(57)【要約】【課題】溶融炉内の溶融被処理物を排出部から円滑に排出することができる溶融炉を提供する。【解決手段】白金属元素を含有する高レベル放射性廃液が投入される炉本体２と、炉本体２内に投入された高レベル放射性廃液およびガラス原料に対して通電して溶融させる主電極５と、炉本体２の底部に設けられ、主電極５によって溶融された溶融ガラスをキャニスタＣへと排出する流下ノズル８とを備えたガラス溶融炉１である。流下ノズル８から排出された溶融ガラスがキャニスタＣへ導かれる前に、溶融ガラスを貯留する第１貯留槽１７が設けられている。第１貯留槽１７は、キャニスタＣよりも大きな容積を有している。【選択図】図１
2011202985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素を含有する被処理物が投入される処理容器と、
該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、
前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部と、を備えた溶融炉において、
前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に、溶融された前記被処理物を貯留するとともに、前記保存容器よりも大きな容積を有する第１貯留槽が設けられていることを特徴とする溶融炉。
【請求項２】
前記第１貯留槽には、複数の前記保存容器の容積に相当する量の被処理物が貯留可能とされており、該第１貯留槽は、貯留された前記被処理物を分配する分配手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶融炉。
【請求項３】
前記処理容器内に挿入され、前記電気加熱手段の下方でかつ前記排出部の上方に位置させることができる補助加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶融炉。
【請求項４】
前記第１貯留槽と前記処理容器との間には、該第１貯留槽内の溶融した前記被処理物を該処理容器へと返送する返送経路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶融炉。
【請求項５】
前記第１貯留槽には、前記処理容器内に保持できる前記被処理物に相当する量の被処理物が貯留可能とされていることを特徴とする請求項４に記載の溶融炉。
【請求項６】
前記返送経路の中途位置には、溶融された前記被処理物が貯留される第２貯留槽が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の溶融炉。
【請求項７】
溶融した前記被処理物の融点を降下させる融点降下剤を投入する融点降下剤投入手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の溶融炉。
【請求項８】
金属元素を含有する被処理物が投入される処理容器と、
該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、
前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部と、を備えた溶融炉の運転方法において、
前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に該被処理物を貯留する第１貯留槽に対して、該保存容器の容積よりも大きな量の該被処理物を排出することを特徴とする溶融炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属元素を含有する高レベル放射性廃棄物や産業廃棄物等の被処理物を溶融するための溶融炉およびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属元素を含有する被処理物を溶融するための溶融炉として、高レベル放射性廃棄物（被処理物）をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉や、産業廃棄物等の焼却炉から排出される灰（被処理物）を溶融固化する際に用いられる灰溶融炉が知られている。
【０００３】
ガラス溶融炉は、例えば、図３に示されたものが下記特許文献１に示されている。
使用済み核燃料の再処理後に生じる高レベル放射性廃液は、極めて高い放射線と崩壊熱を有しており、液体のままでは処分が困難であることから、ガラス溶融炉１０１内に送られ、ほう珪酸ガラス等のガラス原料と共に高温で溶かし合わされながらキャニスタＣ（保存容器）と称される耐食性のステンレス容器内に詰め込まれる。そして、キャニスタＣ内でガラス固化体として安定化された後、一定期間自然冷却されてから地中深く地層処分される。
【０００４】
このようなガラス固化に用いられるガラス溶融炉１０１は、耐火煉瓦からなる炉本体１０２を備えている。炉本体１０２の底部には、底部電極１０４が設けられており、この底部電極１０４には、溶融ガラスを流下させて排出するための流下孔１０３が形成されている。底部電極１０４の上方には、補助電極１０６が設けられている。また、炉本体１０２の側壁には、一対の主電極１０５，１０５が設けられている。
【０００５】
炉本体１０２の天井壁に設けられた投入口１０７から高レベル放射性廃液とガラス原料を投入した後、主電極１０５，１０５間に直流電流を流すことで高温に加熱された溶融ガラスからの熱を受けて高レベル放射性廃液とガラス原料とが十分に溶かし合わされる。また、炉内で製造された溶融ガラスが所定量となった時点で、その下部に位置する補助電極１０６と底部電極１０４に直流電流を流して底部のガラスを溶融する。そして、流下孔１０３から下方に延びる流下ノズル１０８を、その周囲に配置された高周波加熱コイル１０９によって加熱し、炉内の溶融ガラスをその下部に位置しているキャニスタＣ内に流下させる。キャニスタＣ内に溶融ガラスが所定量供給されると、底部電極１０４及び補助電極１０６への給電を停止して、流下孔１０３周囲のガラスの粘性を高め、溶融ガラスの排出を停止する。キャニスタＣ内に収容された溶融ガラスは、ガラス固化体として保存される。このように、溶融ガラスの排出は、１つのキャニスタＣごとにバッチ式で行われる。
一方、溶融炉１０１内で発生したガスはオフガスとして排気口１１０から排気され、図示しないＨＥＰＡフィルター等で放射性物質が完全に捕集除去されて無害化された後、大気中に放出されるようになっている。
【０００６】
ところで、ガラス溶融炉１０１に供給される高レベル放射性廃液には、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の白金属元素が混入されていることが知られている。白金属元素は、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し溶融した高放射性廃液には白金属元素が混入している。
白金属元素は、溶融ガラス中に分散されにくく、また比重が溶融ガラスよりも大きいので、ガラス溶融炉１０１の炉底部に金属スラッジとして沈降して堆積しやすい性質を持っている。
【０００７】
このような現象をそのまま放置しておくと、白金属元素は高い電気伝導度を有しており、その酸化物であるＲｕＯ２であっても高い電気伝導度を有しているので、金属スラッジが補助電極１０６や底部電極１０４の近傍で電気的に短絡して溶融に必要なジュール熱が発生しなくなる。その結果、ガラス溶融時間が極端に長くなることがあり、あるいは、ガラス溶融が全く行えなくなって流下孔１０３から排出できなくなることが考えられる。
【０００８】
そして、特許文献１では、上述のように発生する金属スラッジの堆積量を計測するための溶融炉内抵抗測定器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−７１８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１のように正確に金属スラッジの堆積量を計測できたとしても、次のような問題は解消できない。
すなわち、ガラス溶融炉１０１は、１つのキャニスタＣごとにバッチ式にて溶融ガラスを排出するので、１つのキャニスタＣが収容する量ずつ溶融ガラスが排出されるにすぎない。したがって、炉底部に堆積した金属スラッジは全て排出されずに依然として炉底部に堆積したままとなる。これでは、次回の排出工程の際に炉底部で溶融させることができず、円滑な溶融ガラスの排出作業を行うことができない。
【００１１】
また、産業廃棄物を焼却する焼却炉から排出される灰を溶融する灰溶融炉についても、産業廃棄物中に比重が高い金属元素が含有されているので、炉底部の排出部から溶融スラグを排出する際に同様の問題が発生する。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、溶融炉内の溶融被処理物を排出部から円滑に排出することができる溶融炉およびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の溶融炉およびその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる溶融炉は、金属元素を含有する被処理物が投入される処理容器と、該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部とを備えた溶融炉において、前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に、溶融された前記被処理物を貯留するとともに、前記保存容器よりも大きな容積を有する第１貯留槽が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
処理容器内で、金属元素を含有する被処理物が溶融されると、比重の大きい金属元素やその酸化物等の金属スラッジが他の溶融物よりも先に沈降する。すると、排出部が設けられた底部では、金属スラッジが堆積する。排出部の近傍に金属スラッジが堆積すると、金属元素は電気伝導度が高いので電気加熱手段から通電させても大きなジュール熱を発生しないため、排出部近傍での溶融が阻害されることになり、被処理物を排出部から排出できないおそれがある。
本発明では、排出部から排出された被処理物が保存容器へ導かれる前に、溶融された被処理物を貯留するとともに、保存容器よりも大きな容積を有する第１貯留槽を設けることとした。これにより、保存容器へ供給される溶融被処理物よりも多い被処理物を排出部から排出することができ、排出部近傍に集まる金属スラッジを滞留させずに排出することができる。これにより、排出部近傍に金属スラッジが堆積することを可及的に防止できるので、排出部近傍の通電加熱が阻害されることがなく、溶融被処理物を円滑に排出することができる。
なお、金属元素としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の白金属元素が挙げられ、その酸化物としては、例えば、ＲｕＯ２が挙げられる。
溶融炉としては、典型的には、高レベル放射性廃棄物（被処理物）をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉や、産業廃棄物を焼却する焼却炉から排出される灰（被処理物）を溶融固化する際に用いられる灰溶融炉が挙げられる。
【００１５】
さらに、本発明の溶融炉では、前記第１貯留槽には、複数の前記保存容器の容積に相当する量の被処理物が貯留可能とされており、該第１貯留槽は、貯留された前記被処理物を分配する分配手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
第１貯留槽には、複数の保存容器の容積に相当する溶融被処理物が貯留可能とされている。そして、貯留された溶融被処理物を複数の保存容器に分配する分配手段によって、溶融被処理物が各保存容器へと分配される。これにより、１つの保存容器に相当する量をバッチ式で排出する場合に比べて、溶融被処理物を排出部から排出させる回数が減り作業が簡便となる。
【００１７】
さらに、本発明の溶融炉では、前記処理容器内に挿入され、前記電気加熱手段の下方でかつ前記排出部の上方に位置させることができる補助加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
排出部から多くの被処理物を排出すると、処理容器内に残された被処理物量が減り、電気加熱手段の設置位置よりも被処理物の上面が下に位置する場合がある。この場合には、電気加熱手段による加熱ができないので、電気加熱手段の下方でかつ排出部の上方に位置させることができる補助加熱手段を処理容器内に挿入する。これにより、被処理物の上面が電気加熱手段の下方に位置することとなっても被処理物を溶融させることができる。
補助加熱手段としては、例えば、電力を供給するための電極や、自己発熱する電気ヒータが好適に用いられる。
【００１９】
さらに、本発明の溶融炉では、前記第１貯留槽と前記処理容器との間には、該第１貯留槽内の溶融した前記被処理物を該処理容器へと返送する返送経路が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
第１貯留槽に貯留された溶融被処理物を処理容器へと返送して循環させることとした。これにより、溶融被処理物が処理容器内に供給されて処理容器内の溶融被処理物の貯留量が確保されるので、電気加熱手段による加熱が可能となり、処理容器内の被処理物の溶融状態を維持することができる。また、このように処理容器内の溶融状態を維持できるので、排出部から溶融被処理物を大量に排出することができ、排出部近傍に堆積した金属スラッジを溶融被処理物とともに排出することができる。
【００２１】
さらに、本発明の溶融炉では、前記第１貯留槽には、前記処理容器内に保持できる前記被処理物に相当する量の被処理物が貯留可能とされていることを特徴とする。
【００２２】
処理容器内に保持できる被処理物に相当する量の被処理物が貯留可能とされた第１貯留槽とすることにより、処理容器内の溶融被処理物のほぼ全量を排出部から排出することができる。これにより、排出部近傍に堆積した金属元素やその酸化物等の金属スラッジのほぼ全量を排出することができる。また、溶融被処理物の全量を排出することにより、底部に堆積する金属スラッジを上部の溶融ガラスで洗い流すことができる。
【００２３】
さらに、本発明の溶融炉では、前記返送経路の中途位置には、溶融された前記被処理物が貯留される第２貯留槽が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
返送経路の中途位置に、第２貯留槽を設けて溶融被処理物を一時貯留することとした。これにより、処理容器へ返送する溶融被処理物の量を調整することができ、処理容器内の溶融状態を適切にコントロールすることができる。
【００２５】
さらに、本発明の溶融炉では、溶融した前記被処理物の融点を降下させる融点降下剤を投入する融点降下剤投入手段が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
溶融被処理物を循環させると、融点を上げる成分が濃縮して被処理物の融点が上昇するおそれがある。そこで、溶融被処理物の融点を硬化させる融点降下剤投入手段を設けることとした。これにより、被処理物の融点が上昇することがなく、被処理物の溶融が不十分となる不具合を回避することができる。
融点降下剤投入手段を設ける位置としては、処理容器に設けても良いし、第２貯留槽に設けてもよい。
なお、融点降下剤としては、例えば、蛍石（フッ化カルシウム）や、硼砂が好適に用いられる。
【００２７】
また、本発明の溶融炉の運転方法は、金属元素を含有する被処理物が投入される処理容器と、該処理容器内に投入された前記被処理物に対して通電して溶融させる電気加熱手段と、前記処理容器の底部に設けられ、前記加熱手段によって溶融された前記被処理物を、該被処理物が固化されて保存される保存容器へと排出する排出部とを備えた溶融炉の運転方法において、前記排出部から排出された前記被処理物が前記保存容器へ導かれる前に該被処理物を貯留する第１貯留槽に対して、該保存容器の容積よりも大きな量の該被処理物を排出することを特徴とする。
【００２８】
排出部から排出された被処理物が保存容器へ導かれる前に被処理物を貯留する第１貯留槽に対して、保存容器の容積よりも大きな量の被処理物を排出することとした。これにより、保存容器へ供給される溶融被処理物よりも多い被処理物を排出部から排出することができ、排出部近傍に集まる金属スラッジを滞留させずに排出することができる。これにより、排出部近傍に金属スラッジが堆積することを可及的に防止できるので、排出部近傍の通電加熱が阻害されることがなく、溶融被処理物を円滑に排出することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
保存容器の容積よりも大きな量の被処理物を排出することとしたので、保存容器へ供給される溶融被処理物よりも多い被処理物を排出部から排出することができ、排出部近傍に集まる金属スラッジを滞留させずに排出することができる。これにより、排出部近傍に金属スラッジが堆積することを可及的に防止できるので、排出部近傍の通電加熱が阻害されることがなく、溶融被処理物を円滑に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるガラス溶融炉を示した縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるガラス溶融炉を示した縦断面図である。
【図３】従来のガラス溶融炉を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、使用済み核燃料の再処理後に生じる高レベル放射性廃液（被処理物）Ｄをガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉１が示されている。
ガラス溶融炉１は、耐火煉瓦からなる炉本体（処理容器）２を備えている。炉本体２には、高レベル放射性廃液Ｄをガラス原料（被処理物）Ｇとともに処理する処理空間Ｓが形成されている。処理空間Ｓの上方は、一定の横断面形状（例えば四角形）を有する上方領域とされ、処理空間Ｓの下方は、下に向かって横断面積が漸次縮小する錐形状（例えば四角錐）の下方領域となっている。炉本体２の側壁には、処理空間Ｓの上方領域に対応する位置に、対向するように対とされた主電極（電気加熱手段）５，５が設けられている。これら主電極５，５間に直流電流を流すことにより、被処理物である高レベル放射性廃液とガラス原料を溶融させ、溶融ガラスとする。主電極５，５には、電極を冷却するための冷却水Ｗが流通させられるようになっている。
【００３２】
炉本体２の上方からは、高レベル放射性廃液Ｄとほう珪酸ガラス等のガラス原料Ｇが投入されるようになっている。高レベル放射性廃液Ｄ及びガラス原料Ｇの投入は、連続式であっても、バッチ式であっても良い。
炉本体２の上壁には、処理空間Ｓ内で発生したガスをオフガスとして排気する排気口１０が設けられている。排気口１０から排気されたオフガスは、ＨＥＰＡフィルター等で放射性物質が完全に捕集除去されて無害化された後、大気中に放出される。
さらに、炉本体２の上壁には、処理空間Ｓ内を間接的に加熱する間接加熱装置１２が設けられている。間接加熱装置１２は、例えば赤外線ヒータとされ、溶融ガラスの上面からの放熱を補うものである。
【００３３】
炉本体２の底部には、処理空間Ｓの下端に相当する位置に、底部電極４が設けられている。底部電極４には、溶融ガラスを流下させて排出するための流下孔（排出部）３が形成されている。底部電極４には、直流電流が流されるようになっており、溶融ガラスを下方へ排出するタイミングに合わせて通電される。
炉本体２の底部側の側壁には、底部電極４の上方でかつ処理空間Ｓの下方領域に相当する位置に、補助電極６，６が設けられている。これら補助電極６，６間に直流電流を流すことにより、処理空間Ｓの底部に位置する粘性の高い溶融ガラスを加熱して流動化させる。補助電極６，６には、電極を冷却するための冷却水Ｗが流通させられるようになっている。
【００３４】
さらに、補助電極６，６と同じ高さ位置まで上下に進退可能とされた挿入補助電極（補助加熱手段）１４が設けられている。この挿入補助電極１４と補助電極６，６との間に直流電流を流すことにより、底部に位置する粘性の高い溶融ガラスを加熱して流動化させる。この挿入補助電極１４は、補助電極６，６のみによって被処理物を溶融させることが困難な場合に有利に用いられる。挿入補助電極１４は、炉本体２の上方から鉛直下方に挿入される。
【００３５】
底部電極４の下方には、流下ノズル８が接続されている。流下ノズル８には、高周波加熱コイル９が設けられている。高周波加熱コイル９は、溶融ガラスを下方へ排出するタイミングに合わせて通電される。
【００３６】
流下ノズル８の下方には、溶融ガラスがキャニスタ（保存容器）Ｃへ導かれる前に、溶融ガラスを貯留する第１貯留槽１７が設けられている。第１貯留槽１７の容積は、キャニスタＣの１個分の容積よりも大きいものとされ、例えばキャニスタＣの４個分の容積とされている。この第１貯留槽１７の容積は、白金属元素由来の白金属粒子（金属スラッジ）の堆積が顕著な処理空間Ｓ内の領域Ｓ１に相当する容積以上とすることが好ましい。
第１貯留槽１７には、内部に貯留された溶融ガラスを抜き出して各キャニスタＣへ溶融ガラスを分配する分配手段１９が設けられている。
【００３７】
次に、上記構成のガラス溶融炉１の運転方法について説明する。
まず、炉本体２の上部から高レベル放射性廃液Ｄとガラス原料Ｇを投入した後、主電極５，５間に直流電流を流す。これにより、ジュール熱により高温に加熱され溶融ガラスからの熱を受けて高レベル放射性廃液とガラス原料とが十分に溶かし合わされる。このとき、高レベル放射性廃液Ｄ内に存在する白金属元素が白金属粒子となり下方へと沈降し、処理空間Ｓの下方に堆積する。このように白金属粒子が多く堆積した領域Ｓ１は、本実施形態では例えばキャニスタＣの４個分の容積となる。なお、処理空間Ｓ内の溶融ガラスの全量は、例えば、キャニスタＣの１０個分となっている。
【００３８】
炉内で製造された溶融ガラスの排出はバッチ式により行われる。排出工程では、主電極５，５と補助電極６，６または底部電極４に直流電流を流して処理空間Ｓの底部に位置する粘性の高い溶融ガラスを加熱して流動化させる。そして、流下孔３の下方に位置する流下ノズル８の高周波加熱コイル９に給電することにより、炉内の溶融ガラスを流下孔３から流下ノズル８を介して、下方に位置している第１貯留槽１７内に流下させる。第１貯留槽１７には、白金属粒子の堆積が顕著な処理空間Ｓ内の領域Ｓ１に相当する量の溶融ガラスが流下させられる。溶融ガラスが第１貯留槽１７に所定量供給されると、底部電極４及び補助電極６への給電を停止して、流下孔３周囲のガラスの粘性を高め、溶融ガラスの排出を停止する。このようにして、処理空間Ｓ内の下方に堆積する白金属粒子の大部分が炉内から排出される。
【００３９】
第１貯留槽１７に貯留された溶融ガラスは、分配手段１９によって各キャニスタＣへと分配される。キャニスタＣ内に収容された溶融ガラスは、ガラス固化体として保存される。
【００４０】
処理空間Ｓから第１貯留槽１７へと溶融ガラスが排出され、処理空間Ｓ内の溶融ガラスの液面が主電極５の高さ位置よりも低くなった場合には、主電極５による加熱ができないので、挿入補助電極１４を用いて下方に位置する溶融ガラスを加熱する。
また、白金属粒子の堆積が顕著な処理空間Ｓ内の領域Ｓ１での溶融が進まない場合に、加熱量を増大させるために挿入補助電極１４を用いても良い。
【００４１】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
流下孔３から排出される溶融ガラスがキャニスタＣへ導かれる前に、溶融ガラスを貯留するとともに、キャニスタＣよりも大きな容積を有する第１貯留槽１７を設けることとした。これにより、キャニスタＣへ供給される溶融ガラスよりも多い溶融ガラスを処理空間Ｓから排出することができ、流下ノズル８近傍に集まる白金属粒子を滞留させずに排出することができる。これにより、流下ノズル８近傍に白金属粒子が堆積することを可及的に防止できるので、流下ノズル８近傍の通電加熱が阻害されることがない。
【００４２】
第１貯留槽１７に貯留された溶融ガラスを複数のキャニスタＣに分配する分配手段１９によって、溶融ガラスが各キャニスタＣへと分配される。これにより、１つのキャニスタＣに相当する量をバッチ式で流下ノズル８から排出する場合に比べて、溶融ガラスを流下ノズル８から排出させる回数が減り作業が簡便となる。
【００４３】
処理空間Ｓから多くの溶融ガラスを排出すると、処理空間Ｓ内に残された溶融ガラスが減り、主電極５の設置位置よりも溶融ガラスの液面が下に位置する場合がある。この場合には、主電極５による加熱ができないので、主電極５の下方でかつ流下ノズル８の上方に位置させることができる挿入補助電極１４を処理空間Ｓ内に挿入することとした。これにより、溶融ガラスの液面が主電極５の下方に位置することとなっても溶融ガラスを加熱して流動化させることができる。
挿入補助電極１４としては、例えば、電力を供給するための電極や、自己発熱する電気ヒータが好適に用いられる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態と異なり、溶融ガラスを循環させる構成となっている。そのため、第１実施形態に対して、第１貯留槽の構成が異なり、また第２貯留槽２０が設けられている点で相違する。しかし、炉本体２およびその付属物に対する構成は共通するので、それらの説明は同一符号を付しその説明を省略する。
【００４５】
図２に示されているように、流下ノズル８の下方に配置された第１貯留槽１８は、第１実施形態の第１貯留槽１７よりも大きな容積を有している。好ましくは、本実施形態の第１貯留槽１８は、処理空間Ｓ内に収容される溶融ガラスの全量が排出された場合に、後述する第２貯留槽２０とともに溶融ガラスを収容できる程度の容積とされている（例えば、処理空間Ｓ内に収容される溶融ガラスの全量をキャニスタＣの１０個分の容積とすると、１０個分以上の容積とする）。
第１貯留槽１８には、攪拌器２１及びヒータ２３が設けられている。これにより、第１貯留槽１８内の溶融ガラスが冷却されて固化されないようになっている。また、第１貯留槽１８には、分配手段１９が設けられており、この分配手段１９により、第１貯留槽１８内の溶融ガラスが各キャニスタＣへと供給される。
【００４６】
第１貯留槽１８の上方でかつ炉本体２の上方には、第２貯留槽２０が設けられている。第２貯留槽２０には、攪拌器２５及びヒータ２７が設けられている。これにより、第２貯留槽２０内の溶融ガラスが冷却されて固化されないようになっている。また、攪拌器２５で溶融ガラスを攪拌することにより、循環して白金属粒子が濃縮した領域Ａが上方に移動して均一化されることが矢印Ｂで示されている。
第２貯留槽２０には、溶融ガラスの融点を降下させる融点降下剤を投入する融点降下剤投入手段２９が設けられている。これは、溶融ガラスを循環させて融点を上げる成分（例えば白金属粒子）が濃縮して溶融ガラスの融点が上昇するおそれがあるからである。融点降下剤としては、例えば、蛍石（フッ化カルシウム）や、硼砂が好適に用いられる。
【００４７】
第２貯留槽２０と第１貯留槽１７とは、循環配管（返送経路）３０によって接続されている。第２貯留槽２０の上部空間を図示しない減圧ポンプによって減圧することにより、第１貯留槽１７内の溶融ガラスが、循環配管３０を通り第２貯留槽２０へと導かれるようになっている。
第２貯留槽２０と炉本体２の処理空間Ｓとは、再送配管（返送経路）３２によって接続されている。第２貯留槽２０を処理空間Ｓよりも高い位置に配置してヘッド差を利用することにより、第２貯留槽２０内の溶融ガラスが、再送配管３２を通り処理空間Ｓへと導かれるようになっている。
【００４８】
次に、上記構成のガラス溶融炉１の運転方法について説明する。
まず、炉本体２の上部から高レベル放射性廃液Ｄとガラス原料Ｇを投入した後、主電極５，５間に直流電流を流す。これにより、ジュール熱により高温に加熱され溶融ガラスからの熱を受けて高レベル放射性廃液とガラス原料とが十分に溶かし合わされる。
【００４９】
炉内で製造された溶融ガラスの排出はバッチ式により行われる。排出工程では、補助電極６，６と底部電極４に直流電流を流して処理空間Ｓの底部のガラスを溶融する。そして、流下孔３の下方に位置する流下ノズル８の高周波加熱コイル９に給電することにより、炉内の溶融ガラスを流下孔３から流下ノズル８を介して、下方に位置している第１貯留槽１８内に流下させる。第１貯留槽１８には、処理空間Ｓ内の溶融ガラスの全量が流下させられる。その後、底部電極４及び補助電極６への給電を停止する。このようにして、処理空間Ｓ内の溶融ガラスの全量が炉内から排出される。
【００５０】
第１貯留槽１８に貯留された溶融ガラスの一部分は、分配手段１９によって各キャニスタＣへと分配される。キャニスタＣ内に収容された溶融ガラスは、ガラス固化体として保存される。
一方、第１貯留槽１８に貯留された溶融ガラスは、循環配管３０を介して第２貯留槽２０へと導かれる。第２貯留槽２０へと導かれた溶融ガラスは、融点降下剤投入手段２９から融点降下剤を投入されて融点を降下させられた後、再送配管３２を介して処理空間Ｓへと返送される。このようにして、処理空間Ｓから第１貯留槽１８へと排出された溶融ガラスは、一部がキャニスタＣへと導かれるが、残量は、第２貯留槽２０を介して再び処理空間Ｓへと循環される。
【００５１】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
処理空間Ｓ内の溶融ガラスの全量を排出することとしたので、流下ノズル８近傍に堆積した白金属粒子のほぼ全量を排出することができる。また、溶融ガラスの全量を排出することにより、底部に堆積する白金属粒子を上部の溶融ガラスで洗い流すことができる。
溶融ガラスを循環させることとしたので、溶融ガラスが処理空間Ｓに供給されて処理空間Ｓの溶融ガラスの液面位置が確保されるので、主電極５による加熱が可能となり、溶融ガラスの溶融状態を好適に維持することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、第２貯留槽２０を設けて溶融ガラスを循環させることとしたが、本発明はこれに限定されず、第２貯留槽２０を省略して、第１貯留槽１８内の溶融ガラスを処理空間Ｓに直接返送することとしても良い。この場合には、処理空間Ｓの上部空間を減圧することにより、第１貯留槽１８から溶融ガラスを引込む構成となる。
融点降下剤投入手段２９を第２貯留槽２０に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、処理空間Ｓに融点降下剤を投入する構成としても良い。
【００５３】
また、上述した第１実施形態および第２実施形態では、高レベル放射性廃棄物をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属元素を含有する被処理物を溶融処理する溶融炉に適用することができ、例えば、焼却炉から排出される灰を溶融固化する際に用いられる灰溶融炉にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  ガラス溶融炉（溶融炉）
２  炉本体（処理容器）
３  流下孔（排出部）
５  主電極（電気加熱手段）
１４  挿入補助電極（補助加熱手段）
１７  第１貯留槽
１８  第１貯留槽
２０  第２貯留槽
３０  循環配管（返送経路）
３２  再送配管（返送経路）
Ｃ  キャニスタ（保存容器）
Ｄ  高レベル放射性廃棄液（被処理物）
Ｇ  ガラス原料（被処理物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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