(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電極と底部電極とを備えてガラス溶融を行う溶融炉本体の内部に上部から検出電極を挿入し、該検出電極と前記底部電極との間に、前記主電極と底部電極との間に印可する溶融電力の周波数と異なる周波数で且つ定電圧の検出電力を印可し、この時に検出電極に流れる電流値を測定し、該電流測定値を、溶融炉本体内に白金族元素を含有しないときに前記検出電極の挿入位置と同じ位置に挿入して予め電流値を測定した比較信号と比較することにより、相互の差から白金族元素の混入量を検出することを特徴とするガラス溶融炉の白金族元素検出方法。
【請求項２】
溶融炉本体内における検出電極の挿入位置を変更し、前記請求項１記載の方法にて白金族元素の混入量を検出することにより、溶融炉本体内の白金族元素の分布を検出することを特徴とするガラス溶融炉の白金族元素検出方法。
【請求項３】
主電極と底部電極とを備えてガラス溶融を行う溶融炉本体の上部に形成した検出電極挿入口と、該検出電極挿入口に配置した検出電極と、該検出電極を支持して該検出電極を溶融炉本体内の任意の位置に向けて挿入可能な検出位置調整装置と、溶融炉本体の底部電極と前記検出電極との間に電源線を介して接続され前記主電極と底部電極との間に印可する溶融電力の周波数と異なる周波数の検出電力を印加する検出電源装置と、前記電源線に配置した電流計と、を備えていることを特徴とするガラス溶融炉の白金族元素検出装置。
【請求項４】
電流計からの電流測定値を入力して白金族元素の混入量を演算する演算装置を備えていることを特徴とする請求項３記載のガラス溶融炉の白金族元素検出装置。
【請求項５】
検出位置調整装置が、検出電極を支持する球面揺動体を検出電極挿入口に対して前後、左右に傾動可能に支持する揺動支持部と、球面揺動体を中心に検出電極を前後に傾動する前後傾動装置と、球面揺動体を中心に検出電極を左右に傾動する左右傾動装置と、球面揺動体上に備えて該球面揺動体に対し検出電極を上下に移動させる上下移動装置と、からなることを特徴とする請求項３又は４記載のガラス溶融炉の白金族元素検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス溶融炉内における白金族元素の混入量を溶融炉本体内の任意の位置で検出できるようにしたガラス溶融炉の白金族元素検出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉によってガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部で原料ガラスを溶融させた溶融ガラスに放射性廃液を混入させ、この放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化体容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図７は、ガラス溶融炉の一例の概略を示したものであり、図７中、１は溶融炉本体であり、該溶融炉本体１は、内部に溶融空間２を形成するように耐蝕性の耐火レンガ３により構成されている。
【０００５】
溶融炉本体１の上下中間部左右側には、主電極４が設けられてその内端が溶融空間２に突出しており、又溶融空間２下部の狭くなっている炉底部５には、底部電極６が設けられてその内端が溶融空間２に突出している。そして上記主電極４と底部電極６との間には、高周波の溶融電力を印可する溶融電源装置７が電源線８により接続されている。図７中、９は溶融炉本体１の上部に設けられてガラス、放射性廃液等を供給するための原料供給口、１０は炉底部５に形成されて溶融した溶融ガラスを取出すためのガラス取出口、１１は溶融ガラスである。
【０００６】
上記ガラス溶融炉に供給される放射性廃液には、白金族元素が混入していることが知られている。白金族元素は、耐高温性と優れた展延性等から原子炉燃料棒の製造等に使用されており、従って、使用済み燃料棒を切断・溶融した高放射性廃液には白金族元素が混入している。
【０００７】
このような高放射性廃液は、溶融炉本体１の内部で溶融ガラス１１と混合して溶融する際に、図７に示すように溶融炉本体１の炉底部５に白金族元素１２が沈降堆積して、白金族元素１２がガラス取出口１０を閉塞する等の不具合を生じる可能性がある。
【０００８】
従って、溶融炉本体１の溶融ガラス１１内の白金族元素１２の混入量を検出することができれば、白金族元素１２が溶融炉本体１内に堆積したような場合に、ガラス取出口１０から取出す溶融ガラス１１の流出速度を変化させる等の方法によって白金族元素１２をガラス取出口１０から外部に排出し、これによってガラス取出口１０の閉塞を防止する等の対策を講じることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のガラス溶融炉においては、溶融炉本体１内の溶融ガラス１１に混入する白金族元素１２の混合量を検出するというようなことは全く実施されていない。一方、今後増加すると考えられる使用済み燃料棒の高放射性廃液を処理するガラス固化技術において、上記したようなガラス溶融炉内の白金族元素の混入量を検出する技術は要望が高まることが予想される。
【００１０】
本発明は、こうした要望に応えるためになしたもので、ガラス溶融炉内における白金族元素の混入量を、溶融炉本体内の任意の位置で検出できるようにしたガラス溶融炉の白金族元素検出方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主電極と底部電極とを備えてガラス溶融を行う溶融炉本体の内部に上部から検出電極を挿入し、該検出電極と前記底部電極との間に、前記主電極と底部電極との間に印可する溶融電力の周波数と異なる周波数で且つ定電圧の検出電力を印可し、この時に検出電極に流れる電流値を測定し、該電流測定値を、溶融炉本体内に白金族元素を含有しないときに前記検出電極の挿入位置と同じ位置に挿入して予め電流値を測定した比較信号と比較することにより、相互の差から白金族元素の混入量を検出することを特徴とするガラス溶融炉の白金族元素検出方法、に係るものである。
【００１２】
上記手段において、溶融炉本体内における検出電極の挿入位置を変更して白金族元素の混入量を検出することにより、溶融炉本体内の白金族元素の分布を検出するようにしてもよい。
【００１３】
本発明は、主電極と底部電極とを備えてガラス溶融を行う溶融炉本体の上部に形成した検出電極挿入口と、該検出電極挿入口に配置した検出電極と、該検出電極を支持して該検出電極を溶融炉本体内の任意の位置に向けて挿入可能な検出位置調整装置と、溶融炉本体の底部電極と前記検出電極との間に電源線を介して接続され前記主電極と底部電極との間に印可する溶融電力の周波数と異なる周波数の検出電力を印可する検出電源装置と、前記電源線に配置した電流計と、を備えていることを特徴とするガラス溶融炉の白金族元素検出装置、に係るものである。
【００１４】
上記手段において、電流計からの電流測定値を入力して白金族元素の混入量を演算する演算装置を備えていてもよく、又、検出位置調整装置は、検出電極を支持する球面揺動体を検出電極挿入口に対して前後、左右に傾動可能に支持する揺動支持部と、球面揺動体を中心に検出電極を前後に傾動する前後傾動装置と、球面揺動体を中心に検出電極を左右に傾動する左右傾動装置と、球面揺動体上に備えて該球面揺動体に対し検出電極を上下に移動させる上下移動装置と、から構成されていてもよい。
【００１５】
上記手段によれば、底部電極と検出電極との間の電流値を測定することにより、溶融ガラスへの白金族元素の混入量を検出することができる。
【００１６】
又、白金族元素の堆積部に検出電極が近付くことによって電流値が急激に上昇することから、白金族元素の堆積を検出することができる。
【００１７】
更に、溶融炉本体内の立体範囲での電流値を計測することにより、溶融炉本体内の白金族元素の分布を知ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００１９】
図１〜図４は、本発明のガラス溶融炉の白金族元素検出装置の実施の形態の一例を示すもので、図中、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００２０】
図１〜図３に示すように、主電極４と底部電極６とを備えている溶融炉本体１の上部位置に、溶融炉本体１を上下方向に貫通する検出電極挿入口１３を設け、該検出電極挿入口１３の内部に、検出位置調整装置１４により支持した検出電極１５を配置する。該検出電極１５は、検出位置調整装置１４により溶融炉本体１内の任意の位置に向けて挿入できるようになっている。
【００２１】
溶融炉本体１の底部電極６と前記検出電極１５との間は、検出電源装置１６を備えた電源線１７により接続している。図１中１８は電圧計である。上記検出電源装置１６は、主電極４及び底部電極６に溶融電力を印可している溶融電源装置７の周波数と異なる周波数の検出電力を、底部電極６と前記検出電極１５との間に印可するようになっており、且つ検出電源装置１６による検出電力の電圧は一定に保持されるようになっている。
【００２２】
前記電源線１７の途中には電流計１９が設けられており、該電流計１９で検出した電流測定値２０は、演算装置２１に入力されるようになっている。
【００２３】
上記演算装置２１には、溶融炉本体１内に白金族元素を含有しないときに、検出電極１５を溶融炉本体１の種々の位置に挿入して、その時の電流値を予め測定する試験検出を行っておき、そのときの電流測定値を比較信号２２として入力している。更に、演算装置２１は、白金族元素の混入量の演算結果を表示するようにしたモニター或いはプリンター等の表示装置２３に接続している。図１、図３中、２４は溶融ガラス１１のレベル検出室、２５はレベル検出計である。
【００２４】
検出位置調整装置１４は、図４に示すように、検出電極１５が上下に貫通した球面揺動体２６を、検出電極挿入口１３に固定している揺動支持部２７に対して、前後、左右に傾動可能に支持している。
【００２５】
更に、前記球面揺動体２６を中心に検出電極１５を前後に傾動させる前後傾動装置２８と、球面揺動体２６を中心に検出電極１５を左右に傾動させる左右傾動装置２９と、球面揺動体２６に対して検出電極１５を上下に移動させる上下移動装置３０を備えている。
【００２６】
前後傾動装置２８は、球面揺動体２６の側部周面に形成された図示しないギヤに噛合するように揺動支持部２７に備えたピニオン３１と、該ピニオン３１を回転駆動するための駆動モータ３２とにより構成しており、又、左右傾動装置２９は、前記球面揺動体２６における前記ピニオン３１とは９０゜異なる位置に形成された図示しないギヤに噛合するように揺動支持部２７に備えたピニオン３３と、該ピニオン３３を回転駆動するための駆動モータ３４とにより構成している。
【００２７】
又上下移動装置３０は、前記検出電極１５の外周面に形成された図示しないねじ部に螺合させたナット３５と、該ナット３５をウォーム３６を介して回転駆動するように球面揺動体２６上に設置した駆動モータ３７とにより構成している。３５ａはナット３５のストッパである。
【００２９】
図５は検出位置調整装置１４の他の例を示している。図５の検出位置調整装置１４は、前後傾動装置２８が、検出電極挿入口１３の上部に設けた固定テーブル４１に対して前後方向に走行する走行ビーム４２と、検出電極１５を支持して走行ビーム４２に沿い左右方向に横行可能な横行体４３とにより構成しており、それ以外の構成は図４と全く同様である。
【００３０】
又、上記図５の形態では、検出位置調整装置１４による検出電極１５の前後・左右・上下の移動を駆動モータ３２，３４，３７にて行う場合について例示したが、これに対して前記検出電極１５の前後・左右・上下の移動を、球面揺動体２６及び揺動支持部２７等に設けた操作用ハンドル等にて作業員が手作業で駆動するようにしてもよく、その場合には、図５における走行ビーム４２の位置に、図６に示すような孔開き板或いは網状物からなる電極位置決め板４４を固定し、該電極位置決め板４４の夫々の孔４５に検出電極１５を順次通してその上下方向の位置を変化させながら電流値を測定することにより、図１〜図３に示した立体範囲Ｓでの測定を行うようにしてもよい。
【００３１】
以下に上記形態の作用を説明する。
【００３２】
溶融炉本体１によりガラスを溶融すると共に、溶融ガラス１１に白金族元素を含まない高放射性廃液、或いは高放射性廃液に類似し且つそれと同等の導電度を有する液を供給して混合溶融させた状態において、検出電極１５を溶融炉本体１内の溶融ガラス１１内に挿入し、その時の電流値を電流計１９により測定する試験測定を実施する。この時、検出電源装置１６は、主電極４と底部電極６との間に印可している溶融電力の周波数と異なる周波数の検出電力を、底部電極６と検出電極１５との間に印可するようにしているので、電流計１９によって底部電極６と検出電極１５との間に流れる電流値を測定することができる。
【００３３】
続いて、上下移動装置３０を駆動して、検出電極１５を上下方向（Ｚ方向）に移動させて再び電流計１９により電流値を測定する。この操作を繰返すことにより、溶融ガラス１１内の上下直線上の数点で測定を行う。
【００３４】
次に、前後傾動装置２８を駆動して検出電極１５を前後方向に所要角度だけ傾動させた後、再び上下移動装置３０により検出電極１５の上下位置を変更しながら電流値を数点で測定する。更に、前後傾動装置２８を駆動して前後の傾動角度を変えた後、検出電極１５の上下位置を変更しながら電流値を数点で測定する。この操作を前後方向（Ｘ方向）の数点で行うと、縦方向の面での試験測定が終了する。
【００３５】
続いて、左右傾動装置２９を駆動して検出電極１５を左右方向（Ｙ方向）に所要角度だけ傾動させた後、上記面での試験測定と同様の測定を行い、更に左右傾動装置２９を駆動して左右の傾動角度を変更しながら、左右方向数点の位置での面の試験測定を行うことにより、図１〜図３中クロスハッチを付して示したようなＸ・Ｙ・Ｚ方向の立体範囲Ｓでの試験測定を行うことができる。この試験測定によって得られた電流測定値は、比較信号２２として演算装置２１に予め入力しておく。
【００３６】
又この時、高放射性廃液に白金族元素を既知の割合で混入した場合、及び炉底部５等に白金族元素の堆積を形成した状態において、前記試験測定を実施し、それによって得た電流測定値を比較信号２２として演算装置２１に入力しておくと、更に高い精度での白金族元素の検出が可能になる。
【００３７】
次に、溶融炉本体１内に実際の高放射性溶液を供給して溶融する実作業時には、前記試験測定と全く同様の方法によって立体範囲Ｓでの電流値の計測を行う。このようにして検出した電流測定値２０は、演算装置２１に入力して、前記試験測定で得た比較信号２２と比較する。
【００３８】
この時、溶融ガラス１１に白金族元素が混入していると電流値は上昇する。即ち、白金族元素は極めて導電性の高い物質であるために、この白金族元素が混入していると、溶融ガラス１１の導電性が高まり、よって底部電極６と検出電極１５との間に電流が多く流れて電流測定値が上昇する。
【００３９】
又、炉底部５等に白金族元素が堆積している場合には、この堆積した白金族元素に検出電極１５を近付けると電流値は急激に上昇する。
【００４０】
従って、前記電流測定値２０と、比較信号２２との比較により、溶融ガラス１１への白金族元素の混入量を検出することができる。又、白金族元素の堆積部に検出電極１５を近付けることによって電流値が急激に上昇することから、白金族元素の堆積を検出することができる。
【００４１】
又、上記したような立体範囲Ｓでの計測を行うことにより、溶融炉本体１内の白金族元素の分布を知ることができる。
【００４２】
なお、本発明のガラス溶融炉の白金族元素検出方法及び装置は、上述した実施の形態例のみに限定されるものではなく、検出位置調整装置を構成する前後傾動装置、左右傾動装置、上下移動装置等は他の種々の方式で実施するようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、底部電極と検出電極との間の電流値を測定することにより、溶融ガラスへの白金族元素の混入量を検出できる効果がある。
【００４４】
又、白金族元素の堆積部に検出電極が近付くことによって電流値が急激に上昇することから、白金族元素の堆積を検出できる効果がある。
【００４５】
更に、溶融炉本体内の立体範囲での電流値を計測することにより、溶融炉本体内の白金族元素の分布を知ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例を示したもので、図３のＩ−Ｉ方向切断正面図である。
【図２】  図３のＩＩ−ＩＩ方向切断側面図である。
【図３】  図１の切断平面図である。
【図４】  本発明における検出位置調整装置の一例を示す詳細説明図である。
【図５】  本発明における検出位置調整装置の他の例を示す詳細説明図である。
【図６】  本発明における検出位置調整装置の更に他の例を実施する際に用いられる電極位置決め板の斜視図である。
【図７】  従来のガラス溶融炉の切断正面図である。
【符号の説明】
１  溶融炉本体
４  主電極
６  底部電極
１３  検出電極挿入口
１４  検出位置調整装置
１５  検出電極
１６  検出電源装置
１７  電源線
１９  電流計
２０  電流測定値
２１  演算装置
２２  比較信号
２６  球面揺動体
２７  揺動支持部
２８  前後傾動装置
２９  左右傾動装置
３０  上下移動装置
Ｘ    前後方向
Ｙ    左右方向
Ｚ    上下方向
【図１】
0003673506.tif 000002
【図２】
0003673506.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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