(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-15
(45)【発行日】2022-07-26
(54)【発明の名称】放射性廃棄物選別方法
(51)【国際特許分類】
G21F 9/28 20060101AFI20220719BHJP
G21F 9/30 20060101ALI20220719BHJP
G21F 9/32 20060101ALI20220719BHJP
F23G 7/00 20060101ALI20220719BHJP
【FI】
G21F9/28 Z ZAB
G21F9/30 527C
G21F9/32 Z
G21F9/30 531E
G21F9/30 531K
F23G7/00 J
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020089613
(22)【出願日】2020-05-22
【審査請求日】2021-03-09
(31)【優先権主張番号】10 2019 113 986.4
(32)【優先日】2019-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】516272375
【氏名又は名称】ヌケム・テヒノロギース・エンジニアリング・サービシーズ・ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】NUKEM TECHNOLOGIES ENGINEERING SERVICES GMBH
【住所又は居所原語表記】Industriestr. 13, 63755 Alzenau, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100219542
【氏名又は名称】大宅 郁治
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】クラウス・ブットナー
(72)【発明者】
【氏名】ゲオルグ・ブレーラー
(72)【発明者】
【氏名】ライナー・スラメットシュカ
【審査官】後藤 大思
(56)【参考文献】
【文献】特表2000-501168(JP,A)
【文献】特開2017-164687(JP,A)
【文献】特表平09-506423(JP,A)
【文献】米国特許第05943970(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G21F 9/00-9/36
F23G 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
反応空間(40)内で実行されるべき熱分解を用いてコンテナ内に貯蔵された放射性廃棄物を選別する方法であって、前記方法は以下の工程:
-前記コンテナを少なくとも2つのコンテナ部分(24、26)に切り分けることと、
-前記コンテナ部分を前記反応空間に持ち込むことと、ここで、前記反応空間内ではT≧200°Cである温度Tの水蒸気含有雰囲気
であり、又はT≧200°Cである温度Tの水蒸気含有雰囲気に調節されており、
-熱分解を実行することと、
-前記反応空間か
ら排出ガスを排出することと、
-前記反応空間から収容体を持ち出すことと
を含み、加えて、以下の群:
-熱分解中に準化学量論的な量又は最大の化学量論的な量の酸素及び/又はCO
2を前記反応空間(40)内へ導入すること、
-前記排出ガス中の酸化可能な物質に応じて前記反応空間(40)内へ導入されるべき水蒸気を調節すること、
-前記排出ガス中の酸化可能な物質に応じて前記反応空間(40)内へ導入されるべき酸素及び/又はCO
2を調節すること、
-前記排出ガス中に存在する酸化可能な物質に応じて前記熱分解を止めること、
-水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO
2を前記放射性廃棄物中へ又はこの放射性廃棄物の領域内にねらい定めて導入すること、
-水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO
2を前記反応空間(40)内にねらい定めて誘導すること、
のうち少なくとも1つの工程が実行される、方法。
【請求項2】
前記コンテナが軸方向に及び/又は半径方向に切り分けられることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記コンテナが立った状態で又は横たわった状態で切り分けられることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記放射性廃棄物が前記コンテナ内の母材中に貯蔵され
ることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
前記放射性廃棄物が有機母材中に貯蔵されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記放射性廃棄物が瀝青、エポキシ樹脂、尿素系樹脂の群からの母材中に貯蔵されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
【請求項7】
前記コンテナが前記反応空間(40)の外で切り分けられ、前記コンテナ(24、26)の切断面が
、打ち抜き穴を有する収容体(30)上に配置され、前記反応空間(40)内へ持ち込まれることを特徴とする、請求項1から
6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項8】
前記コンテナが金網又は格子の上に配置される、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
前記切断面に、前記打ち抜き穴を通り抜ける水蒸気を加えることを特徴とする、請求項
7又は8に記載の方法。
【請求項10】
前記反応空間から雰囲気を吸引するノズルを介して、水蒸気を前記反応空間(40)内へ導入することを特徴とする、請求項1から
9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項11】
前記反応空間(40)内の雰囲気が、内部空間に供給される水蒸気により駆動される
1つの又は複数の通風機のうちの少なくとも1つを用いて混合されることを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
【請求項12】
放射性廃棄物又は母材に水蒸気がねらい定めて加わるように、水蒸気を前記反応空間(40)内に誘導することを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
【請求項13】
前記排出ガスが後燃焼に供給され、前記排出ガスの後燃焼の前にその酸化可能な量を測定し、前記酸化可能な量に応じて、前記反応空間(40)への水蒸気供給、及び/
若しくは酸素供給、及び/
若しくはCO
2供給を調整し、並びに/又は前記反応空間内の温度を調整し、前記調整が前記熱分解を止めることを含むことを特徴とする、請求項1から
12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
前記排出ガス及び空気が供給される後燃焼空間(74)内で
排出ガスの後燃焼が実行されることと、後燃焼室に供給される空気に応じて、前記反応空間(40)への水蒸気供給、及び/
若しくは酸素供給、及び/
若しくはCO
2供給を調整し、並びに/又は前記反応空間内の温度を調整し、前記調整が前記熱分解を止めることを含むことを特徴とする、請求項1から
12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
前記反応空間(40)に供給されるべき前記水蒸気、及び/若しくはO
2、及び/
若しくはCO
2の供給、並びに/又は前記反応空間内の温度が、
後燃焼のために供給されるべき空気、及び熱分解ガス中の酸素含有量に応じて調整されることを特徴とする、請求項1
3又は1
4に記載の方法。
【請求項16】
前記水蒸気がCO
2に入れ替わることを特徴とする、請求項1から請求項1
5のいずれか1項に記載の方法。
【請求項17】
コンテナ内に貯蔵された産業廃棄物を選別する設備(10)
であって、
前記設備は、前記コンテナを収容する、熱分解を実行するための反応空間(40)を含み、前記反応空間において雰囲気及び温度Tが、T≧200°
Cに設定可能であり、前記反応空間の前に装填空間(14)のような前空間が配置され、前記反応空間の後に選別空間が配置されている、設備
において、
前記前空間(14)内に、前記コンテナを切り分けるための分
離装置(20)と、コンテナ部分(24、26)の分断面を載せるための、打ち抜き穴を有する収容体(30、32)とが存在していることと、
前記収容体を前記反応空間(40)に搬送するための搬送装置(35)が設けられていることと、
少なくとも1つの装置を介して前記反応空間(40)内の前記雰囲気が循環され得る、及び/又
はガス状流体がねらい定めて前記打ち抜き穴を通じて前記コンテナ部分(24、26)の前記分断面に供給され得る少なくとも1つの装置が、反応空間内に設けられていることと、を特徴とする設備。
【請求項18】
水蒸気、及び/又はCO
2、
及び/又はO
2
がガスとして供給され得る、請求項17に記載の設備。
【請求項19】
前記温度TがT>400℃である、請求項17に記載の設備。
【請求項20】
前記温度Tが400°C<T<800°Cである、請求項17に記載の設備。
【請求項21】
前記温度TがT≦950°Cである、請求項17に記載の設備。
【請求項22】
前記
少なくとも1つの装置が、
前記少なくとも1つの装置を介して前記反応空間(40)から雰囲気を吸引すると同時に外部から前記反応空間(40)にガス状流体が供給され得る、ノズルであることを特徴とする、請求項1
7から21のいずれか1項に記載の設備。
【請求項23】
前記収容体(32)が、下敷き又は支え台に対して間隔をあけて広がっている格子又は前記打ち抜き穴(30)付きの金網を有することと、前記装置が、それを介して前記ガス状流体が前記下敷き又は支え台の方向に誘導され得る、ノズル及び/又は噴霧ヘッド付き
のロッド体(34、36)であることを特徴とする、請求項1
7から21のいずれか1項に記載の設備。
【請求項24】
前記ロッド体はランスである、請求項23に記載の設備。
【請求項25】
接続部を介して前記ガス状流
体を前記反応空間(40)に供給可能であり、前記接続部又は少なくとも1つの別の接続部を介して準化学量論的な量から最大の化学量論的な量までの二酸化炭素、及び/又は酸素を供給可能であることを特徴とする、請求項1
7から
24のいずれか1項に記載の設備。
【請求項26】
前記ガス状流体は過熱された水蒸気である、請求項25に記載の設備。
【請求項27】
前記反応空間(40)が熱分解ガス管(42)を介して後燃焼空間(74)と結合されていることと、前記熱分解ガス管が、前記熱分解ガス中の酸化可能な成分を測定する第1の計測装置(86)と結合されていることと、及び/又は前記後燃焼空間から第2の配管(78)が出ており、前記第2の配管内で第2の計測装置(80)を用いて、前記後燃焼空間から排出された前記熱分解ガスの酸素含有量が計測され得ることと、前記計測された酸素含有量に応じて、前記後燃焼空間に供給される空気の量が調整され得ることと、前記熱分解ガス中の空気量、及び/又は酸化可能な成分の量が、反応空間に供給されるべきガス状流体、及び/又は酸素、及び/又は二酸化炭素に対する少なくとも1つの調節パラメータ又は制御パラメータであることと、を特徴とする、請求項1
7から
26のいずれか1項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンテナ内に貯蔵された放射性廃棄物を選別する方法に関する。また本発明はコンテナ内に貯蔵された放射性物質を選別する装置にも関する。
【背景技術】
【0002】
原子力技術において、同じく原子力発電所又は放射性物質を使用する他の作業場において、放射性物質により汚染された、処分されるべき無機及び有機廃棄物が付随して生じる。これに属するものとして例えば、イオン交換体、蒸発器濃縮物、汚泥、金属部品、ゴム、合成樹脂、或いはまた外装部材がある。
【0003】
放射性物質により汚染されたその廃棄物を処分するために、通常、これらの廃棄物を容器に入れる。その容器内では放射性物質が母材で包囲されており、つまりコンテナ内に埋め込まれている。その際、容器自体は例えばコンクリートに入れられている、若しくはコンクリートに詰め込まれていることがあり得る。またコンテナは、コンクリートから成る内張を有するドラム缶を含むこともあり、そのドラム缶内には母材を伴う放射性物質が埋め込まれている。
【0004】
これとは無関係に、過去において、母材として瀝青を使用する場合、問題のなく最終処分を行うことができると考えられた。
【0005】
また廃棄物及び瀝青を外部で、例えば押出成形機を用いて混合し、次にドラム缶に詰めることもあり得る。
【0006】
また廃棄物をドラム缶内ではなく、例えばコンテナ又は貯蔵室、いわゆる区画内に据え置く場合も瀝青を使用する。
【0007】
ところでドラム缶の検証の結果、予想に反して放射性分解により廃棄物が分解されるために、その際に発生するガスにより、圧力上昇のためにコンテナが膨らみ、場合により割れることがあり得ることが判明した。従ってそれに対応して、埋め込まれた放射性廃棄物を選別する必要がある。これに関しては、熱分解と水蒸気、いわゆる加水熱分解を用いて選別を実行し、それにより瀝青及び有機成分並びに硝酸塩を炉、つまり反応空間内で熱分解して、即ちガス化して、次にその排出ガスを後燃焼に供給することが知られている。
【0008】
しかしながら周知の方法は、有機埋込材料全体及び有機成分を放射性廃棄物から取り除くために、該当する加水熱分解が比較的長時間にわたり続くという欠点を示す。
【発明の概要】
【0009】
ゆえに本発明の課題は、コンテナ内に埋め込まれた廃棄物を反応空間内で効率良く熱分解することである。
【0010】
本発明の課題を解決するために、反応空間内で実行されるべき熱分解を用いてコンテナ内に貯蔵された放射性廃棄物を選別する方法が提案され、その方法は以下の工程:すなわち、
-コンテナを少なくとも2つのコンテナ部分に切り分けることと、
-コンテナ部分を反応空間に持ち込むことと、その反応空間内ではT≧200°Cである温度Tの水蒸気含有雰囲気が調節されており又は調節され、
-熱分解を実行することと、
-反応空間からガス(排出ガス)を排出することと、
-反応空間から収容体を持ち出すことと
を含み、加えて、以下の群:
-熱分解中に準化学量論的な量又は最大の化学量論的な量の酸素及び/又はCO2を反応空間内へ導入すること、
-排出ガス中の酸化可能な物質に応じて反応空間内へ導入されるべき水蒸気を調節することと、
-排出ガス中の酸化可能な物質に応じて反応空間内へ導入されるべき酸素及び/又はCO2を調節することと
-排出ガス中に存在する酸化可能な物質に応じて熱分解を止めることと、
-水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO2を放射性廃棄物中へ又はこの放射性廃棄物の領域内にねらい定めて導入することと、
-水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO2を反応空間内にねらい定めて誘導することと
から少なくとも1つの方法工程が実行される。
【0011】
本発明によれば、放射性廃棄物の熱分解が問題なく実行され得ることを確保するために、放射性廃棄物が、例えば外側にコンクリート殻及び/又は内側に内張、つまりコンクリート製の内装を有するコンテナの中にある場合も、まずコンテナを切り分ける。その際、好ましくは放射性廃棄物自体は母材中に貯蔵されており、その母材自体は例えば、コンクリート壁で包囲されている容器により収容されており、ここでは必然的な特徴を取り扱うことはない。
【0012】
コンテナは例えばドラム缶のような包装である。その包装又はドラム缶は、場合によりコンクリート又は他の遮蔽材から成る外装で包囲されており又は内装(内張)として内部にこの遮蔽材を有し、その包装又はドラム缶内に、母材中に埋め込まれた放射性廃棄物がある。またコンテナは、コンクリート又は他の遮蔽材から成る収容体であってもよく、その収容体内に、放射性物質を有する母材が貯蔵されている。またコンクリート遮蔽材のないドラム缶は、放射性廃棄物を有する母材がその内部に挿入されている、コンテナでもある。
【0013】
その際、特に、反応空間の前に配置される装填空間のような前空間において例えば切断ロープを用いてコンテナを切り分けることを設定している。
【0014】
その際、軸方向及び/又は半径方向での、好ましくは軸方向での切り分けが実行され得る。次にそのように利用可能なコンテナ部分はその切断面が、打ち抜き穴を有する収容体の上に配置される。その際、金網又は格子を取り扱い、その格子自体は槽を覆っている。そのように形成された主要体は次に反応空間に搬送される。
【0015】
さらに本発明によれば、揮発する放射性廃棄物及び有機埋込材料をガス化するために、熱加水分解の際に1つの又は複数の追加の措置を設けている。その際、特に、熱分解中に酸素及び/又はCO2を反応空間内へ導入することを設定しており、酸素量は好ましくは準化学量論的なものであり、場合により最大の化学量論的なものである。
【0016】
反応空間内の温度に対応する温度を有することになる導入されるべき水蒸気を、排出ガス(熱分解ガス)中の酸化可能な物質に応じて調節することができる。制御プロセスが可能になる。
【0017】
該当する制御を、導入されるべき酸素量及び/又はCO2量に対しても行うことができる。
【0018】
爆発による危険を排除するために、排出ガス中に存在する酸化可能な物質に応じて熱分解を止めることを設定してもよい。
【0019】
特に、その過熱水蒸気若しくはO2及び/又はCO2を伴う過熱水蒸気をねらい定めて反応空間、つまり炉内部内の、放射性廃棄物がその内部にある領域(単数)若しくは領域(複数)へ誘導することを設定してもよい。
【0020】
さらに、水蒸気を目算通りに反応空間内で循環させることができる。それにより体積流が生成され、その体積流は、多数回の供給、対応する。
【0021】
本発明はまた、1つの又は複数の通風機を用いて反応空間内の雰囲気を渦動させることを特徴とする。反応空間において、水蒸気及び/又はO2及び/又はCO2のような導入されるガス状流体を用いて通風機(単数)若しくは通風機(複数)を回転運動させる。
【0022】
特に、瀝青、エポキシ樹脂、尿素系樹脂のような有機母材内に埋め込まれている放射性廃棄物を選別することを設定している。
【0023】
また、セメントのような無機母材中の廃棄物を処理することもあり得る。その際、母材の完全な熱分解、つまりガス化は行われない。もっとも廃棄物は熱分解のために不活性になる。
【0024】
本発明は当然、放射性廃棄物の瀝青との均一な混合が行われたことによって限定されていない。また母材中で不均一な貯蔵が行われたこともあり得る。これは特に金属、建材、動物の死体又はガラスに関し、それらのものには瀝青のような母材物質が浴びせかけられている。
【0025】
特に母材を伴う放射性物質が200Lドラム缶のような規格ドラム缶のような容器内に詰め込まれている場合、より大きな貯蔵室の一部、いわゆる区画も切り分け、熱分解することができる。それらの区画は反応空間内の適切な収容体の上に配置されている。
【0026】
熱分解前にまず母材の少なくとも一部を溶融させ、取り除き、次に別個に燃焼することもあり得る。
【0027】
特に好ましくは、水蒸気及び/又はO2及び/又はCO2のようなガス状流体をコンテナ部分の切断面に供給する。これに関して例えば、ノズル又は噴霧ヘッドを有するランスを使用することができ、そのランスを介して流体が収容体の底の方に向かって放出されることにより、流体は底から切断面の方向に転向される。コンテナ部分(単体)若しくはコンテナ部分(複数)に対する支えとみなされるべき収容体は槽の幾何学形状を有することになる。その幾何学形状は容積に関して、周囲側でコンクリートで包囲されていることがあり得る容器半塊若しくはドラム缶半塊のような収容済みのコンテナ部分(単数)又はコンテナ部分(複数)の中身全てを収容することができるように形成されている。
【0028】
反応空間内部では、温度は特に200°C~好ましくは800°Cまでの間で調節される。次にその空間には過熱された水蒸気が供給される。
【0029】
本発明によれば反応空間に追加的に酸素及び/又はCO2が供給され得る。酸素含有量は特に準化学量論なものであり、場合により最大の化学量論的なものである。
【0030】
放射性廃棄物の領域において熱分解を目算通りに行うために、本発明に固有の提案により、水蒸気及び/又はO2及び/又はCO2のようなガス状流体を反応空間内にねらい定めて誘導することを設定している。これに関して、ノズルとして形成されているいわゆる蒸気噴流器を使用することができ、それらのノズルを介して少なくとも水蒸気のようなガス状流体を反応空間内へ導入する。ノズルは同時に反応空間から雰囲気を吸引するので、内部循環経路が生成され、従って体積流、その体積流は、多数回の供給、対応する。
【0031】
ノズルはベンチュリノズルとして機能し得る。
【0032】
反応空間内部の雰囲気を混合するように誘導するために他の選択肢がある。少なくとも水蒸気のようなガス状流体によりそれ自体で駆動される通風機でさえも使用することができる。
【0033】
反応空間から排出ガス管が出ており、その排出ガス管は後燃焼に通じている。後燃焼に排出ガスを入れる前に酸化可能な物質の量を測定する。その量が多いほど、熱分解されない有機物質の量は多くなる。例えば排出ガス酸化の際に熱量を測定することでこの有機物質の量を取得することができる。有機物質の量に応じて、次に水蒸気供給若しくは反応空間内の温度若しくは酸素又はCO2供給を調整することができる。
【0034】
後燃焼自体において排出ガスを空気と混合し、燃焼させる。後燃焼からの流出後、酸素を計測する。酸素は一定値に、例えば5体積%~7体積%、特に6体積%に保たれることになる。後燃焼から流出するガスの酸素含有量の一定値を調節するために、相応して後燃焼に供給される空気を調整する。本発明によれば次に、爆発の危険を排除するために、供給される空気に応じて温度を調整する、並びに/若しくは反応空間内への、つまり炉内部への水蒸気量供給及び/又は酸素若しくはCO2の供給を調整する又はそれどころか止めることを設定している。
【0035】
後燃焼に供給される空気の量は、有機物、H2、COのような熱分解ガス中に存在する燃焼可能な量に対する量である。
【0036】
本発明に固有なものとして、本発明は続いて、後燃焼に供給されるべき空気を測定することにより反応空間に供給されるべき水蒸気及び/又はO2及び/又はCO2及び/又は反応空間内の温度を調整する方法により特徴づけられる。その際、後燃焼から取り出されたガスの酸素含有量は一定に又はほぼ一定に保たれる。
【0037】
また本発明は、熱分解ガス中に含まれる燃焼可能な物質を測定することにより反応空間に供給されるべき水蒸気及び/又はO2及び/又はCO2及び/又は反応空間内の温度を調整する方法により特徴づけられる。
【0038】
特に本発明は、本発明に固有なものとして、反応空間に供給されるべきガス状流体の調整が、冗長性が高く様々に、つまり一方では後燃焼に供給されるべき空気に応じて、他方では熱分解ガス中の酸素含有量に応じて実行されることを特徴とする。
【0039】
ガス状流体はその際、水蒸気及び/又はO2及び/又はCO2を内包し、場合により水蒸気の代わりにCO2を使用することができる。
【0040】
別の可能性は、ベンチュリノズルのようなノズルを介して少なくとも水蒸気のようなガス状流体を反応空間内へ導入し、そのノズルが反応空間から雰囲気を吸引することを設定している。
【0041】
補足として又は代わりに、目算通りに放射性廃棄物若しくは母材に水蒸気が加えられるように、少なくとも水蒸気のようなガス状流体を反応空間内に誘導することを設定している。
【0042】
特に本発明は、排出ガスが後燃焼に供給されることも特徴とする。その際、排出ガスの後燃焼の前にその酸化可能な量を測定し、その酸化可能な量に応じて、反応空間への水蒸気のようなガス状流体の供給及び/又は酸素供給及び/又はCO2供給を調整する、並びに/若しくは反応空間内の温度を調整する。その調整は熱分解を止めることも含む。
【0043】
代わりに又は補足として特に、排出ガス及び空気が供給される後燃焼空間内で後燃焼を実行することと、後燃焼室から流出するガス中に含まれる酸素に応じて空気供給を調整し、その空気供給に応じて、反応空間への水蒸気供給及び/又は酸素供給及び/又はCO2供給を調整すること、並びに/若しくは反応空間内の温度を調整することとを設定している。その際、その調整は熱分解を止めることを含む。
【0044】
本発明は特に、コンテナ内で自由に使える、母材中に貯蔵された放射性廃棄物を選別する装置にも関する。その際、その装置は熱分解を実行するための反応空間を含み、その反応空間において、雰囲気及び温度Tが≧200°C、特にT>400°C、好ましくは400°C<T<800°Cで調節可能であり、反応空間の前には前空間又は装填空間が、反応空間の後には選別空間が配置されている。その際、本発明は、前空間内にコンテナを切り分けるための分断装置と、コンテナ部分の分断面がその上に据え置かれる、打ち抜き穴付きの収容体とが存在していることと、収容体を反応空間に搬送するための搬送装置が設けられていることと、それを介して反応空間内の雰囲気が循環され得る及び/又は水蒸気及び/又はCO2及び/又はO2のようなガス状流体がねらい定めて打ち抜き穴を通じて分断面に供給され得る、少なくとも1つの装置が反応空間内に設けられていることとを特徴とする。
【0045】
雰囲気は特に、場合により目算通りに酸素及び/又は二酸化炭素が供給される水蒸気雰囲気である。
【0046】
しかしながら代わりに、水蒸気をCO2に入れ替えることもあり得る。
【0047】
簡易化の理由から以下では基本的に水蒸気について話し、上説のように他のガス状流体も雰囲気を形成することができる。
【0048】
その装置は、それを介して反応空間から水蒸気雰囲気を吸引すると同時に外部から反応空間に水蒸気が供給され得る、ノズルであってもよい。ベンチュリの原理を使用する。
【0049】
代わりに、収容体が、槽形状の下敷き又は支え台に対して間隔をあけて広がっている格子又は打ち抜き穴付きの金網を有し、その装置が、それを介してガス状流体が下敷き若しくは支え台の方向に導かれ得る、ノズル及び/又は噴霧ヘッド付きのランスのようなロッド体であることがあり得る。
【0050】
1つ又は複数の通風機を用いた反応空間内に存在する雰囲気の混合若しくは渦動が同様に可能である。
【0051】
本発明はまた、反応空間が、好ましくは準化学量論的な量の、場合により最大の化学量論的な量までの反応空間に供給されるべき酸素及び/又は二酸化炭素に対する接続部を有することも特徴とする。この接続部は、水蒸気がそれを介して反応空間に供給されるものであり得る。
【0052】
また、反応空間が排出ガス燃焼室と結合されており、その排出ガス燃焼室の前に、排出ガス中の酸化可能な成分を測定する計測装置が配置されている、及び/又はその排出ガス燃焼室の後に、後燃焼室から流出するガス、含まれる酸素を測定する計測装置(単数)及び/又は計測装置(複数)が配置されていることもあり得る。その際、その計測装置を介して、後燃焼室に導かれるべき空気量を調整し、その空気量自体は、反応室に供給されるべきガス状流体及び/又は反応室内で調節されるべき温度に対する制御パラメータである。
【0053】
本発明の他の詳細事項、利点及び特徴は請求項、これらの請求項から読み取られる単独での及び/又は組み合わせでの特徴からだけでなく、図面から読み取られる好ましい実施例の以下の記載内容からも判明する。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【
図1】装填空間のような、反応空間の前に配置された空間の原理図である。
【
図2】反応空間を包囲する、熱分解を実行する炉の断面図である。
【
図3】立った状態のコンテナを切り分けるための原理図である。
【
図4】横たわった状態のコンテナを軸方向に切り分けるための原理図である。
【
図5】半径方向に切り分けるための横たわった状態のコンテナの原理図である。
【発明を実施するための形態】
【0055】
本発明は、コンテナ内に存在するとともに母材中に貯蔵された放射性廃棄物を、熱分解を用いて選別する方法及び装置に関する。その際、本発明は加水熱分解、つまり水蒸気を用いた熱分解に基づいて記載される。しかしながら水蒸気の代わりにCO2も使用することができる。しかしながら簡易化の理由から以下では、水蒸気がCO2の類義語としても理解され得る限り、水蒸気について話す。
【0056】
その装置は、反応空間40を提供する炉12を含み、その炉内で加水熱分解が実行される。炉12を好ましくは400°C~800°Cの温度に加熱する。次に過熱された水蒸気を導管を介して炉12内へ導入する。その際、水蒸気はその導入時に、炉内部内の、つまり反応空間40内の温度に対応することになる温度を有する。熱分解炉12の前に装填空間14が配置されており、その熱分解炉の後に選別空間が配置されており、それら2つの空間は遮蔽されている。
【0057】
実施例では、選別されるべき放射性廃棄物が母材中に埋め込まれており、その母材は、コンテナを成すドラム缶18内にあり、それにより本発明の教示内容が限定されることはない。他の有機母材物質又は無機母材物質さえも同様に検討対象になる。
【0058】
単なる例示としてコンテナを取り上げるために、コンテナ若しくはコンテナの一部として、区画又はコンクリートから成る容器も検討対象になる。
【0059】
ドラム缶として、規定のドラム缶を取り上げることができる。これとは無関係に、ドラム缶はコンクリート外装で包囲されてもよい。
【0060】
熱分解を効率的に実行するために、放射性物質に過熱された水蒸気がよく到達できる必要がある。本発明によればこのために、以下では簡易的にドラム缶18と表記されるコンテナを炉12に持ち込む前に切り分けることを設定している。これは特に、
図1に原理的に示されているように前空間又は装填空間14内で行われる。即ちドラム缶18を分離装置20に供給し、その分離装置は、切断ロープ22、又はドラム缶18の切り分けを可能にする他の分離装置である。
図1によればドラム缶18を立てた状態で軸方向に切り分けるので、2つのドラム缶半塊24、26がある。切断時の半塊24、26の共粘着を回避するために、分離された部分を互いに離れるように開く又は引っ張る。次にドラム缶半塊はその切断面が、槽形状の収容体32を覆っている金網又は格子30上に置かれる。次に熱分解を実行するために収容体32を炉12に搬送する。
【0061】
その場合、
図2に基づいて、ドラム缶18若しくはドラム缶半塊24、26が外装19で、特にコンクリート製の外装で包囲されていることがわかる。
【0062】
搬送車35のような搬送手段を用いて、収容体32を装填空間14から炉12へ搬送することができる。
【0063】
図3は単に例示として、ドラム缶18が立った状態で切断ロープ22を用いて軸方向に切り分けられることを明らかにする。切断ロープ22は無端ロープとして、ドラム缶18を軸方向に切り分けることができるように、転向ローラ及び切断駆動機若しくは切断装置23、25を介して誘導される。
【0064】
図4では、ドラム缶18を横たわった状態で軸方向に切り分ける。
【0065】
しかしながら、
図5から読み取られ得るように、横たわった位置で半径方向に切り分けることもできる。
【0066】
ドラム缶半塊24、26を炉12に持ち込む前に、場合により、母材を溶融することがあり得る。次に溶融された母材物質を個別に燃焼させる。
【0067】
重要であるのは、水蒸気が放射性廃棄物の近くに到達し、それにより有機成分が熱分解され得る、つまりガス化され得ることである。ここでは、有機酸塩、錯体化剤、イオン交換体等のような有機成分を取り扱う。無機成分は硝酸塩を除き反応しない。不活性の無機物質に属するのは、例えば蒸発器濃縮物、ナトリウム、カルシウムのリン酸塩、硫酸塩又は硼酸塩等から成る固形物である。
【0068】
水蒸気がガス化されるべき廃棄物の十分に近くに到達するように、
図2によれば、水蒸気がいわゆるランス34、36を介して格子30を、つまり開口を通り抜けて切断面28に出ることを設定している。これに関して、末端側にノズル又は噴霧ヘッドを有し得るランス34、36が槽32の底面の方に向けられていることにより、水蒸気は断面28の方向に転向される。
【0069】
さらに、反応空間40内の、つまり炉20の内部の水蒸気を循環させることがあり得る。即ちベンチュリノズルを介して水蒸気を供給することができ、ベンチュリノズルを介して反応空間40から雰囲気を吸引するので、循環路が生じる。
【0070】
また通常、開口部を介して水蒸気を反応空間40内へ導入することができる。補助のために通風機が設けられてもよい。
【0071】
さらに、水蒸気と共に酸素及び/又はCO2を反応空間40内へ導入することもあり得る。その際、酸素量は、燃焼若しくは爆発の危険を回避するために、好ましくは準化学量論的なものである。
【0072】
図6及び
図7に基づいて、反応空間40に導かれるべき水蒸気及び/又は酸素及び/又は二酸化炭素の量、若しくは反応空間40内の温度を調節する若しくは調整するための制御回路を説明する。
【0073】
即ち
図6及び
図7には炉12が純粋に原理的に示されており、その炉は排出ガス管42を介して後燃焼室74と結合されており、その後燃焼室には配管76を介して空気が供給される。
【0074】
後燃焼室74を離れたガス(配管78)の酸素含有量は第1の計測装置80を用いて測定される。その際、流出するガスの酸素含有量が一定である又はほぼ一定であるように配管76を介して、供給されるべき空気の量を調節する。酸素含有量は約6体積%になる。
【0075】
後燃焼室74に供給されるべき空気量に応じて、ここで再び炉12に供給されるガス状流体、つまり水蒸気の量を調整する。その際、O2及びCO2の量も調整することができる。これは結合管84により明確にされる。
【0076】
後燃焼室74に通じている熱分解ガス管52内に別の計測装置86が存在してもよく(
図7)、例えば、酸化時の熱量を計測するセンサ86により熱分解ガス中の酸化可能な成分の量を測定する。この量は同様に、炉12に供給されるべき水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO
2及び/又は炉12内の温度の調節に対する調節パラメータ(結合管88)、使用され得る。
【0077】
特に後燃焼室74に導かれるべき空気量も熱分解ガス中に含まれる酸化可能な成分の量も調節パラメータとして使用するので、冗長性の高い様々な制御が可能である。
【0078】
これに関連する調節若しくは制御を、後燃焼に供給される空気に応じて行うこともできる。
【0079】
熱分解を実行した後、炉12を冷却してドラム缶半壊を選別空間に供給する。その選別空間において、残った無機成分を選別し、マニピュレータを用いてドラム缶をさらに細かく切る。それらの成分は、検出された放射能に対応して容器に移され、各々の規定に従って処分される。
【0080】
槽形状の担体32は、搬送装置を介して、新たなコンテナ半塊18を収容するために装填空間14に戻される。
【0081】
また本発明から、熱分解のために水蒸気の代わりにCO2が使用されることもわかる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[1] 反応空間(40)内で実行されるべき熱分解を用いてコンテナ内に貯蔵された放射性廃棄物を選別する方法であって、前記方法は以下の工程:
-前記コンテナを少なくとも2つのコンテナ部分(24、26)に切り分けることと、 -前記コンテナ部分を前記反応空間に持ち込むことと、ここで、前記反応空間内ではT≧200°Cである温度Tの水蒸気含有雰囲気が調節されており又は調節され、
-熱分解を実行することと、
-前記反応空間からガス(排出ガス)を排出することと、
-前記反応空間から収容体を持ち出すことと
を含み、加えて、以下の群:
-熱分解中に準化学量論的な量又は最大の化学量論的な量の酸素及び/又はCO
2
を前記反応空間(40)内へ導入すること、
-前記排出ガス中の酸化可能な物質に応じて前記反応空間(40)内へ導入されるべき水蒸気を調節すること、
-前記排出ガス中の酸化可能な物質に応じて前記反応空間(40)内へ導入されるべき酸素及び/又はCO
2
を調節すること、
-前記排出ガス中に存在する酸化可能な物質に応じて前記熱分解を止めること、
-水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO
2
を前記放射性廃棄物中へ又はこの放射性廃棄物の領域内にねらい定めて導入すること、
-水蒸気及び/又は酸素及び/又はCO
2
を前記反応空間(40)内にねらい定めて誘導すること、
のうち少なくとも1つの工程が実行される、方法。
[2] 前記コンテナが軸方向に及び/又は半径方向に切り分けられることを特徴とする、[1]に記載の方法。
[3] 前記コンテナが立った状態で又は横たわった状態で切り分けられることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の方法。
[4] 前記放射性廃棄物が前記コンテナ内の母材中に貯蔵される、特に有機母材中に貯蔵される、特に瀝青、エポキシ樹脂、尿素系樹脂の群からの母材中に貯蔵されることを特徴とする、[1]から[3]のいずれか1項に記載の方法。
[5] 前記コンテナが前記反応空間(40)の外で切り分けられ、前記コンテナ(24、26)の切断面が、金網又は格子のような打ち抜き穴を有する収容体(30)上に配置され、前記反応空間(40)内へ持ち込まれることを特徴とする、[1]から[4]のいずれか1項に記載の方法。
[6] 前記切断面に、前記打ち抜き穴を通り抜ける水蒸気を加えることを特徴とする、[1]から[5]のいずれか1項に記載の方法。
[7] 前記反応空間から雰囲気を吸引するベンチュリノズルのようなノズルを介して、水蒸気を前記反応空間(40)内へ導入することを特徴とする、[1]から[6]のいずれか1項に記載の方法。
[8] 前記反応空間(40)内の雰囲気が、内部空間に供給される水蒸気により駆動される通風機のうちの少なくとも1つを用いて混合されることを特徴とする、[1]から[7]のいずれか1項に記載の方法。
[9] 放射性廃棄物又は母材に水蒸気がねらい定めて加わるように、水蒸気を前記反応空間(40)内に誘導することを特徴とする、[1]から[8]のいずれか1項に記載の方法。
[10] 前記排出ガスが後燃焼に供給され、前記排出ガスの後燃焼の前にその酸化可能な量を測定し、前記酸化可能な量に応じて、前記反応空間(40)への水蒸気供給、及び/又は酸素供給、及び/又はCO
2
供給を調整し、並びに/又は前記反応空間内の温度を調整し、前記調整が前記熱分解を止めることを含むことを特徴とする、[1]から[9]のいずれか1項に記載の方法。
[11] 前記排出ガス及び空気が供給される後燃焼空間(74)内で後燃焼を実行することと、後燃焼室に供給される空気に応じて、前記反応空間(40)への水蒸気供給、及び/又は酸素供給、及び/又はCO
2
供給を調整し、並びに/又は前記反応空間内の温度を調整し、前記調整が前記熱分解を止めることを含むことを特徴とする、[1]から[10]のいずれか1項に記載の方法。
[12] 前記反応空間(40)に供給されるべき前記水蒸気、及び/又はO
2、
及び/又はCO
2
供給の調整、並びに/又は前記反応空間内の温度の調整が、冗長性が高く様々に実行されることを特徴とする、[10]又は[11]に記載の方法。
[13] 前記水蒸気がCO
2
に入れ替わることを特徴とする、[1]から[12]のいずれか1項に記載の方法。
[14] コンテナ内に貯蔵された産業廃棄物を選別する設備(10)であり、前記設備は、前記コンテナを収容する、熱分解を実行するための反応空間(40)を含み、前記反応空間において雰囲気及びT≧200°C、特にT>400°C、好ましくは400°C<T<800°C、最大950°Cである温度Tが調節可能であり、前記反応空間の前に装填空間(14)のような前空間が配置され、前記反応空間の後に選別空間が配置されている、設備であって、
前記前空間(14)内に前記コンテナを切り分けるための分断装置(20)と、コンテナ部分(24、26)の分断面を載せるための、打ち抜き穴を有する収容体(30、32)とが存在していることと、前記収容体を前記反応空間(40)に搬送するための搬送装置(35)が設けられていることと、それを介して前記反応空間(40)内の前記雰囲気が循環され得る、及び/又は水蒸気、及び/又はCO
2、
及び/又はO
2
のようなガス状流体がねらい定めて前記打ち抜き穴を通じて前記コンテナ部分(24、26)の前記分断面に供給され得る、少なくとも1つの装置が反応空間内に設けられていることとを特徴とする設備。
[15] 前記装置が、それを介して前記反応空間(40)から雰囲気を吸引すると同時に外部から前記反応空間(40)にガス状流体が供給され得る、ノズルであることを特徴とする、[14]に記載の設備。
[16] 前記収容体(32)が、下敷き又は支え台に対して間隔をあけて広がっている格子又は前記打ち抜き穴(30)付きの金網を有することと、前記装置が、それを介して前記ガス状流体が前記下敷き又は支え台の方向に誘導され得る、ノズル及び/又は噴霧ヘッド付きのランスのようなロッド体(34、36)であることを特徴とする、[14]に記載の設備。
[17] 接続部を介して前記ガス状流体、特に過熱された水蒸気を前記反応空間(40)に供給可能であり、前記接続部又は少なくとも1つの別の接続部を介して準化学量論的な量から最大の化学量論的な量までの二酸化炭素、及び/又は酸素を供給可能であることを特徴とする、[14]から[16]のいずれか1項に記載の設備。
[18] 前記反応空間(40)が熱分解ガス管(42)を介して後燃焼空間(74)と結合されていることと、前記熱分解ガス管が、前記熱分解ガス中の酸化可能な成分を測定する第1の計測装置(86)と結合されていることと、及び/又は前記後燃焼空間から第2の配管(78)が出ており、前記第2の配管内で第2の計測装置(80)を用いて、前記後燃焼空間から排出された前記熱分解ガスの酸素含有量が計測され得ることと、前記計測された酸素含有量に応じて、前記後燃焼空間に供給される空気の量が調整され得ることと、前記熱分解ガス中の空気量、及び/又は酸化可能な成分の量が、反応空間に供給されるべきガス状流体、及び/又は酸素、及び/又は二酸化炭素に対する少なくとも1つの調節パラメータ又は制御パラメータであることとを特徴とする、[14]から[17]のいずれか1項に記載の設備。
【符号の説明】
【0082】
12 炉
14 装填空間
18 コンテナ半塊、ドラム缶
19 外装
20 炉、分離装置
22 切断ロープ
23 切断装置
24 半塊
25 切断装置
26 半塊
28 ドラム缶半塊、断面
30 格子
32 槽、収容体、担体
34 ランス
35 搬送車
36 ランス
40 反応空間
42 排出ガス管
52 熱分解ガス管
74 後燃焼室
76 配管
78 配管
80 第1の計測装置
84 結合管
86 計測装置、センサ
88 結合管
T 温度