JPS60120300A

JPS60120300A - 放射性廃棄物の処理方法及び炉

Info

Publication number: JPS60120300A
Application number: JP59242200A
Authority: JP
Inventors: ホルスト、クワイザー; ジークフリート、マイニンガー; カールハインツ、クラインシユロート
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1985-06-27
Also published as: ES8604001A1; EP0143364A1; EP0143364B1; DE3341748A1; DE3471395D1; US4655968A; ES537748A0; US4760585A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明＋ｄ　、毒性特に放射性廃棄物を電気的に加熱し
た炉中で酸化剤の供給−ドに灰化することによって処理
する場合に、ガス状の最終生成物を廃ガス装置中で更に
処理し、固体残渣を容器に詰色むようにしだ力先に１ｉ
Ａｆる。更に本発明はケーシングの上端に廃棄物用の装
入口がまたケーシングの下端にスラッジ用の排出口が設
けられている形式の電極と接続された耐炎性の倒斜から
なる／ヤ７トを肩するケーシング中で加熱することによ
り放射性廃棄物を処理するだめの炉に関する。

〔従来の技術〕

加熱は炉中で種々の方法によシ、例えば通常の燃焼の発
熱反応によって行うことができる。放射性廃棄物を処理
するためには２個の電極を使用しての電気加熱も企画さ
れている。これは例えば雑誌”　Ａｔｏｍｗｉｒｔ、５
ｃｈａｆｔ　”、１９７６年６月、第３５２〜３５６頁
に掲載された論文’　Ｂｅｈａｎｄｌｕｎｇｈｏｃｈｒ
ａｄｉｏａｋｔｉｖｅｒ　Ａｂｆａｌ、１ｅ”に説明さ
れている。この場合高レベルの放射性廃棄物・はガラス
化される。

電気加熱は炭素含有廃棄物例えば木材、家庭のごみ又は
同様のものを処理するだめの他の炉でも行われている。

２仁の種の炉は廃棄物を２個の電極と接続されたカーボ
ン床で加熱する。この加熱；は容量を減少させる。従っ
て炉の下端にはスラッジ用の小さな排出口が設けられて
いる。ガスを排出するため炉はほぼ中央部でムがって環
状溝を構成し、ここにガス排出導管が接続されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、廃棄物をまず２００〜ｂ８００℃よシ
高い第２温度帯域に通し、第１温度帯域からのガスを第
２温度帯域に導き、廃ガスを炉外で過剰の酸素で燃焼さ
せる。

本発明は、放射Ｈヒ担木が通常固体として存在し、従っ
て放射性廃棄物を処理することによシ残りの固体を極度
に濃縮し得る場合には安定な最終貯蔵のための容量をで
きるだけ僅少化し得るという事実から出発する。更に本
発明では、廃棄物の大部分が熱分解による変化後にガス
状で排出されるガス化を利用する。燃焼によって、それ
自体は毒性であるか又は不燃状態で爆発危険性のあるガ
ス化成分は、安全な貯蔵を必要とせず、大気中に放出し
得るように処理される。放射能は、その残容量が元の廃
棄物量の数チにすぎない固体物質中に残る。

ガスを廃ガス装置中で燃焼前に浄化１％に洗浄すること
によって、なお放射能担体として作用する連行された固
体成分を留置することができる。

この種の固体成分は特に、洗浄水を炉の第１温度帯裁か
ら第２温度帯・戒に導くことにより有利に除去すること
ができる。その放射能担体は炉中で固体物質に放出され
、従って廃水除去による問題は生じ得ない。洗浄水はこ
こでは熱分解に影響し。

例えば炭素と水素ガスの反応（Ｃｏ＋Ｈ２）に寄与する
。

更に燃焼したガスを少なくとも部分的に炉中に戻すこと
もできる。これにより′例えば温度帯域を包囲する炉ジ
ャケット内の圧力状態に影響が及ぼされ、同時に炉内部
を遮蔽する層が生じ、これは放射能の放出又は酸素の好
ましくない侵入を阻止する。燃焼したガスは冷却のため
炉ジャケットに通すこともできる。しかし同じ目的で他
の不活性ガス、例えば望素を使用することもできる。

戻したガスを燃焼すべきガスの予備加熱に利用すること
もできる。これは予備加熱したガスを引続き、その作用
が減少した相対湿度によシ増大するエーロゾルフィルタ
に通した場合、特に有利である。

更に本発明は先に記載した形式の炉を得ることにあシ、
またこの炉を放射性廃棄物の処理に適合させるという目
的を有する。この場合廃棄物は炉内の放射能を濃縮し、
従って燃焼過程での磨耗により信頼性のなくなった炉の
保守点検及び修理を著しく困難にするという問題を生じ
る。更に本発明ＩＣよる炉は公知の炉の場合には間珈と
な９得ない種類の放射性廃棄物、例えば液状廃棄物又ｖ
ｉｌ夜体含有の泥状廃棄物に対しても適しているように
すべきである。

本発明によればこの炉は、シャフトが金属ケーシング内
に取り外し可能に配・置されている自己支持性の管状体
を包含しかつ金属ケーシング円でシャフトの上端に管状
体の横断面よシも大きい横断面を有する。蓋で閉＠ｏＪ
能の開口を設けることにより構成される。

本発明により大部分が廃棄物及び加熱に曝される炉部分
を容易て交換することができる。従って作業員の放射能
汚染を限られた範囲にとどめることができる。換言すれ
ば通常の石積みされたシャフトを有する固い炉とは異な
シ、一定のなお許容される放射能に達した際、自己支持
性の管状体を炉から取り外し、確実に排除するか又は引
続き使用するため汚染除去処理によって修複することが
できる。本発明の他の実施態様によれば、管状体の外径
が規格化された貯蔵容器（標準ドラム缶）の内径よりも
小さい場合、特に容易に廃棄物の処理を実施するＣとが
できる。この場合管状体は交換に除してつり上げ装置だ
けで全体をこの貯蔵容器に装入され、場合によってはセ
メント又は同様のもので固着した後中間的に又は最終的
に貯蔵することができる。

好適にはセラミック体として構成された管状体の自己支
持構造を炉の金属ケーンフグ中への装入負性時に、特に
取り外し及び搬出する際にも維持するために、管状体を
付加的に薄板被債材で取シ囲むか又は例えば鋼又はガラ
ス繊維挿入材で補強することができる。

金属ケーシングと管状体との間に断熱材が配置される環
状間隙を設けると有利である。断熱材は例えば窒素のよ
うなガス雰囲気であってもよい。

真空で処理するか又は鏡面化することもできる。

有利（では環状間隙を金属ケーシングの廃ガス導管と接
続することもでき、この場合廃ガスは不活性雰囲気を形
成する。

環状間隙は管状体の迅速な交換を可能とする。

この場合環状間隙は、放射線汚染を避けるため交換が遠
隔操作により可能であるように構成する。

必要な場合には環状間隙中の断熱を公知の断熱材ｖ／１
１　、えはガラス線、絶縁ソート又は同嵌のものによっ
て得ることもでき、これは管状体の側縁を形状安定化し
、有利には同時に容易に取り外し可能に構成する。

管状体は有利には金属ケーシングの内部腕木上に載置す
ることができる。この場合腕木は、出来るだけ僅少な熱
伝導ブリッジを生じるように構成する。電極は環状電極
として構成し、腕木の下に配置することができる。従っ
て電極は管状体の重量を受けなくなる。これは特に、環
状室！！が下から金属ケーシングに挿入可能の錘状体に
設けられる場合に有利である。場合によっては錘状体そ
れ自体が電極を形成し、管状体と間隙なしに接続されて
いてもよい。

管状体は機械的に固定するため金属ケーシングの上側面
を形成する蓋によシ、変形可能な中間部材を弁して加圧
下に設けることができる。この種の中間部材としては特
に例えば石綿地の形のパツキンリングが適している。

蓋には（に蓋の表面に対して横方向に移動０Ｔ能に支承
された電極を設けることができる。この移動可能性によ
り、電極の減少量が禰薩されるため均一なエネルギーの
供給が可能となる。この場合電極を偏心して蓋に設け、
またぞのＦ４が管状体の軸にあるように傾斜又は湾曲し
て配置するのが好ましい。これにより炉の装入個所は、
電極が全体的に炉軸に配置されている場合に比して拡大
される。

本発明の他の有利な実施態様は、管状体の下方に可動火
格子を設けることにある。火格子は同時（Ｃ金属ケーシ
ングの可動排出口として利用することができる。火格子
は更に排出方向の後方に接続されているパツキン蓋、例
えばスライダ又は遮蔽室を補充することもできる。いず
れの場合も可動火格子により炉中で処理された物質を砕
解することが可能となり、これにより固着を比重するこ
とができる。このことは本発明による放射性廃棄物の処
理では炉の内部（ｔこ立入ることが制限され、従って炉
円答物の砕解は特殊な対策のもとにのみ可能であること
から１重要である。

〔実施例〕

以下図面に基つき本発明の一実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による廃棄物除去装置の概略図、第２図
は装置に所属する炉を拡大して示した縦断面図である。

本装置は主要構成成分として炉ｌを有している。

炉は導管２を介して図示されていない貯蔵容器から、必
要な場合には破線で示した粉砕器３中で砕解された可燃
性の放射性廃棄物を装入される。廃棄物は充填ホッパ４
に配着される。その排出口５は２つの仕切板７及び８を
有するゲート６に導かれる。炉中での連続運転が望まれ
、この場合廃棄物量は特に炉の大きさに依存し、廃棄物
の種類によってはほとんど影響されない。実施例では任
意の粘稠度の低レベルから中レベルまでの放射性廃棄物
を約５０にｇ／ｈで処理する。

ゲート６の排出口は金属製の炉ケーシング１３への導入
口１２（第２図）に導かれる。ケーシング１３は、外側
に垂直リブ１５を有する円筒状の鋼ジャケット１４を有
する。ジャケット１４の平滑な内面１４７００〜７５０
叫の直径を有する。鋼ジャケン）１４の上端１（はフラ
ンジ１Ｇが設けられておシ、これに平坦な蓋１７がねし
止めされている。蓋１７には導入口１２が設けられてい
る。

できるだけ大きな横断面を得るため、導入口１２は中央
の黒鉛電極２０に旧って弓状に破線２１で示したように
開けられている。ガイド２２内で移動可能に設置された
電極２０は、ケーシング１３の一点鎖線で示した軸２４
の外側に配置することもでき、これにより蓋１７の導入
口１２の横断面を大きくすることが可能である。

ジャケット１４の内側にはその周縁に分布して腕木２５
が設置されている。腕木２５は薄板被覆２７を備えた円
節状外壁を有し、第２図から明らかなように下方に向・
りて階段状に先細の内部構造２８を有するセラミック製
管状体２６を支承する。

円筒体の直径は６５（＋＋ｍ、その高さは約８００＋＋
＋ｍである。管状体２６は電極２０が突入している／ギ
フト３０を画成している。シャフト３０の下端には環状
電極３１が設置されている。これはカーボン・鉄・圧縮
塊状物として構成され、ケーシング１３の下面３３に移
動可能に設置された林状体３２に配置されている。電極
３１は管状体２６に対して下から林状体３２で押し付け
られ、従ってできるだけ間隙なしに接続される。

環状電極３１の内径は管状体２６の最小直径よシも小さ
い。林状体３２には排出管３５が接続されておシ、これ
は排出１ｉ３５を取シ巻く環状室３７を形成する拡大さ
れた排出漏斗３６に導かれる。漏斗３６の下端には移動
可能な火格子３８が設置されている。これは遮蔽スライ
ダ４０及°び４１を有する排出ゲート３９（第１図）を
介して容器４２に排出可能のスラッジ用の移動可能な排
出口として利用される。

漏斗３Ｇの上面には廃ガス導管４３が取り付けられてい
る。これは冷却器４４を介して遠心分離器４５に導かれ
る（第１図）。廃ガス導管からは約１１０　Ｎｍ　／　
ｈが除去される。

遠心分離器４５には５、液体導！４ｇを介して互いに結
合されているそれぞれ約１５０７の洗浄液をＭする２個
のガス洗浄器４６及び４７が縦続接続されている。導管
４８はガス洗浄器４７の下面からガス洗滲器４６中の液
体の上方部分に導かれ、一方太線で示したガス導管はガ
ス洗浄器４６の上面から出発し、ガス洗浄器４７の下方
部分に接続される。ガス洗浄器４７は導管４９から洗浄
液、例えば新鮮な水を補充される。それというのも洗浄
液は約１５ｔ／ｈまでの量でガス洗浄器４６から、ポン
プ５１を有する導管５０を介して炉１に送られるからで
ある。従ってガス洗浄は洗浄液に対して向流で行われる
。

ガスはガス洗浄器４７から循環水流ポンプ５５で取９出
され、予備加熱器５６及び微細フィルタ５７（エーロゾ
ルフィルタ）を介して燃焼室５８に送られる。循環水流
ポンプ５５は廃ガスを循環水と緊密に混合することによ
って更にガスを精製する。燃焼室５８はポンプ５９を介
して約１６５Ｎｍ３／ｈの燃焼空気を供給される。これ
により生じた約４００　Ｎｍ３／　ｈの廃ガスを冷却の
ためポンプ６０で供給される空気とに３の割合に混合さ
れる。これにより約１６００　Ｎｍ３／ｈが導管６１を
介して送風導管６２に達する。送風導管６２はフィルタ
６３を介して煙突６４に導かれる。

燃焼室５８から導管６６が予備加熱器５６、冷却器６７
及びポンプ６８を介して、管状体２６の外面２７とジャ
ケット１４の鏡面化内面との間の環状間隙７０に導かれ
る。従って環状間隙７０は管状体２６を取り囲む断熱部
を形成し、これは同時に、可燃性ガス及び発火性混合物
き生じる°空気がシャフト３０に入り込まないようにす
る。

管状体２６の上面に任意の中間挿入体としてパツキンリ
ング７１（第２図）を例えば石綿コードの形で載置する
。これは一定の力を垂直方向に下方に供給する。この力
は蓋１７がねじ止めされた際に管状体２６を腕木２５に
押し付けることにより生じる。

蓋１７には処理水を供給する導管５０が接続されている
。排出口としてノズル７３を蓋１７の下面からシャフト
３０の内部に向けて設けることがテキル。ノズル７３は
、シャフト３０への均一な装入が管状体２６の近くで特
に縁部において可能であるように構成することができる
。

蓋１７を斤して上方からシャフト３０に導かれるもう１
つの導管７５は、新規装置で処理すべき液状の廃棄物質
、例えば有機液体、油、溶剤又は同様のものを供給する
ために設けられている。

／ギフト３０は通膚、電電２０の下端７６までカーボン
充填物７７を積み上げられておシ、その湾曲表面は７８
で示されている。カーボンは導電性の材料として電流に
よる加熱を導入するために利用される。このため変圧器
８０で例えば４０Ｖの電圧を導管８１を介して環状電極
３１を有する錘状体３２に提供する。変圧器の他端は導
管８２を介して電極２０に接続されている。電圧は炉の
温度との関連において調整される。

抵抗加熱の形でのカーボン充填物中の電気加熱（は、本
発明では２つの温度帯域で利用される。カーボン充填物
７７の上方における第１の温度帯域８４は２００〜４０
０℃の温度で放射性廃棄物を脱ガス化する。この場合有
機化合物は炭素塊（コークス）にまで分解される。引続
き残分（コークス、金属、鉱物等）は第２温度帯域８５
で１０００℃よりも高い温度で不燃性残渣を除き脱ガス
化される。この場合廃棄物と共に生じる水を補充するた
めこの温度帯域に水蒸気として送られる処理水を導管５
０を介して供給することによって、公知の水ガス反応（
（！＋Ｈ２０→ＣＯ十Ｈ２）を達成することができる。

水ガスは帯域８４で遊離したガス（これは帯域８５を通
９、そこで反応する）と−緒に導管４３を介して除去さ
れる。

廃棄物の残りの固体成分１〜１．５　Ｋｙ／　ｈは可動
火格子３８を介して除去される。この場合火格子の移動
により、／ギフト３０内１（含まれる材料は有利に砕解
される。材料はスライダ４１が開いた際規格容器（ドラ
ム缶）４２に落ちる。容器は比較的高い放射能を遮断す
るためコンクリート充填物を含むか又は外側に遮蔽物を
有していてもよい。

本発明方法によれば可燃性の放射性廃棄物は元の容量の
数チにまで減少される。この場合放射能は実賓上専ら固
体分の雀少化と関連する。ガス洗浄のために使用した水
が循（中罠富化する酸残基、例えば塩素又は硫黄によっ
て著しく汚染されている場合、これを除去するためアル
カリ化を実施することができる。その除虫じる塩は固体
物質に沈着し、従って生じた塩は固体物質と一緒に排除
することができる。この種の有害物質の結合は燃焼室内
に、場合によっては廃棄物と一緒に石灰を添加すること
によっても達成することができる。

上記のい１はその柔軟な運転法によシ特に種々異なる放
射性廃棄物を除去するのに極めて適している。炉はそれ
自体またはガス洗浄りためＣれと結き可能な構成成分も
、大きさ及び重量が僅かであり、従って全装置は搬送用
フレームでコノテナに収納し、従って可動的に炒成する
ことができる。

その上更に容易に交換ｂＪＮｒＳの管状体を有する本発
明による炉は他の用途にも１例えば環境保護上重要な攻
本性化学物質の加熱にも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による廃棄物除去用装置の概略図、第２
図は本装置に付属する炉の縦断面図である。ｌ・・・炉、２・・導管、３・・・粉砕器、４・・・充
填ホッパ、５・・排出口、６・・・ケント、７，８・・
・仕切板、１２・導入口、１３・・・金属製炉ケーシン
グ、１４・・・円間状鋼ジャケット、１５・・・リブ、
１６・・・７う／）、１７・・・蓋、２０・・・黒鉛電
極、２２・・・ガイド、２４・・・軸、２５・・・腕木
、２６・・管状体、２７　・薄板被覆、２８・・・内部
構造、３０　／ヤフト、３１環状電極、３２・・・鉢犬
体、３３・下面、３５・排出管、３６・・・排出漏斗、
３７・・環伏室、３８火格子、３９・・・排出ゲー）、
４０．４１・・・遮蔽スライダ、４２・・・規格容器、
４３・−・排ガス導管、４４・・・冷却器、４５・・遠
心分離器、４６．４７・・ガス洗浄器、４８・・・液体
導管、４９・・・導管、５０・・・導管、５１・・・ポ
ンプ、５５・・・ポンプ、５６・・・予備加熱器、５７
・・フィルタ、５８・・・燃焼室、５９・・・ポンプ、
６０・・・ポンプ、６１・・・導管、６２・・・送風ポ
ンプ、６３・・フィルタ、６４・・・煙突、６６・・・
導管、６７・・冷却器、６８・・ポンプ、７０・・・環
状間隙、７１・・・パツキンリング、７３・・ノズル、
７５・・・導管、７６・・’Ｆ端、７７・・・カーボン
充填物、７８・・−湾曲表面、８０・・・変圧器、８１
・・・導管、８２・・・導管、８４・・・第１温度帯域
、８５・・・第２温度帯域。

Claims

【特許請求の範囲】１）毒性特に放射性廃棄物を酸化剤の供給下に灰化する
ことによって処理するため、ガス状の最終生成物を廃ガ
ス装置中で更に処理し。固体残渣を容器に詰込むようにした方法におりて、廃棄
物を電気的に加熱した炉中でまず２００〜４００Ｃの第
１温度帯域で脱ガス化し、脱ガス、した廃棄物を８００
℃より高い第２温度帯域に通し、第１温度帯域からのガ
スを第２温度帯域に導き、この廃ガスを炉外で過剰の酸
素で燃焼させる仁とを特徴とする放射性廃棄物の処理方
法。２）ガスを廃ガス装置中で燃焼前に洗浄し、洗浄水を炉
の第１温度帯域から第２温度帯域に導くことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の方法。３）　Ｐの内室を僅かな低圧に保つことを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。４）燃焼したガスを少なくとも部分的に炉に戻し、戻し
たガスを燃焼すべきガスの予備加熱のために利用するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の方法。５）予備加熱したガスをエーロゾルフィルタに通すこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。６）ケーシングの上端に廃棄物用装入口をまたケーシン
グの下端にスラッジ用排出口を配設している形式の、電
極と接続されている耐炎性材料から成るシャフトを有す
るケーシング内で加熱することにょ９廃粟物を処理する
ための炉において、シャフト（３０）が金属ケーシング
（１３，）内に取シ外し可能に配置されている自己支持
性管状体（２６ンを有し、金属ケーシング（１３）内の
シャフトｃ：３０）の上端に管状体（２６）の横断面よ
りも大きい横・折面を有する蓋（１７）で閉鎖可能の開
口（１２）が配設されていることを特徴とする放射性廃
棄物の処理炉。７）管状体（２６）の外径が規洛化された貯蔵容器の内
径よシも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第６項
記載の炉。８）金属ケーシング（１３）と管状体（２６）との間冷
環状間隙（７０）が設けられておシ、環状間隙（７０）
が断熱材を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
第６項又は第７項記載の炉。９〕胃管状（２６）が補強され、特に薄板被覆（２７）
で囲まれていることを特徴とする特許請求の範囲第６項
ないし第８項のいずれかに記載の炉。１０）管状体（２６）が金属ケーシング（１３）の内部
腕木（２５）上に載せられており、電極が・巣状電極（
３１）として構成され腕木（２５）の下方に配置されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第６項ないし第９
項のいずれかに記載の炉。１１）環状電極（３１）が下方から金属ケーシングに挿
入可能の肺状体（３２）内に設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１Ｏ項記載の炉。１２）管状体（２６）が金属ケーシング（１３）の上面
を形成する蓋（１７）により変形可能の中間部材（７１
）を介して加圧下に設置され、その際中間部材が有利に
はパツキンリング（７１）として形成されることを特徴
とする特許請求の範囲第６項ないし第１１項のいずれか
に記載の炉。１３）電極（２０）が蓋（１７）中に蓋の表面に対して
垂直方向て移動可能に支承されており、′電極が特に蓋
（１７）に偏心して設けられ、その下端が管状体（２６
）の軸（２４）に存在するように傾斜又は湾曲して配置
されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項ない
し第１２項のいずれかに記載の炉。１４）管状体（２６）の下方に可動火格子（３８）が設
けられており、火格子（３８）が金属ケーシング（１３
）の閉鎖可能の排出口として利用されることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項ないし第１３項のいずれかに記
載の炉。