Concept design development of the advanced vitrification melter in TVF

東海ガラス固化施設(TVF)における先進溶融炉概念設計開発

青嶋 厚 ; 塩月 正雄; 山下 照雄 

Aoshima, Atsushi; Shiotsuki, Masao; Yamashita, Teruo

TVFは、東海再処理工場で発生した高放射性廃液のガラス固化のために建設され、現在までに247体のキャニスターを製造している。しかし、TRPには現在、発生した高放射性廃液の80%が貯蔵されており、今後、これら廃液をガラス固化していく必要がある。TVFでは、セラミック溶融炉が採用されているが、その構造材の腐食により、その設計寿命は5年である。現在のTVF溶融炉は、2代目であり、将来的には3代目の溶融炉に交換を行う必要がある。この3代目溶融炉には、20年の設計寿命及び白金族の抜出し性能向上を新たな機能として付加しており、新たな採用技術として「スカル層形成」と「粘性逆転流下モード」がある。前者は、溶融ガラスと接する耐火レンガ表面を少し冷却することにより表面にバルクに比べ温度の低いスカル層を形成することにより腐食を防止する。後者は、ガラスの抜出し操作の際に、溶融ガラスと接する部分のガラス温度をバルクのガラス温度より高くすることで、レンガ表面に蓄積した白金族をガラス流れとともに抜き出す技術である。これらの技術は、いずれも溶融炉内部のガラス温度分布をそれぞれの段階で制御しようとするものである。

TVF is unique operating vitrification facility in Japan constructed to vitrify HALW from TRP. In TVF, the total number of produced canisters is 247 and about 80% of HALW generated so far still remains in TRP. In TVF, a ceramic type melter was adopted of which design life time is set five years by structural material corrosion. Present melter is the second generation and future exchange of the second melter is inevitable. For the third melter, JAEA has been developing an advanced melter concept with prolonged design life time of twenty years and better noble metal drainability. This concept features two new technologies; skull layer and reverse viscosity operation mode. The former intends to decrease corrosion rate of refractory by forming low temperature glass zone on the surface. The latter intends to decrease viscosity of glass along wall lower than that of inside to remove accumulated noble metalby glass flow along wall. For both technologies, temperature control is a key point.