JPS6112238B2 - - Google Patents

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JPS6112238B2
JPS6112238B2 JP56145892A JP14589281A JPS6112238B2 JP S6112238 B2 JPS6112238 B2 JP S6112238B2 JP 56145892 A JP56145892 A JP 56145892A JP 14589281 A JP14589281 A JP 14589281A JP S6112238 B2 JPS6112238 B2 JP S6112238B2
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JP
Japan
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crucible
ceramic
radioactive waste
heating
calcined
Prior art date
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Application number
JP56145892A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5847300A (en
Inventor
Kazuo Anzai
Takao Oota
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56145892A priority Critical patent/JPS5847300A/en
Publication of JPS5847300A publication Critical patent/JPS5847300A/en
Publication of JPS6112238B2 publication Critical patent/JPS6112238B2/ja
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  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、放射性廃棄物の処理に関し、さらに
詳しくは、セラミツクス形成物質を用いて、か焼
した放射性廃棄物をセラミツクス質物体として固
化する方法(以下、「セラミツクス固化法」と略
称する)および該方法を実施する装置に関する。 原子力発電の普及にともない使用済核燃料の再
処理場から発生する高濃度の放射性廃液は年々増
大する傾向にある。これらの放射性廃液を液状の
ままでタンク貯蔵することは安全上、管理上のみ
ならず、数量・容積の点で貯蔵スペースが問題と
なるため、保管しやすい固化体への変換技術(固
化技術)の確立が切望されている。 従来、高濃度の放射性廃棄物を固化する方法と
しては、ガラス固化法、金属複合体とする固化法
等、種々の方法が提案されているが、現在のとこ
ろガラス固化法が、技術的にも経済的にも最み有
利であるとされている。 さらにこのガラス固化法にも、種々の方法が提
案されているが、なかでも、電気絶縁性のるつぼ
内に装入した放射性廃棄物のか焼物とガラス形成
物質を、高周波誘導加熱により溶融する工程を含
む方法が、装置を簡略にできること、熱効率が良
いこと等の利点のため有望視されている。すなわ
ち、この方法は、るつぼ上部から放射性廃棄物の
か焼物とガラス形成物質を連続的又は間欠的に装
入し、他方るつぼ底部に設けられた流出ノズルか
ら前記物質の溶融混合物を間欠的に取出し、格納
容器へ導いて固化させるものである。従つて、こ
の方法によれば装置の連続運転が可能であり、更
に、前述した利点の他に、溶融ガラス電極が接触
しないこと、るつぼ内の位置に関わりなく溶融ガ
ラスをほぼ均一に加熱できること、電気的絶縁性
のるつぼは直接に加熱されないために過熱のおそ
れがなく、るつぼ溶融ガラスにより浸食されるこ
とが少ないこと、等の利点がある。 しかし、上述の利点の反面、高周波誘導加熱を
利用する従来のガラス固化法には、次のような欠
点があつた。 すなわち、放射性廃棄物のか焼物およびガラス
形成物質は、通常室温では極めて電気抵抗が大き
く、高周波により誘導電流を生じさせることはで
きないため、室温から直接、誘導加熱を行うこと
は困難である。そのため、ガラス形成物質をあら
かじめ他の手段でおよそ800〜1200℃の温度まで
熱して溶融し、電気比抵抗を約10Ωcm以下の電気
良導体としておく必要がある。 上記のような高周波誘導加熱によるガラス固化
体製造時における欠点は、高周波誘導加熱による
セラミツクス固化法においても同様に問題とな
る。すなわち、従来考えられてきたセラミツクス
固化法においては、放射性廃棄物のか焼体粉末を
はじめ、セラミツクス固化するための添加剤も室
温においては電気抵抗が大きく、従つてこれらの
混合物の一部ないし全部を何らかの補助手段を使
用する予熱なしには高周波誘導によつて加熱する
ことは困難である。 本発明の目的は、上述した従来のセラミツクス
固化法の欠点を改善し、高周波誘導加熱を容易に
することにより、熱効率の向上とともに、放射性
廃棄物の固化処理の簡略化、迅速化を可能とする
方法および該方法を実施する装置を提供すること
にある。 本発明者らは、上述の達成のために研究した結
果放射性廃棄物のか焼物とセラミツクス形成物質
に、第3の成分として炭化ケイ素粉末を添加する
ことが高周波誘導加熱における加熱効率の向上に
極めて有効であることを見出した。すなわち、本
発明の放射性廃棄物のセラミツクス固化法は、電
気絶縁性耐火物質から成るるつぼ内に放射性廃棄
物のか焼物とセラミツクス形成物質を装入し、高
周波誘導加熱により溶融体とした後、該溶融体を
るつぼから取り出し、格納容器内へ導いて固化さ
せることにより放射性廃棄物を処理するに際し
て、るつぼ内に装入した前記か焼物とセラミツク
ス形成物質に第3成分として炭化ケイ素粉末を、
全量に対して20〜50重量%の範囲で加えることに
よつて高周波誘導加熱を容易ならしめることを特
徴とするものである。 また本発明の放射性廃棄物のセラミツク固化装
置は、絶縁性耐火物質から成るるつぼ、該るつぼ
の周囲に複数回の巻数を有して配置され、るつぼ
加熱用の高周波発振器に接続された誘導コイル
と、該るつぼ内へ放射性廃棄物のか焼物およびセ
ラミツクス形成物質および炭化ケイ素末とを装入
する装置と、該るつぼの底部に設けられた溶融体
取り出し用の流出ノズルとを有することを特徴と
するものである。 以下、本発明をさらに詳細に説明する。 本発明の放射性廃棄物のセラミツクス固化方法
は、以下の工程からなる。すなわち、まず電気絶
縁性耐火物質から成るるつぼ内に放射性廃棄物の
か焼物、セラミツクス形成用物質および炭化ケイ
素粉末を全重量の20〜50重量%含む混合物を連続
的にまたは間欠的に供給する工程と、次いで前記
の工程で供給される混合物を高周波誘導加熱によ
り溶融セラミツクスとする工程と、最後に、上記
溶融セラミツクスの一定量を流出ノズルから間欠
的に取り出し、格納容器に充填固化させる工程と
を有する。さらに、上記最後の工程にあつては、
必要に応じて、るつぼの運転休止の場合にでも、
流出ノズル部分だけを高周波誘導加熱することに
よつて、溶融セラミツクスの固化による流出ノズ
ルの閉鎖を防止し、流出操作を容易にすることが
できる。上記した最初の工程において添加される
炭化ケイ素は、加熱効率が良く、耐酸化性、耐侵
食性にも優れる上に、たとえ酸化分解してもCO2
と、セラミツクス形成物質の一部でもあるSiO2
となり、分解生成物が溶融セラミツクス中に混入
しても支障が生じない。また、炭化ケイ素の高周
波による誘導加熱はきわめて容易であり、その高
周波出力を調節することにより、室温から1300℃
までの範囲で任意の温度に調節することができ
る。 従つて、炭化ケイ素粉末を添加することによつ
て、セラミツクス形成物質を予め他の手段で、高
周波誘導加熱が可能となる温度まで予熱する必要
がないばかりか、たとえば、金属チツプ、高導電
性低融点ガラス物質等の予熱用の物質を別に装入
する必要もない。そして、この炭化ケイ素の含有
率は、全量に対して20〜50重量%が好ましく、20
重量%より少ないと昇温が遅く不利であり、逆に
50重量%を越えると廃棄物か焼体の処理量が減少
するので不適当である。 また、セラミツクスス形成物質は放射性廃棄物
か焼体を固化するために使用するものであつて、
その添加量は、全量に対し、炭化ケイ素を含めた
値で60〜90重量%が好ましい。 セラミツクス形成物質としては、通常の酸化物
系セラミツクス材料がひろく用いられ得るが、特
に、Al2O3、SiO2およびアルカリ土類金属酸化物
から選ばれる少なくとも一つの物質を含む材料が
好ましく用いられる。 次に、本発明の方法を、一層明らかにするため
に一実施態様を、該方法の実施装置の例とともに
説明する。 第1図に示した装置は、絶縁性の耐火るつぼ1
を備えている。この絶縁性の耐火るつぼは、セラ
ミツクスの侵食作用に耐えることができ、最高使
用設計温度約1500℃においても破損するおそれの
ないものでなければならない。例えば耐熱衝撃性
に優れる石英ガラス物質、又は石英ガラス焼結耐
火物(グラスロツク)や、耐食性に優れるAl2O3
―ZrO2―SiO2系、又はAl2O3系の電気鋳造耐火物
等が好ましい。これらは、下表に示す特性を有し
ている。
The present invention relates to the treatment of radioactive waste, and more particularly, to a method of solidifying calcined radioactive waste into a ceramic object using a ceramic-forming substance (hereinafter abbreviated as "ceramic solidification method") and It relates to an apparatus for carrying out the method. With the spread of nuclear power generation, the amount of highly concentrated radioactive waste fluid generated from spent nuclear fuel reprocessing plants is increasing year by year. Storing these radioactive waste liquids in liquid form in tanks poses problems not only in terms of safety and management, but also in storage space in terms of quantity and volume, so we are developing technology to convert them into solidified materials that are easier to store (solidification technology). There is a strong need for the establishment of Conventionally, various methods have been proposed for solidifying highly concentrated radioactive waste, such as vitrification and metal composite solidification, but at present, vitrification is technically insufficient. It is said to be the most economically advantageous. Furthermore, various methods have been proposed for this vitrification method, but one method involves melting the calcined radioactive waste and glass-forming material charged in an electrically insulating crucible using high-frequency induction heating. This method is viewed as promising due to its advantages such as a simple device and good thermal efficiency. That is, this method involves continuously or intermittently charging radioactive waste calcined material and glass-forming material from the top of the crucible, and intermittently removing the molten mixture of the materials from an outflow nozzle provided at the bottom of the crucible. It is guided to a containment vessel and solidified. Therefore, according to this method, continuous operation of the apparatus is possible, and in addition to the above-mentioned advantages, the molten glass electrodes do not contact each other, and the molten glass can be heated almost uniformly regardless of its position in the crucible. Since the electrically insulating crucible is not directly heated, there is no risk of overheating, and it has advantages such as being less likely to be eroded by the molten glass in the crucible. However, despite the above-mentioned advantages, the conventional vitrification method using high-frequency induction heating has the following drawbacks. That is, calcined radioactive waste and glass-forming materials usually have extremely high electrical resistance at room temperature, and it is difficult to induce induction heating directly from room temperature because it is impossible to generate an induced current using high frequency waves. Therefore, it is necessary to heat and melt the glass-forming substance in advance to a temperature of about 800 to 1200°C by other means to make it a good electrical conductor with an electrical resistivity of about 10 Ωcm or less. The above-mentioned drawbacks in producing a vitrified body by high-frequency induction heating also pose problems in a method of solidifying ceramics by high-frequency induction heating. In other words, in the conventional ceramic solidification method, the calcined powder of radioactive waste and the additives used to solidify the ceramic have high electrical resistance at room temperature, so it is necessary to use a part or all of the mixture. It is difficult to heat by high frequency induction without preheating using some auxiliary means. The purpose of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the conventional ceramic solidification method and facilitate high-frequency induction heating, thereby improving thermal efficiency and simplifying and speeding up the solidification process of radioactive waste. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for carrying out the method. As a result of research to achieve the above-mentioned results, the present inventors found that adding silicon carbide powder as a third component to calcined radioactive waste and ceramic forming materials is extremely effective in improving heating efficiency in high-frequency induction heating. I found that. That is, in the method of solidifying radioactive waste into ceramics according to the present invention, a calcined product of radioactive waste and a ceramic-forming material are charged into a crucible made of an electrically insulating refractory material, and after being made into a molten body by high-frequency induction heating, the molten material is heated. When treating radioactive waste by removing the body from the crucible and introducing it into a containment vessel to solidify it, silicon carbide powder is added as a third component to the calcined material and ceramic forming material charged in the crucible.
It is characterized in that it facilitates high-frequency induction heating by adding it in an amount of 20 to 50% by weight based on the total amount. The ceramic solidification device for radioactive waste of the present invention also includes a crucible made of an insulating refractory material, an induction coil arranged around the crucible with a plurality of windings, and connected to a high-frequency oscillator for heating the crucible. , comprising a device for charging calcined radioactive waste, a ceramic forming material, and silicon carbide powder into the crucible, and an outflow nozzle provided at the bottom of the crucible for taking out the melt. It is. The present invention will be explained in more detail below. The method of solidifying radioactive waste into ceramics of the present invention consists of the following steps. That is, first, a step of continuously or intermittently feeding into a crucible made of an electrically insulating refractory material a mixture containing 20 to 50% by weight of a calcined radioactive waste, a ceramic forming material, and a silicon carbide powder. Next, the mixture supplied in the above step is made into molten ceramics by high-frequency induction heating, and finally, a certain amount of the molten ceramics is intermittently taken out from the outflow nozzle and filled into a storage container and solidified. . Furthermore, in the last step above,
If necessary, even if the crucible is out of operation,
By performing high-frequency induction heating only on the outflow nozzle portion, it is possible to prevent the outflow nozzle from closing due to solidification of the molten ceramic and facilitate the outflow operation. Silicon carbide added in the first step described above has good heating efficiency, excellent oxidation resistance, and corrosion resistance, and even if it is decomposed by oxidation, it does not release CO 2
and SiO 2 , which is also a part of ceramic forming substances.
Therefore, even if the decomposition products mix into the molten ceramics, no problem will occur. In addition, induction heating of silicon carbide using high frequency is extremely easy, and by adjusting the high frequency output, it is possible to heat silicon carbide from room temperature to 1300℃.
The temperature can be adjusted to any temperature within the range. Therefore, by adding silicon carbide powder, not only is it not necessary to preheat the ceramic-forming material by other means to a temperature that allows high-frequency induction heating, but it is also possible to There is no need to separately charge a preheating material such as a melting point glass material. The content of silicon carbide is preferably 20 to 50% by weight, and 20 to 50% by weight based on the total amount.
If it is less than % by weight, the temperature rise will be slow and disadvantageous;
If it exceeds 50% by weight, it is inappropriate because the amount of waste calcined bodies to be processed will decrease. In addition, the ceramic sulfur-forming substance is used to solidify radioactive waste calcined bodies,
The amount added is preferably 60 to 90% by weight, including silicon carbide, based on the total amount. As the ceramic-forming substance, ordinary oxide-based ceramic materials can be widely used, but materials containing at least one substance selected from Al 2 O 3 , SiO 2 and alkaline earth metal oxides are particularly preferably used. . Next, in order to further clarify the method of the present invention, one embodiment will be described along with an example of an apparatus for implementing the method. The apparatus shown in Figure 1 consists of an insulating refractory crucible 1
It is equipped with This insulating refractory crucible must be able to withstand the corrosive effects of ceramics and must not be susceptible to breakage even at the maximum design temperature of approximately 1500°C. For example, quartz glass materials with excellent thermal shock resistance, quartz glass sintered refractories (Glass Rock), and Al 2 O 3 with excellent corrosion resistance
--ZrO 2 --SiO 2- based or Al 2 O 3 -based electrocast refractories are preferred. These have the properties shown in the table below.

【表】 るつぼ1内の装入物を加熱する装置は、るつぼ
1の周囲に、るつぼから離れて配置された誘導コ
イル2と、この誘導コイル2に高周波電流を供給
する高周波発振器3とから成る。 そして上記誘導コイル2は、水冷中空銅パイプ
から成る。また、高周波発振器3は、るつぼ1内
に装入された放射性廃棄物のか焼物とセラミツク
ス形成用物質および炭化ケイ素とから成る溶融セ
ラミツクスを誘導加熱することができる高周波の
交流を供給することができ、かつ各工程に応じた
最適な周波数に調節することができるものであれ
ば好適である。誘導加熱の能率を考慮すると、少
なくとも100KHz以上の周波数が必要であると考
えられるが、一般には数MHz〜数十MHzオーダー
の周波数で実施され、高周波発振器3の出力は、
負荷に応じて可変のものとして、溶融体を所望の
温度に調節する。前記るつぼの上部は、金属性の
肩部4と筒状部5から成る上部構造を有し、排ガ
ス装置6へ連結されている。肩部4の内面は、る
つぼ1内の装入物からの放射熱を反射してるつぼ
内の熱損失を低減する。そして、排ガス装置6は
前記放射性廃棄物とセラミツクス形成物質と炭化
ケイ素とが反応してセラミツクス化するときに発
生するNOx等有害ガスや酸化セシウム等の揮発
しやすい有害成分が周囲に拡散しないように吸引
し、フイルターなどにより有害物質を除去して大
気中に排気する装置である。 前記るつぼの底部には溶融セラミツクスをるつ
ぼ1の外の取り出す流出ノズル7に設けられてい
る。第1図に示す実施例では流出ノズル7はるつ
ぼ1と連続した同じ耐火物から成るが、他の耐火
性材料で構成することもできる。流出ノズル7の
周囲には、装置の運転休止により固化し、流出ノ
ズルを閉鎖しているセラミツクス塊を加熱・溶融
させる加熱装置として、誘導コイル8と、この誘
導コイルに高周波を供給する高周波発振器9が設
けられている。さらに、必要に応じて流出ノズル
7を閉鎖しているセラミツクス塊を、急速に加
熱・溶融するための補助手段として、誘導コイル
により直接誘導加熱される発熱体を設けていても
よい。この発熱体として、第2図に示す例えば、
炭化ケイ素等の抵抗発熱体から成る発熱リング7
aが流出ノズル7と誘導コイル8との間に設けら
れ、また第3図に示す例では、流出ノズル7の内
壁にステンレスまたはインコネル等から成る耐熱
金属層7bが設けられている。そしてこの耐熱金
属層7bの厚さは、流出ノズル7の構成材料であ
る耐火物との熱膨張係数の差を考慮して、1mm以
下とする必要がある。 前記るつぼの上部構造の一部には、るつぼ1内
へ放射性廃棄物のか焼物とセラミツクス形成物質
および炭化ケイ素粉末を装入する手段として、ホ
ツパーおよびコンスタントフイーダ11、バイブ
レータ12が設けられている。 また、流出ノズル7の下方には、金属性の格納
容器14が配置されており、該格納容器およびそ
の内容物を加熱する手段(図示せず)を具備して
いる。この加熱手段は、流出ノズル7から溶融セ
ラミツクスを受容する際に、格納容器を加熱して
おくことにより、溶融セラミツクスを隙間なく容
器内に充填する役割を果すものである。 次に、以上説明した本発明の装置を使用して、
放射性廃棄物をセラミツクス固化する方法の一例
を説明する。 まず、放射性廃棄物のか焼物とセラミツクス形
成物質および炭化ケイ素粉末を一定の割合で混合
した混合物の初度装入量を、ホツパーおよびコン
スタントフイーダ11により、設定された一定速
度で、バイブレータ12を経てるつぼ1内へ供給
する。次に、高周波発振器3により、誘導コイル
2に高周波電流を印加し、炭化ケイ素粉末を誘導
加熱する。そして、混合物の初度装入量が溶融セ
ラミツクスとなり溶融セラミツス自体も直接誘導
加熱することができる状態に達したら、さらに誘
導加熱を続けならら、るつぼ1の中心線まで伸ば
したシユート13により新たに混合物を、連続的
に、または間欠的に供給する。この新たに供給さ
れた混合物は、溶融・消化され溶融セラミツクス
として先に溶融されたものと一体になる。そし
て、溶融セラミツクスの液面がるつぼ1の最高許
容レベル近傍まで達し、かつ十分溶融された時点
で流出ノズル7を開栓し、溶融セラミツクスを一
定量格納容器14に充填する。このとき、流出ノ
ズル7が、固化したセラミツクス塊によつて閉鎖
されている場合は、あらかじめ流出ノズル7の周
囲に配置された誘導コイル8に高周波発振器9か
ら高周波を供給し、上記セラミツクス塊を高周波
誘導加熱により融解する必要がある。 次いで、再び前記か焼物とセラミツクス形成物
質および炭化ケイ素粉末の混合物を、連続的に、
または間欠的にるつぼ1内へ供給し、前述の工程
が繰返されることになる。 以下、実施例、比較例により本発明を更に具体
的に説明する。 例 第1表に示す組成のセラミツクス形成物質と、
第2表に示す組成の模擬放射性廃棄物のか焼物を
用意し、さらにこれに炭化ケイ素粉末を第3表に
示す割合で混合したものを原料とした。
[Table] The device for heating the charge in the crucible 1 consists of an induction coil 2 placed around the crucible 1 and away from the crucible, and a high-frequency oscillator 3 that supplies a high-frequency current to the induction coil 2. . The induction coil 2 is made of a water-cooled hollow copper pipe. Furthermore, the high frequency oscillator 3 is capable of supplying high frequency alternating current capable of induction heating the molten ceramic made of the calcined radioactive waste, the ceramic forming substance, and silicon carbide charged in the crucible 1, Moreover, it is preferable that the frequency can be adjusted to the optimum frequency according to each process. Considering the efficiency of induction heating, it is thought that a frequency of at least 100 KHz is required, but it is generally carried out at a frequency on the order of several MHz to several tens of MHz, and the output of the high frequency oscillator 3 is
Adjust the melt to the desired temperature as variable depending on the load. The upper part of the crucible has a superstructure consisting of a metallic shoulder 4 and a cylindrical part 5 and is connected to an exhaust gas device 6. The inner surface of the shoulder 4 reflects radiant heat from the charge in the crucible 1 to reduce heat losses within the crucible. The exhaust gas device 6 is designed to prevent harmful gases such as NOx and easily volatile harmful components such as cesium oxide, which are generated when the radioactive waste, ceramic forming material, and silicon carbide react to form ceramics, from diffusing into the surroundings. This is a device that sucks in, removes harmful substances using a filter, etc., and exhausts them into the atmosphere. An outflow nozzle 7 is provided at the bottom of the crucible to take out the molten ceramics out of the crucible 1. In the embodiment shown in FIG. 1, the outlet nozzle 7 is made of the same refractory material, continuous with the crucible 1, but it can also be made of other refractory materials. Around the outflow nozzle 7, there is an induction coil 8 and a high frequency oscillator 9 that supplies high frequency waves to the induction coil, which serves as a heating device to heat and melt the ceramic lump that solidifies due to the stoppage of operation of the device and closes the outflow nozzle. is provided. Furthermore, as an auxiliary means for rapidly heating and melting the ceramic lump closing the outflow nozzle 7, a heating element which is directly inductively heated by an induction coil may be provided as necessary. As this heating element, for example, as shown in FIG.
Heat generating ring 7 made of a resistance heating element such as silicon carbide
A is provided between the outflow nozzle 7 and the induction coil 8, and in the example shown in FIG. 3, the inner wall of the outflow nozzle 7 is provided with a heat-resistant metal layer 7b made of stainless steel, Inconel, or the like. The thickness of the heat-resistant metal layer 7b needs to be 1 mm or less in consideration of the difference in coefficient of thermal expansion with the refractory that is the constituent material of the outflow nozzle 7. A part of the upper structure of the crucible is provided with a hopper, a constant feeder 11, and a vibrator 12 as means for charging calcined radioactive waste, ceramic forming material, and silicon carbide powder into the crucible 1. Further, a metal containment vessel 14 is arranged below the outflow nozzle 7, and is provided with means (not shown) for heating the containment vessel and its contents. This heating means serves to fill the container with molten ceramics without any gaps by heating the storage container when receiving the molten ceramics from the outflow nozzle 7. Next, using the device of the present invention described above,
An example of a method for solidifying radioactive waste into ceramics will be explained. First, an initial charge of a mixture of calcined radioactive waste, ceramic-forming material, and silicon carbide powder is mixed at a fixed ratio by a hopper and a constant feeder 11 at a set constant speed, and then passed through a vibrator 12 into a crucible. Supply into 1. Next, a high frequency current is applied to the induction coil 2 by the high frequency oscillator 3 to induction heat the silicon carbide powder. When the initial charge of the mixture becomes molten ceramic and the molten ceramic itself reaches a state where it can be directly induction heated, if induction heating is to be continued, a new mixture is added using the chute 13 extended to the center line of the crucible 1. , either continuously or intermittently. This freshly supplied mixture is melted and digested to combine with the previously melted material as molten ceramics. Then, when the liquid level of the molten ceramic reaches near the maximum allowable level of the crucible 1 and is sufficiently melted, the outflow nozzle 7 is opened and a fixed amount of molten ceramic is filled into the storage container 14. At this time, if the outflow nozzle 7 is closed by a solidified ceramic lump, a high frequency wave is supplied from a high frequency oscillator 9 to an induction coil 8 placed around the outflow nozzle 7 in advance, and the ceramic lump is Must be melted by induction heating. Next, the mixture of the calcined product, ceramic forming material, and silicon carbide powder is continuously added to
Alternatively, it is intermittently supplied into the crucible 1 and the above-mentioned steps are repeated. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. Example A ceramic-forming substance having the composition shown in Table 1,
Calcined simulated radioactive waste having the composition shown in Table 2 was prepared, and silicon carbide powder was mixed therewith in the proportions shown in Table 3 as raw materials.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 上記混合物を装入する絶縁性耐火るつぼは、内
径90mmφ、高さ130mm、流出ノズルの内径8mmφ
の石英ガラス製るつぼで、その周囲に、内径110
mmφの水冷中空銅パイプから成る誘導用コイルが
るつぼ底部から70mmの高さまで4巻されている。
そして、上記るつぼに、第3表に示した混合物を
るつぼ底部から高さ約100mmまで装入し、陽極同
調型自励式発振管により、周波数3MHz、陽極入
力6KWで始動を行つた。 実施例1〜4の場合、混合物は2〜4時間で完
全に溶解し。上記初度装入量が溶解した後、陽極
入力を5.5KWにして更に前記混合物を1時間当
り500gの割合で追加装入し、溶融セラミツクス
が最大レベル、即ち底部より70mmに達したとき、
下部の流出ノズルを加熱して、溶融セラミツクス
を流出させた。 比較例1の場合、実施例1〜4の場合と同様に
高周波誘導加熱を行つたが混合物の温度上昇は認
められなかつた。 比較例2の場合、実施例1〜4の場合と同様に
高周波誘導加熱を行つたが、混合物の温度上昇は
極めて遅く、24時間加熱でも混合物は溶解するに
至らなかつた。 さらに、比較例3の場合、放射性廃棄物か焼体
の処理量が減少し、また溶融体と混合しなかつた
過剰の炭化ケイ素粉末が流出ノズルにつまり、溶
融セラミツクスを硫出させる際の障害となつた。 以上の実施例、比較例から明らかなように、本
発明のセラミツクス固化法によれば、高周波誘導
加熱が容易となり、熱効率の向上およびセラミツ
クス固化処理の簡略化、迅速化が図られ、放射廃
棄物の処理上すこぶる有用である。
[Table] The insulating refractory crucible into which the above mixture is charged has an inner diameter of 90 mmφ, a height of 130 mm, and an inner diameter of the outflow nozzle of 8 mmφ.
A quartz glass crucible with an internal diameter of 110 mm
An induction coil consisting of a water-cooled hollow copper pipe of mmφ was wound four times from the bottom of the crucible to a height of 70 mm.
Then, the mixture shown in Table 3 was charged into the crucible to a height of about 100 mm from the bottom of the crucible, and the crucible was started using an anode-tuned self-excited oscillator tube at a frequency of 3 MHz and an anode input of 6 KW. In the case of Examples 1-4, the mixture was completely dissolved in 2-4 hours. After the above initial charge is melted, the anode input is set to 5.5 KW and the mixture is further charged at a rate of 500 g per hour, and when the molten ceramic reaches the maximum level, i.e. 70 mm from the bottom,
The lower outlet nozzle was heated to cause the molten ceramic to flow out. In Comparative Example 1, high-frequency induction heating was performed in the same manner as in Examples 1 to 4, but no increase in temperature of the mixture was observed. In Comparative Example 2, high-frequency induction heating was performed in the same manner as in Examples 1 to 4, but the temperature of the mixture rose extremely slowly, and the mixture did not dissolve even after 24 hours of heating. Furthermore, in the case of Comparative Example 3, the amount of radioactive waste calcined bodies to be processed decreased, and excess silicon carbide powder that did not mix with the melt clogged the outflow nozzle, causing an obstruction when sulfurizing the molten ceramics. Summer. As is clear from the above examples and comparative examples, the ceramic solidification method of the present invention facilitates high-frequency induction heating, improves thermal efficiency, simplifies and speeds up the ceramic solidification process, and improves radioactive waste. It is very useful for processing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る放射性廃棄物のセラミツ
クス固化装置の概略を一部ブロツク的に示す断面
図、第2図および第3図は本発明に係る装置で使
用れる流出ノズルの断面図である。 1…絶縁性耐火るつぼ、2…誘導コイル、3…
高周波発振器、4…肩部、5…筒状部、6…排ガ
ス装置、7…流出ノズル、7a…発熱リング、7
b…耐熱金属層、8…誘導コイル、9…高周波発
振器、10…溶融セラミツクス、11…ホツパー
およびコンスタントフイーダ、12…バイブレー
タ、13…シユート、14…格納容器。
FIG. 1 is a cross-sectional view partially showing an outline of a ceramic solidification device for radioactive waste according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of an outflow nozzle used in the device according to the present invention. . 1... Insulating fireproof crucible, 2... Induction coil, 3...
High frequency oscillator, 4... Shoulder part, 5... Cylindrical part, 6... Exhaust gas device, 7... Outflow nozzle, 7a... Heat generating ring, 7
b... Heat-resistant metal layer, 8... Induction coil, 9... High frequency oscillator, 10... Molten ceramics, 11... Hopper and constant feeder, 12... Vibrator, 13... Chute, 14... Containment vessel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電気絶縁性耐火物質から成るるつぼ内に放射
性廃棄物のか焼物とセラミツクス形成物質を装入
し、高周波誘導加熱により溶融体とした後、該溶
融体をるつぼから取り出し、格納容器内へ導いて
固化させることにより放射性廃棄物を処理するに
際して、るつぼ内に装入した前記か焼物と、 Al2O3、SiO2およびアルカリ土類金属酸化物か
ら選ばれる少なくとも一つの物質からなるセラミ
ツクス形成物質に、第3成分として炭化ケイ素粉
末を全量に対して20〜50重量%の範囲で加えるこ
とによつて高周波誘導加熱を容易ならしめること
を特徴とする、放射性廃棄物のセラミツク固化
法。 2 絶縁性耐火物質から成るるつぼと、該るつぼ
の周囲に複数回の巻数を有して配置され、るつぼ
加熱用の高周波発振器に接続された誘導コイル
と、該るつぼ内へ放射性廃棄物のか焼物、
Al2O3、SiO2およびアルカリ土類金属酸化物から
選ばれる少なくとも一つの物質からなるセラミツ
クス形成物質および炭化ケイ素粉末を装入する装
置と、該るつぼの底部に設けられた溶融体取り出
し用の流出ノズルとを有することを特徴とする、
放射性廃棄物のセラミツクス固化装置。 3 流出ノズルが電気絶縁性の耐火性物質から成
り、該流出ノズルの周囲には、るつぼ加熱用の高
周波発振器とは別の独立した高周波発振器に接続
された誘導コイルが配置されている、特許請求の
範囲第2項記載の装置。
[Claims] 1. Calcined radioactive waste and ceramic forming material are charged into a crucible made of an electrically insulating refractory material, and after being made into a melt by high-frequency induction heating, the melt is taken out from the crucible and stored. When treating radioactive waste by introducing it into a container and solidifying it, the calcined material charged in the crucible and at least one substance selected from Al 2 O 3 , SiO 2 and alkaline earth metal oxides are used. Ceramic solidification of radioactive waste, characterized in that high-frequency induction heating is facilitated by adding silicon carbide powder as a third component in a range of 20 to 50% by weight based on the total amount to a ceramic-forming material. Law. 2. A crucible made of an insulating refractory material, an induction coil arranged around the crucible with a plurality of turns and connected to a high-frequency oscillator for heating the crucible, and into the crucible a calcined product of radioactive waste;
A device for charging a ceramic forming material made of at least one substance selected from Al 2 O 3 , SiO 2 and alkaline earth metal oxides and silicon carbide powder, and a device for taking out the melt provided at the bottom of the crucible. an outflow nozzle;
Ceramics solidification equipment for radioactive waste. 3. A patent claim in which the outflow nozzle is made of an electrically insulating refractory material, and around the outflow nozzle an induction coil is arranged, which is connected to an independent high-frequency oscillator different from the high-frequency oscillator for heating the crucible. The device according to item 2 of the scope of the invention.
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