JPH04161897A - 溶融炉 - 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、溶融槽内で被溶解物を
溶解させた場合、溶融物から分離した導電性堆積物によ
る影響を低減するものである。

「従来の技術」 一般に、溶融炉にあっては、溶融槽における対向状態の
電極の間に被溶解物を投入し、被溶解物または溶融物が
導電性を有していることを利用して、電極間に電流を流
して抵抗発熱を生じさせ、被溶解物の溶解を継続して行
なうようにしてＬする。

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カラスか挙げられ
る。

第３図及び第４図は、溶融炉の従来例を示すもので、耐
火物、断熱材等を複合させた構造物で囲まれた溶融槽ｌ
の側部壁２に、先端面を内方に臨ませた一対の電極３か
水平対向状態に設けられ、また、溶融槽ｌの底部壁４の
中心に、上面を溶融槽ｌの内部に臨ませた底部電極５が
設けられるとともに、溶融槽ｌの天井壁６には、被溶解
物の投入を行なうための原料供給ロアや発生したオフガ
スの排出口（図示路）等が配設される。

このような溶融炉においては、被溶解物が前述の高レベ
ル放射性廃棄物（廃液）やガラス材料であると、一対の
電極３の、間、あるいは、電極３と底部電極５との間に
介在する導電体である溶融物Ｘに電流を流すことによっ
て、抵抗発熱を生しさせて高温状態を維持し、溶融物Ｘ
である溶融ガラスの中に放射性元素等を取り込み、溶融
ガラスの中に十分な量の放射性元素を混入させた状態と
した後、底部電極５と一対の電極３との間にも電流を流
して、底部電極５の近傍の溶融物（放射性元素を取り込
んだ状態の溶融混合物）Ｘを加熱して流動性を高め、溶
融混合物Ｘを底部壁４の底部電極５に明けた排出口８及
びその下部の流下ノズル９から容器（キャニスタ−）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
固化状態に導く固化処理が行なわれる。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、溶融槽１の内部においては、高温状態となった
溶融混合物Ｘの対流によって撹拌現象が生じる一方で、
前記被溶解物が高レベル放射性廃棄物やガラス材料であ
る場合には、その中に含まれている比重の大きな例えば
白金族系金属等の重金属が溶融物Ｘから分離して沈降す
ることにより、底部壁４の傾斜内壁面１０にスラッジ状
に堆積する導電性堆積物Ｓか生じ易くなる。

この導電性堆積物Ｓが第３図に示すように、傾斜内壁面
１０に沿って一対の電極３の間を接続するように集積し
た状態となると、電極３が電気的に短絡され性能か低下
し、運転継続が不能となる恐れがある。

溶融槽ｌの傾斜内壁面ｌＯへの導電性堆積物Ｓの付着を
低減するためには、第３図に示すように、傾斜内壁面ｌ
Ｏの傾斜角θを例えば５３度として、傾斜内壁面１０の
合わせ目を含めた傾斜を安息角以上とすることが有効で
あるが、この傾斜角θを大きくすると、一対の電極３の
通電による抵抗発熱だけでは、溶融槽１の底部近傍に加
熱むらによる低温部分が生じて、溶融混合物Ｘの流動性
が低下するとともに、また、溶融混合物Ｘの流下時には
底部電極５を利用した加熱時間が長くかかつて作業性が
低下する等の難点がある。

本発明は、このような課題を有効に解決しようとするも
のであり、傾斜内壁面に重金属等が堆積した場合におけ
る電気的短絡による不具合の発生を防止すること、導電
性堆積物の量による影響をなくすこと、底部壁付近の溶
融物の対流撹拌を頻繁に行なって排出口からの流下性を
向上させること等を目的としている。

「課題を解決するための手段ｊ 本発明にあっては、前記課題を解決するために、電極の
間に介在する導電体に通電することによって抵抗発熱さ
せ、溶融槽内に投入された被溶解物を溶融状態として底
部壁の排出口から流下させるものであるが、前記電極が
、溶融槽の天井壁から吊持されかつ溶融物の液位より下
方位置まで突出さけられる上部電極と、排出口近傍の底
部壁に一体化され上部電極と上下対向状態の下部電極と
により構成される溶融炉としている。

「作用　」 一対の電極への通電により、その間に介在する導電体を
抵抗発熱させて、被溶解物を溶融状態にする場合、一対
の電極が上下対向状態に配置されているので、その対向
部分の近傍、つまり、溶融槽中心部の溶融物を高温状態
として上昇力を生じさせ、一方、側部壁近傍位置の溶融
物を下降させる対流現象によって、溶融槽内全体の溶融
物の撹拌がなされる。

この場合にあって、重金属等が分離沈降して、底部壁内
面に導電性堆積物が生した場合は、導電性堆積物が下部
電極に接触するものの、上部電極はその上方に位置して
いるために、導電性堆積物に接触することか阻止され、
導電性堆積物を経由して電気的短絡による不具合が生じ
ることがなく、そして、導電性堆積物の量による影響を
受けない。

また、排出口近傍の溶融物は、下部電極への通電中、そ
の近傍の溶融物が抵抗発熱状態となっているため、流動
性の高い高温状態を維持しており、任意時に排出口から
流下可能である。

「実施例」 以下、本発明における溶融炉の一実施例を第１図及び第
２図に基づいて説明する。

該−実施例における溶融炉にあっては、溶融槽ｌの中の
導電体に通電することによって抵抗発熱させ、溶融槽１
に投入された被溶解物を溶融状態として、溶融槽ｌにお
ける底部壁４の排出口８から流下させるものであるが、
側部壁２の内面か円筒状、底部壁４の内面が円錐状とさ
れ、天井壁６と底部壁４とに、上下対向状態の上部電極
３Ａと下部電極３Ｂとか配設される。

前記上部電極３Ａは、第１図及び第２図に示すように、
例えば概略丸棒状であり、天井壁６に吊持状態に支持さ
れるとともに、その下部に下方に突出状態のテーパ状電
極面１１が設けられ、該テーパ状電極面１１の上に下部
を広げた状態のテーパ状段部１２が設けられており、テ
ーパ状段部１２の近傍に、溶融物Ｘの液位ＷＬが位置す
るように設定されている。

前記下部電極３Ｂは、その中心部に上下方向に貫通状態
の前記排出口８が明けられているとともに、上面に上方
を広げかつ傾斜内壁面１０に緩やかに接続される案内面
１３が形成されて、底部壁４に埋設されている。

そして、前記底部壁４の傾斜角θは、例えば安息角４５
度を確保するように設定される。

なお、第１図及び第２図において、符号１４はオフガス
排出管である。

このように構成されている溶融炉において、上部電極３
Ａと下部電極３Ｂとに通電を行なうとともに、原料供給
ロアを経由して、放射性廃液等の廃棄物及び被溶解物（
ガラス材料等）の供給を開始すると、被溶解物か溶融状
態となることによって、溶融物Ｘの中−・の放射性固形
物９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が発生し、該オフガスはオ
フガス排出管１４から溶融炉の系外に導かれて必要な処
理がなされる。

この場合、円筒形状の溶融槽ｌの中で、その中心に位置
する一対の電極３Ａ・３Ｂの間に介在する溶融物Ｘを抵
抗発熱させるものとなるので、溶融物Ｘに流れる電流の
電流分布が、第１図に破線のモデル線で示すように、は
ぼ垂直に沿うものとなり、一対の電極３Ａ・３Ｂの対向
部分の近傍、つまり、溶融槽ｌの中心部の溶融物Ｘを高
温状態として対流現象によって上昇させ、一方、側部壁
２の近傍に位置する溶融物Ｘを下降させる循環か頻繁に
行なわれ、溶融槽ｌの内部全体の溶融物Ｘの撹拌により
、温度むらを少なくしながら加熱が行なわれる。

また、溶融槽ｌの内部の対流現象による溶融物Ｘの循環
作用は、中央部分の上昇流とその回りの下降流とによっ
て行なわれ、かつ、最下部位置に下部電極３Ｂが存在し
てこの近傍まで抵抗発熱が生じることに基づいて、溶融
槽ｌが全体的に比較的深い場合でも、加熱むらの発生を
抑制することになる。

そして、溶融物Ｘから重金属等が分離して沈降すること
により、傾斜内壁面ｌＯに達して集積状態となって、導
電性堆積物Ｓが次第に増加する場合においては、第１図
に示すように、上部電極３Ａの下部と傾斜内壁面１０と
の間に、比較的大きな空隙が形成されていることにより
、上部電極３Ａと導電性堆積物Ｓとが直接接触すること
が阻止され、したがって導電性堆積物Ｓが増加した場合
でも、電気的短絡による不具合が生じることがない。

一方、溶融物（溶融混合物）Ｘを流下ノズル９から、溶
融槽ｌの外部に流下させる場合は、下部電極３Ｂへの通
電が行なわれている間、排出口８の近傍に位置する溶融
物Ｘか高温状態の流動性の高いものに保持されているの
で、流下ノズル９を開放することにより、任意時ｊこ流
下させることができるものとなる。このため、原料供給
ロアから、例えば連続的に被溶解物等を投入するととも
に、流下ノズル９から連続または断続的に溶融物Ｘを流
下させる等の運転を行なうことが可能となる。

なお、溶融槽１の側部壁２及び底部壁４の形状は、第１
図及び第２図に示した円筒形、円錐状以外とすることが
でき、この場合、一対の電極３Ａ・３Ｂの横断形状は、
側部壁２の横断形状にほぼ相似させた形状とする等によ
り対応することができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る溶融炉によれば、次
のような優れた効果を奏するものとなる。

（ａ）上部電極と下部電極とを上下対向状態に配置する
ことによって、被溶解物に重金属が混入している場合で
あっても、導電性堆積物の影響か一対の電極による通電
に影響を及ぼすことがなく、かつ、溶融槽の内面に重金
属等が堆積した場合においても、電気的短絡による不具
合の発生を防止することができる。

（ｂ）上部電極と下部電極との上下対向部分の近傍が加
熱範囲となるので、溶融物の加熱高さを大きくし、かつ
、加熱範囲の回りに下降流を生じさせて、対流現象を利
用して溶融物の撹拌を頻繁に行ない、均質な溶融物を得
ることができる。

（Ｃ）溶融槽の排出口の近傍に、下部電極による加熱部
分が存在するので、一対の電極の通電時においては、溶
融槽下部の溶融物の高温状態が維持され、排出口からの
溶融物や導電性堆積物の流下を円滑に行ない得るととも
ｉζ、必要に応じて任意時に流下させることができる。

（ｄ）上記により、被溶解物の連続投入や溶融混合物の
連続流下等の連続運転性を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶融炉の一実施例を示す正断面図
、第２図は第１図の■−■線矢視図、第３図は溶融炉の
従来例を示す正断面図、第４図は第３図のＩＶ、ｒＶ線
矢視図である。 ｌ・・・・・・溶融槽、 ２・・・・・・側部壁、 ３Ａ・・・・・・上部電極（電極）、 ３Ｂ・・・・・・下部電極（電極）、 ４・・・・・・底部壁、 ６・・・・・・天井壁、 ７・・・・・・原料供給口、 ８・・・・・・排出口、 ９・・・・・・流下ノズル、 ｌＯ・・・・・・傾斜内壁面、 １１・・・・・・テーバ状電極面、 １２・・・・・・テーパ状段部、 １３・・・・・・案内面、 １４・・・・・・オフガス排出管、 Ｘ・・・・・・溶融物（溶融混合物）、ＷＬ・　・・液
位、 Ｓ・・・・・・導電性堆積物、 θ・・・・・・傾斜角。 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１図 ソ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極の間に介在する導電体に通電することによって抵抗
   発熱させ、溶融槽内に投入された被溶解物を溶融状態と
   して底部壁の排出口から流下させる溶融炉において、前
   記電極が、溶融槽の天井壁から吊持されかつ溶融物の液
   位より下方位置まで突出させられる上部電極と、排出口
   近傍の底部壁に一体化され上部電極と上下対向状態の下
   部電極とにより構成されることを特徴とする溶融炉。