(57)【要約】  高エネルギー物質も化学的毒物、とりわけ有機砒素系毒物も含んでいる材料を処分するための方法および装置が開示される。これらの材料はそれ自体は公知の方法で耐圧ハウジング（２）内でばら材と混ぜ合わされ、ばら材と共に移動床(16)を形成する。しかも移動床(16)の内部の最上部表面区域から一定の距離で、制御された条件下で少なくとも高エネルギー物質を反応させる。さらに移動床(16)を加熱するために、燃料ガスを移動床(16)に通し、当該燃料ガスが移動床から出るときに、まだ危険な状態にある化学的毒物の少なくとも一部を連行する。燃料ガスの流れは、移動床(16）の運動方向と一致しているので、燃料ガスは高温で移動床(16）を出る。この方法は、燃料ガスが下流側に接続された毒物除去装置(20)に到達する前に通過する管路の壁や、装置のその他の構成部材に、まだ気相の危険物質が凝縮することを防止する。
2005509843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高エネルギー物質も化学的毒物、とりわけ有機砒素系毒物も含んでいる材料、特に化学殺傷物質を含んた榴弾を処分するための方法であって、当該材料を耐圧ハウジング内でばら材と混ぜ合わせ、ばら材と共に移動床を形成し、しかも移動床の内部の最上部表面区域から一定の距離で、制御された条件下で少なくとも高エネルギー物質を反応させ、さらに燃料ガスが移動床を貫流するように誘導し、当該燃料ガスが移動床から出るときに、まだ危険な状態にある化学的毒物の少なくとも一部を連行し、毒物除去の目的で毒物除去装置に送る方法であって、
燃料ガスを、移動床(16;116;216;316）の運動方向と一致する方向で移動床(16;116;216;316）に通すことを特徴とする方法。
【請求項２】
燃料ガスを、移動床（216;316）の最上部表面区域（216a;316a）から下方に一定の距離で移動床（216;316）に導入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記燃料ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
高エネルギー物質も化学的毒物、とりわけ有機砒素系毒物も含んでいる材料、特に化学殺傷物質を含んた榴弾を処分するための装置であって、
a)耐圧ハウジングと、
b)ハウジング内で上方から下方に動く移動床であって、移動床の最上部表面区域から内部に一定の距離で、制御された条件下で高エネルギー物質を反応させ、さらにばら材および処分すべき材料の供給と、反応によって生じる固相残留物質を含んだばら材の排出との間に動的な均衡が成り立つ移動床と、
c)燃料ガスを移動床に投入するためのハウジング内に設けた少なくとも１つの投入口と、
d)まだ危険な状態にある化学的毒物の少なくとも一部を連行する燃料ガスを移動床から排出させるための少なくとも１つの出口と、
e)当該毒物除去装置に移動床から出る燃料ガスを供給する毒物除去装置とを有しているように構成した装置において、
燃料ガスの少なくとも１つの投入口（13;113;213;313）が、最も高い位置にある出口(8;108;208)よりも高い個所に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
少なくとも１つの投入口（213;313）が、移動床(216;316)の最上部表面区域(216a;316a)よりも低いハウジング(202;302)の個所に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
移動床内における気体の流動方向が反転可能であることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高エネルギー物質も化学的毒物、とりわけ有機砒素系毒物も含んでいる材料、特に化学殺傷物質を含んた榴弾を処分するための方法であって、当該材料を耐圧ハウジング内でばら材と混ぜ合わせ、ばら材と共に移動床を形成し、しかも移動床の内部の最上部表面区域から一定の距離で、制御された条件下で少なくとも高エネルギー物質を反応させ、さらに燃料ガスが移動床を貫流するように誘導し、当該燃料ガスが移動床から出るときに、まだ危険な状態にある化学的毒物の少なくとも一部を連行し、毒物除去の目的で毒物除去装置に送る方法、および高エネルギー物質も化学的毒物、とりわけ有機砒素系毒物も含んでいる材料、特に化学殺傷物質を含んた榴弾を処分するための装置であって、
a)耐圧ハウジングと、
b)ハウジング内で上方から下方に動く移動床であって、移動床の最上部表面区域から内部に一定の距離で、制御された条件下で高エネルギー物質を反応させ、さらにばら材および処分すべき材料の供給と、反応によって生じる固相残留物質を含んだばら材の排出との間に動的な均衡が成り立つ移動床と、
c)燃料ガスを移動床に投入するためのハウジング内に設けた少なくとも１つの投入口と、
d)まだ危険な状態にある化学的毒物の少なくとも一部を連行する燃料ガスを移動床から排出させるための少なくとも１つの出口と、
e)当該毒物除去装置に移動床から出る燃料ガスを供給する毒物除去装置とを有しているように構成した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学殺傷物質を含んでいる榴弾を処分する際に、次の２段階の工程を経なければならない。
【０００３】
最初に榴弾に含まれている爆発物質を制御された爆発によって無害化し、同時に榴弾薬莢を開いて、化学的毒物を放出させる。次に第２の工程でこれらの毒物を除去しなければならない。
【０００４】
現在用いられている方法および現在使用されている冒頭に記載した種類の装置において、榴弾を制御して爆発させる第１の工程はばら材からなる移動床において連続的に実施される。この爆発は移動床の最上部表面区域の下方で開始される。この場合、包囲しているばら材は爆発時に解放される機械的エネルギーを吸収し、同時に蓄熱体として用いられるので、処分すべき材料を爆発温度にもたらすための熱エネルギーの供給は比較的少ない。熱供給は少なくとも一部は燃料ガスを用いて行われる。燃料ガスは拘置の方法および装置では移動床の下方区域で導入され、移動床を向流で貫流する。燃料ガスをこの方向で流動させる理由は、移動床内において垂直方向で特定の温度分布を達成することにある。つまり、爆発個所で榴弾がばら材で十分被覆されないことがないように、意図的に上部区域では爆発温度に達しないようにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の方法および装置の短所は、爆発時に放出される気相状態の化学的毒物が燃料ガスによって温度が下降する方向に動くので、化学的毒物が毒物除去装置に達する前に、移動床をさらに通過する間に、または遅くとも燃料ガスの出口の後段に接続された管路および装置類に再び沈殿する危険がある。
【０００６】
それゆえ、本発明の課題は、冒頭に記載した種類の方法および装置を、高エネルギー物質、すなわち榴弾の場合は爆発物質の爆発時に生成もしくは遊離した化学的毒物が毒物除去装置に至る経路で沈殿できないように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、方法に関しては、燃料ガスを、移動床の運動方向と一致する方向で移動床に通すようにする。
【０００８】
本発明によって選択された燃料ガスの流動方向により、高エネルギー物質の反応時に生じる気相の化学的毒物が、移動床のより高い温度に向かって連行され、そこで凝縮できないように確保される。燃料ガス自体は移動床を出るときに非常に高温になるので、毒物除去装置に至るそれ以降の経路でも化学的毒物が凝縮することが防がれる。ただし、本発明に従って燃料ガスの流動方向を選択する際に、他の適当な方策により、移動床の最上部表面区域の近傍で高エネルギー物質の反応の開始に必要な温度に達しないように配慮される。なぜならば、ここでは処分すべき材料がばら材によって十分被覆されないだろうからである。
【０００９】
本発明による方法の好適な実施形態において、このことは、燃料ガスを移動床の最上部表面区域から下方に一定の距離で移動床に導入することによって行われる。これは、燃料ガスの導入個所の上方に位置する移動床の区域が直接燃料ガスによって加熱されないこと、つまり低温のままであること、それゆえ高エネルギー物質の反応温度に達するためにはより深く進入しなければならないことを意味する。
【００１０】
燃料ガスが不活性ガスであることが有利である。なぜならば、移動床内における毒物の所望されない酸化を回避できるからである。
【００１１】
上記の課題を解決するために、装置に関しては、燃料ガスの少なくとも１つの投入口が、最も高い位置にある出口よりも高い個所に配置されているようにした。装置をこのように構成することにより、本発明により燃料ガスが上から下へ、つまり移動床が運動するのと同じ方向に流動することが達成される。これに伴う利点については、すでに詳しく述べた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による装置の好適な実施形態は、少なくとも１つの投入口が、移動床の最上部表面区域よりも低いハウジングの個所に配置されていることを特徴とする。この方策の意義も、すでに本発明による方法を説明した際に述べた。
【００１３】
移動床内における気体の流動方向は反転可能であってよい。この場合、本発明による装置は、移動床に送入された物質が、冷却されると沈殿する傾向のある反応生成物を生じない場合にも流動方向を逆にして使用できる。
【００１４】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
最初に図１に基づいて説明する。図１は、特に砒素系殺傷物質を含んだ榴弾を処分できる装置の主要構成部分として直立炉１を示している。直立炉１は、ほぼ円筒状の上部セクション３と、下方に向かって円錐状に細くなっている下部排出セクション４とを有するハウジング２を包含している。排出セクション４は出口５を備えており、この出口５を通して排出セクション４の内室は排出集合室６と連通している。排出集合室６の床の近傍には排出口７がある。排出集合室６の床からやや大きく離れて気体出口８が設けられている。
【００１６】
ハウジング２の円筒状セクション３の上には蓋状のハウジング上部部材10が載せられていて、その中には種々異なる投入口11、12、13、14および15がある。中央の投入口を除き、投入口11、12、13、14はそれぞれ対になって配置されていて、同じ機能を発揮する。つまりこれらの投入口は流れに関して平行に接続され、中央の投入口15に対して対称的に配置されている。
【００１７】
半径方向で最も外側に位置する投入口11と、中央の投入口15に隣接している両投入口14を通って、ハウジング２の内室に以下に詳述する方法でばら材が供給される。ばら材は装置が新品状態のときは専ら鋼球であるが、運転の経過に伴い鋼球と、爆発の際に発生する金属片との混合物からなる。このばら材は、直立炉１が運転可能な状態で図１に示す方法で、排出集合室６の一部とハウジングの円錐状セクション４全体および円筒状セクション３全体を満たしている。この場合、鋼球はハウジング１の内部で、移動床の方式で「流動性の」充填層16を形成する。
【００１８】
ハウジング上部部材10に隣接する移動床16の表面から下方にやや離れて、たとえば電界を生じる２つの電極によって構成された点火装置18が設けられている。
【００１９】
ハウジング上部部材10内の中央の投入口15を通って、処分すべき榴弾を供給する。榴弾はここで、投入口11、14を通して導入された、金属片と鋼球からなる混合物と混ぜ合わされ、混合物と一緒に移動床16と一体となって直立炉１内部を下方に移動する。これについては、以下に詳しく説明する。
【００２０】
半径方向に見て中央に位置する投入口13を通して燃料ガスが導入され、外側の投入口11に隣接する投入口12を通して補助物質、たとえば水、燃料、空気、冷却ガス、化学薬品などが、直立炉１内で処分すべき材料の種類に応じて導入される。必要とされない投入口11、13、15はもちろん直立炉１の運転中は閉じられる。
排出集合室６の排出口７は管路19を通して毒物除去装置20と接続されている。別の管路21は気体出口８と、やはり毒物除去装置20とを接続している。
【００２１】
榴弾に含まれている化学殺傷物質を除去する毒物除去装置20の正確な構造は、ここでは興味の対象ではない。ここで進行する化学的／物理的プロセスはＤＥ４４３８４１４（Ｃ２）に記載されているものと等しくてよい。毒物除去装置20から４本の管路を通して種々異なる生成物を取り出せることを知れば十分である。毒物除去装置20から管路22を通ってばら材が出て、その表面には反応生成物が析出していることがある。管路23を通って種々の残留物質が固相で排出される。管路24を通って榴弾薬莢から発生した金属片が排出され、管路25を通って浄化された気体が排出される。この気体は煙突に送ることができる。
【００２２】
ばら材を搬送する管路22はポイント26で、第１の管路27と第２の管路28とに分岐する。第１の管路27は、ハウジング上部部材10に設けた半径方向で最も外側の投入口11に直接通じている。これに対し第２の管路28内には冷却器30があり、ここでばら材をより低い温度に冷却できる。管路28はさらに冷却器30から、中央投入口15の両脇の投入口14へと延びている。さらに管路28には管路31が開口しており、ここから必要に応じて新しい鋼球を送入することができる。
【００２３】
以下に上記装置の作用について説明する。
【００２４】
ハウジング上部部材10に設けた投入口11、14を通してばら材を連続的に供給し、排出集合室６内に設けた排出口７を通して同じ量のばら材を取り出し、さらに管路22、27および28を通してばら材を戻すことにより、ばら材の連続的循環が維持される。外部からは管路31を通してその都度必要な量の新しい鋼球が補充される。直立炉１の内部では図１に示す移動床16が形成されて、供給と排出の動的均衡においてほぼ図示の状態を維持する。
【００２５】
処分すべき榴弾はハウジング上部部材10内に設けた投入口15を通して、量を相応に調整して供給し、ばら材と混ぜ合わせる。ハウジング上部部材10の近傍では、移動床16の温度は榴弾の発火温度を下回る。しかし榴弾が移動床16内でばら材と一緒に下方に沈降すればするほど、榴弾が曝露される温度は高くなる。榴弾は点火装置18に接近すると、点火温度からもはやそれほど遠くない温度になる。このときさらにエネルギーを供給し、および／または点火装置を作動させることによって比較的わずかに温度を高めるだけで、制御された爆発を誘発することができる。このとき解放される熱エネルギーおよび機械的エネルギーは榴弾を包囲しているばら材によって吸収され、一部はハウジング２の相応に形成された壁に伝達される。
【００２６】
移動床16は爆発の熱エネルギーと機械的エネルギーによって加熱されるだけではない。熱の一部は外部から燃料ガスを用いて供給しなければならない。燃料ガスは、ハウジング上部部材10内に設けた投入口13を通して導入される。
【００２７】
爆発に伴う反応および場合によって後続の反応は、移動床16を形成する材料がハウジング２の下部排出セクション４に進入すると完了する。ここで移動床16は主として鋼球、爆発により金属製榴弾薬莢から生じた金属片、反応によって生成した化学物質および気体を含んでいる。固相のばら材は排出口７および管路19を通して毒物除去装置20に供給される。直立炉１をばら材と同じ方向に通過した気体は、出口８を通って同様に毒物除去装置20に導入される。これらの気体は比較的高温なので、連行された蒸気状または気体状の反応生成物は、管路21により例示されているように、後段に接続された気体を案内する管路や装置に沈殿できない。むしろこれらすべての汚染物質は完全に毒物除去装置20に取り込まれ、そこで除去することができる。
【００２８】
管路22を通って毒物除去装置20からまだ高温の状態で出るばら材は、直立炉１の熱代謝に応じて分岐点26で２つの部分流に分割される。ばら材の第１の部分流27は冷却されずに、つまり高温状態で管路27と投入口11を通って直立炉１の内部に到達する。このばら材の部分流は、新たに外部からの熱供給によって温度を高める必要はないので、相応のエネルギー節約につながる。ばら材の第２の部分流28は、冷却器30内で冷却されて管路28および投入口14を通って直立炉１の内室に導入されるが、これはできるだけ少なく押さえられる。この部分流は、直立炉１の内室の垂直方向に存在する温度分布が所望の推移を取り、ばら材16の上部区域ではまだ榴弾の発火温度が生じずに、ばら材16の表面から十分な距離に達した場所で初めて爆発するように配慮する。
【００２９】
直立炉から毒物除去装置への固体と気体の移送は、共通の管路で行うこともできる。
【００３０】
図２に示す処分装置の第２の実施例は、上に図１に基づいて説明した実施例とほぼ一致している。それゆえ対応する部材は、同じ参照符号に100を加えて示されている。以下の説明は、図２に示す実施例と図１に示す実施例との相違点のみに限定する。
【００３１】
ハウジング102は、中央下部にあってばら材116を排出集合室106に送り込む排出口105のほかに、半径方向外側の下部区域に配置された排出口140を有している。これらの排出口140には移動床116の内室で半径方向外側の区域にあるばら材は、下方に向かって円錐状に拡大している誘導面141を用いて誘導される。追加の出口140は管路127a、127bを介してハウジング上部部材110に設けた投入口111と連通している。
【００３２】
管路122を通って毒物除去装置120から出るばら材は、図１に示す実施例とは異なり、２つの部分流に分割されず、全体が冷却器130に送られ、そこで低温に冷却される。このばら材は、図１に示す実施例と同じように管路128を通ってハウジング上部部材110の投入口114に供給される。図２の実施例で冷却されずに戻されるばら材部分は、図１の実施例とは異なり毒物除去装置120に通されない。この場合、榴弾が爆発する際に発生する生成物は、好ましいことに移動床16の中央区域で下方に沈降し、半径方向外側に位置する区域では、ばら材はほぼ完全に鋼球のみからなるという経験を活用する。したがって、直立炉101の中央区域で生じる爆発生成物を大量に連行するばら材はここでも毒物除去装置120に送られるが、移動床16の周縁区域で生じる、比較的汚染の少ないばら材は再び直接直立炉101に送入されて、毒物除去装置120の負担を緩和する。
【００３３】
図１および図２に基づいて上記した処分設備の実施形態では、蓋状のハウジング上部部材10もしくは110は、投入口10〜15もしくは110〜115がほぼ同じ高さに配置されるように構成されていた。これは図３に示す実施例では異なっている。図３には装置の、ハウジング上部部材に隣接する上部区域のみ示されている。それ以外の点では、装置は選択により図１または図２に示す装置と一致している。図１の部材に対応する図３の部材は、同じ参照符号に200を加えて示す。
【００３４】
円筒状のハウジング区域203の上部周縁に載っているハウジング上部部材210は、以下に説明するように段差が設けられている。すなわち、平面図で円形の中央区域210aは、平面図で環状の半径方向外側の区域210bより高くなっている。ハウジング上部部材210の区域210aと210bは、ハウジング区域203の軸線と共軸の円筒状区域210cにより互いに接続されている。このことは、ハウジング202の内室が完全に移動床216で満たされているので、移動床216の中央区域における表面216aが、周縁区域における表面216bよりも高いことを意味する。
【００３５】
ハウジング上部部材210に設けた、被処分材を供給するための中央投入口215と、これに隣接している、低温のばら材を供給するための投入口214は、ハウジング上部部材の上部区域210aにあり、燃料ガス、補助物質もしくは高温のばら材を直立炉201の内室に送り込むための投入口213、212および211は、ハウジング上部部材210のより低い環状区域210aにある。
【００３６】
このようにすることにより、ばら材216の内部には、上述したように垂直温度分布が存在し、榴弾の点火は移動床16の最上部表面区域の下方に特定の距離で行われるようになる。つまり、爆発させようとする榴弾が十分な被覆を得られるように配慮することが重要である。この作用にとって非常に重要な温度分布を維持することは、図３に示す実施形態において助長される。ここでは高温で添加される成分は、移動床216の最上部表面区域216aより下方の一定の「深さ」で送入される。つまり、ハウジング上部部材210の「高み」の内部にある移動床216の部分は加熱されないのである。
【００３７】
移動床の表面区域から見て異なる「深さ」で種々の成分を添加するというこの原理は、図４に示す実施例でも一貫して受け継がれている。図４は図３の表現に準じており、ハウジング上部部材の区域しか示していない。図１に対応する図４の部材は、同じ参照符号に300を加えて示す。
【００３８】
図４のハウジング上部部材310は２重段差を有している。ハウジング上部部材310は、平面図で円形の中央区域310aと、これに隣接している、平面図で環状の第１の区域310bと、半径方向外側に位置する、平面図で環状の第２の区域310dとを有している。中央区域310aは第１の第１の円筒状区域310cを介してハウジング上部部材310の区域310bと接続されており、第１の環状区域310bは第２の円筒状区域310eによってハウジング上部部材310の外側に位置する第２の環状区域310dと接続されている。ハウジング上部部材310のこの段差は、移動床316の上部表面の２重表面段差に反映している。上部表面は、最も高い位置にある中央区域316aと、これに隣接してやや低い位置にある環状区域316bと、半径方向外側に位置している最も深い環状区域316ｃとを有している。
【００３９】
被処分材の投入口315および供給された低温のばら材の投入口314は、ここでもハウジング上部部材310の最上部中央区域310aにあり、燃料ガスもしくは補助物質の投入口313および312は、ハウジング上部部材310の隣接する環状区域310bにある。他方、戻された高温のばら材の投入口311はハウジング上部部材310の半径方向最も外側の区域310dに見いだされる。この場合も、種々の成分の添加は、移動床316の最上部表面区域316aの下方で、移動床316内の所望の垂直温度分布を維持するために最も好都合な「深さ」で行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】有機砒素系殺傷物質を処分する装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】有機砒素系殺傷物質を処分する装置の第２の実施例を模式的に示す図である。
【図３】有機砒素系殺傷物質を処分する装置の第３の実施例の上部区域を示す図である。
【図４】有機砒素系殺傷物質を処分する装置の第４の実施形態の上部区域を示す図である。
【図１】
2005509843.tif 000003
【図２】
2005509843.tif 000004
【図３】
2005509843.tif 000005
【図４】
2005509843.tif 000006
【国際調査報告】
2005509843.tif 000007
2005509843.tif 000008
2005509843.tif 000009
2005509843.tif 000010
2005509843.tif 000011
2005509843.tif 000012