JPH04502489A - 粒状物材料の高温圧縮 - 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】 発明の名称：粒状物材料の高温圧縮 ［技術分野］ 本発明は粒状物の高温圧縮、及びかかる圧縮処理で使用される容器に関する。

粒状の開始物質から密度の高い緻密な塊を形成する方法は、放射性廃棄物を安全 に処分するために用いられている。これは容器内の粒状物材料を高温圧縮（ｈｏ ｔ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ）するものである。高温圧縮処理は、単軸のプレス方法又 は静水圧処理により行なうことができる。更に、セラミックスの分野では、粒状 の開始物質に高温圧縮処理を施してセラミック材料の塊又はブロックを作り、こ の塊に機械加工を施して機械部品が作られる。

特に、放射性廃棄物を合成音の基質（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｒｏｃｋｍａｔｒｉ ｘ）の中で処分する場合、開始物質は、ベローズ状又は渦巻き状の（ｃｏｎｖｏ ｌｕｔｅｄ）側壁を有する略円筒形の容器内に注がれ、次にベローズを閉じて熱 間圧縮処理が行なわれる。渦巻き状の側壁はジャモン岩（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ ）の形状をしている。粒状の開始物質が側壁の回旋領域に入らないようにするた めにスクリーンを用いることがあるが、この場合、圧縮作用を受けると、容器の 大部分は軸方向に圧縮されて容積が減少し、壁の部分は折り畳まれて半径方向の 外向きに伸びて一連のフランジ状成形物が形成される。

［発明の開示コ 本発明は粒状物材料の高温圧縮処理に使用される容器を提供するもので、加工後 の最終的な形状はこれまでのものよりも有利である。

本発明の容器は、略円筒形で薄肉の金属容器であって、該容器は、第１の端部が 第１の端部壁で閉じられ、第２の端部は粒状物質を充填した後、蓋で閉じること ができるようにしており、側壁は第１の端部と第２の端部の中間部に縮径部を形 成し、該側壁は、複数の略円筒形部と、各々の円筒形部から縮径部まで半径方向 の内向きに伸びる部分を有し、半径方向の内向きに伸びる部分は互いに隣接して おり、容器を充填し、閉じて、熱間静水圧処理（ｈｏｔ　１ｓｏｓｔａｔｉｃ　 ｐｒｅｓｓｉｎｇ）を施すと、容器は軸方向の圧縮力を受けて、半径方向の内向 き部は非常に接近するか又は互いに接触して、圧縮された粒状物材料の容積（ｖ ｏｌｕｍｅ）は、圧縮された容器を収容し得る仮想の円筒形エンベロープの容積 に近似するようにしている。

容器には軸方向に所定間隔をあけて２つ以上の縮径部を設けることもできるが、 本発明にあっては、縮径部が１つの実施例が重要である。

容器の端部と縮径部との間の側壁部は、略樽型の形状とし、その軸方向の各端部 は滑らかな曲線形状にすることが望ましい。この特徴は、本発明の容器を用いて 熱間静水圧処理を行ない、このゾーンに半径方向内向きの圧締力が作用するとき に特に有利である。しかしながら、本発明の容器は熱ｒｊｉＪｌ軸プレス加工（ ｈｏｔ　ｕｎｉａｘｉａｌ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ）にも利用できるものであって、 この場合、縮径部の周囲に抑えリングを設けることが望ましい。抑えリングは、 側壁の半径方向の内向きに伸びる部分が隣接する位置に配備される。

容器の半径方向の内向きに伸びる部分の相対寸法は、実施例の大きさや、使用材 料に応じて適宜変えることができる。本発明にあっては、半径方向の内向きに伸 びる部分の寸法は、対向する両部分の間隔に較べてかなり大きいものが特に有利 である。

半径方向の内向きに伸びる部分は、容器の直径の約１０〜２５％程度半径方向に 伸びるようにすることが望ましい。

さらに又、半径方向の内向きに伸びる部分の隣り合うものどうしの間隔は、容器 の直径の５％のオーダとすることが望ましい。

半径方向の内向きに伸びる部分の半径方向の長さは、容器の直径の１０〜２０％ の範囲が望ましく、半径方向の内向きに伸びる両部分の間隔は、容器の直径の約 ５％にすることが望ましい。

側壁の半径方向内向きに伸びる部分は、その隣り合う部分の間隔は、側壁の略円 筒形部分の軸方向長さの約１０％にすることが望ましい。容器の側壁は形状か滑 らかに変化するようにし、渡り部は、容器の軸に対して横方向の平面内を、縮径 部と容器の隣接部（ａｄｊａｃｅｎｔ　ｐｏｒｔｉｏｎ）の間を伸びている。

また、本発明にあっては、容器の一端部又は望ましくは両端部の形状を、横端部 壁の位置が圧縮工程中に軸方向へ変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）できるよう にすることが更に望ましい。これは、容器の端部にて側壁を滑らかに内向きに屈 曲させ、これを容器の本体部から軸方向に遠ざかるように伸びるスカート部で終 端させることによって達成される。スカート部はその直径が容器の縮径部と略同 じであり、フランジの付いた端部壁又は蓋がスカート内で利用される。そのフラ ンジ部は外向きに伸びてスカート部の自由端部に溶接されている。これによって 、スカートの外側周囲の容器端部の環状部は、熱間圧縮中に、軸方向に変位する 。

熱間静水圧処理を行なう前に、充填済の容器内の排気を行なう必要があり、この 目的のために、蓋のある端部壁に排気管を設けることが望ましい。排気管は、真 空状態になったときにクリンプ加工等によって密封する。

なお、粒状物材料の熱間静水圧処理において、前述した何れかの形態の容器を用 いる発明として把握することもできる。

少なくとも本発明の望ましい実施例で示された容器を用いることにより、驚くべ き大きな利点がもたらされる。

例えば、放射性廃棄物を含む合成岩基質を製造するとき、従来のベローズ状容器 を圧縮した場合だと、容積の約４０％以上の部分には、密度の高い合成岩が含ま れていない。

このため、無駄となるスペース部分に比例して、保管コストが高くなる。これは 、地中に数キロメートルの穴を掘ってその場所に保管しようとするとき、非常に 不利である。

さらに、容器は、圧縮後の取扱い及び保管を容易にするために、圧縮工程中の形 状変化を予測できるものでなければならない。

これまで、熱間静水圧処理の開発発展に多大な力が注がれてきているが、側壁が ジャモン岩の形状をしたベローズ状又は回旋状の容器を使用した場合、容器内に ピンホールが発生して、これが静水圧プレス機の部品に重大な損傷を与えること もある。熱間静水圧処理の最中に容器の圧縮状態をモニターすることは極めて難 しい。ガス圧を高くして使用しなければならない場合、容器内にピンホールがあ ると、容器内も周囲のガス圧に近づいて高圧になってしまう。このため、内容物 の圧縮と高密度化は達成できなくなる。また、加圧を解除して容器をプレス機か ら回収するときに重大な問題が生じる。圧力を速く下げることは経済的に望まし いが、圧力が余りに速く下がりすぎると、容器内のガス圧は周囲のガス圧よりも 非常に高くなり、従来のベローズ型容器だと軸方向の伸びが非常に大きくなり、 プレス機の部品に衝突してその部品を損傷することになる。しかし、本発明の容 器の場合、再膨張はほんの僅かに限られている。

粒状物材料からセラミック材の塊又はブロックを作る場合、部品に仕上げるため の後での機械加工を考慮すると、塊は円板状又は円筒形が望ましい。しかしなが ら、従来のように壁がベローズ状になっている容器にプレス加工を施した場合、 容器の機械加工コストが高くなる問題がある。しかしながら、本発明の容器を用 いた場合、略円板状の形状に成形できるから、材料の損失は殆んどなく、圧縮さ れた材料を円板状のセラミックブロックに変形させるための機械加工はほんの僅 かでよい。このような円板状のセラミックブロックは、縮径部を鋸引きし、薄い 金属被覆を機械加工で取り除くことによって得ることができる。

［図面の簡単な説明コ 本発明を添付の図面に基づいて説明する。なお、図面は単に例示したものにすぎ ない。

第１図は、本発明の容器の一実施例であって、容器は充填されて圧縮する前の状 態を示す説明図である。

第２図は、第１図の容器を圧縮した後の状態を示す説明図であり、第１図及び第 ２図ともに縮尺は正確でない。

第３図は容器の第２実施例の断面図である。

［発明を実施するための最良の形態コ 第１図を参照すると、容器（ｌＯ）は略円筒形の側壁（１１）、基部となる壁（ １２）、及び上蓋（１３）とから構成され、上蓋からは排気管（１４）が伸びて いる。側壁（１１）は、２つの樽型部（１５）　（１６）を有しており、断面形 状は浅い凹状である。

中間の縮径部（１７）は、容器の軸に対して略直角に伸びる渡り壁部（１８）に よって、各樽型部に繋がっている。

容器の軸方向の各端部に関しては、側壁（１１）は半径方向内向きの肩部（１９ ）を有し、該肩部は軸方向に伸びるスカート（２０）に繋がっている。肩部（１ ９）は外向きに伸びて、基部壁（１２）のスカート部（２２）及びケースの蓋（ １３）と、溶接（２１）により夫々繋がっている。

蓋（１３）を取り付ける前に、容器には、セラミック粉末、又は放射性廃棄物と 合成岩の混合物の如き粒状物材料（２３）が充填される。第１図に示すように、 排気管（１４）はセラミックファイバーフィルター（２４）に通じており、該フ ィルターは穴付きスクリーンによってキャップ（１３）の中に維持されている。

この特徴は、放射性廃棄物を処理する場合のように、固体粉末材料が排気ガスと 共に出ていくことを絶対避けねばならないときに非常に重要である。

圧縮した後、管（１４）は第２図の符号（２６）で示す位置でクリンプ又はシー ルされる。熱間静水圧処理をした後、第２図に示す如く軸方向長さが実質的に短 くなり、さらに直径もまた小さくなる。渡り壁部（１８）は互いに接近して接触 することもある。基部壁（１２）と端部キャップ（１３）の位置は、肩部（］９ ）の変形に伴って軸方向を内向きに変化する。

本発明をセラミック材料の成形に適用するとき、第２図から明らかなように、２ つのセラミック円板を作ることができるから、複雑で費用のかかる機械加工の後 工程を必要とすることはなく、またセラミック材料の損失も殆んどない。

用途によっては、容器を軟鋼から作ることができるが、ステンレス鋼の中でも選 ばれたグレードのより高価で高品質の合金を必要とする場合もある。

第３図に本発明の他の実施例を示しており、これは熱間の単軸プレスに特に適し ている。なお、第３図の要素の中で第１図及び第２図の要素に対応するものにつ いては、同じ引用符号を付している。

容器（１０）は、略円筒形の側壁（１１）、基部壁（１２）及び蓋（２７）を有 しており、蓋（２７）には補強した開口（２８）を設けている。側壁（１１）は 、４つの樽型形状部（２９）　（３０）　（３１）（３２）を有しており、これ らは縮径した中間部（１７）によって仕切られている。縮径部（１７）は、容器 の軸方向と略直角に伸びる渡り壁部（１８）を介して樽型形状部に繋がっている 。

容器の周囲には、縮径部（１７）と半径方向に伸びる渡り部（１８）か形成する 凹部に金属リング（３３）が設けられる。

これらのリングは、容器が加熱されて単軸方向のプレス作用を受けるときに有用 であり、プレス中、この抑えリングによってベローズの撓みの発生は防止され、 スペースの無駄となる捩れが防止される。

具体的な実施例を参照して本発明を説明したが、その他にも多くの形態を実施で きることは理解されるべきである。例えば、圧縮処理や容器内に入れられる物質 等に適合させるために、縮径部の数を変えることもできる。

ＦノＧ、２ 国際調査報告 ＡＮＪＥＸ　Ｔｏ　Ｍ　ｒ３Ｔ：ＣＮＡＬ　５ＥＡＲＯＩ　ＲＥＰＯＲＴ　０Ｎ ＡＰＰＬ　ＴＩＧＩＮ）、　ＡＵ　７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１の端部が第１の端部壁（１２）で閉じられ、第２の端部は粒状物材料 （２３）を充填した後、蓋（１３）で閉じることができるようにしており、側壁 （１１）は第１の端部と第２の端部の中間部に縮径部（１７）を形成し、該側壁 （１１）は、略円筒形部（１５）（１６）と、各々の円筒形部から縮径部（１７ ）まで半径方向の内向きに伸びる部分（１８）（１８）を有し、半径方向の内向 きに伸びる部分（１８）（１８）は互いに隣接しており、容器（１０）に充填し 、容器を閉じて、熱間静水圧処理を行なうと、容器（１０）は軸方向の圧縮力を 受けて、半径方向の内向き部（１８）は非常に接近するか又は互いに接触するよ うにしており、圧縮された粒状物材料の容積は、圧縮された容器を収容し得る仮 想の円筒形エンベロープの容積に近似するようにしていることを特徴とする略円 筒形で薄肉の金属容器。 （２）半径方向の内向きに伸びる部分（１８）の長さは、対向する両部分の間隔 よりもかなり大きい寸法である請求の範囲第１項に記載の容器。 （３）半径方向の内向きに伸びる部分（１８）は、容器（１０）の直径の約１０ 〜２５％程度半径方向に伸びている請求の範囲第１項に記載の容器。 （４）半径方向の内向きに伸びる部分（１８）の隣り合うものどうしの間隔は、 容器（１０）の直径の５％のオーダである請求の範囲第１項に記載の容器。 （５）半径方向の内向きに伸びる部分（１８）の半径方向の長さは、容器（１０ ）の直径の１０〜２０％の範囲であって、半径方向の内向きに伸びる部分（１８ ）どうしの間隔は、容器（１０）の直径の約５％である請求の範囲１に記載の容 器。 （６）側壁（１１）の半径方向内向きに伸びる部分（１８）は、その隣り合う部 分の間隔は、半径方向の内向きに伸びる部分（１８）に至る側壁（１１）の略円 筒形部分（１５）（１６）の軸方向長さの約１０％である請求の範囲第５項に記 載の容器。 （７）容器の第１の端部壁及び第２の端部壁の中門部に１つの縮径部（１７）が 設けられている請求の範囲第１項に記載の容器。 （８）複数の縮径部（１７）が容器（１０）の軸方向に所定の間隔を存して設け られている請求の範囲第７項に記載の容器。 （９）容器の周囲には、側壁（１１）の半径方向内向きに伸びる部分（１８）（ １８）の間に、縮径部（１７）を取り囲んで金属リング（３３）が設けられてお り、容器が単軸プレスの熱間圧縮作用を受けると、このリング（３３）によって 容器の外側への変形が防止されるようにしている請求の範囲第１項に記載の容器 。 （１０）側壁の略円筒形部（１５）（１６）は各々が樽型の形状であって、その 軸方向の端部は滑らかに屈曲した形状であって、半径方向の内向き（１９）に屈 曲している請求の範囲第１項に記載の容器。 （１１）第１及び第２の各端部にて、側壁（１１）は滑らかに半径方向の内向き （１９）に屈曲して、容器の本体部から遠ざかる方向に伸びるスカート（２０） で終端しており、スカートはその直径が容器の縮径部と略同じであり、フランジ の付いた端部壁（１２）（１３）をスカート内部側に合わせて形成し、容器の充 填後にスカートに溶接（２１）できるようにしており、これによって、スカート 周囲に環状部（１９）を形成し、容器（１０）の熱間圧縮中に、端部壁（１２） （１３）の主要部が軸方向に変位できるようにしている請求の範囲第１項に記載 の容器。 （１２）排気管（１４）は容器（１０）の一方の端部に設けられ、容器（１０） を充填して閉じた後、容器（１０）の排気を行ない、排気管（１４）をクリンプ して密閉（２６）し、熱間静水圧処理を行なうことができるようにしている請求 の範囲第１項に記載の容器。 （１３）請求の範囲第１項乃至第８項又は第１０項乃至第１２項に記載の容器に 、粒状のセラミック開始物質をを充填し、容器内の排気を行ない、熱間静水圧処 理を施す工程から構成される密度の高いセラミック材料を成形する方法。 （１４）請求の範囲第１項乃至第８項又は第１０項乃至第１２項に記載の容器を 使用し、該容器に熱間単軸プレス加工を施す工程から構成される密度の高いセラ ミック材料を成形する方法。