JP4491990B2 - ガラス溶融炉の白金族堆積防止方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際に、ガラス溶融炉の炉底に白金族元素が堆積するのを防止するようにしたガラス溶融炉の白金族堆積防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉により溶融し、ガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部で原料ガラスを溶融する際に高放射性廃液を混入し、この高放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図２は従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図、図３は図２の縦断側面図であり、図２、図３において２は溶融炉本体で、該溶融炉本体２は、内部に溶融空間１を形成するように耐蝕性の耐火レンガ２ａにより構成されている。
【０００５】
溶融炉本体２の上下中間部左右側には、主電極３が対向して設けられていてその内端が溶融空間１に突出しており、又溶融空間１下部の狭くなっている炉底部４には、底部電極５が設けられてその内端が溶融空間１に突出している。図２、図３において６は溶融炉本体２の上部に設けられて原料ガラス、高放射性廃液等を供給するための原料供給口、７は廃ガス取出管、８は廃ガス処理装置、９は補助電極、１０は炉底部４に形成されて溶融されたガラスを取り出すためのガラス取出口、１１はガラス取出口１０を加熱するためのヒータ、Ｇは溶融ガラスである。
【０００６】
上記ガラス溶融炉に供給される高放射性廃液には、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素が微量に混入していることが知られている。白金族元素は、ウランの核分裂生成物として原子炉の燃焼度、使用済燃料の冷却年数に応じて生成する。従って、使用済み燃料棒を剪断・溶解し、ウラン、プルトニウムを製品として取り除いた後の高放射性廃液には白金族元素が混入している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
溶融炉本体２内のガラスを溶融させるには、対向している主電極３，３間に通電することによりジュール熱によって溶融する。ところが高放射性廃液が溶融炉本体２の内部でガラスと混合して溶融する際に、高放射性廃液に含まれている白金族元素は溶融ガラスＧに取り込まれず溶融炉本体２内を沈降し、炉底部４付近で堆積する傾向がある。
【０００８】
一方、溶融されたガラスをガラス取出口１０から流下させるためには、主電極３と底部電極５との間に通電して炉底部４のガラス温度を所定の温度以上に加熱するようにしているが、炉底部に白金族元素が堆積すると、白金族元素は導電性を有するため、主電極３からの電流が白金族元素に流れて発熱しなくなり、炉底部４のガラス温度が所定の温度まで上昇しなくなり、よってガラス取出口１０からの溶融ガラスＧの取出しに支障を生ずるようになる問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決し、白金族元素の影響を受けることなく、炉底部の溶融ガラスを所定温度に加熱することができるようにしたガラス溶融炉の白金族堆積防止方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を発生するため、本発明は、高放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際に、前記ガラス原料に酸化鉛を混ぜて、高放射性溶液中に存在しているセレンにより酸化鉛を金属鉛に還元し、高放射性廃液に含まれる白金族元素を鉛に取り込ませたうえ、溶融されたガラスと共に白金族元素を取り込んだ鉛をガラス溶融炉から流下させることを特徴とするガラス溶融炉の白金族堆積防止方法を提供するものである。
【００１１】
上記のガラス溶融炉の白金族堆積防止方法では、ガラス原料に混ぜた鉛が白金族元素を取り込んでボタン状金属を生成するため、白金族元素は堆積せず溶融ガラスと共にガラス溶融炉の外に抜き出される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の方法の実施の形態の一例を示す縦断正面図であって、図２、図３と同一部分には同一符号を付してある。
【００１４】
本発明の方法は、高放射性廃液を溶融炉本体２の内部でガラスと混合して溶融する際に、ガラス原料と共に酸化鉛等の鉛（Ｐｂ）を同時に添加して混ぜる。
【００１５】
現状のガラス溶融システムを稼働させた場合の最高温度は１５２３Ｋであるのに対し、Ｐｂ2Ｏの融点は９００Ｋ、ＰｂＯ2の融点は８６５Ｋ、Ｐｂの融点は６０１Ｋであって、いずれも溶融炉本体２の内部温度よりも低い融点であるためガラス原料の溶融には影響を及ぼすことはなく、また鉛酸化物の抵抗率は比較的高いので溶融炉本体２内の通電加熱にも支障はない。鉛酸化物は還元剤がなくても高放射性廃液中に存在するセレン（Ｓｅ）等の金属と相互反応し、次に示す化学式のように金属鉛に還元する。
【００１６】
【化１】
２ＰｂＯ＋ＰｂＳｅ＝３Ｐｂ＋ＳｅＯ2
３ＰｂＯ＋ＰｂＳｅ＝３Ｐｂ＋ＰｂＳｅＯ3
４ＰｂＯ＋ＰｂＳｅ＝４Ｐｂ＋ＰｂＳｅＯ4
【００１７】
還元された金属鉛は、高放射性廃液に含まれているルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素１２を図１中矢印で示すように取り込んでボタン状金属を生成し、このように白金族元素を取り込んだ金属鉛からなるボタン状金属は、溶融されたガラスと共にガラス取出口１０から流下する。このように、溶融ガラスＧ内の白金族元素１２は、金属鉛（Ｐｂ）によって洗浄されることになり、よって、白金族元素が炉底部４付近で堆積する現象は生じなくなる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法は、高放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際にガラス原料に鉛を混ぜるため、鉛が放射性廃液に混入している白金族元素を取り込み、白金族元素を取り込んだ鉛が溶融ガラスと共にガラス溶融炉から排出されるので、白金族元素がガラス溶融炉の炉底部付近に堆積することがなくなり、ガラス溶融炉からの溶融ガラスの取出しに支障を生じない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施の形態の一例を示す縦断正面図である。
【図２】従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図である。
【図３】図２の縦断側面図である。
【符号の説明】
２ 溶融炉本体
１２ 白金族元素
Ｇ 溶融ガラス
Ｐｂ 鉛
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際に、ガラス溶融炉の炉底に白金族元素が堆積するのを防止するようにしたガラス溶融炉の白金族堆積防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉により溶融し、ガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部で原料ガラスを溶融する際に高放射性廃液を混入し、この高放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図２は従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図、図３は図２の縦断側面図であり、図２、図３において２は溶融炉本体で、該溶融炉本体２は、内部に溶融空間１を形成するように耐蝕性の耐火レンガ２ａにより構成されている。
【０００５】
溶融炉本体２の上下中間部左右側には、主電極３が対向して設けられていてその内端が溶融空間１に突出しており、又溶融空間１下部の狭くなっている炉底部４には、底部電極５が設けられてその内端が溶融空間１に突出している。図２、図３において６は溶融炉本体２の上部に設けられて原料ガラス、高放射性廃液等を供給するための原料供給口、７は廃ガス取出管、８は廃ガス処理装置、９は補助電極、１０は炉底部４に形成されて溶融されたガラスを取り出すためのガラス取出口、１１はガラス取出口１０を加熱するためのヒータ、Ｇは溶融ガラスである。
【０００６】
上記ガラス溶融炉に供給される高放射性廃液には、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素が微量に混入していることが知られている。白金族元素は、ウランの核分裂生成物として原子炉の燃焼度、使用済燃料の冷却年数に応じて生成する。従って、使用済み燃料棒を剪断・溶解し、ウラン、プルトニウムを製品として取り除いた後の高放射性廃液には白金族元素が混入している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
溶融炉本体２内のガラスを溶融させるには、対向している主電極３，３間に通電することによりジュール熱によって溶融する。ところが高放射性廃液が溶融炉本体２の内部でガラスと混合して溶融する際に、高放射性廃液に含まれている白金族元素は溶融ガラスＧに取り込まれず溶融炉本体２内を沈降し、炉底部４付近で堆積する傾向がある。
【０００８】
一方、溶融されたガラスをガラス取出口１０から流下させるためには、主電極３と底部電極５との間に通電して炉底部４のガラス温度を所定の温度以上に加熱するようにしているが、炉底部に白金族元素が堆積すると、白金族元素は導電性を有するため、主電極３からの電流が白金族元素に流れて発熱しなくなり、炉底部４のガラス温度が所定の温度まで上昇しなくなり、よってガラス取出口１０からの溶融ガラスＧの取出しに支障を生ずるようになる問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決し、白金族元素の影響を受けることなく、炉底部の溶融ガラスを所定温度に加熱することができるようにしたガラス溶融炉の白金族堆積防止方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を発生するため、本発明は、高放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際に、前記ガラス原料に酸化鉛を混ぜて、高放射性溶液中に存在しているセレンにより酸化鉛を金属鉛に還元し、高放射性廃液に含まれる白金族元素を鉛に取り込ませたうえ、溶融されたガラスと共に白金族元素を取り込んだ鉛をガラス溶融炉から流下させることを特徴とするガラス溶融炉の白金族堆積防止方法を提供するものである。
【００１１】
上記のガラス溶融炉の白金族堆積防止方法では、ガラス原料に混ぜた鉛が白金族元素を取り込んでボタン状金属を生成するため、白金族元素は堆積せず溶融ガラスと共にガラス溶融炉の外に抜き出される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の方法の実施の形態の一例を示す縦断正面図であって、図２、図３と同一部分には同一符号を付してある。
【００１４】
本発明の方法は、高放射性廃液を溶融炉本体２の内部でガラスと混合して溶融する際に、ガラス原料と共に酸化鉛等の鉛（Ｐｂ）を同時に添加して混ぜる。
【００１５】
現状のガラス溶融システムを稼働させた場合の最高温度は１５２３Ｋであるのに対し、Ｐｂ2Ｏの融点は９００Ｋ、ＰｂＯ2の融点は８６５Ｋ、Ｐｂの融点は６０１Ｋであって、いずれも溶融炉本体２の内部温度よりも低い融点であるためガラス原料の溶融には影響を及ぼすことはなく、また鉛酸化物の抵抗率は比較的高いので溶融炉本体２内の通電加熱にも支障はない。鉛酸化物は還元剤がなくても高放射性廃液中に存在するセレン（Ｓｅ）等の金属と相互反応し、次に示す化学式のように金属鉛に還元する。
【００１６】
【化１】
２ＰｂＯ＋ＰｂＳｅ＝３Ｐｂ＋ＳｅＯ2
３ＰｂＯ＋ＰｂＳｅ＝３Ｐｂ＋ＰｂＳｅＯ3
４ＰｂＯ＋ＰｂＳｅ＝４Ｐｂ＋ＰｂＳｅＯ4
【００１７】
還元された金属鉛は、高放射性廃液に含まれているルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素１２を図１中矢印で示すように取り込んでボタン状金属を生成し、このように白金族元素を取り込んだ金属鉛からなるボタン状金属は、溶融されたガラスと共にガラス取出口１０から流下する。このように、溶融ガラスＧ内の白金族元素１２は、金属鉛（Ｐｂ）によって洗浄されることになり、よって、白金族元素が炉底部４付近で堆積する現象は生じなくなる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法は、高放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際にガラス原料に鉛を混ぜるため、鉛が放射性廃液に混入している白金族元素を取り込み、白金族元素を取り込んだ鉛が溶融ガラスと共にガラス溶融炉から排出されるので、白金族元素がガラス溶融炉の炉底部付近に堆積することがなくなり、ガラス溶融炉からの溶融ガラスの取出しに支障を生じない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施の形態の一例を示す縦断正面図である。
【図２】従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図である。
【図３】図２の縦断側面図である。
【符号の説明】
２ 溶融炉本体
１２ 白金族元素
Ｇ 溶融ガラス
Ｐｂ 鉛
Claims (1)
- 高放射性廃液とガラス原料とをガラス溶融炉で溶融する際に、前記ガラス原料に酸化鉛を混ぜて、高放射性溶液中に存在しているセレンにより酸化鉛を金属鉛に還元し、高放射性廃液に含まれる白金族元素を鉛に取り込ませたうえ、溶融されたガラスと共に白金族元素を取り込んだ鉛をガラス溶融炉から流下させることを特徴とするガラス溶融炉の白金族堆積防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001134383A JP4491990B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | ガラス溶融炉の白金族堆積防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001134383A JP4491990B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | ガラス溶融炉の白金族堆積防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002328197A JP2002328197A (ja) | 2002-11-15 |
| JP4491990B2 true JP4491990B2 (ja) | 2010-06-30 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001134383A Expired - Fee Related JP4491990B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | ガラス溶融炉の白金族堆積防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4491990B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5776178B2 (ja) * | 2010-12-17 | 2015-09-09 | 株式会社Ihi | ガラス溶融炉の堆積物除去方法 |
| JP5696561B2 (ja) * | 2011-03-29 | 2015-04-08 | 株式会社Ihi | ガラス溶融炉の堆積物除去方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0740077B2 (ja) * | 1989-12-07 | 1995-05-01 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 高放射性廃棄物の処理方法 |
| JP2000028790A (ja) * | 1998-07-09 | 2000-01-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ガラス溶融炉 |
-
2001
- 2001-05-01 JP JP2001134383A patent/JP4491990B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002328197A (ja) | 2002-11-15 |
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