JPS6220284A

JPS6220284A - 誘導加熱方法および装置

Info

Publication number: JPS6220284A
Application number: JP16898086A
Authority: JP
Inventors: エリック・ジョン・ラム; ジョン・ジェメル・パジェット; モートン・ディヴィッド・メルヴィル
Original assignee: Australian Atomic Energy Commission
Current assignee: Australian Atomic Energy Commission
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1987-01-28
Also published as: EP0209339A3; EP0209339A2

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】産業上の利用分野本発明は、誘導炉の誘導コイルと、これにより加熱され
る物品ないし材料の効果的熱移動を捉供する誘導加熱方
法および装置に関する。本発明は特にほぼ円筒状で、ベ
ローズ状壁構造の金［Ｒキャニスタ−の加熱が望ましい
場合に適用可能である。加熱状態において、キャニスタ
−は、キャニスタ−内容物を圧縮するため、束縛なく直
立し、単軸圧縮を受ける。

例としてのみ、本発明を、高水準の放射性核廃棄物を、
廃棄物と合成岩石形成物の密接な混合物を高温で焼結し
て、合成岩石中に固定する方法および装置への応用に関
して説明する。この方法は活性セル中で行なわれねばな
らず、または方法は極めて信頼度で行なわれねばならな
いのみならず、さらに遠隔操作を用いて、いかなる失敗
をも矯正できるような予防手段を備えていることを要す
る。

発明の背蒙本発明の出願人により出願中の特願昭５６−１０９５３
３（特開昭５７−１１８２００号）には、高水準の核廃
棄物を含む合成岩石形成方法の説明があり、方法は円筒
状のべ［−１−ズ型−］ンテノ−を竪型浦斤ブ１ノスで
圧縮し、一方誘導炉での加熱を続）−Ｊるものである。

本発明の目的（，１、方法が、物質に高温が施されるこ
とを必要とする、同様の７ｊ法イ「いし他の物質に用い
られる他のあらゆる方法に応用１「能な新規かつ有用な
開発にある。

発明の要約従って、本発明の一面は、スリーブ状の金属リセプター
が少なくとも部分的に、加熱される主１１ニスターと誘
轡加熱二１イルの間に配置行され、誘導加熱コイルを、
キｔ？ニスターと１：１ｊニスターの内容物とを加熱す
るように作動させることを特徴とする、金属製キャニス
タ−を誘導加熱コイル内に配置Ｊ−るＴ稈からなり、金
属製キＩにスターがベローズ状構造の円筒状壁を（賄え
ている、誘導加熱方法を提供覆る。

本発明の第二の面によれば、誘導コイルと、軸り向に、
少なくとも部分的にコイル内に伸び、その中にべ［１−
ズ状の壁構造を備え、個々の微粒子からなる加熱圧縮さ
れる物質を含む円筒状のキャニスタ−を受容するＪ：う
になされた金属奪ｊ　４ｊセプターから／蒙り、金属製
キ１？ニスターがプレス内に支持されている誘導加熱装
置が提供され、１すＩ了ブタ−がキ【ｌニスターと１：
１１ニスターの内容物とを、誘導−コイルの作動時にり
１７プターのスリーブ内に発生づる熱にＪ：り加熱する
ようになされていることを特徴とじている。

本発明のこの而は、べ１］−ズ状の構造を備えた円筒状
の壁を備えた金属製キャニスタ−を受容Ｊる縦型油［「
プレスからなる装置に及び、プレスは金属製キャニスタ
−とキャニスタ−の個々の微粒子からなる内容物をｑ１
軸圧縮するようになされ、誘導コイルが、キャニスタ−
を斤縮Ｔ稈のために配回するプレスの部分を囲繞してお
り、装置は、キャニスタ−を誘導コイルをほぼ隠Ｊよう
に、ぞして（ヤニスターと１ヤニスターの内容物を、誘
導コイルの作動時にリーレブターのスリーブ内に発生覆
る熱により加熱するように、誘導コイル中に少イＴくと
も部分的に誘導コイル内を通って配回された金属製りｌ
？ブタ−を特徴としている。

本発明の重要な実施例の１つは、キャニスタ−が、密に
混合し合っている、個々の微粒子からなる形で放射性核
廃棄物と合成岩り形成形物質を含んでおり、キャニスタ
ーが油圧プレス内に支持され、キャニスタ−とキャニス
タ−の内容物が加熱された後、油圧プレスが長時間、加
熱が続いている間、キャニスタ−の熱間単軸圧縮を行な
い、岩石内に核廃棄物を固定して、合成岩石の形成を行
なうため作動する。

本発明の使用により、金属製キトニスターのベローズ状
壁構造に向けられる加熱効宋が制御でき、かつほぼ均一
化されて、ベローズ状壁中の種々の点に不均一な過度の
温瘍スＩ〜レスが避けられる。本発明の使用により、比
較的薄い壁を用いることができる。

１１５０℃ないし１２００℃の範囲の温度まで加熱する
ことが通常必要（，２ので、これらの温度に用い得る最
−トの鋼鉄が比較的低い強度であることを考慮する必要
がある。サセプター・スリーブを使用づると、加熱が容
易となり、不均一・な加熱の結果、丁稈中におこるベロ
ーズ状壁構造の著り、い変形４１いし損傷の危険も軽減
できる。

さらに、４ｊ１７ブター・スリーブは、べ［１−ズが破
れた場合に安全保護効果をｂｊＣらし、その結果、損傷
の場合漏洩圏を限定するために使用し得るように、充分
な強度を備えていることが望ましい。

非常に有利（，７ことには、この方法は、ベローズが損
傷した場合、こぼれた物質が覆いの中に含まれ、次に掃
除するのに便利なように、サセプター・スリーブが覆い
構造と連動するように作動できるのである。

覆い構造は、閉鎖した場合、ほぼ気密であり、高温ガス
による蒸気流を覆いの入口から出［１まで流すことを容
易ならしめ、その場合、廃棄ガスを筒中に濾過し、さも
なければ逸出するおそれのある放射性ガスや粒イを取り
除くことかできる。この配置は、ベローズ状キャニスタ
−が完全に密封されておらず、ガスが４−ヤニスターか
ら、予熱および圧縮二Ｆ程の間に逸出できるようにＶ］
出ダクトを備えている場合に、特に有効である。このガ
スＬＸ個々の微粒子からイする物質のすき間からのもの
で、さらにキャニスタ−内で物質からの揮発性成分を含
む場合１）あｌ′）　１する。

キャニスタ−には、キャニスタ−から逸出するガスと共
に、個々の微粒子からイ【る物質の排出を防ぐための濾
過ＩＭ造が設（）られているのが望ましい。

好ましい実施例において、誘導＝Ｉイルが、穴を内に備
えた耐火物中に埋設され、加熱されるキャニスタ−が、
穴の中に配置された金属製サセプター・スリーブ内に配
置されている。リレブタ−・スリーブは、穴の露出した
耐火表面上にまたはこれに隣接して配置Ｊるのが望まし
い。

υセプター・スリーブは耐火支社上に支持され、サセプ
ター・スリーブが、必要な場合の誘導コイル内での交換
のため＠脱自在であるのが望ましい。

右利なことには、誘導炉には、加熱圏の長さを連続的に
伸縮できる如く、２つ以１−の誘導加熱コイル用−団ね
じが設４−Ｊられている。

実　　施　　例例どしてのみ、本発明の実施例の内容をな１−高水準の
成用１１核廃棄物固定用焼結装置を、添附図面を参照し
つつ説明Ｊる。

β２明覆る実施例において、高水準のｌＩＩ！Ｉ）Ｊ性
廃棄物と合成岩石形成粒子の密接な混合物が、ベローズ
状の壁構造を備えた円筒状キシニスター内に装入される
。第１図および第２図に示づ実施例において、ヤヤニス
ターは完全に完封されているが、他方第３図ないし第５
図の実施例においては、キャニスタ−は密封されでもよ
いが、またガス滲出ダク１へを備えていてもよい。必要
なのは、ベローズ状キャニスタ−と内容物とが適切な均
−高温（約１１５０℃）に加熱され、次に、加熱中に２
１ＭＰａまでの圧力が加えられ、熱間単軸Ｊｔ縮が行な
われることである。この方法は、キャニスター内物を安全に固定する合成岩石を形成するＪζうになし、
キャニスタ−は信頼し得る状態で、幅側による温度の外
部変形を起こさず圧縮される。

まず第１図には、竪型油圧プレスに装着され、プレス・
フレーム部材（２゛）に設（ＪられＩこ固定り部耐火斤
カパッド（２）と、水冷油圧ラム（５）の頂部に配置さ
れた下部耐火圧力パッド（３）からなるベローズ状キ１
１ニスター（４）が示されている。ラムは構造物の他の
部分のレベルから充分下方に引っ込められ、ベローズ状
キャニスター（４）の装入、搬出を可能ならしめてもよ
く、また、ラムは第１図および第２図に示Ｊように、−
Ｌ方に動いてもよい。

駅間はまた、円筒状の耐火ブロック（６）中に埋設され
た誘導加熱コイル（１０）と、ある間隔でブロック（６
）の穴の中に配置された金属製サセプター・スリーブ（
７）からなる誘導炉（１）を含む。ブロワ゛り（６）は
、図示はしでいないが、゛装着構造物によりプレス内に
固定され、コイルは電気タッピングに、１；り電源に接
続されている。

（Ｊｌ＝ブタ−・スリーブ（７）は耐火ブロック（６）
の底部の下方に伸びて、自らの金属製支持カラー（８）
内に支持されている。

作動に当り、油圧ラム（５）には、予熱のため第１図に
示す位置まで動かされるキャニスタ−（４）が装入され
る。誘導コイルは、その長さ全般にわたって、適宜の電
気タッピングにより電気を供給され、ほぼ均一な加熱効
果を生じ、その結束キャニスタ−と内容物は、通常的１
１５０℃の適切な温度まで加熱される。充分均一な温度
が得られるように、充分な時間が経過した後、油圧うｌ
＼（５）により高圧が加えられ、数時間か【−」て、キ
ャニスター内に合成岩石の凝固形成が起こる。油圧ラム
（５）と、ラムの圧力パッド（３）とが次第に上部に動
くにつれで、間隔をおいて誘導コイルのタッピングが、
最下部（Ａ）から第２タツピング（Ｂ）、最終的に上部
タッピング（Ｃ）に切り換える・ことができ゛る。こう
して、加熱効架が必要部分のみに制゛眼され、油−１／
Ｉ　− 圧ラム（５）に不必要な、実に潜在的に有害な加熱が起
こるのを防ぐ。ラム（５）を過度に加熱１すると、シー
ルにひ、すみ、損傷を起こし、さらに、実際に崩傷Ｊる
可能性がある。信頼麻がおＩＪ　。

極めて長期間にわたり、最小限の紺持費で作動すること
のできる装置を用意ηるのが極めて望ましい。

一般に５ＹＮＲＯＣとして知られている、第１図および
第２図について子連した実施例である合成岩石は、３秤
のチタン系ミネラル、即らボランダイ１−Ｆ３ａＡ／２
王！ｅｏ＋ｅ、ジルコノライトＧａ　Ｚｒ　Ｔｉ　２０
７　、ぺ［］クスカイトＣａ　Ｔ！　０３　、おＪ、び
金結石酸化チタニウムＴｉＯ２ならびに少量の金属合金
を形成Ｍる高水準の敢射竹核廃棄物ど合成岩石形成物の
密接な混合物を焼結することにより形成される。しかし
ながら、他のいかなる適切イ【岩石形成物を使用しても
よい。

次に、第３図ないし第５図において、同様の部分が同一
符号で示されており、第１図お」：び第２図にｆ」加づ
べき特色のみを説明Ｊる。

この実施例にお（−］る装買は、児取り図形式で示すよ
うに、ほぼ気密の接続により頂部枠部材（２゛）に固定
されている第１覆い部材として形成されているサセプタ
ー・スリーブ（７）を備え、サセプター・スリーブは１
部に例えば活性レル内の圧力より僅かに高い圧力の不活
性ガスまたは混合ガスのように適宜のガスを流通さける
インレツ］−・パイプ（１１）を備えでいる。このガス
はり１！−１ター・スリーブ（７）の覆い内で熱があが
り、かくして（目？ブタ−・スリーブ内でその部分を満
たす毛イｂとして働き、矢印（１２）で示す浄化流をｔ
ｌｉこ【ノ″（、装入、搬出］−程の間に活性レル内に
逸出する。

装置は」；た、サセプター・スリーブ（７）のト端で７
ランジ付カラー（８）と嵌合する外方７ランジ付カラー
（１５）を備えたキｔ／ツブ状部材（１４）からなる下
部覆い（１３）を含んでいる。下部覆いはまた、圧力パ
ッド（３）のトで油圧うｌ＼（５）に固定され、ギャッ
プの内部縁（１８）が摺動自イｆに＝　　１５　− 密に嵌合している円筒状ディベンディング・スカート（
１７）を備えた、環状ディスク（１６）を含む、。

キャップ（１４）は、ディスク（１６）の周縁から、ら
せん状の展伸ばね（１９）により吊るされている。

図面にはまた点線で、油圧ラム（５）用水冷ホース（２
０）が見取り区内に示されている。

第３図に示すように、装入／搬出ステーションにおいて
、ベローズ状キャニスタ−（４）が、ラム圧力パッド（
３）の頂部への適宜な操作装置（２２）により配置され
るようになされ（いる。次にラム（５）が持ち上げられ
、第４図に示すように、ベローズ状キャニスタ−（４）
が炉に挿入され、フランジ付カラー（１５）（８）が相
ηに接”近する。これらカラーが接触すると、封かんが
でき、ラム（５）の連続」−胃運動によりばね（１９）
は、ベローズ状ヤヤニスターのＩＱ部が１部圧力パッド
（２）に接触するまで伸びる。最初の予熱後、高圧がラ
ム（５）により加えられ、ベローズ状キャニスタ−を第
５図に示す形態にル縮し、この工程の間にばね（１９）
を最高に伸張する。次にラム（５）が下げられ、圧縮さ
れたべ［］−］ズ状キャニスター４）が排出できる。

第５図に示すように、フランジ付カラー（１５）（８）
を変形して、適宜の抽出及びガス濾過システムに接続し
得る廃棄ダクＩ〜（２３）を形成してもよい。このよう
にして、べ［］−］ズ状キャニスター４）中に滲出ダク
１−が設ｃ′Ｊられれば、ガス（′？ｌべての揮発１１
放射性ガスを含む）を回収し、再処理できる。

発明の効果＋Ｊセプター・スリーブの使用により、ベローズ状キャ
ニスタ−の便宜かつ効果的な加熱が可能となるが、更に
第３図ないし第５図に示す覆いの配置により、安全度が
増大し、べ［１−ズ状キャニスタ−のいかなる損傷によ
る万一の場合においても、問題の区域から浄化し冑・る
漏洩した個々の微粒子からなる物質を回収し得る囲繞構
造が存在し、装、置は一作動し続けることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は子熱丁稈
においてプレス内でキャニスタ−を加珪する前における
誘導加熱装置の部分断面図、第２図は熱間中軸圧縮工程
の最後の状態を示４第１図に対応する断面図、第３図は
第１図おＪ、び第２図の装置のサセプター・スリーブを
備えた覆い構造物の使用例を示し、さらに装置の挿入、
搬出配茜を例示する断面略図、第４図は第３図に対応す
るもので、閉鎖（および開放）中の装置を示す断面略図
、第５図は第３図およｒｒ第４図に対応するもので、装
置の熱間１１ｉ軸Ｌト縮を示す断面略図である。（１）　　金属製キャニスタ−１（３）・・・支柱、（
４）・・・円筒状キャニスタ−１（５）・・・油圧ラム
、（６）・・・耐火物、（７）・・・スリーブ状ザｔ？
ｌター、（８）（１５）・・・フランジ付カラー、（１
０）・・・誘導加熱コイル、（１３）・・・下部覆い、
（２２）・・・操作装置、（２３）・・・アラ１〜レツ
１〜、（Ａ＞（Ｂ）（Ｃ）・・・タッピング。数十ＦＩＣｙ、　７Ｆ／θ、２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属製のスリーブ状サセプター（７）が少なくと
も部分的に加熱されるキャニスター（１）と誘導コイル
（１０）との間に配置され、誘導加熱コイル（１０）を
作動してキャニスターとキャニスターの内容物を加熱す
ることを特徴とする、誘導加熱コイル（１０）内に金属
製キャニスター（１）を配置する工程を含む誘導加熱方
法。
（２）誘導加熱コイル（１０）が複数のタッピング（Ａ
）（Ｂ）（Ｃ）を備え、タッピング（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
間で電力供給切換え加熱区域の長さを変えることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の誘導加熱方法。
（３）キャニスター（１）を油圧プレス（５）上に誘導
加熱コイル（１０）内で支持し、キャニスターの内容物
が加熱されている間、キャニスター（４）を単軸圧縮す
る工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の誘導加熱方法。
（４）キャニスター（４）が、相互に密接に混合してい
る放射性核廃棄物と、個々の微粒子からなる合成岩石形
成物質を収納し、キャニスターとキャニスターの内容物
とが、内部に核廃棄物を固定した合成岩石の形成をもた
らすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の誘導
加熱方法。
（５）ベローズ状構造物が比較的薄い材料製の円筒壁の
ほぼ全長にわたって伸び、サセプター・スリーブ（７）
が円筒壁の周囲にほぼ全長にわたって伸びる覆いとして
働くことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項
までのいずれかに記載の誘導加熱方法。
（６）誘導コイル（１０）が長時間作動し、キャニスタ
ー（１）の内容物の、温度をほぼ１１５０℃まで加熱す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の誘導加
熱方法。
（７）少なくとも部分的にコイル（１０）内を軸方向に
伸びかつベローズ状構造物を備え、加熱圧縮される個々
の微粒子からなる物質を含む円筒状キャニスター（４）
を内部に受容するように配置されたスリーブ状の金属サ
セプター（７）を備え、金属製キャニスター（４）がプ
レス内に支持され、サセプター（１）が誘導コイル（１
０）の作動時にサセプター・スリーブ（７）内に発生す
る熱によりキャニスター（４）および内容物を加熱する
ように配置されていることを特徴とする誘導コイル（１
０）を含む誘導加熱装置。
（８）誘導コイル（１０）が、内部に穴を備えた耐火物
（６）中に埋設され、加熱されるキャニスターが穴の中
に配置されたサセプター・スリーブ（７）内に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の誘
導加熱装置。
（９）サセプター・スリーブ（７）が耐火物製支柱（３
）上に支持され、かつ必要に応じ交換できるように、誘
導コイル（１０）内から着脱自在であることを特徴とす
る特許請求の範囲第７項または第８項記載の誘導加熱装
置。
（１０）誘導コイル（１０）が加熱区域の長さをしだい
に増減し得るように、２つ以上のタッピング（Ａ）（Ｂ
）（Ｃ）を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
第７項から第９項までのいずれかに記載の誘導加熱装置
。
（１１）ベローズ状構造物が、比較的薄い材料製の円筒
壁のほぼ全長にわたって伸び、サセプター・スリーブ（
７）が円筒壁の周囲に、ほぼ全長にわたって伸び、覆い
として働いていることを特徴とする特許請求の範囲第７
項から第９項までのいずれがに記載の誘導加熱装置。
（１２）サセプター・スリーブ（７）が、円筒状キャニ
スター（４）を外界から遮断されるように内包している
、ほぼ気密の覆いの一部をなしていることを特徴とする
特許請求の範囲第１１項記載の誘導加熱装置。
（１３）覆いがインレットおよびアウトレット（２３）
を備え、高温ガス浄化流が起こるのを容易にし、また排
気ガスを濾過して放射性ガスないし粒子を除去する濾過
装置を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１
２項記載の誘導加熱装置。
（１４）円筒状キャニスター（４）が操作装置（２２）
により油圧ラム（５）の頂部に配置された圧力パッド（
３）上に配置され、サセプター・スリーブ（７）が、油
圧ラム（５）が持ち上がると、油圧ラム（５）に固定さ
れた下部覆い（１３）のフランジ付カラー（１５）と係
合するようになされたフランジ付カラー（８）を下端に
備え、使用時にはフランジ付カラー（８）（１５）が油
圧ラム（５）の上方への運動中、封かんを形成するよう
に接触が行なわれた後油圧ラム（５）が、油圧ラム（５
）と下部覆い（１３）との間に接続されている少なくと
も１つの圧縮ばねの引っ張り力に逆らって上方に進み、
キャニスター（４）の熱間圧縮を行なうことを特徴とす
る特許請求の範囲第１１項から第１３項までのいずれか
に記載の誘導加熱装置。