JPH08500208A - マイクロ波溶解精練炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はガイド（１１）の第１の端部に結合された発生器（１５）によって生成されたマイクロ波ビーム（１４）によって移動されて水平に対して傾斜している、第１の端部に密閉された上部で及び下部の前で下部に傾斜した壁、物質（１８）を供給する開口部を有する波ガイド（１１）を含む、溶解又は固体の生成物の処理のためのマイクロ波溶解精練炉である。このガイド（１１）が第２の端部に密閉された部分で、ガイドでの保留ポイントからガイドの低い壁に沿って連続的な流れ（１６）によって連続的に溶解された物質の保留堆積（２１）を定めることができる高さ可変流出ロック（２０）を有する。本発明は工業性又は原子核の廃棄物の再生に提供される。選択図 （図１）

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ波溶解精練炉 本発明は固体の生成物と溶解された生成物に対するマイクロ波溶解精練炉に関 する。 本発明の特に技術分野は工業用又は原子核の廃棄物の再生の炉である。 フランス国特許出願FR-A-2 671 392には工業用廃棄物のような流動性の生成物 の処理のためのマイクロ波溶解炉が開示されている。前記炉は上部の炉の筐体、 下部の炉の筐体、上部の炉の筐体に配置された処理されるための生成物を供給す るするための手段及び下部の炉の筐体に配置された湯だまり（crucible）を有す る。湯だまりを流出から防ぐために、前記炉は湯だまりに送り出され処理された 物質の上レベルを検出するための手段をと、検出手段からの検出信号によって処 理された生成物を供給する手段を停止するための制御手段とを有する。 この炉は乾燥、燬焼及び溶解による廃棄物の熱処理が可能であるが、処理され る廃棄物の溶解を得る効果をチャックすることができない。生成物は溶解可能と なしでこの装置で処理され、前記装置は溶解炉の分類上の方法で機能されない。 物質の状態でチャックがないので、この外形は生成物の全部の消磁を保証できな い。そのような断続的な方法の結果は処理された生成物の層とそして異質的な及 び非画一的な充填の 製造物は配列され得る。しかしながら、この処理の手順は生成物の精練を可能さ れない。次に、前記装置でのレベルチェックは処理された物質を有する反応部材 の充填を連続的にチェックできない。 雑誌Ｊ１と「マイクロ波パワーと電磁エネルギー」のｖｏ１．２５，ｎｏ．２ ，１９９０年というシー．シバタ氏とエム．タマイ氏による刊行物には溶解炉が 記載されており、波ガイドが一定の量の溶解容器を形成し、端部は傾斜している 。後者が直接に溶解容器に入れられるのでガイドの外形では生成物の薄い層の形 状での処理が可能でない。この傾斜した炉の構成では解けた生成物の連続的な、 薄い層の流れが可能とならない。 よって、この炉はフランス国特許出願FR-A-2 671 392に開示された炉としての 同じ動作の欠点から損害を被る。 しかしながら、入れられる生成物が流出ロックでレベルを位置される高いパワ ーゾーンにさらされないので物質の移動及びマイクロ波流れが逆流の方法で起こ る。 しかし、後者で乾燥、燬焼及び溶解動作を起こるのでエネルギー要求は挿入点 よりかなり高くなっている。 次に、常にガイド内で物質の保留であり、分解は装置の停止を開発する必要が ある。 フランス国特許出願FR-A-2 674 939には物質のガラス化とと樹脂化のマイクロ 波溶解炉が開示されている。この炉は窮境手段と波反射バッファによって各々あ る上に置かられた２つの垂直部を装備している。その２つの垂直部は水平溶解容 器によって接合されている。物質は溶解され、マイクロ波は第１の垂直部によっ て挿入される。解けた溶解金属のたまりの表面を越えてマイクロ波パワーの配分 を援助するために上部壁として溶解容器は一定の断面を有する。第２の部分は非 吸収されるマイクロ波の反射の調整を可能とするピストンを供給され得る。 この溶解炉の構成ではマイクロ波電磁場の作用によって溶解生成物を精練する ことができない。保留及び溶解生成物の制御温度精練のための装置がないので流 れる生成物は熱冷却を行う。熱の冷却は端部の生成物の品質に影響する（溶解生 成物の飛び出、再結晶の不可能性）。処理する廃棄物は揮発性のエレメント（通 常に多数で含む塩化化合物が工業用廃棄物に形成する）が達するので、Ｕ字形又 はＪ字形の外形の波ガイドを付与する垂直部は二重の冷却された外被を装備し、 処理中に炉で蒸発される前記エレメントが炉の冷たい壁に結晶化する。そして、 固定の保留であり、持続的な波の調整を変調することによって、かつガスの注出 の開口部を塞ぐことによって炉の満足な動作に影響する。その炉は波ガイドの上 部の１つ上に配置される開口部によって供給される。持続的な波の調整は物質移 動によって不変であるのでそのような配列は波ガイドの垂直部で物質移動に関係 する。マイクロ波発生器が故障するとき物質によって覆われる距離は電磁放射の 波長を越える。 物質の流れにマイクロ波の作用を可能とするために十分な広い開口部を介して 解けた物質の注入が行う。これは波ガイ ドの外にマイクロ波の漏れに、かつ装置の回りの安全を害することになる。これ は解けた生成物の熱冷却を防止しない。 しかし、炉の下部での物質の量の永久的な保留は放射性廃棄物の処理の場合で 欠点であり、そして有害な放射能源を構成する。 本発明は従来例で存在する問題点を解決することを目的とし、一方解けた生成 物の精練を可能とすることを目的とする。 ガイドの第１の端部に結合された発生器によって生成されたマイクロ波ビーム によって移動され、水平に対して傾斜している、第１の端部に密閉された上部で 及び下部の前部で、下部に傾斜した壁、物質を供給する開口部を有する波ガイド を含む、溶解又は固体の生成物の処理のためのマイクロ波の溶解及び精練の炉に おいて、ガイドが第２の端部に密閉された部分で、ガイドでの保留点からガイド の低い壁に沿って連続的な流れによって連続的に溶解された物質の保留堆積を定 めることができる高さ可変の流出ロックを有する。 物質の流れとマイクロ波のフラックスは波ガイド内で同じ方向で行われ、最大 の炉の効果に導く。 波ガイドのこの構成は乾燥、燬焼、溶解を連続的に行うことができ、そしてオ リジナルな設計と単一のマイクロ波源に接続された波ガイドによる固体や液状の 廃棄物での精練動作を行うことができる。 炉のこの構成は波ガイドで溶解量が可変できる溶解チェンバーの場所の中に入 れることによって廃棄物の溶解に相当す る液状位相の配列を保証できる。 効果的には、上部の部分は第２の端部に密閉され、ガイドは蒸気及びガスを排 出するチムニーを有し、下部でのガイドは溶解生成物の作用下でガイドの壁の内 側の腐食を防ぐために冷却回路を有する。 効果的には、流出ロックの下流に設けられた下部でのガイドには垂直位置での 波ガイドの軸に行われ得る屈曲部が形成される。効果的に、溶解物質の精練を行 うしっかりと接合することによって第１に接合さえる第２の波ガイドを有する。 接合部はフランジの補助によってなされる。第２の波ガイドは炉の端部を含む溶 解生成物の保留及び精練の容器によって形成される。 溶解物質の精練を行うしっかりと接合することによって第１に接合さえる第２ の波ガイドを有する。この接合部はフランジの補助によってなされる。第２の波 ガイドは炉の端部を含む溶解生成物の保留及び精練の容器によって形成され、保 留容器は耐火性のるつぼを含む。冷却回路は第２の波ガイドの回りに配列されて いる。 そして、本発明に係る炉は保留の位置に入れることによってガラス又はガラス セラミックの塊を精練され、波ガイドの端部を構成する解けた生成物を容器に精 練する。 保留容器はフランジによって炉の第１のエレメントの下部の部分と接合をもた らし、２つの部分が完全に平坦となり、接合がマイクロ波の漏れを防ぐために適 切なシールドを可能とし、フランジの２つのエレメントの接合は精練容器の下に 設けられた精練容器の垂直方向の上方向への力を及ぼすバネによって行われ、垂 直力は空の精練容器の合計と、フランジで密閉を得るために必要な力と容器を満 たす溶解生成物の重量の合計を超過し、ジャックは保留容器を着脱するためのバ ネを圧縮することができ、かつ一杯になった後置き換えれ得る。バネによる加え られる力は容器の容積をチェックするために保留容器とバネとの間に配置された 力容器に接合された読出装置によって読出される。 そのようなシステムは力変換器によって溶解生成物を入れる容器の一杯のレベ ルを連続的にチェックできる。 図１は本発明に係るマイクロ波溶解精練炉を示す図である。 図２は図１に示す本発明の炉での物質再生システムを示す図である。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 本発明は連続又は断続の溶解された鉱物生成物又粉末の固体生成物を可能とな るマイクロ波溶解精練炉に関する。これらの生成物は工業用又は核の廃棄物であ る。図１に示すように、炉１０は固着用のフランジ１３によって接合された２つ の波ガイドエレメント１１，１２から構成される。各エレメントには炉の上流側 に配置されたマイクロ波発生器１５によって発生されるマイクロ波ビーム１４が 通過する。各エレメント１１，１２は異なる形状を有し、かつ配分された作用を 行うことができる。 溶解炉１０の第１のエレメント１１は好ましくは水平に対 して１０〜４５゜の間の角度αを形成する同様な又は異なるスロープを有する傾 斜した波ガイドによって構成される。ガイドの上部は固体生成物の場合アルキメ デス螺旋又は液状の場合ポンプを用いて処理される生成物１８の炉の第１のエレ メントに具備される挿入である供給筒口又は開口部１７を装備されている。前記 波ガイドの断面は矩形、正方形あるいは円状である。炉のこのエレメントに重さ によって入れられる生成物は波ガイドの部分を移動する。 供給のこのタイプは乾燥した又は燬焼した生成物によって生じる供給の妨げを 防ぐことができる。 ガイドでの生成物ののポイントからガイドの傾斜した下部の壁に沿って連続の 流れによって物質の移動は小さな移動距離に示すように入射波の波長調整を妨げ られない。熱下で連続又は不連続の入れられる生成物はマイクロ波ビームの磁力 波の効果で分子の交互の回転によって誘電性の特徴を割り当てる。 生成物の特徴の作用として、もし湿っているならば熱が乾燥させ、燬焼できか つ溶解できる。 処理された生成物を入れられる波ガイドの傾斜は流出ロック２０による、フラ ンジ９によって炉の第１のエレメント１１の端部に設けられたネジ２７によって 高さを調整可能な保留の堆積物２１に入れられた点から連続的に溶解された生成 物の連続的な流れ１６を可能とする。傾斜面での流れは、マイクロ波ビームの吸 収をできるだけ能率的に利用でき、かつ燃焼の生成物のすべての脱ガス処理を確 実にする溶 けた薄い層が連続し、連続的に行うことができる。溶けた生成物が流出ロック２ ０に達すると、マイクロ波放射へ照射を組み合わせた相転移の全てを被る。保留 の堆積２１は流出ロックの高さで定められる。 固定のエネルギー量において、溶けた生成物の多種の保留の堆積２１が精練を 行おうとするエネルギー量を調整することができる。溶けた生成物による吸収さ れないエネルギーに相当するこのエネルギー量が炉の第１のエレメントの保留手 段に表れる。非吸収エネルギーは溶解炉の第２のレメントに向けられる。 垂直位置に前記波ガイドの軸に沿っているＬ字形の屈曲又は曲管の形状の下部 の端部は蒸気及びガス２３の排出を可能とするチムニー又は煙突２２を有する上 部の壁に備えつけれる。 生成物の保留物と第２のエレメントに接合フランジの間、前記第１の直線的な エレメントの低い壁は溶けた生成物の下の前記壁の内側の腐食を防ぐ冷却回路２ ４を有する。この回路２４は加圧冷却液の注入口２５と注出口２６を有する。 溶解炉の第２のエレメント１２は炉のターミナル部分を構成する溶解生成物に 対する保留及び精練の容器２８によって形成される波ガイドによって構成される 。この保留容器は選択的に耐火性のるつぼ２９を含むことができる。冷却液の注 入口３０と注出口３１を有する冷却回路３２は前記容器２８の回りに設けられる 。 前記第２のエレメントの作用は生成物の粘着性の係数とし ての可変速度で精練するための重さによって流れる溶けた生成物を受けることで あり、そしてマイクロバブルの存在を防ぐ。また核に置いて発生する作用物によ って結晶状の構成の中に生成物の非結晶構成を変えることができる。 この精練は溶解後そして連続的に冷却した後液状で保たれた生成物を含む。こ の動作は炉の第１のエレメントに吸収されないマイクロ波エネルギーによって達 成される。炉の端にある容器に受け入れられる物質の連続的な流れは生成物精練 時間を定める。精練は薄い層で徐々になされることとなる。 そのような精練の重要性とは乾燥、燬焼、溶解の工程中に吸収されないマイク ロ波エネルギーを安定させ得るということである。 処理された生成物の係数として、この工程はガラス又はガラスセラミックの単 結晶１９を生成できることである。これらの単結晶は任意の端部の焼入れをしな いので、これらの物理的な品質は不意に冷却された生成物の品質より優れている 。 異なるタイプの廃棄物は本発明に係るマイクロ波炉を用いて溶解によって処理 される。処理された廃棄物の３つの異なる例を考察してみる。廃棄物ＮＯ．１ 国産の廃棄物焼却炉から得られる中和されたフライアッシュ（飛散灰）からな り、重量によって％で次の化学組成を有する。 この廃棄物は１０５０℃の温度での連続の溶解を下の方へ落ちる。廃棄物の重 量の８０％を処理した後に６．４という係数によって密度を高められる。廃棄物ＮＯ．２ この廃棄物は核技術分野で得られる廃棄物の焼却から同類の灰によって構成さ れる。次の構成は重量のパーセントで得られる。 この廃棄物は５ｋＷ／Ｈ（生成器）の入射電力下で３ｋｇ／ｈの流れ率で処理 される。溶解生成物の排出は温度１１００℃及び粘着度２００ポアズ（ｐｏｉｓ ｅｓ）以下で得られる。廃棄物ＮＯ．３ これは不溶性物質の重金属をレンダリングすることとなる。次の固体エレメン トを有する化学マッドによって構成される。 連続溶解は１３００℃でのマイクロ波熱によって得られる。 図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃ及び図２Ｄは溶解生成物の再生のためのシステムを示 し、溶解生成物の保留容器２８は炉１０の第１のエレメント１１の下部の一部に しっかりと固着されることにより接合される。満たした後、保留容器２８は専門 家に周知の方法であるが示していない手段を用いて他の容器によって取り替えら れる（３５）。そのようなシステムは溶解された生成物のレベルの連続チェック を可能である。 保留容器２８はフランジ１３によって炉１０の第１のエレメン ト１１の下部の部分を含むようになされ、２つの部分は完全に平坦であり、接合 はマイクロ波の漏れを防ぐための適切なシールドを実現する。フランジの２つの エレメントの結合は精練容器の下に設けられた上方に向けられた垂直力を及ぼす バネ３７によってなされる。 加えられる垂直力は空の精練容器の重量と、フランジで密閉を得るために必要 な力と容器を満たす溶解生成物の重量の 合計を超過する。ジャック３６は保留容器を着脱できるためのバネを圧縮するこ とができ、かつ置き換えれることも可能である。 通常の動作で、バネによる加えられる力はバネの下に、又は接合フランジの下 部の部分の下に向けられた置かれた力変換器３９に接続された読取装置３８によ って読出される。力の変換器は初期に空の容器に供給される合計の力を測定する 。これは目盛りでなされ、そしてチェックは構成の圧縮の杯となるときに行われ 、力はアセンブリの重量とバネによって供給される。この発生は溶解生成物の重 量による。そして精練容器の充填を永久的にチェックできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベールランド エリク フランス国，04100 マノスク，バティマ ンベー ニュメロー35，ル ジャルダン デ エスペリデ （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガイド（１１）の第１の端部に結合された発生器（１５）によって生成され たマイクロ波ビーム（１４）によって移動されて水平に対して傾斜している、第 １の端部に密閉された上部で及び下部の前で下部に傾斜した壁、物質（１８）を 供給する開口部を有する波ガイド（１１）を含む、溶解又は固体の生成物の処理 のためのマイクロ波溶解精練炉において、 前記ガイドが第２の端部に密閉された部分で、前記ガイドでの保留ポイントか らガイドの低い壁に沿って連続的な流れ（１６）によって連続的に溶解された物 質の保留堆積（２１）を定めることができる高さ可変流出ロック（２０）を有す ることを特徴とするマイクロ波溶解精練炉。 ２．上部の部分は第２の端部に密閉され、ガイド（１１）は蒸気及びガスを排出 するチムニー（２２）を有する請求項１記載の炉。 ３．下部でのガイドは溶解生成物の作用下でガイド（１１）の壁の内側の腐食を 防ぐために冷却回路（２４）を有する請求項１記載の炉。 ４．波ガイド（１１）は同じ形状及び異なる形状の傾斜を有する請求項１〜３の いずれか１項に記載の炉。 ５．流出ロックの下流に設けられた下部でのガイド（１１）には垂直位置での波 ガイドの軸に行われ得る屈曲部が形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載 の炉。 ６．溶解物質の精練を行うしっかりと接合することによって第１（１１）に接合 さえる第２の波ガイド（１２）を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の炉 。 ７．前記接合部はフランジ（１３）の補助によってなされる請求項６に記載の炉 。 ８．前記第２の波ガイドは炉の端部を含む溶解生成物の保留及び精練の容器（２ ８）によって形成される請求項６記載の炉。 ９．前記保留容器（２８）は耐火性の湯だまり（２９）を含む請求項８記載の炉 。 １０．冷却回路（３２）は前記第２の波ガイド（１２）の回りに配列されている 請求項８記載の炉。 １１．保留容器（２８）はフランジ（１３）によって炉（１０）の第１のエレメ ント（１１）の下部の部分と接合をもたらし、２つの部分が完全に平坦となり、 接合がマイクロ波の漏れを防ぐために適切なシールドを可能とし、フランジの２ つのエレメントの接合は精練容器の下に設けられた精練容器の垂直方向の上方向 への力を及ぼすバネ（３７）によって行われ、垂直力は空の精練容器の合計と、 フランジで密閉を得るために必要な力と容器（２８）を満たす溶解生成物の重量 の合計を超過し、ジャック（３６）は保留容器（２８）を着脱するためのバネ（ ３７）を圧縮することができ、かつ一杯になった後置き換えれ得る請求項８〜１ ０のいずれか１項に記載の炉における生成物の再生システム。 １２．バネ（３７）による加えられる力は容器の容積をチェ ックするために保留容器（２８）とバネ（３７）との間に配置された力容器（３ ９）に接合された読出し装置（３８）によって読出される請求項１１記載のシス テム。