Development of noble metals-compatible vitrification melter in Tokai Vitrification Facility

東海ガラス固化技術開発施設における白金族元素に対応したガラス溶融炉の開発

小林 秀和 ; 小高 亮; 巌渕 弘樹

Kobayashi, Hidekazu; Kodaka, Akira; Iwabuchi, Hiroki

原子力機構の東海再処理施設のサイトにあるガラス固化施設(TVF)では、使用済燃料の再処理から生じた高放射性廃液を液体供給式ジュール加熱セラミック溶融炉(LFCM)でガラス固化している。高放射性廃液に含まれる白金族元素はガラスにほとんど溶解しない懸濁微粒子となり、非常に低い抵抗率と高い密度を有しているため、炉底部に堆積して電気的な短絡経路を形成するため通電による溶融炉の運転を阻害する。TVF1号炉、現在運転している2号炉は、四角錘形状の底部と底部抜出しを有しているが、底部の稜線部に溜まった白金族元素粒子が抜き出されにくく、定期的に除去しなければならないという課題がある。この課題を解決すべく、白金族元素粒子が抜き出されるように底部が円錐形状の3号炉を開発しており、2023年から2024年にかけて2号炉と交換されることになっている。炉底構造の変更の効果は、熱流体解析コードにより確認した。加えて、ドレインノズル上部のストレーナの構造の最適化を模擬流体と実寸大アクリル製モデルを用いた可視化試験によって行った。本会議においては、前述した3号溶融炉開発に関する活動について過去の溶融炉構造とともに紹介する。

In JAEA's Tokai Vitrification Facility (TVF) at Tokai Reprocessing Plant (TRP) site, high level liquid waste (HLLW) generated from reprocessing of spent fuels is vitrified with a liquid-fed joule-heated ceramic melter (LFCM). As noble metals (NMs) in HLLW aren't soluble to the glass, and have low resistivity and higher density, they deposit on bottom of melter and form electrical path and thus disturb melter operation. The first and second TVF melter have square pyramidal shaped bottom and issue that NMs on the bottom are difficult to drain out and have to be removed periodically. To solve this issue, we are developing the third melter with conical shaped bottom. The effect of changing the bottom structure was confirmed by thermo-fluid analysis code. Structural optimization of strainer in the upper part of drain nozzle was carried out by visualization experiment. In this meeting, activity of third melter development including past melter structure will be introduced.