(57)【要約】【課題】ガラスビーズの溶融に使用する電力の消費効率を良くできるガラスビーズを提供する。【解決手段】高レベル放射性廃液２６をガラス固化するためのガラスビーズ２２において、ガラスビーズ原料中に熱線吸収剤を混入させたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高レベル放射性廃液をガラス固化するためのガラスビーズにおいて、ガラスビーズ原料中に熱線吸収剤を混入させたことを特徴とするガラスビーズ。
【請求項２】
前記熱線吸収剤は、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＣｕＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、のうち、少なくとも一つを主成分とする請求項１に記載のガラスビーズ。
【請求項３】
ガラス溶融炉内に高レベル放射性廃液とガラスビーズを投入し、これを赤外線加熱と通電加熱により溶融させてガラス固化するガラス固化方法において、ガラスビーズ原料中に熱線吸収剤を混入させたガラスビーズを用い、これをガラス溶融炉内に投入すると共に、赤外線加熱により溶融させることを特徴とするガラス固化方法。
【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をガラス固化するためのガラスビーズ及びこれを用いたガラス固化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用済燃料の再処理後に生ずる高レベル放射性廃液（以下、廃液という）を処理すべく、ガラスビーズと共にガラス溶融炉（以下、メルターという）に投入し、その溶融ガラスをキャニスタに流下させてガラス固化し、このガラス固化体を最終処分地層に格納し、貯蔵することが行われている。
【０００３】
以下に、メルターを用いて廃液をガラス化して処理する方法について説明する。
【０００４】
まず、メルターの運転開始時には、メルター内に投入したガラスビーズを赤外線加熱により溶融点まで昇温し、その後、溶融したガラスビーズを通電加熱により８００〜１０００℃にさらに昇温させる。
【０００５】
しかる後、廃液をメルターに投入し、溶融したガラスビーズと反応させて溶融ガラスとする。
【０００６】
その溶融ガラスをメルター下方からキャニスタに流下させてガラス固化させると共に、溶融ガラスの減容分だけ、新たなガラスビーズと廃液をガラスビーズ７０〜８５ｍａｓｓ％、廃液１５〜３０ｍａｓｓ％となるようにメルター上方から投入して、連続的に廃液の処理を行うようにする。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２４９３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、メルターの運転開始時において、メルターに投入されたガラスビーズは、まず赤外線加熱により昇温されるが、従来のガラスビーズは透明であり、赤外線をよく透過するため、赤外線加熱装置から放射される赤外線を効率よく吸収することができず、ガラスビーズの溶融に使われるはずのエネルギが外界に放出される問題がある。
【０００９】
また同時に、従来のガラスビーズと廃液から生成される溶融ガラスは、溶融ガラス自体から発せされる輻射熱も透過しやすく、溶融ガラス全体から外界へ熱エネルギが放出されるため、さらに電力を使用する問題がある。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ガラスビーズおよび溶融ガラスの加熱に使用する電力の消費効率を良くしたガラスビーズ及びそれを用いたガラス固化方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、高レベル放射性廃液をガラス固化するためのガラスビーズにおいて、ガラスビーズ原料中に熱線吸収剤を混入させたガラスビーズである。
【００１２】
前記熱線吸収剤は、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＣｕＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、のうち、少なくとも一つを主成分としてもよい。
【００１３】
また本発明は、ガラス溶融炉内に高レベル放射性廃液とガラスビーズを投入し、これを赤外線加熱と通電加熱により溶融させてガラス固化するガラス固化方法において、ガラスビーズ原料中に熱線吸収剤を混入させたガラスビーズを用い、これをガラス溶融炉内に投入すると共に、赤外線加熱により溶融させるガラス固化方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガラスビーズ原料に熱線吸収剤を混入させ、ガラスビーズの熱線吸収率を向上させることで、溶融に使用する電力の消費効率を良くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のガラスビーズが投入されるメルターの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好適な一実施の形態について詳述する。
【００１７】
先ず、図１によりガラス溶融炉（メルター）を説明する。
【００１８】
メルター１の漏斗状の炉室１０は耐火物１１で覆われ、炉室１０の周囲に主電極１２と補助電極１３が設けられ、底部に底部電極１４が設けられ、上部に赤外線ヒータからなる間接加熱装置１５が設けられて構成される。
【００１９】
主電極１２と補助電極１３と底部電極１４には、冷却空気供給路１６が形成され、冷却空気にて常時冷却されるようになっている。
【００２０】
炉室１０の底部の流下ノズル１７の外周には、炉室１０内の溶融ガラス２０を流下ノズル１７からキャニスタ１９に流下操作するための高周波加熱コイル１８が設けられる。
【００２１】
炉室１０の上部の原料投入部２１には、ガラス原料としてのガラスビーズ２２のガラス供給管２３と高レベル放射性廃液供給管２４が設けられている。
【００２２】
ガラス供給管２３には、ガラスビーズ２２を秤量して供給するガラスビーズ供給装置２５が設けられ、また高レベル放射性廃液供給管２４には、廃液２６を供給する廃液供給槽２７が接続される。
【００２３】
次に、ガラスビーズ２２を用いた廃液２６（高レベル放射性廃液）のガラス固化方法について説明する。
【００２４】
まず、メルター１の運転開始時において、炉室１０内に投入されたガラスビーズ２２は、間接加熱装置１５から赤外線加熱されて溶融点まで昇温された後、主電極１２、１２間の通電２８で８００〜１０００℃に加熱される。
【００２５】
しかる後、廃液２６を炉室１０に投入し、溶融したガラスビーズ２２と反応させて溶融ガラス２０とする。また溶融ガラス２０の液面が冷えないように間接加熱装置１５で加熱し、また適宜補助電極１３間の通電で溶融ガラス２０の下部の温度が調整される。
【００２６】
この際、溶融ガラス２０の組成比は、例えばＳｉＯ2（６０．０ｍａｓｓ％）−Ｂ2Ｏ3（１８．３ｍａｓｓ％）−Ａｌ2Ｏ3（６．４ｍａｓｓ％）−Ｎａ2Ｏ（４．０ｍａｓｓ％）−廃液等（１１．３ｍａｓｓ％）となるように、ガラスビーズ２２の組成と、ガラスビーズ２２および廃液２６の投入比とが適宜調整される。
【００２７】
溶融ガラス２０の排出は、主電極１２と底部電極１４間に通電２９し、高周波加熱コイル１８に高周波を印加することで、溶融ガラス２０がキャニスタ１９に流下し、所定量の溶融ガラス２０をキャニスタ１９に充填したならば、高周波加熱コイル１８の通電を停止して、流下を停止し、新たなキャニスタ１９に交換後再度流下を開始して溶融ガラス２０を順次充填する。
【００２８】
ところで、炉室１０に投入されたガラスビーズ２２は、まず赤外線加熱により昇温されるが、従来のガラスビーズ２２は透明であり、赤外線をよく透過するため、間接加熱装置１５から放射される赤外線を吸収することができず、ガラスビーズ２２の溶融に使われるはずのエネルギが外界に放出される問題がある。
【００２９】
また同時に、従来のガラスビーズ２２と廃液２６から生成される溶融ガラス２０は、溶融ガラス２０自身から発する輻射熱も透過しやすく、溶融ガラス２０全体から外界へ熱エネルギが放出され、溶融ガラス２０を加熱するためにさらに電力が使用される問題がある。
【００３０】
さらに、炉室１０に新たに投入されたガラスビーズ２２と廃液２６は、炉室１０内の溶融ガラス２０の液面に加熱されるが、溶融ガラス２０の液面は熱を奪われて冷却されるため、その液面が固化するおそれがある。
【００３１】
この場合、固化により液面に形成された固相膜の厚さによっては、炉室１０内の温度分布が急激に変化し、温度制御が困難となってメルター１の運転が停止されるおそれがあることから、炉室１０に投入されるガラスビーズ２２は、投入後速やかに溶融するようにされることが好ましい。
【００３２】
そこで本発明者らは、ガラスビーズ２２の原料に熱線吸収剤を混入し、ガラスビーズ２２の熱線吸収率を向上させ、間接加熱装置１５からの赤外線をガラスビーズ２２に効率よく吸収させると共に、廃液２６と反応して生成された溶融ガラス２０自身が発する輻射熱を溶融ガラス２０に吸収させるようにすることで、外界へ放出される熱エネルギを減少し、ガラスビーズ２２と溶融ガラス２０の加熱に使用される電力を低減できることを見出し、本発明に至った。
【００３３】
本発明の実施の形態に係るガラスビーズ２２は、熱線吸収率が向上するように、ガラスビーズ原料に熱線吸収剤が混入されて製造される。
【００３４】
この際、熱線吸収剤は、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＣｕＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、のうち、少なくとも一つを主成分とするようにされる。
【００３５】
好適には、ＣｏＯなどは数ｐｐｍオーダーの極微量（例えば、５ｐｐｍ程度）でガラスビーズ２２の熱線吸収率を向上できるため、ガラスビーズ２２の強度や、溶融ガラス２０の粘性などを変化させるおそれなく、廃液２６を処理することができる。
【００３６】
このようにされることで、本発明に係るガラスビーズ２２は熱線吸収率を向上されるため、ガラスビーズ２２は間接加熱装置１５からの赤外線を効率よく吸収でき、ガラスビーズ２２を溶融させるために使用される電力を減少させることができる。
【００３７】
また、本発明に係るガラスビーズ２２と廃液２６とから生成される溶融ガラス２０は、溶融ガラス２０自身からの輻射熱を吸収できるようになるため、溶融ガラス２０から輻射によって外界へ放出されるエネルギを低減でき、溶融ガラス２０を加熱するために使用される電力の消費効率を良くすることができる。
【００３８】
さらに、本発明に係るガラスビーズ２２は、炉室１０への投入後、間接加熱装置１５からの赤外線と、溶融ガラス２０からの輻射熱とを効率よく吸収し、投入後直ちに加熱されて溶融できるため、安定的に炉室１０の温度制御を行い、廃液２６の処理を継続することができる。
【符号の説明】
【００３９】
２２  ガラスビーズ
２６  高レベル放射性廃液（廃液）
【図１】
2012098076.tif 000003