JPS61198100A - 高放射性排棄物を含むガラス融液をセラミツク融解炉から最終貯蔵容器へ充てんする装置 - 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】 本発明は高放射註排棄物全含むガラス融液をセラミック
融解炉ルら最終貯蔵容器−入光てんする装置に関する。

目下のところまだ研究過程である高放射性排棄物（ＨＡ
Ｗ）のガラス化に電気的直接加熱セラミック融解炉を使
用する場合、現在まではガラス融液を最終貯蔵容器へ充
てんするため主として下記の２つの方法が使用された（
　Ｃ，Ｃ，Ｃｎａ−ｐｍａｎ　　Ｊ、Ｌ、Ｂｕｅｌｔ”
　　Ｔｈｅ　　ｕｓｅ　　ｏｆ　　ｃｏｎｔｉｎ−ｕｏ
ｕｓ　ｇｌａｓｓ　ｍｅｌｔｅｒ　ｉｎ　ｉｍｍｏｂｉ
ｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ　ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ　ｄｅ
ｆｅｎｓｅ　ｗａｓｔｅ　”　ＰＮＬ　−３Ａ−６８６
７，１９７８年ＵＳＡ　；　Ｗ、　Ｈｅｉｍｅｒｌ”ｔ
Ｎｅｕｅ　ｖＶｃ４ｅ　ｚｕｒ　Ｖｅｒｇｌａｓｕｎｇ
　ｈｏｃｈｒａｄｉｏ−ａｋｔｉｖｅｒ　Ａｂｆａｌｌ
ｅ　　”　Ｃｈｅｍｉｅ　Ｔｅｃｈｎｉｋ、５゜Ｊａｈ
ｒｇａｎｇ　１９７６年襄１０．４０７〜４１０ページ
；　Ｆ、　Ｋａｕｆｍａｎｎ　ｅｔ　ａｌｌｌにｅｒ　
ａｍｉ　ｓ　ｏｎｅＳｃｈｍｅｌｚａｎｌａｇｅ　ｚｕ
ｒ　Ｖｅｒｆｅｓｔｉｇｕｎｇ　ｖｏｎＨＡＶＶ　−Ｌ
６ｓｕｎｇｅｎ　ｉｎ　ＢｏｒｏｓｉｌｉｋａｔｇｌＱ
ｓ　”ＡｔｏｒＴｈｖｉｒｔｓｃｈａｆｔ　２２　（７
／　８　）　３８９〜３９０ページ１９７７年７月７８
月参照）。

１　底部排出系、 ２　溢流系。

底部排出系は原理的には炉底の孔からなり、この孔の中
でガラスは冷却によって凝固しＬまたは加熱によって融
解する（凝固閉鎖〕。

溢流系の場合Ｍ液は第２室または通路を介して排出され
る。第２室または通路は炉底で主室と連絡している。

１定の液面を超えるとガラスは流出する（連通Ｕの原理
〕。両系ともその原理ンζ基〈種々の欠点を有し、この
欠点はとくにホットセルで遠隔操作を使用する際重要で
ある。

底部排出系の欠点は下記のとおりであ乙：１）事故の際
、完全に無制御な炉の排出が考えられる。

２）寿命が短かすぎ、個、々の場合に十分正確に予想で
きない（材料の問題）。

３）インコネル全使用する場合、作業温度は出口Ｖ破酬
温度より約１００℃しか低くならない。

４）遠隔操作による交換作業がきわめて困難である（炉
の下面での操作）。

５ノ　耐火ライニングからの七汗大きい破片によって排
出口の閉塞が生じうる。

６）炉底排出口の周期的加熱および冷却１ｃよって炉床
耐火レンガが大きい応力罠さらされる。

溢流系の欠点は下記のとおりである： １）主室と溢流口の間でつねに完全な圧力平衡が保証さ
れなければならない。さもなければガラスの無制御の流
出が可能である。

２）沈積物が形成され、最終的には溢流口が閉塞される
。通過量が小さい場合、出口内の上向流れが非常に少な
いため溢流口自体の中の沈積も避けられない。

３）排出速度は単位時間当りのガラス製造量の範囲にあ
る。そのため最終貯蔵容器の充てん過程は緩漫である。

４）最終貯蔵容器の交換は問題である（連続的ガラス流
出の場合）。

５）炉の完全な排出のため底部出口が必要である。

本発明の目的Ｃ・よ前記方式の装置を公知光てん技術の
欠点を避け、充てんがもつと簡単確実になるように形成
することである。

この目的′ｒｉ最終貯蔵容器が吸引管を有し、この吸引
管か融解炉内に形成された導入孔を介してガラス＠夜へ
８導入可能であり、かつ場合により付加的に真空ポンプ
または他の真空源へ接続するための排気口を備えること
によフて解決される。

本発明の装置は技術水準に比して多数の利点を有する。

各最終貯蔵容器はそれぞれの充てん系（吸引管）を備え
る。それゆえ炉に固定的に設置した系の交換は必要でな
い。作業時間は非常に短く形成することができるので、
吸引管の材料の問題が生じない。本発明により沈積物は
吸引によって容易に除去されるので、支障が生じない。

最終貯蔵容器の過充てんはもはやあり得ない。充てん過
程の間の液面削御は必要がない。ガラス融液を閉鎖した
最終貯蔵容器へ、吸引することによって排ガス問題が避
けられる。出口に付加的加熱および（°または）冷却系
を備える必要もない。排出すなわち吸出過程が中断した
場合、何も起こらないので、これは不利に作用しない。

これはたとえば最終貯蔵容器内を十分な減圧が支配して
いない場合である。このような場合簡単に次の容器が使
用される。本発明の装置により著しく作業安全性が改善
され、充てん技術が簡単化される。

本発明の装置は各セラミック炉の非常事態の場合、たと
えばすべての他の常用排出装置の事故または沈積物形成
の場合にも使用することができる。本発明の装置は溢流
系を有する炉の完全な排出に使用することができる。そ
の前提は炉の上部に適当な孔が存在することだけである
。

本発明の装置の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項
〜第１８項に記載される。

次に本発明を図面により説明する。

第１図はＵ形吸引管４を有する最終貯蔵容器２を示し、
この管は吸引側６が比較的低温で融解するガラスの閉鎖
プラグ８で閉鎖される。最終貯蔵容器へ開口する吸引管
４の脚１０に最終貯蔵容器を排気するため真空ポンプま
たは他の真空源へ接続するための閉鎖可能の接続口１２
が配置される。接続口は第１３および１６図のように吸
引管とは別に直接最終貯蔵容器（で配置し、またはまっ
たくなくてもよい。その際排気はガラス閉鎖プラグ設置
の前に吸引管を介して行われる。吸引管は第１１図に示
すように種々の位置に破壊容易部を備える仁とができる
。この破壊容易部の目的ｌ−ｉ第１１図に関連して説明
する。

第２図（はガラス閉鎖プラグ１６を挿入した第１図吸引
管４の吸引孔１４を示す。吸引管の吸引孔の範囲の内壁
は１部除去されてり／グ状の肩１８が形成される。この
肩へガラス板の形のガラス閉鎖プラグ１６が接着される
。吸引孔１４を融解炉内のガラス融液へ浸漬すると、ガ
ラス閉鎖プラグの低融点ガラスは融解し、それによって
ａ肩車から最終貯蔵容器〜のガラス融液の通路が開放き
れる。

第３図は断熱用外壁２２およびセラミック内壁２４で２
層に形成されたセラミック融解炉２０を示す。セラミッ
ク壁はガラス融液２８が存在する融解室２６を包囲する
。肩解炉２０は全面的に閉鎖して形成される。炉の上部
へ排ガス管３０および最終貯蔵容器の吸引管用の導入孔
３２が開口する。導入孔３２から管３４が下へガラス融
液２８へ突入する。管３４内に第８〜１０図によって詳
述する可撓性閉鎖体３６が配置される。管３４から分岐
管３８が排ガス管３０へ通ずる。これは第４図に詳細に
示され、この図では第３図と同じ部分には同じ参照番号
ｆｔ使用しているので、第３図の説明を参照することが
できる。

第５図は融解炉４０のもう１つの実施例を示す。融解炉
４０はこの場合も断熱外壁４２およびセラミック内９４
４を備える。ガラス融液４８を含む融解室４６に対し付
加的に別個の吸出室５０が備えられ、この室の底部は隔
壁５２　。

内に設けた結合通路５４を介して融解室と結合する。吸
出室５０へ導入孔５６から管５８が通じ、この管は第４
図実施１ｆｌＪの場合のように可撓性閉鎖体６０を備え
る。吸引管６４を有する最終貯蔵容器６２は充てん位置
に破線で示される。

融解室４６から排ガス管６６が外側へ導出される。

第６および７図でも同じ構；友部分には同じ参照番号を
使用しである。第６および７図は断熱外壁７０およびセ
ラミック内壁７２ならびにガラス融液７６を保持する融
解室７４を有する融解炉６８を示す。導入孔７８から管
８０が融解室へ通ずる。

リフトテーブル８２上に吸引管８６を有する最終貯蔵容
器８４がある。

第６図には吸引管が導入孔７８から融解室７４へ降下す
る準備状態の最終貯蔵容器がリフトテーブルの上昇位置
に示される、 第７図は吸引位置（充てん位置）へ降下した最終貯蔵容
器８４を示す、図示の状態で融１ｆｆ１７４のガラス融
液７６は液面８８に達し、吸引管８６を介して最終貯蔵
容器へ充てんされたガラス融液は液面９０に達する。液
面８８および９０の相対位置は最終貯蔵容器８４内の減
圧の大きさおよび容器と炉の相対位置による。

次に第８〜１０図について説明する。同じ構成部分は同
じ参照番号を有する。この図は融解炉の導入孔または導
入孔がら融解室へ通ずる管の可撓性閉鎖体９２を示す。

９４は導入孔壁または管壁を表わす。可撓性閉鎖体は羽
根絞りの形を有する。吸引管導入の際、閉鎖体は吸引管
９６の壁に接し、その際第９図に示すように少し下へ押
される。

第１１図は破壊容易部１０２ｆ、有する吸引管１００を
有する最終貯蔵容器９８を示す。吸引管を断片１０４の
形で分離した後、これらは第１１図右側に示すように空
の容器へ収容される。

第１２図は吸引管を分離し、ふた１０８を溶接した後の
容器１０６の上部を示す。

第１３〜１５図は吸引管を備える最終貯蔵容器の他り実
施例およびその融解炉への使用を示す。

第１３図は底部へ吸引管１１４および排気接続口１１６
を配置した最終貯蔵容器１１０を示す。吸引管１１４の
吸引孔１１８はガラスプラグ１２０によって閉鎖される
。排気接続口１１６は場合により第１３図の右側の実施
例に示すように、なくてもよい。その場合排気は吸引管
１１４ヘガラス閉鎖プラグを設置する前に行われる。

第１４および１５図は融解炉１２２に使用中の第１３図
の最終貯蔵容器を示す。明シようにするため第１４およ
び１５図で同じ構成部分には同じ番号を使用している。

融解炉１２２はこの場合も断熱外壁１２４およびセラミ
ック内壁１２６からなる。融解炉内部には導入孔１３０
から近づきうる融解室１２８がある。融解室１２８内に
はガラス融液１３２がある。吸引管１３８ｆ、有する最
終貯蔵容器１３４は吊上装置１３６により融解炉１２２
の導入孔よυ上にある。

第１５図では最終貯蔵容器１３４は吸引管１３８がガラ
ス融液１３２へ浸漬するまで降下している。第１５図は
充てんした状態の最終貯蔵容器を示す。ガラス融液１３
２の１部１４０は最終貯蔵容器内の減圧によって吸引さ
れる。

最終貯蔵容器１３４の使用は第１５図に示す炉の形式に
制限されない。最終貯蔵容器はもちろん他の形式の炉、
たとえば第３および５図に示す炉２０および４０の場合
でも使用することができる。

第１６図はガラスプラグ１４８により吸引孔１４６を閉
鎖したＵ形吸引管１４４を備える最終貯蔵容器のもう１
つの実施例を示す。最終貯蔵容器１４２は閉鎖しうる別
個の排気接続口１５０を備える。吸引管および排気接続
口１５０は容器１４２の上面に開口する。排気接続口１
５０は第１６図の第２実施例に示すように完全になくて
もよい。その際排気はガラス閉鎖プラグ設置前にＵ形吸
引管を介して行われる。

第１７図はふた１５２を溶接した第１６図の最終貯蔵容
器の上部を示す。このふたは充てん過程および吸引管１
５４の分離終了後、吸引管１５４および排気接続口１５
６を蔽うため最終貯蔵容器に直接溶接される。

第１３．１４および１５図の最終貯蔵容器はガラス融液
の密度に応じてとくに最大２〜３ｍの揚程に使用可能で
ある。たとえば１．２〜１５ｍより長い容器には第１．
６．７および１６図てよる吸引Ｗを設置した最終貯蔵容
器が有利である。この容器は吸引管がガラス融液へ降下
した後は炉の横にある。

セラミック融解炉からの最終貯蔵容器の光てんは下記の
とおり行われる。最終貯蔵容器の吸引管の吸引孔を第１
．２．１３および１６図に示すようにガラスプラグで閉
鎖する。最終貯蔵容器を次に（ホットセルの外部の〕コ
ールド範囲で排気接続口を介して排気し、排気接続口を
閉鎖する。排気接続口はなくてもよい。その場合排気は
ガラスプラグ設置前に吸引管を介して行われる。容器は
これで充てん過程の準備を完了し、セルへ挿入すること
ができる。容器はセル内で正しい位置に配置され、吸引
管の吸引孔は第６および１４図に示すように融解炉の導
入孔の上にある。

次に最終貯蔵容器を第７および１５図に示すように融解
炉の融解室の底部直上に吸引孔がくるように降下させる
（底部より約２〜ａ　Ｃｍ上〕。

吸引管が浸漬する位置の炉底の盆形の凹所（図示されず
〕によって吸引孔は炉底レベル直上へ降下させることが
できる。

吸引管を融解炉のガラス融液へ浸漬した後、吸引孔を閉
鎖するガラスプラグは融解する。最終貯蔵容器内を支配
する減圧によってガラス融液は融解炉の融解室から吸入
され、比較的短時間内に容器を充てんする。吸引が迅速
な場合、融解したガラスの潜熱ｊハ吸引管内のガラス融
液の凝固を防ぐために十分である。場合により付加的加
熱系を使用することができる。

所要の場合吸引過程を促進するため最終貯蔵容器を補助
真空系に接続することができる。

充てん過程終了後、吸引管はとくに第１３〜１５図の実
施例の場合、制御下の冷却によって冷却されるので、吸
引管内にあるガラス融液は凝固してガラスのプラグを形
成し、これによって容器を上昇する際容器からガラス＠
液の流出することが防止される。通常ガラス閉鎖プラグ
を形成するためには充てん過程終了後の自然冷却で十分
である。次に容器を上昇し、徐冷し、特殊な分離セルへ
挿入する。この分離セル内で吸引管を分離および除去す
る。これは第１１図　　　　゛に示す破壊容易部を設け
ることによって容易に可能である。吸引管の分離は機械
的に、または焼切りによって行われる。吸引管は比較的
薄肉の普通鋼から形成される。

吸引管分離後、最終貯蔵容器て第１２および１７図に示
すようにとくに溶接によりふたを設置する。

吸引管断片は第１１図に示すように空の最終貯蔵容器イ
収容することができる。多数の容器の吸引管１！：１つ
の最終貯蔵容器に収容することができる。容器に吸引管
断片を充てんした後、この容器をたとえばセメント、鉛
、ガラス等で充てんすることができる。

前記吸引力法は融解炉の停止前にその完全排出のために
利用することができる。

ガラス融液の充てんに第１３〜１５図の実施Ｆ第１　′
７）最終貯蔵容器を使用する場合、供給または吸出は重
力に抗し−Ｃ下から上へ行われるので、最終貯蔵容器の
長さに制限が生ずる。ガラス融液の密度に応じて吸引高
さは最大２〜３ｍである。

第１．　、６　、７および１６図の実施例の最終貯蔵容
器全使用する場合、この容器は吸引の間融解戸の横に配
置されるので、充てん過程には減圧に対して付加的に重
力もガラス融液の供給に利用される。最終貯蔵容器・：
はこの場合著しく長ぐ形成することができる。

前記説明はつねに吸引管が最終貯蔵容器と固定的に結合
していることを前提としている。吸引管を融解炉に固定
的に設置し、炉から上へ突出させることももちろん可能
である。その際は最終貯蔵容器を吸引管へ結合する適当
な結合部材が必要となるだけである。さらに吸引管の外
部、リロ熱が必要である。

本発明の前記説明はさらに吸引管を融解室へ浸漬する前
または最終貯蔵容器を吸引管へ接続する前に最終貯蔵容
器を排気することから出発している。容器を排気前に吸
引管へ接続し、または容器の吸引管全ガラス融液へ降下
させ、次に初めて容器を排気して吸引過程を導入するこ
ともできる。

図示の融解炉構造は不慮の流出に対し最適に保護されて
いる。炉底からガラス融液の液面より上まで外部への孔
および通路がない３＠解炉は排出に対し安全基準に従っ
て最適に設定されている。場合により必要な導入孔での
操作は上からガラス融液の液面より上で行われる。

最後に１つの例を示す：長さ１２０　Ｃｍ、内径１１　
Ｃｍつ最終貯蔵容器を使用した。この容器の材料として
特殊鋼３０４Ｌを選択した。容器は吸引管を備え、全体
としては第１３図の実施例に相当した。吸引管をガラス
融、液へ浸漬してガラスプラグで閉鎖した。プラグの凝
固後、最終貯蔵容器をオイルポンプで排気し、５ミリノ
々−ルより低い最終真空に調節した。

次に容器の吸引管端を下へ、ホウケイ酸塩ガラス融ｉを
充てんしたセラミック炉の上で、吸引管が約２８ｃｍ融
液へ浸漬するまで下げた。ガラス融液浴の深さは約３０
Ｃｍであった。

約２分後、吸引管端（吸引孔）のガラスプラグは融解し
、融液が吸入された。吸引時間約８分の後、光てん過程
は終了した。最終貯蔵容器は高さ約１００Ｃｍまでガラ
ス融液で充てんされこれは充てん率約８３係に相当した
。

次に容器を再び上昇し、徐冷した。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸引管を有する最終貯蔵容器の側面図、第２図
（は吸引管端の縦断面図、第３図は融解室へ突入する管
を有する融解炉の縦断面図、第４図は第３図の管の出口
範囲の詳細図、第５図は別個の吸出室を有する融解炉の
縦断面図、第６図および第７図はリフトテーブル上の最
終貯蔵容器の充てん過程の前後を示す図、第８図社融解
炉の吸引管導入孔に設けた可撓性閉鎖体の平面図、第９
図および第１０図はその吸引管導入または引出の際の縦
断面図、第１１図は容易破壊部を有する吸引管および分
離した吸引管断片の収容を示す図、第１２図は最終貯蔵
容器上部に溶接したふたを示す縦断面図、第１３図は底
部に吸引管を備える最終貯蔵容器の立面図、第１４図お
よび第１５図は第１３図の最終貯蔵容器の充てん前後を
示す縦断面図、第１６図は排気接続口を有するまたは有
しない第１図類似の最終貯蔵容器の立面図、第１７図は
第１６図容器に充てんした後ふたの溶接を示す縦断面図
である。 ２・・・最終貯蔵容器　４・・・吸引管　８・・・閉鎖
プラグ　１２・・・排気接続口　２０・・・融解炉　２
２・・断熱壁　２４・・・セラミック壁　２６・・・融
解室３０・・排ガス管　３２・・導入孔　３６・・可撓
註閉鎖本

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気可能の最終貯蔵容器（２、６２、８４、９８、
   １１０、１３４、１４２）が融解炉から上向きに導出さ
   れる管の自由端部分を含む吸引管（４、６４、８６、１
   ００、１１４、１３８、１４４）と結合し、この吸引管
   の自由端が融解炉（２０、４０、６８、１２２）の上面
   に形成された導入孔（３２、５６、７８、１３０）を介
   して上からガラス融液（２８、４８、７６、１３２）へ
   導入可能であることを特徴とする高放射性排気物を含む
   ガラス融液をセラミック融解炉から最終貯蔵容器へ充て
   んする装置。 ２、吸引管（１０、６４、８６、１００、１４４）がＵ
   形に形成されている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、貯蔵容器が真空ポンプまたは他の真空源へ接続する
   ための排気接続口（１２、１１６、１５０）を有する特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、排気接続口（１２）が吸引管（１０）に設置されて
   いる特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、排気接続口（１１６、１５０）が最終貯蔵容器（１
   １０、１４２）に配置されている特許請求の範囲第３項
   記載の装置。 ６、吸引管（１０、６４、８６、１１４、１３８、１４
   ４、１００）が少なくとも１つの破壊容易部（１０２）
   を有する特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置
   。 ７、最終貯蔵容器の吸引管（１０、６４、８６、１００
   、１１４、１３８、１４４）のガラス融液に導入するた
   めの自由端（吸引孔）がガラスプラグ（８、１２０、１
   ４８）によつて閉鎖されている特許請求の範囲第１項〜
   第６項の１つに記載の装置。 ８、ガラスプラグ（８）が吸引管の端部（１４）に形成
   されたリング状の肩（１８）に接着したガラス板（１６
   ）である特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、ガラス板が吸引管の吸引孔の先端に接着されている
   特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０、吸引管が薄肉の鋼管からなる特許請求の範囲第１
   項〜第９項の１つに記載の装置。 １１、導入孔（３２、５６、７８、９４、１３０）また
   は管（３４、５８、８０、９４、１３１）が可撓性閉鎖
   体（３６、６０、９２）を備えている特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 １２、閉鎖体が閉鎖方向に前負荷された羽根−リング絞
   りの形を有する特許請求の範囲第１１項記載の装置。 １３、最終貯蔵容器（２、６２、８４、９８、１１０、
   １３４、１４２、１０６）のふたが（１０８、１５２）
   溶接によつて閉鎖される特許請求の範囲第 １項〜第１２項の１つに記載の装置。 １４、最終貯蔵容器（２、６２、８４、９８、１１０、
   １３４、１４２）がただ１つの接続口として吸引管（４
   、６４、８６、１１４、１３８、１４４）を有し、この
   吸引管を介して排気が行われ、吸引管を閉鎖するための
   ガラス閉鎖プラグ（８、１２０、１４８）が排気に続い
   て真空下に設置または形成される特許請求の範囲第１項
   〜第１３項の１つに記載の装置。 １５、融解炉が吸出ゾーンを形成するためガラス融液へ
   浸漬する管（３４、５８、８０、１３１）を備え、この
   管が導入孔（３２、５６、７８、１３０）の下に配置さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の装置。 １６、管が結合管（３８）を介して融解炉の排ガス管（
   ３０）と結合している特許請求の範囲第１５項記載の装
   置。 １７、融解炉（４０）が別個１つ吸出室（５０）を備え
   、この室が融解室（４６）と底部範囲で結合している特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 １８、融解炉の下面および側壁がガラス融液面より上ま
   で閉鎖している特許請求の範囲第１項記載の装置。