(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ナトリウムが収容される反応容器と、水分を含む炭酸ガスと前記金属ナトリウムとの反応により生じた炭酸ナトリウムを回収する生成物回収タンクと、前記炭酸ナトリウムのダストを除去するフィルターと、循環ブロワと、酸素と水素を水分に変換する，触媒を入れた再結合器と、供給ガス除熱器とを有し、
前記反応器、前記生成物回収タンク、前記フィルター、前記循環ブロア、前記再結合器及び前記供給ガス除熱器はこれらの順に循環ガス系を構成し、かつ反応により消費された炭酸ガスと酸素の混合ガスを供給する混合ガス供給ラインを、前記循環ブロアと前記再結合器間の循環ラインに接続したことを特徴とする金属ナトリウム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属ナトリウムの廃棄において廃棄のしやすい安定な物質に変換するための金属ナトリウム処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の金属ナトリウム処理装置の系統図を示す。
【０００３】
図中の符番１は、金属ナトリウム２を収容したナトリウム容器を示す。このナトリウム容器１には窒素供給ライン３が連結されている。前記ナトリウム容器１には、金属ナトリウム供給管４を介して水酸化ナトリウム水溶液５を収容する反応容器６が連結されている。前記反応容器６には水素排気ライン７が連結されている。前記反応容器６には、水酸化ナトリウム水溶液５を循環させるための循環ポンプ８を介装したライン９が連結されている。このライン９には、純水を補給する補給水ライン１０が接続されている。純水を補給するのは、反応の進行とともに水酸化ナトリウム水溶液が高濃度になるので、純水の補給により適当な濃度に保持するためである。また、循環ポンプ８と反応容器６間の前記ライン９には、反応により発生した熱を除去する熱交換器１１が介装されている。前記熱交換器１１には、該熱交換器１１を冷却する冷却水供給ライン１２が設けられている。
【０００４】
こうした構成の金属ナトリウム処理装置における動作は、次の通りである。まず、ナトリウム容器１中の金属ナトリウム２を窒素供給ライン３から窒素加圧により金属ナトリウム供給管４を通し、反応容器６に適当量供給する。反応容器６に入った金属ナトリウムは、反応容器６の水酸化ナトリウム水溶液５と反応して、水酸化ナトリウムと水素になる。発生した水素は水素排気ライン７を通じて循環ポンプ８により循環されており、反応により発生した熱は熱交換器１１により除去される。ここで、熱交換器１１は冷却水供給ライン１２により冷却される。また、反応の進行とともに水酸化ナトリウム水溶液５は高濃度になるため、補給水ライン１０から純水を供給し、適当な濃度に保持される。
【０００５】
反応の制御はナトリウム容器への供給窒素ガスを制御することにより、反応容器への金属ナトリウム供給量を適当量に保持することにより行われる。従来技術として、アルカリ金属廃棄物を炭酸ガス，湿りガスを用いて処理する方法がある（特許登録第１９７０９６１，特公平６−４０１５５）が、それぞれが個別の反応による処理であり、大量の金属ナトリウム処理には向いていない。
【０００６】
ところで、炭酸ガスのみによる処理であれば、水酸化ナトリウムのみが炭酸ナトリウムとなり、通常の処理温度では金属ナトリウムと炭酸ガスは反応しないため、金属ナトリウムの処理が行えない。また、湿りガス処理では、金属ナトリウムが水酸化ナトリウムに変換できるが、大量の水素ガスが放出されるため、この水素ガスの処理方法を工夫する必要があることと、その処理物質が廃棄物として生じるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のように大量の水素ガスが放出されることなく、大量の金属ナトリウムを処理しえる金属ナトリウム処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
金属ナトリウムは水と反応し、水素を発生したり、発火・爆発の危険性を有する物質である。この金属ナトリウムは高速増殖炉の冷却剤として利用されており、不要になった金属ナトリウムの安全な処理方法が検討されている。この金属ナトリウムを処理する方法として、水酸化ナトリウムあるいはナトリウムアルコラートのような化合物に変換した後、さらに安全な炭酸ナトリウムあるいは塩化ナトリウムのような化合物とするのが一般的である。
【００１０】
本発明は、金属ナトリウムに水分を含む炭酸ガスを吹き付けることにより次のような反応を起こして、直接炭酸ナトリウムに変換するものである。
【００１１】
２Ｎａ＋Ｈ２  Ｏ＋ＣＯ２  →Ｎａ２  ＣＯ３  ＋Ｈ２
この時生成する炭酸ナトリウムは固体として分離し、循環してきた水素を含むガスに炭酸ガスと酸素を供給し、再結合触媒により酸素と水素を水分に変換し、再び反応容器に供給する。
【００１２】
金属ナトリウムの反応は発熱反応であるが、反応熱は金属ナトリウムと炭酸ガス，水分との反応で発生する熱と、再結合触媒での反応熱にほぼ２分されており、除熱装置の設計が容易である。また、反応の制御は供給する炭酸ガスと酸素の混合ガス流量を制御することにより行なえる。特に、原子炉で使用された金属ナトリウム中には放射性物質を含むため、全体的な廃棄物の原料に留意しなければならない。
【００１３】
しかるに、本発明の場合では、反応に使用された炭酸ガスと酸素を供給するだけでよい。反応過程で水素の発生があるが、これは再循環使用されるため、従来法のような水素の排気は生じない。
【００１５】
本発明は、金属ナトリウムが収容される反応容器と、水分を含む炭酸ガスと前記金属ナトリウムとの反応により生じた炭酸ナトリウムを回収する生成物回収タンクと、前記炭酸ナトリウムのダストを除去するフィルターと、循環ブロワと、酸素と水素を水分に変換する，触媒を入れた再結合器と、供給ガス除熱器とを有し、前記反応器、前記生成物回収タンク、前記フィルター、前記循環ブロア、前記再結合器及び前記供給ガス除熱器はこれらの順に循環ガス系を構成し、かつ反応により消費された炭酸ガスと酸素の混合ガスを供給する混合ガス供給ラインを、前記循環ブロアと前記再結合器間の循環ラインに接続したことを特徴とする金属ナトリウム処理装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１を参照して説明する。
【００１７】
図中の符番２１は、金属ナトリウム２２を収容した反応容器である。この反応容器２１には、湿分を含んだ炭酸ガスの反応ガス供給ライン２３を介して供給ガス除熱器２４が接続されている。前記反応容器２１には、吸引管２５を介して炭酸ナトリウム２６を収容する廃棄物タンク（生成物回収タンク）２７が接続されている。前記供給ガス除熱器２４と廃棄物タンク２７間は、触媒２８を入れた再結合器２９，循環ブロア３０，フィルター３１，熱交換器３２を介装した循環ライン３３により接続されている。前記供給ガス除熱器２４，熱交換器３２には、冷却水供給ライン３４が接続されている。前記再結合器２９と循環ブロア３０間の循環ライン３３には、混合ガス供給ライン３５が接続されている。
【００１８】
こうした構成の金属ナトリウム処理装置における動作は、次の通りである。前記反応ガス供給ライン２３からは湿分を含んだ炭酸ガスが反応容器２１へ送られ、ここで金属ナトリウムと炭酸ガスとが反応する。前記反応容器２１で生成した炭酸ナトリウムは、吸引管２５で廃棄物タンク２７に貯えられる。反応熱は熱交換器３２で除熱され、炭酸ナトリウムのダストはフィルター３１で除去し、循環ブロア３０で循環される。また、反応により消費された炭酸ガスと酸素の混合ガスは、混合ガス供給ライン３５により循環ガス系に供給される。このガスは触媒２８を入れた再結合器２９，供給ガス除熱器２４を順次通り、再び反応ガスとして供給される。
【００１９】
このように、上記実施例に係る金属ナトリウム処理装置は、金属ナトリウム２２が収容される反応容器２１と、水分を含む炭酸ガスと金属ナトリウム２２との反応により生じた炭酸ナトリウム２６を回収する廃棄物回収タンク２７と、反応熱を除去する熱交換器３２と、炭酸ナトリウム２６のダクトを除去するフィルター３１と、炭酸ナトリウム２６のダクトを循環する循環ブロア３０と、酸素と水素を水分に変換する，触媒２８を入れた再結合器２９と、供給ガス除熱器２４とを有し、反応容器２１，廃棄物回収タンク２７，熱交換器３２，フィルター３１，循環ブロア３０，再結合器２９及び供給ガス除熱器２４は循環ガス系を構成し、かつ反応により消費された炭酸ガスと酸素の混合ガスを供給する混合ガス供給ライン３５を具備した構成となっている。係る金属ナトリウム処理装置では、反応容器２１内の金属ナトリウム２２に供給ガス除熱器２４から水分を含む炭酸ガスを反応ガス供給ライン２３を通して金属ナトリウム２２に吹き付けて処理することにより、直接炭酸ナトリウム２６に変換し、従来のように大量の水素ガスの放出されることなく、大量の金属ナトリウム２２を処理することができる。なお、上記実施例では、反応過程で水素の発生があるが、これは再循環使用されるため、従来法のように水素の排気が生じることはない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、従来のように大量の水素ガスが放出されることなく、大量の金属ナトリウムを処理しえる金属ナトリウム処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る金属ナトリウム処理装置の説明図。
【図２】従来の金属ナトリウム処理装置の説明図。
【符号の説明】
２１…反応容器、
２２…金属ナトリウム、
２３…反応ガス供給ライン、
２４…供給ガス除熱器、
２５…吸引管、
２６…炭酸ナトリウム、
２７…廃棄物タンク、
２８…触媒、
２９…再結合器、
３０…循環ブロア、
３１…フィルター、
３２…熱交換器、
３３…循環ライン、
３４…供給ガス除熱器、
３５…混合ガス供給ライン。
【図１】
0003615939.tif 000002
【図２】
0003615939.tif 000003