JPH02247489A - 溶融炉の流下ノズル - 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、溶融炉に係り、特に、溶融炉内で溶融状態と
した溶解物の流下を制御する流下ノズルに関するもので
ある。

「従来の技術」 一般に、溶融炉にあっては、溶融槽の対向状態の電極を
間に被溶解物を投入し、被溶解物またはその溶解物が導
電性を有していることをｆ’ｌｌ用して、電極間に電流
を流して抵抗発熱さ仕ることにより、被溶解物の溶解を
促進させるようにしている。

上記被溶解物の一例としては、例えば高レベル放射性廃
棄物（廃液）の固化処理に用いられるガラスが挙げられ
る。固化処理プラントの例を第４図に基づいて説明する
と、セルＡの気密室Ｂに収容されている溶融炉Ｃの中に
、放射性廃液等の廃棄物と被溶解物とを送り込んで溶融
状態にさけるととらに、溶解物の中に放射性金属等を取
り込み、これら溶解物等（溶融混合物）を流下ノズルＤ
から容器（キャニスタ−）Ｅに流下させて必要量充填し
、その後の冷却によって徐々に固化状態とすることが行
なわれる。そして、漏洩検査のための空気汚染モニタリ
ング等の一連の固化処理を実施するようにしている。

また、溶解物等の流下とその停止を行なうために、流下
ノズルＤを例えばインコネル６００等の導電性材料によ
って形成しておいて、誘導加熱によって流下ノズルＤを
適温まで発熱させて、高温状態としたときに、溶解物等
の流下を許容して容器Ｅへの充填を行ない、一方、誘導
加熱の停止と、流下ノズルＤの冷却とによって、流下ノ
ズルＤの中のガラスを固化させて、流下を停止させる等
の制御を行なうようしている。

なお、被溶解物等を溶融槽の中に投入した際に、溶融炉
Ｃの中に生じたオフガスは、オフガス排出管Ｆとブロア
等を利用したオフガス吸引排出系Ｇとによって、吸引排
出されるようになっている。

「発明が解決しようとする課題」 このような流下ノズルＤにあっては、溶解物等の流下に
際して、第５図に示す誘導加熱開始により、流下ノズル
Ｄを高温状態に導くと、同化状態の溶解物等が流下ノズ
ルＤの発熱による高温化とともに、再び溶融状態になっ
て流下し始めるため、第５図に準備時間Ｔをおいてから
流下量が徐々に増加して、時間をおいて最大量となり、
また、誘導加熱の停止により溶解物等の流下を停止させ
る場合は、溶融炉Ｃから引き続き高温の溶解物等が流下
して熱の供給か行なわれるため、流下溶解物量が徐々に
少なくなるものの、流下溶解物等が糸を引くように細く
なって長引きながら最後に同化に至る現象が生じる。

このため、収容溶解物量の設定誤差が大きくなり、容器
Ｅへの収容作業性が低下し易い。また、誘導加熱を効率
良く行なうためには、ノズル壁を厚くして発熱量を大き
くすることが有利であるが、ノズル壁を厚くすると、熱
伝達の遅れが生じて温度変化が緩慢なものとなり易く、
一方、ノズル壁を薄くすると、発熱量が低下して制御が
困難になるという難点を生じる。

本発明は、このような課題を存効に解決しようとしてい
るものであり、流下速度の調整を可能とすること、溶解
物等の流下開始及び停止の応答性を向上させて、流下停
止を確実に行なうことを目的としている。

１課題を解決するための手段」 本発明にあっては、溶融炉の下部と連通状態に配設され
る流下ノズルにおいて、耐熱性絶縁体に溶解物等の流下
用流路を上下方向に貫通状態に形成し、該流下用流路に
その中を流下する溶解物等に電流を流す一対の電極を水
平方向に対向状態に設け、前記耐熱性絶縁体の近傍に、
一対の電極の対向方向と直交する水平方向の磁束を交差
させる磁界発生手段を配設してなるものである。

「作用　」 一対の電極への通電等により溶解物等を溶融状態にする
とともに、磁界発生手段を作動させることにより、一対
の電極による電流と直交する水平方向の磁束を溶解物等
に交差させると、フレミングの左手の法則に基づく電磁
駆動力が生じて、溶解物等をその荷重による落下刃に加
えて、さらに流下方向に移動させることが可能となる。

この電磁駆動力は、電流量と磁束の強さとの積に比例し
て得られ、溶解物等の流下速度を調整することができる
ようになる。

また、溶解物等の流下停止時には、電磁駆動力を上向き
に付与することにより制動力を生じさせて、速やかな流
下停止を行ない固化状態に導くらのである。

「実施例」 以下、本発明における溶融炉の一実施例を第１図ないし
第３図に基づいて説明する。

第１図及び第２図において、符号１はノズル本体、２は
耐熱性絶縁体、３は流下用流路、４は一対の電極、５は
磁界発生手段、６は炉壁を示している。

前記ノズル本体夏は、例えばインコネル６００等の導電
材料を加工して、その中心に溶融炉の下部と連通状態の
ノズル穴１ａと、炉壁６の下面がら下方に突出した状態
の筒状部１ｂと、該筒状部１ｂの下端に形成されたフラ
ンジ部１ｃとを具備しており、筒状部１ｂの回りには、
誘導加熱コイル７が必要に応じて配設されて、ノズル穴
１ａの中の溶解物等の再溶解に供せられる。

前記耐熱性絶縁体２は、例えばセラミックからなる電気
絶縁材料等の高抵抗材料によって構成され、そのフラン
ツ部２ａがノズル本体１のフランツ部１ｃにホルト・ナ
ツト等の締結具８に上り吊持状態に取り付けられるとと
もに、中心部に横断面形状が例えば長方形をなす流下用
流路３が上下方向に貫通状態に形成されている。

そして、前記一対の電極４は、対向面が流下用流路３に
露出させられるように、水平方向に対向状態に設けられ
ている。

また、前記磁界発生手段５は、流下用流路３をはさんで
対向する対をなす磁極を有する鉄心９と、該鉄心９を磁
化することにより一対の電極４の対向方向と直交する水
平方向の磁束を発生して交差させるコイル１０とを具備
しており、直流磁化または交流磁化による磁界の発生が
行なわれる。直流磁化の場合は、一対の電極４に流す電
流ら直流とされ、交流磁化の場合は、一対の電極４に流
す電流は、位相を後述するように制御した同一周波数の
例えば商用周波数の電源が適用される。

このように構成されている溶融炉を運転状態として、放
射性廃液等の廃棄物及び被溶解物の供給を開始すると、
溶解物内への放射性固形物の取り込みがなされるととも
に、水蒸気、揮発性ガス等の混合した状態のオフガスか
発生する。

そして、溶解物等（溶融混合物）を流下させる場合は、
必要に応じて誘導加熱コイル７に高周波型ゐを流して、
ノズル本体Ｉの筒状部１ｂを誘導加熱することによりそ
の中で固化状態となっている溶解物等を溶解し、さらに
、一対の電極４への通電等により流下用流路３の中の溶
解物等の通電性を利用して抵抗発熱させて溶解状態に導
き、また、後述する電磁駆動力を上向きに作用させてお
く。

溶解物等が溶融状態となっているときに、一対の電極４
の間に介在する溶解物等に流れている電流の方向が、第
２図において■で示す方向であり、磁界発生手段５を作
動させたときの鉄心９の対をなす磁極によって生じる磁
束の方向が、第２図において矢印φで示す方向であると
、溶解物等には、これら電流と交差する磁束とによって
、フレミングの左手の法則に基づく電磁駆動力が第２図
の矢印Ｆで示すように生じて作用する。この結果、溶解
物等の自身の荷重による落下刃に加えて、電流の流れて
いる部分の溶解物等に電磁駆動力が作用して、流下方向
に強制移動させられる。

つまり、第３図においてタイミング１ないしタイミング
ｉｉで示すように、溶解物等を停止状態に保持する場合
（流量０とする場合）は、溶解物等の重量と上向きの駆
動力とを平衡させる。

ただし、 γ　ニ に： 　ｇ Ｂ。

置 Ｌ： である。

次いで、第３図において、タイミング１１ないしタイミ
ング１１１で示すように、溶解物等を流下させる場合は
、上向きの電磁駆動力を解除するとともに、電極間の電
流または磁束の方向の一方を反転ガラスの比重量 カラスの液面高さ Ｒｇの関数 ；ガラスの導電率 磁束密度 電極間の電流 ガラスの流路幅 させて、下向きの電磁駆動力（第２図の矢印Ｆの方向ン
を作用させると、溶解物等の下方への移動が切り替えら
れて、速やかに最大流下量に到達することになる。この
溶解物等の流下量は、速やかに最大流下量に達した後、
一定虫が続行するので、流下量の管理を容易にする。

この場合の電磁駆動力は、電流量と磁束の強さとの積に
比例して得られるので、電極間電流または磁束の一方を
変えることにより、溶解物等の流下速度を調整すること
もできるようになる。

また、溶解物等の流下を停止させる場合には、式（１）
を満足さ仕る条件、つまり、上向きの電磁駆動力を付与
することにより、制動力を生じさ仕て速やかな流下停止
を行ない、溶解物等を停止させた状態に導くことが可能
となる。この停止状態において、上向きの電磁駆動力の
維持を行ないながら、誘導加熱コイル７による誘導加熱
を停止させて、ノズル本体ｌのノズル穴１ａの中の溶解
物等を周囲からの冷却によって固化状態に導いた後、一
対の電極４の通電を停止するとともに、コイル１０への
通電停止により磁束をＯにする。

なお、直流磁化を行なう場合においては、磁界発生手段
５を永久磁石によって構成することができ、この場合は
一対の電極４の電流によって電磁駆動力を得ることにな
る。また、一対の電極４や磁界発生手段５は、水平方向
に電流を流して、直交する磁束を付与できるものであれ
ば、図示例の技術に限定されるものではない。

［発明の効果Ｊ 以上説明したように、本発明における溶融炉の流下ノズ
ルによれば、溶解物への通電と磁束の交差によって電磁
駆動力を発生させているので、次のような優れた効果を
奏するものとなる。

（ａ）溶解物等に上向きまたは下向きの電磁駆動力を作
用させることにより、溶解物等の停止と流下とを選択的
に切り替え、溶解物等の流下開始及び停止の応答性を向
上させることができる。

（ｂ）電磁駆動力により溶解物等の流下量を速やかに最
大値に立ち上げるとともに、速やかに流下量を０とする
制御が可能となり、容器への収容溶解物量の設定誤差を
小さくすることができる。

（Ｃ）電磁駆動力は、電極間の電流と磁束とによって得
られるので、これらを変化させろことにより、溶解物等
の速度の調整を可能とし、上記との複合作用により溶解
物等の収容作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶融炉の流下ノズルの一実施例を
示す要部の横断面図、第２図は第１図の■−■線矢視図
、第３図は第１図に示した流下ノズルの流下溶解物量の
制御説明図、第４図は固化処理プラントの概念を示す正
断面図、第５図は従来の流下ノズルにおけろ流下溶解物
量の制御説明図である。 Δ・・ Ｂ・・・ Ｃ・・・ Ｄ・・ Ｅ・・・ ・・・セル、 ・・気密室、 ・・溶融炉、 ・・・流下ノズル、 ・・容器（キャニスタ−）、 Ｆ・・・・・・オフガス排出管、 Ｇ・・・・・・オフガス吸引排出系、 １・・・・・ノズル本体、 １ａ・・・・・・ノズル穴、 １ｂ・・・・・筒状部、 ＩＣ・・・・フランン部、 ２・・・・・・耐熱性絶縁体、 ２ａ・・・・・フランン部、 ３・・・・・・流下用流路、 ４　・・・・電極、 ５・・・・・・磁界発生手段、 ６・・・・・炉壁、 ７・・・・・・誘導加熱コイル、 ８・・・・・・締結具、 ９・・・・・・鉄心、 ＩＯ・・・・・・コイル。 出願人　　動力炉・核燃料開発事、業団石川島播磨重工
業株式会社 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融炉の下部と連通状態に配設される流下ノズルにおい
   て、耐熱性絶縁体に溶解物等の流下用流路を上下方向に
   貫通状態に形成し、該流下用流路にその中を流下する溶
   解物等に電流を流す一対の電極を水平方向に対向状態に
   設け、前記耐熱性絶縁体の近傍に、一対の電極の対向方
   向と直交する水平方向の磁束を交差させる磁界発生手段
   を配設してなることを特徴とする溶融炉の流下ノズル。