(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融炉内の溶融ガラスを、ガラス溶融炉の下部のキャニスタに順次流下させ、ガラス溶融炉内の溶融ガラスが減少したときに、その流下を一次停止し、新たなガラス原料と廃液をつぎ足し加熱・溶融する際に溶融ガラス液面に生成する薄い膜状の仮焼体を破壊する溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法において、上記ガラス溶融炉の天井壁に貫通孔を形成すると共に、この貫通孔内に案内筒を設け、この案内筒内に耐熱性の金属棒から構成される破壊用ロッドを昇降自在に挿入し、かつその破壊用ロッドの端部に案内筒内への引き込みを抑えるためのストッパーを設け、上記破壊用ロッドを一方向にのみ屈曲自在なチェーンロッドに接続し、上記チェーンロッドと昇降機構及び上記破壊用ロッドを案内する案内筒を気密ケーシングで覆って破壊仮焼装置を構成し、上記溶融ガラスの流下中、破壊用ロッドの端部のストッパーが上記案内筒の下端に当たった位置に保持し、新たなガラス原料と廃液をつぎ足し加熱・溶融した際に上記溶融ガラス液面上に上記仮焼体が生成したとき、上記破壊用ロッドを降下させ、その先端を溶融ガラス液面に衝突させてその仮焼体を破壊し、溶融ガラスの熱を液面上のプレナム側に逃がし、その後、上記破壊用ロッドを、そのストッパーが上記案内筒の下端に当る位置まで上昇させるようにしたことを特徴とする溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高レベル放射性廃液をガラス固化する際に用いられるガラス溶融炉に係り、特にそのガラス溶融炉の溶融ガラス液面に形成される仮焼体を破壊・除去できる仮焼体破壊方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用済み核燃料の再処理後に生ず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、図４に示すような構造をしたガラス溶融炉１内に送られ、ここでほう珪酸ガラス等からなるガラス原料（ガラスビーズ，ガラスカートリッジ等）と共に高温で溶かし合わされながらキャニスタｃと称される耐食性のステンレス容器内に詰め込まれて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することが計画されている。
【０００３】
このようなガラス固化に用いられるガラス溶融炉１は、図示するように耐火煉瓦からなる炉本体２の底部にその内部の溶融ガラスＧを流下する流下孔３を有する底部電極４を備えると共にその側壁に一対の主電極５，５と補助電極６，６とを備えた構造となっている。
【０００４】
そして、先ず、この炉本体２の天井壁に設けられた供給口７から高レベル放射性廃液とガラス原料を所定の比率で投入した後、主電極５，５間に電流を流してジュール熱を発生させることで投入されたガラス原料を高温に加熱して高レベル放射性廃液とガラス原料とがその炉内で十分に溶かし合わされて溶融ガラスＧとなる。次いで、この炉内の溶融ガラスＧが所定量となったならば、その下部に位置する補助電極６，６間と底部電極４及び主電極５，５間に電気を流して下層部のガラス原料を溶融すると共に、流下孔３から延びる流下ノズル８をその周囲の電熱コイル９で加熱して内部の溶融ガラスＧを結合装置１０で結合された下部のキャニスタｃ内に連続的に流下させてガラス固化体として収容するようになっている。
【０００５】
尚、この溶融炉１内で発生したガスはオフガスとして排気口１１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】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように溶融ガラスＧを順次流下させることで炉内の溶融ガラスＧが減少したならば、その流下を一時停止し、再度減少した分だけその供給口７から新たなガラス原料と廃液をつぎ足し、加熱・溶融するようになるが、この新たに廃液やガラス原料を投下した際に、溶融ガラスＧの表層部が急激に冷やされてその液面に薄い膜状の仮焼体Ｓが形成されることがある。
【０００７】
この仮焼体Ｓの発生メカニズム及びその成分等の詳細については現在のところ不明であり、今後さらなる実験・研究が必要となるが、少なくともこのような仮焼体Ｓが溶融ガラスＧの液面に生成されると、炉内の溶融ガラスＧの熱がプレナム（気相）Ｐ側に逃げ難くなって炉内の溶融ガラスＧ、特にその液面付近の温度が急激に上昇して溶融ガラスＧの流動性が悪化するといった不都合が発生する。
【０００８】
すなわち、この溶融ガラスＧの温度は複数の温度センサーによって常時監視され、その温度センサからの信号に応じて制御装置が電極５，５の電流値をコントロールするようになっているが、このような仮焼体Ｓが発生して溶融ガラスＧから熱が逃げ難くなってその温度が必要以上に上昇すると、温度センサーが誤作動し、電極５，５の電流値を必要以上に減少して溶融ガラスＧの粘度が上昇し、ガラス流下性が著しく悪化してしまうことがある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的はこのような不都合を招く仮焼体が発生してもこれを確実かつ迅速に破壊・除去することができる新規な溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ガラス溶融炉内の溶融ガラスを、ガラス溶融炉の下部のキャニスタに順次流下させ、ガラス溶融炉内の溶融ガラスが減少したときに、その流下を一次停止し、新たなガラス原料と廃液をつぎ足し加熱・溶融する際に溶融ガラス液面に生成する薄い膜状の仮焼体を破壊する溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法において、上記ガラス溶融炉の天井壁に貫通孔を形成すると共に、この貫通孔内に案内筒を設け、この案内筒内に耐熱性の金属棒から構成される破壊用ロッドを昇降自在に挿入し、かつその破壊用ロッドの端部に案内筒内への引き込みを抑えるためのストッパーを設け、上記破壊用ロッドを一方向にのみ屈曲自在なチェーンロッドに接続し、上記チェーンロッドと昇降機構及び上記破壊用ロッドを案内する案内筒を気密ケーシングで覆って破壊仮焼装置を構成し、上記溶融ガラスの流下中、破壊用ロッドの端部のストッパーが上記案内筒の下端に当たった位置に保持し、新たなガラス原料と廃液をつぎ足し加熱・溶融した際に上記溶融ガラス液面上に上記仮焼体が生成したとき、上記破壊用ロッドを降下させ、その先端を溶融ガラス液面に衝突させてその仮焼体を破壊し、溶融ガラスの熱を液面上のプレナム側に逃がし、その後、上記破壊用ロッドを、そのストッパーが上記案内筒の下端に当る位置まで上昇させるようにしたものである。
【００１１】
これによって、ガラスビーズの供給と同時に溶融ガラス液面に形成された仮焼体を確実に破壊・除去することができるため、溶融ガラス中に熱が溜まることなく、良好なガラス溶融処理を実施することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明方法に係るガラス溶融炉１上部の原料供給管１２付近の実施の一形態を示したものである。
【００１７】
図示するように、この原料供給管１２は、炉本体２の天井壁に形成された供給口７のフランジ７ａに、これを垂直に貫通するように取り付けられたものであり、溶融ガラスとなるガラス原料と高レベル放射性廃液とをその上方から投下させて炉本体２内に供給するようになっている。
【００１８】
すなわち、この原料供給管１２には、図示しないガラス原料供給部から延びるガラスビーズ供給管１３と、廃液タンクから延びる廃液供給管１４とがそれぞれ貫通して設けられており、ガラスビーズ供給管１３からガラス原料となる粒径が数ｍｍのガラスビーズＢが、また、廃液供給管１４から高レベル放射性廃液がそれぞれ独立して供給されるようになっている。
【００１９】
また、この原料供給管１２には、同じくガラス原料となるガラスカートリッジＣを供給するためのガラスカートリッジ供給管１５も接続されており、ガラス繊維からなるガラスカートリッジＣを原料供給管１２側に送り込みながらそのガラスカートリッジＣ中に高レベル放射性廃液を染み込ませてその廃液と共に炉本体２内へ順次落下・供給するようになっている。
【００２０】
そして、この原料供給管１２の近傍には、溶融ガラスＧの液面に生成される仮焼体Ｓを強制的に破壊するための仮焼体破壊装置１６が設けられている。
【００２１】
この仮焼体破壊装置１６は、図２に示すように、炉本体２の天井壁に形成された貫通孔１７を垂直に貫通する破壊用ロッド１８と、この破壊用ロッド１８の上端部に連結されるチェーンロッド１９と、このチェーンロッド１９を繰出し及び巻付ける昇降機構２０とから構成されている。
【００２２】
先ず、この破壊用ロッド１８は、耐熱性の金属棒から構成されており、貫通孔１７内に挿入される案内筒２１内を垂直に昇降するようになっている。尚、この破壊用ロッド１８の端部には、案内筒２１内への引き込みを抑えるためのストッパー２７が設けられている。
【００２３】
次に、チェーンロッド１９は、ほぼＬ字形をしたコマ２２の端部をピン２３でその長手方向に順に軸支連結したものであり、ピン２３で軸支された方向にのみ屈曲自在な構造となっている。尚、このチェーンロッド１９の他端部は、本装置の外殻を構成する気密ケーシング２４内に揺動自在に固定されている。
【００２４】
さらに、昇降機構２０は、このチェーンロッド１９の屈曲側と係合する駆動ギア２５と従動ギア２６及びこの駆動ギア２５を駆動する駆動モーター（図示せず）とから構成されており、駆動ギア２５を駆動モーターによって正逆方向に駆動することでチェーンロッド１９の破壊用ロッド１８側端部を垂直方向に移動させることで破壊用ロッド１８を垂直に昇降するようになっている。
【００２５】
従って、図３に示すように、再度、新たな廃液及びガラス原料を供給すると同時あるいはその直後においてこの仮焼体破壊装置１６を駆動して破壊用ロッド１８を降下させ、その下端部を溶融ガラスＧ内に押し込むようにすれば、その液面上に形成された仮焼体Ｓがこの破壊用ロッド１８の衝撃によって直ちに破壊され、その溶融ガラスＧと混ぜ合わされて消滅するようになるため、溶融ガラスＧの熱が溶融ガラスＧ内部に溜まることなく液面上のプレナムＰ側へ確実に、すなわち、初期の設計通りに逃がすことができる。
【００２６】
この結果、炉本体２内の溶融ガラスＧの温度が異常に上昇することがなくなるため、前述したような温度センサの誤作動に伴う粘度上昇による流下不良等といった不都合を確実に回避することができ、良好なガラス固化処理運転を行うことができる。
【００２７】
また、本発明に係る破壊用ロッド１８は、チェーンロッド１９の繰り出し、巻き付けによって昇降するようになっていることから、上昇時にその上端が炉本体２より大きく突き出さなくとも、大きなストロークを稼ぐことが可能となり、装置の小型化を達成することができる。また、この破壊用ロッド１８が貫通する炉本体２の天井壁の貫通孔１７は、昇降機構２０及びチェーンロッド１９等と共に気密ケーシング２４で塞がれていることから、プレナムＰ内の放射性ガスがこの貫通孔１７から周囲に漏れるといった不都合を未然に回避することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ガラス原料の供給と同時に溶融ガラスの液面に生成した仮焼体を確実に破壊・除去することができるため、溶融ガラス温度の異常上昇による流動性の悪化等の不都合を未然に回避することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る溶融ガラス液面の仮焼体破壊方法の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】  図１の仮焼体破壊装置の詳細を示す構成図である。
【図３】  図１の仮焼体破壊装置の作用例を示す説明図である。
【図４】  従来のガラス溶融炉の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ガラス溶融炉
２  炉本体
７  供給口
12  原料供給管
16  仮焼体破壊装置
17  貫通孔
18  破壊用ロッド
19  チェーンロッド
20  昇降機構
24  気密ケーシング
Ｇ  溶融ガラス
Ｓ  仮焼体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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