(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高放射能性廃液ガラス固化施設に設置されるガラス溶融炉において、溶融炉本体に、原料ガラスの溶融を行う溶融室と、この溶融室と底部で連通する側室とを設け、さらにガラス固化施設の外部から前記側室の上部空間に加圧空気を送り込む撹拌空気供給装置を設けており、該撹拌空気供給装置が、ガラス固化施設の外部から側室の上部空間に加圧空気を供給する空気供給管と、該空気供給管から分岐して溶融室の上部空間に連通する空気逃がし管と、前記空気供給管に配置した第１調整弁と、前記空気逃がし管に配置した第２調整弁とを備えていることを特徴とするガラス溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高放射性廃液ガラス固化施設に設置されるガラス溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉により溶融し、ガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部で原料ガラスを溶融する際に高放射性廃液を混入し、この高放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図２は従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図、図３は図２の縦断側面図であり、図２、図３において２は溶融炉本体であり、該溶融炉本体２は、内部に溶融空間１を形成するように耐蝕性の耐火レンガ２ａにて構成されている。
【０００５】
溶融炉本体２の上下中間部左右側には、主電極３が対向して設けられていてその内端が溶融空間１に突出しており、又溶融空間１下部の狭くなっている炉底部４には、底部電極５が設けられていてその内端が溶融空間１に突出している。図２、図３において、６は溶融炉本体２の上部に設けられて原料ガラス、高放射性廃液等を供給するための原料供給口、７は廃ガス取出管、８は廃ガス処理装置、９は補助電極、１０は炉底部４に形成されて溶融されたガラスを取り出すためのガラス取出口、１１はガラス取出口１０を加熱するためのヒータ、Ｇは溶融ガラスである。
【０００６】
上記ガラス溶融炉では、溶融炉本体２に形成された溶融空間１（以下溶融室１と称す）に原料ガラス及び高放射性廃液を供給し、対向配置した主電極３，３間の通電（放電）によるジュール熱によって原料ガラスを溶融し、溶融室１底部のガラス取出口１０から溶融ガラスＧを取り出すようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶融室１内におけるガラスは静止した状態にあリ、そのために主電極３，３による加熱時における熱の伝達率は比較的低い状態にある。又、溶融室１の上面には、仮焼層１２が形成されており、この仮焼層１２は、溶融室１の上部空間への熱の伝達を抑制してしまい、このために、仮焼層１２の上部に供給されてくる原料ガラスへの熱の伝達が押えられて、溶融効率が低下する問題があった。
【０００８】
このため、従来では、ガラス溶融炉における処理量、即ち原料ガラスの溶融処理量は、溶融室１の容積（特に溶融ガラスＧの上面の面積）に略比例するとされている。従って、処理量を増やすためには、ガラス溶融炉全体を大型化することが考えられる。
【０００９】
しかし、ガラス溶融炉が大型化すると、それを構築するための耐食性の耐火レンガ２ａの使用量が増大し、更にガラス溶融炉を納める建屋、及びクレーン等のハンドリング装置も大型化するために、建設コストが大幅に増加するという問題がある。
【００１０】
本発明は、設備構成を大型化することなく処理能力を向上させることが可能なガラス溶融炉を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高放射能性廃液ガラス固化施設に設置されるガラス溶融炉において、溶融炉本体に、原料ガラスの溶融を行う溶融室と、この溶融室と底部で連通する側室とを設け、さらにガラス固化施設の外部から前記側室の上部空間に加圧空気を送り込む撹拌空気供給装置を設けており、該撹拌空気供給装置が、ガラス固化施設の外部から側室の上部空間に加圧空気を供給する空気供給管と、該空気供給管から分岐して溶融室の上部空間に連通する空気逃がし管と、前記空気供給管に配置した第１調整弁と、前記空気逃がし管に配置した第２調整弁とを備えていることを特徴とするガラス溶融炉、に係るものである。
【００１３】
溶融室内において、溶融ガラス表面に形成される仮焼層を含めて、その下方の溶融ガラス全域を効率よく加熱することができれば、処理速度を高めて処理量を増やすことができる。
【００１４】
本発明ではこのような観点から、溶融室内の溶融ガラスを攪拌するようにしている。即ち、側室の上部空間に加圧空気を送って、側室内の溶融ガラス面を押し下げる。すると、側室の底部は溶融室に繋がっているために、側室内の溶融ガラスが連通路を通って溶融室に流入し、これにより、溶融室内の溶融ガラスに流動が生じる。
【００１５】
又、第１調整弁と第２調整弁の開閉を制御して、空気逃がし管により側室の上部空間に供給された加圧空気を溶融室の上部空間に逃がすと、溶融室の溶融ガラスの一部が側室に戻るように流動し、溶融室の溶融ガラス面は下降する。上記操作を繰返すと、溶融ガラスが溶融室と側室との間を繰り返し流動することによって熱伝達係数が高まり、よって仮焼層を含めて溶融ガラス全域に熱が速やかに伝わり、処理速度が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るガラス溶融炉の縦断正面図である。図中、図２、図３と同一のものには同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１８】
ガラス固化施設１３の内部に、ガラス溶融炉の溶融炉本体１４を備えている。溶融炉本体１４は、原料ガラスの溶融を行う溶融室１と、溶融室１内の溶融ガラスＧを流動（攪拌）させるための側室１５とを備えている。
【００１９】
溶融室１の底部近傍の側部と、側室１５の底部とは、連通路１６で繋がっている。溶融室１には、紙面と鉛直の方向に対向する主電極３が設けられていて、主電極３，３間での通電（放電）によりジュール熱で、原料ガラスの溶融を行うようになっている。又側室１５にも、電気ヒータ１７を設けて側室１５内の溶融ガラスＧを加熱し、溶融ガラスＧの温度が低下して固まらないようにしている。
【００２０】
溶融室１と側室１５は連通路１６で繋がっているため、通常では両方の溶融ガラス面の高さは等しくなっている。又溶融室１の底部にはガラス取出口１０が設けられており、該ガラス取出口１０を取り囲むように底部電極５が設けられている。
【００２１】
ガラス固化施設１３の外方には、空気槽（アキュムレータ）１８が設けてあり、該空気槽１８には、前記溶融炉本体１４に加圧空気（圧縮空気）を送って溶融ガラスＧの撹拌を行うようにした撹拌空気供給装置１９が接続されている。
【００２２】
前記撹拌空気供給装置１９は、前記ガラス固化施設１３の外部の空気槽１８から側室１５の上部空間に加圧空気を供給する空気供給管２０と、該空気供給管２０から分岐して溶融室１の上部空間に連通する空気逃がし管２１と、前記空気供給管２０に配置した第１調整弁２２と、前記空気逃がし管２１に配置した第２調整弁２３とを備えている。又、空気供給管２０におけるガラス固化施設１３の外側には、手動安全弁２４が設けてあり、さらに空気槽１８の上流側には元弁２５が設けてある。
【００２３】
次に、上記形態例の作動を説明する。
【００２４】
溶融室１の上方から原料ガラス及び高放射性廃液を供給し、対向配置されている主電極３，３間での通電（放電）によるジュール熱により原料ガラスを溶融する。
【００２５】
ここで、第１調整弁２２を閉じ、元弁２５を開くことで空気槽１８に加圧空気を溜める。その後、元弁２５と第２調整弁２３を閉じ、第１調整弁２２を開くと、空気槽１８内の加圧空気は、空気供給管２０を通って、側室１５の上部空間に供給される。
【００２６】
すると、側室１５の溶融ガラスＧ面は、加圧空気によって所定の高さＬ1（破線の位置）まで押し下げられ、これにより、側室１５の溶融ガラスＧが連通路１６を通って溶融室１に移動することにより溶融室位置に流動Ｓが生じ、溶融室１内の溶融ガラスＧ面は所要高さＬ2（破線の位置）まで上昇する。
【００２７】
次に、第２調整弁２３を開いて、側室１５内の加圧空気を溶融室１の上部空間に逃がすと、溶融室１の溶融ガラスＧの一部が側室１５に戻るように流動し、溶融室１の溶融ガラスＧ面は下降する。この時、側室１５内の加圧空気を溶融室１に逃がすようにしているので、汚染した加圧空気を別個に処理することなく、溶融室１の上部空間のガスと一緒に処理することができる。
【００２８】
上記操作を繰返すことにより、溶融ガラスＧが溶融室１と側室１５との間を繰り返し移動することになり、このときの流動Ｓによって、溶融室１内の溶融ガラスＧが有効に撹拌され、よって主電極３の通電によるジュール熱が速やかに溶融ガラスＧの全域に伝わり、よって、図２、図３に示した仮焼層１２に対する伝熱も上昇し、この結果、溶融炉本体１４による処理速度が高められて処理量を増加することができる。又、前記撹拌空気供給装置１９では、ガラス固化施設１３の外部において、元弁２５と、第１調整弁２２と、第２調整弁２３の開閉を行うのみの簡単な操作によって、溶融ガラスＧを効果的に撹拌できる。
【００２９】
このように、溶融ガラスＧを撹拌することによって、溶融炉本体１４による処理量を増加でき、よって、従来と同一の処理量を処理する場合には、溶融炉本体１４の構成を従来に比して著しく小型化できることになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、側室上方に加圧空気を送って側室内の溶融ガラス面を押し下げることにより、側室と繋がっている溶融室に溶融ガラスの流動を生じさせ、又側室の上部空間に供給された加圧空気を溶融室の上部空間に逃がすことにより、溶融室の溶融ガラスを側室に戻すという操作を繰返すことにより、溶融ガラスが溶融室と側室との間を繰り返し流動して熱伝達係数が高まり、よって仮焼層を含め溶融ガラス全域に熱が速やかに伝わることになり、処理速度が高められて処理量を増加することができる効果がある。
【００３１】
このように、溶融炉本体による処理量を増加できることにより、従来と同一の処理量を処理する場合には、溶融炉本体の構成を従来に比して著しく小型化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るガラス溶融炉の縦断正面図である。
【図２】従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図である。
【図３】図２の縦断側面図である。
【符号の説明】
１  溶融室（溶融空間）
１３  ガラス固化施設
１４  溶融炉本体
１５  側室
１９  撹拌空気供給装置
２０  空気供給管
２１  空気逃がし管
２２  第１調整弁
２３  第２調整弁
Ｇ      溶融ガラス
Ｓ      流動
【図１】
0004501285.tif 000002
【図２】
0004501285.tif 000003
【図３】
0004501285.tif 000004