JPS62215899A - キヤニスタの一軸高温圧縮方法およびその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックの形成装置及び方法に関し、詳し
くは高レベル放射性廃棄物を内部に固定する合成ロック
を形成する装置及び方法に関する。

〔従来の技術〕

このセラミックは、合成ロック前駆体及び放射性廃棄物
から成る供給物質から、加熱及び加圧下で形成される。

　放射性廃棄物は、高レベル核廃棄物であり、通常液体
状態に誘導した高レベル核廃棄物を合成ロック前駆体成
分に含侵させ、それをか焼して粒状物を製造することこ
とができる。

オーストラリア特許第Ｂ６５１７６／８０　（５３１，
２５０）は、一般にベローズ状の円筒形壁を有するキャ
ニスタを使用する一軸高温圧縮方法について開示してい
る。　この方法は、圧縮される供給物質をキャニスタ内
に入れ、圧力を液圧プレスで維持して加圧し、ベローズ
状のキャニスタを軸線上に圧縮して合成ロックを形成す
る。

また、オーストラリア特許第７２８２５／８２（５２４
，８８３）は、前記の一軸高温圧縮方法の改良について
開示している。　この方法では、固定された上部受台に
抗して上方に圧縮される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

合成ロック前駆体は微粉状であり、高レベル放射性廃棄
物は液体である。　この液体はアクティブセル中で合成
ロック前駆体に含侵させなければならず、また、圧縮は
アクティブセル中で行なわなければならない。　このよ
うな装置は、離れた場所にいる操縦者によって操作及び
修理をして、数十年間作動しなければならないので、非
常に信１イ（性の高い自動操縦方法及びその装置が必要
とされる。　圧縮段階では、温度１０５０°Ｃ乃至１２
６０゛Ｃ１圧力は５乃至３０ＭＰａであり、圧力は数時
間維持される。　パイロットプラントでは、合成ロック
を入れる圧縮したベローズ状のキャニスタは、直径約３
０ｃｍ、高さ約２０ｃｍであり、圧縮段階では非常に高
い信頼性が達成出来ることが重要である。　例えば、ベ
ローズ状のキャニスタが圧縮段階で分裂又は破裂するよ
うな方法は、汚染の問題があるので受は入れることが出
来ない。

また、ベローズ状のキャニスタは、実質的に外側に変形
しないで、横方向にずれることなく、予測出来る軸線方
向に圧縮しなければならない。　合成ロックが適当に形
成出来るように、均一に圧縮しなければならず、その後
の安全な貯蔵、運搬及び処理のために、通常スチールの
シリンダーのようなコンテナの中にキャニスタを入れる
ことが必要である。

アクティブセルは非常に高価であるので、この工程に使
用する設備はできるだけコンパクトにし、容易に運転出
来るようにしなければならず、このような装置を使用し
て全工程にかかるコストを少なくすべきである。

高レベル廃棄物を含浸させる典型的な合成口・ツク前駆
粉末は、理論的な最大充填密度は約１９％であるが、高
温圧縮した後は、理論最大密度は約９９％にすることが
出来ることがわかった。　このような生成物は、水に非
常に溶解しにくいことがわかった。

本発明は、上記の点を考慮に入れて、新しい有用な合成
ロックを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ベローズ状の円筒形壁部を有し、合成ロック
成分を閉じ込めることが出来る耐熱性金属のキャニスタ
の一軸高温圧縮を、効果的で信頼性の高くするためには
、ベローズ状のコンテナとその内容物を一軸高温圧縮が
起こる温度で加熱する前に、予め圧縮してベローズ状の
コンテナの内部の充填密度を増加させておくことが必要
であるという認識に基づいている。　このようにしなけ
れば、ベローズ状のコンテナの軸線上の圧縮を確実にす
ることはできず、コンテナの横方向のずれが生じ、圧縮
されたコンテナの中心軸に対するコンテナの端壁の角度
がずれてしまう。　また、本発明は、加熱ゾーンの上部
にベローズ状のキャニスタのための第１の受台と、加熱
ゾーンの下に取りはずし可能な第２の受台が設けられた
液圧プレスを一軸高温圧縮工程において使用して、この
概念を効果的に実行するものである。

本発明は、合成ロック成分を封じ込めるための略円筒形
の壁を有するベローズ状の耐熱性金属キャニスタを一軸
高温圧縮する装置を提供する。　本発明によれば、この
装置は、上方に移動するラムと共に前記ラムに対向して
キャニスタを支持する耐火物を有する液圧プレスと、上
部受台と、前記受台の下に配置し、一軸高温圧縮工程中
に前記キャニスタを取り囲む加熱ゾーンと、前記キャニ
スタを対向する耐火物上に配置させ、前記液圧プレスを
上方に移動させることによって室温で前記キャニスタを
部分的に圧縮することが出来るように加熱ゾーン下方の
前記液圧プレスに横方向から侵入可能な伸縮自在のプラ
テンとから成り、前記液圧プレスを上方に移動させるこ
とができるように、前記プラテンが取りはずし可能にな
っており、前記ベローズ状のコンテナが前記加熱ソーン
内に挿入されて前記上部受台に当接することを特徴とす
る。　また、本発明は、高レベル廃棄成分を内部に含む
合成ロック前駆物質から成る粒状供給物質をベローズ状
の略円筒形金属キャニスタに導入し、前記キャニスタに
蓋を載せ、上方に移動する第１の液圧ラムのプレート上
に前記キャニスタを載せ、前記第１のラムを上げること
によって、横方向から挿入可能な伸縮自在のプラテンに
抗して前記キャニスタを圧縮し、前記第１のラムの加圧
を中止して、前記プラテンを取り出し、前記第１のラム
を上げて前記キャニスタを加熱ゾーンに挿入し、前記キ
ャニスタ及びその内容物に十分高い温度を加えて合成ロ
ックを形成し、十分な時間加熱しながら上部受台に抗し
てキャニスタの上部を当接させて合成ロックを形成し、
前記合成ロックが実質的に理論最大密度が達成されるよ
うにキャニスタを圧縮し、圧縮したキャニスタを合成ロ
ック内容物と共に除去することを特徴とする、高レベル
廃棄物を固化する合成ロックを形成するためのキャニス
タの一軸高温圧縮方法を提供する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

液圧プレスは、固定基盤ｌ、上方に延びているフレーム
ワーク２、上部固定プレスフレーム３、耐火性上部受台
４及びその上部受台の下に配置した加熱ユニットから成
る。　加熱ユニットは、誘導コイル５と感受スリーブと
して機能する円筒形金属スリーブ６から成る。　さらに
、この液圧プレスは、上方に動く液圧ラム７、ラムヘッ
ド８及びその上部に取り付けられた耐火性底部受台９を
有する。

本発明によれば、二〇液圧プレスには、第２のラム１１
によって水平にしゅう動できるプレート状プラテン１０
が組み込まれている。

第１図は、ベローズ状キャニスタ１２が耐火性底部受台
９の上に配置された第１の段階を示している。　キャニ
スタ１２は、ｌＮＣ０ＮＥＬ　　６０１のような耐熱性
合金又はスチールから成り、キャニスタ１２には、高レ
ベル廃棄物を内部に分散した粉状の合成ロック前駆物質
が入っている。

この密度は、最終的に製造される合成ロックの理論的最
大密度の約１９％である。　最初に、ラム１１を作動し
てプラテン１０を第２図に示す位置まで水平に移動させ
ることによって予め低温で圧縮し、その後、液圧ラム７
を作動させて、プラテン１０によってベローズ状のキャ
ニスタ１２を迫持台に配置させる。　圧力は、合成ロッ
ク粉末の密度が室温で達成出来る最大値、例えば理論最
大密度的３５％になるまで加えられる。　一般に、プレ
スは約２０ＭＰａで行なわれ、このプレス時間は約３分
間である。

次に、ラム７をわずかに下げ、ラム１１を作動させてプ
ラテン１０を収縮させる。　その後、ラム７を上げてベ
ローズ状キャニスタを加熱ゾーンの破線で示す位置１２
°に配置させる。　ベローズ状キャニスタ及びその内容
物を、１０５０乃至１２６０’Ｃの温度になるまで加熱
する。　加熱は、直径４０ｃｍのベローズ状コンテナの
場合、約５１０分間続けられる。　その後、加熱しなが
らラムに通じて圧力を加えることが出来る。　ベローズ
状のキャニスタは、上部受台４に当接して、十分に圧縮
されるまで一軸上に約１４ＭＰａ以上の圧力を数時間加
えられる。　その結果、理論密度９９％の密度になる。

通常の作動中、誘導コイルを継続的に作動させ、適当な
絶縁物質を液圧プレスの上部を取り囲むようにして熱の
ロスを減じることが出来る。　しかし、底部受台９自体
を非常に高い温度にして、キャニスタをすぐに受台９の
上部に配置させると、キャニスタを形成する金属に熱の
流れが生じる。　それにもかかわらず、上述した方法で
予め有効に圧縮しておくと、最終的に一軸高温圧縮工程
で製造されるベローズ状キャニスタの形状は予測しやす
く、反復性がある。

第３図は壁部２０及び仕切り板２１を有するアクティブ
セル中の装置を示している。　アクティブセルの上方に
全ての放射性物質が閉じ込められ、アクティブセルの下
方に機械室２２が設けられている。　アクティブセルに
は、プレス用の作動装置及び液圧システムが収納されて
いる。　仕切り板２１を通して延びている構成部品は密
封されており、全て直線的又は回転して動くので、作業
時間が長くても密封しておくことができ、機械室２２中
の汚染物を除去することが出来る。　また、装置を運転
させるために、機械室内に人が出入りすることもできる
。

液圧ラム７には、ラムヘッド８に取り付けられた移動ラ
ム８Ａが設けられている。　移動ラム８Ａはラムガイド
２３の中を動く。　ラムガイド２３は移動ラム８Ａに当
接して密閉構造を形成しており、この構造によって、ア
クティブセル中に液圧装置を置く必要がなく、放射物質
が漏れたとしても機械室２２内が非常にわずかに汚染さ
れるにすぎない。　汚染物は円筒形移動ラム中に封じ込
められ、汚染されないようにすることが出来る。

フレームワーク２は一対の円柱形であり、それぞれ、プ
ラテン１０の厚さよりもわずかに長いアンダーカットロ
ッキング部を有する。　プラテン１０には、肩部２５が
設けられており、回転駆動機構１１Ａの動作によってプ
ラテン１０が旋回してアンダーカット部と係合する。プ
ラテン駆動機構１１Ａは、プラタン１０が固定されてい
る取付シャフト２６の縦方向の動きも制御する。　シャ
フト２６は密封ガイド２７を貫通して仕切り板２１に延
びている。　スリーブ６と誘導炉５を取りはずして交換
するために、鉛直方向の調節することが出来る。

第４図に示すように、スリーブ６は、プラテン１０を旋
回してアンダーカット２４と係合しないでスリーブ６の
下に配置させ、スリーブ６に当接するようにプラテン１
０を上げ、通常スリーブ６を挟持しているクランプ機構
２８を解除することによって、取り除くことが出来る。

　その後、スリーブ６は、プラテン１０に支持されたま
ま、プラテン１０を下げてプレスゾーンから離れるよう
に旋回して、オーバーヘッドクレーンのような移動装置
によって取りはずすことが出来る。

クランプ機構２８は、仕切り板２１の下に配置すると共
に管状取付支柱３１を介して接続されている制御機構３
０によって動作する。　同様に、誘導炉を挟持する挟持
機構３２は、管状支柱３１に取り付けられ、必要に応じ
て制御機構３０によって動作する。　第５図に示すよう
に、挟持機構３２は、３対の挟持アーム３３から成る。

　挟持アーム３３は、先端にサービスコネクタ３４を有
し、誘導炉５内の対応する連結部に連結して高周波電力
と冷却水を供給する。　これらは支柱３１を介して供給
される。

耐火性上部受台４は、図示しないロックピンによって上
部プレスフレーム３に取り付けられている。　ロックピ
ンの挿入及び取りはずしは、駆動シャフト３５によって
調節出来る。　駆動シャフトは支柱２の内側に配置し、
仕切り板２１の下方の支柱２の基部に配置する制御機構
３６によって動作する。　耐火性受台４を取りはずすた
めには、ラム７を動作して移動ラム８Ａを上部受台４と
接触させ、機構３６を動作してロックビンを引き、第３
図に示す位置までラム８Ａを下げればよい。

グリッパ型のマニプレータを用いて耐火性受台の側部を
挟持及び取りはずすことができ、ベローズ状のコンテナ
の場合と同様に交換することが出来る。

〔発明の効果〕

上述したように、アクティブセルにプレス用の作動装置
及び液圧システムが収納され、仕切り板を通して延びて
いる構成部品は密封されており、全て直線的又は回転し
て動くので、作業時間が長くても密封しておくことがで
き、機械室の汚染物を除去することが出来る。　また、
機械室内に人が出入りすることもできる。

さらに、液圧ラムにはラムヘッドに取り付けられた移動
ラムが設けられており、移動ラムはラムガイドの中を動
くようになっており、ラムガイドは移動ラムに当接して
密封構造を形成しているので、アクティブセル中に液圧
装置を置く必要がなく、放射性物質が漏れたとしても機
械室が非常にわずかに汚染されるにすぎない。

また、スリーブはプラテンを旋回してすることによって
、耐火性上部受台はロックビンによって取りはずすこと
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は予め低温で圧縮する第１の工程前を示す本発明
によるアクティブセル中に配置した液圧プレスの略部分
断面正面図、第２図は予め圧縮する工程を示す液圧プレ
スの略部分断面正面図、第３図はアクティブセルに配置
した液圧プレスの第２の実施例を示す斜視図、第４図は
金属スリーブを取りはずす場合のプラテンを使用法を示
す液圧プレスの部分断面図、第５図は液圧プレスの誘導
加熱炉を取り付けるグリッパユニットの拡大斜視図であ
る。 １　固定基盤　　　　　　２　フレームワーク３　プレ
スフレーム　　　４　上部受台７　液圧ラム　　　　　
８　ラムヘッド８Ａ　移動ラム　　　　　９　底部受台
１０　プラテン　　　　１１　ラム １１Ａ　　回転駆動機構　１２　キャニスタ２０　壁部
　　　　　　２１　仕切り板２２　機械室　　　　　２
３　ラムガイド２４　アンダーカット　２５　肩部 ２６　取付シャフト　　２７　密封ガイド２８　クラン
プ機構　　３０　制御機構３１　支柱　　　　　　３２
　挟持機構３３　挟持アーム　　　３４　サービスコネ
クタ３５　駆動シャフト　　　３６　制御機構１、ｒｉ
ｔ１４　　　７　ミ復ＩＩＬ−プ２ｓ、二二

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）高レベル廃棄成分を内部に含む合成ロック前駆物
   質から成る粒状供給物質をベローズ状の略円筒形金属キ
   ャニスタに導入し、前記キャニスタに蓋を載せ、上方に
   移動する第１の液圧ラムのプレート上に前記キャニスタ
   を載せ、前記第１のラムを上げることによって、横方向
   から挿入可能な伸縮自在のプラテンに抗して前記キャニ
   スタを圧縮し、前記第１のラムの加圧を中止して、前記
   プラテンを取り出し、前記第１のラムを上げて前記キャ
   ニスタを加熱ゾーンに挿入し、前記キャニスタ及びその
   内容物に十分高い温度を加えて合成ロックを形成し、十
   分な時間加熱しながら上部受台に抗してキャニスタの上
   部を当接させて合成ロックを形成し、前記合成ロックが
   実質的に理論最大密度が達成されるようにキャニスタを
   圧縮し、圧縮したキャニスタを合成ロック内容物と共に
   除去することを特徴とする、高レベル廃棄物を固化する
   合成ロックを形成するためのキャニスタの一軸高温圧縮
   方法。
2. （２）前記キャニスタを予め低温で圧縮した後、加熱ゾ
   ーン内に挿入す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. （３）前記キャニスタを別に設けた予熱炉から取りはず
   し、もとの状態に返してから加熱ゾーンに挿入すること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）上方に移動するラムと共に前記ラムに対向してキ
   ャニスタを支持する耐火物を有する液圧プレスと、上部
   受台と、前記受台の下に配置し、一軸高温圧縮工程中に
   前記キャニスタを取り囲む加熱ゾーンと、前記キャニス
   タを対向する耐火物上に配置させ、前記液圧プレスを上
   方に移動させることによって室温で前記キャニスタを部
   分的に圧縮することが出来るように加熱ゾーン下方の前
   記液圧プレスに横方向から挿入可能な伸縮自在のプラテ
   ンとから成り、前記液圧プレスを上方に移動させること
   ができるように、前記プラテンが取りはずし可能になっ
   ており、前記ベローズ状のコンテナが前記加熱ゾーン内
   に挿入されて前記上部受台に当接することを特徴とする
   、合成ロックを封じ込めるベローズ状の略円筒形の耐熱
   性金属キャニスタを一軸高温圧縮する装置。
5. （５）前記プラテンが横方向に移動出来る硬質のプレー
   トであることを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載
   の装置。
6. （６）前記プラテンがシャフトに取り付けられて鉛直な
   軸線の回りに回転可能であり、圧縮を行なう前記加熱ゾ
   ーンよりも低い位置に、前記シャフトを回転させる駆動
   手段が設けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第４項又は第５項記載の装置。
7. （７）凹部を有し前記液圧プレスに対向する側に鉛直に
   延びているプレス支柱が、プラテンに設けた溝部と係合
   し、荷重がかかった時にプラテンの鉛直方向の動きを拘
   束することを特徴とする、特許請求の範囲第４項乃至第
   ６項のいずれかに記載の装置。
8. （８）前記加熱ゾーンが円筒形の金属スレーブを有する
   誘導加熱炉を含み、該円筒形の金属スレーブが、一軸高
   温圧縮中にベローズ状のキャニスタを取り囲み、感受ス
   レーブの役割を果たすことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項乃至第７項のいずれかに記載の装置。