JPS6365901A - 腐食性溶液蒸発缶 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、腐食性溶液の蒸発方法および蒸発缶に係り、
特に、原子燃料再処理施設のように、高放射線環境下で
使用する等の理由で、メンテナンスフリーで、かつ長寿
命であることが要求される蒸発缶の加熱方法および装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５８−３６６０１　号に記載のよ
うに、蒸発缶加熱部の缶液に伝熱管を浸すインナーチュ
ーブタイプか、蒸発缶加熱部をジャケットで覆い、ジャ
ケット内に加熱流体を流すジャケットタイプであった。

これらはいずれも金属製伝熱面を介して缶液を加熱する
ため、缶液が腐食性流体である場合、伝熱面は厳しい腐
食条件下におかれていた。また、金属製伝熱面を介して
缶液を加熱するので、伝熱面にスケールが付着しやすく
、付着したスケールが伝熱効率を著しく低下させること
から、スケール除去のメンテナンスが必要であった。

〔発明が解決しようとする間厘点〕

上記従来技術は、メンテナンスフリー化および長寿命化
の点についての配慮がなかった。特に、原子燃料再処理
施設の高レベル廃液蒸発缶のように、高放射線等の厳し
い環境下で使用される場合は、メンテナンスが困難であ
り、高い信頼性が要求されるので、耐食性の点でもメン
テナンス性の点でも不十分な蒸発缶しか得られなかった
。

本発明の目的は、腐食条件およびスケール付着の面で最
も問題の多い金属製伝熱面を用いない腐食性溶液蒸発方
法および蒸発缶を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、腐食性溶液を非
接触かつ遠隔的に加熱する方法を提案するものである。

加熱は、蒸発缶の溶液面より上に設けた窓を通して、レ
ーザ光またはマイクロ波等を照射することによりなされ
る。

レーザ光の場合、レーザ発振源を保護するためには１発
振源と蒸発缶との間に反射鏡等の光学系を介在させ、両
者を離すことが望ましい。

また、溶液が透明のときは、レーザ光の吸収率を高める
ために、溶液中でレーザ光を複数回往復させる反射板を
溶液中に設けてもよい。

さらに、蒸発缶加熱部の缶壁内部に沿って仕切板を設け
、加熱部缶壁と仕切板との間に外部からの未加熱溶液を
供給する缶液導入管を開口させ、缶壁自体を保護するこ
ともできる。

〔作用〕

レーザ発振器は、可視から赤外のレーザ光を出射する。

出射されたレーザ光は、蒸発缶加熱部の缶液と接触しな
い部分に設けた窓から蒸発缶内へ入射し、缶液を加熱す
る。

この方法では、金属伝熱面を介することなく、直接加熱
するので、高温の腐食性缶液と接触し、厳しい腐食条件
下におかれる金ｍ製伝熱面をなくすことができる。

また、金属製伝熱面を介して缶液を加熱する場合、缶液
成分の析出や缶液中の不溶解成分の付着等に起因して伝
熱面にスケールが付着し、これを除去するメンテナンス
が必要であったが、金／［伝熱面全体がなくなり、スケ
ール除去が不要となる。

さらに、蒸発缶とレーザ発振器との間に反射鏡を設置す
ると１本発明による腐食性溶液蒸発缶の構成要素のうち
、最もメンテナンスが必要だと考えられるレーザ発振器
を蒸発缶本体から離し、メンテナンスの容易な場所に配
置できる。

なお、マイクロ波加熱の場合は１発振器と蒸発缶の窓と
の間は、導波管により接続する。

溶液が透明の場合は、レーザ光を複数回往復させる反射
板を溶液中に設置すると、効率が上がる。

蒸発缶の缶壁内部に沿って仕切り板を設け１缶壁と仕切
板との間から溶液を供給すると、缶壁が比較的低温に保
たれ、保護される。この場合、仕切板に多少のスケール
が付潰し、またはピンホール等が生じても、缶壁自体で
はないので、外部への悪影響はない。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例を１本発明を原子燃料再処理施
設の高レベル廃液蒸発缶に適用した場合を例にとり、第
１図を用いて説明する。

加熱部１と分留塔２とからなるケトル式高レベル廃液蒸
発缶において、加熱部上部の缶液と接触しない部分に、
透明度が高くエネルギー吸収の少ない石英ガラス製の窓
４を設ける。この、１４からレーザ光を缶内に入射させ
るように１反射鏡５とＥＤＬレーザ発振器３を配置する
。ＥＤＬレーザ発振器３は、通常使用時には高レベル廃
液蒸発缶内の高レベル廃液からの一次放射線を避け、メ
ンテナンス時には遮Ｗ１扉６により高レベル蒸発缶を設
置したセル８と隔離できるレーザ発１，１器用セルフに
１１２置する。

上記構成の本実施例は、以下のごとく動作する。

缶液である高レベル廃液は、ＥＤＬレーザ発振器３から
出射され、反射！！５で方向を変え、石英ガラス窓４か
ら缶内に入射するレーザ光により、金属製伝熱面を介す
ることなく、非接触で直接加熱される。

ＥＤＬレーザ発振器３は、反射鏡５を用いて、牧射線量
率の高い高レベル廃液蒸発缶と分離してレーザ発振器用
セルフに設置し、通常使用時に耐放射線性の低い光学系
や電子回路に一次放射線が黒射されないようにする。さ
らに、ＥＤＬレーザ発振器３のメンテナンス時には、遮
蔽扉６を閉めて、レーザ発振器用セルフを高レベル廃液
蒸発缶の設置されたセル８と隔離して放射線を遮断し。

メンテナンス時の安全性を高めている。

本実施例の場合、缶液である高レベル廃液は、多量の核
分裂生成分や廃溶媒を含んでいるため透明度が低く、レ
ーザ光のエネルギーが効率よく缶液に吸収されるが、缶
液の透明度が高い場合、第２図に示すように、缶液の中
に反射板１１を設け。

レーザ光を缶液中で往復させ、缶液にエネルギーを吸収
させて加熱する。

さらに、蒸発缶加熱部の接液部温度を低く抑える機能を
持たせた実施例を、第３図を用いて説明する。

第３図において、缶液である高レベル廃液は、缶液導入
管１２により加熱部内側に設けた仕切板１３と加熱部缶
壁の間に導入され、仕切板１３と缶壁の間を流れて、仕
切板中央の缶液導入口から缶内へ流入する。ＥＤＬレー
ザ発振器３からのレーザ光により加熱された缶液は、仕
切板１３および外部から連続的に供給され仕切板と缶壁
との間を流れる比較的低温の高レベル廃液によって、蒸
発缶加熱部の缶壁から離されて直接接触しないので、缶
壁の温度は外部から供給される高レベル廃液の温度とほ
ぼ同じに保たれる。したがって、蒸発缶加熱部缶壁の腐
食条件が緩和され、蒸発缶の長寿命化に寄与する。一方
、仕切板１３は、高温の缶液と接触し、厳しい腐食条件
下に置かれるが。

缶壁を内包する一次隔壁ではないから、腐食により万一
ビンホール等の欠陥を生じても、蒸発缶自体の機能には
支障をきたさない。

以上の実施例においては、加熱源としてレーザ光を用い
たが、マイクロ波を加熱源とすることもできる。その場
合、前記反射鏡５に替えて、導波管を用いるのはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、金属製伝熱面を介することなく、腐食
性溶液を直接加熱可能となり、高温で腐食性溶液と接触
し、厳しい腐食条件下に置かれ、従来型の蒸発缶で最も
腐食が激しかった金属製伝熱面自体をなくせるので、腐
食性溶液蒸発缶自体を長寿命化、メンテナンスフリー化
できる。

具体的には、硝酸濃度９．０〜９．５Ｎ、圧力１５５〜
１７０Ｔｏｒｒ、温度７０〜７５℃で減圧蒸発させた場
合、５ＵＳ３０４Ｌｌの伝熱面の腐食速度は０．０２〜
０．０５ｍ＋＋＊／年、同じく浸漬面の腐食速度は０．
０１〜０．０４１！ｌ／年である。本発明により、５Ｕ
Ｓ３０４Ｌ製の蒸発缶を製作した場合、伝熱面がないか
ら、蒸発缶の腐食による寿命は、加熱部接液部（浸漬面
）の腐食速度で決まり、従来の金属伝熱面を有する場合
と比較して、１．２〜２倍長くなる。

また、缶液成分の析出や缶液中の不溶解成分の付着等に
起因する金属伝熱面へのスケールの付着が発生しない、
その結果、伝熱効率を低下させるスケール除去のための
メンテナンスが不要となり、メンテナンスフリー化でき
る。

さらに、蒸発缶とレーザ発振器とを分離して設置できる
ことから、レーザ発振器のメンテナンスが容易で、使用
環境のよい場所にレーザ発振器を設置して、蒸発缶本体
がメンテナンスフリー化されたメリットを充分に生かす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を原子燃料再処理施設の高レベル廃液蒸
発缶に適用した一実施例の縦断面図、第２図は缶液の透
明度が高い場合の缶液中にレーザ光反射板を設けた実施
例の縦断面図、第３図は蒸発缶加熱部の缶壁に沿って仕
切り板を設は缶壁と仕切り板との間に外部から溶液を供
給する実施例の縦断面図である。 １・・・蒸発缶加熱部、２・・・蒸発缶分留塔、３・・
・ＥＤＬレーザ発振器、４・・・石英ガラス窓、５・・
・反射鏡。 ６・・・遮蔽扉、７・・・レーザ発振器用セル、８・・
・高レベル廃液蒸発缶設置用セル、９・・・気水分離器
、１０・・・バルブキャップトレイ、１１・・・レーザ
光反射板、１２・・・缶液導入管、１３・・・仕切板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱部と分留塔とからなる蒸発缶に入れた腐食性溶
   液を蒸発させる方法において、前記腐食性溶液を非接触
   かつ遠隔的に加熱することを特徴とする腐食性溶液蒸発
   方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記加熱がレーザ
   光によりなされることを特徴とする腐食性溶液蒸発方法
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記加熱がマイク
   ロ波によりなされることを特徴とする腐食性溶液蒸発方
   法。 ４、腐食性溶液を入れて加熱蒸発させる加熱部と蒸発し
   た蒸気を分留する分留塔とからなる腐食性溶液蒸発缶に
   おいて、前記加熱部上部の前記溶液と接触しない部分に
   窓を設け、前記窓から前記溶液にレーザ光を照射し加熱
   するレーザ発振器を備えたことを特徴とする腐食性溶液
   蒸発缶。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記レーザ発振器
   と前記窓との間に、反射鏡等の光学系を設けたことを特
   徴とする腐食性溶液蒸発缶。 ６、特許請求の範囲第４項または第５項において、前記
   溶液に入射したレーザ光を反射する反射板を前記溶液中
   に設けたことを特徴とする腐食性溶液蒸発缶。 ７、特許請求の範囲第４項〜第６項のいずれか一項にお
   いて、前記加熱部の缶壁内部に沿つて仕切板を設け、前
   記加熱部缶壁と前記仕切板との間に前記溶液を外部から
   供給する缶液導入管を開口させたことを特徴とする腐食
   性溶液蒸発缶。