることが
できる。従って、トーチＵをやや上方へ移動させて上記
溶融物から上がるスズラッシュがトーチＨに付着するの
を防止したシ、あるいは金属等１０において未溶融の部
分（背高く積もっている部分）とトーチＨにおける陽極
νとの間でスバ−り（サイドアーク）が生ずることを防
止することができる。また窒素を多くしたときには、窒
素の熱伝導率が高い為、アーク１６の熱をアーク１６の
側方の遠い範囲にまで届かせることができる。従って第
２図に示す如く、トーチＵを容器９の側壁９ａに余シ近
ずけなくても（例えは符号加で示される距離をざ０〜９
θ酊残しておいても）、側壁９ａに沿った部分にある金
属等１０　ａにも充分に熱を加えることができてそれを
熱効率良く溶融させることができる。このように容器の
側壁９ａとトーチＵとの間の距離を大きくできると、側
壁９ａと陽極νとの間でのスパークの発生を防止できる
。

上述のように溶融を行なう場合に金属等１０から生じた
ガスとトーチＵから放出されたガスの混合したガス（放
射能で汚染された物質を含むガス）は、溶融室１から周
知の処理施設に導かれそこで処理される。

以上のようにして行なう金属等の溶融は、容器９内の金
属等１０が全て溶融してしまった後、再度その容器９内
に金属等１０を装入してそれを溶融させる作業を必要に
応じて７回乃至複数回行ない、容器９内が所定量まで満
たされたならばそれを固化させて容器９から周知の方法
で取シ出す。

尚ガスの組成を上述のようにして金属等の溶融作業を行
なった実験においては、最初から最後までアルゴンを１
００％用いて溶融を行なった場合に比べて、電力消費が
数％少なくて済むことが確かめられた。

次に種々の異なる実施方法を示せば、上記のようにして
溶融を行なう場合、プラズマ用ガスとしての窒素の量は
、アークの照射場所が容器９の側壁に近づくに従って徐
々に連続的に増加させていってもよい。

また中央部付近を溶融させる場合と周辺部付近を溶融さ
せる場合における上記ガスの組成は、目的とするアーク
長や熱伝導率が得られるように定めるとよい。即ち、上
記周辺部での窒素の量を増したシ減らしたシ、あるいは
中央部でも窒素を混合させたシ、更に又、全体として窒
素の量を多くして中央部から周辺部に移る程アルゴンの
量を減らすようにしてもよい。尚アルゴン及び窒−素を
用いる場合のアーク長及び熱伝導率（７万℃における）
の比率を示せば第１表の通シである。

第１表 更にまた、上記トーチと容器とは相対的に移動させれば
よく、容器を定置しておいてトーチを水平移動させても
よい。

以上のようにこの発明にあっては、 （イ）金属等を溶融させる場合、容器９内の金属等にプ
ラズマアークを照射してその金属等を溶融させ、容器９
内に貯えることのできる特長がある。

（ロ）しかも上記の場合において容器９内の中央部の金
属等を溶かす場合には、グ′ラズマアーク用のガスとし
て用いるアルゴンの量を増やすがら、プラズマアークの
アーク長を長くすることができ、プラズマトーチＵを金
属等から遠く離間させてそこからアークを金属等に照射
してそれを溶融させられる特長がある。このことは、溶
融物からスプラッシュが上がっても、それがトーチに付
着してトーチを傷めることを防止する上に効果がある。

（ハ）まだ上記の場合において容器９内の周辺部の金属
等を溶かす場合には、窒素の量を増やすがら、窒素が有
する高い熱伝導率を利用して、アークの熱をアークに対
しその側方の遠い範囲まで届かせることができ、トーチ
を容器９の壁から容器の中心方向に離したままで容器９
の側壁９ａ近くにある金属等を溶融させられる特長があ
る。このことは、トーチＵと容器９との間でスパークが
発生することを未然防止して、トーチの傷みを防止でき
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第７図は溶融施設の
略示図、第２図は容器内周辺部の金属等を溶融させてい
る状態を示す図、第３図はプラズマトーチの縦断面略示
図、第１／Ｌ図はプラズマアークの照射場所の移動経路
の一例を示す平面図。 ９・・・容器、１０・・・金属等、１１・・・プラズマ
トーチ。 第１図 １ 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容器の上方にプラズマトーチを配設し、上記容器内に入
   れられた金属等に対し上記プラズマ）−チから放出され
   るプラズマアークを照射して上記金属等を溶融させる方
   法において、上記容器内の中央部の金属等を溶融させる
   場合には、容器内の周辺部の金属等を溶融させる場合に
   比べて、上記プラズマアーク用のガスとしてアルゴンを
   多く用い、一方、上記周辺部の金属等を溶融させる場合
   には、上記中央部の金属等を溶融させる場合に比べて、
   上記プラズマアーク用のガスとして窒素を多く用いるこ
   とを特徴とする金属等の溶融方法。