(57)【要約】  本発明は、媒体内の材料を処理するためのリアクタに関する。リアクタは、反応媒体を収容可能な反応領域（１０）を形成する本体部（２）と、反応媒体を反応領域に導入するための少なくとも１つの注入口と、廃液を反応領域から排出するための少なくとも１つの排出口と、を有する。保護筐体（８）は、本体部（２）内に配置されて反応領域を区画する。保護筐体は、本体部から間隙を介しており、本体部の反応領域を隔離する閉込領域（１２）を区画する。反応領域及び閉込領域が、互いに封止可能に隔離されている。
2009509740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体内の材料の処理のためのリアクタであって、
反応媒体を収容可能な反応領域（１０）を形成する本体部（２）と、
前記反応媒体を前記反応領域に導入するための少なくとも１つの注入口と、
廃液を前記反応領域から排出するための少なくとも１つの排出口と、を有するリアクタにおいて、
前記本体部（２）内に配置されて前記反応領域を区画する保護筐体（８）を有し、
前記保護筐体は、前記本体部から間隙を介しており、前記反応領域を前記本体部から隔離する閉込領域（１２）を区画し、
前記反応領域及び前記閉込領域が、互いに封止可能に隔離されていることを特徴とするリアクタ。
【請求項２】
前記反応領域（１０）が、圧力下の流体媒体を収容し、
前記閉込領域（１２）が、前記反応領域における流体の圧力に対して高圧力下の閉込流体を収容し、
当該リアクタが、さらに、前記保護筐体の封止に欠陥がある場合に、前記閉込流体（６２）の消費量を測定するための測定装置（６８）を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記閉込流体（６２）の所定量を収容する加圧容量（６０）と、
導管（５０）により前記閉込領域に接続され、前記閉込領域に前記閉込流体が供給されるような加圧容量と、
前記反応領域に前記反応媒体を供給するための導管と、
前記反応領域に供給するための前記導管を前記加圧容量（６０）に接続し、前記閉込流体を前記反応媒体の圧力に設定するタッピング（６４）と、
前記タッピング及び前記反応領域の間に配置されて前記加圧容量内の前記閉込領域の圧力と前記反応領域内の前記反応媒体の圧力との間で圧力差を発生させるための圧力低下部を有する逆止バルブ（６６）と、
前記加圧容量内に収容された前記閉込流体の消費量を測定する測定手段（６８）と、を有することを特徴とする請求項２に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記閉込領域（１２）に配置された熱交換器（１４）を有し、該熱交換器は、当該熱交換器（１４）内を流動する熱伝達流体と前記反応領域内に収容された前記反応媒体との間の熱交換を達成するために、前記熱伝達流体を循環するための一次回路（１００）に一体化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記熱伝達流体が流動する前記一次回路（１００）は、引き抜くことによってサーボ制御された二次熱交換器（１０４）及び／または電気抵抗器（１０８）を一体化しており、二次熱交換器（１０４）及び／または電気抵抗器（１０８）のそれぞれが前記反応領域から、または前記反応領域に対して熱力を供給することを特徴とする請求項４に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記一次回路（１００）から抽出した熱力が、電力、加熱力または空気エネルギーとして用いられることを特徴とする請求項５に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記保護筐体（８）の内側に配置され、第１の端部で前記本体部（２）に封止可能に取り付けられるか、または前記保護筐体（８）に封止可能に取り付けられた内側管部（１５）であって、封止された当該内側管部の内側容積が、中央領域（２０）を規定し、当該内側管部が、前記保護筐体と共にリング状領域（２２）を区画する内側管部と、
前記内側管部の前記中央領域と、前記内側管部の第２の端部（１５ａ）に形成された前記リング状領域との間を連通するための通路と、
前記中央領域の前記反応媒体を攪拌するブレード（３２）及び前記リング状領域の前記反応媒体を攪拌するブレード（３４）を有する攪拌タービン（２４）と、
を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記タービンが、前記本体部及び／または前記保護筐体に回転可能に取り付けられるシャフト（２６）を有し、
前記シャフトが、前記内側管部の前記中央領域（２０）に位置する内側の前記ブレード（３２）及び／または前記リング状領域（２２）に位置する外側の前記ブレード（３４）を支持することを特徴とする請求項７に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記反応媒体を、それから取り除かれる沈殿物を伴う透過物と、塩を濃縮した抽残物とに分離するためのフィルタ（４０）と、
乱水流状態を保持して固体抽残物が前記フィルタ前に堆積することを防止するために前記反応媒体を攪拌する攪拌タービン（２４）と、
を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１０】
前記フィルタ（４０）が、前記内側管部（１５）と同軸上に配置されたシリンダ状をなすことを特徴とする請求項９に記載のリアクタ。
【請求項１１】
液体／気体の廃液のための排出口を有し、
前記廃液が、例えばコイルなどの前記熱交換器（４３）を通過し、処理される前記材料との関係で熱交換の状態となることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１２】
リアクタにおける本体部（２）を有する保護筐体（８）の完全性の欠陥を検出するための方法であって、
前記保護筐体（８）が前記リアクタ（１）内に収容され、反応媒体を収容可能な反応領域（１０）と前記反応領域を前記本体部から隔離する閉込領域（１２）とを区画するために前記リアクタ（１）の前記本体部（２）から離間しており、
−  前記反応媒体を前記反応領域（１０）に導入する工程と、
−  閉込流体（６２）を加圧容量（６０）から前記閉込領域に導入する工程と、
−  前記反応領域の前記反応媒体と前記加圧容量の前記閉込流体とを、前記閉込領域において前記反応領域に対して超過圧力に設定する工程と、
−  前記保護筐体の起こり得る欠陥を検出するために、前記閉込流体の消費量を測定する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記反応媒体を、それから取り除かれる沈殿物を伴う透過物と、透過する塩を凝集した抽残物とに分離するために、流体の反応媒体内の材料を濾過するための方法であって、
固体抽残物がフィルタ（４０）前に堆積することを防止するために、前記反応媒体を攪拌し、乱水流状態を保持する工程を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体内の材料の処理のためのリアクタであって、反応媒体を収容可能な反応領域を形成する封止本体部と、反応領域に反応媒体を導入するための少なくとも１つの注入口と、反応領域から廃液を排出するための少なくとも１つの排出口とを有するリアクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
また、本発明は、保護用のリアクタ筐体の完全性の欠陥(integrity defect)を検出するための方法であって、リアクタ筐体が、本体部と、リアクタ内に格納されて反応媒体を収容可能な反応領域を規定するために本体部から間隔をあけた保護筐体と、本体部から反応領域を封止可能に隔離する閉込領域とを有する方法に関する。
【０００３】
材料、詳細には廃棄物の処理のための加圧型方法の分野において、反応媒体として水を用いる処理の２つの大きなファミリー、すなわち湿式酸化（ＷＯ：wet oxidation）法及び熱水酸化（ＨＯ：hydrothermal oxidation）法が知られている。ＷＯは、水の臨界条件(critical conditions)に満たない温度及び圧力状態により特徴付けられている。したがって、これらは、二相性状態下で動作し、ＨＯにおいて得られるよりも１桁または２桁長い鉱化速度（mineralization kinetics）を導く。
【０００４】
超臨界水での熱水（ＨＯ）酸化処理では、２２１ｂａｒ、３７４℃を越える圧力及び温度に対する水の特有の性質、特に疎水性化合物を可溶とする低誘電率、ガス状化合物とどのような割合でも混合可能である低密度及び低粘度という性質を用いている。得られる反応媒体は、媒体の温度により自発的に開始しうる鉱化反応において燃料及び酸化剤の機能を有する有機化合物と酸素との親密かつ均一な混合を可能にする。Ｏ２、ＣＯ２、Ｎ２のようなガスは、水及び多くのアルカンに全体的に可溶である。これら酸化は、焼却炉または湿式酸化法処理のように通常低温または低圧において観察される相間遷移制限(interphasic transfer limitation)なく発生し、１分オーダーのドゥエル時間(dwelling times)内での有機基質の全体的な鉱化を導く。これにより、ＨＯ処理は、有機基質の全体的な破壊を必要とする廃棄物の処理に特に適している。
【０００５】
本発明は、包括的な性質により加圧水処理と称されるＷＯ処理及びＨＯ処理双方に適用する。しかしながら、ＨＯ処理は、好ましい適用である。実際には、ＨＯの高温及び高圧の動作状況は、その適用をさらにより有利にする。
【０００６】
このタイプの処理及びリアクタは、すでに知られている（特許文献１参照）。リアクタは、内側管部内に配置される本体部を有し、内側管部が本体部及びルーメン(lumen)と称される中央領域である内部を有するリング状領域を区切る。内側管部は、本体部の第１の端部に取り付けられる第１の端部と、リング状領域及び中央領域間の連絡のための通路から離れる第２の端部とを有する。この方法において、超臨界媒体の構成要素、すなわち水及び酸化剤は、リアクタの第１の端部の近傍に２２．１ＭＰａを超える圧力で導入される。これらは、リング状領域で３７４℃を超える温度まで加熱され、リアクタの第２の端部において内側管部内に処理される材料と同時に導入される。加圧された水／酸化剤の燃料と処理される材料との加熱混合物は、内側管部の第１の部分において酸化され、この管部の第２の部分において冷却される。
【特許文献１】仏国特許発明第２８１４９６７号明細書
【特許文献２】米国特許発明第５５８２１９１号明細書
【非特許文献１】Goemans M.G.E., Li., Gloyna E.F., Separation of inorganics salts from supercritical water by cross-flow micro filtration, Sep. Sci. Tech. 30(7- 9), pp 1491-1509, 1995
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このタイプのリアクタは、多くの欠点を有する。
【０００８】
ＨＯ反応筐体の材料は、温度及び圧力下において進展する腐食に耐えるべきである。ステンレススチール及びニッケル合金は、圧力下にある部分が高温に同時に耐える基準幾何学形状(standard geometries)で形成されうる。しかしながら、クロムの酸化物または水酸化物で形成された保護層が安定しないため、ステンレススチールは、塩、酸または塩基の廃棄物の場合に適していない。塩化物及びリン酸塩は、実際には、ＨＯ処理の加圧された交換器内で遭遇する臨界遷移の間に、特に鋼を腐食するように思われる。
【０００９】
ニッケルベースの合金を用いたニッケル酸化物（ＮｉＯ）で形成された保護層は、溶液のｐＨが十分に中性であるならば、より安定する。腐食速度は、反応媒体内の酸性型の特性により決まり、溶液に到達する腐食生成物をより容易にもたらしうる酸に対して、これらの合金はより反応しやすい。ニッケルベースの合金は、酸、塩基及び塩における大きな組成のバラツキを有する廃棄物のＨＯ処理に対して十分に適していない。
【００１０】
他方では、この方法及びリアクタは、沈殿した塩を分離するための濾過作用をもたらさない。
【００１１】
他方では、焼結した多孔性材料を濾過される流体が横断される前面濾過(frontal filtration)方法が知られている（非特許文献１及び特許文献２参照）。この方法において、フィルタ前の固体材料の堆積は、リアクタへの注入流体の流速に起因する乱流(turbulence)により制限されるのみである。濾過作用の効率の減少を導くフィルタ上の材料の堆積を生じる。
【００１２】
最後に、従来の方法は、ＨＯ反応により解放される加熱エネルギーの効果的な回収及び取り扱いを提供しない。
【００１３】
本発明は、これらの欠点を改善する流体の反応媒体内における材料の処理のためのリアクタ及び方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの目的は、リアクタは、本体部内に配置されて反応領域を区画する保護筐体を有し、保護筐体が、本体部から間隙を介しており、反応領域を本体部から隔離する閉込領域を区画し、反応領域及び閉込領域が、互いに封止可能に隔離されているという事実により達成される。
【００１５】
この特徴により、リアクタの本体部は、反応媒体から隔離される。閉込領域は、リアクタを形成する材料とは反応しない（neutral towards the material）流体を収容する。そのため、後者は、もっぱら機械的特性を有する鋼により形成されてよい。したがって、リアクタは、安価に製造される。
【００１６】
保護筐体は、その各面にほぼ同一の圧力がかけられる傾向にあるため、低い機械的強度となりやすい。そのため、保護筐体は、例えばチタンなど良好な耐腐食性を有するが機械的強度が低い材料で形成してよい。酸化状況の下において、後者は、広いｐＨ範囲で安定する酸化チタンの保護層を形成する。チタン及びその合金は、ステンレススチール及びニッケル合金よりも広い温度範囲にわたってＨＣｌによる腐食に耐性を有し、さらに廃液中に毒性イオンであるＮｉ２＋及びＣｒ６＋を塩析しないという有利点を有する。
【００１７】
有利な一実施形態として、反応領域が、圧力下の流体媒体を収容し、閉込領域が、反応領域における流体の圧力に対して高圧力下の閉込流体を収容し、当該リアクタが、さらに、保護筐体の封止に欠陥がある場合に、閉込流体の消費量を測定するための測定装置を有する。
【００１８】
好ましくは、リアクタは、閉込流体の所定量を収容する加圧容量と、導管により閉込領域に接続されて閉込領域に閉込流体が供給されるような加圧容量と、反応領域に流体の反応媒体を供給するための導管と、反応領域に供給するための導管を加圧容量に接続して閉込流体を流体の反応媒体の圧力に設定するタッピングと、タッピング及び反応領域の間に配置されて加圧容量内の閉込領域の圧力と反応領域内の流体の反応媒体の圧力との間で圧力差を発生させるための圧力低下部を有する逆止バルブと、加圧容量内に収容された閉込流体の消費量を測定する測定手段と、を有する。
【００１９】
したがって、これらの特徴により、保護筐体の完全性の欠陥を圧力差の継続的な測定によって可能となる。保護筐体に穴が開いた場合、加圧容量を充填する流体は、リアクタの筐体内に徐々に流入し、加圧容量内の圧力下で空気に置換される。この容量内の水面を検出または測定することで、保護バリアの完全性の欠陥が検出でき、処理の停止が制御される。穴が開いた場合、保護筐体の両側の圧力勾配は、加圧された流体が漏れて流入することにより、腐食生成物を中央領域に閉じ込める。したがって、リアクタの本体部は、その完全性を変更する生成物と接触することがない。
【００２０】
したがって、本発明は、原子力産業からの有機廃液の処理に有利に適用される。実際には、リアクタの筐体の保護筐体は、既知の設備、とりわけ上記特許文献１に記載された方法及びリアクタに対してＨＯ法の安全性解析においてさらなる安全度をもたらす。このタイプのリアクタにおいて、リアクタの本体部における壁部の腐食を引き起こす反応及び化合物は、後者から離れたところで制限される。本発明におけるリアクタは、動作中におけるこのバリアの完全性の診断の可能性、及びこのバリアに穴が開いた場合に潜在的な腐食成分を動的に閉じ込めることの可能性をもたらすことによってこの有利点を達成する。
【００２１】
好ましい実施形態において、リアクタは、閉込領域に配置され、当該熱交換器内を流動する当該熱伝達流体と反応領域内に収容された反応媒体との間の熱交換を達成するための熱伝達流体を循環するための一次回路に配置された熱交換器を有する。
【００２２】
両側が加圧流体に浸漬された保護筐体を使用することにより、内側の熱交換器を形成するためのステンレス鋼配管の使用が可能となる、というのも、後者は、リアクタの材料のように引張応力を受けるのではなく、圧縮応力を受けているからである。このため、交換器の壁部は、保護筐体の壁部と全く同じように薄くても構わない。反応媒体と熱伝達流体との間の熱伝達は、リアクタの外側の壁部に交換器を配置するより従来の構造と比較して著しく改善される。
【００２３】
有利な実施形態において、熱伝達流体が流動する一次回路が、引き抜く（extracting）ことによってサーボ制御され、それぞれが反応領域から／反応領域に対して熱力を供給する二次熱交換器及び／または電気抵抗器を一体化し、一次回路から抽出した熱力が、電力、加熱力または空気エネルギーとして用いられる。
【００２４】
有利には、リアクタは、保護筐体の内側に配置され、第１の端部で本体部または保護筐体に封止可能に取り付けられた内側管部であって、封止された当該内側管部の内側容積が、中央領域を規定し、当該内側管部が、保護筐体と共にリング状領域を区画する内側管部と、内側管部の中央領域と内側管部の第２の端部に形成されたリング状領域との間を連通するための通路と、中央領域の反応媒体を攪拌するブレード及びリング状領域の反応媒体を攪拌するブレードを有する攪拌タービンと、を有する。
【００２５】
リアクタにおける本体部を有する保護筐体の完全性の欠陥を検出するための方法によれば、
−  流体の反応媒体を反応領域に導入する工程と、
−  閉込流体を加圧容量から閉込領域に導入する工程と、
−  反応領域の流体の反応媒体と加圧容量の閉込流体とを、閉込領域において反応領域に対して超過圧力に設定する工程と、
−  保護筐体の起こり得る欠陥を検出するために、閉込流体の消費量を測定する工程と、
を有する。
【００２６】
他の特徴によれば、本発明のリアクタは、反応媒体を、それから取り除かれる沈殿物を伴う透過物（permeate）と、塩を濃縮した抽残物(retentate)とに分離するフィルタと、乱水流状態を保持して固体抽残物(solid retentate)がフィルタ前に堆積することを防止するために反応媒体を攪拌する攪拌タービンと、を有する。
【００２７】
有利には、タービンは、磁気的に駆動され、フィルタが、内側管部と同軸上に配置されたシリンダ状をなす。
【００２８】
補完的または別の方法において、廃液が、例えばコイルなどの熱交換器を通過し、処理される材料との関係で熱交換の状態となる。
【００２９】
本発明の他の特徴及び有利点は、さらに添付の図面の参照と共に説明として与えられる模範的な実施形態を読むと明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図において、リアクタは、一様に参照符号１により指定されており、上端部において底部の近傍にあって下端部において蓋部４の近傍にある軸ＸＸを有する一様にシリンダ状をなす本体部２からなる。
【００３１】
リアクタ１の下端部は、冷却流体、例えば水が内部を流れる二重ジャケット６により温度が上がらないようにされている。この配置により、本体部２及び蓋部４間のバイトン（登録商標）または他の金属タイプのガスケットによる冷却高圧封止が形成可能になる。
【００３２】
保護筐体８は、本体部２の内部に配置され、本体部２から間隔をあけており、互いに封止可能に隔離された反応領域１０の内部と閉込領域１２の外部とを区画する。
【００３３】
保護筐体８は、一様にシリンダ状をなし、その上端部で閉塞されている。保護筐体８は、リアクタの本体部２と同軸上に取り付けられており、筐体の直径及び長さにおける遊びが最小化されるような寸法で形成されている。保護筐体８は、チタンのように、通気性のない材料であるが腐食に対して耐久性を有する材料で形成されている。
【００３４】
この筐体の取り付けは、図１に示すように、蓋部またはリアクタの本体部２で行われる。筐体、本体部及び蓋部間の冷却封止は、例えばバイトンからなるガスケットにより形成される。
【００３５】
反応領域には、供給導管４５を通って流体の反応媒体が供給されている。加圧容量６０は、閉込流体の所定量６２を収容している。加圧容量６０は、導管５０を介して閉込領域に接続されており、閉込領域に閉込流体を供給可能となっている。タッピング６４は、反応領域に供給するための導管４５を容量６０に接続しており、閉込流体６２を流体の反応媒体の圧力に設定する。加圧容量６０内の閉込流体６２の圧力と反応領域内の流体の反応媒体の圧力との間の圧力差を発生させるために、圧力損失のある逆止バルブ６６は、タッピング６４と反応領域との間に配置されている。測定手段６８は、加圧容量内に収容された閉込流体の消費量を測定する。
【００３６】
一次熱交換器１４は、リング状領域１２内に設けられている。一次熱交換器１４内で熱伝達流体を循環させることにより、加熱または反応領域から熱力を引き出すことが可能となる。また、一次熱交換器１４は、リアクタに沿う温度勾配の制御をもたらす。交換器１４は、それ自体が反応領域の熱エネルギーを取り扱い、利用するためのシステムに属する一次回路１００（図５参照）に属する。これらシステムの構造及び動作は、図５を用いて後で詳細に説明されるだろう。
【００３７】
両側が加圧流体に浸された保護筐体８の使用は、リアクタの材料のように圧縮応力にしたがって引張応力にしたがわない内部の熱交換器１４を作製するためのステンレススチール配管の使用を可能とする。そのため、交換器の壁部は、まさに保護筐体の壁部のように薄くしてもよく、反応媒体と熱伝達流体との間の熱伝達は、交換器がリアクタの外側の壁部に配置されたより従来の構造と比較して大幅に改善される。
【００３８】
全体として参照符号１５で示された内側管部は、本体部の軸ＸＸと同軸上の反応領域１０内に配置されている。内側管部は、より大径の下部分１６と、より小径の上部分１８とを有する。管部１５は、中央領域２０とリング状領域２２との間を連通するための通路を形成する開口端部１５ａを有する。
【００３９】
攪拌タービン２４は、反応領域１０内に配置されており、保護筐体８と一体に取り付けられたセンタリング装置２８により回転方向で案内された軸ＸＸの中央シャフト２６を有する。タービンは、例えば蓋部４に取り付けられた磁気駆動部３０を用いることにより回転し始める。タービンは、内側管部１８内に配置された軸２６と平行なブレード３２と、反応のリング状領域２２に配置された軸２６と平行なブレード３４とを有する。中央領域２０のブレード３２とリング状領域２２のブレード３４とは、カップリング３６を介して接続されている。
【００４０】
反応のリング状領域２２内の流体が乱れる場合、一次交換器１４から及び一次交換器１４への熱伝達は、改善される。この点は、ブレード３４を用いて拡散することにより保証される。また、ピストンタイプにおいて存在しているドゥエル時間の分布と同様のドゥエル時間の分布に達するために、流動方向において流体移動が制限される場合でさえも、反応領域の均質性は、この装置により保証される。そのため、攪拌タービン２４は、処理流体の流動からの熱伝達の分離をもたらす。
【００４１】
反応領域の内側の装置の全体は、程度同じ圧力で動作し、圧力への機械的な抵抗の要求を考慮することなく材料及び形状が維持される。廃棄物注入管部、酸化剤注入部及び排出交換器は、ＨＯ腐食に耐性のあるチタニウムのような材料で形成されており、それらが起点となる熱伝達を改善するためにその厚さが最小化されている。
【００４２】
シリンダ状濾過装置４０は、内側注入管部１５、より詳細にはこの管部の小径の部分１８と同軸上に取り付けられている。濾過装置４０は、注入管部１５の軸ＸＸと同軸上であって管部１５と共にリング状空間４２を区画する継手部４１と共に下方に向けて延在している。
【００４３】
管部４３は、リング状領域４２内の一端部とリアクタ１の外側の他端部４４とにおいて熱交換器の開口部を形成するコイルのように巻回されている。
【００４４】
酸化剤、例えば加圧空気を供給するための導管４５は、反応のリング状領域２２において蓋部４を貫通する。導管４５は、内側管部１５の全体長さにわたって軸ＸＸとほぼ平行に延在しており、この管部の上端部１５ａの近傍において開口する縁部４６を有する。
【００４５】
処理される廃棄物は、圧力下において中央反応領域２０内に開くために蓋部４を貫通する導管４８を通って定格流量で入る。最後に、導管５０は、加圧流体媒体、例えば水を閉込領域１２内に導入することを可能とする。有利には、閉込領域は、反応領域に関して高圧力となっており、保護筐体の封止の欠陥を発見可能となっている。
【００４６】
導管５１は、流体パージバルブ５２に取り付けられており、本体部２の上部分に取り付けられている。
【００４７】
最後に、導管５４は、反応領域５２において蓋部を貫通している。
【００４８】
材料処理方法は、以下のように実行される。
【００４９】
処理される材料は、全体が液体のようにまたは固体材料粒子(solid material particles)が浮遊する水性懸濁液のように、定格圧力及び流量で導管４８を介して中央領域２０内に入る。処理される材料は、注入管部１５の大径部１６の部分に取り付けられた交換器４３を流れる流体廃液の流れに逆らって流動することにより加熱される。そして、処理される材料は、下端部から開口端部１５ａに至るまで注入管部の小径部１８の部分を通って移動する。もし酸化剤を反応領域１０内に注入可能とする管部の上記端部４６が注入管部の端部１５ａの近傍に開いていると、中央領域２０の全体は、酸素欠乏状態となる。酸化剤注入部４６の配置を最適化し、かつ、超臨界状態ではあるが酸素欠乏状態の下で反応領域の一部を利用することが可能である。空気注入の位置に起因して、中央注入領域内に収容されている廃棄物は、酸素欠乏状態の下で酸化燃焼が開始する前に全体的あるいは部分的に維持されまたは全く維持されない。
【００５０】
酸化剤は、ガス（空気または酸素、オゾンなどを富化した空気）として、または液体（液体酸素、過酸化水素など）として導入されてもよい。
【００５１】
そして、処理される材料は、微小孔性フィルタ４０に至るまで上から下まで反応リング状領域２２を通って移動する。直線状ブレードを有する攪拌器２４を用いて乱流状態が保証可能となり、クロス濾過(tangential filtration)に類似した条件下であって、塊(cake)、すなわちフィルタ前面の固体材料の堆積の形成を回避することによる前面タイプの濾過とは類似でない条件下で濾過作用がもたらされる。塊の形成は、前面濾過において標準的である。これは、成分の濾過許容量を大きく減少させる。本発明のリアクタにおいて求められる乱れた流動状態において、フィルタへのクロスフロー(tangential flow)は、この材料の堆積を避けてこれにより長時間にわたって可能な限り一定の濾過効率を保証するために維持される。
【００５２】
燃料エネルギーを利用するためのシステムは、一次回路１００及び二次回路１０２で構成される。一次回路１００は、すでに上述されており、リアクタ１内に配置されている一次交換器１４を有する。一次回路１００は、さらに、一次回路及び二次回路に共通する二次交換器１０４を有する。高温サーキュレータ１０６は、熱伝達流体を一次回路中で恒久的に循環させる。任意で、電気ヒータ１０８は、一次回路に取り付けられている。電気ヒータ１０８は、廃棄物の導入及びＨＯ反応による熱の発生前のリアクタの初期段階において使用される。また、電気ヒータ１０８は、リアクタ内の動作温度を維持するために燃料を供給する代わりとして使用段階(exploitation phase)において使用されてもよい。
【００５３】
また、一次回路は、熱伝達流体がリアクタの圧力において一次回路内で維持される膨張容量（expansion capacity）１１０を有する。
【００５４】
二次回路は、前述の二次交換器１０４に加えて、交流器／起動器１１４と圧縮機１１６とを駆動するタービン１１２を有する。タービン１１２の下流では、熱回収交換器１１８及び後続の二次熱回収交換器１２０が、二次流体の流動方向で設けられている。水タンク１２２は、熱回収装置１１８及び１２０の後に配置されている。水タンクから、液状の二次流体は、流体が気化される熱回収装置１１８内で加熱される。流体は、停止バルブ１２４を通過した後に圧縮機１１６で圧縮される。そして、流体は、一次回路ひいてはＨＯ反応から放出された熱を回収する二次交換器１０４内に流入する。高温に加熱された蒸気は、交流器１１４を用いて発電可能とするタービン１１２を駆動する。蒸気は、最初にタンク１２２からの水と熱を交換することによって熱回収装置１１８において冷却され、２度目に熱回収装置１２０において冷却され、そこでは二次流体は、電気に変換されない余熱を産出し、この余熱は接続部１２８（サーキュレータの図示略）において温水（加熱または処理）のユーティリティネットワークへ至る。
【００５５】
そのため、二次回路は、混合変換発電機の(co-conversion generator)ように余分な熱力を用いる。すなわち、電力及び熱は、熱力が気相における燃料ではなくＨＯ反応により形成される特徴と共に生成される。この回路は、ブライトン循環(Brayton cycle)におけるタービン発電機タイプの装置に基づいている。
【００５６】
本発明は、原子力産業からの有機排水の処理に有利に適用される。実際には、原子力安全性当局(the nuclear safety authorities)により規定された制約は、放射能汚染物質(radio-contaminants)に満ちた流体の処理のための方法の縮小化を推し進めている。ＨＯは、有機廃液により汚染された液体に適用されることが立証されている。
【００５７】
多くの塩を含有する廃液の処理の場合、本発明の超臨界状況の下における濾過方法は、活性物及びミネラル成分を濃縮する少数流動(minority flow)の産出と共に物理的分離による水性または有機排水の浄化に有利に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明におけるリアクタを示す長手方向断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すリアクタにおけるIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図１に示すリアクタにおけるIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】反応領域における熱取扱構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  リアクタ
２  本体部
８  保護筐体
１０  反応領域
１２  閉込領域
１４  熱交換器，交換器
１５  内側管部，注入管部，内側注入管部
１５ａ  上端部，開口端部，端部（第２の端部）
２０  中央領域，中央反応領域
２２  リング状領域，反応リング状領域
２４  攪拌タービン，攪拌器
２６  シャフト，軸，中央シャフト
３２  ブレード
３４  ブレード
４０  フィルタ，シリンダ状濾過装置，微小孔性フィルタ，濾過装置
４３  熱交換器，管部
５０  導管
６０  加圧容量，容量
６２  閉込流体
６４  タッピング
６６  逆止バルブ
６８  測定手段（測定装置）
１００  一次回路
１０４  二次熱交換器
１０８  電気抵抗器
【図１】
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【図２】
2009509740.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009509740.tif 000006
【図５】
2009509740.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月16日(2007.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体内の材料の処理のためのリアクタであって、
反応媒体を収容可能な反応領域（１０）を形成する本体部（２）と、
前記反応媒体を前記反応領域に導入するための少なくとも１つの注入口と、
廃液を前記反応領域から排出するための少なくとも１つの排出口と、を有するリアクタにおいて、
前記本体部（２）内に配置されて前記反応領域を区画する保護筐体（８）を有し、
前記保護筐体は、前記本体部から間隙を介しており、前記反応領域を前記本体部から隔離する閉込領域（１２）を区画し、
前記反応領域及び前記閉込領域が、互いに封止可能に隔離されており、
前記反応領域（１０）が圧力下の流体媒体を収容し、
前記閉込領域（１２）が、前記反応領域における流体の圧力に対して高圧力下の閉込流体を収容し、
当該リアクタが、さらに、前記保護筐体の封止に欠陥がある場合に、前記閉込流体（６２）の消費量を測定するための測定装置（６８）を有することを特徴とするリアクタ。
【請求項２】
前記閉込流体（６２）の所定量を収容する加圧容量（６０）と、
導管（５０）により前記閉込領域に接続され、前記閉込領域に前記閉込流体が供給（４５）されるような加圧容量と、
前記反応領域に前記反応媒体を供給するための導管と、
前記反応領域に供給するための前記導管を前記加圧容量（６０）に接続し、前記閉込流体を前記反応媒体の圧力に設定するタッピング（６４）と、
前記タッピング及び前記反応領域の間に配置されて前記加圧容量内の前記閉込領域の圧力と前記反応領域内の前記反応媒体の圧力との間で圧力差を発生させるための圧力低下部を有する逆止バルブ（６６）と、
前記加圧容量内に収容された前記閉込流体の消費量を測定する測定手段（６８）と、を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記閉込領域（１２）に配置された熱交換器（１４）を有し、該熱交換器は、当該熱交換器（１４）内を流動する熱伝達流体と前記反応領域内に収容された前記反応媒体との間の熱交換を達成するために、前記熱伝達流体を循環するための一次回路（１００）に一体化されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記熱伝達流体が流動する前記一次回路（１００）は、引き抜くことによってサーボ制御された二次熱交換器（１０４）及び／または電気抵抗器（１０８）を一体化しており、二次熱交換器（１０４）及び／または電気抵抗器（１０８）のそれぞれが前記反応領域から、または前記反応領域に対して熱力を供給することを特徴とする請求項３に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記一次回路（１００）から抽出した熱力が、電力、加熱力または空気エネルギーとして用いられることを特徴とする請求項４に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記保護筐体（８）の内側に配置され、第１の端部で前記本体部（２）に封止可能に取り付けられるか、または前記保護筐体（８）に封止可能に取り付けられた内側管部（１５）であって、封止された当該内側管部の内側容積が、中央領域（２０）を規定し、当該内側管部が、前記保護筐体と共にリング状領域（２２）を区画する内側管部と、
前記内側管部の前記中央領域と、前記内側管部の第２の端部（１５ａ）に形成された前記リング状領域との間を連通するための通路と、
前記中央領域の前記反応媒体を攪拌するブレード（３２）及び前記リング状領域の前記反応媒体を攪拌するブレード（３４）を有する攪拌タービン（２４）と、
を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記タービンが、前記本体部及び／または前記保護筐体に回転可能に取り付けられるシャフト（２６）を有し、
前記シャフトが、前記内側管部の前記中央領域（２０）に位置する内側の前記ブレード（３２）及び／または前記リング状領域（２２）に位置する外側の前記ブレード（３４）を支持することを特徴とする請求項６に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記反応媒体を、それから取り除かれる沈殿物を伴う透過物と、塩を濃縮した抽残物とに分離するためのフィルタ（４０）と、
乱水流状態を保持して固体抽残物が前記フィルタ前に堆積することを防止するために前記反応媒体を攪拌する攪拌タービン（２４）と、
を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記フィルタ（４０）が、前記内側管部（１５）と同軸上に配置されたシリンダ状をなすことを特徴とする請求項８に記載のリアクタ。
【請求項１０】
液体／気体の廃液のための排出口を有し、
前記廃液が、例えばコイルなどの前記熱交換器（４３）を通過し、処理される前記材料との関係で熱交換の状態となることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１１】
リアクタにおける本体部（２）を有する保護筐体（８）の完全性の欠陥を検出するための方法であって、
前記保護筐体（８）が前記リアクタ（１）内に収容され、反応媒体を収容可能な反応領域（１０）と前記反応領域を前記本体部から隔離する閉込領域（１２）とを区画するために前記リアクタ（１）の前記本体部（２）から離間しており、
−  前記反応媒体を前記反応領域（１０）に導入する工程と、
−  閉込流体（６２）を加圧容量（６０）から前記閉込領域に導入する工程と、
−  前記反応領域の前記反応媒体と前記加圧容量の前記閉込流体とを、前記閉込領域において前記反応領域に対して超過圧力に設定する工程と、
−  前記保護筐体の起こり得る欠陥を検出するために、前記閉込流体の消費量を測定する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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