[發明專利]坩堝中熔融材料的泄流方法和裝置

有效

• 申請號: 00802430.8
• 申請日: 2000-10-27
• 公開（公告）號: CN1335825A
• 公開（公告）日: 2002-02-13
• 發明（設計）人: C·拉迪拉特;J·L·莫蘭;J·拉孔布
• 申請（專利權）人: 法國原子能委員會;核燃料公司
• 主分類號: C03B5/26
• 分類號: C03B5/26;C21C5/46;F27D3/15;B22D41/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 蘇娟,林長安

技術領域

本發明涉及坩堝中熔融材料例如玻璃的泄流方法，此坩堝的側壁和底部至少都是被部分冷卻的。

本發明還涉及使用這種方法的裝置。

本發明可用于使坩堝中任何熔融材料泄流，而這種坩堝的側壁和底部至少都是被部分冷卻的。一種特殊的應用是使放射性很高的核廢料玻璃化。

技術狀態

已經知道，為了實現在坩堝中熔化像玻璃這樣的材料，是把它以固態加入到坩堝中，然后用，例如，感應的方法，使其在坩堝中熔化。

而且也知道，為了讓坩堝處于較低溫度來增加坩堝的壽命，至少是部分地對此坩堝的側壁和底部進行冷卻。這種冷卻特別是可以通過水的循環來實現。其結果是在與坩堝受到冷卻的側壁和底部相接觸的地方形成一固態玻璃結層，把底部和側壁與熔融材料隔離開來。也可以升高溫度(高于1150℃)制造像玻璃這樣的熔融材料，而不用過頻地更換坩堝。

當把此已知技術用來對放射性很高的核廢料進行玻璃化的時候，這種廢料就被放進盛在坩堝中的熔融玻璃中。然后通過坩堝底部為此而設置的一個泄流裝置，把含有此廢料的玻璃爐料倒入位于坩堝下面的容器中。

通過對坩堝的側壁和底部進行冷卻來增加坩堝的壽命，這種增加方法在這種應用中特別有利。這是因為用過的坩堝成為輻射廢料，必須把它包裝并儲存起來。

此外，當把側壁和底部受到冷卻的坩堝用來使核廢料玻璃化時，這些坩堝就成為廢料，其放射性比沒有受到冷卻的坩堝的要低。這是因為熔融玻璃在與冷側壁相接觸的地方會收縮，因而固化的玻璃不會沾連到側壁上。因此，坩堝在壽命的最后可以很好地進行清理，這和不受到冷卻的坩堝不同，在沒有受到冷卻的坩堝中，甚至是在清理以后，還總是會有輻射性高的結痂的固態玻璃顆粒。

已知有各種倒空技術，來對坩堝中熔融材料進行泄流。

按照第一種技術，使用了一個排放嘴(buse?de?coulée)，這個排放嘴豎直地穿過坩堝的底部，并在坩堝下面延伸一定高度。此排放嘴受到冷卻能在其中形成一個玻璃堵頭(bouchon)，通常這個堵頭會阻止坩堝被倒空。當想進行泄流時，就通過輔助加熱系統，例如感應的方法，對此排放嘴進行加熱。

這種倒空技術有一些缺點：

-此排放嘴是壽命短的消耗部件；

-當為了泄流而對此排放嘴進行加熱的時候，此堵頭就整塊地掉下來，導致液態玻璃濺出，當此玻璃包含有輻射性高的廢料時，這不是一件好事。

-此排放嘴的冷卻進行起來慣性很大，因而不可能很快地對泄流的流量進行控制以及使排放停止。

在FR-A-2,704,634中特別地介紹了另一種倒空技術。

在這種情況中，泄流裝置包含有一個穿過坩堝底部的圓形排放孔，一個受到冷卻的并以受控的方式關閉和打開此排放孔的滑動閥，以及一個插在此排放孔中而且也是圓形的金屬套筒(manchon)。此裝置中的金屬套筒通常是用鉬做的，其溫度與坩堝底部的溫度不同，它向上伸進坩堝中，因而穿過坩堝底部的固化玻璃層而進入熔融玻璃中。

當此閥門的滑塊關閉時，就在此金屬套筒中與該滑塊受冷卻的上表面相接觸的地方，形成固態的玻璃堵頭(bouchon)。因此，此閥門與熔融玻璃也是隔開的，因而其壽命大約與坩堝的壽命相同，而且閥門也可以被有效地清理。

當想進行泄流時，就把閥門的滑塊打開。既然金屬套筒和套筒中形成的固態玻璃堵頭不再與受到冷卻的滑塊相接觸，所以與套筒相接觸的熱玻璃的粘度就降低，直到能消除會因重力而掉下來的固態玻璃堵頭。然后調整閥門滑塊的位置，能通過或多或少地關閉排放孔來調節液體玻璃的流量。

這種排放裝置也有某些缺點。

第一種缺點與排放套筒的氧化有關。人們確實發現，在倒空結束時與空氣相接觸的套筒表面被氧化了。這降低了套筒的壽命，這與使用冷坩堝所追求的目的相反，使用冷坩堝的目的正是要保證坩堝壽命的增加。

PR-A-2?704?634中介紹的泄流裝置有另一個缺點，這就是在倒空結束時，經常滯留有玻璃。由于此套筒從坩堝底部向上伸出一段距離，所以倒空不完全．尤其是在坩堝中的熔融材料是具有高含量賽白金()的玻璃的情況下，這倒成了問題。這是因為如果這些元素沒有返回到懸浮狀態，則它們將沉積在坩堝的底部上。最后，這可能造成電學故障，例如發生電弧，使構成坩堝底部的雙壁結構中的上壁發生局部熔化。這種熔化使得該上壁穿透，造成坩堝中冷卻水泄漏。