JPH0125199B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マイクロ波を利用した加熱処理方法
およびその装置に関し、更に詳しくは、液状被処
理物を移動可能なマイクロ波透過性物質の面に付
着させ、移動させることにより、マイクロ波照射
効率を向上させるようにした方法並びに装置に関
するものである。

なお、本発明において「加熱処理」とは、被処
理物の性質や処理事項等によつても異るが、加熱
による様々な処理、例えば蒸発、乾燥、焙焼、還
元等や加熱とともに行われる様々な処理、例えば
混合、粉砕等をも含む用語として用いている。

本発明は、特に限定するものではないが、例え
ば核燃料加工施設におけるプルトニウム、ウラン
等の核燃料物質の加熱粉末化処理や放射性廃液の
加熱粉末化処理等に好適なものである。

マイクロ波加熱は、蒸気加熱や電気加熱のよう
な間接加熱とは異なり直接加熱であるため、加熱
効率が高く、少ない加熱時間で済み、それ故、特
に被加熱物が放射性物質の場合には、被曝を低減
でき、また一様な温度分布が得られるためよい物
性の粉末が得られる等の利点がある。しかし、従
来行われていたマイクロ波加熱にも以下に述べる
ような改善すべき点があつた。まず、加熱容器の
材質が金属のようなマイクロ波反射材からなる場
合はマイクロ波照射効率が悪いし、ガラスやアル
ミナ製等の場合は破損の虞れがあり、またマイク
ロ波透過性の有機材料（テトラフルオルエチレン
重合体等）の場合には、マイクロ波吸収点がで
き、燃焼する虞れがある。また、連続処理ができ
ないし、臨界管理上、処理量を多くすることが難
かしく、混合、粉砕のためには別の装置が必要と
なる。

さらに、マイクロ波集中防止という観点から、
加熱容器を回転、上下動させて均一加熱する方法
が一般にとられているが、この方法では被処理物
が液状の間は良好に均一にできるものの、加熱が
進み被処理物が固体状になつてくると、被処理物
の乾燥固体の突出部等からマイクロ波による放電
や局部加熱が生じ、ガラスやアルミナ製の容器が
破損して被処理物が飛散する危険がある。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、加熱容器が破損する虞れは全くなく、
しかもマイクロ波照射効率が高く、マイクロ波の
集中を受けにくく、連続処理に適し、乾燥、焙
焼、還元、粉砕等のプロセスも同時に、あるいは
連続的に行うことができ、特に被処理物が放射性
物質の場合には、核物質汚染区域に設置する機器
数を低減でき、臨界管理を容易に行うことができ
るため処理量を多くでき、ペレツトに製造しうる
物性の粉末を得ることができるようなマイクロ波
による加熱処理方法および装置を提供することに
ある。

かかる目的を達成するため、本発明では、マイ
クロ波反射性材料からなる容器内に、液状被処理
物と、主としてマイクロ波透過性材料からなる多
数のボール状体とを入れ、そのボール状体に運動
を与えながらマイクロ波を照射して加熱処理して
粉末化するよう構成されている。

以下、図面に基づき本発明について更に詳しく
説明する。

第１図は本発明の基本原理を示す説明図であ
る。マイクロ波加熱装置１内に金属容器２を設置
し、その中に液状被処理物３と、マイクロ波透過
性物質（例えばガラス、アルミナ等）からなるボ
ール状固体４とを入れる。金属容器２の下部に
は、例えば振動装置やターンテーブルの如き運動
付与装置５を設ける。マイクロ波導入口６からマ
イクロ波加熱装置１内にマイクロ波を導入すると
共に、運動付与装置５を作動させてボール状体４
を金属容器２に対して相対的に移動させる。金属
容器２は、マイクロ波反射性であるからその表面
では加熱効率がおちるが、マイクロ波透過性のボ
ール状体４の存在により被加熱物３は金属容器２
の底面から離れてボール状体４の表面に付着する
と共に、該ボール状体４は回転、移動するから、
被加熱物３は一箇所に停滞することなく混合さ
れ、マイクロ波を効率よく吸収し、液状被処理物
の粉末化を効果的に行なうことができる。なお、
符号７はガス排出口である。被加熱物が放射性物
質の場合には、図示していないが、核物質逆流防
止板や排ガス逆流防止装置、オフガス処理装置等
を付設する必要がある。

本発明の有効性を示す比較実験結果を第２図に
示す。金属皿に水酸化アルミニウム・水酸化鉄を
10〜20％含むスラリーを入れ、マイクロ波加熱を
行ない、加熱時間とそのときの蒸発水分率をプロ
ツトしたものである。実線は、マイクロ波透過性
のボール状固体を入れた本発明方法の場合、破線
はボール状固体無しの従来例の場合をそれぞれ示
している。この結果から、破損の虞れのない金属
皿を使用した場合、従来と同様の蒸発水分率を得
るために、加熱時間は少くとも10〜15分程度短縮
できることが判る。

本発明は単なる加熱のみならず、加熱と同時に
様々な処理を連続的に行うこともできる。その具
体例について以下説明する。

第３図は、本発明の一実施例を示す説明図であ
る。竪型筒状の金属製密封容器１１は、その上部
に被処理物供給部１２を、下部に粉末取出部１３
をそれぞれ有し、その内部下方に設けたグリツド
１４上には、マイクロ波透過性物質からなる多数
のボール状体１５が収容される。密封容器１１の
下部には振動装置１６が取付けられ、それによつ
て前記ボール状体１５は移動可能である。密封容
器１１の上部は、ベローズ状の振動吸収部１７を
介して、マイクロ波導入口１８と排気口１９と接
続しており、マイクロ波導入口１８の近傍には逆
流防止膜２０が設けられる。

本装置において、液状被処理物は被処理物供給
部１２から密封容器１１内に導入され、ボール状
体１５の表面に散布される。被処理物はボール状
体１５の表面に層を作り、その上で加熱処理され
る。この際、ボール状体１５は、振動装置１６に
より運動するため、被処理物は金属壁面近傍に滞
留せずにマイクロ波を効率よく吸収する。また、
運動の際に生じるボール状体１５間の摩擦衝突作
用により、被処理物はボール状体表面より剥離、
粉砕される。更に、ボール状体１５への被処理物
の付着効果により、被処理物の容器内滞留時間を
長くすることができ、マイクロ波を効率よく吸収
する。以上の結果、被処理物供給部１２から導入
された液状被処理物は、連続的に加熱処理され、
排ガスは排気口１９から、粉末は粉末取出部１３
から取出されるのである。

本装置では、マイクロ波導入口１８、被処理物
供給部１２は密封容器１１の上方に取付けられて
いるが、これらの位置、個数は特に限定されるも
のではなく、適宜個数、適宜位置に設ければよ
い。振動吸収部も上記実施例ではベローズ式のも
のを示したが、シリンダ式とすることもできる。
更に、オフガス中の粉塵による逆流防止膜２０の
汚れを防ぐため、その近傍に空気取入口を設けた
り、ボール状体１５に中性子毒等を含む物質を用
いて臨界管理を行うことも可能である。ボール状
体１５の材質や形状については、被処理物の性質
により異なるが、それらは設計的事項であるので
個々のケースについて詳しく記載するのは省略す
る。また、グリツド１４の位置を上方向あるいは
下方向に移動させて処理空間を小さくしたり大き
くしたりすると共に、ボール状体１５の量（数）
を増減することによつて滞留時間を調節し、それ
によつて粒度の調整を行うこともできる。

以下、更に本発明の他の実施例について述べる
が、機能的に同じ部分には第３図と同じ参照符号
をつけ、詳しい記載は省略する。

第４図に示す実施例は、密封容器１１内にグリ
ツド１４を２段設け、それぞれのグリツド１４上
にボール状体１５を収容したものである。グリツ
ド１４によつてボール状体１５の動きをある程度
制限することにより、上段を蒸発、乾燥に、下段
を焙焼、還元等に利用することもできる。この
際、必要に応じて、焙焼還元用ガスの導入口を設
けることも可能である。

また、図示を省略するが、第４図に示した装置
を上段側と下段側とで分割し、上段側の下部を下
細状の形状として下段上部に連結するような構成
としてもよい。

第５図に示す実施例は、回転作用と重力による
落下作用を利用してボール状体を運動させるもの
である。密封容器１１は逆円錐状をなし、その軸
線が傾斜した位置で、軸受装置２２によつて回転
自在に軸支される。容器１１の内部には、他の実
施例同様グリツド１４が設けられ、その上方に多
数のボール状体１５が収容される。また、容器１
１の内壁面には、第６図で明らかなように、複数
個の邪魔板２３が突設されている。密封容器１１
は回転装置（図示するを省略）によつて回動され
る。それによつて液状被加熱物とボール状体１５
には運動が付与されると共に、マイクロ波導入口
１８からのマイクロ波によつて加熱処理され粉末
化される。邪魔板２３はボール状体１５の摩擦衝
突作用を改善する機能を果す。なお、この実施例
では、密封容器は逆円錐型で斜設した構造となつ
ているが、円筒状にして横置型とすることもでき
る。

第７図に示す実施例は、これまでの各実施例が
密封容器自体を振動、回転させることによつてボ
ール状体を運動させていたのと異なり、密封容器
１１は固定であつて、その内部に回転翼２５を回
転自在に設け、それを回転装置（図示するを省
略）によつて回転させて、ボール状体１５に運動
を付与するようにしたものである（第８図参照）。
回転翼２５の形状は必ずしも図示されているよう
な平板状である必要はない。

以上本発明のいくつかの実施例について詳述し
たが、本発明はこれらの構造のみに限られるもの
ではなく、様々な変形を行うことも可能である。

本発明は上記のように構成されており、加熱容
器は金属製でよいから破損の虞れが全くなく、し
かもマイクロ波照射効率が高く、マイクロ波の集
中を受けにくく連続処理に適し、乾燥、焙焼、還
元、粉砕等のプロセスも同時に、あるいは連続的
に行うことができ、処理量を大幅に増大できる効
果を有するものであつて、特に液状被処理物が放
射性物質の場合には、核物質汚染区域に設置する
機器数を低減でき、場合によつては乾燥、焙焼、
還元、粉砕等の諸操作のいくつかを単一機器で実
現でき、小型化、簡略化ができるほか、ボール状
体の形状管理やボール状体に中性子毒を含む物質
を用いるなどによつて臨界管理を容易に行うこと
ができるため処理量を多くできるし、更には核燃
料ペレツトに製造しうる物性の粉末を得ることが
できる等の数々のすぐれた効果を奏しうるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理説明図、第２図は従
来技術との比較結果を示す説明図、第３図は本発
明装置の一実施例を示す説明図、第４図、第５図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す説明図、第
６図は第５図のＡ−Ａ断面図、第７図は本発明の
更に他の実施例を示す説明図、第８図はそのＢ−
Ｂ断面図である。 ２……金属容器、３……被処理物、４……ボー
ル状固体、５……運動付与装置、１１……金属製
密封容器、１２……被処理物供給部、１３……粉
末取出部、１４……グリツド、１５……ボール状
体、１６……振動装置、１７……振動吸収部、１
８……マイクロ波導入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波反射性材料からなる容器内に、液
   状被処理物と、主としてマイクロ波透過性材料か
   らなるボール状体とを入れ、該ボール状体に運動
   を与えながらマイクロ波を照射して加熱処理して
   粉末化することを特徴とするマイクロ波による加
   熱処理方法。 ２ 液状被処理物を容器の上方より供給し、下方
   より粉末生成物を連続的に取り出す特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ マイクロ波反射性材料からなる容器本体と、
   該容器本体内にマイクロ波を案内するマイクロ波
   導入口と、容器本体内部を仕切るグリツドと、該
   グリツドに対して反対側領域の容器壁にそれぞれ
   設けた液状被処理物の供給部および粉末生成物の
   取出し部と、マイクロ波透過性材料からなり容器
   内の被処理物供給部側の領域に入れられる多数の
   ボール状体と、それらボール状体を運動させる運
   動付与装置とを備え、ボール状体と共に容器内に
   入れられた液状被処理物はマイクロ波によつて加
   熱処理されて粉末化されるようにしたマイクロ波
   による加熱処理装置。 ４ グリツドは容器内で間隔をおいて複数段設け
   られている特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５ グリツドが容器内でその長手方向に移動自在
   である特許請求の範囲第３項または第４項記載の
   装置。 ６ 運動付与装置が容器本体を振動させる加振機
   である特許請求の範囲第３項、第４項、または第
   ５項記載の装置。 ７ 運動付与装置が、容器本体内に設けられてい
   る回転翼である特許請求の範囲第３項、第４項、
   または第５項記載の装置。 ８ 容器本体が竪型、傾斜型、あるいは水平型で
   ある特許請求の範囲第３項、第４項、第５項、第
   ６項、または第７項記載の装置。