(57)【要約】【課題】溶融炉本体の底部におけるガラス中の白金族元素の濃度の影響を受けずに、被処理液を混入したガラスを安定して抜き出すことができ、複雑で手間のかかる炉底低温運転を不要とし得、又、万一、溶融炉本体底部に高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまった場合でも復旧することができ、信頼性向上を図り得るガラス溶融炉を提供する。【解決手段】溶融炉本体４底部における流下ノズル１２の直上に、沈降する白金族元素を溜める漏斗状の白金族元素溜部１５を形成し、該白金族元素溜部１５の外周に高周波誘導加熱コイル１６を設け、前記白金族元素溜部１５の上部に、脱落した耐火物屑を受けるストレーナ１４を遠隔操作にて着脱可能となるよう配設する。【選択図】図１
2007302531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金族元素を含む被処理液及び原料ガラスが投入され且つ底部に流下ノズルが設けられた耐火物製の溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置されて相互間での通電により溶融炉本体内の原料ガラスを加熱し溶融させる主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置されて前記主電極との間での通電により溶融炉本体内底部のガラスを加熱し溶融させる底部電極とを有するガラス溶融炉において、
前記溶融炉本体底部における流下ノズルの直上に、沈降する白金族元素を溜める漏斗状の白金族元素溜部を形成し、該白金族元素溜部の外周に高周波誘導加熱コイルを設け、前記白金族元素溜部の上部に、脱落した耐火物屑を受けるストレーナを遠隔操作にて着脱可能となるよう配設したことを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項２】
漏斗状の白金族元素溜部と流下ノズルと底部電極とを一体成形した請求項１記載のガラス溶融炉。
【請求項３】
溶融炉本体内の底部を、四角錐より多角の多角錐状或いは円錐状に窄まって白金族元素溜部につながる形状とし、且つその傾斜角度を４５°より大きくした請求項１又は２記載のガラス溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高レベル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ものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力施設において発生する被処理液としての高レベル放射性廃液は、高レベル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】
前記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レベル放射性廃液を混入し、該高レベル放射性廃液が混入した溶融ガラスをキャニスタ（ステンレス製容器）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６は従来のガラス溶融炉の一例を示すものであって、該ガラス溶融炉は、内部に溶融空間１が形成されるよう耐火レンガ等の耐火物２で構築され且つ外周が金属のケーシング３で覆われた溶融炉本体４を備え、該溶融炉本体４の上部天井壁に、被処理液としての高レベル放射性廃液５及びガラスビーズのような原料ガラス６が投入される投入口７を設け、前記溶融炉本体４の内壁の上下方向中間部に、相互間での通電により溶融空間１内の原料ガラス６を加熱し溶融させる主電極８を対向配置すると共に、前記溶融炉本体４内の四角錐状に窄まる形状とした底部の下端に、前記主電極８との間での通電により溶融空間１内底部のガラスを加熱し溶融させる底部電極９を配置し、該底部電極９に穿設された流下孔１０に、高レベル放射性廃液５が混入された溶融ガラスをキャニスタ１１へ注入するための流下ノズル１２を接続するように設け、該流下ノズル１２の外周部に、ノズル用高周波誘導加熱コイル１３を配置し、更に、前記底部電極９の流下孔１０の上方に、脱落した耐火物屑を受けるストレーナ１４を固着してなる構成を有している。
【０００５】
前述の如きガラス溶融炉においては、溶融炉本体４の投入口７から高レベル放射性廃液５及び原料ガラス６を投入し、先ず、主電極８間に電流を流すことでその間の溶融ガラスのジュール熱によりその表層部付近の高レベル放射性廃液５及び原料ガラス６を充分に溶かし合わせ、続いて、主電極８と底部電極９との間に電流を流してジュール熱により底部電極９上部のガラスを加熱した後、その流下孔１０から延びる流下ノズル１２を、ノズル用高周波誘導加熱コイル１３へ通電を行うことにより加熱してその内部に詰まっている固化ガラスを溶かして下方へ抜き出し、これにより、溶融炉本体４内の溶融ガラスをその下部にセットしたキャニスタ１１内に流下させ、ガラス固化体として密閉収容するようになっている。
【０００６】
又、前記溶融炉本体４の内壁が運転継続に伴ってクラックが発生し、その一部が耐火物屑として脱落した場合、該耐火物屑が細かいものであればそのまま溶融ガラスと共に流下孔１０を通過して流下ノズル１２からキャニスタ１１内に流れ込む一方、サイズが流下ノズル１２より大きい耐火物屑は、前記流下孔１０の入口で留まり、該流下孔１０並びに流下ノズル１２を閉塞させてしまうことが防止されるようになっている。
【０００７】
尚、前述の如きガラス溶融炉と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００５−８２４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記高レベル放射性廃液５中にはルテニウム、パラジウム、ロジウム等の白金族元素が１％程度含まれているが、該白金族元素は、溶融炉本体４内においてガラスに溶け込まずに分離しており、その粒子が小さければ、ガラスと同じような動きをするものの、粒子が大きくなると、溶融炉本体４内の溶融ガラスの動きに比べ溶融炉本体４の底部へ沈降し堆積しやすく、しかも、前記白金族元素は導電性であるため、溶融炉本体４の底部に沈降堆積して該底部におけるガラス中の白金族元素の濃度が高くなると、あたかもそこに金属が存在しているような形となり、ガラスの電気的抵抗が低くなってしまい、主電極８と底部電極９との間に通電を行ってガラスに電流を流しても充分なジュール熱が得られなくなり、ガラスの粘性が低くならず、溶融炉本体４の底部のガラスを流下ノズル１２から流下させることができなくなる虞があった。
【０００９】
このため、溶融炉本体４の底部の温度を低温に保持することにより、溶融ガラスの粘度が高く、前記白金族元素はあたかも溶融ガラス中に浮遊状態となり溶融炉本体４の底部に沈降しないようにする、いわゆる炉底低温運転が実施されているが、該炉底低温運転は制御に熟練を要し、運転状態を監視しながら手動で運転されていた。
【００１０】
尚、特許文献１に開示されたガラス溶融炉では、ノズル用高周波誘導加熱コイル１３とは別に底部電極９周りの耐火物内に高周波誘導加熱コイルを埋設し、該高周波誘導加熱コイルにより底部電極９を加熱して、ストレーナ１４下側の溶融されにくいガラスを効果的に加熱し溶融させて、流下ノズル１２から確実に流下させるようにしているが、万一、底部電極９とストレーナ１４との間の隙間に、高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまった場合、ストレーナ１４は溶融炉本体４底部に固着されているため、復旧手段がなく、改善する余地が残されていた。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑み、溶融炉本体の底部におけるガラス中の白金族元素の濃度の影響を受けずに、被処理液を混入したガラスを安定して抜き出すことができ、複雑で手間のかかる炉底低温運転を不要とし得、又、万一、溶融炉本体底部に高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまった場合でも復旧することができ、信頼性向上を図り得るガラス溶融炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、白金族元素を含む被処理液及び原料ガラスが投入され且つ底部に流下ノズルが設けられた耐火物製の溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置されて相互間での通電により溶融炉本体内の原料ガラスを加熱し溶融させる主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置されて前記主電極との間での通電により溶融炉本体内底部のガラスを加熱し溶融させる底部電極とを有するガラス溶融炉において、
前記溶融炉本体底部における流下ノズルの直上に、沈降する白金族元素を溜める漏斗状の白金族元素溜部を形成し、該白金族元素溜部の外周に高周波誘導加熱コイルを設け、前記白金族元素溜部の上部に、脱落した耐火物屑を受けるストレーナを遠隔操作にて着脱可能となるよう配設したことを特徴とするガラス溶融炉にかかるものである。
【００１３】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１４】
前述の如く構成すると、溶融炉本体内においてガラスに溶け込まずに分離している被処理液中の白金族元素は、沈降して白金族元素溜部に溜められ、この状態で、主電極と底部電極との間での通電に伴うジュール熱によるガラスの加熱と合わせて、前記白金族元素溜部の外周に設けられた高周波誘導加熱コイルに通電を行って加熱すると、たとえガラス中の白金族元素の濃度が高く電気的抵抗が低くなっていたとしても、白金族元素溜部内のガラスは効率良く溶融され、流下ノズルから確実に流下させることが可能となる。
【００１５】
このように、従来とは全く逆の発想で、白金族元素を白金族元素溜部に集めて加熱することにより、前記白金族元素が溶融炉本体の底部に沈降しないようにするための制御が非常に複雑で難しく手間のかかる炉底低温運転を行わなくて済み、運転の自動化が可能となる。
【００１６】
又、前記白金族元素溜部の上部には、脱落した耐火物屑を受けるストレーナを遠隔操作にて着脱可能となるよう配設したことにより、万一、ストレーナを配設した箇所の隙間等に、高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまったとしても、該ガラスを前記高周波誘導加熱コイルへの通電により加熱溶融させつつ、ストレーナを遠隔操作にて白金族元素溜部の上部から取り外すことができるため、前記白金族元素溜部の内壁に付着して固まっているガラスをはつって除去した後、新しいストレーナを遠隔操作にて再び白金族元素溜部の上部に装着することが可能となる。
【００１７】
前記ガラス溶融炉においては、漏斗状の白金族元素溜部と流下ノズルと底部電極とを一体成形することが、部品点数を削減する上で有効となる。
【００１８】
又、前記ガラス溶融炉においては、溶融炉本体内の底部を、四角錐より多角の多角錐状或いは円錐状に窄まって白金族元素溜部につながる形状とし、且つその傾斜角度を４５°より大きくすることが、白金族元素が混入したガラスの抜き出し性をより向上させて運転を安定化させる上で有効となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガラス溶融炉によれば、溶融炉本体の底部におけるガラス中の白金族元素の濃度の影響を受けずに、被処理液を混入したガラスを安定して抜き出すことができ、複雑で手間のかかる炉底低温運転を不要とし得、又、万一、溶融炉本体底部に高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまった場合でも復旧することができ、信頼性向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１〜図５は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図６に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１〜図５に示す如く、溶融炉本体４底部における流下ノズル１２の直上に、沈降する白金族元素を溜める漏斗状の白金族元素溜部１５を形成し、該白金族元素溜部１５の外周に高周波誘導加熱コイル１６を設け、前記白金族元素溜部１５の上部に、脱落した耐火物屑を受けるストレーナ１４を遠隔操作にて着脱可能となるよう配設した点にある。
【００２２】
本図示例の場合、図２〜図４に示す如く、円板部の周縁から円筒状のスカート部を垂下させた形状を有する底部電極９の中心部に、前記漏斗状の白金族元素溜部１５と流下ノズル１２とを下方へ延びるよう一体成形してある。
【００２３】
前記ストレーナ１４は、前記白金族元素溜部１５の上端開口部の内径より所要寸法だけ小径とした円盤状のストレーナ本体１７の中心部に、上下方向へ延びる貫通孔１８を穿設し、前記ストレーナ本体１７の外周における複数所要箇所（図の例では円周方向へ等間隔となるよう四箇所）に、白金族元素溜部１５の下方へ窄まる上端部内壁に倣うようにセット可能な支持脚１９を配設し、更に、該各支持脚１９の上部にそれぞれ、図２において反時計回り方向となる側へ張り出す突片２０を突設してなる構成を有している。
【００２４】
前記ストレーナ１４を遠隔操作にて着脱するための遠隔操作着脱治具２１は、溶融炉本体４の上方に配設される図示していないクレーンから吊り下げられて投入口７（図１参照）より溶融空間１内に挿入される棒状体２２の先端に、図５（ａ）〜（ｄ）に示す如く、ストレーナ１４の貫通孔１８に嵌入可能なピン２３と、ストレーナ１４と白金族元素溜部１５の内壁との間の隙間に挿入可能で且つ所要方向（図２における時計回り方向で、図５（ｃ）の矢印方向）へ水平旋回させることにより前記各支持脚１９の突片２０に係合可能な爪部２４とを有する治具本体２５を取り付けてなる構成を有している。
【００２５】
一方、前記溶融炉本体４内の底部は、従来のように四角錐状に窄まる形状とする代わりに、四角錐より多角の多角錐状、例えば八角錐状或いは円錐状に窄まって白金族元素溜部１５につながる形状とし、その傾斜角度θは、従来のようにおよそ４５°程度とする代わりに、４５°より大きいおよそ６０°程度としてある。
【００２６】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２７】
前述の如く構成すると、溶融炉本体４内においてガラスに溶け込まずに分離している被処理液としての高レベル放射性廃液５中の白金族元素は、沈降して白金族元素溜部１５に溜められ、この状態で、主電極８と底部電極９との間での通電に伴うジュール熱によるガラスの加熱と合わせて、前記白金族元素溜部１５の外周に設けられた高周波誘導加熱コイル１６に通電を行って加熱すると、たとえガラス中の白金族元素の濃度が高く電気的抵抗が低くなっていたとしても、白金族元素溜部１５内のガラスは効率良く溶融され、流下ノズル１２から確実に流下させることが可能となる。
【００２８】
このように、従来とは全く逆の発想で、白金族元素を白金族元素溜部１５に集めて加熱することにより、前記白金族元素が溶融炉本体４の底部に沈降しないようにするための制御が非常に複雑で難しく手間のかかる炉底低温運転を行わなくて済み、運転の自動化が可能となる。
【００２９】
又、万一、ストレーナ１４を配設した箇所の隙間等に、高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまったような場合には、溶融炉本体４内のガラスを全量ドレンアウトした後、溶融炉本体４の上方に配設される図示していないホイストから遠隔操作着脱治具２１を吊り下げて投入口７より溶融空間１内に挿入し（図５（ａ）参照）、前記隙間に詰まったガラスを前記高周波誘導加熱コイル１６への通電により加熱溶融させつつ、ストレーナ１４の貫通孔１８に治具本体２５のピン２３を嵌入させると共に、ストレーナ１４と白金族元素溜部１５の内壁との間の隙間に治具本体２５の爪部２４を挿入し（図５（ｂ）参照）、続いて、溶融炉本体４の上方に配設される図示していないクレーンにより棒状体２２を介して治具本体２５を図５（ｃ）の矢印方向へ水平旋回させ、該治具本体２５の爪部２４をストレーナ１４の各支持脚１９の突片２０の下に入り込ませ、この後、前記治具本体２５を棒状体２２を介して引き上げると、前記治具本体２５の爪部２４がストレーナ１４の各支持脚１９の突片２０に係合し、図５（ｄ）に示す如く、遠隔操作着脱治具２１によりストレーナ１４を上方に吊り上げて取り外し、溶融炉本体４の外部へ撤去し、前記白金族元素溜部１５の内壁に付着して固まっているガラスをはつって除去した後、前述の図５（ａ）〜（ｄ）に示した手順と逆の手順で新しいストレーナ１４を遠隔操作にて再び白金族元素溜部１５の上部に装着することが可能となる。
【００３０】
本図示例の場合、図２〜図４に示す如く、漏斗状の白金族元素溜部１５と流下ノズル１２とを底部電極９により一体成形してあるため、部品点数を削減することが可能となり、有効となる。
【００３１】
又、前記溶融炉本体４内の底部は、従来のように四角錐状に窄まる形状とする代わりに、四角錐より多角の多角錐状、例えば八角錐状或いは円錐状に窄まって白金族元素溜部１５につながる形状とし、その傾斜角度θは、従来のようにおよそ４５°程度とする代わりに、４５°より大きいおよそ６０°程度としてあるため、白金族元素が混入したガラスの抜き出し性をより向上させて運転を安定化させることが可能となり、有効となる。
【００３２】
こうして、溶融炉本体４の底部におけるガラス中の白金族元素の濃度の影響を受けずに、被処理液を混入したガラスを安定して抜き出すことができ、複雑で手間のかかる炉底低温運転を不要とし得、又、万一、溶融炉本体４底部に高濃度の白金族元素を含むガラスが詰まってしまった場合でも復旧することができ、信頼性向上を図り得る。
【００３３】
尚、本発明のガラス溶融炉は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における底部電極とストレーナを示す上面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例におけるストレーナの遠隔操作による取り外し時の手順を示す一部破断斜視図であって、（ａ）は遠隔操作着脱治具をストレーナの上方に吊り下ろした状態を示す図、（ｂ）は遠隔操作着脱治具を更に降下させた状態を示す図、（ｃ）は遠隔操作着脱治具を水平旋回させた状態を示す図、（ｄ）は遠隔操作着脱治具によりストレーナを上方に吊り上げた状態を示す図である。
【図６】従来のガラス溶融炉の一例を示す全体概要構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  溶融空間
２  耐火物
３  ケーシング
４  溶融炉本体
５  高レベル放射性廃液（被処理液）
６  原料ガラス
８  主電極
９  底部電極
１１  キャニスタ
１２  流下ノズル
１３  ノズル用高周波誘導加熱コイル
１４  ストレーナ
１５  白金族元素溜部
１６  高周波誘導加熱コイル
１８  貫通孔
１９  支持脚
２０  突片
２１  遠隔操作着脱治具
２２  棒状体
２３  ピン
２４  爪部
２５  治具本体
θ  傾斜角度
【図１】
2007302531.tif 000003
【図２】
2007302531.tif 000004
【図３】
2007302531.tif 000005
【図４】
2007302531.tif 000006
【図５】
2007302531.tif 000007
【図６】
2007302531.tif 000008