(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱溶融された廃棄溶融物を薄肉鋼製の受容器に収容して受容器と共に廃棄体として冷却固化するための冷却装置であって、前記加熱溶融された廃棄溶融物を収容するための薄肉鋼製の受容器と、この受容器の底部及び周囲に密着して該受容器を収容するための保持容器とを具備するとともに、前記保持容器が熱伝導率 5.8Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料で構成されてなることを特徴とする溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項２】
保持容器が熱伝導率11.6Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料で構成されてなる請求項１に記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項３】
保持容器を形成する材料が、ステンレス鋼材、炭素鋼材、銅材、アルミニウム材のうちの１つ、あるいはこれらのうちの２つ以上の積層材である請求項１又は２に記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項４】
保持容器が、冷却媒体の流路を備えてなる請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項５】
保持容器が、受容器の周囲に密着する部分に少なくとも縦方向の凹溝を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項６】
保持容器が、縦方向に２又は３分割されてなる請求項１乃至５のいずれかに記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項７】
保持容器が、底部と受容器の周囲に密着する部分とに分割され、且つ受容器の周囲に密着する部分が縦方向に２又は３分割されてなる請求項１乃至５のいずれかに記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項８】
保持容器の外周側に、保持容器の外壁に向けて冷却媒体を吹き付ける冷却媒体吹き付け装置を備えてなる請求項１乃至７のいずれかに記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【請求項９】
廃棄溶融物が、無機廃棄物、下水汚泥、ごみ焼却灰、放射性廃棄物の１種以上を溶解させる廃棄物溶融炉から排出される溶融物である請求項１乃至８のいずれかに記載の溶融処理後の廃棄体の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融処理後の廃棄体の冷却装置に関し、詳細には、各種の無機物、金属、並びに有機物を含む一般の廃棄物、下水汚泥、都市ごみ及びこれらの焼却灰、更に低レベルの放射性廃棄物等をプラズマアーク、誘導加熱、燃焼加熱などの手段により融点以上に加熱処理した後の溶融物を冷却固化して、廃棄体を製造する際に用いられる冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや下水汚泥の焼却工場より排出される焼却灰は、従来ごみの最終処分場に埋め立て処分されていた。また、原子力発電所より発生する低レベルの放射性廃棄物、例えば原子力容器を囲む建物のコンクリートや鉄骨などの建築廃材、配管材等といった無機物はそのままの状態で、また配線材料や衣類といった可燃物、難燃物は焼却灰として混在されドラム缶に収納して保管、蓄積されてきた。しかし、近年、処分場や保管場所の容量、期限などの関係から、これらの廃棄物の体積を極力減少させる技術の要求が高まってきた。
【０００３】
上記廃棄物の見かけ体積を減少させるためには、廃棄物を融点以上に加熱し、その後冷却固化させる溶融固化法が最も一般的な方法であって、これまで加熱手段としてプラズマアーク、誘導加熱、燃焼加熱などの加熱手段を備えた溶融炉を用いて様々なプロセスが提案され、一部は実用もされている。
【０００４】
ところで、上記に提案されている溶融炉を用いたプロセスにおいては、溶融した廃棄物を冷却固化する必要がある。この冷却固化手段としては、対象廃棄物が低レベル放射性雑固体廃棄物の場合ではあるが特開平 9− 90096号公報に提案されているものがある。
【０００５】
上記の公報に提案されている冷却固化手段は、それまでに知られている▲１▼溶融物を水槽内に滴下しガラス状の粒状物質となしたり、▲２▼溶融物を固化室内の水冷鋳型で冷却固化したり、あるいは▲３▼溶融物をるつぼごと冷却室で冷却したりする方法が、▲１▼の方法では水や冷却媒体等が放射能等に汚染され、汚染による二次廃棄物が出る問題、▲２▼の方法では鋳型から取り出された固化体が取扱中に破損、飛散する問題、▲３▼の方法では溶融処理に耐えさせるため厚肉なるつぼを用いる必要から廃棄物の減容効率が低下する問題、等を有していることから、これらの問題を改善するためになされたものであって、溶融炉から排出される溶融物を、厚肉耐火構造の保持容器に保持された薄肉鋼製の受容器に減圧雰囲気で充填し、自然冷却により溶融物中の溶存ガス及び巻き込みガスによる溶融物中の気泡を放出するとともに、溶融物を比重差により金属層とスラグ層に分別形成し、溶融物の凝固後、保持容器ごと冷却フード内で冷却する、といった冷却固化手段が採られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に提案の冷却固化手段は、冷却水、排ガス等の二次廃棄物の発生を抑制し得るとともに、溶融物中の気泡が放出されていることから減容比を高めることができ、また、溶融物の固化形状を最終廃棄体（ドラム缶）の形状に近い大きさ、形にできることから処分場や保管場所での廃棄体の収容効率を高めることができる。等の作用効果が期待されるものの、次の如き問題が懸念される。すなわち、
(1) 溶融物を厚肉耐火構造の保持容器に保持された薄肉鋼製の受容器に充填するため、薄肉鋼製の受容器が変形したり、溶損することが懸念され、万一受容器が大きく変形した場合、あるいは溶損した場合には溶融物が保持容器外にまで流れ出すといった重大な事故につながる可能性がある。
(2) 自然冷却により溶融物中の溶存ガス及び巻き込みガス等の気泡を放出するとともに、溶融物を比重差により金属層とスラグ層に分別形成しており、冷却処理速度が遅くなるばかりか冷却室容積、冷却ファン等の冷却室付帯設備が大掛かりなものとなりコストが増大する。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶融炉から排出される廃棄溶融物の処理工程において、薄肉鋼製の受容器を変形や溶損させることなく、薄肉鋼製の受容器内に充填された溶融物を安全且つ迅速に冷却し得るとともに、冷却室の小スペース化及び冷却ファン等の冷却室付帯設備のコストを抑制し得る溶融処理後の廃棄体の冷却装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置は、加熱溶融された廃棄溶融物を薄肉鋼製の受容器に収容して受容器と共に廃棄体として冷却固化するための冷却装置であって、前記加熱溶融された廃棄溶融物を収容するための薄肉鋼製の受容器と、この受容器の底部及び周囲に密着して該受容器を収容するための保持容器とを具備するとともに、前記保持容器が熱伝導率 5.8Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料で構成されてなるものである。
【０００９】
上記の構成では、薄肉鋼製の受容器が、その底部及び周囲を密着して保持容器内に収容されるので、しかも保持容器は熱伝導率 5.8Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料で構成されているため、溶融炉で加熱溶融された廃棄溶融物を薄肉鋼製の受容器内に注入、収容しても、溶融物の熱は薄肉鋼製の受容器壁から保持容器壁へと速やかに伝熱され、薄肉鋼製の受容器が高温に曝される時間が短く、受容器の変形や溶損を防止することはもとより、溶融物を速やかに冷却固化させることができる。またこれにより、冷却室の小スペース化が図られるとともに、大掛かりな冷却設備が不要となりコストダウンが期待できる。このような作用効果をより効果的に得る、すなわち急速な抜熱効果を得るためには、前記保持容器を熱伝導率11.6Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料で構成することが好ましい。
【００１０】
そして、上記本発明においては、特に限定するものではないが、保持容器を形成する材料としてステンレス鋼材（熱伝導率：16Ｗ／ｍ・Ｋ）、炭素鋼材（熱伝導率：43Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅材（熱伝導率： 386Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミニウム材（熱伝導率： 164Ｗ／ｍ・Ｋ）を単独、あるいは２つ以上を積層して用いることができる。このような材料を保持容器に用いることで、上記作用効果をより効果的且つ経済的に享受することができる。また特に放射性物質の廃棄溶融物の処理の場合には前記材料に積層させて鉛材や樹脂材を積層させて用いることもでき、冷却室での放射線遮蔽効果の向上が期待できる。
【００１１】
また、上記本発明においては、保持容器が、冷却媒体の流路を備えてあってもよい。このように冷却媒体の流路を設けることで、より冷却効果が増し、薄肉鋼製の受容器の変形や溶損の防止はもとより、薄肉鋼製の受容器内に注入、収容する溶融物を効率よく冷却することができる。
【００１２】
また、上記本発明においては、保持容器が、受容器の周囲に密着する部分に少なくとも縦方向の凹溝を有するものであってもよい。この凹溝を設けることで、薄肉鋼製の受容器内に溶融物を注入、収容した際に生じる受容器の膨張を吸収させることができる。
【００１３】
また、上記本発明においては、保持容器が、縦方向に２又は３分割されてあってもよいし、あるいは底部と受容器の周囲に密着する部分とに分割され、且つ受容器の周囲に密着する部分が縦方向に２又は３分割されてあってもよい。このような分割構成とすることにより、受容器の底部と周囲の保持容器への密着がより確実なものにでき、より冷却効果が増し、薄肉鋼製の受容器の変形や溶損の防止はもとより、薄肉鋼製の受容器内に注入、収容する溶融物を効率よく冷却することができる。また、冷却固化後の廃棄体の取り出しが容易になる。
【００１４】
また、上記本発明においては、保持容器の外周側に、保持容器の外壁に向けて冷却媒体を吹き付ける冷却媒体吹き付け装置を備えてあってもよい。このような冷却媒体吹き付け装置を設けることで、保持容器の外周側からの抜熱効果を上げることができ、より冷却効果が増し、薄肉鋼製の受容器の変形や溶損の防止はもとより、薄肉鋼製の受容器内に注入、収容する溶融物を効率よく冷却することができる。
【００１５】
なお、上記本発明に係る冷却装置は、廃棄溶融物が無機廃棄物、下水汚泥、ごみ焼却灰、放射性廃棄物の１種以上を溶解させる廃棄物溶融炉の排出側に設備され、廃棄物溶融炉から排出される溶融物を収容して冷却するのに用いられるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。
【００１７】
冷却装置１は、薄肉鋼製の受容器２と保持容器３を備えて構成され、薄肉鋼製の受容器２は底部４と円筒部５を有する容器であって、底部４と円筒部５の肉厚は約10mmのものである。
【００１８】
保持容器３は、内径が前記受容器２の外径とほぼ等しい円筒部６と底部７を有する肉厚約 100mmのステンレス鋼製の容器であって、左右容器体８，９に２分割可能に構成されるとともに、円筒部６の分割端面の外側部にはフランジ10, 11が設けられ、このフランジ10, 11にボルト・ナット12を取り付けることで一体化が可能に構成されている。なお、本例では、保持容器３を２分割した場合を例としたが、３分割であってもよい。４分割となると一体化の作業や操作に時間を要するため好ましくなくなる。また一体化するためにフランジ10, 11とボルト・ナット12による例としたが、一体化と共に後記する受容器２との密着性が得られるのであれば、特にその構成は限定するものではなく、例えば容器体８，９の背面に設けられたシリンダにより進退駆動させてもよいし、あるいは金属バンドで簡便に締めつける構造としてもよい。また保持容器３は有底の円筒体としてもよいが、薄肉鋼製の受容器２との密着部分を多くするように配慮する必要がある。
【００１９】
上記冷却装置１は、薄肉鋼製の受容器２を左右容器体８，９で挟み付けるようにして保持容器３内に収容した後、左右容器体８，９のフランジ10, 11にボルト・ナット12を取付けるとともにナットを締めつけて構成される。このように構成された冷却装置１は、図示省略するが、溶融炉の排湯室にセットされ廃棄溶融物13を注入、収容した後、冷却室に移送され、冷却室で薄肉鋼製の受容器２内の廃棄溶融物13を冷却固化する。そして、廃棄溶融物13が冷却固化した後、ボルト・ナット12を緩め左右容器体８，９に分離し、薄肉鋼製の受容器２とその受容器２内で冷却固化した廃棄物とからなる廃棄体を取り出す。取り出し後、保持容器３はその内部に薄肉鋼製の受容器２がセットされ冷却装置１として繰り返し使用される。
【００２０】
冷却装置１は、上記の如く使用されるものであり、保持容器３が肉厚約 100mmのステンレス鋼で構造されているので、熱伝導性に優れるとともに、熱容量が大きいことから、薄肉鋼製の受容器２内に収容した廃棄溶融物13を、受容器２を変形、溶損させることなく迅速に冷却固化させることができる。また冷却固化が迅速に行えるので、大掛かりな強制冷却設備が不要であり冷却室の小スペース化が図られるとともに、大掛かりな冷却設備が不要な分コストダウンが期待できる。
【００２１】
図２は、本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の別の実施形態の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。この図に示す例の冷却装置14は、保持容器３を、底部15と受容器２の周囲に密着する部分（円筒部）16とに分割して構成するとともに、更に前記円筒部16を縦方向に２分割して円筒部体17, 18に構成し、底部15と円筒部体17, 18とに、及び円筒部体17と18とに図示省略する図１に示すフランジ及びボルトナットと同様の締結手段を設けて構成した外は、上記図１に示す冷却装置１と同じ構成のものである。
【００２２】
上記のように構成された冷却装置14であっても、上記図１に示す冷却装置１と同様に使用できるとともに、段落番号〔００２０〕に示す作用効果を得ることができる。
【００２３】
図３は、本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の別の実施形態の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。この図に示す例の冷却装置19は、図２に示す保持容器３の円筒部体17, 18の外周面に冷却媒体の流路20を上から下に蛇行させて設けるとともに、図示省略するが下部に冷却媒体の供給口、上部に冷却媒体の排出口を設けるとともに、排出口からの冷却媒体を再冷却して循環可能に配管した構成の外は、上記図２に示す冷却装置と同じ構成のものである。なお、本例では、冷却媒体の流路20を円筒部体17, 18のみに設けた例を示したが、底部15にも設けてもよいことは言うまでもない。
【００２４】
上記のように構成された冷却装置19であっても、上記図１に示す冷却装置１乃至図２に示す冷却装置14と同様に使用できるとともに、段落番号〔００２０〕に示す作用効果を得ることができる。また、本例では、冷却媒体の流路20を設けたことで、若干冷却コストが増すものの、強制冷却により冷却効果が増し、薄肉鋼製の受容器２内に収容した廃棄溶融物13を、受容器２を変形、溶損させることなくより迅速に冷却固化させることができる。
【００２５】
また、上記のような冷却効果を得るのに、図２に二点鎖線で示すように、円筒部16の外周に間隔をおいて冷却媒体（ガス）の噴出装置（ノズル）21を配設してもよい。このように噴出装置21を配設して保持容器３（容器体８，９や円筒部16）の外周面を強制冷却しても、上記段落番号〔００２４〕と同様の作用効果を得ることができる。なお、このように保持容器３の外周側を冷却ガスを吹き付けて強制冷却する場合には放熱効果を上げるために保持容器３の外周に放熱フィンを設けるようにしてもよい。
【００２６】
図４は、本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の別の実施形態の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。この図に示す例の冷却装置22は、図２に示す保持容器３の円筒部体17, 18の内周面に縦方向の凹溝23を略等間隔で４箇所設けた構成の外は、上記図２に示す冷却装置14と同じ構成のものである。なお、本例では、凹溝23を円筒部体17, 18の中央より下方に設けた例を示したが、これは、凹溝23の高さを薄肉鋼製の受容器２内に収容される廃棄溶融物13の高さに合わせたもので、上方まで設けてもよいことは言うまでもない。また、図１ａは、図１ｂの凹溝23上を断面示した。
【００２７】
上記のように構成された冷却装置22であっても、上記図１に示す冷却装置１乃至図２に示す冷却装置14と同様に使用できるとともに、段落番号〔００２０〕に示す作用効果を得ることができる。また、本例では、凹溝23をを設けたことで、薄肉鋼製の受容器２内に廃棄溶融物13を注入、収容した際に生じる受容器２の膨張を吸収させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置であれば、薄肉鋼製の受容器をその底部及び周囲を密着して保持容器内に収容できるので、しかも保持容器は熱伝導率 5.8Ｗ／ｍ・Ｋ以上（より好ましくは11.6Ｗ／ｍ・Ｋ以上）の材料で構成されているので、廃棄物溶融炉で加熱溶融された廃棄溶融物を前記薄肉鋼製の受容器内に注入、収容しても、溶融物の熱は薄肉鋼製の受容器壁から保持容器壁へと速やかに伝熱でき、薄肉鋼製の受容器が高温に曝される時間を短くでき、該受容器の変形や溶損を防止することができるとともに、収容した廃棄溶融物を速やかに冷却固化させることができる。また前記の構成であるので、冷却室の小スペース化が図られるとともに、大掛かりな冷却設備が不要となりコストダウンが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。
【図２】本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の別の実施形態の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。
【図３】本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の別の実施形態の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。
【図４】本発明に係る溶融処理後の廃棄体の冷却装置の別の実施形態の説明図であって、ａは断面図、ｂは上面図である。
【符号の説明】
１：冷却装置            ２：薄肉鋼製の受容器    ３：保持容器
４：受容器の底部        ５：受容器の円筒部      ６：保持容器の円筒部
７：保持容器の底部      ８，９：容器体          10, 11：フランジ
12：ボルト・ナット      13：廃棄溶融物          14：冷却装置
15：保持容器の底部                16：保持容器の円筒部
17, 18：保持容器の円筒部体        19：冷却装置
20：冷却媒体の流路      21：冷却媒体の噴出装置  22：冷却装置
23：凹溝
【図１】
0003732961.tif 000002
【図２】
0003732961.tif 000003
【図３】
0003732961.tif 000004
【図４】
0003732961.tif 000005