JPS6216400B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、原子力発電所などの放射性物質を
扱う施設において生ずる放射性廃棄物を、減容化
処理の為に溶融させる炉に関する。

放射性廃棄物は、それから生ずる放射能故に危
険で細かな作業を行ない難いものである為、これ
を溶融の為の炉内に投入する場合には、重量の大
きいものと小さいものとを予め分けたりすること
なく、それらが無差別に投入される可能性があ
る。この為、従来より周知の溶融炉を用いた場合
には、廃棄物の一部が炉に引掛つてしまつたり、
あるいは炉内の縁部に落ちてしまつて溶融が良好
に行なわれなかつたり、あるいはまた重量のある
廃棄物が投入された場合に、大きな衝撃が炉体に
伝わつて炉体を傷める危険性が生ずる等の問題点
がある。

本発明は上記問題点を除くようにしたもので、
廃棄物の装入を安全かつ容易に行なえ、しかも装
入された廃棄物の溶融を迅速に行なわせることが
でき、その上炉体の傷みも少なくして長寿命に使
用し得るようにした放射性廃棄物の溶融炉を提供
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。第１図及び第２図は放射性物質等の廃棄物の
減容化システムの全体を示すものである。これら
の図において、種々のフイルタ、パイプ、鋼材そ
の他の放射性物質等の廃棄物は収納容器１（例え
ば200のドラム缶）に詰められて、処理室の入
口２からローラーコンベア等の移送手段３により
処理室内に運び込まれてくる。運び込まれた容器
１は蓋除去装置４によつてその蓋１ａが取り除か
れる。尚蓋除去装置４は伸縮する腕５とその腕５
の先端に取付けられた吸着装置６を有しており、
吸着装置６により蓋１ａを吸着除去する。

蓋１ａを取除かれた容器１は移送手段３により
次に横転装置７に送られる。横転装置７はターン
テーブル８とターンテーブル８に立設させた２本
の支持柱９，９と両支持性９，９に軸架した容器
保持体１０とを有する。容器保持体１０は容器１
を保持した状態で矢印１１ａ方向に傾動する。す
ると容器１内の廃棄物１３は台１４上に放出され
る。廃棄物１３の放出後、保持体１０は矢印１１
ｂ方向に復帰する。次にターンテーブル８が矢印
１２ａ方向に90゜回転する。回転後、空になつた
容器１はローラーコンベア等の移送手段１５に移
載され、出口１６から運び出される。

台１４上に放出された廃棄物１３のうち大型の
廃棄物１３ａは、パワーマニプレータ１７により
切断装置１８へ運ばれ、そこで切断されて小型化
される。尚この小型化とは後述の処理用の容器へ
の装入が可能な程度の大きさにすることである。
パワーマニプレータ１７は次のような構成によつ
て水平面内での移動が自在となつている。即ち、
平行状態に配設された２本のレール１９（一方の
レールは図示されていない。）には移動枠２０が
矢印２１方向への移動を自在に架設されており、
その移動枠２０に対しマニプレータ１７が矢印２
２方向への移動を自在に備えられている。またマ
ニプレータ１７は、本体２３と、本体２３に対し
昇降自在に構成した昇降杆２４と、昇降杆２４の
下端に連結した複数のリンク２５と、リンク２５
の先端に取付けた握持体２６とから成つている。
従つて握持体２６は廃棄物１３ａをつかんでそれ
を３次元空間の任意の場所へ運ぶことができる。
切断装置１８は固定装置２７とプラズマカツタ２
８を備える。またプラズマカツタ２８は矢印方向
への移動を自在に構成されている。マニプレータ
１７により運ばれてきた大型の廃棄物１３ａは固
定装置２７により固定され、プラズマカツタ２８
によつて切断されて小型化される。小型化された
廃棄物はマニプレータ１７によつて台１４上に戻
される。また密閉状で加熱されると爆発する危険
のある廃棄物に関しては上記プラズマカツタ２８
で孔あけがなされる。尚切断装置１８においては
プラズマカツタ２８に代え任意の切断機構を用い
てもよい。

上記のようにして小型化あるいは孔あけされた
廃棄物及び元々小型であつた廃棄物は、マニプレ
ータ１７の操作により台１４の端に設けられた装
入用シユート３１を介して処理用の容器３２内に
装入される。尚この処理用の容器３２は図示され
る如く筒状に形成されている。またその構成材料
としては鉄等の金属板、あるいはそれに多数の孔
をあけたもの、あるいはまた網体が用いられる。
またその大きさは次の溶融炉に応じて決められ
る。更にまた容器３２はローラーコンベア等の移
送手段３３により予めシユート３１の下部位置に
移送されてくるようになつている。

容器３２に廃棄物が詰められるとその容器３２
は移送手段３３によつて更に運ばれ、台車３５の
上に取付けられたローラ部３３′上に移載され
る。台車３５はレール３６，３６上を往復移動し
得るようになつており、上記の容器３２を導入装
置３８に送り込む。導入装置３８は筒状の本体３
９と、その入口に設けられた開閉自在の扉４０を
備える。扉４０が開けられると台車３５が本体３
５の入口に向けて前進し、容器３２を本体３９内
に備えたローラーコンベア等の移送手段４１上に
移載する。移載が完了すると台車３５は退避し、
扉４０が閉められる。容器３２は移送手段４１に
よつて運ばれ、保持枠４２によつて保持される。
保持枠４２の上方には昇降装置４３が設けてあ
る。昇降装置４３は昇降自在の昇降杆４４を有
し、その下端には把持装置４５が取付けてある。
容器３２が把持装置４５によつて把持されると、
保持体４２が退避し、スライド扉４６が開かれ
る。すると昇降杆４４が下降し、上記廃棄物の詰
められている容器３２を溶融炉５０内に装入す
る。

溶融炉５０において、上記の装入された容器３
２は炉体５１内に備えられた加熱トーチ５２によ
つて溶融される。その溶融物５３は炉体５１にお
ける取出孔５４から取出装置５５を介して取り出
され、細粒化装置５７に送り込まれる。上記溶融
物５３は本体５８内において水中に投じられ、細
粒６０となる。その細粒６０は本体５８の底部に
たまる。本体底部にたまつた細粒６０は底蓋５９
が開かれることによつて水と共にバケツト６１内
に入る。このバケツト６１はその底部６２が網体
（多孔板でも良い）で構成されている為、水だけ
が排出される。

バケツト６１はレール６３上を移動するように
した台車６４によつて次工程へと送られる。その
移送経路の途中において、乾燥機６５により上記
バケツト６１内の細粒は乾燥させられる。乾燥さ
れた細粒はバケツト下端の投入装置６６が開かれ
ることによつて保管用容器６７に詰められ、ロー
ラーコンベア等の移送手段によつて、保管の為に
運び出される。尚保管用容器６７としては、例え
ば200のドラム缶が用いられる。

次に上記溶融炉５０及び細粒化装置について、
第３図及び第４図をも参照して更に詳細に説明す
る。炉体５１は凹状の水冷ハース７１とその上に
被せつけた上部枠体７２とから成る。水冷ハース
７１の内面は断熱材７３，７４によつて覆われて
いる。断熱材７３としては炭素質れんがとも呼ば
れる黒鉛質酸化物（その組成は10〜30％が黒鉛
で、残部がアルミナやマグネシウムである。）が
用いてある。これは、後に詳しく述べる加熱トー
チ５２としてプラズマトーチを用いている為に、
ハース７１と溶融物５３との間での通電を可能に
する目的で用いられている。断熱材７４としては
周知の耐火物が用いられる。断熱材７３，７４の
内側にはダミー材７５が装入されている。このダ
ミー材７５は、溶融物５３が断熱材７３，７４に
直接に触れることによつてそれらの断熱材７３，
７４が傷むのを防止する為に用いたものであり、
多数の塊状のダミー要素を要素相互間にすきまが
できるような状態でランダムな状態に投入して構
成してある。尚ダミー要素としては例えばぐり石
程度の大きさの鉄屑が用いられる。ダミー材７５
の上面は凹状となつておりそこは溶融物５３の溜
部７６となつている。尚この溜部７６の下面には
固化部分７７が存在している。この固化部分７７
は、ダミー材７５が溶けたものと上記溶融物５３
とが混合しそれが固化してできたものである。

上部枠体７２の天板７２ａの中央部からは案内
筒８０が垂設してある。この案内筒８０は水冷構
造となつている。案内筒８０の上端は連通管８１
を介して導入装置３８における本体３９の内部に
連通している。上部枠体７２の天板７２ａにおい
て連通管８１の回りには、全周を３又は４分割す
る位置に夫々昇降装置８２が配設されている。こ
れらの昇降装置８２は夫々昇降杆８３を有する。
昇降杆８３の下端には加熱トーチ５２が取付けて
ある。本例ではこの加熱トーチ５２としてプラズ
マトーチが用いてある。この加熱トーチ５２は案
内筒８０の中心軸と同軸の環状に形成してあり、
また環状のアーク放出口８４を有する。アーク放
出口８４は、容器３２において溶融物５３から露
出している部分の下端部付近及び溶融物５３の上
面に向けプラズマアークを放出する向きに指向さ
せてある。尚昇降杆８３の内部には、トーチ５２
に対する電力及びガスの供給路が備えさせてあ
り、それらの一端はトーチ５２に接続してある。
また他端は夫々直流電源装置８５及び作動ガス源
８６に接続してある。また上部枠体７２の外周に
備えられたコイル８７は、上記トーチ５２におけ
る環状のアーク放出口８４の全域からアークを放
出させる為の磁界を、その放出口８４にかける為
のものである。尚上記加熱トーチ５２としては広
く使用されている通常のトーチ（例えば後述のト
ーチ１００と同じ）を複数用いたり、ガスバーナ
あるいはオイルバーナを用いてもよい。上部枠体
７２の一部にはガス排出口８８が形成してある。
炉体５１内で不要となつたガスはこの排出口８８
からダクト８９へ送り出され、熱交換器９０、放
射性物質で汚染された粉塵を除去する為のフイル
タ９１、ブロア９２及びスタツク９３を介して大
気中に放出される。

炉体５１の一部において上記溶融物の溜部７６
の側方に位置する部分には、取出孔５４が水冷ハ
ース７１及び断熱材７３を貫通する状態で形成し
てある。尚水冷ハース７１においては強制冷却手
段として例示する強制冷却管９５が付設され、そ
の内側が取出孔となつている。強制冷却管９５は
２重筒になつており、それらの両筒の間に冷却水
を通ずるようになつている。

強制冷却管９５には取出装置５５が連結してあ
る。この取出装置５５は金属（一般に鉄）で形成
された本体９６とその内面に内張りした断熱材９
７とを有する。断熱材９７は前記断熱材７３と同
様のものが用いてある。取出装置５５はまたその
下部に、取出孔５４から流入した溶融物は次段の
装置へ送り込む為の流出口９８を有する。取出孔
５４との連通口からこの流出口９８までの経路は
溶融物５３の流下路９９（断熱材９７の表面）と
なつている。取出装置５５はまた、夫々本体９６
に取付けた第１と第２のプラズマトーチ１００，
１０１を有する。第１のプラズマトーチ１００は
取出孔５４内に向けてプラズマアークを照射する
ように指向させてある。第２のプラズマトーチ１
０１は流出口９９及び流下路９９に向けてプラズ
マアークを照射するように指向させてある。これ
らのプラズマトーチ１００，１０１も前記トーチ
５２と同様、直流電源装置１０２，１０３及び作
動ガス源８６に接続してある。更にまた取出装置
５５はガス排出口１０４を有する。不要となつた
ガスは排出口１０４から前記ダクト８９に送り出
される。細粒化装置５７の本体５８は連結体１０
７を介して取出装置５５の本体９６と連結してあ
り、その受入口１０８は前記流出口９８と連通し
ている。細粒化装置５７はその受入口１０８に水
管１０９を有する。水管１０９の一部には流下口
１１０が設けられており、流下口１１０から流出
した水は本体５８における細粒化用の斜面１１１
を流下し本体５８の下部にたまる。尚たまつた水
は水出口１１２から出て熱交換器１１３にて冷却
され、フイルタ１１４にてごみ（水に混入した細
粒など）が取除かれ、ポンプ１１５により水管１
０９に送られて、再度流下用に用いられる。

上記構成のものにあつては、廃棄物が詰められ
た容器３２が前記導入装置３８から溶融炉５０に
おける案内筒８０内に装入される。尚この装入個
数は図示されるように複数を積重ね状にあるいは
１個ずつなど任意に行なわれる。装入された容器
３２は廃棄物もろともその下部が既に溶融されて
いる溶融物５３に漬かる。従つてトーチ５２から
放出されたアークの熱は、容器３２に直接に伝わ
るは勿論のこと、溶融物５３を介してもそれら容
器３２あるいは廃棄物１３に伝わり、それらの加
熱が極めて円滑に行なわれる。この為、容器３２
や廃棄物１３は迅速に溶融して溶融物となる。

なお上記容器３２の装入の場合、容器３２が勢
いよく降ろされても、ダミー材７５が緩衝材とな
つて断熱材７３，７４や水冷ハース７１を傷める
ことが防止される。また上記溶融物においては、
トーチ５２によつては加熱が、水冷ハース７１に
よつては冷却が夫々同時的に行なわれる。しかし
ダミー材７５と水冷ハース７１との間には断熱材
７３，７４が存在する為、これが熱の授受の調整
壁として作用して、トーチ５２から加えられる熱
が水冷ハース７１によつて持ち去られ過ぎたり、
あるいは逆にトーチ５２からの熱によつてダミー
材７５が溶け過ぎたりすることが防止される。

上記のように容器３２及び廃棄物１３が溶融さ
れてできた溶融物５３は、取出孔５４から取り出
され、取出装置５５の案内路９９を経て流出口９
８から滴下する。滴下する雫は細粒化装置５７の
受入口１０８を介して細流化用の斜面１１１に落
下し、ここで水によつて急激に冷却されて細粒６
０となる。その細粒は本体５８の底部にたまる。

次に溶融物５３の取出を停止する場合は強制冷
却管９５に冷却水等の冷媒を供給する。するとそ
の内部即ち取出孔５４に存在する溶融物は固化
し、その固化したものが栓となつて溶融物５３の
流出が停止される。次に再度溶融物５３の取出を
行なう場合には、プラズマトーチ１００から取出
孔５４内に詰まつている上記の固化物に向けプラ
ズマアークを照射する。するとその固化物は溶融
し、再び溜部７６から溶融物５３が取出孔５４を
介して流出するようになる。尚この場合、プラズ
マトーチ１０１からプラズマアークを案内路９９
に向けて照射し、そこに固化してこびりついてい
るものも溶融させると良い。

次に第５図は、溶融炉５０で廃棄物１３が溶融
されてできた溶融物５３の後処理装置の異なる例
を示す。この後処理装置は溶融物５３を水冷鋳型
１２１によつて固型化する固化装置であつて、前
記細粒化装置５７に代えて用いられる。固化装置
の本体１２２は前記連結体１０７の下に連結され
る。また水冷鋳型１２１が載せられた昇降台１２
３は図示外の昇降装置により昇降し、上昇した状
態では図示されるように本体１２２の下方開口部
を塞ぐと共に、水冷鋳型１２１を溶融物５３の受
入を行なう為の所定位置に位置させる。本体１２
２にはガス排出口１２４が設けられており、排ガ
スを前記ダクト８９に向け送り出す。水冷鋳型１
２１には冷却水管１２５，１２６を介して、水溝
１２７内の冷却用水がポンプ１２８によつて巡環
流通させられる。

前記溶融炉５０内の溶融物は前記取出装置５５
を介して水冷鋳型１２１に送り込まれ、そこで固
型化する。尚この場合、水冷鋳型１２１内に送り
込まれたものの中に未溶融物があつた場合には、
前記プラズマトーチ１０１からのプラズマアーク
を前記流出口９８を介して水冷鋳型１２１内の未
溶融物に照射し、それを溶融させると良い。

次に第６図は固化装置の異なる例を示す。この
装置においては前記水冷鋳型に代えて、保管用の
容器１３１の内部に黒鉛るつぼ１３２を備えさせ
たものが用いてある。本体１３３及び昇降台１３
４は前記の固化装置と均等に構成してある。本体
１３３の内部には複数の冷却管１３５が配設して
ある。これらの冷却管１３５は自体に送り込まれ
た冷却用のガスを、多数のノズルから容器１３１
に吹き付け、その容器１３１を冷却保護する。本
体１３３内のガス（高温となつているガス）はガ
ス排出口１３６から出た後、熱交換器１３７で冷
却され、フイルタ１３８で粉塵が除去され、コン
プレツサ１３９で圧縮されて冷却管１３５に送り
込まれる。余剰のガスはコンプレツサ１３９を出
た後、フイルタ１４０で再度粉塵が除去され、ス
タツク１４１から大気中に放出される。上記構成
のものにあつては、るつぼ１３２内に送り込まれ
た溶融物はそこで固化する。そしてるつぼ１３２
がいつぱいになれば、そのるつぼ１３２は容器１
３１ごとこの固化装置から運び出される。なお、
運び出された後において、容器１３１とるつぼ１
３２とのすきま１４２にはコンクリートが充填さ
れ、るつぼ１３２内の固化物はるつぼ１３２と共
にそのコンクリート内に封入されその上に蓋がか
ぶせられる。

尚上記るつぼ１３２内に溶融物を入れる場合、
予め前記プラズマトーチ１０１からのプラズマア
ークをるつぼ１３２に照射してるつぼ１３２を余
熱し、そのるつぼ１３２内に入れられる溶融物が
全てひとかたまりに固化するようにしてもよい。
また、コンクリートの封入が必要ない時には、す
きま１４２にあらかじめ断熱材（マグネシヤ粒な
ど）を充填しておいてもよい。

以上のように本発明にあつては、第３図及び第
４図に明示されるように、炉体５１には、溜部７
６の上方位置において、上端が炉体天板７２ａの
孔７２a′に連通し、下端が溜部７６に対向してお
り、かつ内面８０′は放射性廃棄物１３が詰めら
れた円筒状の容器３２の外周形状に対応する円筒
状の案内面となつている案内筒８０を鉛直状態に
備えているから、放射性廃棄物１３を溶かす為、
その廃棄物１３が詰められた円筒状の容器３２を
炉内に装入する場合、容器３２を上記案内筒８０
の内面８０′でガイドして溜部７６に向け真直ぐ
に降下させることができ、上記放射性廃棄物入り
の容器３２を上記溜部に対し位置正確に装入でき
る特長がある。

しかも第３図に明示されるように、上記溜部７
６から上記案内筒８０の下端までの高さH₁は上
記容器３２の高さH₀よりも低く設定してあるか
ら、上記のように容器３２を降下させた状態で
は、下部が溜部７６に降りた容器３２の上部を案
内筒８０の下部の内面で支えて容器３２を直立状
態に維持することができ、容器３２の倒れによる
上記溜部７６からのはみ出しや炉内のプラズマト
ーチ５２の損壊等の事故を未然に防止できる効果
がある。

更に、上記のように装入した容器詰の放射性廃
棄物を溶かす場合、環状のプラズマトーチ５２に
おける環状のアーク放出口８４からのプラズマア
ークによつて、上記容器詰の放射性廃棄物をその
下部から全周均等に溶かし、その均等な溶融に伴
ない容器詰の放射性廃棄物が真直ぐに沈下すれば
さらにそれをその下部から全周均等に溶かすとい
う作用を継続して行なわすことができ、廃棄物の
溶融処理を円滑に遂行できる効果がある。

さらに上記放射性廃棄物の溶融が行なわれる場
合、下部が溶融中の容器３２において案内筒８０
内に位置している上部部分、あるいはその上に積
重ねて装入される他の容器３２が案内筒８０に栓
をした状態となる特長がある。このことは、 第１に、放射性廃棄物の溶融により生じた放射
性核種を含むガスが上記案内筒８０を通して外部
に多量に流出することを防止できて外部の放射能
汚染を防止できる安全性があり、 第２に、プラズマトーチ５２から発せられた熱
や溜部７６の溶融物が保有する熱（廃棄物の溶融
の為に活用すべき熱）が上記案内筒８０を通して
逃げてしまうことを防止できて、炉内の熱効率を
向上させ得る効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図及び
第２図は減容化システムの斜視図、第３図は溶融
炉及び細粒化装置の縦断面図、第４図は−線
断面図、第５図は固化装置の縦断面図、第６図は
固化装置の異なる実施例を示す縦断面図。 ５１……炉体、７１……水冷ハース、７３，７
４……断熱材、７５……ダミー材、５４……取出
孔、９５……強制冷却管、８０……案内筒、３２
……容器、１３……放射性物質等の廃棄物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中空の炉体の内部における下方には放射性廃
   棄物の溶融物の溜部を備えさせる一方、上記炉体
   には、上記溜部の上方位置において、上端が炉体
   天板の孔に連通し、下端が溜部に対向しており、
   かつ内面は放射性廃棄物が詰められた円筒状の容
   器の外周形状に対応する円筒状の案内面となつて
   いる案内筒を鉛直状態に備えており、しかも上記
   溜部から該案内筒の下端までの高さは上記容器の
   高さよりも低く設定してあり、さらに、上記炉体
   内には、環状のアーク放出口を有ししかも案内筒
   よりも大きい径の環状のプラズマトーチが、案内
   筒を同軸状に備えさせてあると共に、上記環状の
   アーク放出口は、上記溜部に置かれる容器におい
   て溜部の溶融物から露出する部分の下端部付近及
   び溜部の溶融物の上面に向けてプラズマアークを
   放出する向きに指向させてあることを特徴とする
   放射性廃棄物の溶融炉。