JP3912717B2

JP3912717B2 - Radioactive waste incineration melting processing apparatus and incineration melting processing method

Info

Publication number: JP3912717B2
Application number: JP2000049490A
Authority: JP
Inventors: 昌典神田; 豪立本
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP2001242290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
原子力施設などから発生する可燃性、難燃性及び不燃性の雑固体廃棄物の焼却溶融に用いるのに適した放射性廃棄物の焼却溶融処理装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所などから発生する雑固体廃棄物の最終処理法として溶融処理が行われる。このような目的の放射性廃棄物の焼却溶融処理装置としては、次の特許公開公報などに記載されたものが知られている。
（１）特開昭６１−２０９３９９号公報
ここには、導電性を有し誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系、またはＣ−Ａｌ₂Ｏ₃系のセラミック発熱体からなる容器（ルツボ）に不燃性放射性廃棄物を収容して、常用溶融温度１３００〜１６００℃で溶融した後、そのまま冷却して溶融物をその容器中に固化させる、いわゆるインキャン方式といわれる方法が開示されている。この場合、固化物は容器とともに、ドラム缶などに収容されて所定の廃棄処理に供される。
【０００３】
ところで、雑固体廃棄物は発電所内で一般的に２００リットルドラム缶で貯蔵さている。一方、溶融後の固化体も２００リットルドラム缶に入れて埋設処分されるものである。そこで、このインキャン方式では、溶融用容器（ルツボ）ごと２００リットルドラム缶に入れる必要があることから、ルツボの大きさに制限を受けるとともに、ルツボは繰り返し使用ができないため処理コストが高額になるという問題があった。
【０００４】
また、焼却溶融する場合、まず可燃物と難燃物を燃焼させて灰化させた後、不燃物と一緒に溶融する方法（特開平７- ２６０１１９号公報）もあるが、廃棄物の持つエネルギーを有効に活用されないので、熱効率に劣り、処理時間もかかるという不具合があった。
また、可燃物と不燃物とを分別せずに焼却、溶融するのに、上記容器（ルツボ）を使用し、その加熱に誘導加熱と、液体または気体燃料を用いたバーナーの加熱を併用する方法（特許第２８８９５５８号明細書発行：平成１１年５月１０日）も知られているが、この場合も前記した容器の問題を解決するものではなかった。
【０００５】
（２）特開昭６１−２１０９９８号公報
ここに記載のものは、上記（１）と同様なＣ−ＳｉＣ系、またはＣ−Ａｌ₂Ｏ₃系のセラミック発熱体からなる容器に不燃性放射性廃棄物を収容して、常用溶融温度１３００〜１６００℃で溶融する点は前記に類似するが、この容器（ルツボ）の底には誘導加熱される出湯ノズルが設けられており、この部分を誘導加熱して溶融物を半連続的に取り出し可能とした、いわゆるメルター方式といわれるものである。
【０００６】
この方式では、溶融後の固化物を容器ごと廃棄処理することなく、容器自体は繰り返し使用が可能となる点で先の（１）のものより処理コスト面で大幅な改良が期待された。しかしながら、この実用化に際して、容器本体と出湯ノズルとを一体成形する場合、製作コストが高くなるうえ、容器本体と出湯ノズルとの境界部分が熱衝撃に対する弱点となり、短時間のうちに破損するという問題が生じて、その解決が実用上の課題となった。
【０００７】
（３）特開平６- ２７３５８７号公報
前記（１）インキャン方式または（２）メルター方式において、高融点廃棄物を溶融するために容器の上方から高温加熱が可能な非移行型プラズマ装置を設置したものである。
このようなプラズマ装置を併用する方式では、プラズマ装置自体の設備費用が高価であるうえ、プラズマトーチが極めて高温下で使用されるので損耗が激しく寿命が短い、さらに使用中にプラズマトーチを冷却して保護する必要があり、エネルギー効率が悪くなる他、プラズマガスには窒素や空気を使用するため、可燃物、難燃物を燃焼するには別途、多量の空気が必要となり、大型の排ガス系が必要となるなど、処理コストが高額になるという深刻な問題があった。
【０００８】
（４）特開平１１- ２６９６号公報
この方式は、上記（１）〜（３）の導電性材のルツボを用いるものとは異なり、耐火物で構築される溶融炉形式のものであり、外部からの誘導加熱にプラズマトーチを併用して、金属廃棄物は誘導加熱で、可燃物、難燃物および金属以外の不燃物をプラズマトーチで処理するようにしたものである。そして溶融物は、スライドバルブで制御され、出湯口から排出される。
【０００９】
この場合、処理容量を大きくできる利点があるものの、耐火物レンガなどを組み合わせて炉床、炉壁、炉天井などを構築した溶融炉を用いるので、使用中に炉構造体自体が損耗するため、定期的に大改修を行う必要があるうえ、寿命がルツボタイプの場合の耐火物より短く、解体された耐火物屑が放射性廃棄物として大量に発生するという問題もあった。
【００１０】
以上に説明したメルター方式では、例えばＣ−ＳｉＣ系、またはＣ−Ａｌ₂Ｏ₃系のセラミック発熱体からなる導電性材のルツボを用いる場合には、可燃物、難燃物、不燃物、金属質廃棄物など焼却、溶融対象物の種類や性状に関係なく処理でき、誘導加熱による熱効率にも優れているが、高温下での酸化や溶湯による浸食などによって溶損するのが避けられず、その耐用命数は、５０〜１００時間程度と短く、処理コストの点に問題があり、その長寿命化が期待される課題となっていた。
【００１１】
高温下で酸化や溶湯による浸食などによって溶損するのを防止するため、対象廃棄物の組成に応じた融点降下材を配合して溶融温度を低下させ、ルツボ温度を低くして運転することで前記酸化や溶損の速度を抑制してルツボの長寿命化を図ることもできるが、配合する融点降下材によって全体が増容量になり、コストアップにもなるという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、次の利点が得られる放射性廃棄物の焼却溶融処理装置を提供する。
（１）放射性廃棄物の可燃物、難燃物および不燃物を分別することなく一緒に焼却し、かつ溶融する。
（２）メルター方式を前提とし、構造を改良して、耐用命数を延長させ、ルツボのランニングコストを大幅に削減する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、本件出願の第１の発明である次の２種類の形態の放射性廃棄物の焼却溶融処理装置によって解決できる。
（第１形態）上部を解放したルツボ本体の底部から下方に延びる出湯ノズルを有する、焼却溶融対象物を収容するために誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系またはＣ−Ａｌ_２Ｏ_３系セラミック発熱体で形成したルツボと、そのルツボ本体と出湯ノズルの外周に各々に配置された誘導加熱用コイルを具備した放射性廃棄物の焼却溶融処理装置であって、前記ルツボ本体の底部排出孔に、ルツボ本体とは別個に作製した前記出湯ノズルを、出湯ノズルの上端部分とルツボ本体の排出孔部分とをあらかじめ上方拡径形状に形成して斜面当接構造として組付けて接続するとともに、前記ルツボの上方には、バーナノズルを前記焼却溶融対象物に向けた加熱バーナを配設したことを特徴とする放射性廃棄物の焼却溶融処理装置。
（第２形態）上部を解放したルツボ本体の底部から下方に延びる出湯ノズルを有する、焼却溶融対象物を収容するために誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系またはＣ−Ａｌ_２Ｏ_３系セラミック発熱体で形成したルツボと、そのルツボ本体と出湯ノズルの外周に各々に配置された誘導加熱用コイルを具備した放射性廃棄物の焼却溶融処理装置であって、ルツボ本体を耐火物からなる支持台座に載置するとともに、ルツボ本体とは別個に作製した前記出湯ノズルの上端に設けられたフランジを前記ルツボ本体の排出孔に嵌着させ、かつ前記支持台に支持させた状態に配置して、ルツボ本体と出湯ノズルとを組付けて接続するとともに、前記ルツボの上方には、バーナノズルを前記焼却溶融対象物に向けた加熱バーナを配設したことを特徴とする放射性廃棄物の焼却溶融処理装置。
【００１４】
また、本件出願の第２の発明である次の放射性廃棄物の焼却溶融処理方法によって解決できる。すなわち、前記第１、２形態の放射性廃棄物の焼却溶融処理装置を用いて、放射性廃棄物をルツボに収容して、その外周に配置した誘導加熱用コイルによる誘導加熱と、前記加熱バーナによる火炎加熱の少なくともいずれかの加熱により、焼却した後、溶融したうえ、前記誘導加熱用コイルの出力を制御して溶融物の温度を調節するとともに、前記出湯ノズルの外周に配置された誘導加熱用コイルの出力を制御して溶融物の温度を制御して、ルツボ内の溶融物の出湯開始および出湯停止の操作を行うことを特徴とする放射性廃棄物の焼却溶融処理方法である。
【００１５】
本発明によれば、誘導加熱される導電性材からなるルツボ本体によって、不燃物を効果的に溶融でき、底部から出湯ノズルを経て溶融物を適宜取り出すことができるメルター方式の利点を備える上、焼却溶融対象物に向けた加熱バーナを配設して可燃物、難燃物を効果的に焼却できるようにし、導電性ルツボ本体と同じく導電性出湯ノズルを組付けて接続し、従来の出湯ノズルの構造的弱点を改良して、耐用命数を大幅に向上することができた。
【００１６】
また、対象廃棄物を前記加熱バーナで直接加熱して焼却、溶融できるので、誘導加熱コイルによるルツボの加熱温度を低く制御できる。これにより、ルツボ素材の酸化や溶湯による浸食の速度を抑制し、ルツボの溶損を最小限にできるから、ルツボ自体の耐用命数を大幅に改善できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の焼却溶融処理装置に係る実施形態について、図１〜６を参照しながら説明する。
本発明の焼却溶融処理装置では、全体図である図１に示すように、焼却溶融対象物を収容するルツボ１として、上部を解放したルツボ本体１１の底部１２から下方に延びる出湯ノズル２１を有する構造を持ち、そのルツボ本体１１と出湯ノズル２１とを導電性材で形成し、かつそれぞれの外周には誘導加熱用コイル３１、３２を具備した点は従来と同様である。
【００１８】
そして、本発明の特徴とするところは、前記の導電性材で形成した前記ルツボ本体１１の底部１２には排出孔が設けられ、この排出孔の部分に、導電性材で形成した前記した出湯ノズルの端部を追って説明する第１、２形態のように組付けて接続し、溶融部物を下方に排出できるようにするとともに、前記ルツボ１の上方には、バーナノズル３３ａを前記焼却溶融対象物に向けた加熱バーナ３３を配設した点にある。
【００１９】
なお、図１の事例では、前記ルツボ１は、炉本体４内部に収容され、ルツボ１の上方は可燃ガスの燃焼ゾーン４１とされ、ルツボ１自体は耐火物からなる支持台座４２に載置され、その出湯ノズル２１は支持台座４２内の上下貫通孔４２ａ内に収容された状態で、炉本体の下部から出湯できるよう配置されている。また、炉本体の上部には、廃棄物送入口４３、必要に応じて空気を供給できる給気口４４、排ガス出口４５などを備えており、また炉本体の下部には、前記出湯ノズル２１から排出される溶融物を受け入れる受容器４６が準備され、この受容器４６は、昇降自在な台車４７に載置され、台車４７ごと系外から搬入され、また系外へ搬出される。
【００２０】
この焼却溶融処理装置を用いる処理方法が、本件第２の発明である放射性廃棄物の焼却溶融処理方法であって、この処理方法の第１の特徴とするところは、ルツボ１に収容した放射性廃棄物を加熱するに当たり、前記加熱バーナ３３による火炎加熱と、ルツボの外周に配置した誘導加熱用コイル３１による誘導加熱を併用可能とする点にあり、加熱バーナ３３による火炎加熱で対象廃棄物を直接加熱し、焼却、溶融できるので、誘導加熱用コイル３１によるルツボの誘導加熱温度を１３００〜１４００℃に低く制御できる利点がある。
【００２１】
また、この処理方法の第２の特徴とするころは、焼却した後、溶融したうえ、前記誘導加熱用コイル３１の出力を制御してルツボをさらに発熱させ、ルツボの誘導加熱温度を、例えば１５００〜１６００℃の高温度に調節して、または、出湯ノズル２１の外周に設けられた誘導加熱コイル３２の出力を制御して出湯ノズルを発熱させ、その温度を１２００〜１６００℃、好ましくは１５００〜１６００℃に調節して、溶融物の粘性を低下させて出湯開始させる点にある。
【００２２】
次に本発明において採用され得る各形態についてさらに説明する。
（１）焼却、溶融用ルツボ
本発明のルツボは、誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系、またはＣ−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミック発熱体から形成され、常用溶融温度１３００〜１６００℃の加熱下で可燃性、難燃性および不燃性の放射性廃棄物を焼却溶融するものであり、ルツボを収容する炉構造体を形成する耐火物、例えば支持台座４２などには溶融物が接触しないので、炉構造体の寿命が非常に長く、耐火物の取り替えなどの補修作業の負荷が激減できるとともに、それに伴う２次廃棄物発生量も非常に少ない。
【００２３】
処理対象は、可燃物、難燃物および不燃物のうちの１種類のみまたは２種類以上の組み合わせでもよい。それらを一緒に焼却溶融してもよいし、可燃物及び難燃物を焼却、灰化させてから不燃物と一緒に溶融しても差し支えない。
廃棄物送入口４３の上部には廃棄物送入機（図示せず）が設置されており、放射性の雑固体廃棄物が収納されたドラム缶（図示せず）を吊り下げ、ドラム缶ごと炉内のルツボ１に送入することもできるし、廃棄物がバラの状態または圧縮された状態の場合には、これらを開閉式のバケット（図示せず）等に充填して、ルツボ中に送入するようにすればよい。
【００２４】
第２の発明のように、焼却、溶融時の誘導加熱コイルによる導電性ルツボの加熱温度を、常用の溶融温度１３００〜１６００℃に比べて、１３００〜１４００℃程度に低く抑制できるので、高温下での酸化や溶湯による浸食などの溶損を低減でき、本発明では、耐用命数が１００〜２００時間以上となり、平均して約２倍に延びるなど大幅に改善されるにいたった。
【００２５】
（２）熱源として加熱バーナを併設する。
ルツボ本体１１の加熱用の誘導加熱用コイル３１とは別に設置する加熱バーナ３３には、可燃物や難燃物に着火して焼却を促進し、さらには残留しがちな未燃炭素分を燃焼する、ルツボ内の溶湯上部に浮いた未溶融物を溶融する、また溶融処理能力（速度）を高める、などの対象物を直接加熱する効用の他、放熱によって処理速度が遅くなりがちな溶湯上部の放熱を抑える保温効果もある。
このような目的のため、加熱バーナ３３は、焼却溶融対象物の量に応じて効率よく加熱できるように、上下に移動ができる構造とするのが好ましい。
【００２６】
本発明の加熱バーナ３３には、設備費や維持費がコスト高なプラズマトーチを用いる必要はなく、燃料と純酸素または高濃度酸素とを供給して、比較的高温度の燃焼火炎を生じさせることができる酸素バーナが好適であるが、石油系燃料または炭化水素系液化ガス燃料を用いる通常の燃焼バーナも適用できる。
【００２７】
また、加熱バーナ３３の燃料には、発電所から発生する廃油、廃活性炭、廃樹脂を活用すると経済性で好ましい。この場合、加熱バーナとしては油用（廃油との兼用可能）、廃活性炭兼廃樹脂用の２種類が必要となるが、交換式にして、いずれか１種が設置できるようにしても良い。勿論、発電所の廃棄物処理計画に応じて、いずれかの１種類のみでもよい。
また、加熱バーナ３３の過熱防止手段には空冷方式でもよいが、水冷方式とすることで、より高温な火炎を生じさせることができ、ガス量も減らすことができるので施設後段の排ガス処理系の容量を減らすことができ、より好ましい。
【００２８】
（３）ルツボ本体と出湯ノズルの組付け構造
本発明では、ルツボ本体１１の底部に組付けた導電性セラミック材からなる出湯ノズル２１を、外周に配置した誘導加熱コイル３２によって誘導加熱することにより、出湯ノズル２１先端から溶融物を半連続的に取り出すことを可能としたもので、出湯ノズル２１は、ルツボ本体１１の底部の排出孔部分に、溶湯の漏れが無いように接合する。
【００２９】
この接合は、耐熱耐食性モルタルを適用してもよいが、溶湯の漏れを確実に防止するには、その接合形状として、本発明の第１形態では、図６に示すように、出湯ノズル２１の上端部分とルツボ本体１１の排出孔部分とを上方拡径形状に形成して斜面当接構造とし、接合面を密着させるのである。
【００３０】
このように、ルツボ本体と出湯ノズルとを別個に作製してから、上記のように組付ける構造とすることにより、溶湯の漏れを防止することができ、従来のルツボの場合の耐用命数１０回に比較して、本発明では５０回以上となり、大幅に向上するにいたった。
【００３１】
図５に、ルツボ本体と出湯ノズルの組付け構造の第２の形態を示す。
この実施形態では、ルツボ本体１１を耐火物からなる支持台座４２に載置するとともに、出湯ノズル２１を、支持台座４２内の上下貫通孔４２ａ内に収容し、かつ出湯ノズル２１の上端に設けられたフランジ２１ａを前記ルツボ本体の排出孔に嵌着させ、かつ前記支持台座４２に支持させた状態に配置するものである。この事例では、出湯ノズル２１をルツボ本体１１が支持しない構造であるから、ルツボ本体１１側の応力負担が少なく、構造強度が向上する利点が得られる。
【００３２】
（４）出湯ノズルからの出湯の調節
出湯ノズル２１と支持台座４２の下面とはほぼ同一のレベルとされ、その出湯ノズル２１と支持台座４２の直下には受容器４６を配置する。受容器４６は昇降可能とし、支持台座４２側下面に密着させることで、出湯ノズル２１から排出された溶湯は、外部に漏れることなく受容器４６内部に収納される。
【００３３】
出湯ノズル２１からの溶融物の出湯の調節は、その外周に設けられた誘導加熱コイル３２による溶湯の温度制御により行うことができる。すなわち、溶湯の温度を下げることにより、いわゆるコールドバルブが形成され、出湯は抑制され、温度を上げることにより出湯を加速できる。
この場合、図２に示すように、出湯ノズル２１下方から排出孔に向けたガスノズル４８を設け、空気または不活性ガスを吹き付けて出湯ノズル部または溶湯を直接冷却することで、出湯を遮断したり、出湯量をコントロールするようにできる。
【００３４】
また、図３に示すように、出湯ノズル２１と支持台座４２の直下にスライディングゲート４７を配置し、受容器４６をこのスライディングゲート４７下面に密着させる方法もある。スライディングゲート４７は孔の開いたスライドプレート４７ａをスライドすることにより出湯ノズル２１から流下する溶湯を遮断したり、出湯量をコントロールすることができる。この方式には前記空気または不活性ガスの吹きつけと組あわせてもよい。
【００３５】
（５）本発明の焼却溶融処理装置から発生する排ガスの処理装置システム
本発明の焼却溶融処理装置から発生する排ガスは、放射性成分を含むので、次のような構成の排ガス処理装置で処理するのが適当である。

【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、下記の通りの優れた効果がある。よって本発明は従来の問題点を解消した放射性廃棄物の焼却溶融処理装置およびその焼却溶融処理方法として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
（１）出湯ノズル付きルツボの耐用命数が従来比約２〜５倍以上となり、大幅なコストダウンが期待できる。
（２）インキャン方式のような溶融用容器サイズの制約が無いため、２００リットルドラム缶単位の供給が可能となる。
（３）ルツボ方式なので、炉構造体部分が損傷しにくく、メンテナンスが簡単、容易になる。
（４）高周波誘導炉に加熱用バーナを設置することにより、可燃物、難燃物及び不燃物を一緒に焼却、溶融することができる。
（５）プラズマトーチである必要がないので、設備費、維持費とも低コストでかつ長期間の使用に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための装置全体の断面略図。
【図２】実施形態を説明するための要部断面図。
【図３】他の実施形態を説明するための要部断面図。
【図４】ルツボ本体と出湯ノズルの組付け構造を示す要部断面図。
【図５】ルツボ本体と出湯ノズルの他の組付け構造を示す要部断面図。
【図６】同上
【符号の説明】
１ルツボ、１１ルツボ本体、１２底部、２１出湯ノズル、２１ａフランジ、３１、３２誘導加熱用コイル、３３加熱バーナ、３３ａバーナノズル、４炉本体、４１燃焼ゾーン、４２支持台座、４２ａ貫通孔、４３廃棄物送入口、４４給気口、４５排ガス出口、４６受容器、４７台車。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to improvement of an incineration melting treatment apparatus for radioactive waste suitable for incineration and melting of flammable, incombustible and noncombustible miscellaneous solid waste generated from nuclear facilities.
[0002]
[Prior art]
Melting is performed as a final treatment method for miscellaneous solid waste generated from nuclear power plants. As such a radioactive waste incineration and melting apparatus for such purpose, those described in the following patent publications and the like are known.
(1) Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-209399 Here, a non-flammable container (crucible) made of a C-SiC-based or C-Al ₂ O _3- based ceramic heating element that has conductivity and is capable of induction heating. A so-called in-can method is disclosed in which radioactive waste is stored, melted at a normal melting temperature of 1300 to 1600 ° C., and then cooled as it is to solidify the melt in the container. In this case, the solidified product is housed in a drum can together with the container and is subjected to a predetermined disposal process.
[0003]
By the way, miscellaneous solid waste is generally stored in a 200 liter drum in a power plant. On the other hand, the solidified body after melting is placed in a 200-liter drum can and buried. Therefore, in this in-can method, the melting container (crucible) needs to be put in a 200-liter drum, so that the size of the crucible is limited, and the crucible cannot be used repeatedly, and the processing cost is high. was there.
[0004]
In addition, in the case of melting by incineration, there is also a method in which a combustible material and a flame retardant material are first burned and incinerated, and then melted together with an incombustible material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-260119). Is not effectively utilized, so there is a problem that it is inferior in thermal efficiency and takes a long processing time.
In addition, the above-mentioned container (crucible) is used to incinerate and melt combustible and incombustible materials without separation, and induction heating and heating of a burner using liquid or gaseous fuel are used in combination. (Patent No. 2889558 specification issue: May 10, 1999) is also known, but in this case as well, the problem of the container described above was not solved.
[0005]
(2) Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-210998 Non-combustible radioactive waste is disposed in a container made of a C-SiC-based or C-Al ₂ O _3- based ceramic heating element similar to (1) above. It is similar to the above in that the material is accommodated and melted at a normal melting temperature of 1300 to 1600 ° C. However, an induction heating nozzle is provided at the bottom of the container (crucible), and this portion is induction heated. Thus, it is called a so-called melter system in which the melt can be taken out semi-continuously.
[0006]
In this system, the container itself can be repeatedly used without discarding the solidified material after melting, and a significant improvement in processing cost is expected from the above (1). However, in this practical application, when the container body and the hot water nozzle are integrally formed, the manufacturing cost becomes high, and the boundary portion between the container main body and the hot water nozzle becomes a weak point against thermal shock, and it is damaged in a short time. Problems arise and their resolution has become a practical issue.
[0007]
(3) JP-A-6-273587 In the above (1) incan system or (2) melter system, a non-migration type plasma apparatus capable of high-temperature heating from above the container is installed in order to melt high melting point waste. Is.
In such a system that uses a plasma device in combination, the equipment cost of the plasma device itself is high, and since the plasma torch is used at an extremely high temperature, the wear is severe and the life is short, and the plasma torch is cooled during use. In addition to reducing the energy efficiency, nitrogen and air are used for the plasma gas, so a large amount of air is separately required to burn combustible and flame-retardant materials. There is a serious problem that the processing cost becomes high.
[0008]
(4) Japanese Patent Laid-Open No. 11-2696 This method is different from the method using the crucible of the conductive material of the above (1) to (3), and is of a melting furnace type constructed of a refractory, A plasma torch is used in combination with induction heating from the above, and the metal waste is treated by induction heating to treat combustible materials, flame retardant materials and non-combustible materials other than metals with a plasma torch. The melt is controlled by a slide valve and discharged from the tap.
[0009]
In this case, although there is an advantage that the processing capacity can be increased, since a melting furnace in which a hearth, a furnace wall, a furnace ceiling, etc. are constructed by combining refractory bricks, etc., the furnace structure itself is worn during use. In addition to the need for regular major repairs, there was also a problem that the life of the refractory was shorter than that of the crucible type, and a large amount of refractory waste was dismantled as radioactive waste.
[0010]
In the melter system described above, for example, when using a crucible made of a conductive material made of a C-SiC-based or C-Al ₂ O _3- based ceramic heating element, a flammable material, a flame-retardant material, a non-combustible material, a metal It can be treated regardless of the type and properties of the waste to be incinerated and melted, and it has excellent thermal efficiency by induction heating, but it is inevitable that it will be damaged by oxidation at high temperatures or erosion by molten metal. The service life is as short as about 50 to 100 hours, and there is a problem in terms of processing cost.
[0011]
In order to prevent erosion due to oxidation or erosion due to molten metal at high temperatures, the melting point is lowered according to the composition of the target waste, the melting temperature is lowered, and the crucible temperature is lowered to operate. Although it is possible to extend the life of the crucible by suppressing the rate of oxidation and erosion, there is a problem that the total melting point lowering material increases the capacity and increases the cost.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a radioactive waste incineration and melting apparatus capable of obtaining the following advantages.
(1) Incinerate and melt radioactive waste combustibles, flame retardants and incombustibles together without separation.
(2) Based on the premise of the melter method, the structure is improved, the service life is extended, and the running cost of the crucible is greatly reduced.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The above problem can be solved by the incineration melting apparatus for radioactive waste in the following two forms which is the first invention of the present application.
(First embodiment) having a teeming nozzle extending downwardly from the bottom of the released crucible body top, incineration molten C-SiC-based induction heatable to accommodate an object or C-Al ₂ O ₃ based ceramic heating element And a crucible main body and an induction heating coil disposed on the outer periphery of the crucible main body and a hot water nozzle, respectively. The hot water nozzle manufactured separately from the upper end portion of the hot water nozzle and the discharge hole portion of the crucible main body are formed in an upwardly enlarged shape in advance and assembled and connected as a sloped contact structure, and the upper portion of the crucible In the incineration and melting treatment apparatus for radioactive waste, a heating burner having a burner nozzle directed toward the incineration and melting object is disposed.
(Second embodiment) having a teeming nozzle extending downwardly from the bottom of the released crucible body top, incineration molten C-SiC-based induction heatable to accommodate an object or C-Al ₂ O ₃ based ceramic heating element And a crucible body and an induction heating coil disposed on the outer periphery of the crucible body and the hot water nozzle, respectively. The crucible body is disposed in a state where a flange provided at the upper end of the hot water nozzle manufactured separately from the crucible body is fitted into the discharge hole of the crucible body and supported by the support base. And a hot water nozzle for disposing the burner nozzle toward the object to be incinerated and melted above the crucible. Incineration melt processing apparatus of wastes.
[0014]
Moreover, it can be solved by the following incineration melting method of radioactive waste which is the second invention of the present application. That is, using incineration melt processing apparatus of the first, 2 form radioactive waste status, radioactive waste accommodated in a crucible, an induction heating by the induction heating coil disposed on the outer periphery thereof, by the heating burner After incineration by at least any one of the flame heating, it is melted, and the temperature of the melt is adjusted by controlling the output of the induction heating coil, and the induction heating arranged on the outer periphery of the hot water nozzle A method for incineration and melting treatment of radioactive waste, comprising controlling the output of a coil to control the temperature of the melt to start and stop pouring of the melt in the crucible.
[0015]
According to the present invention, the crucible body made of a conductive material that is induction-heated can effectively melt non-combustible materials, and has the advantage of a melter system that can appropriately take out the melt from the bottom through a hot water nozzle. combustibles by disposing a heating burner toward incineration melt object, to be able to effectively incinerate flame combustibles, likewise connected by assembling conductive teeming nozzle conductive crucible body, the traditional hot water The structural weakness of the nozzle was improved, and the service life was greatly improved.
[0016]
Moreover, since the target waste can be directly incinerated and melted by heating with the heating burner, the heating temperature of the crucible by the induction heating coil can be controlled low. As a result, the crucible material oxidation and the rate of erosion due to the molten metal can be suppressed, and the melting loss of the crucible can be minimized, so that the useful life of the crucible itself can be greatly improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment according to the incineration melting processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1 which is an overall view, the incineration melting processing apparatus of the present invention has a tapping nozzle 21 extending downward from the bottom 12 of the crucible main body 11 with the upper part opened as a crucible 1 for containing an incineration melting object. The structure is the same as that of the prior art in that the crucible body 11 and the hot water nozzle 21 are formed of a conductive material, and the induction heating coils 31 and 32 are provided on the outer periphery of each.
[0018]
A feature of the present invention is that a discharge hole is provided in the bottom portion 12 of the crucible body 11 formed of the conductive material, and the above-described hot water formed of a conductive material is formed in the discharge hole portion. connect assembled like the first, 2 form state describing step by the end of the nozzle, as well as to be able to discharge the molten portion thereof downward, above the crucible 1, the incineration melting burner nozzle 33a The heating burner 33 directed to the object is provided.
[0019]
In the case of FIG. 1, the crucible 1 is accommodated in the furnace body 4, the upper portion of the crucible 1 is a combustible gas combustion zone 41, and the crucible 1 itself is placed on a support base 42 made of a refractory material. The hot water discharge nozzle 21 is arranged so that hot water can be discharged from the lower part of the furnace body while being accommodated in the upper and lower through holes 42a in the support base 42. The upper part of the furnace body is provided with a waste inlet 43, an air supply port 44 through which air can be supplied if necessary, an exhaust gas outlet 45, and the like. A receiver 46 for receiving the discharged melt is prepared. The receiver 46 is placed on a cart 47 that can be raised and lowered, and the cart 47 is carried in from the outside of the system and is carried out of the system.
[0020]
The treatment method using this incineration melting treatment apparatus is the incineration melting treatment method for radioactive waste according to the second invention of the present invention, and the first feature of this treatment method is the radioactive waste accommodated in the crucible 1 In heating an object, flame heating by the heating burner 33 and induction heating by the induction heating coil 31 arranged on the outer periphery of the crucible can be used together. Since it can be heated, incinerated, and melted, there is an advantage that the induction heating temperature of the crucible by the induction heating coil 31 can be controlled to be as low as 1300 to 1400 ° C.
[0021]
In addition, the roller according to the second feature of this treatment method is incinerated and melted, and the output of the induction heating coil 31 is controlled to further heat the crucible, and the induction heating temperature of the crucible is set to 1500, for example. Adjust the temperature to ˜1600 ° C. or control the output of the induction heating coil 32 provided on the outer periphery of the hot water nozzle 21 to cause the hot water nozzle to generate heat, and the temperature is 1200 to 1600 ° C., preferably 1500 to It is in the point which adjusts to 1600 degreeC and reduces the viscosity of a molten material and starts a hot water discharge.
[0022]
Next, each form that can be adopted in the present invention will be further described.
(1) Crucible for incineration and melting The crucible of the present invention is formed from a C-SiC type or C-Al ₂ O ₃ type ceramic heating element capable of induction heating, and is combustible under heating at a normal melting temperature of 1300 to 1600 ° C. Refractory, flame retardant and non-flammable radioactive waste is incinerated and melted, and the refractory that forms the furnace structure containing the crucible, for example, the support pedestal 42, does not contact the molten material. The service life is extremely long, the load of repair work such as refractory replacement can be drastically reduced, and the amount of secondary waste generated is very small.
[0023]
The processing target may be only one type or a combination of two or more types among combustible materials, flame retardant materials, and non-combustible materials. They may be melted by incineration together, or after combustible and flame retardants are incinerated and incinerated, they can be melted together with incombustibles.
A waste feeder (not shown) is installed at the upper part of the waste inlet 43, and a drum can (not shown) containing radioactive miscellaneous solid waste is suspended, and the drum can and the inside of the furnace are placed inside the furnace. It can also be sent to the crucible 1, and when the waste is in a loose or compressed state, it is filled in an openable bucket (not shown) or the like and sent into the crucible. What should I do?
[0024]
As in the second invention, the heating temperature of the conductive crucible by the induction heating coil at the time of incineration and melting can be suppressed to about 1300 to 1400 ° C. compared to the normal melting temperature of 1300 to 1600 ° C. In the present invention, the service life is 100 to 200 hours or more, and on the average, the service life is significantly improved.
[0025]
(2) A heating burner is provided as a heat source.
A heating burner 33 installed separately from the induction heating coil 31 for heating the crucible body 11 ignites combustibles and flame retardants to promote incineration, and burns unburned carbon that tends to remain. In addition to the effect of directly heating the object such as melting the unmelted material floating above the molten metal in the crucible and increasing the melting processing capacity (speed), the upper part of the molten metal tends to slow down due to heat dissipation. There is also a heat retention effect that suppresses heat dissipation.
For this purpose, it is preferable that the heating burner 33 has a structure that can be moved up and down so that it can be efficiently heated in accordance with the amount of the incineration melting object.
[0026]
The heating burner 33 of the present invention does not require the use of a plasma torch with high equipment costs and maintenance costs, and supplies fuel and pure oxygen or high-concentration oxygen to produce a relatively high-temperature combustion flame. An oxygen burner that can be used is preferable, but a normal combustion burner using petroleum-based fuel or hydrocarbon-based liquefied gas fuel can also be applied.
[0027]
Further, it is preferable in terms of economy to use waste oil, waste activated carbon, and waste resin generated from the power plant as the fuel for the heating burner 33. In this case, two types of heating burners are required for oil (can also be used as waste oil) and waste activated carbon as well as waste resin, but one type may be installed in an exchangeable manner. Of course, only one of them may be used according to the waste treatment plan of the power plant.
The overheating prevention means of the heating burner 33 may be an air cooling system, but by using a water cooling system, a higher temperature flame can be generated and the amount of gas can be reduced, so that the exhaust gas treatment system at the rear stage of the facility can be reduced. The capacity can be reduced, which is more preferable.
[0028]
(3) Assembly structure of crucible body and hot water nozzle In the present invention, the hot water nozzle 21 made of a conductive ceramic material assembled to the bottom of the crucible body 11 is induction-heated by an induction heating coil 32 disposed on the outer periphery. The molten metal can be taken out semi-continuously from the tip of the hot water nozzle 21, and the hot water nozzle 21 is joined to the discharge hole portion at the bottom of the crucible body 11 so that there is no leakage of the molten metal.
[0029]
For this joining, heat-resistant and corrosion-resistant mortar may be applied, but in order to reliably prevent the leakage of the molten metal, the joining shape of the first embodiment of the present invention is as shown in FIG. The upper end portion and the discharge hole portion of the crucible body 11 are formed in an upwardly enlarged diameter shape to form a slope contact structure, and the joining surface is brought into close contact .
[0030]
Thus, by making the crucible body and the hot water nozzle separately and then assembling as described above , leakage of the molten metal can be prevented, and the service life of the conventional crucible is 10 times. Compared to the above, in the present invention, it was 50 times or more, and it was greatly improved.
[0031]
In FIG. 5, the 2nd form of the assembly structure of a crucible main body and a hot water nozzle is shown.
In this embodiment, the crucible body 11 is placed on a support base 42 made of a refractory material, and the hot water nozzle 21 is accommodated in the upper and lower through holes 42 a in the support base 42 and provided at the upper end of the hot water nozzle 21. The flange 21a is fitted into the discharge hole of the crucible body and is arranged in a state of being supported by the support base 42. In this case, since the crucible main body 11 does not support the hot water discharge nozzle 21, the stress load on the crucible main body 11 side is small, and there is an advantage that the structural strength is improved.
[0032]
(4) Adjustment of the hot water from the hot water nozzle The hot water nozzle 21 and the lower surface of the support pedestal 42 are at substantially the same level, and a receiver 46 is disposed directly below the hot water nozzle 21 and the support pedestal 42. The receiver 46 can be moved up and down, and is brought into close contact with the lower surface of the support base 42 so that the molten metal discharged from the hot water nozzle 21 is stored inside the receiver 46 without leaking outside.
[0033]
The adjustment of the hot water of the melt from the hot water nozzle 21 can be performed by controlling the temperature of the molten metal by the induction heating coil 32 provided on the outer periphery thereof. That is, by lowering the temperature of the molten metal, a so-called cold valve is formed, the hot water is suppressed, and the hot water can be accelerated by increasing the temperature.
In this case, as shown in FIG. 2, a gas nozzle 48 is provided from the bottom of the hot water nozzle 21 toward the discharge hole, and the hot water nozzle portion or the molten metal is directly cooled by blowing air or an inert gas to shut off the hot water. The amount of hot water can be controlled.
[0034]
In addition, as shown in FIG. 3, there is a method in which a sliding gate 47 is disposed immediately below the hot water nozzle 21 and the support pedestal 42, and the receiver 46 is in close contact with the lower surface of the sliding gate 47. The sliding gate 47 can block the molten metal flowing down from the hot water nozzle 21 and control the amount of hot water by sliding the slide plate 47a having a hole. This method may be combined with the blowing of air or inert gas.
[0035]
(5) Processing system for exhaust gas generated from the incineration melting processing apparatus of the present invention Since the exhaust gas generated from the incineration melting processing apparatus of the present invention contains radioactive components, it is processed by the exhaust gas processing apparatus having the following configuration. Is appropriate.

[0036]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has the following excellent effects. Therefore, the industrial value of the present invention is extremely large as a radioactive waste incineration melting treatment apparatus and an incineration melting treatment method which have solved the conventional problems.
(1) The service life of the crucible with a hot water nozzle is about 2 to 5 times or more that of the conventional one, and a significant cost reduction can be expected.
(2) Since there is no restriction on the melting container size as in the in-can method, it is possible to supply 200 liter drum units.
(3) Since the crucible method is used, the furnace structure is not easily damaged, and maintenance is easy and easy.
(4) By installing a heating burner in the high frequency induction furnace, combustible materials, flame retardant materials and non-combustible materials can be incinerated and melted together.
(5) Since it is not necessary to be a plasma torch, both equipment cost and maintenance cost are low and suitable for long-term use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an entire apparatus for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part for explaining another embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part showing an assembly structure of a crucible body and a hot water nozzle.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing another assembly structure of the crucible body and the hot water nozzle.
[Figure 6] Same as above [Explanation of symbols]
1 crucible, 11 crucible body, 12 bottom, 21 hot water nozzle, 21a flange, 31, 32 induction heating coil, 33 heating burner, 33a burner nozzle, 4 furnace body, 41 combustion zone, 42 support base, 42a through hole, 43 disposal Material inlet, 44 air supply port, 45 exhaust gas outlet, 46 receiver, 47 trolley.

Claims

上部を解放したルツボ本体の底部から下方に延びる出湯ノズルを有する、焼却溶融対象物を収容するために誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系またはＣ−Ａｌ_２Ｏ_３系セラミック発熱体で形成したルツボと、そのルツボ本体と出湯ノズルの外周に各々に配置された誘導加熱用コイルを具備した放射性廃棄物の焼却溶融処理装置であって、前記ルツボ本体の底部排出孔に、ルツボ本体とは別個に作製した前記出湯ノズルを、出湯ノズルの上端部分とルツボ本体の排出孔部分とをあらかじめ上方拡径形状に形成して斜面当接構造として組付けて接続するとともに、前記ルツボの上方には、バーナノズルを前記焼却溶融対象物に向けた加熱バーナを配設したことを特徴とする放射性廃棄物の焼却溶融処理装置。Having a teeming nozzle extending downwardly from the bottom of the released crucible body top, and the crucible was formed by burning the molten object C-SiC-based induction heatable to accommodate or C-Al ₂ O ₃ based ceramic heating element , A radioactive waste incineration and melting treatment apparatus having induction heating coils arranged on the outer periphery of the crucible body and the tapping nozzle, respectively, and prepared separately from the crucible body in the bottom discharge hole of the crucible body The hot water nozzle is connected to the upper end portion of the hot water nozzle and the discharge hole portion of the crucible main body in an upwardly enlarged diameter shape and assembled as a sloped contact structure, and a burner nozzle is disposed above the crucible. An incineration melting apparatus for radioactive waste, wherein a heating burner directed to the incineration melting object is disposed.

上部を解放したルツボ本体の底部から下方に延びる出湯ノズルを有する、焼却溶融対象物を収容するために誘導加熱可能なＣ−ＳｉＣ系またはＣ−Ａｌ_２Ｏ_３系セラミック発熱体で形成したルツボと、そのルツボ本体と出湯ノズルの外周に各々に配置された誘導加熱用コイルを具備した放射性廃棄物の焼却溶融処理装置であって、ルツボ本体を耐火物からなる支持台座に載置するとともに、ルツボ本体とは別個に作製した前記出湯ノズルの上端に設けられたフランジを前記ルツボ本体の排出孔に嵌着させ、かつ前記支持台に支持させた状態に配置して、ルツボ本体と出湯ノズルとを組付けて接続するとともに、前記ルツボの上方には、バーナノズルを前記焼却溶融対象物に向けた加熱バーナを配設したことを特徴とする放射性廃棄物の焼却溶融処理装置。Having a teeming nozzle extending downwardly from the bottom of the released crucible body top, and the crucible was formed by burning the molten object C-SiC-based induction heatable to accommodate or C-Al ₂ O ₃ based ceramic heating element An incineration and melting apparatus for radioactive waste having induction heating coils respectively disposed on the outer periphery of the crucible main body and the tapping nozzle, wherein the crucible main body is placed on a support base made of a refractory and the crucible A crucible main body and a hot water nozzle are arranged by fitting a flange provided at the upper end of the hot water nozzle prepared separately from the main body into a discharge hole of the crucible main body and supporting it on the support base. Incineration of radioactive waste, characterized in that a heating burner with a burner nozzle directed toward the incineration melting object is disposed above the crucible. Melt processing apparatus.

請求項１または２に記載の放射性廃棄物の焼却溶融処理装置を用いて、放射性廃棄物をルツボに収容して、その外周に配置した誘導加熱用コイルによる誘導加熱と、前記加熱バーナによる火炎加熱の少なくともいずれかの加熱により、焼却した後、溶融したうえ、前記誘導加熱用コイルの出力を制御して溶融物の温度を調節するとともに、前記出湯ノズルの外周に配置された誘導加熱用コイルの出力を制御して溶融物の温度を制御して、ルツボ内の溶融物の出湯開始および出湯停止の操作を行うことを特徴とする放射性廃棄物の焼却溶融処理方法。Using the radioactive waste incineration melting processing apparatus according to claim 1 or 2, the radioactive waste is contained in a crucible, induction heating by an induction heating coil disposed on the outer periphery thereof, and flame heating by the heating burner After the incineration by at least one of the above, after melting, the output of the induction heating coil is controlled to adjust the temperature of the melt, and the induction heating coil disposed on the outer periphery of the tapping nozzle A method for incineration and melting treatment of radioactive waste, comprising controlling the output and controlling the temperature of the melt to start and stop the pouring of the melt in the crucible.