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インキャン式高周波加熱を用いた焼却溶融設備の確証試験

Tests on decisive proof for the incinerating and melting facility using the in-can type high frequency induction heating

菅谷 敏克; 堂野前 寧; 加藤 徳義; 宮崎 仁; 谷本 健一

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建設計画を進めている固体廃棄物処理技術開発施設(LEDF)では、高線量$$alpha$$廃棄物である可燃物、PVC、ゴム、使用済イオン交換樹脂及び不燃物の処理方法として、「インキャン式高周波加熱」を用いた焼却溶融設備(セラミック製の廃棄物収納容器を高周波による誘導加熱で昇温し、容器内の廃棄物を対象物によって焼却・溶融する設備)を計画している。試験は、焼却溶融設備の設備設計の最適化を目的として、処理対象廃棄物に対する処理性能(処理能力、処理条件など)や運転条件及び処理中に発生するオフガス中の放射性核種の除去性能条件、また、焼却溶融後の生成物である溶融固化体の性状(核種、主要構成成分の均一性、固化体の強度など)の確認を行った。試験装置は、LEDFで実際に使用される規模の焼却溶融装置(パイロット装置)を用いた。また、放射性核種を使用したホット試験を要するものについては、実験室規模の機器を用いて行った。以下に、主な試験結果を要約する。(1)パイロット装置を用いて処理能力を確認した結果、可燃物・難燃物に対して6.7kg/h、樹脂に対して13.0kg/h、石膏以外の不燃物に対し30.0kg/hであった。また、このときの処理条件は幾つかのパラメータの中から選定し、運転温度については、可燃物・難燃物が1000$$^{circ}C$$、樹脂が1300$$^{circ}C$$、不燃物は1500$$^{circ}C$$、燃焼空気については、空気量は90Nmの3乗/h、空気温度は300$$^{circ}C$$、吹き込み速度は約20m/sが最適であった。(2)焼却溶融設備に必要な処理量が得られる一日の運転時間を確認した結果、可燃物、PVCやゴムなどの焼却対象廃棄物の焼却時間は5時間、焼却前後のキャニスタ昇温、残燃時間は各30分必要であった。不燃物などの溶融時間は、焼却灰の保持時間と石膏の溶融時間を考慮して5時間、キャニスタ昇温時間30分が必要であった。(3)パイロット装置により焼却溶融炉からセラミックフィルターまでの系統除染係数を確認したところ、実廃棄物の主要非揮発性核種(Co、Cs、Ce)に対し、10の5乗以上であった。(4)実験室規模の機器を用いて、高温オフガス中の揮発性ルテニウムを除去する高温Ru吸着塔の設計条件を確認した結果、粒径0.8から1.7mmの鉄担持シリカゲルに対して、滞留時間3秒以上を確保することで、除染係数10の3乗が得られるとともに、吸着材寿命は約1年であることがわかっ

LEDF (Large Equipment Dismantling Facility) is the solid waste processing technology development facility that carries out high-volume reduction and low dosage processing. The high-volume reduction processing of the high dose $$alpha$$-waste configured with combustible waste, pvc & rubber, spent ion exchange resin, and noncombustible waste have been planned the incinerating and melting facility using the in-can type high frequency induction heating in LEDF. This test is intended to clarify the design data. It was confirmed that the incinerating and melting performance, molten solid properties and exhaust gas processing performance with pilot testing equipment and bench scale equipment. The result of this test are as follows. (1)Processing speed is 6.7kg/h for the combustible waste, 13.0kg/h for the ion exchange resin, and 30.0kg/h for the noncombustible waste. For above optimum processing conditions are as follows. (a)Operating temperature is 1000$$^{circ}$$C for the combustible waste, 1300$$^{circ}$$C for the ion exchange resin, 1500$$^{circ}$$C for the noncombustible waste. (b)Air flow is 90Nm$$^{3}$$/h. Air temperature is 300$$^{circ}$$C. Air velocity is 20m/s. (2)Incineration time per day is 5h. Warm-up time and incineration time from the stop of waste charging is 0.5h. Melting time per day is 5h inconsideration of heating hold time of incinerated ash and melting of quartz. Warm-up time is 0.5h. (3)The system decontamination factor in Co, Cs and Ce with pilot testing equipment is 10$$^{5}$$ or more. (4)Design data of the iron doped silica gel judged to be have a applicability as RuO$$_{4}$$ gas absorber is as follows. (a)Its diameter distribute in the range of 0.8-1.7mm. (b)To have a decontamination factor of 10$$^{3}$$ can achieve for retention time of 3 seconds and its life time is about 1 year. (5)In terms of the distribution of the nuclear species in molten solid is evenly distributed. It was also confirmed that the distribution of main elements in ceramic layer is ...

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