(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵容器(12)の上方に設けられて搬送管(14)の一端が設けられ前記搬送管(14)の一端に粉末を供給しかつ粉末の供給量を調整可能に構成された粉末供給装置(17)と、
前記搬送管(14)の一端に搬送ガスを供給して前記粉末供給装置(17)により供給された粉末を前記搬送管(14)の他端側に案内する搬送ガス供給装置(11)と、
前記搬送ガスの供給圧力を検出する供給ガス圧力センサ(16)と、
上端が閉塞され下部が前記貯蔵容器(12)の上部に取付けられ側部に排出口(13c)が形成された排気筒(13b)と前記排気筒(13b)が包囲するように前記排気筒(13b)の閉塞された上端に取付けられ上端が前記搬送管(14)の他端に設けられた短管(13a)とを有し前記短管(13a)を介して粉末を搬送ガスとともに前記貯蔵容器(12)内に充填すると同時に前記貯蔵容器(12)内部のエアを前記排気筒(13b)を介して前記排出口(13c)から外部に排出可能に構成された充填装置(13)と、
前記排出口(13c)に接続されガス流量を検出する流量センサ(21)とガス流量を調整可能に構成された調整弁(22)とを有しかつ前記調整弁(22)と前記排出口(13c)の間に排出ガス圧力センサ(23)が設けられた排気管(18)と、
前記調整弁(22)の下流側の前記排気管(18)に設けられ前記容器(12)から排出されたガスに含有される浮遊粉末を回収するバックアップフィルタ(27)と、
前記供給ガス圧力センサ(16)、前記流量センサ(21)及び前記排出ガス圧力センサ(23)の検出出力により前記粉末供給装置(17)、前記搬送ガス供給装置(11)及び前記調整弁(22)とを制御するコントローラ(24)と
を備えた粉末供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末を貯蔵容器に充填するための粉末供給制御装置に関する。更に詳しくは、ウラン濃縮工場等において発生する粉末状の廃棄物を外部に漏洩させることなく貯蔵容器に充填させる粉末供給制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウラン濃縮工場において残留する劣化ＵＦ6の量はＵＦ6原料の９０％近くに達する。この劣化ＵＦ6は、これまであらゆる用途の可能性が検討されたにもかかわらず、その発生量の多くを振り向けられるような用途はなく、大部分が単に貯蔵されているのが現状である。商業用ウラン濃縮工場の長い運転経験を持つ米国でも排出される大量の劣化ＵＦ6は円筒状の密閉型貯蔵容器であるＵＦ6シリンダに充填して貯蔵しており、その処理に苦慮している。わが国においてもウラン濃縮工場の運転が進むにつれて劣化ＵＦ6の貯蔵量は増大しつつあり、その量が膨大なものになることは明らかである。
【０００３】
しかし、劣化ＵＦ6は現在鋼製のシリンダに充填されて貯蔵されており、用途のないこの物質はほとんど永久的に貯蔵されねばならない。これらの大量貯蔵は容器の長期間にわたる耐腐食性等の管理面の問題の他に、ＵＦ6の形態で貯蔵すると膨大な量のフッ素資源が死蔵するという資源的経済的な欠点もある。
これらの点を解消するために、本出願人はウランの濃縮工場で天然ウランあるいは回収ウランから製造されたＵＦ6を原料としてＵ235を濃縮する際に多量に残留するＵ235濃度の低い劣化ＵＦ6から無水フッ化水素を回収再利用する方法を提案した（特公平４−７０２４３）。この方法によればＵＦ6をＵ3Ｏ8に変換することによりＵＦ6の状態で貯蔵する方法に比較して貯蔵の安全性が高められ、かつ従来死蔵されている劣化ＵＦ6のフッ素資源を経済的に有効活用を図ることができる利点がある。
【０００４】
しかし、再転換したＵ3Ｏ8は粉末であることから、粉末を充填する作業性を考慮して従来ドラム缶等の開口部が比較的大きい容器に充填して保管されている。このため上記方法が普及されれば、従来ＵＦ6を貯蔵していたシリンダは上述した再転換により不要になり、この処分が問題となる。即ちＵＦ6を貯蔵していたシリンダは放射性廃棄物として処理されなければならず、放射性廃棄物の増大を招くとともに、このシリンダは長さ４ｍ、直径１．２ｍの巨大な鉄製容器であるため、そのスクラップ化には多大の設備と費用を要するという未だ解決すべき問題が残されていた。
【０００５】
これらの点を解消するために、本出願人はウランを濃縮することにより生じた劣化ＵＦ6をＵ3Ｏ8粉末に再転換し、この再転換したＵ3Ｏ8粉末を空容器となったシリンダに給排口を介して充填するＵＦ6シリンダの再利用方法を提案した（特開平８−２４８１９２）。この方法によれば、劣化ウランを再転換したＵ3Ｏ8粉末を貯蔵することにより放射性廃棄物としての使用済みＵＦ6シリンダの発生量を減少させ、資源の有効利用が図られるとともに、劣化ウランをＵ3Ｏ8粉末の形態で貯蔵することにより貯蔵中の問題点が少ない利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、給排口を介してシリンダ内部に粉末であるＵ3Ｏ8粉末を充填するにはＵ3Ｏ8粉末を充填すると同時に充填した粉末の量だけシリンダ内の空気を外部に排出させる必要がある。ここで、シリンダの給排口はドラム缶における開口部に比較して小径であり、Ｕ3Ｏ8粉末を充填する箇所と内部の空気を排出する箇所が近接するため、シリンダの内部で浮遊するＵ3Ｏ8粉末が排出空気に混入する不具合がある。Ｕ3Ｏ8粉末のシリンダへの充填作業における排出空気へのＵ3Ｏ8粉末の混入量は、シリンダ内に充填されたＵ3Ｏ8粉末の量が増加してＵ3Ｏ8粉体界面がシリンダ内部で上昇することにより徐々に増加し、その粉体界面がシリンダの給排口に近づくと急激に増加することが知られている。
【０００７】
この場合、排出空気の流路にバックアップフィルタを設けることも考えられるが、比較的多くのＵ3Ｏ8粉末が排出空気に混入した場合にはフィルタからＵ3Ｏ8粉末を回収する作業が頻発し、Ｕ3Ｏ8粉末のシリンダへの充填作業が円滑に行われない問題点がある。一方、Ｕ3Ｏ8粉末の排出空気への混入量は排出される空気流量に比例し、この混入量はＵ3Ｏ8粉末が沈降するため十分な時間を付与することにより低減できること、並びに排出される空気量を一定にした場合にＵ3Ｏ8粉末の排出空気への混入による排出空気の実質的体積の増加及びＵ3Ｏ8粉末の混入に伴う流動抵抗の増加に起因して排出空気の圧力が上昇することは経験的事実から明らかなところである。
本発明の目的は、貯蔵容器への粉末供給量を制御することにより排ガスへの粉末の混入量を低減して粉末の容器への充填作業を簡素化しうる粉末供給制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、貯蔵容器１２の上方に設けられて搬送管１４の一端に設けられ搬送管１４の一端に粉末を供給しかつ粉末の供給量を調整可能に構成された粉末供給装置１７と、搬送管１４の一端に搬送ガスを供給して粉末供給装置１７により供給された粉末を搬送管１４の他端側に案内する搬送ガス供給装置１１と、搬送ガスの供給圧力を検出する供給ガス圧力センサ１６と、上端が閉塞され下部が貯蔵容器１２の上部に取付けられ側部に排出口１３ｃが形成された排気筒１３ｂと排気筒１３ｂが包囲するように排気筒１３ｂの閉塞された上端に取付けられ上端が搬送管１４の他端に設けられた短管１３ａとを有し短管１３ａを介して粉末を搬送ガスとともに貯蔵容器１２内に充填すると同時に貯蔵容器１２内部のエアを排気筒１３ｂを介して排出口１３ｃから外部に排出可能に構成された充填装置１３と、排出口１３ｃに接続されガス流量を検出する流量センサ２１とガス流量を調整可能に構成された調整弁２２とを有しかつ調整弁２２と排出口１３ｃの間に排出ガス圧力センサ２３が設けられた排気管１８と、調整弁２２の下流側の排気管１８に設けられ容器１２から排出されたガスに含有される浮遊粉末を回収するバックアップフィルタ２７と、供給ガス圧力センサ１６、流量センサ２１及び排出ガス圧力センサ２３の検出出力により粉末供給装置１７、搬送ガス供給装置１１及び調整弁２２とを制御するコントローラ２４とを備えた粉末供給制御装置である。
【０００９】
搬送ガスにより搬送された粉末は充填装置１３により搬送ガスとともに貯蔵容器１２内に充填され、貯蔵容器１２内部に存在する空気等のガスは排出口１３ｃから外部に排出される。排出口１３ｃから排出された排ガスはその後排気管１８の内部を通過し、排出ガス圧力センサ２３によるガス圧と流量センサ２１によるガス流量とが検出された後、バックアップフィルタて浮遊粉末が回収されて排ガス処理系に送られる。
排出ガスへの粉末の混入量が増加すると排出ガス圧力センサ２３が検出する排ガス圧力は上昇する。コントローラ２４は流量センサ２１の検出出力に基づき所定の排ガス流量になるように排気管１８に設けられた調整弁２２を制御する。コントローラ２４は排出ガス圧力センサ２３の検出出力に基づき排出ガスが所定の圧力になるように搬送ガス供給装置１１及び粉末供給装置１７を制御する。更に、粉末が容器１２に完全に充填された際に生じる供給ガス圧力センサ１６の所定値以上の供給ガスの供給圧力を検出するとき、コントローラ２４は粉末の供給及び粉末搬送用ガスの供給を停止させるように粉末供給装置１７及び搬送ガス供給装置１１を制御するとともに、シリンダ１２内部のガスの外部への排出を停止するように調整弁を制御する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１に示すように、粉末供給制御装置１０は搬送ガス供給装置１１と、粉末を貯蔵容器１２内に充填しかつ容器１２内のエアを排出口１３ｃから外部に排出可能に構成された充填装置１３とを備える。搬送ガス供給装置１１は圧縮された窒素ガス等の搬送用ガスが充填されたガスタンク１１ａと、このタンク１１ａと搬送管１４の一端を接続する接続管１１ｂとを有し、接続管１１ｂにはガスの供給量を調整可能に構成されたバルブ１１ｃが設けられる。バルブ１１ｃ下流側の接続管１１ｂにはガスの供給圧力を検出する供給ガス圧力センサ１６が設けられ、タンク１１ａ内のガスは接続管１１ｂを介して搬送管１４の一端に供給可能に構成される。
【００１１】
搬送管１４の一端には充填すべき粉末をその搬送管１４の一端に供給する粉末供給装置１７が設けられる。本実施の形態における粉末供給装置１７は、図示しないが、半径方向の複数の羽根でポケットを形成したロータを有するロータリベーンフィーダであって、搬送管１４の一端に供給する粉末の供給量をそのロータの回転速度を制御することにより調整可能に構成される。この粉末供給装置１７により搬送管１４の一端に供給された粉末は、搬送ガス供給装置１１が搬送管１４の一端に搬送ガスを供給することにより搬送管１４の他端側に案内するように構成される。
【００１２】
充填装置１３は搬送管１４の他端に取付けられ、図２に示すように、搬送ガスにより搬送された粉末を貯蔵容器１２内に案内する短管１３ａと、短管１３ａを包囲するように設けられた排気筒１３ｂとを有する。排気筒１３ｂの上端は閉塞されて短管１３ａに取付けられ、排気筒１３ｂの側部には排出口１３ｃが形成される。この排気筒１３ｂの下部には貯蔵容器１２の給排口１２ａに螺合する雄ねじ部材１３ｅがパッキン１３ｄを介して取付けられ、雄ねじ部材１３ｅを貯蔵容器１２の給排口１２ａに螺合することにより充填装置１３は容器１２に取付けられ、充填装置１３は搬送ガスにより搬送管１４を介して搬送された粉末を搬送ガスとともに短管１３ａを介して貯蔵容器１２内に充填すると同時に、図の矢印で示すように、容器１２内部のエアを排気筒１３ｂに形成された排出口１３ｃから外部に排出可能に構成される。
【００１３】
充填装置１３の排出口１３ｃには排気管１８の一端が接続される。図１に戻って、排気管１８には排出口１３ｃから排出された排ガスのガス流量を検出する流量センサ２１と、ガス流量を調整可能に構成された調整弁２２が設けられる。また、調整弁２２と排出口１３ｃの間の排気管１８には更に排出ガス圧力センサ２３が設けられる。また、排気管１８の他端には貯蔵容器１２内のガスを外部に強制的に排出可能なブロア２６が設けられ、調整弁２２の下流側の排気管１８には貯蔵容器１２から排出されたガスに含有される浮遊粉末を回収するバックアップフィルタ２７が設けられる。
【００１４】
流量センサ２１及び排出ガス圧力センサ２３の検出出力はコントローラ２４に接続され、コントローラ２４には更に、搬送ガスの供給圧力を検出する供給ガス圧力センサ１６の検出出力が接続される。コントローラ２４の制御出力は、搬送ガス供給装置１１におけるバルブ１１ｃとエア調整弁２２及び粉末供給装置１７に接続され、コントローラ２４は供給ガス圧力センサ１６、流量センサ２１及び排出ガス圧力センサ２３の各検出出力により搬送ガス供給装置１１におけるバルブ１１ｃとエア調整弁２２及び粉末供給装置１７とを制御するように構成される。
なお、本実施の形態における貯蔵容器１２はＵＦ6を貯蔵していたＵＦ6シリンダであり、このシリンダ１２はシリンダ揺動装置３１により垂直に把持される。シリンダ揺動装置３１は鉛直状態のシリンダ１２を所定の角度αだけ揺動させるもので、シリンダ１２を把持する把持部材３１ａと、その把持部材３１ａをベースに設けられた支軸３１ｂを介して揺動させるエアシリンダ３１ｃとにより構成される。エアシリンダ３１ｃにはエア配管３１ｅを介してエアタンク３１ｄが接続される。エア配管３１ｅの途中には電磁弁３１ｆが設けられ、電磁弁３１ｆにはコントローラ２４の制御出力が接続される。
【００１５】
このように構成された粉末供給制御装置の動作を、劣化ＵＦ6を転換することにより得られたＵ3Ｏ8粉末のＵＦ6シリンダへの充填を例に説明する。
図１に示すように、充填容器であるシリンダ１２は長さ４ｍ、直径１．２ｍの円筒状の密閉型貯蔵容器１２であり、このシリンダ１２の頂部となる蓋にはＵＦ6ガス給排口１２ａが形成される（図２）。このガス給排口１２ａは頂部の中心より外れており、充填装置１３はシリンダ１２の蓋の斜め上方に取付けられる。シリンダ１２はシリンダ揺動装置３１に垂直に把持され、Ｕ3Ｏ8粉末を搬送管１４に供給する粉末供給装置１７はシリンダ１２の上方に設けられる。先ず、シリンダ１２に充填するＵ3Ｏ8粉末を粉末供給装置１７により搬送管１４の一端に供給するとともに、搬送ガス供給装置１１のバルブ１１ｃを開放して搬送管１４の一端に搬送ガスを供給する。これにより、粉末供給装置１７により供給された粉末は搬送管１４の他端側に案内される。
【００１６】
図２に示すように、搬送ガスにより搬送された粉末は充填装置１３の短管１３ａを介して搬送ガスとともにシリンダ１２内に充填される。一方、Ｕ3Ｏ8粉末の充填とともに、図１に示すブロア２６を作動させることにより、シリンダ１２内部のガスは図２の矢印で示すように、排気筒１３ｂに形成された排出口１３ｃからシリンダ１２の外部に排出される。排出口１３ｃから排出された排ガスは排気管１８の内部を通過する。排気管１８を通過時に、排出ガス圧力センサ２３によりガス圧力が、また流量センサ２１によりガス流量が検出される。フィルタ２７及びブロア２６を通過したガスは排ガス処理系に送られる。
シリンダ１２内に充填された粉末はシリンダ１２の底部から充填され、粉末充填当初では粉体界面がシリンダ１２の底部近傍にあるため、シリンダ１２の上部に設けられた充填装置１３の排出口１３ｃからの排ガス中への浮遊Ｕ3Ｏ8粉末の混入は微量である。このため、排出口１３ｃから排出された排気管１８の内部を通過する排ガスの圧力センサ２３が検出するガス圧力と流量センサ２１が検出するガス流量はほとんど変動しない。コントローラ２４はこの場合におけるガス圧力とガス流量を初期状態として記憶する。
【００１７】
シリンダへＵ3Ｏ8粉末の充填作業を継続するとシリンダ内に充填されたＵ3Ｏ8粉末の量が増加してＵ3Ｏ8粉体界面がシリンダ内部を上昇し、圧力センサ２３が検出する排ガス圧力が増加する。コントローラ２４は圧力センサ２３の検出出力に基づき排気管１８に設けられた調整弁２２を制御して初期状態の流量になるように排気管１８を絞る。排気管１８を絞る時には、シリンダ１２の内部から排出される排ガス流量を調整弁２２により調整する。コントローラ２４はこの排出ガス圧力センサ２３の検出出力に基づき搬送ガス供給装置１１におけるバルブ１１ｃ及び粉末供給装置１７を制御して初期状態の排ガス圧力となるようにＵ3Ｏ8粉末の供給量及び搬送ガスの供給量を減少させる。このようにして、排ガス流量が制限された場合におけるシリンダ１２の内部ガス圧力の上昇を防止するとともに、Ｕ3Ｏ8粉末が沈降するため十分な時間を付与することにより排ガスへ所定値以上の粉末が混入することを防止する。
【００１８】
シリンダ１２内にＵ3Ｏ8粉末が更に充填され、同時にコントローラ２４による粉末供給装置１７、搬送ガス供給装置１１及び調整弁２２の制御が継続されると、図２の実線Ａで示すように、短管１３ａの下端近傍にまで粉体界面が近いた段階から、最終的に破線Ｂで示すように粉体界面が短管１３ａの下端に接する。粉体界面が短管１３ａの下端に接すると、Ｕ3Ｏ8粉末のそれ以上の充填は不能になり、搬送ガス供給装置１１における供給ガス圧力センサ１６の検出出力が上昇する。供給ガス圧力センサ１６の検出出力の上昇を検出したコントローラ２４は、粉末供給装置１７による粉末の供給及び粉末搬送用ガスの供給を停止させるように粉末供給装置１７及び搬送ガス供給装置１１を制御するとともに、シリンダ１２内部のガスの外部への排出を停止するように調整弁２２を制御する。
【００１９】
ここで、充填装置１３がシリンダ１２頂部の蓋の中心より外れて斜めに取付けられたこと及びＵ3Ｏ8粉末の安息角θに起因して、図３（ａ）に示すように鉛直状態のシリンダ１２内には、粉末のレベルが短管１３ａの下端まで達しても、シリンダ１２内にはＵ3Ｏ8粉末が充填されないスペースが生じる。このため、本実施の形態では、粉末の供給及び搬送用ガスの供給を停止させシリンダ１２内部のガスの外部への排出を停止させるとともに、コントローラ２４は電磁弁３１ｆを作動させてエアシリンダ３１ｃを駆動させるように構成される。エアシリンダ３１ｃの駆動により図３（ａ）に示す鉛直状態にあったシリンダ１２は図３（ｂ）に示す角度αだけ傾く。この角度αは鉛直状態にあったシリンダの短管１３ａの鉛直線に対する傾斜角に相応する。
【００２０】
シリンダ１２が角度αだけ傾くと、図３（ａ）で示したスペースの位置がシリンダ内で変わるため、再び図２の実線Ａで示す粉末レベルになり、短管１３ａからのＵ3Ｏ8粉末の充填が再開され、この充填はコントローラ２４が供給ガス圧力センサ１６の所定値以上の供給ガスの供給圧力を再び検出するまで行われる。これにより、シリンダ１２内に約９８％の充填率でＵ3Ｏ8粉末を充填できる。図示しないがシリンダ揺動装置３１の把持部材３１ａに振動装置を併設すれば、ほぼ１００％の充填率でＵ3Ｏ8粉末を充填することもできる。この場合、例えばＵ3Ｏ8粉末の密度が４ｇ／ｃｍ3、シリンダ１２の容積が４ｍ3とすれば、シリンダ内には１６トンのＵ3Ｏ8粉末を充填することができる。充填が完了したシリンダは把持部材３１ａから取外され、図１に示す台車３２に水平状態にして載せられ、所定の貯蔵庫まで搬送されるとともに、バックアップフィルタ２７に捕集された容器１２から排出された浮遊粉末を回収して作業を終了する。
【００２１】
なお、粉末を充填する際には粉末の充填性を考慮し、ブロア２６により貯蔵容器１２の内部を弱負圧にしておくことが好ましい。
また、上述した実施の形態では、コントローラ２４が制御を開始する基準となる排ガス流量及び排ガス圧力を、粉末充填当初の排出口１３ｃから排出された排気管１８の内部を通過する排ガスの初期状態のガス圧力とガス流量を入力して基準としたが、基準となる排ガス流量及び排ガス圧力は経験則に基づいて別途コントローラ２４に作業員が入力することにより行っても良い。この場合、流量センサ２１及び排出ガス圧力センサ２３の検出出力と調整弁２２による排ガス流量の調整量の関係を予め定められた値に基づき入力することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、粉末供給装置と、搬送ガス供給装置と、供給ガス圧力センサと、充填装置と、排ガス流量を検出する流量センサとこのガス流量を調整可能に構成された調整弁と排出ガス圧力センサとが設けられた排気管と、バックアップフィルタと、コントローラとを備え、搬送ガスにより搬送された粉末を充填装置により搬送ガスとともに貯蔵容器内に充填し、貯蔵容器内部のガスは排出口から排気管を介して容器外部に排出するように構成したので、粉末を容器外部に漏すことなく充填することができる。
【００２３】
また、排出口から排出された排ガスは排気管の内部を通過し、排出ガス圧力センサによるガス圧と流量センサによるガス流量とが検出され、排ガス処理系に送られる。粉末の排ガスへの混入に伴うガス圧力の増加を排出ガス圧力センサが検出するとコントローラは所定の排気流量になるように調整弁を制御する。この一連の動作と同時にコントローラは所定の排出ガス圧力になるように搬送ガス供給装置及び粉末供給装置を制御する。この結果、貯蔵容器への粉末供給量が制御され、適切な排ガス流量及び排ガス圧力を得ることにより、排ガスへの浮遊粉末の混入量を低減させることができる。
更に、粉末が容器に完全に充填された際に生じる供給ガス圧力センサの所定値以上の供給ガスの供給圧力を検出するとき、コントローラは粉末の供給及び粉末搬送用ガスの供給を停止させるように粉末供給装置及び搬送ガス供給装置を制御するとともに、シリンダ内部のガスの外部への排出を停止するように調整弁を制御するので、貯蔵容器内部に粉末が完全に充填された状態における外部への粉末の漏洩を禁止し、粉末の容器への充填作業を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉末供給装置の構成図。
【図２】その充填容器に取付けられた充填装置を示す断面図。
【図３】その充填容器への粉末の充填状況を示す断面図。
【符号の説明】
１１  搬送ガス供給装置
１２  シリンダ（貯蔵容器）
１３  充填装置
１３ｃ  排出口
１４  搬送管
１６  供給ガス圧力センサ
１７  粉末供給装置
１８  排気管
２１  流量センサ
２２  調整弁
２３  排出ガス圧力センサ
２４  コントローラ
２７  バックアップフィルタ
【図１】
0004168462.tif 000002
【図２】
0004168462.tif 000003
【図３】
0004168462.tif 000004