JPH0646237B2 - 溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉 - Google Patents
溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉Info
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- JPH0646237B2 JPH0646237B2 JP62207570A JP20757087A JPH0646237B2 JP H0646237 B2 JPH0646237 B2 JP H0646237B2 JP 62207570 A JP62207570 A JP 62207570A JP 20757087 A JP20757087 A JP 20757087A JP H0646237 B2 JPH0646237 B2 JP H0646237B2
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- C03B5/0275—Shaft furnaces
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/30—Processing
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核燃料再処理工場で発生する高放射性廃棄物
をガラス固化処理するための電気溶融炉に関する。
をガラス固化処理するための電気溶融炉に関する。
再処理工場で発生する高放射性廃棄物は、通常液体でし
かも極めて高い放射能を有しているので、長期間、人間
環境から安全に隔離するために、該廃棄物とガラス原料
を高温で溶融ガラスにし、容器としてキャニスタに充填
して固化処理する技術が開発されている。
かも極めて高い放射能を有しているので、長期間、人間
環境から安全に隔離するために、該廃棄物とガラス原料
を高温で溶融ガラスにし、容器としてキャニスタに充填
して固化処理する技術が開発されている。
すなわち高放射性廃棄物は適切な前処理が施され、通常
液体のまま、ガラス原料とともに、まず電気溶融炉（以
後メルタという）に供給される。
液体のまま、ガラス原料とともに、まず電気溶融炉（以
後メルタという）に供給される。
かくしてメルタ内で高放射性廃棄物は、ガラス原料とと
もに高温の溶融ガラスとなる。この溶融ガラスは連続的
又は間歇的にキャニスタと呼ばれる金属製容器に充填さ
れる。ガラスが注入されたキャニスタは密封された貯蔵
施設内に一時保管され、最終的に深地層等に埋入して永
久処分される予定である。
もに高温の溶融ガラスとなる。この溶融ガラスは連続的
又は間歇的にキャニスタと呼ばれる金属製容器に充填さ
れる。ガラスが注入されたキャニスタは密封された貯蔵
施設内に一時保管され、最終的に深地層等に埋入して永
久処分される予定である。
メルタに連続的に供給される高放射性廃棄物とガラス原
料（以後両者を含めて端に原料という）は、レンガ製の
溶融槽の溶融ガラス表面を覆うような状態になり、溶融
ガラスからの熱移動により、廃棄物中の水分の蒸発、仮
焼、ガラス化反応が連続的におこり、既に存在する溶融
ガラスと混ざりあい、均質なガラスとなる。
料（以後両者を含めて端に原料という）は、レンガ製の
溶融槽の溶融ガラス表面を覆うような状態になり、溶融
ガラスからの熱移動により、廃棄物中の水分の蒸発、仮
焼、ガラス化反応が連続的におこり、既に存在する溶融
ガラスと混ざりあい、均質なガラスとなる。
溶融ガラスを高温に保持するために必要なエネルギー
は、溶融ガラス中に配置した対向する少なくとも一対の
電極間に電流を流し、その間に存在する溶融ガラスをジ
ュール発熱させることにより供給される。
は、溶融ガラス中に配置した対向する少なくとも一対の
電極間に電流を流し、その間に存在する溶融ガラスをジ
ュール発熱させることにより供給される。
運転員の被爆防止のため、メルタはセルとよばれる空間
に設置されて遠隔で運転、保守、交換がなされる。この
ため、メルタはできる限り、小型、軽量となるように設
計がなされ、従来の高放射性廃棄物のガラス固化技術開
発用のメルタでは、溶融槽の内容量についても、可能な
限り小さくなるように設計されている。すなわち溶融槽
の深さは前述の電極が配置可能な、最小限の深さとな
し、溶融槽の底面は、溶融槽の内容量が小さくなるよう
に、ほぼ水平に設計されている。
に設置されて遠隔で運転、保守、交換がなされる。この
ため、メルタはできる限り、小型、軽量となるように設
計がなされ、従来の高放射性廃棄物のガラス固化技術開
発用のメルタでは、溶融槽の内容量についても、可能な
限り小さくなるように設計されている。すなわち溶融槽
の深さは前述の電極が配置可能な、最小限の深さとな
し、溶融槽の底面は、溶融槽の内容量が小さくなるよう
に、ほぼ水平に設計されている。
高放射性廃棄物には、Ｒｕ、Ｐｂ、Ｒｈ等の白金族元素
が含まれている。これらの元素はガラスに難溶性で、比
重が大きいので、溶融槽の炉底に沈降し、堆積する。こ
れら白金族元素のうちＰｄ、Ｒｈは、ガラス中で還元さ
れて金属として存在し、Ｒｕは金属又はＲｕＯ２結晶と
して存在する。
が含まれている。これらの元素はガラスに難溶性で、比
重が大きいので、溶融槽の炉底に沈降し、堆積する。こ
れら白金族元素のうちＰｄ、Ｒｈは、ガラス中で還元さ
れて金属として存在し、Ｒｕは金属又はＲｕＯ２結晶と
して存在する。
ＲｕＯ２は、酸化物ではあるが、電気の良導体であるこ
とが知られており、電子部品用の導電性ペースト等にも
用いられている物質であり、還元されたＰｄ、Ｒｈの金
属はもちろん電気の良導体であり、このような物質が高
濃度に炉底に堆積すると、炉底近傍のガラスの高温固有
抵抗値は、上部のガラスに比べて小さくなる（白金族元
素を高濃度に含む炉底近傍のガラスを、以後炉底堆積物
という）。
とが知られており、電子部品用の導電性ペースト等にも
用いられている物質であり、還元されたＰｄ、Ｒｈの金
属はもちろん電気の良導体であり、このような物質が高
濃度に炉底に堆積すると、炉底近傍のガラスの高温固有
抵抗値は、上部のガラスに比べて小さくなる（白金族元
素を高濃度に含む炉底近傍のガラスを、以後炉底堆積物
という）。
炉底に白金族元素が堆積し、良導電性層が形成される
と、溶融槽の浅い従来設計のメルタでは、電極間に流す
電流が炉底に集中し、炉底の温度が異常に上昇し、逆に
溶融槽表面のガラス温度が下がり、原料溶融能力が低下
する。又、溶融槽の底面がほぼ水平なので、炉底に堆積
した白金族元素は、ガラスをキャニスタに流下しても流
動せず、ますます炉底に累積し、ついには運転が継続で
きなくなる。
と、溶融槽の浅い従来設計のメルタでは、電極間に流す
電流が炉底に集中し、炉底の温度が異常に上昇し、逆に
溶融槽表面のガラス温度が下がり、原料溶融能力が低下
する。又、溶融槽の底面がほぼ水平なので、炉底に堆積
した白金族元素は、ガラスをキャニスタに流下しても流
動せず、ますます炉底に累積し、ついには運転が継続で
きなくなる。
白金族元素を含有する高放射性廃棄物を、ジュール加熱
方式のメルタで安定して、ガラス溶融するためには、メ
ルタは次の２つの機能を備えていることが必要であると
考えられる。
方式のメルタで安定して、ガラス溶融するためには、メ
ルタは次の２つの機能を備えていることが必要であると
考えられる。
（ａ）白金族元素は、ガラスに難溶性で、且つ、通常の
ガラス融液の比重が２．５程度であるのに対し、比重は
１０程度もしくはそれ以上もあるので、ガラス融液中を
すみやかない沈降し、炉底に堆積する。白金族元素を高
濃度に含むガラス、即ち炉底堆積物は、その上部のガラ
スより低い高温固有電気抵抗値を有しているので、高放
射性廃棄物のガラス溶融を開始すると、短時間で炉底に
良導電性層が形成される。
ガラス融液の比重が２．５程度であるのに対し、比重は
１０程度もしくはそれ以上もあるので、ガラス融液中を
すみやかない沈降し、炉底に堆積する。白金族元素を高
濃度に含むガラス、即ち炉底堆積物は、その上部のガラ
スより低い高温固有電気抵抗値を有しているので、高放
射性廃棄物のガラス溶融を開始すると、短時間で炉底に
良導電性層が形成される。
従って、高放射性廃棄物ガラス固化用メルタには、炉底
にある程度の良導電性層が存在しても、支障なく運転が
継続できること、即ち電極間電流が選択的に炉底に集中
することのないような構造にする必要がある。
にある程度の良導電性層が存在しても、支障なく運転が
継続できること、即ち電極間電流が選択的に炉底に集中
することのないような構造にする必要がある。
（ｂ）前項で、炉底にある程度の良導電性層が存在して
も、運転が継続できるような電極配置のメルタデザイン
にする必要のあることを述べたが、キャニスタにガラス
を注入しても炉底の堆積物のみが、溶融槽内に残存、累
積してゆくと、当然電極間通電加熱に支障をきたすよう
になる。
も、運転が継続できるような電極配置のメルタデザイン
にする必要のあることを述べたが、キャニスタにガラス
を注入しても炉底の堆積物のみが、溶融槽内に残存、累
積してゆくと、当然電極間通電加熱に支障をきたすよう
になる。
従って、炉底堆積物が定期的に又は不定期的に流出口か
ら流出して除去できるような勾配をもった炉底のメルタ
デザインにする必要がある。
ら流出して除去できるような勾配をもった炉底のメルタ
デザインにする必要がある。
ところで、溶融槽の炉底形状に関する類似特許に〈特開
昭５７−１９６７２６号〉〈特開昭５７−１９７２７
号〉がある。両特許は、通常の商用ガラス溶融炉の炉底
形状に関するものであり、ガラスの生地がえを容易に
し、又鉛ガラスを溶融する際に発生する金属鉛による炉
底耐火物の侵食防止として３〜４５度の勾配のロート状
底部を設けるというものである。このように両特許は、
炉の生産性及び寿命延長に関するものであり、また電極
配置についての記載もない。白金族元素による電気的弊
害を防止するという目的の類似特許としては〈昭和６０
年度特許願第２７５５９５号〉がある。この特許願にお
いては炉底堆積物への電流集中を防止するために、ガラ
ス溶融を行うのに必要な電力の大部分を供給する少なく
とも一対の電極の下端とガラス流出口の炉内開口部との
距離を電極間距離の１／２以上としている。メルタの溶
融能力（単位時間当り廃液処理量、又はガラス製造量）
を増加させる場合、一般には溶融ガラスが上方に露出し
ている面積（以下溶融表面積という）を増加させる必要
があり、これに伴って電極間距離が増加する。よって前
記の特許願の方法では電極間距離に比例して電極下端と
流出口の炉内開口部との距離が増加し、メルタの溶融槽
深さも増加する。すなわち、メルタ溶融能力の増加によ
って、メルタの外寸法、及び総重量が増加し、高放射性
廃液固化施設等のメルタ設置施設において、その占有体
積やメルタ取扱いのためのクレーンの所要能力の増加が
必要となる。又、溶融槽が深くなると加熱されるべきガ
ラス量が増加し、加熱装置の増強がさらに必要となる。
昭５７−１９６７２６号〉〈特開昭５７−１９７２７
号〉がある。両特許は、通常の商用ガラス溶融炉の炉底
形状に関するものであり、ガラスの生地がえを容易に
し、又鉛ガラスを溶融する際に発生する金属鉛による炉
底耐火物の侵食防止として３〜４５度の勾配のロート状
底部を設けるというものである。このように両特許は、
炉の生産性及び寿命延長に関するものであり、また電極
配置についての記載もない。白金族元素による電気的弊
害を防止するという目的の類似特許としては〈昭和６０
年度特許願第２７５５９５号〉がある。この特許願にお
いては炉底堆積物への電流集中を防止するために、ガラ
ス溶融を行うのに必要な電力の大部分を供給する少なく
とも一対の電極の下端とガラス流出口の炉内開口部との
距離を電極間距離の１／２以上としている。メルタの溶
融能力（単位時間当り廃液処理量、又はガラス製造量）
を増加させる場合、一般には溶融ガラスが上方に露出し
ている面積（以下溶融表面積という）を増加させる必要
があり、これに伴って電極間距離が増加する。よって前
記の特許願の方法では電極間距離に比例して電極下端と
流出口の炉内開口部との距離が増加し、メルタの溶融槽
深さも増加する。すなわち、メルタ溶融能力の増加によ
って、メルタの外寸法、及び総重量が増加し、高放射性
廃液固化施設等のメルタ設置施設において、その占有体
積やメルタ取扱いのためのクレーンの所要能力の増加が
必要となる。又、溶融槽が深くなると加熱されるべきガ
ラス量が増加し、加熱装置の増強がさらに必要となる。
これに対して、本発明は上記問題点を解決するためのも
ので、溶融槽の電極上端より下方の部分を非導電性の耐
火物（以下仕切耐火物と呼ぶ）で仕切るように分割し、
電極下端と流出口炉内開口部との距離を仕切耐火物とこ
れに最も近接する電極との距離の１／２以上とするもの
で、前記の特許願とは炉底堆積物への電流集中防止する
ための方法を異にする。又、仕切耐火物で分割された溶
融槽の各々にガラス流出口を設置し、この流出口の周囲
に勾配を有する耐火物を設けることにより炉底堆積物を
耐火物の勾配に沿って流出口から流出させ、その堆積を
防止する。本発明の方法によればメルタの処理能力を増
加させるために溶融表面積を増加させ、電極間距離が増
加しても、溶解槽の深さを任意に設定できる電極と仕切
耐火物との距離の１／２或いはこれ以上とすることによ
りメルタの処理能力を増加させても溶融槽の深さは一定
の深さ以下に抑えることができるので、メルタの外寸
法、及び総重量の増加への寄与分から溶融槽の深さから
の寄与分を除くことができ、又、加熱すべきガラス保持
量も本発明の方法を用いない場合に比べ低減できるので
加熱装置の増加量も抑制される。
ので、溶融槽の電極上端より下方の部分を非導電性の耐
火物（以下仕切耐火物と呼ぶ）で仕切るように分割し、
電極下端と流出口炉内開口部との距離を仕切耐火物とこ
れに最も近接する電極との距離の１／２以上とするもの
で、前記の特許願とは炉底堆積物への電流集中防止する
ための方法を異にする。又、仕切耐火物で分割された溶
融槽の各々にガラス流出口を設置し、この流出口の周囲
に勾配を有する耐火物を設けることにより炉底堆積物を
耐火物の勾配に沿って流出口から流出させ、その堆積を
防止する。本発明の方法によればメルタの処理能力を増
加させるために溶融表面積を増加させ、電極間距離が増
加しても、溶解槽の深さを任意に設定できる電極と仕切
耐火物との距離の１／２或いはこれ以上とすることによ
りメルタの処理能力を増加させても溶融槽の深さは一定
の深さ以下に抑えることができるので、メルタの外寸
法、及び総重量の増加への寄与分から溶融槽の深さから
の寄与分を除くことができ、又、加熱すべきガラス保持
量も本発明の方法を用いない場合に比べ低減できるので
加熱装置の増加量も抑制される。
さらに、ガラス溶融炉に複数のガラス流出口及びフリー
ズバルブを設け、１本当りのフリーズバルフの運転頻度
を小さくすることにより、１本当りのフリーズバルブの
負荷を低減し、ガラス溶融炉全体の信頼度の向上と寿命
の延長をはかるとともに仕切耐火物に連通管を備えるこ
とにより、フリーズバルブが故障しても故障していない
フリーズバルブの運転により溶融槽内のガラスが抜き出
すことができる。
ズバルブを設け、１本当りのフリーズバルフの運転頻度
を小さくすることにより、１本当りのフリーズバルブの
負荷を低減し、ガラス溶融炉全体の信頼度の向上と寿命
の延長をはかるとともに仕切耐火物に連通管を備えるこ
とにより、フリーズバルブが故障しても故障していない
フリーズバルブの運転により溶融槽内のガラスが抜き出
すことができる。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、炉底近傍
の堆積物への電流の集中を防止するとともに、溶融表面
積と電極間距離に比して溶融槽の深さを小さくすること
ができる溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化
用電気溶融炉を提供することを目的とする。
の堆積物への電流の集中を防止するとともに、溶融表面
積と電極間距離に比して溶融槽の深さを小さくすること
ができる溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化
用電気溶融炉を提供することを目的とする。
本発明の溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化
用電気溶融炉は、水平方向に対向配置した電極間に通電
することにより高放射性廃棄物とガラス原料等との溶融
原料を溶融し、炉底部の流出口を通して溶融した溶融原
料を取り出すようにした非導電性耐火物よりなる溶融槽
を有する高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉におい
て、前記流出口を複数個配置し、各流出口の間の炉底部
に非導電性仕切耐火物を配置して溶融槽を分割したこと
を特徴とする高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉。
用電気溶融炉は、水平方向に対向配置した電極間に通電
することにより高放射性廃棄物とガラス原料等との溶融
原料を溶融し、炉底部の流出口を通して溶融した溶融原
料を取り出すようにした非導電性耐火物よりなる溶融槽
を有する高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉におい
て、前記流出口を複数個配置し、各流出口の間の炉底部
に非導電性仕切耐火物を配置して溶融槽を分割したこと
を特徴とする高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉。
本発明の溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化
用電気溶融炉は、溶融炉を非導電性の耐火物で仕切るよ
うに分割した構造とすることによって、白金族元素を含
有する高放射性廃棄物を溶融する一対の電極を結ぶ電流
線をすべて仕切耐火物を迂回させ、分割された各溶融槽
から見ればあたかも仕切耐火物の上辺に電極があるかの
ような電流線分布とさせ、白金族元素を高濃度に含む炉
底近傍の堆積物に電極間を流す電流の集中を防止すると
ともに、溶融表面積と電極間距離に比して、溶融槽の深
さを小さくすることができる。
用電気溶融炉は、溶融炉を非導電性の耐火物で仕切るよ
うに分割した構造とすることによって、白金族元素を含
有する高放射性廃棄物を溶融する一対の電極を結ぶ電流
線をすべて仕切耐火物を迂回させ、分割された各溶融槽
から見ればあたかも仕切耐火物の上辺に電極があるかの
ような電流線分布とさせ、白金族元素を高濃度に含む炉
底近傍の堆積物に電極間を流す電流の集中を防止すると
ともに、溶融表面積と電極間距離に比して、溶融槽の深
さを小さくすることができる。
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１〜４図は本発明に係るメルタの溶融槽を非導電性の
仕切耐火物を２槽に分割した実施例を示したものであ
り、第１図は平面図、第２〜４図はそれぞれ第１図のＡ
−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ断面図を示す。なお１は側壁耐
火物、２は炉底耐火物、３ａ及び３ｂは電極、４ａ，４
ｂは補助電極、５は抵抗発熱体、６はフリーズバルブ、
７は原料供給ノズル、８はハイガラスレベル、９はロウ
ガラスレベル、１０は上部耐火物、１１は断熱耐火物、
１２はケーシング、１３はオフガス管、１４は仕切耐火
物、１５は連通管、１６は補助電極である。
仕切耐火物を２槽に分割した実施例を示したものであ
り、第１図は平面図、第２〜４図はそれぞれ第１図のＡ
−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ断面図を示す。なお１は側壁耐
火物、２は炉底耐火物、３ａ及び３ｂは電極、４ａ，４
ｂは補助電極、５は抵抗発熱体、６はフリーズバルブ、
７は原料供給ノズル、８はハイガラスレベル、９はロウ
ガラスレベル、１０は上部耐火物、１１は断熱耐火物、
１２はケーシング、１３はオフガス管、１４は仕切耐火
物、１５は連通管、１６は補助電極である。
図において、溶融槽の側壁を形成する側壁耐火物１は通
常溶融ガラスに優れた耐侵食性を有する耐火物を用いて
いる。溶融槽底部の複数のガラス流出口に取りつけた金
属製フリーズバルブ６は図面で２ヶ取りつけている。炉
底耐火物２はフリーズバルブ６の周囲に設置し、側壁耐
火物１と同様溶融ガラスに優れた耐侵食性を有する耐火
物を用いる。仕切耐火物１４は溶融槽を分割する耐火物
で図面では溶融槽を２つに分割している。仕切耐火物１
４には溶融ガラスに対して優れた耐侵食性を有するとと
もに、直接通電による溶融槽内でのガラスの発熱量に比
べ仕切耐火物１４での発熱が充分小さい極度に非導電性
の耐火物が使用される。路底耐火物２及び仕切耐火物１
４はフリーズバルブ６に向かって水平に対して３０〜７
０度の勾配を有し、おり、図面では４５゜と６０゜の勾
配を組み合わせている。フリーズバルブ６はガラスを流
出させたり、流出を停止したりする目的で設置したもの
で金属筒に電気を流すなどして加熱を行う。相対向する
電極３ａ、３ｂは溶融ガラス温度を原料溶融に適した温
度に保持するために必要なエネルギーを供給するための
もので、図面では一対であるが複数とすることも可能で
ある。電極３ａ及び３ｂの下端を結ぶ線と炉底のガラス
流出炉内開口部までの距離ｌ１が、仕切耐火物１４とこ
れに最も接近する電極３ａ又は３ｂとの距離ｌ２の１／
２以上となるような高さに電極３を設置してある。補助
電極４ａ，４ｂはフリーズバルブ上部のガラス温度を調
節するためのもので、電極３ａまたは３ｂのいずれかと
の間で通電を行う。連通管１５は分割された隣合う溶融
槽の一方と他方の間をガラスが移動できるようにするも
のである。補助電極１６は連通管１５の中のガラスを移
動に適した温度にまで加熱するためのもので補助電極４
ａまたは４ｂとの間で通電を行う。溶融槽上部耐火物１
０で溶融槽上部空間を形成する。断熱耐火物１１はメル
タの保温性を良好にするためのものである。金属製のケ
ーシング１２は、放射性物質がメルタ外へ漏洩すること
を防止する目的で設置する。抵抗発熱体５はメルタの起
動時の熱上げ用である。７は高放射性廃棄物とガラス原
料をメルタに供給するための原料供給ノズルであり、ま
た、オフガス管１３は原料溶融の際に発生するオフガス
をオフガス処理装置へ導くためのものである。 運転開
始時には、まず一対の電極３ａ、３ｂがかくれる程度ま
で、ガラスカレットを供給し、その後に抵抗発熱体５に
電力を供給し、溶融槽の上部空間の温度を徐々に上げ
る。この温度が１０００℃程度まで上がると、溶融槽の
ガラスカレットの表面付近が溶融する。ガラスは低温で
は電気の絶縁体であるが、温度が上がり溶融状態になる
と電気を通すようになる。この性質を利用して、電極３
ａ、３ｂ間に電圧を印加し、ガラスに電流を流して、ガ
ラス自体を発熱せしめる（直接通電という）。この直接
通電電力を徐々に増加し、溶融槽に供給した全てのカレ
ットを溶融状態にする。 この状態になると、抵抗発熱
体による加熱なしで、ガラス温度を保持できるようにな
るので、抵抗発熱体による加熱を停止する。そして、直
接通電により、ガラス温度が原料溶融に適した温度にな
るように電力調整を行う。それと同時に補助電極４と電
極３ａ又は３ｂの間に電流を流し、フリーズバルブ６の
上部のガラス温度を調節する。
常溶融ガラスに優れた耐侵食性を有する耐火物を用いて
いる。溶融槽底部の複数のガラス流出口に取りつけた金
属製フリーズバルブ６は図面で２ヶ取りつけている。炉
底耐火物２はフリーズバルブ６の周囲に設置し、側壁耐
火物１と同様溶融ガラスに優れた耐侵食性を有する耐火
物を用いる。仕切耐火物１４は溶融槽を分割する耐火物
で図面では溶融槽を２つに分割している。仕切耐火物１
４には溶融ガラスに対して優れた耐侵食性を有するとと
もに、直接通電による溶融槽内でのガラスの発熱量に比
べ仕切耐火物１４での発熱が充分小さい極度に非導電性
の耐火物が使用される。路底耐火物２及び仕切耐火物１
４はフリーズバルブ６に向かって水平に対して３０〜７
０度の勾配を有し、おり、図面では４５゜と６０゜の勾
配を組み合わせている。フリーズバルブ６はガラスを流
出させたり、流出を停止したりする目的で設置したもの
で金属筒に電気を流すなどして加熱を行う。相対向する
電極３ａ、３ｂは溶融ガラス温度を原料溶融に適した温
度に保持するために必要なエネルギーを供給するための
もので、図面では一対であるが複数とすることも可能で
ある。電極３ａ及び３ｂの下端を結ぶ線と炉底のガラス
流出炉内開口部までの距離ｌ１が、仕切耐火物１４とこ
れに最も接近する電極３ａ又は３ｂとの距離ｌ２の１／
２以上となるような高さに電極３を設置してある。補助
電極４ａ，４ｂはフリーズバルブ上部のガラス温度を調
節するためのもので、電極３ａまたは３ｂのいずれかと
の間で通電を行う。連通管１５は分割された隣合う溶融
槽の一方と他方の間をガラスが移動できるようにするも
のである。補助電極１６は連通管１５の中のガラスを移
動に適した温度にまで加熱するためのもので補助電極４
ａまたは４ｂとの間で通電を行う。溶融槽上部耐火物１
０で溶融槽上部空間を形成する。断熱耐火物１１はメル
タの保温性を良好にするためのものである。金属製のケ
ーシング１２は、放射性物質がメルタ外へ漏洩すること
を防止する目的で設置する。抵抗発熱体５はメルタの起
動時の熱上げ用である。７は高放射性廃棄物とガラス原
料をメルタに供給するための原料供給ノズルであり、ま
た、オフガス管１３は原料溶融の際に発生するオフガス
をオフガス処理装置へ導くためのものである。 運転開
始時には、まず一対の電極３ａ、３ｂがかくれる程度ま
で、ガラスカレットを供給し、その後に抵抗発熱体５に
電力を供給し、溶融槽の上部空間の温度を徐々に上げ
る。この温度が１０００℃程度まで上がると、溶融槽の
ガラスカレットの表面付近が溶融する。ガラスは低温で
は電気の絶縁体であるが、温度が上がり溶融状態になる
と電気を通すようになる。この性質を利用して、電極３
ａ、３ｂ間に電圧を印加し、ガラスに電流を流して、ガ
ラス自体を発熱せしめる（直接通電という）。この直接
通電電力を徐々に増加し、溶融槽に供給した全てのカレ
ットを溶融状態にする。 この状態になると、抵抗発熱
体による加熱なしで、ガラス温度を保持できるようにな
るので、抵抗発熱体による加熱を停止する。そして、直
接通電により、ガラス温度が原料溶融に適した温度にな
るように電力調整を行う。それと同時に補助電極４と電
極３ａ又は３ｂの間に電流を流し、フリーズバルブ６の
上部のガラス温度を調節する。
それが完了した時点で高放射性廃棄物とガラス原料を原
料供給ノズル７から供給する。
料供給ノズル７から供給する。
キャニスタへのガラスの注入方式には２種類あり、ひと
つはガラスを連続的にオーバーフローさせる方式と他の
方式は炉底又は適当な位置にフリーズバルブを設け、定
期的にガラスを流下させる方式がある。
つはガラスを連続的にオーバーフローさせる方式と他の
方式は炉底又は適当な位置にフリーズバルブを設け、定
期的にガラスを流下させる方式がある。
ただし白金属元素除去用フリーズバルブ６を前記のキャ
ニスタ注入用フリーズバルブとして用いても、差つかえ
ない。説明の簡略化のため第１図〜第４図の実施例で
は、フリーズバルブ６で定期的なキャニスタへの注入を
実施するものとした。他のケースでは状況に応じて、フ
リーズバルブ６を用いて、白金族元素を除去することが
必要となる。
ニスタ注入用フリーズバルブとして用いても、差つかえ
ない。説明の簡略化のため第１図〜第４図の実施例で
は、フリーズバルブ６で定期的なキャニスタへの注入を
実施するものとした。他のケースでは状況に応じて、フ
リーズバルブ６を用いて、白金族元素を除去することが
必要となる。
原料の供給を継続し、ガラスレベルがキャニスター注入
に適切なレベルになると（第２図、第３図及び第４図の
ハイガラスレベル８がこれに相当する）、フリーズバル
ブ６を加熱し ガラスをキャニスタに注入する。キャニ
スタに所定量のガラスが注入されたら、フリーズバルブ
６の加熱を停止する。そうすると、フリーズバルブ内を
通過するガラス温度が下がり、ついには固まってしま
い、流下が停止する。緊急を要する場合には、フリーズ
バルブに空気、水等を吹きつけて止めることもある。ガ
ラスの注入が完了すると、溶融槽のガラスレベルは、ロ
ウガラスレベル９まで降下する。これらのフリーズバル
ブの運転操作は複数のフリーズバルブについて同時に行
うことも、交互に行うことも可能である。各フリーズバ
ルブを交互に運転する場合は補助電極１６と４ａ，４ｂ
との間で通電、加熱を行い、ガラス流出を行わない方の
溶融槽のガラスを連通管１５を通して流出を行っている
側のフリーズバルブから吹き出すこともできる。 その
後、原料の供給によりガラスレベルが再びハイガラスレ
ベル８に達するとガラスの流下が行われる。
に適切なレベルになると（第２図、第３図及び第４図の
ハイガラスレベル８がこれに相当する）、フリーズバル
ブ６を加熱し ガラスをキャニスタに注入する。キャニ
スタに所定量のガラスが注入されたら、フリーズバルブ
６の加熱を停止する。そうすると、フリーズバルブ内を
通過するガラス温度が下がり、ついには固まってしま
い、流下が停止する。緊急を要する場合には、フリーズ
バルブに空気、水等を吹きつけて止めることもある。ガ
ラスの注入が完了すると、溶融槽のガラスレベルは、ロ
ウガラスレベル９まで降下する。これらのフリーズバル
ブの運転操作は複数のフリーズバルブについて同時に行
うことも、交互に行うことも可能である。各フリーズバ
ルブを交互に運転する場合は補助電極１６と４ａ，４ｂ
との間で通電、加熱を行い、ガラス流出を行わない方の
溶融槽のガラスを連通管１５を通して流出を行っている
側のフリーズバルブから吹き出すこともできる。 その
後、原料の供給によりガラスレベルが再びハイガラスレ
ベル８に達するとガラスの流下が行われる。
本実施例のように、白金族元素除去用フリーズバルブ６
で、キャニスタへの注入を実施すると、注入毎に白金族
元素が除去されることになる。
で、キャニスタへの注入を実施すると、注入毎に白金族
元素が除去されることになる。
他の注入方式、例えばメルタの炉底以外の個所にフリー
ズバルブを設ける場合、又はオーバーフロー方式を採用
した場合には、前述のようにメルタの状況に応じて、フ
リーズバルブ６を用いて白金族元素を炉底から除去する
ことが必要となる。いずれの場合も、白金族元素による
電気的弊害を除去し、メルタの運転が支障なく実施でき
る。
ズバルブを設ける場合、又はオーバーフロー方式を採用
した場合には、前述のようにメルタの状況に応じて、フ
リーズバルブ６を用いて白金族元素を炉底から除去する
ことが必要となる。いずれの場合も、白金族元素による
電気的弊害を除去し、メルタの運転が支障なく実施でき
る。
また炉底堆積物はフリーズバルブ６に代わる適当な手段
により上方から吸引する方式であってもよい。
により上方から吸引する方式であってもよい。
以上のように本発明によれば、次のような効果がある。
溶融炉の小型化 溶融槽を非導電性の耐火物で電極を結ぶ線まで仕切るよ
うに分割した構造とすることによって一対の電極を結ぶ
電極線はすべて仕切耐火物を迂回するので、分割された
溶融槽各々について見ればあたかも仕切耐火物の上に電
極があるかのような電流線の分布になる。このことから
炉底堆積物への電流の集中を防止するためには溶融炉を
仕切耐火物でｎ分割すれば電極下端とガラス流出口炉内
開口部との距離を従来技術の電極間距離の１／２以上と
までしなくとも、両電極下端を結ぶ線と炉内開口部との
距離を仕切耐火物とこれに最も近接する電極との距離
の、または相近接する仕切耐火物の中心距離の１／２以
上とするだけで充分である。
うに分割した構造とすることによって一対の電極を結ぶ
電極線はすべて仕切耐火物を迂回するので、分割された
溶融槽各々について見ればあたかも仕切耐火物の上に電
極があるかのような電流線の分布になる。このことから
炉底堆積物への電流の集中を防止するためには溶融炉を
仕切耐火物でｎ分割すれば電極下端とガラス流出口炉内
開口部との距離を従来技術の電極間距離の１／２以上と
までしなくとも、両電極下端を結ぶ線と炉内開口部との
距離を仕切耐火物とこれに最も近接する電極との距離
の、または相近接する仕切耐火物の中心距離の１／２以
上とするだけで充分である。
同じ電極間距離の溶融槽で比較すれば、第５図に示すよ
うに仕切耐火物で単純にｎ分割すれば、分割しない場合
に比べ少なくとも溶融槽の深さを１／ｎに減少させるこ
とができる。即ち、第５図において、Ｌ２はガラスの溶
融に必要な大部分の電力を供給するための電極同士の距
離、Ｌ１を溶融槽を分割しない場合の電極下端と炉底の
ガラス流出口の炉内表面との距離とした場合、炉堆積物
への電流の集中を防止するためにはＬ１はＬ２／２以上
必要であるのに対し、Ｌｎを溶融槽をｎ分割した場合の
両電極下端を結ぶ直線と炉底ガラス流出口の炉内側表面
との距離とした場合、炉底堆積物への電流の集中を防止
するためにはＬｎはＬ２／２ｎ以上であればよい。
うに仕切耐火物で単純にｎ分割すれば、分割しない場合
に比べ少なくとも溶融槽の深さを１／ｎに減少させるこ
とができる。即ち、第５図において、Ｌ２はガラスの溶
融に必要な大部分の電力を供給するための電極同士の距
離、Ｌ１を溶融槽を分割しない場合の電極下端と炉底の
ガラス流出口の炉内表面との距離とした場合、炉堆積物
への電流の集中を防止するためにはＬ１はＬ２／２以上
必要であるのに対し、Ｌｎを溶融槽をｎ分割した場合の
両電極下端を結ぶ直線と炉底ガラス流出口の炉内側表面
との距離とした場合、炉底堆積物への電流の集中を防止
するためにはＬｎはＬ２／２ｎ以上であればよい。
また、分割された各々の溶融槽にはガラス流出口を設
け、流出口の周囲の耐火物は流出口に向かって水平面に
対し３０〜７０度の勾配を有しているので、堆積物は耐
火物の勾配に沿って流れ、ガラス流出口から抜き出すこ
とができる。
け、流出口の周囲の耐火物は流出口に向かって水平面に
対し３０〜７０度の勾配を有しているので、堆積物は耐
火物の勾配に沿って流れ、ガラス流出口から抜き出すこ
とができる。
溶融炉の信頼性の向上と使用寿命の延長 分割された溶融槽各々にガラス流出口、及びフリーズバ
ルブがあるので、メルタ全体の所定のガラス流出量に対
し、ガラス流出口とフリーズバルブが１カ所の時に比
べ、フリーズバルブ１本当りのガラス流出量、及び使用
頻度がフリーズバルブの数に反比例して低下する。フリ
ーズバルブはメルタの寿命に重要な影響を及ぼす部品で
あるので、フリーズバルブ１本当りの使用負荷が減少す
ることによりメルタ全体の信頼性を高め、溶融炉の使用
寿命を長くすることができる。
ルブがあるので、メルタ全体の所定のガラス流出量に対
し、ガラス流出口とフリーズバルブが１カ所の時に比
べ、フリーズバルブ１本当りのガラス流出量、及び使用
頻度がフリーズバルブの数に反比例して低下する。フリ
ーズバルブはメルタの寿命に重要な影響を及ぼす部品で
あるので、フリーズバルブ１本当りの使用負荷が減少す
ることによりメルタ全体の信頼性を高め、溶融炉の使用
寿命を長くすることができる。
溶融炉の保守性の向上 隣合う分割された溶融槽間でガラスが移動できるように
仕切耐火物の中に連通管を設けているので、一つのフリ
ーズバルブが故障してガラスを流出することができなく
なっても、他の故障していないフリーズバルブによっ
て、故障した側の溶融槽のガラスを連通管を通して流出
させることができる。
仕切耐火物の中に連通管を設けているので、一つのフリ
ーズバルブが故障してガラスを流出することができなく
なっても、他の故障していないフリーズバルブによっ
て、故障した側の溶融槽のガラスを連通管を通して流出
させることができる。
このことにより、故障していないフリーズバルブのみを
用いて運転を継続することが可能となるし、又、溶融炉
を廃棄する前に故障したフリーズバルブ側のガラスをも
抜き出すことができる。特に後者については二次放射性
廃棄物の発生量の低減、廃棄される溶融炉の取扱い性の
向上に寄与する。
用いて運転を継続することが可能となるし、又、溶融炉
を廃棄する前に故障したフリーズバルブ側のガラスをも
抜き出すことができる。特に後者については二次放射性
廃棄物の発生量の低減、廃棄される溶融炉の取扱い性の
向上に寄与する。
第１図は本発明に係るメルタの溶融槽を非導電性の仕切
耐火物を２槽以上に分割した実施例の平面図、第２図〜
第４図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ断
面図、第５図は溶融槽の深さを減少させることができる
ことを説明するための図である。 １……側壁耐火物、２……炉底耐火物、３ａ，３ｂ……
電極、４ａ，４ｂ……補助電極、５……抵抗発熱体、６
……フリーズバルブ、７……原料供給ノズル、８……ハ
イガラスレベル、９……ロウガラスレベル、１０……上
部耐火物、１１……断熱耐火物、１２……ケーシング、
１３……オフガス管、１４……仕切耐火物、１５……連
通管、１６……補助電極
耐火物を２槽以上に分割した実施例の平面図、第２図〜
第４図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ断
面図、第５図は溶融槽の深さを減少させることができる
ことを説明するための図である。 １……側壁耐火物、２……炉底耐火物、３ａ，３ｂ……
電極、４ａ，４ｂ……補助電極、５……抵抗発熱体、６
……フリーズバルブ、７……原料供給ノズル、８……ハ
イガラスレベル、９……ロウガラスレベル、１０……上
部耐火物、１１……断熱耐火物、１２……ケーシング、
１３……オフガス管、１４……仕切耐火物、１５……連
通管、１６……補助電極
Claims (7)
- 【請求項１】水平方向に対向配置した電極間に通電する
ことにより高放射性廃棄物とガラス原料等との溶融原料
を溶融し、炉底部の流出口を通して溶融した溶融原料を
取り出すようにした非導電性耐火物よりなる溶融槽を有
する高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉において、
前記流出口を複数個配置し、各流出口の間の炉底部に非
導電性仕切耐火物を配置して溶融槽を分割したことを特
徴とする高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉。 - 【請求項２】前記非導電性仕切耐火物は、その上端が前
記電極の上端を結ぶ線より少なくとも下方に位置するよ
うに構成されている特許請求の範囲第１項記載の溶融槽
が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉。 - 【請求項３】前記流出口の溶融槽内開口部は、前記１対
の電極の下端を結ぶ線との距離が、前記開口部が電極に
最も近い場合は仕切耐火物の中心とこれに近接する電極
との距離の１／２以上、または前記開口部が電極に近接
していない場合は開口部両側の仕切耐火部材の中心間の
距離の１／２以上の距離に設けられている特許請求の範
囲第１項記載の溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラ
ス固化用電気溶融炉。 - 【請求項４】前記流出口にはフリーズバルブが設けられ
ている特許請求の範囲第１項記載の溶融槽が分割された
高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉。 - 【請求項５】前記流出口の溶融槽内の開口部の周囲の底
部は開口部に向かい、溶融槽の外方へ水平面に対して３
０〜７０度の勾配を有している特許請求の範囲第１項記
載の溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電
気溶融炉。 - 【請求項６】前記非導電性仕切耐火物は溶融槽底部を連
通する貫通孔を有している特許請求の範囲第１項記載の
溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶
融炉。 - 【請求項７】前記貫通孔内には、加熱用補助電極が設け
られている特許請求の範囲第６項記載の溶融槽が分割さ
れた高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207570A JPH0646237B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉 |
| US07/233,624 US4903277A (en) | 1987-08-21 | 1988-08-18 | Electric melting furnace with partitioned melting cavity for solidifying highly radioactive waste in glass |
| DE3828280A DE3828280C2 (de) | 1987-08-21 | 1988-08-19 | Elektrischer Schmelzofen zur Verfestigung von hochgradig radioaktivem Abfall in Glas |
| FR8811050A FR2619654B1 (fr) | 1987-08-21 | 1988-08-19 | Four electrique de fusion avec une cavite de fusion cloisonnee pour solidifier dans du verre des dechets fortement radioactifs |
| GB8819891A GB2208915B (en) | 1987-08-21 | 1988-08-22 | Partitioned electric melting furnace for solidifying radioactive waste in glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207570A JPH0646237B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6450999A JPS6450999A (en) | 1989-02-27 |
| JPH0646237B2 true JPH0646237B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16541939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62207570A Expired - Lifetime JPH0646237B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 溶融槽が分割された高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4903277A (ja) |
| JP (1) | JPH0646237B2 (ja) |
| DE (1) | DE3828280C2 (ja) |
| FR (1) | FR2619654B1 (ja) |
| GB (1) | GB2208915B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077102B2 (ja) * | 1988-10-21 | 1995-01-30 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 廃棄物処理用溶融炉及びその加熱方法 |
| JPH0778555B2 (ja) * | 1989-05-20 | 1995-08-23 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 廃棄物固化用電気溶融炉 |
| DE4005746A1 (de) * | 1990-02-23 | 1991-08-29 | Kernforschungsz Karlsruhe | Bodenauslaufvorrichtung fuer einen glasschmelzofen |
| US7120185B1 (en) | 1990-04-18 | 2006-10-10 | Stir-Melter, Inc | Method and apparatus for waste vitrification |
| US7108808B1 (en) | 1990-04-18 | 2006-09-19 | Stir-Melter, Inc. | Method for waste vitrification |
| US5288435A (en) * | 1992-05-01 | 1994-02-22 | Westinghouse Electric Corp. | Treatment of radioactive wastes |
| WO2005055624A2 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Tri E Holding, Llc | Radiation shields and techniques for radiation shielding |
| US7518028B2 (en) | 2004-04-29 | 2009-04-14 | Terry Asphalt Materials, Inc. | Radiation shields and techniques for radiation shielding |
| KR100966793B1 (ko) * | 2009-11-10 | 2010-06-29 | 강호석 | 유리용융 전기로 |
| JP6958105B2 (ja) * | 2017-08-18 | 2021-11-02 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス物品の製造方法及び溶融炉 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US972779A (en) * | 1909-08-05 | 1910-10-11 | Marius Sauvageon | Electric furnace for the continuous manufacture of glass. |
| US2280101A (en) * | 1940-03-29 | 1942-04-21 | Owens Corning Fiberglass Corp | Electric furnace and melting method |
| US2565941A (en) * | 1946-06-17 | 1951-08-28 | Reconstruction Finance Corp | Method and apparatus for producing laminated materials |
| DE2631220C2 (de) * | 1976-07-12 | 1986-03-06 | Sorg-GmbH & Co KG, 8770 Lohr | Schmelzofen zum Einschmelzen von radioaktiven Stoffen in Glas |
| JPS5851886B2 (ja) * | 1980-08-05 | 1983-11-18 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 多段加熱・冷却式フリ−ズバルブ |
| CA1200826A (en) * | 1983-06-17 | 1986-02-18 | Majesty (Her) In Right Of Canada As Represented By Atomic Energy Of Canada Limited/L'energie Atomique Du Canada Limitee | Joule melter for the processing of radioactive wastes |
| JPS62132733A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-16 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 高放射性廃棄物ガラス固化用電気溶融炉 |
-
1987
- 1987-08-21 JP JP62207570A patent/JPH0646237B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-08-18 US US07/233,624 patent/US4903277A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-19 DE DE3828280A patent/DE3828280C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-08-19 FR FR8811050A patent/FR2619654B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1988-08-22 GB GB8819891A patent/GB2208915B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2619654A1 (fr) | 1989-02-24 |
| GB2208915B (en) | 1991-03-27 |
| DE3828280C2 (de) | 1996-02-01 |
| US4903277A (en) | 1990-02-20 |
| GB8819891D0 (en) | 1988-09-21 |
| FR2619654B1 (fr) | 1994-04-29 |
| JPS6450999A (en) | 1989-02-27 |
| GB2208915A (en) | 1989-04-19 |
| DE3828280A1 (de) | 1989-03-02 |
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