DE4005748A1 - Ablassvorrichtung fuer einen glasschmelzofen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ablaßvorrichtung im Boden eines Glasschmelzofens für vorzugsweise Glasschmelzen mit darin enthaltenen hochradioaktiven Abfällen gem. dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Abfüllung von Glasschmelzen aus einem keramischen Glasschmelzofen, in welchem hochradioaktive Ab­ fälle in Glas eingeschmolzen werden sollen, mit der Möglich­ keit den Glasfluß der Schmelze zu dosieren und beliebig zu starten oder zu stoppen. Die Glasschmelze fließt dabei durch einen speziellen Glasauslaufkanal im flüssigen Zustand ab. Beim Unterschreiten der Schmelztemperatur erstarrt die Schmelze zu festem Glas und verschließt dadurch die Auslauf­ strecke. Die erforderlichen Temperaturen werden bei dieser Art von Auslaufvorrichtungen im allgemeinen durch eine induktive Erwärmung erzeugt.

In der DE-PS 28 42 505 ist die Ablaßvorrichtung eines Glas­ schmelzofens für radioaktive Abfälle dargestellt, bei welcher es beim Starten des Glasflusses zu Schwierigkeiten beim Auf­ schmelzen des erstarrten Glases dadurch kommen kann, daß an lokalen Stellen Temperaturschwankungen bzw. zu geringe Tempe­ raturen auftreten. Bei einer weiteren gem. diesem genannten Stand der Technik hinsichtlich ihrer Starteigenschaften durch das Verlegen in Richtung Ofen inneren verbesserten Ablaß- bzw. Auslaufvorrichtung treten durch das höhere Temperaturniveau vermehrt Leckageprobleme durch Umkriechen des Auslaufstutzens auf. Diese Leckagen haben sich beim mehrjährigen Betrieb mit solchen Auslaufstutzen gezeigt.

Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Ablaßvor­ richtung dieser Art für Glasschmelzen in der Weise zu verbes­ sern, daß keine Leckageströme in den Spalten zwischen den be­ heizten Elementen der Auslaufvorrichtung und den Bauelementen des Ofens mehr auftreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfin­ dung die Merkmale vor, die im Kennzeichen des Anspruches 1 un­ ter d) angegeben sind. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung gehen aus den Merkmalen d1) bis d5) der Unteransprüche hervor.

Gem. der vorgeschlagenen Erfindung wird nun durch die Schaf­ fung von thermisch und/oder mechanisch wirkenden Kriechbarrie­ ren bzw. Kühlzonen an den äußeren Rändern des Auslaufstutzens und mit gleichzeitig erzwungenen mehrfachen Umlenkbarrieren für die Glasschmelze am Umkriechen des Auslaufstutzens gehin­ dert und damit Glasleckagen ausgeschlossen.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im fol­ genden und anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert:

Es zeigt

die Fig. 1 eine Ablaßvorrichtung der herkömmlichen Art, bei der die genannten Probleme Auftreten und

die Fig. 2 die neue Ablaßvorrichtung gem. der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.

Wie bereits erwähnt treten bei herkömmlichen Ablaßvorrichtun­ gen, wie in der Fig. 1 gezeigt Leckageprobleme durch Umkrie­ chen des Auslaufstutzens auf. Diese Leckageströme, die durch die Beheizung des Stutzens verursacht werden, sind in der Fig. 1 punktiert von a) bis d) dargestellt und umkriechen den Auslaufstutzen A, der eine ziemlich gleichmäßige Wandstärke aufweist und dessen im Querschnitt T-förmig ausgebildeter Kopfflansch B in die Keramiksteine des Ofenbodens C fest ein­ gebettet ist. Die Erfindung setzt nun hier an, um diese Leckageströme a bis d entlang des Kopfflansches B und des Schaftes vom Auslaufstutzen A zu verringern bzw. unmöglich zu machen.

Einzelheiten der neuen Ablaßvorrichtung sind nun in der Fig. 2 dargestellt:

Die neue Vorrichtung ist rotationssymmetrisch unterhalb bzw. im unteren Teil des Bodens 2 eines keramischen Glasschmelz­ ofens 1 angeordnet, in welchem sich eine Glasschmelze 3 mit eingeschmolzenem hochradioaktiven Abfällen befindet. Die Be­ heizung des Ofens folgt mittels nicht dargestellter Elektro­ den. Hauptelement der Auslaufvorrichtung ist der rotationssym­ metrische, in seinem Hauptteil aus massivem elektrischen leit­ fähigen Material, vorzugsweise Inconel 690 bestehenden Aus­ laufstutzen 4 mit T-förmigem Querschnitt, der an seinem oberen Ende einen Andrückflansch 5 aufweist und dessen unterer Teil das Auslaufrohr 6 bildet. Der Auslaufstutzen 4 sitzt unter dem Auslaufstein 7, beide werden von dem Auslaufkanal 8, 9 durch­ setzt. Der untere Teil 9 des Kanales im Auslaufrohr 6 wird in­ duktiv durch eine innen gekühlte Spule 10 beheizt, die das Auslaufrohr 6 umwindet.

Der Auslaufstutzen 4 ragt durch die Öffnung 11 der Trageplatte 12, von welcher der Ofen 1 getragen wird. Über der Öffnung 11 sitzt der Ringflansch 13 als tragendes Verbindungselement auf der Trageplatte 12. Er weist ebenfalls eine Öffnung 14 auf, durch die das Auslaufrohr 6 von unten herausragt. Oberhalb des Ringflansches 13 befinden sich nun die Besonderheiten der Vor­ richtung:

Der Andrückflansch 5 des Auslaufstutzens 4 weist mehrere ther­ misch und mechanisch durch Umlenkung wirkende Barrieren gegen Kriechströme aus der Schmelze im Spalt a bis d auf. Unter ei­ ner termischen Barriere wird hierbei ein - von dem gefährdeten Spalt aus gesehen - in Richtung Wärmequelle bzw. die Wärme lei­ tendes Bauelement liegendes Teil mit niedrigerer Temperatur gesehen, welches eine geringere Wärmekapazität aufweist und sich deshalb von seiner kühleren Umgebung schneller abkühlen läßt. Ein solches Teil läßt einen an ihm entlang verlaufenden Kriechstrom erstarren, da durch seine besondere geometrische Ausbildung der Wärmenachfluß von der Wärmequelle her (z. B. von der Heizung 10) verringert ist.

Eine solche erste thermische Barriere wird durch den scheiben­ förmigen Kragen 15 erzeugt, der den Andrückflansch 5 horizotal ringförmig umgibt, mit ihm materialeinheitlich ist und der eine geringere Wandstärke bzw. Dicke als diese aufweist. Als wei­ tere zweite Barriere ist der Andrückflansch 5 nach unten hin topfförmig ausgebildet, wobei sich dem Topfteil 16 unten ein topfförmiger und materialeinheitlicher Kragen 17 anschließt, der ebenfalls geringere Wandstärke als der Andrückflansch 5 oder das Topfteil 16 aufweist. Mechanisch bzw. durch Umlenkung wirkende Barrieren werden nun durch die verschiedenen Winkel zwischen den beiden Kragen 17 gebildet, an deren Außenseite der Spalt zwischen den Keramiksteinen 18 bis 20 mehrfach umge­ lenkt wird. Dadurch wird ein hoher Druckverlust in einem evtl. Kriechstrom gegen den statischen Druck der heißen Glasschmelze 3 erzwungen.

Eine weitere Besonderheit besteht darin, daß der Ringflansch 13 mit seinem hochstehenden, oberen Rand 21 in den dünnen Kra­ gen 17 hineinragt, d. h. der Rand 21 liegt etwas höher als die Unterkante des Kragens 17. Diese Überlappung erzeugt weitere Barrieren in Richtung Öffnung 14, durch die eine evtl. Leckage austreten könnte. Auf dem Rand 21 liegt über den Isolierstei­ nen 20 der Andrückflansch 5.

Im Zwischenraum zwischen dem Rand 21 und dem Andrückrand 5 be­ finden sich Keramiksteine 20. Weitere Keramiksteine 19 füllen den Hohlraum im Bereich der o. g. Überlappung. Diese Steine bilden nun aufgrund ihrer niedrigeren Wärmekapazität und schlechtere Wärmeleitung ebenso wie die Steine 18 Zonen nied­ rigerer Temperatur, so daß ein möglicherweise zu erwartender Kriechstrom durch Einfrieren gestoppt werden kann.

Im folgenden kurz die Funktion der Einrichtung:

Zum Ablassen der Schmelze 1 wird der Stutzen 4 mittels der Spule 10 induktiv beheizt. Der Glasausfluß erfolgt durch die Kanäle 8 und 9 zur Austrittsöffnung 22 hin. Leckageströme kön­ nen dabei durch die im vorstehenden beschriebenen Effekte nicht mehr entlang der Außenfläche des Andrückflansches bis zu der Öffnung 4 gelangen.

Das wesentliche der erfindungsgemäßen Ablaßvorrichtung besteht somit darin, daß in Fließrichtung des Spaltes a bis d zwischen der Oberfläche des oberen Teiles bzw. des Andrückflansches 5 vom Auslaufstutzen 4 und den an diesen anliegenden Bauelemen­ ten 7, 18, 19, 10 sich ein oder mehrere thermisch und/oder me­ chanisch wirkende Kriechbarrieren befinden, die einen Kriech­ strom des geschmolzenen Glases durch Einfrieren und/oder Druckverlust abstoppen.

Bezugszeichenliste:

 1 Glasschmelzofen
 2 Boden
 3 Glasschmelze
 4 Auslaufstutzen
 5 Andrückflansch
 6 Auslaufrohr
 7 Auslaufstein
 8 Auslaufkanal in 7
 9 Auslaufkanal in 6
10 Spule
11 Öffnung
12 Trageplatte
13 Ringflansch
14 Öffnung
15 scheibenförmiger Kragen
16 Kopfteil
17 topfförmiger Kragen
18 Isoliersteine
19 Isoliersteine
20 Isoliersteine
21 Rand
22 Austrittsöffnung

Claims (5)

1. Ablaßvorrichtung im Boden eines Glasschmelzofens für vor­ zugsweise Glasschmelzen mit darin enthaltenen hochradioak­ tiven Abfällen mit

• a) einem induktiv beheizten Auslaufstutzen (4) mit T-förmi­ gem Querschnitt, der von einem Auslaufkanal (9) durch­ setzt ist und der durch eine Öffnung (11) nach unten aus dem Ofen (1) ragt,
• b) einem Auslaufstein (7) mit Auslaufkanal (8) fluchtend über den Andrückflansch (5) des Auslaufstutzens (4),
• c) einem den Auslaufstutzen (4) am Andrückflansch (5) von unten stützenden Ringflansch (13), der sich an den Trage- bzw. Bodenplatten (12) des Ofens (1) abstützt und durch dessen Öffnung (14) das Auslaufrohr (6) des Stutzens (4) ragt,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• d) In Fließrichtung des Spaltes a bis d zwischen den Ober­ flächen des oberen Teil- bzw. Andrückflansches (5) vom Auslaufstutzen (4) und der an diesen anliegenden Bauele­ mente (7, 18, 19, 20) befinden sich ein oder mehrere thermisch und/oder mechanisch wirkende Kriechbarrieren, die einen Kriechstrom der Glasschmelze durch Einfrieren und/oder Druckverlust abstoppen.

2. Ablaßvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

• d1) Um den Andrückflansch (5) des Auslaufstutzens (4) herum ist horizontal ringförmig und materialeinheitlich mit ihm ein scheibenförmiger Kragen (15) verbunden, der ge­ ringere Wandstärke als dieser aufweist und der in die Isoliersteine des Ofenbodes (2) eingebettet ist.

3. Ablaßvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch die weiteren Merkmale:

• d2) Der Andrückflansch (5) ist nach unten topfförmig ausge­ bildet, wobei der Topfteil (16) weiter nach unten in einen ring- bzw. topfförmigen Kragen (17) dünnerer Wand­ stärke ausläuft.

4. Ablaßvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

• d3) Der tragende Ringflansch (13) besitzt einen hochstehen­ den Rand (21), auf welchem sich der Andrückflansch (5) über Isoliersteine (20) abstützt.
• d4) der hochstehende Rand (21) des Ringflansches (13) ragt in einen ringförmigen Kragen (17), wobei dessen Unter­ kante tiefer gelgen ist, als die Randoberfläche,
• d5) der Zwischenraum zwischen Ringflansch (13) und Andrück­ flansch (5) bzw. Topfteil und Kragen (17) ist dicht mit Isoliersteinen (20) ausgefüllt.