(57)【要約】  マイクロ波加熱によって行われる乾燥、熱分解及びガラス化によって、放射性廃棄材料の体積を減少させるシステム及び方法が提供される。先進マイクロ波システムの最終的な生成物は、より乾燥し、より高密度の圧縮された廃産物である。本発明は、廃棄材料の層がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、最終的な廃棄物容器の中に堆積されるシステム、廃棄材料の薄層が、最終的な廃棄物容器の中に堆積された後、マイクロ波によって処理されるシステム、及び廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、最終的な廃棄物容器の中に堆積されるシステムを含む。
2013522596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄材料を処理するためのシステムであって、
放射性廃棄材料を受け入れるための廃棄物容器と、
所定の厚さを有する放射性廃棄材料の層を供給するための廃棄物フィードと、
前記放射性廃棄材料の層を受け入れ且つ前記廃棄物容器に運ぶためのコンベヤと、
マイクロ波を前記コンベヤ上の前記放射性廃棄材料の薄層の一部に方向付けて前記放射性廃棄材料の層の厚さ全体に浸透させるマイクロ波供給源であって、該マイクロ波供給源は、前記廃棄物フィードによって前記コンベヤ上に堆積させた放射性廃棄材料のすべてが、前記廃棄物容器に受け入れられる前にマイクロ波によって浸透されるように位置決めされており、それによって前記放射性廃棄材料に方向付けられた前記マイクロ波が前記放射性廃棄材料から水分を除去するマイクロ波供給源と
を有するシステム。
【請求項２】
マイクロ波を前記マイクロ波供給源から集束させる導波管をさらに有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記マイクロ波供給源がマイクロ波アプリケータを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記廃棄物容器が、前記放射性廃棄材料の長期的な保管に適している請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
放射性廃棄材料を処理するためのシステムであって、
放射性廃棄材料を受け入れるための廃棄物容器と、
放射性廃棄材料を供給するための廃棄物フィードと、
前記廃棄物フィードから放射性廃棄材料を受け入れ、前記放射性廃棄材料を前記廃棄物容器に導くためのホッパと、
マイクロ波を前記ホッパ内の前記放射性廃棄材料に方向付けて前記放射性廃棄材料の層の厚さ全体に浸透させるマイクロ波供給源であって、それによって、前記放射性廃棄材料に方向付けられた前記マイクロ波が前記放射性廃棄材料から水分を除去するマイクロ波供給源と
を有するシステム。
【請求項６】
前記システムが、前記廃棄材料を攪拌するために前記ホッパ内にスクリューを含む請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムが、前記廃棄材料を攪拌するために前記ホッパ内にオーガを含む請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記廃棄物容器が、前記放射性廃棄材料の長期的な保管に適している請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
放射性廃棄材料を処理するためのシステムであって、
放射性廃棄材料を受け入れるための廃棄物容器と、
所定の厚さを有する放射性廃棄材料の層を前記廃棄物容器の中に堆積させるための廃棄物フィードの管と、
前記廃棄物容器内に堆積させた前記放射性廃棄材料の層にマイクロ波を方向付けて前記放射性廃棄材料の層の厚さ全体に浸透させるマイクロ波供給源であって、それによって、前記放射性廃棄材料に方向付けられた前記マイクロ波が前記放射性廃棄材料から水分を除去するマイクロ波供給源と
を有するシステム。
【請求項１０】
前記システムが、前記廃棄物容器内の前記放射性廃棄材料の層を攪拌するためにスターラを含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記廃棄物容器が、前記放射性廃棄材料の長期的な保管に適している請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
放射性廃棄物を処理する方法であって、
放射性廃棄材料の層を所定の厚さに形成すること、
マイクロ波を前記放射性廃棄材料の層に方向付けて前記層の前記所定の厚さに浸透させること、及び
前記廃棄材料の層を長期的な保管のための廃棄物容器に送達すること
を含む方法。
【請求項１３】
前記所定の厚さが、前記放射性廃棄材料に対する前記マイクロ波の浸透深さに実質的に等しい請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記送達操作は前記方向付け操作の前に行われ、また前記方法は、
放射性廃棄材料の第１の層が前記廃棄物容器の底に送達され、そして放射性廃棄材料の次の層が前の層の上部に送達され、それによりマイクロ波が、直近に送達された層に方向付けられるように、前記形成、方向付け及び送達操作が、前記廃棄物容器が満たされるまで繰り返されること
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方向付け操作は、
前記廃棄材料の乾燥を容易にするために、前記方向付け操作の間、前記直近に送達された層を攪拌すること、及び
前記直近に送達された層を前の層に対して圧縮した後、放射性廃棄材料の次の層を前記廃棄物容器に送達すること
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方向付け操作及び前記送達操作の間、前記送達操作の前に前記方向付け操作が行われるように、放射性材料の層を前記廃棄物容器に連続的に運ぶこと
をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記方向付け操作を実施するために前記廃棄材料の層をホッパに運ぶこと、及び
前記廃棄材料の加熱及び乾燥を容易にするために、前記方向付け操作の間、前記ホッパ内の前記廃棄材料の層を攪拌すること
をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記方向付け操作が、
前記放射性材料の層を取り囲む空気の圧力を下げ、温度を前記廃棄材料内の水分が蒸発する温度に下げること、及び
ガラス化プロセスを容易にするために、前記放射性材料の層に添加される化学物質を供給すること
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１０年３月９日出願の米国仮特許出願第６１／３１２，０１９号の米国特許法第１１９条に基づく利益を主張するものである。
【０００２】
（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
該当なし
【０００３】
本発明は、放射性廃棄物の処理及び処分に関し、より詳細には、廃棄材料の体積を減少させるために、放射性廃棄材料を乾燥、熱分解及びガラス化するためのシステム及びプロセスに関する。
【背景技術】
【０００４】
放射性廃棄物の安定化及び処分は、いくつかの技術及び方法を含む複雑な分野である。いくつかのプロセスでは、核反応の副生成物である放射性同位元素を、特定の放射性同位元素を単離及び捕捉するように、又は直接的な核副生成物をより安全且つより簡単に処理するように設計された様々な混和材と混合させる。本明細書において包括的に「媒体」と呼ばれる様々な混和材は、いくつかの無機物質及び一部の有機樹脂を含めた有機物質を含む。媒体及び放射性同位元素を包含する混合物は、本明細書では一般に、「放射性廃棄物」、「廃棄材料」又は単に「廃棄物」と呼ばれる。
【０００５】
放射性廃棄物の処分は、処分される廃棄材料の体積に大きく依存する、費用のかかるプロセスである。したがって、廃棄材料を圧縮し、それによって、処分又は保管される廃棄材料の体積を減少させるための方法及びシステムを見出すことがきわめて望ましい。
【０００６】
他の安定化技術は、添加物に応じて、また必要とされる体積に応じて、様々な度合まで、ある程度の体積減少をもたらすことが可能である。無機スラッジの体積減少は、材料の性質（すなわち、完全に無機質であり、熱分解することができない）によって制限されるが、有機スラッジ又は有機樹脂は、完全に熱分解すると、ずっと大幅に体積を減少させることができる。
【発明の概要】
【０００７】
本明細書では、乾燥、また場合によっては熱分解又はガラス化によって放射性廃棄材料の体積を減少させるためのシステム及びプロセスが開示され、廃棄材料の処理はマイクロ波加熱によって行われる。本発明のいくつかの実施例において、放射性廃棄材料を処理するための先進マイクロ波システムは、マイクロ波を、コンベヤ・ベルトに沿って廃棄物容器に向かって移動する放射性廃棄材料の薄層に方向付けるマイクロ波アプリケータを有する。廃棄材料の層の厚さ又は深さは、マイクロ波が層の全深さに完全に浸透できるようにされる。他の実施例において、先進マイクロ波システムは、マイクロ波を廃棄物容器内に堆積した放射性廃棄材料の薄層に方向付けるように位置決めされたマイクロ波アプリケータを有する。やはり、廃棄材料の層の厚さ又は深さは、マイクロ波が層の全深さに完全に浸透できるようにされる。さらに他の実施例において、先進マイクロ波システムは、廃棄材料を廃棄物容器内に送り込むホッパの内側で、マイクロ波を放射性廃棄材料の塊に方向付けるように位置決めされたマイクロ波アプリケータを有する。こうした実施例の多くにおいて、放射性廃棄材料を受け入れる廃棄物容器は、最終的な廃産物用の長期的又は永久的な保管容器である。
【０００８】
先進マイクロ波システムは一般に、放射性廃棄物を安定化するためのより大きいシステムの一部であり、放射性の固体又はスラリーの廃棄物フィードを受け入れるように適合される。廃棄物フィードは、より大きいシステムの他の構成要素によって処理される原料放射性廃棄物によってもたらされるものである。
【０００９】
本発明の前述の特徴は、図面と一緒に以下の本発明に関する詳細な説明を読むことによって、より明確に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】先進マイクロ波システムが、コンベヤ・ベルトによって運ばれる廃棄物フィードに関連して用いられることを示す、本発明の一実施例の代表的な図である。
【図３Ａ】廃棄材料の薄層が廃棄物容器に加えられた後、廃棄材料がマイクロ波によって処理される、本発明の他の実施例の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示したような実施例の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａ及び３Ｂに示したような実施例の断面図である。
【図４】廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、最終的な廃棄物容器の中に堆積される、本発明の他の実施例のブロック図である。
【図５】廃棄材料を受け入れるためのホッパを有し、廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、廃棄物容器の中に堆積される、本発明の一実施例の斜視図である。
【図６】ホッパの内部を示すために、ホッパの壁を部分的に取り除いた状態の図５に示す実施例の斜視図である。
【図７Ａ】図６Ｂの図がそれに沿って得られる断面線を示す、図５及び６に示す実施例の上面図である。
【図７Ｂ】図５、６及び７Ａに示す実施例の断面図である。
【図８】廃棄材料を受け入れるためのホッパを有し、廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、廃棄物容器の中に堆積される、本発明の他の実施例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、マイクロ波が完全に浸透できる厚さを有する放射性廃棄材料の層を生成し、それにマイクロ波を適用するための先進マイクロ波システムを提供する。先進マイクロ波システムは一般に、放射性廃棄物を安定化するためのより大きいシステムの一部であり、放射性の固体又はスラリー状の廃棄物フィードを受け入れるように適合される。廃棄物フィードは、より大きいシステムの他の構成要素によって処理される原料放射性廃棄物によってもたらされるものである。より具体的には、いくつかの実施例において、廃棄物フィードは、全懸濁固体物質（ＴＳＳ）の除去、全溶解固体物質（ＴＤＳ）の除去、ファウラントの除去、予備濃縮及び精製を受ける原料放射性廃棄物によってもたらされるものである。固体の廃棄物フィードには、樹脂、スラッジ、蒸発器の底及び塩廃棄物が含まれる。
【００１２】
先進マイクロ波システムは、廃棄材料を処理して廃棄材料の層にし、その層をマイクロ波アプリケータにかける。一実施例において、廃棄材料の層は、コンベヤ・ベルト又は同様の給送システムにより、マイクロ波アプリケータを通して移動される。廃棄材料の層がマイクロ波アプリケータを通して移動されるとき、マイクロ波アプリケータはマイクロ波を層に適用する。マイクロ波を廃棄材料の層に適用することによって、混合物を加熱及び溶融し、熱分解された生成物、又はガラス化プロセスの開始後には溶融ガラスが生成される。一般に当技術分野では、安全な処分を目的として、放射性廃棄物を加熱して廃棄物を安定化することが知られている。
【００１３】
廃棄材料の層の厚さは、マイクロ波が層に完全に浸透できるようにされる。より具体的には、マイクロ波は、放射性廃棄物に対して特定の「浸透深さ」を有する。それに応じて、放射性廃棄物の厚さがマイクロ波の浸透深さより大きい場合には、マイクロ波は廃棄物の最も深い部分に到達せず、したがって、放射性廃棄物全体が処理されない。しかしながら、マイクロ波が廃棄材料の層に完全に浸透できるときには、混合物全体がマイクロ波によって処理され、均質な廃産物が生じる。放射性廃棄物の薄層のマイクロ波処理は、未反応又は未処理の廃棄材料の発泡、空隙及びポケットを生じやすくすることが可能な缶内の溶融など、放射性廃棄物を処理するいくつかの他の方法に比べて優れた結果を示す。
【００１４】
マイクロ波アプリケータを通して移動された後、廃棄材料の層は、混合物を容器に送り込むフィルヘッド（ｆｉｌｌｈｅａｄ）組立体によって受け入れられる。一旦容器に入ると、廃棄材料が冷え、安定した熱分解された生成物を形成するか、又はガラス形成用の添加物が加えられた場合には、ガラス化して安定なガラス材料になる。廃棄材料は容器の中に密閉され、容器は適当な規定に従って保管及び／又は処分される。
【００１５】
先進マイクロ波システムのいくつかの実施例では、アプリケータ又は導波管がマイクロ波を廃棄材料の層に適用するとき、廃棄材料の層は、マイクロ波アプリケータ又は導波管を通して、その下で、又はその近くで絶えず移動される（以下では特に言及しない限り、アプリケータと導波管の両方を指すのに「マイクロ波アプリケータ」を用いる）。したがって、システムは、マイクロ波アプリケータに廃棄材料を連続的に供給し、マイクロ波処理プロセスの効率を高める。しかしながら、本発明の範囲又は趣旨の範囲内に留めるために、廃棄材料の層をマイクロ波アプリケータを通して絶えず移動させなくてもよいことに留意すべきである。
【００１６】
先進マイクロ波システムの他の実施例において、マイクロ波アプリケータは容器に対して、廃棄材料の層を容器の中に堆積させた後、層にマイクロ波を適用するように位置決めされる。より具体的には、廃棄材料を処理して廃棄材料の層にした後、層を容器の底に加え、そこで前述の議論に従って、マイクロ波アプリケータがマイクロ波を層に適用する。前に処理された層に廃棄材料の他の層が加えられ、マイクロ波アプリケータが、マイクロ波を直近に加えられた層に適用する。層を加え、その層を処理するこのプロセスは、容器が充填され、容量に又は特定の限界に至るまで実施される。マイクロ波アプリケータがマイクロ波を一度に１つの層のみに適用するため、廃棄材料は、前述の議論に従って完全に処理される。さらにこの実施例では、先進マイクロ波システムは、容器、したがってマイクロ波アプリケータに廃棄材料を連続的に供給することも可能にし、処理プロセスの効率を高める。
【００１７】
実験的な試験において、いくつかの材料をマイクロ波チャンバ内で熱分解した。回転するテーブルを有するマイクロ波チャンバを真空デバイスに接続し、それによって、試験材料の有効なマイクロ波処理の間、チャンバ内の部分真空を維持した。循環器、方向性結合器及び４スタブ型の同調器を備えるマイクロ波導波管を、ｅ面曲りによってマイクロ波チャンバのウィンドウの中に接続した。３ｋＷのマイクロ波電源（２２０Ｖ、３５アンペア、単相）で導波管に動力を供給した。導波管の循環器を、導波管を冷却するために循環水を供給する貯水器に接続した。最初の試験では、試験材料を絶縁材料で囲まれた直径７．６２ｃｍ（３インチ）の石英の管に入れた。最初の試験の場合、試験材料を２分間、２４５０ＭＨｚにおいて７００ワットで加熱した。試験材料は、放射性廃棄材料を作製する際に放射性同位元素を捕捉するための媒体として用いられるものと同様のいくつかの鉱物及び樹脂を含んでいた。表１は、２分後の様々な試験材料の内部温度（又は結合温度）を示している（すべての材料は、２１℃（７０°Ｆ）から開始した）。
【００１８】
【表１】
2013522596.tif 000003
【００１９】
次の試験において、いくつかの試験材料をより長い時間にわたってマイクロ波チャンバ内で処理し、試験材料の完全な又はほぼ完全な熱分解を実施した。こうした次の試験の間、温度は６４９〜８７１℃（１２００〜１６００°Ｆ）の範囲であった。試験結果は、熱分解された材料の体積が冷却後にかなり減少することを示した。
【００２０】
前述の議論から、本発明の例示的な実施例による先進マイクロ波システムは、廃産物全体の体積を著しく減少させるために、様々な廃棄物の媒体及び混合物を含む、入ってくる廃棄材料の熱分解に適用可能であると判断することができる。本発明のいくつかの実施例では、マイクロ波システムは、入ってくる廃棄材料の熱分解及び溶融を助けるために、誘導加熱又はいくつかの他の加熱方法を用いるガラス化システムによって補われる。
【００２１】
図１にブロック図によって示される本発明の一実施例において、先進マイクロ波システム１０１は、マイクロ波を、廃棄物フィードの供給源１２０と廃棄物容器１５０の間を移動する廃棄材料に方向付けるように位置決めされたマイクロ波アプリケータ１１０を有する。
【００２２】
本発明の一実施例が、図２に代表的な図によって示されている。示される実施例では、層の廃棄材料がコンベヤ上でマイクロ波によって処理された後、最終的な廃棄物容器の中に堆積される。先進マイクロ波システム２０１は、マイクロ波を、廃棄物フィード２２０と廃棄物容器２５０の間のコンベヤ２３５上を移動する廃棄材料の層に方向付けるように位置決めされたマイクロ波アプリケータ２１０を備える。マイクロ波は、（廃棄材料の正確な組成によってある程度変わる）ある特定の厚さまでしか廃棄材料に浸透しないため、コンベヤ２３５上の廃棄材料の層の最大厚さが、マイクロ波の最大浸透度より大きくないことが重要である。いくつかの実施例において、廃棄物フィード２２０によってコンベヤ２３５の上に堆積させる廃棄材料の層は、２．５４ｃｍ（１インチ）から５．０８ｃｍ（２インチ）の間の厚さを有する。
【００２３】
本発明によるマイクロ波システムの一実施例が、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに断面図として示されている。示される実施例では、廃棄材料の薄層が最終的な廃棄物容器の中に堆積された後、マイクロ波によって処理される。図に示されるように、図３Ａから始まり、廃棄材料が、容器７５０の内部を通る供給管７３７を介して容器７５０に入る。マイクロ波導波管７１０が、マイクロ波を容器７５０内の廃棄材料の上層に方向付けるように位置決めされる。供給管７３７及びマイクロ波導波管７１０は、フィルヘッド・キャップ７４８を通る容器７５０の内部への進入路を有し、フィルヘッド・キャップ７４８は、廃棄材料から排出される蒸発した水及び他のガスが容器７５０から出るのを可能にする、オフガス出口７２４も含む。図３Ａから３Ｃの例は、既に進行中の充填及びマイクロ波処理プロセスを示している。したがって、図３Ａに見られるように、容器は最終的な廃産物Ａの下層を含む。最終的な廃産物Ａの下層の上部に、供給管７３７が廃棄材料の薄層Ｂ１を堆積させる。次いで、導波管７１０がマイクロ波を廃棄材料の薄層Ｂ１に方向付け、それによって、廃棄材料を乾燥させ、また場合によっては熱分解する。マイクロ波は、（廃棄材料の正確な組成によってある程度変わる）ある特定の厚さまでしか廃棄材料に浸透しないため、廃棄材料の層Ｂ１がマイクロ波の最大浸透度より厚くないことが重要である。いくつかの実施例では、供給管７３７によって堆積させる層Ｂ１は、２．５４ｃｍ（１インチ）から５．０８ｃｍ（２インチ）の間の厚さを有する。多くの場合、廃棄材料Ｂ１の上層を乾燥及び加熱するマイクロ波は、廃棄材料を発泡、或いは膨張させ、また多くの場合、図３Ｂに示すように、マイクロ波処理によって、最初に、炭化した廃棄材料の膨張した低密度の層Ｂ２が生じる。炭化した廃棄材料の発泡又は他の膨張は、放射性の有機樹脂の廃棄物を処理するときに特に一般的である。そのように廃棄材料の膨張した低密度の層Ｂ２が形成される場合、供給管７３７は、多くの実施例において、供給管７３７の下端にスターラ、パドル又はミキサ７３８を備える。廃棄材料の上層をマイクロ波処理する間及びその後、膨張した低密度の層Ｂ２が形成されると、スターラ、パドル又はミキサ７３８は、廃棄材料を攪拌及び圧縮するように動作し、図３Ｃに見られるように圧縮された層Ｂ３を形成する。廃棄材料の最上層がマイクロ波処理され圧縮されると、供給管７３７を通して廃棄材料の新しい層Ｃが加えられ、プロセスが繰り返される。最終的な廃産物の全体量が容器７５０の安全な保管容量を満たすまで、廃棄材料の追加の層が加えられ、マイクロ波処理され、圧縮される。
【００２４】
本発明によるマイクロ波システムの一実施例が、図４にブロック図として示されている。示される実施例では、廃棄材料の層が、ホッパ内でマイクロ波によって処理された後、最終的な廃棄物容器の中に堆積される。先進マイクロ波システム３０１は、マイクロ波アプリケータ３１０及びホッパ３３０を有する。ホッパ３３０は、廃棄材料を廃棄物フィード３２０から受け入れる。多くの実施例において、ホッパ３３０は、廃棄物フィード３２０から入ってくる廃棄材料を受け入れる円錐形のじょうご状のものを含み、廃棄材料を廃棄物容器３５０の上に位置決めされたフィルヘッド・キャップ３４５の方へ方向付ける。示される実施例において、システム３０１は、ホッパ３３０の内部で動作するスクリュー又はオーガ３３４をさらに含む。様々な実施例において、システム３０１は、ホッパ内の空気の圧力を下げ、温度を廃棄材料内の水分が蒸発する温度に下げる真空構成要素３３６、又は廃棄材料を混合し、廃棄材料の加熱及び乾燥についてマイクロ波ベースではない方法を使用し、それにより、マイクロ波アプリケータ３１０によって実施される加熱及び乾燥を補う組み合わせ式のミキサ−ドライヤ３３８など、１つ又は複数の追加の構成要素も含む。本発明のいくつかの実施例において、システム３０１は、ホッパ３３０内でのマイクロ波処理の間、廃棄材料から排出される蒸発した水及び他のガスを除去するために、ホッパ３３０から延びるオフガス・ライン３２４も含む。いくつかの実施例において、システム３０１は、添加される化学物質又は材料をホッパ３３０内の廃棄材料の混合物に供給するために、添加物入力ライン３２６をさらに含み、そうした添加される化学物質又は材料は、場合によっては、例えばガラス化プロセスを開始するのを助ける化学的な触媒又は材料を含む。
【００２５】
示される実施例において、（通常はスラリーの形の）廃棄材料は、廃棄物フィード３２０からホッパ３３０に入る。廃棄材料がホッパ３３０の底を満たすと、マイクロ波アプリケータ３１０からのマイクロ波が、廃棄材料を加熱及び乾燥し、廃棄材料から水分を除去し、また場合によっては、廃棄材料をマイクロ波で処理することによって廃棄材料の熱分解も行い、一部の廃棄材料の結晶構造を壊すか、又は有機の廃棄材料を炭化する。圧縮後、それによって、乾燥され、多くの場合に熱分解された廃棄材料は、マイクロ波処理前に入ってくる廃棄材料より、かなり小さい体積を有するようになる。いくつかの実施例では、スクリュー又はオーガ３３４が、ホッパ３３０内で廃棄材料を攪拌してかき混ぜ、それによって廃棄材料を、ホッパ３３０の内側の廃棄材料の塊の底部から、塊の廃棄材料の上部へ持って行き、そこで、マイクロ波を廃棄材料により適切に浸透させ、廃棄材料を乾燥することができる。スクリュー又はオーガ３３４が、乾燥プロセスをさらに助け、廃棄材料が固化して固い塊にならないようにし、また廃棄材料がホッパ３３０の壁に貼り付くのを防止する。廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、処理された廃棄材料は、ホッパ３３０からフィルヘッド組立体３４５を通って廃棄物容器３５０の中へ移動する。多くの実施例において、放射性廃棄材料を受け入れる廃棄物容器３５０は、最終的な廃産物用の長期的又は永久的な保管容器である。
【００２６】
図５、６、７Ａ及び７Ｂは、廃棄材料の層がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、廃棄物容器又はガラス化モジュール（以下では「廃棄物容器」）の中に堆積される本発明の他の実施例を示している。図５は、廃棄物容器４５０の上に位置決めされた円錐形のホッパ４３０の斜視図を示している。マイクロ波アプリケータ又は導波管４１０が、マイクロ波を円錐形のホッパ４３０の内部に方向付けるように位置決めされる。図６の切断図及び図７Ｂの断面図に示されるように、廃棄材料は、廃棄物フィード４２０を通してホッパ４３０に入る。廃棄材料は、ホッパ４３０の底に向かって集まり、マイクロ波アプリケータ又は導波管４１０は、マイクロ波を廃棄材料に方向付ける。本発明のいくつかの実施例において、システムは、ホッパ４３０内でのマイクロ波処理の間、廃棄材料から排出される蒸発した水及び可能性のある他のガスを除去するために、ホッパ４３０から延びるオフガス・ライン４２４も含む。いくつかの実施例において、システムは、添加される化学物質又は材料をホッパ４３０内の廃棄材料の混合物に供給するために、添加物入力ライン４２６をさらに含み、そうした添加される化学物質又は材料は、場合によっては、例えば（乾燥の用語ではブレイク（ｂｒｅａｋ）として記載される）粒状化又はガラス化プロセスの開始を助ける化学的な触媒又は材料を含む。駆動機構４３５によって制御されるスクリュー又はオーガ４３４は、ホッパ４３０内で廃棄材料を攪拌してかき混ぜ、それによって廃棄材料を、ホッパ４３０の内側の廃棄材料の塊の底部から塊の廃棄材料の上部へ持って行き、そこでマイクロ波は、廃棄材料により適切に浸透し、廃棄材料と反応することができる。スクリュー又はオーガ４３４が、乾燥プロセスをさらに助け、乾燥する廃棄材料が固化して固い塊にならないようにし、また廃棄材料がホッパ４３０の壁に貼り付くのを防止する。廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、処理された廃棄材料は、ホッパ４３０からフィルヘッド組立体４４５を通って廃棄物容器４５０の中へ移動する。いくつかの実施例では、廃棄物容器４５０の内部を覆い保護するフィルヘッド組立体４４５は、オフガス・ライン４４７及びパージ・ガス・ライン４４８を含み、また処理された廃棄材料が廃棄物容器４５０の中に堆積された後、最終的な廃産物になるとき、廃棄材料の混合物の中できわめて頻繁な反応が続き、そうした反応によって、廃棄物容器４５０内の廃棄材料の塊からガスが排出され、こうしたガスは、しばしばパージ・ガス・ライン４４８からのパージ・ガス（アルゴンのような不活性ガスなど）の助けによって、容器の内部からオフガス・ライン４４７を通して除去される。多くの実施例において、放射性廃棄材料を受け入れる廃棄物容器４５０は、最終的な廃産物用の長期的又は永久的な保管容器である。
【００２７】
図８は、廃棄材料の層がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、廃棄物容器の中に堆積される本発明の他の実施例を示している。図８は、廃棄物容器４５０の上に位置決めされたホッパ８３０の斜視図を示している。図８に示す実施例のいくつかの特徴は、図５から７Ｂに示した実施例における特徴と同様であり、例えば、フィルヘッド組立体４４５、オフガス・ライン４４７及びパージ・ガス・ライン４４８は、図５から７Ｂとほとんど同じである。この実施例では、マイクロ波アプリケータ又は導波管８１０が、ホッパ８３０の一方の側に対して位置決めされ、マイクロ波をホッパ８３０の内部に方向付ける。図５から７Ｂに示した実施例と同様に、廃棄材料は、廃棄物フィードを通してホッパ８３０に入り、廃棄材料は、ホッパ８３０の底に向かって集まり、マイクロ波アプリケータ又は導波管８１０は、マイクロ波を廃棄材料に方向付けている。示される実施例では、ホッパ８３０は、ステンレス鋼又は同様の金属の外層８６１、絶縁のためのプラスチック又はテフロン（登録商標）の中間層８６２、及び熱保護と摩耗保護の両方のためのセラミック材料から製造された内層８６３を含む、一連の層を備えた壁を有する。マイクロ波アプリケータ又は導波管８１０は、金属の外層８６１によって画定される開口部の近くに位置決めされ、マイクロ波は、図８に矢印によって示すように、マイクロ波アプリケータ又は導波管８１０の近くでホッパ８３０に入る。マイクロ波は、マイクロ波に対して透過性のある材料から製造された中間層８６２及び内層８６３を通過するが、一旦ホッパ８３０の内部に入ると、マイクロ波は金属の外層８６１によって反射され、ホッパ８３０の内部のあちこちを移動し続け、ホッパ８３０の内側の放射性廃棄材料を通過する。示される実施例では、システムは、ホッパ８３０内でのマイクロ波処理の間、廃棄材料から排出される蒸発した水及び他のガスを除去するために、ホッパ８３０から延びるオフガス・ライン８２４も含む。いくつかの実施例において、システムは、添加される化学物質又は材料をホッパ８３０内の廃棄材料の混合物に供給するための添加物入力ライン８２６をさらに含み、そうした添加される化学物質又は材料は、場合によっては、例えば（乾燥の用語ではブレイクとして記載される）粒状化又はガラス化プロセスの開始を助ける化学的な触媒又は材料を含む。駆動機構８３５によって制御されるスクリュー又はオーガ８３４は、ホッパ８３０内で廃棄材料を攪拌してかき混ぜ、それによって廃棄材料を、ホッパ８３０の内側の廃棄材料の塊の底部から塊の廃棄材料の上部へ持って行き、そこでマイクロ波は、廃棄材料により適切に浸透し、廃棄材料と反応することができる。廃棄材料がホッパ内でマイクロ波によって処理された後、処理された廃棄材料は、ホッパ８３０からフィルヘッド組立体４４５を通って廃棄物容器４５０の中へ移動する。
【００２８】
いくつかの実施例を記述することによって本発明を例示し、例示的な実施例をかなり詳しく記述してきたが、添付の特許請求の範囲の範囲をそうした細部に制限する又は何らかの形で限定することが、出願人の意図ではない。当業者には、他の利点及び変更形態が容易に明らかになるであろう。したがって、そのより広範な態様における本発明は、図示及び記述した特定の細部、代表的な装置及び方法、並びに例示的な実例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、そうした細部から発展させることが可能である。
【図１】
2013522596.tif 000004
【図２】
2013522596.tif 000005
【図３Ａ】
2013522596.tif 000006
【図３Ｂ】
2013522596.tif 000007
【図３Ｃ】
2013522596.tif 000008
【図４】
2013522596.tif 000009
【図５】
2013522596.tif 000010
【図６】
2013522596.tif 000011
【図７Ａ】
2013522596.tif 000012
【図７Ｂ】
2013522596.tif 000013
【図８】
2013522596.tif 000014
【国際調査報告】
2013522596.tif 000015