JPS60398A - 焼却炉 - 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】 発　明　の　背　引 本発明は敢用能である程度汚染された可燃物を燃やづ焼
却炉の技術に関づる。さらに詳しくは、本発明は、種々
の可燃性放射能汚染材料を燃やす自動化焼Ｕ）炉システ
ムにおいて放射性残留物を測定することに関１−る。

核燃料の製造では、人と装置が二酸化ウランのような核
分裂性および成用性燃料親物質とある限られた範囲で接
触づ−ることか必要となる。布、紙、ゴム、プラスデッ
クなどの材料はこれらの成用性物質を何らかの母保有し
、汚染されたとみなされる。時間経過につれてこのよう
な汚染月オ］かたまり、これらを処分するのが望ましい
。これらの材料が可燃性であれば、焼却炉で燃やすこと
ができる。燃焼により、材料の量を減らし、全体的廃棄
物処理問題をより扱いやす゛い諸部分に軽減し、１１４
源の消費を限定し、そして一般に材料の埋設より満足す
べき解決策が得られる。

しかし、１つの関心事は残留放射性灰が焼却炉内にたま
り、臨界に達Ｊることである。もつとも重要なこととし
て、焼却炉から灰を押出す機械的部祠が後退時に焼ノｉ
ｌ＋炉内に過剰量の放躬性灰を保留づる恐れがある。焼
却炉内の放射性灰の保留帛を指示する警告または検出器
表示が必要Ｃある。

実際、焼却炉の全内面をカバーリ−るためには、灰がた
まりやづい場所に数個の検出器が必要とされる。

しかし、放射線検出器は焼却炉内では作動を続りられそ
うもない。他ｈ、焼ＩＩ炉外では、検出器は、焼却炉の
厚い壁の遮蔽作用により、焼却炉内の成用性累積物を検
出するのに有効でない。

発　明　の　要　旨 従つ−Ｃ本発明の目的は、焼ね１炉のコンデインメン１
〜内の複数の個所で放射性累積物を検出りることのでき
る構成を提供り−ることにある。

本発明の他の目的は、焼ｆｉｌｌ炉を放仔１線検出器が
焼却炉内を１覗く」ことができ焼７．ＩＩ炉内のｆｊｓ
Ｆ剣線累積物を検出づることかできるように構成づるこ
とにある。

本発明のさらに他の目的は、焼７ｉ１１炉システ１１の
動作に関する状態表示、特に焼ＩＩ炉内の放（（Ｊ性累
積物のレベルに関し−Ｃ焼却炉システム自身の動作性能
についての状態表示を与え得る自動化焼却炉システムを
提供することにある。

従って、本発明によれば、焼却炉に耐火ｖＪ料の低密度
「窓」を設ける。これらの窓は放射線検出器を焼却炉内
の熱から保護し、しかも検出器が焼却炉内の放射性累積
物のレベルを窓のうしろから検出できるようにり−る。

発　明　の　詳　述 第１図に、ゼネラル・エレクトリック・カンパニイの仕
様書に従ってコムトロ（Ｃｏｍｔｒｏ　）　（ｑ）−ン
ビーム・イクイップメント株式会社事業部）によって製
作された無煙バッチ処理焼却炉１３を承り−ｏこの焼却
炉１３は高能率排気スフラッパおよび流出コンｌ−ロー
ル部を有し、また放射線安全構造をもつ。この焼んｊ炉
では焼却炉への装入に先立ってウラン含有材料を細断Ｊ
る必要がない。第１図に示すコンベヤ装＠１６は、汚染
された可燃性放射性廃棄物の箱（図示せず）を取扱うロ
ーラ１７を含む。焼却炉１３は鋼製の外側シェル１３′
を含み、その内側に耐火レン力を含む耐火ライナー２３
を有りる（第３図参照）。焼却炉１３には、以下に詳し
く説明りる複数の低密度、即ら低カンマ線吸収断面積の
窓４４が画定される。これらの窓４４は焼却炉１３の他
の壁より約１稍小さい密度をもつ。こうＪれば、焼却炉
の低密度窓の近くに装着された検出器５５により、炉内
にたまった崩壊中の核分裂性物質および燃料親物質から
のガンマ線を外部から検出づることができる。

第２図に示−りように、焼却炉１３は２段階１［４大空
５６を有し、これは山形パンの塊りの形状で′正方形側
面５８　ａ３よび底面５９および円形大月６０を石りる
一次燃焼室５７を含む。第４図に一次燃焼室５７の円形
大月６０が明瞭に示されている。

第３図に一次燃焼室５７の内部が示され、焼ｆｉｌｌ炉
１３の床は段状になっている。廃棄物収容箱出の外部搬
入押しラム６６が示されている。さらに、内部油圧プラ
ウ７７が中段Ｊ３よび下段に対応しく示されている。二
次または上部燃焼室７８を設ＣＣ燃焼ガスを完全に燃焼
させ、残留天然カスを与えて下部燃焼室５７を１７００
’Ｆ以下の温度に１計熱づる。これにより燃焼ガスの炭
素含分を実質的に除去ツる。」下部燃焼室７８は残留煙
道ガスを処理するスクラツバ装置く図示せず〉の入口で
ダクト７つにつながる。

適切に分布されたヨウ化ナトリウム検出器５５く１）お
Ｊ：び電離箱形検出器５５（２＞を含む放射線検出器５
５が、−次燃焼空５７および二次燃焼室７８の近くに設
けられてＧｖ゛る。検出器５５は、焼却炉１３のコンテ
インメントのレンガ３３ｄ５よび他の耐火月１３１２３
を貫通ずる低密度窓４４を通して、焼却炉１３の内部を
特定の目的をもって覗く。これにより検出器５５は焼却
炉１３の内側を放射性累積物について見ることができる
。検出器５５は燃焼室５７．７８両方の頂部付近および
一次燃焼室５７の下側で特に内部プラウ７７の下側に装
着されている。これらのプラウ７７は、燻材１炉１３の
中段８１および下段８２の灰を排除する−　ｂｉきかう
の戻り時に、ある量の放射性灰を焼却炉１３の床６１の
下側に偶然に引き込むことがある。従っＣ１−次燃焼室
５７の上段８３および中段８１の下側に検出器５５が必
要とされる。

第１図および第２図のヨウ化ナトリウム検出器５５（１
）および電離箱形検出器５５　（２）の視野は、その検
出器５５の正確な位置に応じて、５〜１０平方フィー１
−程度である。第１図には燻材１炉１３の上部燃焼室７
８の頂部に単一のヨウ化ナトリウムおよび電離箱形検出
器が示されている。

−次燃焼室５７にはその頂部に８個の検出器が設けられ
、うち４個がある種類〈ヨウ化ノー１〜リウム）のもの
で、４個が別の種類（電離箱形〉のもの４・ある。検出
器５５を互に向かい合うように熱々と配置して所望レベ
ルの重複度および多様性を１する。

６個の床設買検出器が焼ＩＩ炉１３の一次音の下側に位
置覆るのがねかるく第２図および第３図）。

第３図の側面図におい−Ｃ１２個の検出器（１つがもう
１つの裏側にある、第４図参照）がイれぞれの油圧プラ
ウ７７の下に示され−Ｃいる。同様に、焼却炉１３の排
出端の灰樋９９の下側に２個の検出器５５が示されてい
る。これら検出器のＩ’ｉ’　ｆｊがヨウ化すｌ〜ツリ
ウム出器であり、他方が電離箱形検出器である。

放射線検出器５５１ま、燃焼の結果として焼却炉１３内
に保留されるウラン２３５およびウラン２３８を含む燃
料親物質および核分裂性物質累積物からのガ、ンマ線を
１ｌｌｌｌ定する。具体的には、電離箱形およびヨウ化
ナトリウム検出器５５はそれぞれ捕捉されたガンマ線の
全輻射およびエネルギー分イＤを検出する。電離箱形検
出器５５　（２）は、全ガンマ線エネルギーに感応性で
あるが湿度に非感応性であるので、本発明に有用である
。他方、ヨウ化す１〜リウム検出器５５（１）は、信頼
ぐぎる作動に必要とされる１５０下以下の温度で捕捉さ
れたガンマ線の完全なエネルギー分布の表示を与える。

ここで用いる電離箱はエル・エヌ・ディーネＩ：　（Ｌ
ＮＤ、Ｉ　ｎｃ、米国ニュー　３−　’）　州、オーシ
ャンサイド所在）から購入するのが好ましい。これら電
離箱には、代表的には２つのＬＮＤ５１２０型５１２シ
リーズ検出器が取付けられ、高密度不活性ガス、例えば
２５気圧のアルゴンが充填されている。大剣りるガンマ
線によりガスがイオン化し、これにより電子を含む荷電
粒子が生成し、これらが電極に移動して電離箱に流れる
電流を生ずる。

２種類の検出器を設りることにＪ、す、共通−し−ド故
障、即ち１つの欠陥が１べての検出器を劣化させること
に対りる防調となる多様性が１りられる。

焼却炉系仝体に数個の検出器を分布させることにより、
焼却炉１３のＪべての部分を過剰なウラン累積について
緻密に観察づることがひきる。

第５Δ〜５ヒ図に電離箱形検出器り５　（２＞を種々の
側面図および断面図として承り。検１］１器５５は、放
射線透過窓４４近くの焼却炉二１ンティンメントに隣接
配置された遮蔽容器５５′内に装身５され−Ｃいる。図
示のように電離箱形検出器５５（２）は球形である。検
出器５５を保持する遮蔽容器５５′は円筒形本体１１ｏ
を有し、その底部開口１２１に着座部１２０を突出さけ
−Ｃ検出器５５を保持しＣいる。遮蔽容器５５′の旧都
１’３０　′は円筒形本体１１０上の所定位置にポル１
〜締めＣきる。円筒形本体１１０および頂部１３０の延
長部１３１を互にポル１−（図示せず）で適合するよう
に連結する。遮蔽容器５５′から伸びるブラケッｌ−５
５″は検出器５５を焼却炉１３上にもしくは焼却炉１３
の下側の床１５０上に取ｆ号けるためのものである。遮
蔽容器５５′は鉛のコア１６２を含む鋼製シェル１６１
でつくられている。頂部１３０は鉛の円板１７２を覆う
鋼天板１７０Ｊ３Ｊ：び画側板１７１よりなる。鋼天板
１７０は図示のようにボルト１７３で鉛円板１７２に取
イ４りられる。

第６Ａ〜６Ｅ図に、遮蔽容器５５′に装着されたヨウ化
ナトリウム検出器５５（１）を種々の側面図および断面
図として示す。ヨウ化す１−リウム検出器５５（１）は
、鉛のコア１６２を鋼のシェル１６１で包囲してなる遮
蔽容器５５′と同じく、長円筒形である。タブ２０１を
遮蔽容器５５′から延在させて検出器５５（１）を所定
位置に保持できるようにづる。天板と側板よりなる鋼製
キャップ２０９が遮蔽容器５５′上に装着されている。

検出器５５（１）からのリード２４７が鋼製キトツブ２
０９の側面の適当な貫通部２４９を通過りる。遮蔽容器
Ｅ５５′にブラケツｌ−２７０を設りＣ１検出器５５（
１）および遮蔽容器５５′を焼７．１１炉１３に関しＣ
その窓４４に隣接して適当に装着（・きるようにづる。

いずれの場合にし、検出器５５は焼に１炉１３′Ｓのコ
ンテインメン１へ内の低密度窓４４と協働づる。

コンテインメン１−は第７Δ図に示り゛ように、鋼製ケ
ーシング３０１、耐火レンガの層（厚さ２インチ）３３
および別の耐火材わ１の層（厚さ５インヂ）３０３より
なる。窓４４内には、低密度耐火祠料４０４が設りられ
、これは低密度耐火月利、例えばファイバーファックス
（Ｆ　１ｂｅｒｆａｘ　）　、即ちカーポランダム社（
Ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ）　カＬＥ）
市販され−ＣいるアルミナおよびシリカＪ：りなり数種
の痕跡成分を含有づるセラミックＩＱ　ｉｆのブランケ
ット層（厚ざ１インヂ）４０４’６個よりなり、これを
５インチに圧縮しである。プランケタ１〜層４０４′は
、５本の金属スタッド４１０をセラミックアンカー４１
１にセットし焼却炉１３の鋼ケーシング３０１に連結し
た構成により耐熱板（厚さ２インチ）４０５．例えばカ
ーボランタ′ム・サーモ−ター・ボード（Ｃａｒｂｏｒ
ｕｎｄｕｍ　Ｔ　１１ｅｒｍｏｔｅｒＢｏａｒｄ）を所
定位置に止めることで、所定位置に保持される。スタッ
ド４１０およびアンカー４１１の配置は第７Ｂ図の設置
系に示されている。セラミックアンカー４１１は長ざ６
インヂて゛ある。

耐熱板Ａ−０５の外径は１８インヂである。耐熱板４０
５は厚さ約１インチであり、１８ボンド／立方フイ一１
〜程度の密度を有づる。耐火フェル１〜４０４′は約８
ボンド／立方フイートの密度を有りる。ざらに具体的に
は、使用した焼却炉祠料の密度は通常１２５〜１３０ボ
ンド／立方フイー１〜の範囲にある。成田線検出器５ｂ
は約１１ボンド／立方フイートの密度を右するＭ火Ｉ料
の窓４４に原接配置される。この結果焼却炉１３の壁と
窓との間には１０：１程度の密度差がある。　放射線検
出器５５は第８Ａおよび８Ｂ図に示り゛ような回路に接
続するのが好ましい。第８Ｂ図は捕捉したガンマ線の固
定パルス電流表示を向える７１１１箱形検出器５ｂ　＜
２＞を示す。検出器からのり−ド６０１を、ケイスリイ
ー　（Ｋｃｉｔｈｌｃｙ　）　７０２型スキヤナフレー
ム６１１に装着された７０２８型低電流スキ１７ナカー
ド６１０に差込むのが好ましい、。

スギャナフレーム６１１からのり−ド６１２は電流パル
スをクイスリイー６１６９型電餌箱形インターフェース
６２２に導びき、このインターフ」−ス６２２は電流パ
ルスをケイスリイー６１６型デジタル走査式電位、ｄ　
６３３の動作に適合りるように変更Ｊるのに有効である
。電位ｉｌｌ　（３３３を、第８Ｂ図に承りように、ケ
イスリイー６１６２型隔離形出力装置１６’１５ｉｔ５
よびキネディック・システムス３４７２ト１８型４８ピ
ッＩ−人力グーｉ〜６５５をイ１りるＤＥＣｌ　１３４
型ミニコンピコ−タロ１１４に接続する。検出器の走査
をケイスリイー７ｏ２ｔｒスキヤナ６１１およびキネデ
ィック・システムス３０７２型ＣＡＭＡＣインターフＪ
−ス６５６によって制御する。こうして累積したウラン
の総量の表示が生じる。

第８Ａ図に、捕捉したガンマ線のエネルギーに比例す°
る電圧パルス表示を生成するヨウ化す１−リウム検出器
系を示す。ヨウ化ナトリウム検出器５５（１）中のシン
チレータ結晶（図示せず）が捕捉したガンマ線のエネル
ギーを表わす量の光を発光する。検出器５５（１）中の
光電管（図示Ｉ！づ゛）がこの光の作用を増倍し、ガン
マ線のエネルギーに比例する信号を出づ。

各ヨウ化ナトリウム検出器５５（１）は高電圧電諒８０
１および前置増幅器８０２を有し、検出器からの出力信
号を調整するとともに、累積ウランの表示を増幅器８０
３およびミキサ／ルータ８０５、例えばここで使用し−
Ｃいる８２２０型ギヤンベラ（Ｃａｎｂｅｒｒａ　）ミ
キサ／ルータ８０５に与える。他の装置としてはバーシ
ョー＜　１−１　ａｒｓｌ＋ａｗ）３×３ヨウ化ナトリ
ウム検出器５５（１）、キャンベラ２００７Ｐ型前置増
幅器８０２、キャンベラ２０１２型増幅器８０３、およ
びう・クロイクス（ｌａ　Ｃｒｏｉｘ）４０３２型高電
圧電源８０１が好ましい。

ヨウ化プ用・リウム検出器５５（１）からの出力を、該
出力がどの検出器から発生されたかに従ってミキサ／ル
ータｆ３０５によりラベルイ］りりる。

８０７０型△ＤＣ８１１によりミキサ／ルータ８０５の
出力を読取り、各電圧パルスをラベルイζＩ　４Ｊし、
パルス時間をガンマ線１ネルギーの表示どしてデジタル
化する。従ってＡＤＣ８１１ｃよ４０７０型多ヂヤンネ
ル・アナライ沓ア（ＭＣへ）　８　’＋　２のチャンネ
ル数を決定する。即らチャンネル数は増分的に変えられ
て捕捉したガンマ線の１ネルギーレベルを表示づる。４
０７０型ＭＣＡ３１２、好ましくは３×８にバイトＲＡ
　Ｍを右するマイクロブロセツυをＤＥＣＰＤ＋）１１
３４型コンピユータ６４４に接続する。こうじでコンピ
ュータ６４４によりＭＣＡ３１２を、そのレジスタをク
リアしたりデータを選択的に取出り゛にあたつく制御す
る。例えば、コンピュータ６４４は、ＭＣＡ８１２が一
度に１０００秒のデータを取出し次いでＡフになるよう
に命令することができる。そのほかにコンピュータ６４
４は仕事が完了したかどうかについての問合せを制御し
たり、ＭＣＡ３１２をボリーングしてデータを収集する
。このデータを直ちにＲＬＯ２型Ｏ２スクに転送し、検
出器番号Ｊ５よび型式によってファイリングすることが
できる。データを収集し終ったら、コンピュータ６４４
はＭＣＡ３１２を再び初期設定し、ガンマ線エネルギー
をキャンベラからのＦガンマＭ」ルーチンに従って分析
する。

作動時には、第１図に戻って、汚染された材料の入った
箱を第１図に示す焼却炉１３を収容する高台コンクリー
トブロックビルディングのフォークリフト積載ステーシ
ョン（図示せず）に運・Ｓ０フオークリフトは、衣類、
ゴム靴、カバー、紙、清掃用ウェス、紙タオル、プラス
チック袋、その他のウランで汚染されｌ〔可燃物のよう
な廃棄物を収容した４Ｘ４Ｘ４フイートの箱を１列に適
切に並べる。これらの箱はローラコンベヤ１６に沿って
箱スキャナ・ステーション９００までころがり移動し、
ここで箱を秤量し、Ｕ２３５およびＵ２３８含量につい
て走査する。これらの結果に基づい゛Ｃ１ターンデープ
ル・ステーション９０１が特定の箱を出口通路９１１に
沿って系の外へ送り出すか、またははさみリフトに向っ
て送り箱を箱積載機９３０に持上げる。

焼却炉の戸９４４を問い−Ｃ箱を受入れ、外部ラム６６
にＪ、す、第３図に示すように、箱を一次燃焼室５７内
に上段８３に押込む。戸９４４を閉じると、箱は燃焼中
の天然ガスの作用の下酸素欠乏条件下で着火−する。あ
る期間の後、戸９４４を再−び聞き、第２の箱を下段８
３に押込み、ダ１１の箱またはその残物を焼却炉１３の
低い段８２に落づ。

こうして燃焼を所定の時間継続し、鋳造可能なレラミッ
クの耐熱ラムを含む油圧プラウ７７により第１の箱の燃
焼残物を焼却炉１３の下段８２」−に押し落し、外部ラ
ム６６によりさらに他の箱を上段８３上に押し込み、こ
の箱が第２の箱の残物を第１の箱の残物がとり去られた
ばかりの中ＰＵ　Ｅ３１上に押し込む。

下段８２上の材料が完全に燃焼したところぐ、焼却炉１
３の出口側にあるギロヂン戸９９′を聞ぎ、下側油圧ラ
ム７７により残留物を冷却室９９８の灰樋９９に落し込
む。冷却期間後、第１図の横方向ラム９９９により樋９
９をぎれいにし、冷えた灰を灰収集器または缶１００１
にためる。これらの容器内のウランは灰物質からの分離
により回収Ｊ−ることができる。

上述した説明には当業者が想起し得る妥当な変更例を加
えることができる。しかし、本発明はここで説明し図示
した具体例に限定されるものではない。従つ゛Ｃ特許請
求の範囲は発明の思想を記載したもので、本発明の範囲
内に入るづべての変更例を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼却炉および汚染材料を焼却炉に燃焼のために
送る拐料取扱いシステムの一部を示づ平面図、 第２図は焼却炉および積載構造の一部を示す側面図、 第３図は長さ方向に児ｌこ焼却炉の縦断面図、第４図は
横断方向に見た焼却炉の縦断面図、第５Δ〜５Ｅ図は本
発明に用いる電１１ｉｆ１箱形検出器Ｊ３よび遮蔽容器
の平面図、側面図、５０５　Ｇ縦断面図、底面図および
５Ｅ−５２横断面図、第６Ａ〜６Ｅ図はヨウ化すｌ・リ
ウム検出器ｄ３よひ遮蔽容器の平面図、側面図、６Ｃ−
６Ｃ縦断面図、底面図および６Ｅ−６２横断面図、第７
へおよび７Ｂ図は焼ｆｆ１ｌ炉コンテインメントの低密
度耐火窓の断面図および平面図、そしくｆ！　８　Ａ　
ａ３よび８Ｂ図はヨウ化す１ヘリウム検出器および電頗
箱形検出器の検出回路を承り。 主な符号の説明 １３・・・焼却炉、 ４４・・・窓、 ５５・・・検出器、 ５５５′　・・・遮蔽容器、 ５７・・・−次燃焼至。 待Ｗ［出願人 Ｕネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人　（７６
３０）　生　沼　徳　丁ＦＩＧ　４ ＦＩＧ　５Ａ ＦＩＧ５０　ＦＩＧ５Ｅ ソ ０− ＦＩＧ　７Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、崩壊中にカンマ線を出す放射性物質である程度汚染
   された可燃物を導入するだめの戸を含む所定密度の耐火
   壁；および上記可燃物の燃焼の結果生じる灰をＩＪＩ出
   する手段であって、焼却炉内での移動時に上記可燃物を
   移゛送する手段を含む排出手段を具え；上記壁に、検出
   可能な量のガンマ線を焼却炉内に存在する放射性物質の
   量の指標として上記焼却炉から透過させる低密度窓を少
   なくとも１個画定した焼却炉。 ２、上記窓の密度が上記焼却炉の壁の密度より少なくと
   も１相手さい特許請求の範囲第１項記載の焼却炉。 ３、窓を透過する放射線のエネルギーの指標を得るため
   にガンマ線を検出する検出器手段が６窓に隣接して装着
   されている特許請求の範囲第１項記載の焼却炉。 ４、上記窓が低密度の耐火材料を含む特許請求の範囲第
   １項記載の焼７ＪＪ炉。 ５、複数個の上記窓が間隔をあけて」上記耐火壁に分イ
   １１シ、これにＪ、り放射性物質の累積の分布を検出で
   きるようにした特許請求の範囲第１　Ｊｉ記載の焼ｉ１
   炉。 ６、耐火材１１の床が複数の段を含み複数の敢θ；１線
   検出器によりモニタされる特許請求の範囲第１項記載の
   焼ｉＪＩ炉。 ７、上記検出器手段が電離箱形検出器を≦（む１！ｉ訂
   請求の範囲第３項記載の焼却炉。 ８、上記検出器手段がヨウ化す１〜リウム型カンマ線検
   出器を含む特許請求の範囲第３１Ｒ記載の焼却炉。 ９、上記検出器手段が上記少なくとも１個の低密度窓の
   対応Ｊるものから遠去かる方向に敢０・１１！１１遮蔽
   月利で囲まれた特許請求の範囲第３１ｉ記載の焼７Ｊｌ
   。