ガラス中の金属粒子の状態検出方法
【課題】本発明は、小型の装置で簡便にガラス中の金属粒子の分布を検出する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るガラス中の金属粒子の状態検出方法は、容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粉を配置する工程と、前記容器を加熱して内部の前記固化されたガラス及びガラス破砕物を溶融し、設定時間その溶融状態を維持する工程と、前記溶融状態を維持する工程の後、前記容器を冷却して前記金属粉を含む溶融されたガラスを固化する工程と、前記固化する工程の後、超音波探触子を前記容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を検出する工程を備えている。
【解決手段】本発明に係るガラス中の金属粒子の状態検出方法は、容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粉を配置する工程と、前記容器を加熱して内部の前記固化されたガラス及びガラス破砕物を溶融し、設定時間その溶融状態を維持する工程と、前記溶融状態を維持する工程の後、前記容器を冷却して前記金属粉を含む溶融されたガラスを固化する工程と、前記固化する工程の後、超音波探触子を前記容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を検出する工程を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス中の金属粒子の状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設において排出される高レベル放射性廃液は、前処理された後、ガラス溶融炉内で溶融ガラスに混入され、そしてその廃液が混入された溶融ガラスを別の容器に注入し、同容器と共に固化した状態で放射性廃棄物保管施設に保管することが行われている。
溶融ガラスに混入される廃液には金属粒子が含まれており、特にクラスタ化した金属粒子が溶融炉内の底部の一部に集中して堆積し、その堆積した金属粒子により、溶融炉の排出孔が閉塞されたり、あるいは溶融炉を加熱する電極間が短絡状態となって、溶融ガラスを十分に加熱できない不具合が発生する可能性がある。これら不具合の発生を防止するため、溶融ガラス内の金属粒子の状態、特にはその沈降速度を把握することが有用である。
【０００３】
本出願人は、溶融ガラス内の金属粒子の状態を検出するために、容器内に予め固化されたガラス上に金属粒子を配置し、同容器と共に加熱して溶融させ、設定時間後に固化させたサンプルを得て分析する方法を採用していた。サンプルの分析は、同サンプルを容器と共に切断し、その切断面から金属粒子の状態を直接調べるものである。また溶融ガラス内における金属粒子の沈降速度を知るために、溶融していた時間を異ならせた複数のサンプルを用意し、これらサンプルから得た金属粒子の状態を互いに比較し、分析していた。
【０００４】
特許文献１には、Ｘ線ＣＴ装置が開示されている。このＸ線ＣＴ装置は、測定物の周囲に複数のＸ線発生源及び検出器を配し、Ｘ線発生源を機械的に回転させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６５５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のサンプルを切断し、その切断面から金属粒子の状態を直接調べるものにおいては、その分析精度には限界があるし、また金属粒子の沈降速度を知るために複数のサンプルを用意しなくてはならないので、コストが嵩むという問題があった。またＸ線ＣＴ装置そのものは、装置全体が大型かつ複雑で、やはりコストが嵩むという問題があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、小型の装置で簡便にガラス固化体中の金属粒子の状態を検出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載したガラス中の金属粒子の状態検出方法は、容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粒子を配置する工程と、前記容器を加熱して内部の前記固化されたガラス及びガラス破砕物を溶融し、設定時間その溶融状態を維持する工程と、前記溶融状態を維持する工程の後、前記容器を冷却して前記金属粒子を含む溶融されたガラスを固化する工程と、前記固化する工程の後、超音波探触子を前記容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を検出する工程を備えている。
【０００８】
請求項２に記載したガラス中の金属粒子の状態検出方法は、請求項１において、さらに、前記検出する工程の後、前記容器を再加熱して前記金属粒子を含む固化されたガラスを再溶融し、設定時間その再溶融状態を維持する工程と、前記再溶融状態を維持する工程の後、前記容器を再冷却して前記金属ガラスを含む溶融されたガラスを再固化する工程と、前記再固化する工程の後、超音波探触子を前記耐熱容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を再検出する工程と、前記再検出する工程の後、前記検出する工程で得たガラス中の金属粒子の分布と比較して、該金属粒子の沈降速度を算出する工程とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に記載したガラス中の金属粒子の状態検出方法は、容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粉を配置した状態で容器を加熱してガラスを溶融するので、実際の廃液処理における溶融されたガラス中の金属粒子の沈降と同じような状況を作り出すことができる。そして、設定時間ガラスの溶融状態を維持した後、ガラスを固化させ、次いで超音波探触子によってガラス中の金属粒子の分布を検出するので、固化されたガラスではあるが、実際の溶融ガラス中における金属粒子の分布に近い分布を検出することができる。したがって、前記ガラスを切断する必要がなく、小型でかつ低コストで溶融ガラス中の金属粒子の分布に近い状態を検出することができる。
【００１０】
請求項２に記載したガラスの金属粒子の状態検出方法は、前記検出を終えた金属粒子を含むガラス固化体（サンプル）を加熱して溶融させ、その溶融状態を設定時間維持した後、再び冷却してガラスを固化させ、次いで超音波探触子によってガラス中の金属粒子の分布を再び検出する。そして、最初に検出したガラス中の金属粒子の分布と今回検出したガラス中の金属粒子の分布とを比較して、該金属粒子の沈降速度を算出するので、同じサンプルを用いてガラス中の金属粒子の移動状態を観察することができ、コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例における容器内に金属粉を投入する工程を示す断面図である。
【図２】容器を加熱する工程を示す断面図である。
【図３】超音波探触子による検出状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明の実施例における容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粒子を投入する工程を示す断面図、図２は容器を加熱する工程を示す断面図、図３は超音波探触子による検出状態を示す断面図である。
本実施例におけるガラス中の金属粒子検出方法は、まず図１に示されるように、耐熱容器である円筒状のタンマン管２において予め溶融固化されたガラス４の上面に、金属粒子とガラス破砕物との混合物６を配置する第１工程を備えている。なお、混合物６の周り及び上部にはさらにガラス破砕物が充填される。次いで、図２に示されるように、タンマン管２を電気炉８により加熱し、タンマン管２内のガラス４及びガラス破砕物を溶融させると共にその溶融状態を設定温度で設定時間維持する第２工程を備えている。次いで、タンマン管２を冷却して内部、金属粒子を含む溶融されたガラスを固化させる第３工程を備えている。そして、第３工程の後、図３に示されるように、超音波探触子１０をタンマン管２の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子Ｍの分布を検出する第４工程を備えている。超音波探触子１０は、同探触子１０とコンピュータ１２との間に設けられた制御装置１４によって、その移動及び発振・受信を制御されている。そして、第４工程における金属粒子Ｍの検出は、通常知られている音波探傷法と基本的に同じである。すなわち、超音波探触子１０からタンマン管２に発振した超音波に対する反射波をコンピュータ１２により監視し、金属粒子Ｍの存在する位置が検出されるものである。なお、金属粒子Ｍは、通常複数の金属粒子が結合してクラスタ化しているものが多く存在する。
【００１３】
上述の構成によれば、第１工程及び第２工程において、容器２内に予め溶融固化されたガラス４の上面に金属粒子とガラス破砕物との混合物６を収容した状態で容器２を加熱するので、実際の廃液処理における溶融ガラス中の金属粒子の沈降と同じような状況を作り出すことができる。そして、第２工程において、容器２内の溶融ガラスの溶融状態が設定温度で設定時間維持された後、第３工程において、溶融ガラスを固化させ、次いで第４工程において、超音波探触子１０によって同ガラス固化体中の金属粒子Ｍの分布が検出される。このため、ガラスは固化されたものであるが、実際の溶融ガラス中における金属粒子の分布に近い分布を検出することができる。したがって、ガラスを切断することなく、小型の装置でかつ低コストで溶融ガラス中の金属粒子の分布に近い状態を検出することができる。
【００１４】
さらに、この実施例における検出方法は、第４工程の後、固化されたガラスを容器２と共に再加熱して溶融させ、容器２内の溶融されたガラスを設定温度で設定時間維持する第５工程を備えている。次いで、第５工程の後、前記容器を再冷却し、前記金属粒子を含む溶融されたガラスを再固化する第６工程を備えている。そして、第６工程の後、上述の第４工程とまったく同様に、超音波探触子１０をタンマン管２の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子Ｍの分布を再検出する第７工程を備えている。さらに、第７工程の後、第４工程で検出したガラス中の金属粒子の分布と第６工程で検出したガラス中の金属粒子の分布を比較して、該金属粒子の沈降速度を算出する第８工程を備えている。第８工程において、さらに詳細には、第４工程で検出したガラス中の金属粒子の分布と第７工程で検出したガラス中の金属粒子の分布との比較において、金属粒子の沈降距離と溶融時間に基づき沈降速度が算出される。
【００１５】
したがって、この検出方法によれば、第５工程において、第４工程で検出を終えた金属粒子を含むガラス固化体（サンプル）を、再加熱して溶融させると共にその溶融状態が設定温度で設定時間維持された後、第６工程において溶融状態にあるサンプルを再び冷却して固化させ、次いで第７工程で超音波探触子１０によってガラス中の金属粒子Ｍの分布を再び検出する。そして、第４工程で検出したガラス中の金属粒子Ｍの分布と第７工程で検出したガラス中の金属粒子Ｍの分布とを比較して、該金属粒子の沈降速度を算出するので、同じサンプルを用いてガラス中の金属粒子の移動を観察することができ、コストを大幅に低減することができる。
【００１６】
以上で本実施例の説明を終えるが、本発明はこの実施例に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例において、第７工程で検出を終えた後に、再び第５工程から第７工程を繰り返し、計３回の検出結果に基づいて第８工程でガラス中の金属粒子の沈降速度を算出するように構成することも可能である。さらに、第５工程から第７工程は必要に応じてその繰り返し回数を増やすことが可能である。
【符号の説明】
【００１７】
２ タンマン管
４ ガラス固化体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス中の金属粒子の状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設において排出される高レベル放射性廃液は、前処理された後、ガラス溶融炉内で溶融ガラスに混入され、そしてその廃液が混入された溶融ガラスを別の容器に注入し、同容器と共に固化した状態で放射性廃棄物保管施設に保管することが行われている。
溶融ガラスに混入される廃液には金属粒子が含まれており、特にクラスタ化した金属粒子が溶融炉内の底部の一部に集中して堆積し、その堆積した金属粒子により、溶融炉の排出孔が閉塞されたり、あるいは溶融炉を加熱する電極間が短絡状態となって、溶融ガラスを十分に加熱できない不具合が発生する可能性がある。これら不具合の発生を防止するため、溶融ガラス内の金属粒子の状態、特にはその沈降速度を把握することが有用である。
【０００３】
本出願人は、溶融ガラス内の金属粒子の状態を検出するために、容器内に予め固化されたガラス上に金属粒子を配置し、同容器と共に加熱して溶融させ、設定時間後に固化させたサンプルを得て分析する方法を採用していた。サンプルの分析は、同サンプルを容器と共に切断し、その切断面から金属粒子の状態を直接調べるものである。また溶融ガラス内における金属粒子の沈降速度を知るために、溶融していた時間を異ならせた複数のサンプルを用意し、これらサンプルから得た金属粒子の状態を互いに比較し、分析していた。
【０００４】
特許文献１には、Ｘ線ＣＴ装置が開示されている。このＸ線ＣＴ装置は、測定物の周囲に複数のＸ線発生源及び検出器を配し、Ｘ線発生源を機械的に回転させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６５５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のサンプルを切断し、その切断面から金属粒子の状態を直接調べるものにおいては、その分析精度には限界があるし、また金属粒子の沈降速度を知るために複数のサンプルを用意しなくてはならないので、コストが嵩むという問題があった。またＸ線ＣＴ装置そのものは、装置全体が大型かつ複雑で、やはりコストが嵩むという問題があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、小型の装置で簡便にガラス固化体中の金属粒子の状態を検出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載したガラス中の金属粒子の状態検出方法は、容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粒子を配置する工程と、前記容器を加熱して内部の前記固化されたガラス及びガラス破砕物を溶融し、設定時間その溶融状態を維持する工程と、前記溶融状態を維持する工程の後、前記容器を冷却して前記金属粒子を含む溶融されたガラスを固化する工程と、前記固化する工程の後、超音波探触子を前記容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を検出する工程を備えている。
【０００８】
請求項２に記載したガラス中の金属粒子の状態検出方法は、請求項１において、さらに、前記検出する工程の後、前記容器を再加熱して前記金属粒子を含む固化されたガラスを再溶融し、設定時間その再溶融状態を維持する工程と、前記再溶融状態を維持する工程の後、前記容器を再冷却して前記金属ガラスを含む溶融されたガラスを再固化する工程と、前記再固化する工程の後、超音波探触子を前記耐熱容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を再検出する工程と、前記再検出する工程の後、前記検出する工程で得たガラス中の金属粒子の分布と比較して、該金属粒子の沈降速度を算出する工程とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に記載したガラス中の金属粒子の状態検出方法は、容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粉を配置した状態で容器を加熱してガラスを溶融するので、実際の廃液処理における溶融されたガラス中の金属粒子の沈降と同じような状況を作り出すことができる。そして、設定時間ガラスの溶融状態を維持した後、ガラスを固化させ、次いで超音波探触子によってガラス中の金属粒子の分布を検出するので、固化されたガラスではあるが、実際の溶融ガラス中における金属粒子の分布に近い分布を検出することができる。したがって、前記ガラスを切断する必要がなく、小型でかつ低コストで溶融ガラス中の金属粒子の分布に近い状態を検出することができる。
【００１０】
請求項２に記載したガラスの金属粒子の状態検出方法は、前記検出を終えた金属粒子を含むガラス固化体（サンプル）を加熱して溶融させ、その溶融状態を設定時間維持した後、再び冷却してガラスを固化させ、次いで超音波探触子によってガラス中の金属粒子の分布を再び検出する。そして、最初に検出したガラス中の金属粒子の分布と今回検出したガラス中の金属粒子の分布とを比較して、該金属粒子の沈降速度を算出するので、同じサンプルを用いてガラス中の金属粒子の移動状態を観察することができ、コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例における容器内に金属粉を投入する工程を示す断面図である。
【図２】容器を加熱する工程を示す断面図である。
【図３】超音波探触子による検出状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明の実施例における容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粒子を投入する工程を示す断面図、図２は容器を加熱する工程を示す断面図、図３は超音波探触子による検出状態を示す断面図である。
本実施例におけるガラス中の金属粒子検出方法は、まず図１に示されるように、耐熱容器である円筒状のタンマン管２において予め溶融固化されたガラス４の上面に、金属粒子とガラス破砕物との混合物６を配置する第１工程を備えている。なお、混合物６の周り及び上部にはさらにガラス破砕物が充填される。次いで、図２に示されるように、タンマン管２を電気炉８により加熱し、タンマン管２内のガラス４及びガラス破砕物を溶融させると共にその溶融状態を設定温度で設定時間維持する第２工程を備えている。次いで、タンマン管２を冷却して内部、金属粒子を含む溶融されたガラスを固化させる第３工程を備えている。そして、第３工程の後、図３に示されるように、超音波探触子１０をタンマン管２の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子Ｍの分布を検出する第４工程を備えている。超音波探触子１０は、同探触子１０とコンピュータ１２との間に設けられた制御装置１４によって、その移動及び発振・受信を制御されている。そして、第４工程における金属粒子Ｍの検出は、通常知られている音波探傷法と基本的に同じである。すなわち、超音波探触子１０からタンマン管２に発振した超音波に対する反射波をコンピュータ１２により監視し、金属粒子Ｍの存在する位置が検出されるものである。なお、金属粒子Ｍは、通常複数の金属粒子が結合してクラスタ化しているものが多く存在する。
【００１３】
上述の構成によれば、第１工程及び第２工程において、容器２内に予め溶融固化されたガラス４の上面に金属粒子とガラス破砕物との混合物６を収容した状態で容器２を加熱するので、実際の廃液処理における溶融ガラス中の金属粒子の沈降と同じような状況を作り出すことができる。そして、第２工程において、容器２内の溶融ガラスの溶融状態が設定温度で設定時間維持された後、第３工程において、溶融ガラスを固化させ、次いで第４工程において、超音波探触子１０によって同ガラス固化体中の金属粒子Ｍの分布が検出される。このため、ガラスは固化されたものであるが、実際の溶融ガラス中における金属粒子の分布に近い分布を検出することができる。したがって、ガラスを切断することなく、小型の装置でかつ低コストで溶融ガラス中の金属粒子の分布に近い状態を検出することができる。
【００１４】
さらに、この実施例における検出方法は、第４工程の後、固化されたガラスを容器２と共に再加熱して溶融させ、容器２内の溶融されたガラスを設定温度で設定時間維持する第５工程を備えている。次いで、第５工程の後、前記容器を再冷却し、前記金属粒子を含む溶融されたガラスを再固化する第６工程を備えている。そして、第６工程の後、上述の第４工程とまったく同様に、超音波探触子１０をタンマン管２の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子Ｍの分布を再検出する第７工程を備えている。さらに、第７工程の後、第４工程で検出したガラス中の金属粒子の分布と第６工程で検出したガラス中の金属粒子の分布を比較して、該金属粒子の沈降速度を算出する第８工程を備えている。第８工程において、さらに詳細には、第４工程で検出したガラス中の金属粒子の分布と第７工程で検出したガラス中の金属粒子の分布との比較において、金属粒子の沈降距離と溶融時間に基づき沈降速度が算出される。
【００１５】
したがって、この検出方法によれば、第５工程において、第４工程で検出を終えた金属粒子を含むガラス固化体（サンプル）を、再加熱して溶融させると共にその溶融状態が設定温度で設定時間維持された後、第６工程において溶融状態にあるサンプルを再び冷却して固化させ、次いで第７工程で超音波探触子１０によってガラス中の金属粒子Ｍの分布を再び検出する。そして、第４工程で検出したガラス中の金属粒子Ｍの分布と第７工程で検出したガラス中の金属粒子Ｍの分布とを比較して、該金属粒子の沈降速度を算出するので、同じサンプルを用いてガラス中の金属粒子の移動を観察することができ、コストを大幅に低減することができる。
【００１６】
以上で本実施例の説明を終えるが、本発明はこの実施例に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例において、第７工程で検出を終えた後に、再び第５工程から第７工程を繰り返し、計３回の検出結果に基づいて第８工程でガラス中の金属粒子の沈降速度を算出するように構成することも可能である。さらに、第５工程から第７工程は必要に応じてその繰り返し回数を増やすことが可能である。
【符号の説明】
【００１７】
２ タンマン管
４ ガラス固化体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粒子を配置する工程と、
前記容器を加熱して内部の前記固化されたガラス及びガラス破砕物を溶融し、設定時間その溶融状態を維持する工程と、
前記溶融状態を維持する工程の後、前記容器を冷却して前記金属粒子を含む溶融されたガラスを固化する工程と、
前記固化する工程の後、超音波探触子を前記容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を検出する工程を備えたガラス中の金属粒子の状態検出方法。
【請求項２】
さらに、前記検出する工程の後、前記容器を再加熱して前記金属粒子を含む固化されたガラスを再溶融し、設定時間その再溶融状態を維持する工程と、
前記再溶融状態を維持する工程の後、前記容器を再冷却して前記金属ガラスを含む溶融されたガラスを再固化する工程と、
前記再固化する工程の後、超音波探触子を前記耐熱容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を再検出する工程と、
前記再検出する工程の後、前記検出する工程で得たガラス中の金属粒子の分布と比較して、該金属粒子の沈降速度を算出する工程とを備えた請求項１記載のガラス中の金属粒子の状態検出方法。
【請求項１】
容器内において予め溶融固化されたガラスの上面に金属粒子を配置する工程と、
前記容器を加熱して内部の前記固化されたガラス及びガラス破砕物を溶融し、設定時間その溶融状態を維持する工程と、
前記溶融状態を維持する工程の後、前記容器を冷却して前記金属粒子を含む溶融されたガラスを固化する工程と、
前記固化する工程の後、超音波探触子を前記容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を検出する工程を備えたガラス中の金属粒子の状態検出方法。
【請求項２】
さらに、前記検出する工程の後、前記容器を再加熱して前記金属粒子を含む固化されたガラスを再溶融し、設定時間その再溶融状態を維持する工程と、
前記再溶融状態を維持する工程の後、前記容器を再冷却して前記金属ガラスを含む溶融されたガラスを再固化する工程と、
前記再固化する工程の後、超音波探触子を前記耐熱容器の外面に沿って移動させ、ガラス中の金属粒子の分布を再検出する工程と、
前記再検出する工程の後、前記検出する工程で得たガラス中の金属粒子の分布と比較して、該金属粒子の沈降速度を算出する工程とを備えた請求項１記載のガラス中の金属粒子の状態検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２０３８９７（Ｐ２０１０−２０３８９７Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９２６９（Ｐ２００９−４９２６９）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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