JP2568010Y2 - ガラス溶融炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、放射性廃棄物のガラス
固化プラント等におけるガラス溶融炉に係わり、特に、
ガラス溶融槽内の溶融ガラスを循環させて対流を促進さ
せるための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガラス固化プラントは、原子力
発電プラントの使用済燃料再処理関連施設で発生する高
レベル放射性廃液等の廃棄物をガラス固化処理して、取
り扱い性を向上させるために設けられるものである。該
ガラス固化プラントでは、気密室に収容されているガラ
ス溶融炉の中に、放射性廃液等の廃棄物およびガラス素
材を送り込んで溶融させるとともに、これらの溶融混合
物を他に用意した容器内に充填して徐冷固化させ、さら
に、漏洩検査のための空気汚染モニターリング等の一連
のガラス固化処理を実施するようにしている。

【０００３】図３は、ガラス溶融炉の従来例を示すもの
で、このガラス溶融炉は、耐火物、断熱材等を複合させ
た構造物で囲まれた溶融槽１の側壁２に、先端面を内方
に臨ませた一対の電極３が水平状態に設けられ、また、
溶融槽１の底部壁４の中心に、上面を溶融槽１の内部に
臨ませた底部電極５が設けられるとともに、溶融槽１の
天井壁６には、被溶融物の投入を行なうための原料供給
口７や、溶融槽１内で発生したオフガスの排出口（図示
略）等が配設される。

【０００４】このようなガラス溶融炉においては、被溶
融物が前述の高レベル放射性廃棄物（廃液）やガラス材
料であると、一対の電極３の間、あるいは、電極３と底
部電極５との間に介在する導電体である溶融ガラスに電
流を流すことによって、抵抗発熱を生じさせて高温状態
を維持し、溶融物である溶融ガラスの中に十分な量の放
射性元素を混入させた状態とした後、底部電極５と一対
の電極３との間にも電流を流して、底部電極５の近傍の
溶融ガラス（放射性元素を取り込んだ状態の溶融ガラ
ス）を加熱して流動性を高め、この溶融ガラスを底部壁
４の底部電極５に開けた排出口８及びその下部の流下ノ
ズル９から容器（キャニスター）に流下させて必要量充
填し、その後の冷却によって徐々に固化状態に導く固化
処理が行なわれる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たガラス溶融炉では、溶融したガラス素材と放射性廃棄
物との対流による混合効率が十分ではなく、そのため溶
融ガラス中に取り込まれない放射性廃棄物が偏在してし
まうおそれがあった。また、溶融ガラス側から原料側へ
の対流伝熱が十分ではなく、炉内プレナム壁から原料側
への輻射伝熱も不十分となって溶融炉の処理能力が十分
確保できない問題もあった。更に、溶融したガラス素材
と放射性廃棄物との混合効率が十分でないために、溶融
槽の炉底に白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｃ等）が
堆積し易くなり、加熱用電極間の短絡などの不都合を招
く問題もあった。

【０００６】本考案は上記事情に鑑みてなされたもの
で、溶融槽内の溶融ガラスを循環させて対流を促進さ
せ、ガラス素材と放射性廃棄物との混合、均一化をより
一層向上させるとともに、炉内の熱効率を向上させるこ
とのできるガラス溶融炉の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案におけるガラス溶
融炉は、ガラス溶融炉本体に囲まれた溶融槽の内部に対
をなす電極を設け、該電極の間に介在する導電体に通電
することにより抵抗発熱を生じさせて、溶融槽内でガラ
ス等の被溶融物を溶融状態とするガラス溶融炉におい
て、溶融槽の側方に隔壁を介して配される側部キャビテ
ィと、該側部キャビティの底部と溶融槽の底面との間に
配されこれらを連通する下部スロートと、側部キャビテ
ィの液位部分と溶融槽の液位部分との間に配されこれら
を連通する上部スロートと、側部キャビティの内部に配
され加圧流体の駆動力により溶融ガラスを溶融槽内に送
り込んで溶融ガラスを循環させるエアーリフト手段とを
有している技術を採用している。

【０００８】

【作用】エアーリフト手段により側部キャビティに加圧
流体を送り込むと、溶融槽内の溶融ガラスが側部キャビ
ティを通って循環流動するので、溶融槽内の溶融ガラス
の対流が促進される。また、溶融ガラス面上のホットト
ップ割合を保持し、炉内プレナム壁から原料側への輻射
伝熱を促進させる。更に、溶融したガラス素材と放射性
廃棄物との対流による混合効果の促進が期待できるの
で、炉底に白金族元素が堆積するのを抑制することがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本考案におけるガラス溶融炉の一実施
例を図１および図２に基づいて説明する。これらの図
中、符号１１はガラス溶融炉本体、１２は溶融槽、１３
は溶融ガラス、１４は側部キャビティである。

【００１０】ガラス溶融炉本体１１は、溶融槽１２を囲
む、アルミナ・クロム系等の耐火レンガ層、固形断熱材
により構成される固形断熱層、柔軟性を有する断熱材に
より構成される最外層断熱層などを有する断熱層と、こ
れら断熱層を囲む金属製ケーシングなどから構成されて
いる。このガラス溶融炉本体１１の上部には、溶融槽１
２に連通する原料投入口１５が設けられている。また、
ガラス溶融炉本体１１の炉底には、溶融槽１２内の溶融
ガラス１３を流下させて、図示略の容器に充填するため
の流下ノズル１６が設けられている。

【００１１】溶融槽１２内には、先端が溶融ガラス１３
に達するように一対の電極１７が対向して配置されてい
る。また、溶融炉本体底部には底部電極１８が設けられ
ている。これら一対の電極１７の間、あるいは、電極１
７と底部電極１８との間に電流を流すことにより、これ
ら電極間に介在する導電体である溶融ガラス１３に抵抗
発熱を生じさせ、溶融槽内を高温状態を維持できるよう
になっている。

【００１２】溶融炉１２の側部には、隔壁を介して複数
の側部キャビティ１４が設けられている。側部キャビテ
ィ１４は、縦穴状に形成され、その上端は開口してい
る。これら側部キャビティ１４と溶融槽１２との間に
は、側部キャビティ１４の底部と溶融槽１２の底面との
間に配されこれらを連通する下部スロート１９と、側部
キャビティ１４の液位部分と溶融槽１２の液位部分との
間に配されこれらを連通する上部スロート２０とが設け
られている。

【００１３】側部キャビティ１４の内部には、加圧流体
供給パイプ（以下、供給パイプと略記する）２１が挿入
されている。この供給パイプ２１の先端は、側部キャビ
ティ１４の底部近傍に達するように挿入されている。ま
た、その上端はコンプレッサを備えた加圧流体供給系２
２に接続されている。加圧流体供給系２２から供給され
る加圧流体は、供給パイプ２１を通り、側部キャビティ
１４内の溶融ガラス１３中に送り出される。この加圧流
体としては、空気、窒素ガス、アルゴンガス等の加圧ガ
スが用いられる。

【００１４】加圧流体供給系２２を駆動させて側部キャ
ビティ１４内に加圧流体（加圧ガス）を送り込むと、加
圧流体が、気泡Ｂとなって側部キャビティ１４の内部を
上昇することにより、側部キャビティ１４内にある溶融
ガラス１３を図１の矢印で示すように上昇させ、溶融ガ
ラス１３が上部スロート２０を通って溶融槽１２に流れ
込む。 一方、溶融槽１２の底面（底部電極１８の上面）
近傍の溶融ガラス１３は、底部電極１８の上面近傍と接
続状態の下部スロート１９を通って側部キャビティ１４
の内部に流れ込む。その結果、溶融槽１２内の溶融ガラ
ス１３が、図１の矢印で示すように循環するとともに、
底部電極１８の上面近傍に、放射性物質が堆積している
場合であると、この放射性物質を、溶融ガラス１３とと
もに矢印で示すように移動させるものとなる。

【００１５】前述のガラス溶融炉では、ホウケイ酸ガラ
スなどのガラス素材および放射性廃液等の廃棄物を原料
投入口１５から投入し、各電極１７，１８の間に電流を
流して溶融槽１２内を高温状態とし、ガラス素材や廃棄
物を溶融状態とする。ガラス素材および廃棄物を投入し
た際に生じるオフガスは、図示略のオフガス排出経路を
通って溶融槽１２内から吸引排出される。なお、図１中
の符号２２は、ガラス素材および放射性廃棄物を原料と
して投入した際に形成されるコールドキャップである。

【００１６】そして、加圧流体供給系２２を駆動させ、
供給パイプ２１により側部キャビティ１４の内部に加圧
流体を送り込むと、前述したように、気泡Ｂとともに溶
融ガラス１３が、エアリフトポンプの原理により上昇し
て、循環させられるものとなり、加圧流体供給系２２か
ら加圧ガスが供給される供給パイプがエアリフト手段２
１となる。

【００１７】このように側部キャビティ１４を通して溶
融槽１２内の溶融ガラス１３を循環させ、溶融槽１２内
の対流を促進することにより、溶融ガラス中に原料をよ
り一層均一に混合することができる。また、溶融ガラス
１３の対流を促進することにより、溶融ガラス面上のホ
ットトップ割合を保持し、炉内プレナム壁から原料側へ
の輻射伝熱を促進するとともに、コールドキャップ下部
において溶融ガラス側から原料側への対流伝熱を促進さ
せ、その結果、溶融炉の処理能力を増大することができ
る。更に、溶融ガラス素材と放射性廃棄物とを均一に混
合できるので、溶融炉の底に白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，
Ｐｄ，Ｔｃ等）が堆積するのを抑制できる。

【００１８】溶融槽１２で十分に混合された放射性廃棄
物を含む溶融ガラス１３は、溶融槽１２底部の流下ノズ
ル１６を開け、別に用意した容器に充填され、徐冷後、
密封してガラス固化体とする。

【００１９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案のガラス溶
融炉によれば、次のような優れた効果が得られる。エアリフト手段により、側部キャビティの内部に溶融
ガラスの上昇流を発生させているため、溶融槽の底部近
傍における溶融ガラスの対流を促進させて、ガラス素材
中に放射性物質を均一に混合することができる。 溶融槽の内部の対流に基づいて生じる側部における溶
融ガラスの下降流と、側部キャビティで溶融ガラスを上
昇させて溶融槽の内部に送り込むことにより生じる下降
流との方向が一致し、相乗効果により全体の対流を促進
させて、溶融炉の処理能力を増大することができる。 溶融ガラス素材と放射性物質との混合に加えて、溶融
槽の底面近傍に下部スロートを接続して溶融ガラスを側
部キャビティに取り込むことにより、放射性物質が偏在
して炉底に白金族元素が堆積する現象の発生を抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案におけるガラス溶融炉の一実施例を示す
側面断面図である。

【図２】図１と同じガラス溶融炉の正面断面図である。

【図３】従来のガラス溶融炉を例示する正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ ガラス溶融炉本体 １２ 溶融槽 １３ 溶融ガラス １４ 側部キャビティ １７ 電極 １８ 底部電極 １９ 下部スロート ２０ 上部スロート ２１ 加圧流体供給パイプ（エアーリフト）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 坂井 彰 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川 島播磨重工業株式会社 豊洲総合事務所 内 (56)参考文献 特開 昭51−28107（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス溶融炉本体（１１）に囲まれた溶
   融槽（１２）の内部に対をなす電極（１７）を設け、該
   電極の間に介在する導電体に通電することにより抵抗発
   熱を生じさせて、溶融槽内でガラス等の被溶融物を溶融
   状態とするガラス溶融炉において、溶融槽の側方に隔壁
   を介して配される側部キャビティ（１４）と、該側部キ
   ャビティの底部と溶融槽の底面との間に配されこれらを
   連通する下部スロート（１９）と、側部キャビティの液
   位部分と溶融槽の液位部分との間に配されこれらを連通
   する上部スロート（２０）と、側部キャビティの内部に
   配され加圧流体の駆動力により溶融ガラス（１３）を溶
   融槽内に送り込んで溶融ガラスを循環させるエアーリフ
   ト手段（２１）とを有しているガラス溶融炉。