(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに収納された耐火レンガ製の溶融炉本体内にて高レベル廃液とガラス原料とを溶融させて溶融ガラス化させるようにしてあるガラス溶融炉において、上記ケーシングを、上記溶融炉本体に取り付ける内側ケーシングと、該内側ケーシングの外側面に直角方向に取り付けて横方向に所要間隔に並べた上下方向に延びる板状の連結部材と、該各連結部材の外側に上記内側ケーシングと平行となるように配置して上下２分割として中間部に空気が流出入するための開放部を設けられるようにした外側ケーシングとからなる構成として、上記内側ケーシングの外側面と、連結部材の両側面と、上下の各外側ケーシングの内側面とにより、上下方向に延びる空気の流路を形成した構成を有することを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項２】
上下方向に延びる連結部材を、上下方向に沿って屈曲させた形状とした請求項１記載のガラス溶融炉。
【請求項３】
流路の周縁部から該流路内にフィンを突設した請求項１又は２記載のガラス溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高レベル廃液をガラス固化処理するために、該高レベル廃液をガラス原料と共に溶融させるために用いるガラス溶融炉に関するもので、特にケーシングを効率良く冷却することのできるガラス溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントで発生する放射性廃棄物のうち、残留放射能が搬出規定値以上の高レベル廃液は、ガラスの成分中に閉じ込めることによりガラス固化処理してなるガラス固化体として、自然崩壊を繰り返して放射性レベルが基準値以下に低下するまで、所要の貯蔵エリアにて長期にわたり厳重に封じ込める必要がある。
【０００３】
上記高レベル廃液をガラスの成分中に閉じ込めてガラス固化処理するための装置としては、図６に示す如き形式のものがある。すなわち、廃液タンク１に収容されている高レベル廃液２を、供給ライン３を通して直接供給するようにしてあるガラス溶融炉４と、該ガラス溶融炉４内に投入ライン５を通してガラス原料６を投入するようにしたガラス原料投入装置７と、ガラス溶融炉４内で溶融ガラス化された高レベル廃液２を受け入れて所定形状のガラス固化体８とするキャニスタ９とを備えた構成としてあり、ガラス溶融炉４内に供給した高レベル廃液２を、ガラス溶融炉４内で１１００〜１２００℃の高温に加熱し、高レベル廃液２に含まれる水分１０を蒸発させてオフガスライン１１へ排出除去させるようにし、蒸発後に残った高レベル廃液２は、ガラス原料投入装置７からガラス溶融炉４内に投入したガラス原料６とともに溶融ガラス化し、ガラス化した高レベル廃液２をキャニスタ９に入れて固化処理することによりガラス固化体８とするようにしたものがある。
【０００４】
上記ガラス溶融炉４は、図７（イ）（ロ）にその一例の概略を示す如く、角筒形状として金属製ケーシング１５に収納された耐火レンガ製の溶融炉本体１２の上端部に、高レベル廃液２の供給ライン３とガラス原料６の投入ライン５とを接続した原料供給ノズル１３を設け、且つ下端部にキャニスタ９を着脱自在に連結するための結合装置１４を設け、更に、上記ケーシング１５及び溶融炉本体１２の両側壁部に一対の電極１６を貫通させて設置した構成としてあり、又、上記ケーシング１５の外側面に、上下方向に延びる多数の補強用リブ１７を横方向に並べて設置して、ガラス溶融炉４の大型化に伴い強度を高めるようにし、又、ケーシング１５の放熱面積の拡大を図るようにしてある。その他、図６に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ケーシング１５は許容応力等の材料物性の点から、できるだけ放熱効果を高めて低温に保たれるようにすることが望まれるものであるが、既存のガラス溶融炉４ではケーシング１５の放熱効果があまり高くないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明者は、ケーシングの冷却効率をより高めるための工夫、研究を重ねた結果、ケーシングを常に新たな冷却用の空気の流れにさらすことにより、該ケーシングを効率よく冷却することができることを見出し、本発明をなした。
【０００７】
したがって、本発明の目的とするところは、ケーシングの冷却効率を高めることのできるガラス溶融炉を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ケーシングに収納された耐火レンガ製の溶融炉本体内にて高レベル廃液とガラス原料とを溶融させて溶融ガラス化させるようにしてあるガラス溶融炉において、上記ケーシングを、上記溶融炉本体に取り付ける内側ケーシングと、該内側ケーシングの外側面に直角方向に取り付けて横方向に所要間隔に並べた上下方向に延びる板状の連結部材と、該各連結部材の外側に上記内側ケーシングと平行となるように配置して上下２分割として中間部に空気が流出入するための開放部を設けられるようにした外側ケーシングとからなる構成として、上記内側ケーシングの外側面と、連結部材の両側面と、上下の各外側ケーシングの内側面とにより、上下方向に延びる空気の流路を形成した構成とする。
【０００９】
溶融炉本体内に高レベル廃液とガラス原料とを供給して、ガラス溶融させるようにすると、溶融炉本体と一体に上記ケーシングが加熱されて、上記流路の周縁部が加熱されることから、該流路内にて下方から上方へ向かう空気の自然対流が生じ、これにより上記流路の下方位置より低温の空気が常に流路内に引き込まれるようになり、これによりケーシングを効率良く冷却することができる。この際、外側ケーシングは、上下２分割して中間部に空気が流出入するための開放部を設けた構成としてあって、上下の各外側ケーシングの内側に形成される各流路は上下方向に不連続となるようにしてあるので、冷却効率を高められる。
【００１０】
又、上下方向に延びる連結部材を、上下方向に沿って屈曲させた形状とした構成とすると、流路を長くして空気との接触面積を増加させることができることからケーシングの冷却効率をより向上させることができる。
【００１１】
更に、流路の周縁部から該流路内にフィンを突設した構成とすると、流路の放熱面積を増加させることができてケーシングの冷却効率を更に向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１（イ）（ロ）は本発明のガラス溶融炉の実施の一形態を示すもので、図７（イ）（ロ）に示したものと同様の構成とした溶融炉本体１２が収納されているケーシングを、図７（イ）（ロ）のケーシング１５に相当する内側ケーシング１９と、該内側ケーシング１９の外側に所要間隔を隔てて取り囲むように配置し且つ上下方向に分割構造とした外側ケーシング２０と、図７（ロ）の補強用リブ１７に相当するよう上記内側と外側の両ケーシング１９，２０間に直角に配して横方向に所要間隔に並べた上下方向に延びる多数の連結部材２１からなる二重壁構造のケーシング１８として、溶融炉本体１２の外側に一体的に装着させるようにする。なお、上記連結部材２１は、上下方向に延びる板状として、該各連結部材２１の両側面と、上記内側ケーシング１９の外側面と、外側ケーシング２０の内側面とにより囲まれる上下方向に延びる空間部を空気２３の流路２２とするようにしてある。又、上記外側ケーシング２０は、電極１６の設置位置と対応する高さ位置で上下に２分割した構成として、上記流路２２の上下方向の中間部に開放部２４が形成され、流路２２を流れる空気２３が高温になる前に流路２２から流出するようにしてある。その他、図７（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００１４】
溶融炉本体１２内にガラス原料６と高レベル廃液２を供給し、従来と同様に溶融炉本体１２内を１１００〜１２００℃に加熱して、ガラス溶融させてガラス固化処理を行う場合、溶融炉本体１２外側のケーシング１８を構成する内側ケーシング１９と連結部材２１と外側ケーシング２０は熱伝導により加熱されるようになるが、この際、内外のケーシング１９，２０間の各流路２２の空気２３が加熱されるために、該各流路２２内に、下方から上方に向かう空気２３の自然対流が発生させられるようになる。これにより各流路２２には該各流路２２の下方位置から常に新たな空気２３、すなわち低温の空気２３が引き込まれて、該空気２３が下方から上方へ流されるようになることから、この各流路２２内に流れる空気２３により流路２２の周縁部となるケーシング１８は冷却されるようになる。
【００１５】
又、上記各流路２２は、外側ケーシング２０が上下方向に分割されて中間部に開放部２４が設けられていることから上下方向に不連続となっており、上段及び下段の各流路２２内に別々に空気２３の自然対流が生じ、しかも流路２２が短かくなっていることから、空気２３は高温になる前に流出できて、冷却効率が高められる。
【００１６】
このように、上下別々の流路２２内に下方から常に低温の空気２３を冷却用の空気として導入して上方へ流すことができることから、ケーシング１８を効率良く冷却することができる。
【００１７】
又、ケーシング１８を、連結部材２１にて一体に連結してなる二重壁構造とすることができることから、該ケーシング１８の強度を従来の一重壁構造のケーシング１５に比して高めることができる。
【００１８】
次に、図２は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したと同様の構成としてあるケーシング１８の流路２２の周縁部、すなわち、内側ケーシング１９の外側面と、連結部材２１の両側面と、外側ケーシング２０の内側面の各所要位置に、流路２２の内側に向けて放熱用の板状のフィン２５を多数設置するようにするか、又は連結部材２１の両側面のみにフィンを付けるようにする。その他、図１（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００１９】
本実施の形態によれば、上記フィン２５によって流路２２内を自然対流によりに流れる空気２３との接触面積を増加させることができて、放熱効率を更に高めることができる。
【００２０】
次いで、図３は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したものと同様の構成としてあるケーシング１８における各連結部材を、長手方向に沿って波板状に屈曲させた形状の連結部材２１ａとし、且つ該各連結部材２１ａをピッチが揃うように配置したものである。その他、図１（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００２１】
本実施の形態においても、自然対流により流路内に流れる空気２３と流路２２周縁部との接触面積を増加させることができて、放熱効率を更に高めることができる。
【００２２】
更に、図４（イ）（ロ）（ハ）は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図７（イ）（ロ）に示してある従来のガラス溶融炉に適用するようにしたものである。すなわち、ケーシング１５の外側面に取り付けてある多数の補強用リブ１７の外側に外側ケーシング２６を配して各補強用リブ１７に溶接にて固定させ、上記ケーシング１５の外側面と各補強用リブ１７の両側面と、外側ケーシング２６の内側面とにより図１（イ）（ロ）に示した流路２２と同様の空気２３の流路２７を形成させるようにしたものである。
【００２３】
又、上記外側ケーシング２６は、図１（イ）（ロ）に示した外側ケーシング２０と同様に上下に二分割して途中に開放部２８を形成し、流路２７を上下方向に不連続とするようにしてある。
【００２４】
更に、外側ケーシング２６は、ケーシング１５の各側面と対峙する平面毎に分割された構成とすると共に、各外側ケーシング２６の上端部内側面における各補強用リブ１７と対応する位置に、該各補強用リブ１７に取り付けて支持させるための取付部２９を設けた構成とする。上記取付部２９は、図４（ハ）に示す如く、各補強用リブ１７を、一対の突部３０の間に挿入し、ボルト３１にて挟むことにより補強用リブ１７への固定を行うようにしてある。
【００２５】
本実施の形態によれば、従来のケーシング１５に外側ケーシング２６を取り付けることにより、図１（イ）（ロ）の実施の形態の流路２２と同様の流路２７を容易に形成することができることから、従来のケーシング１５の冷却効率を容易に向上させることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図３では、連結部材２１を波板状に屈曲する形状として示したが、流路２２内の空気２３の自然対流を妨げないようにすれば、曲げる形状は自在に決定してよいこと、図４に示した外側ケーシング２６は、取付部２９を介して補強用リブ１７にボルト３１にて挟んで取り付けるようにしたものを示したが、補強用リブ１７の外側端部に外側ケーシング２６を容易に取り付けることができるようにすることができれば、図５に示す如く、外側ケーシング２６の上下の分割部分を、開放部２８となる所要間隔を隔てて配置すると共に、横方向の所要間隔位置に配した上下方向に延びる連結棒３２を介して連結して一体とし、この一体化された外側ケーシング２６を、上端部内側面における各補強用リブ１７と対応する位置に配した引掛け部３３を各補強用リブ１７の上端部に引掛けることにより既存のケーシングに外側から容易に取り付けて支持させることができ、しかる後に、外側ケーシング２６をリブ１７に溶接して固定させるようにしてもよく、更に、図３及び図４に示した流路２２，２７に図２に示した如きフィン２５を設けるようにしてもよいこと、その他、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。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のガラス溶融炉によれば、ケーシングに収納された耐火レンガ製の溶融炉本体内にて高レベル廃液とガラス原料とを溶融させて溶融ガラス化させるようにしてあるガラス溶融炉において、上記ケーシングを、上記溶融炉本体に取り付ける内側ケーシングと、該内側ケーシングの外側面に直角方向に取り付けて横方向に所要間隔に並べた上下方向に延びる板状の連結部材と、該各連結部材の外側に上記内側ケーシングと平行となるように配置して上下２分割として中間部に空気が流出入するための開放部を設けられるようにした外側ケーシングとからなる構成として、上記内側ケーシングの外側面と、連結部材の両側面と、上下の各外側ケーシングの内側面とにより、上下方向に延びる空気の流路を形成した構成としてあるので、流路に常に低温の空気を導くことができて、ケーシングの冷却効率を高くすることができるという優れた効果を発揮する。又、上下方向に延びる連結部材を、上下方向に沿い屈曲させた形状とした構成とすると、流路を長くして空気との接触面積を増加させることができることからケーシングの冷却効率をより向上させることができ、更に、流路の周縁部から該流路内にフィンを突設した構成とすると、流路の放熱面積を増加させることができてケーシングの冷却効率を更に向上させることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス溶融炉の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略斜視図、（ロ）は流路の切断拡大側面図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示すもので、流路の拡大平面図である。
【図３】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、一部切断概略側面図である。
【図４】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（イ）は概略斜視図、（ロ）は流路を示す切断概略側面図、（ハ）は取付部の拡大平面図である。
【図５】本発明の実施の更に他の形態を示す概略斜視図である。
【図６】ガラス固化処理に用いる装置の一例を示す概要図である。
【図７】従来のガラス溶融炉の一例の概略を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は斜視図である。
【符号の説明】
２  高レベル廃液
６  ガラス原料
１２  溶融炉本体
１５  ケーシング
１７  補強用リブ
１８  ケーシング
１９  内側ケーシング
２０  外側ケーシング
２１，２１ａ  連結部材
２２  流路
２３  空気
２４  開放部
２５  フィン
２６  外側ケーシング
２７  流路
２８  開放部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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