放射性廃棄物処理装置

【課題】高周波加熱炉で可燃性廃棄物を焼却するについて、自然な空気流によって酸素を十分供給して可燃性廃棄物を完全燃焼させ、その焼却灰とともに不燃性廃棄物を加熱溶融させる放射性廃棄物の溶融処理を簡単容易に行えるようにする。
【解決手段】導電性の焼却器１０を用いて高周波加熱して可燃性廃棄物を焼却し、その焼却灰Ｔと不燃性廃棄物をセラミック製キャニスタを用いて高周波加熱して溶融させる放射性廃棄物処理装置を前提として、上記焼却器１０が互いに分離可能な灰受け皿と焼却筒１２との組み合わせ体であり、上記焼却筒１２の下部に火格子１３があり、当該火格子１３よりも下方において焼却筒１２と灰受け皿とによってその間に空気通路が構成されており、上記焼却器１０が高周波加熱炉１に装着された状態で、焼却筒１２内及び上部空間が燃焼ゾーンになっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、不燃性放射性廃棄物を加熱溶融させて減容するための高周波加熱炉を利用して可燃性放射性廃棄物を焼却処理する装置に関するものであり、自然な空気流によって十分に酸素が供給されて完全燃焼されるようにして、焼却処理のための付属設備を高周波加熱炉に付設する必要がなく、かつ、未燃炭素が焼却灰に極力残ることがなく、焼却灰を不燃性放射性廃棄物と共に加熱溶融させて減容させるについて、その溶融処理を簡単容易にすることができるものである。
なお、上記の「可燃性放射性廃棄物」は、主に、布、綿、紙、木、酢酸ビニル、塩化ビニル、ポリエチレン、ネオプロピレンゴム、アクリル樹脂、イオン交換樹脂等である。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所などの原子力施設から排出される不燃性放射性廃棄物、可燃性放射性廃棄物を減容処理するには、これらを分別して可燃性放射性廃棄物を焼却処理し、不燃性放射性廃棄物については高周波加熱して溶融させるのが一般的である（以下において、「放射性廃棄物」を「廃棄物」と略称する）。これに対して、可燃性廃棄物と不燃性廃棄物とを分別せず、高周波加熱炉で可燃性廃棄物を焼却し、その焼却灰を不燃性廃棄物とともに加熱溶融させることで、放射性廃棄物の処理設備を簡略化するものがある（特開平７−２６０１１９号公報（特許文献１）、特開平１１−２７１４９５号公報（特許文献２））。特許文献１、特許文献２に記載されているものはいずれもそのキャニスタが導電性であってそれ自体が高周波加熱されて高温になり、その中に投入された可燃性廃棄物を燃焼させ、その後、不燃性廃棄物を同キャニスタに投入して、当該不燃性廃棄物を焼却灰とともに加熱溶融させるものである。
【０００３】
特許文献１のものは、空気供給ノズルを備えていて、当該キャニスタの中に空気を吹き込んでキャニスタ内で可燃性廃棄物を燃焼させ、また、不燃性廃棄物を加熱溶融させてこれらを減容処理するものである（以下これを従来技術１という）。この場合の空気供給量は制御装置によって、酸素濃度等の炉内状況に応じた最適量に制御されるが、キャニスタの底部は空気が行き届かず、酸素不足の状態にあるので当該キャニスタの底部に蓄積された焼却灰には多量の未燃炭素が残る。このため、上記焼却灰が混入されて不燃性廃棄物が加熱溶融されると、焼却灰が溶湯表面に浮遊することになり、多量の未燃炭素が含まれたままで溶融固化されることになる。不燃性廃棄物の加熱溶融時に上記焼却灰中の未燃炭素を完全に燃焼させることを目的としたものが、特許文献２の従来技術である（以下、これを従来技術２という）。
従来技術２は、図３に示すようにキャニスタ１０３内の溶湯上面にバーナー１０４で火炎１０４ａを放射するようにしたものである。
【０００４】
なお、従来技術２のものはキャニスタ１０３内で焼却させるものであるから、高周波加熱炉１００の上部に燃焼ゾーン１１４を備えており、当該燃焼ゾーン１１４内の酸素濃度を検出しながら、空気供給ノズル１１５で空気を吹き込むものである。他方、キャニスタ１０３が高周波加熱炉１００内に装着されると、投入口１１２から可燃性廃棄物、不燃性廃棄物がそれぞれ投入される。キャニスタ１０３内で可燃性廃棄物が焼却され、不燃性廃棄物が溶融固化された後、キャニスタ１０３が高周波加熱炉１００から取り出される。
同じキャニスタ１０３で可燃性廃棄物が焼却され、不燃性廃棄物が加熱溶融されるので、これらの焼却と加熱溶融を別々に行うものに比してその取り扱いが簡単である。
【０００５】
〔従来技術の問題点〕
以上の従来技術１、従来技術２のいずれも、キャニスタを使って可燃性廃棄物を焼却するために、高周波加熱炉の上部に燃焼ゾーンを設けたものであるから、高周波加熱炉が大型化し、また、キャニスタ内に上方から空気を吹き込むための設備、すなわち、空気供給ノズル、空気供給制御のための種々の設備が必要であり、このことはキャニスタを焼却器として利用する限り避けられない問題である。そしてまた、未燃炭素が焼却灰に多量に残るという問題は、キャニスタ底部が酸欠状態であることに起因するのであるから、キャニスタを用いて可燃性廃棄物を焼却処理する限り避けられない。
【特許文献１】特開平７−２６０１１９号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可燃性廃棄物を分別して焼却するについて、自然な空気流で十分な酸素を供給することによって、未燃炭素成分が残らないように完全燃焼させることができれば、上記従来技術の問題は解消される。
この発明の課題は、高周波加熱炉で可燃性廃棄物を焼却するについて、自然な空気流によって酸素を十分供給して可燃性廃棄物を完全燃焼させ、その焼却灰とともに不燃性廃棄物を加熱溶融させる放射性廃棄物の溶融処理を簡単容易に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、導電性の焼却器を用いて高周波加熱して可燃性廃棄物を焼却し、その焼却灰と不燃性廃棄物をセラミック製キャニスタを用いて高周波加熱して溶融させる放射性廃棄物処理装置を前提として、次の（イ）〜（ハ）によるものである。
（イ）上記焼却器が互いに分離可能な灰受け皿と焼却筒との組み合わせ体であり、
（ロ）上記焼却筒の下部に火格子があり、当該火格子よりも下方において焼却筒と灰受け皿とによってその間に空気通路が構成されており、
（ハ）上記焼却器が高周波加熱炉に装着された状態で、焼却筒内上部空間が燃焼ゾーンになっており、さらに焼却筒よりも上部の空間が燃焼ゾーンになっていること。
【０００８】
〔作用〕
導電性の焼却器を高周波加熱炉に装着して可燃性廃棄物を焼却し、キャニスタを高周波加熱炉に装着して不燃性廃棄物を溶融処理する。そして、この焼却処理と溶融処置はそれぞれ所定の時間毎（例えば１日毎）に交互に行われる。
【０００９】
焼却器の焼却筒、灰受け皿が高周波加熱されて可燃性廃棄物が焼却される。このとき、高周波加熱炉のスリーブ下部に空気穴があるので、外気がこの空気穴からスリーブ下部に流入し、焼却筒下端と灰受け皿の間の環状の隙間を経て灰受け皿と焼却筒との上下方向の隙間に流入し、これが火格子を下方から上方に通過し、焼却筒内を上昇し、スリーブの上部空間を上昇する。この空気流は焼却器内で加熱された空気によって自然に生じる上昇気流である。そして、上記のように、火格子上の可燃性廃棄物にその下側から空気が供給され、さらに、焼却筒内上部空間でも供給される。そして焼却筒から高周波加熱炉の上記スリーブ内上部空間へ燃焼ガスが上昇したところで、スリーブと焼却器との間を上昇する空気が供給される。そして可燃性廃棄物の焼却灰は灰受け皿に落下して捕集されるが、この焼却灰は灰受け皿に落下する間も上記空気流によって酸素が供給され、さらに、灰受け皿に落下した後も、灰受け皿内に空気が流入するので酸素が供給される。このように、火格子上で燃焼するときから焼却灰になって灰受け皿に捕集されるまでの間、十分な酸素が供給されて完全燃焼されるので、灰受け皿内の焼却灰に未燃炭素が残ることはない。
【００１０】
焼却作業が終了すると台座が下げられ、焼却器が高周波加熱炉の外に取り出され、コンベアで所定の灰収集装置付近まで搬送される。同炉の外の灰収集装置で焼却筒本体と灰受け皿が分離され、灰受け皿内の焼却灰、灰受け皿、焼却筒は、灰収集装置の吸引装置で吸引されて清掃され、収集された灰は投入容器（可燃性容器）に移され、その後再び組み立てられて繰り返し使用される。
灰受け皿内の焼却灰を収容した投入容器は、高周波加熱炉に装着されたキャニスタに不燃性廃棄物とともに投入されて高周波加熱される。キャニスタは導電性金属などの不燃性廃棄物が挿入されているので、それ自体が導電性で発熱するものである必要はない。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、焼却器の下部に設けた火格子の下方から上方に向けて空気が流れ、さらに上方に流れるので、上記火格子から上方の空間、すなわち焼却筒内上部空間と、スリーブ内上部空間とで十分な酸素が供給される。したがって、これらの空間が活発な燃焼ゾーンとなる。それ故、この発明による焼却器を用いることにより、特別に燃焼ゾーンを設けていない高周波加熱炉で可燃性廃棄物を完全燃焼させることができる。
また、焼却器がその下部の灰受け皿と焼却筒とが分離可能に組み合わされたものであるから、焼却器の底（灰受け皿内）に溜まった焼却灰の取り出しが容易であり、したがって、焼却器を繰り返し使用して可燃性廃棄物の焼却処理を行うことができる。
【００１２】
〔実施の態様〕
可燃性廃棄物の焼却作業が終了すると、焼却器は加熱炉から取り出され、焼却灰が回収されて再び使用される。この場合、焼却器は清掃されなければならない。なぜなら、焼却灰が付着していると、これが飛散してセル内を汚染することになるからである。そして、この清掃作業はセル内で、吸引清掃装置を用いて遠隔操作で行われるので、その内部構造が複雑であると吸引口が隅々まで行き届かず、このため、焼却器を隅々まできれいに清掃することができないことになる。
以上のことから、上記焼却筒が火格子を備えた下部と単純な円筒状の上部とによる分割型であれば、火格子がある下部の清掃がさらに簡単容易である。
【００１３】
因みに、上記焼却筒が一体型でその下端に火格子を付けた構造である場合は、焼却筒の隅々を遠隔操作で十分に清掃することが難しいので、分割型であることが望ましい。
また、焼却筒を分割型にするとその分離、結合（組み立て）は、セル内のマニュピレータ（遠隔操作によるロボットアーム）で行うことになるので、簡単に分離され、また、簡単に組み立てられる分割構造が望ましく、焼却筒を下部と上部とに分割した分割型にして、これらを互いに嵌め合わせるようにすることにより、上部と下部との分離、結合を簡単容易にし、かつ結合状態を安定させることができる。
【００１４】
さらに、上記焼却筒の下端外径よりも灰受け皿の内径を大きくし、焼却筒下端に支持脚を設け、当該支持脚の高さを灰受け皿の高さとほぼ等しくし、焼却筒を上記支持脚を介して灰受け皿の底面に支持させることで、火格子よりも下方の空間への空気流入経路が構成される。
上記支持脚の高さは灰受け皿の高さに対して等しい必要はないが、焼却器が高周波加熱炉に収まるためには、できるだけ低くし、また、燃焼筒内の火格子から落下する燃焼灰を灰受け皿の外に飛散させないためには、支持脚が灰受け皿よりも高くないことが好ましい。他方、支持脚の高さが灰受け皿の高さより１０〜２０ｍｍ程度低くても上記空気流入経路を構成するのに格別の不都合はないが、灰受け皿の灰収容容量がその分だけ小さくなる。
以上のことから、支持脚の高さは灰受け皿の高さとほぼ等しいのがよい。
【００１５】
また、灰受け皿と焼却筒とを嵌め合い式にし、灰受け皿の側壁上部に空気穴を設けてこの空気穴から灰受け皿内に空気を流入させることもできる。この場合は、上記空気穴から焼却灰がこぼれ落ちるので、灰受け皿の所要収容容量が確保されるように、側壁を高くする必要があり、また、焼却筒の支持脚がなくて、焼却筒の下端を灰受け皿の上端に嵌合させることになる。この構造は焼却筒の下端に支持脚を設ける必要がないというメリットがあるが、灰受け皿の側壁を高くし、また、その上部に空気穴を設けることになるので、灰受け皿の構造が複雑になるというデメリットがある。また、この場合は、灰受け皿の収容容量が小さくなることが避けられない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次いで、図１、図２、図３を参照して実施例を説明する。
この実施例の焼却器１０は高さが４００ｍｍ、焼却筒の内径が２５０ｍｍである。そして、この焼却器による焼却処理能力は、廃棄物の素材にもよるが、例えば、手袋、ウエス、木材などの通常の廃棄物である場合は１時間当たり約７ｋｇ程度、イオン交換樹脂などの樹脂製品の場合は１時間当たり約１０ｋｇ程度である。この焼却器の材質としてはステンレスが挙げられるが、高耐食性金属や鉄などの金属でもよい。ただし、９００℃程度の燃焼温度に耐えられるものであって、かつ導電性のものでなければならず、しかも、比較的廉価でかつ高耐食性が高い金属であることが望ましい。
【００１７】
焼却器１０の下部は灰受け皿１１になっており、その内径は約３４０ｍｍ、高さは約１２０ｍｍである。焼却筒１２はさらに焼却筒上部１２ａと焼却筒下部１２ｂとに分割されており、焼却筒下部１２ｂの下端に金属製の編み目状の火格子１３が着脱自在に設けられている。なお、火格子１３は消耗することが想定され、消耗したら新しいものと交換する。
焼却筒上部１２ａは円筒体であり、上方に開いた円錐状フランジ１２ｆがあり、下端外周面がテーパー面１２ｔになっている。上端に円錐状フランジ１２ｆがあるのは焼却筒１２への廃棄物の投入を容易にするためであり、また、下端がテーパー面１２ｔであるのは、焼却筒下部１２ｂへの嵌め込みを容易にするためである。
【００１８】
焼却筒下部１２ｂは、内径約２６０ｍｍの上部と外径約２６０ｍｍの下部の２段構造であり、下部に火格子１３に対する支持部が設けられている。
焼却筒下部１２ｂに４つの支持脚１４がある。そして、この支持脚１４の高さは灰受け皿１１の高さ約１２０ｍｍに等しい。灰受け皿１１、焼却筒１２の板厚は約１０ｍｍである。
灰受け皿１１の内径が焼却筒下端の外径よりも約８０ｍｍ大きく、灰受け皿１１に焼却筒１２が組み合わされたとき、その間に幅約４０ｍｍの環状隙間が形成される。
【００１９】
なお、焼却筒下部１２ｂの上端に外方に開いた円錐状フランジ１２ｇがある。この円錐状フランジ１２ｇがあることにより焼却筒上部１２ａの嵌め込みを一層容易にすることができる。また、焼却筒上部１２ａの下端外周にテーパー面１２ｔがあるので、焼却筒下部１２ｂへの嵌め合いは比較的容易である。
そして、吸引清掃装置によるセル内での清掃作業の観点からは、分割された各部分の構造は単純であることが望ましいので、以上のことからすれば、上記円錐状フランジ１２ｇは必ずしも必要ではない。
【００２０】
以上のような焼却器１０を台座３に載せて、スリーブ２の中に押し上げることで高周波加熱炉１に装着し、これに可燃性廃棄物を投入して焼却するのであるが、このとき、焼却器全体が高温（９００℃程度）に加熱されるので、その内部、外部に上昇気流が生じ、これによって外気が図示の矢印に沿って流れる。この空気流Ａによって灰受け皿１１内の焼却灰、火格子１３上の可燃物、焼却筒内上部空間、燃焼筒上部空間内に多量の酸素が供給される。
【００２１】
可燃性廃棄物の焼却作業が終了すると、台座３が下げられ、台座上の焼却器１０がコンベアに移され、コンベアによって焼却灰収集装置付近まで搬送される。焼却灰収集装置付近で焼却筒上部１２ａ、焼却筒下部１２ｂが順次分離されて、灰受け皿１１から焼却筒１２が分離される。灰受け皿１１に蓄積された焼却灰Ｔが焼却灰収集装置の吸引清掃機により収集され、投入容器に移され、さらに、灰受け皿１１、焼却筒上部１２ａ、焼却筒下部１２ｂが吸引清掃機で清掃される。この清掃によって収集された焼却灰も上記投入容器に移される。清掃が完了した焼却器１０は再び組み立てられて再使用に備えられる。
【００２２】
高周波加熱炉１にセラミック製のキャニスタを装着し、焼却灰が収容されている投入容器を不燃性廃棄物とともに上記キャニスタに投入して、これらを加熱溶融させる。
加熱溶融作業が終了してキャニスタが高周波加熱炉から取り出されると、焼却・加熱溶融の１作業サイクルが終わる。そして、次の作業サイクルが始まると、待機していた焼却器を再び高周波加熱炉に装着する。
以上のようにして、焼却器を繰り返し使用しながら、可燃性廃棄物の焼却処理と不燃性廃棄物の溶融処理とが同じ高周波加熱炉で繰り返し行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】は、実施例の焼却器の側面図
【図２】は、焼却器を高周波加熱炉に装着した状態の断面図
【図３】は、従来技術２の断面図
【符号の説明】
【００２４】
１：高周波加熱炉
２：スリーブ
３：台座
１０：焼却器
１１：灰受け皿
１２：焼却筒
１２ａ：焼却筒上部
１２ｂ：焼却筒下部
１３：火格子
１４：支持脚
T：焼却灰

【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の焼却器を用いて高周波加熱して可燃性廃棄物を焼却し、その焼却灰と不燃性廃棄物をセラミック製キャニスタを用いて高周波加熱して溶融させる放射性廃棄物処理装置において、
上記焼却器が互いに分離可能な灰受け皿と焼却筒との組み合わせ体であり、
上記焼却筒の下部に火格子があり、当該火格子よりも下方において焼却筒と灰受け皿とによってその間に空気通路が構成されており、
上記焼却器が高周波加熱炉に装着された状態で、焼却筒内上部空間が燃焼ゾーンになっており、さらに焼却筒よりも上部の空間が燃焼ゾーンになっていることを特徴とする放射性廃棄物処理装置。
【請求項２】
上記焼却筒が火格子を備えた下部と上部とに分割された分割型であることを特徴とする請求項１の放射性廃棄物処理装置。
【請求項３】
上記焼却筒の下端外径よりも上記灰受け皿の内径が大きく、焼却筒下端に支持脚があり、当該支持脚の高さが灰受け皿の高さとほぼ等しく、焼却筒が上記支持脚を介して灰受け皿の底面に支持されており、焼却筒の下端と灰受け皿の上端との間に、火格子よりも下方の空間への空気流入経路がある請求項１又は請求項２の放射性廃棄物処理装置。

【図１】