CN102201273A - 固态放射性废物处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固态放射性废弃物处理装置，包括用于对固态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中。本发明提供了一种对环境污染小、处理过程安全可靠、可减少存储空间以及符合国家排放标准的固态放射性废物可移动式处理装置。

Description

固态放射性废物处理装置

技术领域

本发明属放射性废弃物处理领域，涉及多种放射性废弃物的处理装置，尤其涉及一种核工业及核电站核反应堆过程中所产生的吸水纸、湿抹布、塑料布、棉制品、废木头及工艺过程中产生的废树脂等多种固态放射性废物处理装置。

背景技术

核电作为一种高效、清洁的能源日益受到人们的重视和利用，截止2010年，我国大陆就有13台核电机组在投入运营，在建的24台机组也将先后投入商业运营。核电在给人们带来巨大经济利益的同时，其在工作过程中产生的工艺性废物和技术性废物都具有一定的放射性，例如在工作过程中除产生工艺性废物浓缩液、淤泥和废弃水饱和树脂外，在维修和检修等技术过程还要产生大量的诸如吸水纸、湿抹布、塑料布、棉制品、废木头、建筑垃圾和金属制品废弃物。这些废弃物都具有一定的放射性比活度，必须经过一定的技术措施处理后存放，如果处理或存放不当，在遭受例如地震、恐怖袭击等自然或人为破坏时造成的放射性污染将会给人们带来灾难性的后果。目前对这些含有放射性废弃物进行处理时，往往是采用水泥固化或者焚烧过滤等方式。对于水泥固化方式而言，含有放射性的废弃物直接经过压缩后，用水泥封存，因其增容比大、存储费用高、占用存储空间大而受到各种挑战。对于焚烧过滤方式而言，经过对含有放射性废弃物进行焚烧和过滤，虽然在很大程度上能够缓解存储空间，存储费用也相应降低，但由于其焚烧产生二噁英对环境的污染也不容小视，同时，目前这种焚烧方式结构非常庞大，除投资强度大外，其固定式结构带来了各电站含有放射性废弃物必须转运到减容处理中心处理的弊端，无形中增加了核素外散的可能，并且由于加热方式的限制，使得放射性废弃物中的核素在焚烧时形成气溶胶随热气流飘移，在增加尾气处理难度的同时也增加了处理的投入和压力，有可能进一步导致二次或多次污染。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种对环境污染小、处理过程安全可靠、可减少存储空间以及符合国家排放标准的固态放射性废物可移动式处理装置。

本发明的技术解决方案与ZL 201020301544.9(放射性浓缩物微波干燥装置)明显不同，具体的说是：本发明提供了一种对射性废物的可移动式全封闭的固态放射性废物处理装置，其特殊之处在于：所述固态放射性废物处理装置集成在一个可移动式中，包括用于对固态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；所述进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；所述进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中。

上述减容装置包括用于对固态放射性废物进行宏观脱水的干燥减容单元以及与干燥减容单元管道相连的用于破坏放射性废物的组织结构的碳化单元。

上述放射性废物是固态时，所述干燥减容单元包括固态放射性废物传输带，设置于固态放射性废物传输带上的第一加热装置以及真空获得接口；所述置于固态放射性废物传输带上的固态放射性废物在真空环境下被第一加热装置加热进行水分的干燥减容；所述第一加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，最好是微波加热装置。

放射性废物碳化单元包括用于盛放固态放射性废物的废料桶、用于密封废料桶端口的圆环以及设置于废料桶上端部的第二加热装置；所述第二加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，最好是微波加热装置。

上述尾气和残液处理装置包括尾气处理装置、冷却分流装置以及残液处理装置；所述尾气处理装置和残液处理装置分别通过管道和冷却分流装置相连；所述冷却分流装置包括第一急冷式冷凝器以及与其相连的收集器；所述第一急冷式冷凝器与尾气处理装置相贯通；所述收集器与冷却分流装置相贯通；所述尾气处理装置包括核级高效过滤器以及活性炭过滤器；所述第一急冷式冷凝器通过核级高效过滤器与活性炭过滤器相贯通；所述放射性废物减容后的尾气通过活性炭过滤器后排出；所述残液处理装置包括树脂过滤器、采样分析器以及选择阀；所述收集器通过树脂过滤器与采样分析器相连接；所述采样分析器与选择阀相连。

上述尾气处理装置还包括第二急冷式冷凝器，所述核级高效过滤器通过第二急冷式冷凝器与活性炭过滤器相贯通；所述第二急冷式冷凝器与收集器相连；所述树脂过滤器是离子交换树脂过滤器。

上述进给装置包括用于接收固态放射性废物的存储容器、固态物料粉碎机以及设置于固态物料粉碎机下端并与固态物料粉碎机相贯通的送料机；所述存储容器置于固态物料粉碎机的上端并与固态物料粉碎机相贯通；所述送料机与固态物料粉碎机相贯通的部位设置有自动开闭闸门，所述经过固态物料粉碎机的固态放射性废物经过自动开闭闸门进给送料机；所述送料机是设置有自动开闭闸门的螺旋送料机。

上述输运装置包括输运放射性废物桶的输运导轨、限位控制装置、用于提升或降低放射性废物桶的升降平台、用于对放射性废物桶进行重量测量的遥控式吊具以及对放射性废物桶进行封盖的自动封盖装置；所述自动封盖装置并行设置于输运导轨的上方；所述升降平台对接于输运导轨；所述限位控制装置包括行程开关以及光栅传感器；所述升降平台上设置有光栅传感器；所述升降平台通过形成开关对接于输运导轨；所述自动封盖装置是取盖机械手以及封盖机械手；所述输运导轨是滚筒式导轨、皮带导轨或轴承导轨；所述升降平台是液压升降旋转平台。

本发明的优点是：

本发明所提供了一种对放射性废物处理装置，该装置整合于一个密闭的蔽体内，从而实现了原始放射性废物输入、处理到处理后的废物装桶、封盖全过程在屏蔽体内自动完成，避免了工作人员与放射性废物的直接接触，有效防止了二次污染和对人员的伤害。本发明采用独立可移动屏蔽腔体实现了核废料处理必备的控制区；利用微波的加热机理实现了压水蒸发技术，从而避免了传统方式中由于水的沸腾对放射性核素的携带；由于微波功率输出可调和微波加热的瞬时性，微波能直接转化为热能作用在物料上，反应速度快，可做到及时控制，微波加热的一个显著的特点是热惯性小，有利于实现自动化控制。此外，本发明还利用了高效的放射性废物减容后的尾气和残液处理系统，该系统一改传统仅靠过滤或吸附的方式，采用急冷式冷凝器、收集器、核级高效过滤器、活性炭过滤器、采样分析系统、真空系统等形成多次过滤或吸附以及气液分别处理的方式，可保证尾气和残液的达标排放；在提高实验安全性、可靠性、高效率的同时，隔离操作技术避免了放射性对工作人员的伤害，具有可彻底清除剩余放射性物质、安全可靠、符合国家排放标准的优点，势必成为目前处理系统的取代产品。第三，本发明还采用了放射性废物输运装置，该装置采用导轨以及自动封盖装置对含有放射性废物的废物桶进行输运以及封装，可在控制室内完成料桶进入腔室、输运就位、封盖、称重、输出腔体等工作。实现了计算机自动控制的隔离操作系统，在提高实验安全性、可靠性、高效率的同时，减少了工作人员与核废料的接触，避免了放射性对工作人员的伤害。省时省力，节省了成本，安全可靠。最后，本发明整体是在真空环境中进行，进一步降低了放射性核素的淤出。

附图说明

图1是本发明所提供的放射性废物处理装置的框架简图；

图2是本发明所提供的固态放射性废物处理装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种放射性废物处理装置，包括用于对固态或液态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；所述进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中。

放射性废物减容装置包括用于高效脱除放射性废物中水分的干燥减容装置，干燥减容单元包括固态放射性废物传输带，设置于固态放射性废物传输带上的第一加热装置以及真空获得接口；所述置于固态放射性废物传输带上的固态放射性废物在真空环境下被第一加热装置加热进行水分蒸发的干燥减容；第一加热装置可以是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，最好是微波加热装置。

固态放射性废物干燥减容装置包括固态放射性废物传输带，设置于固态放射性废物传输带上的第一加热装置以及真空获得接口；所述置于固态放射性废物传输带上的固态放射性废物在真空环境下被第一加热装置加热进行水分蒸发的干燥减容。第一加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，优先微波加热装置。固态放射性废物减容装置还包括用于破坏放射性废物的组织结构的碳化装置，所述碳化装置包括用于盛放固态放射性废物的废料桶以及设置于废料桶上端部的第二加热装置。第二加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，优先微波加热装置。固态放射性废物减容装置还包括用于密封废料桶端口的圆环。固态放射性废物减容装置还包括设置于干燥减容装置和碳化装置上的用于对固态放射性废物进行实时监测的监测装置。监测装置是宏观检测摄像装置、测温装置和剂量监测装置。固态放射性废物减容装置是复合材料制成的可移动式屏蔽腔体。

尾气和残液处理系统包括尾气处理装置、冷却分流装置以及残液处理装置；所述尾气处理装置和残液处理装置分别通过管道和冷却分流装置相连。冷却分流装置包括第一急冷式冷凝器以及与其相连的收集器；第一急冷式冷凝器与尾气处理装置相贯通；收集器与冷却分流装置相贯通。尾气处理装置包括核级高效过滤器以及活性炭过滤器；第一急冷式冷凝器通过核级高效过滤器与活性炭过滤器相贯通；放射性废物减容后的尾气通过活性炭过滤器后排出。第一急冷式冷凝器、活性炭过滤器以及核级高效过滤器是处于真空环境中。尾气处理装置还包括第二急冷式冷凝器，所述核级高效过滤器通过第二急冷式冷凝器与活性炭过滤器相贯通；第二急冷式冷凝器与收集器相连。残液处理装置包括树脂过滤器、采样分析器以及选择阀；收集器通过树脂过滤器与采样分析器相连接；采样分析器与选择阀相连。树脂过滤器是离子交换树脂过滤器。

输运装置，包括对放射性废物桶进行输运的输运导轨以及对放射性废物桶进行封盖的自动封盖装置；所述自动封盖装置并行设置于输运导轨的上方。放射性废物输运装置还包括用于提升或降低放射性废物桶的升降平台；升降平台对接于输运导轨。放射性废物输运装置还包括限位控制装置；限位控制装置包括行程开关以及光栅传感器；升降平台上设置有光栅传感器；升降平台通过行程开关对接于输运导轨。放射性废物输运装置还包括用于对放射性废物桶进行重量测量的遥控式吊具。自动封盖装置是取盖机械手以及封盖机械手。输运导轨是滚筒式导轨、皮带导轨或轴承导轨。升降平台是液压升降旋转平台。

进给装置包括用于接收固态放射性废物的存储容器以及固态物料粉碎机；所述存储容器置于固态物料粉碎机的上端并与固态物料粉碎机相贯通。进给装置还包括设置于固态物料粉碎机下端并与固态物料粉碎机相贯通的送料机；送料机与固态物料粉碎机相贯通的部位设置有自动开闭闸门，经过固态物料粉碎机的固态放射性废物经过自动开闭闸门进给送料机。送料机是设置有自动开闭闸门的螺旋送料机。

本发明所提供的放射性废物处理装置可移动屏蔽腔体1(参见图1)是由钢质壁板11、一个通过计算机控制自动开闭的废料进出闸门12、电控接板13、尾气输出接管14、残液输出接管15和一个供废料桶出进的插板式自动门16组成的封闭体。

本发明所提供的固态放射性高效减容装置(参见图2)具有一个接收固态放射性废物存储容器2、固定在腔体的外部。腔体1内部固定有一台固态物料粉碎机3、一个带有自动开闭闸门的螺旋送料机4、一个通过计算机控制的高效减容装置5，减容装置由在传输带521和其上方固定微波加热装置522、真空获得接口523、自动控制的插板式闸门524及摄像525、测温526和剂量监测装置527组成的干燥减容装置52和主要用于破坏放射性废物的组织结构、在实现进一步减容的同时创造防止被脱水废物吸湿膨胀破坏存储容器的环境条件的碳化减容装置53组成。碳化减容装置53是一组上端固定微波加热装置531、下端对接金属废料桶8且密封端口的圆环532、非接触式物料测温装置533、加料料位测量装置534、宏观检测摄像装置535和物料测温装置536、根据实测测量结果闭环控制计算机进行馈入调度的用微波阵列天线技术确定磁控阵列多元组合的微波加热单元工作的装置；尾气和残液处理系统6主要由急冷式冷凝器61、收集器62、核级高效过滤器63、活性炭过滤器64、采样分析系统65、真空系统66组成；输运系统7主要有滚筒式导轨71、液压升降旋转平台72、自动取盖73、封盖装置74、遥控式吊具75、行程开关76、光栅传感器77组成，可在控制室内完成料桶8进入腔室、输运就位、封盖、称重、输出腔体等工作。

当可移动屏蔽腔体1就位、电控接板13、尾气输出接管14、残液输出接管15对接后，放射性废物存储容器2接收固态废物、通过计算机控制自动开闭的废料桶进出闸门16接收空的废料桶8并由遥控式吊具75从运输小车接收，然后放置在滚筒式电动导轨71上，在行程开关76、光栅传感器77和计算机的测控下就位与液压升降旋转平台73，当所有配置的废料桶8全部就位后，液压升降旋转平台73接收计算机指令自动上升与碳化装置53对接并控制带有自动开闭闸门的螺旋送料机4工作；固态物料粉碎机3定量接收放射性固态废物并粉碎后定时加注到传输带521，计算机自动控制的插板式闸门524关闭并发送指令给计算机控制真空获得接口523、微波加热装置522、摄像装置525、测温526和剂量监测装置527对粉碎后的放射性废物进行干燥减容，获得初步减容的放射性废物依据计算机指令定时定量进入碳化装置53中的金属废料桶8中，微波加热装置531由根据非接触式物料测温装置533、加料料位测量装置534、宏观检测摄像装置535信息反馈并加以判识的闭环控制计算机进行馈入调度的用微波阵列天线技术确定磁控阵列多元组合的微波加热单元完成对放射性废物进一步碳化工作；尾气和残液处理系统6中急冷式冷凝器61主要承担放射性核素的萃取和CO、CO2、SO2等碳化过程中的物质吸收和PH调整，冷凝器产生的液态直接进入收集器62待处理，粉碎、干燥和碳化过程产生的气体在真空系统66的作用下经由核级高效过滤器63、第二次冷凝器、活性炭过滤器64、采样分析系统65有效过滤掉放射性同位素气溶胶，从而达到尾气的无害化处理；输运系统7中的滚筒式导轨71、液压升降旋转平台72、自动取盖73、封盖装置74、遥控式吊具75、限位装置76、光测装置77在可移动屏蔽腔体内根据计算机指令完成料桶8进入腔室、输运就位、封盖、称重、输出腔体等工作。

当与碳化装置53对接的所有废料桶8被减容后的废物充盈后，计算机发出指令、液压升降旋转平台72下降、分步旋转将废料桶送返滚筒式电动导轨71并自动完成加盖封装，然后由遥控式吊具75完成称重并输送给转运车运离处理场地进入暂存库存放。

Claims (8)

1.一种固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述固态放射性废物处理装置包括用于对固态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；所述进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；所述进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中。

2.根据权利要求1所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述减容装置包括用于对固态放射性废物进行宏观脱水减容单元以及干燥/碳化减容单元，用于破坏放射性废物的组织结构的干燥/碳化单元与宏观脱水减容单元用管道相连构成密闭系统。

3.根据权利要求2所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述干燥减容单元包括固态放射性废物传输带，设置于固态放射性废物传输带上的第一加热装置以及真空获得接口；所述置于固态放射性废物传输带上的固态放射性废物在真空环境下被第一加热装置加热进行吸附水分蒸发的干燥减容；所述第一加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，最好是微波加热装置。

4.根据权利要求2或3所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述干燥\碳化单元包括用于盛放固态放射性废物的废料桶、用于密封废料桶端口的圆环以及设置于废料桶上端部的第二加热装置；所述第二加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，最好是微波加热装置。

5.根据权利要求4所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述尾气和残液处理装置包括尾气处理装置、冷却分流装置以及残液处理装置；所述尾气处理装置和残液处理装置分别通过管道和冷却分流装置相连；所述冷却分流装置包括第一急冷式冷凝器以及与其相连的收集器；所述第一急冷式冷凝器与尾气处理装置相贯通；所述收集器与冷却分流装置相贯通；所述尾气处理装置包括核级高效过滤器以及活性炭过滤器；所述第一急冷式冷凝器通过核级高效过滤器与活性炭过滤器相贯通；所述放射性废物减容后的尾气通过活性炭过滤器后排出；所述残液处理装置包括树脂过滤器、采样分析器以及选择阀；所述收集器通过树脂过滤器与采样分析器相连接；所述采样分析器与选择阀相连。

6.根据权利要求5所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述尾气处理装置还包括第二急冷式冷凝器，所述核级高效过滤器通过第二急冷式冷凝器与活性炭过滤器相贯通；所述第二急冷式冷凝器与收集器相连；所述树脂过滤器是离子交换树脂过滤器。

7.根据权利要求1所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述进给装置包括用于接收固态放射性废物的存储容器、固态物料粉碎机以及设置于固态物料粉碎机下端并与固态物料粉碎机相贯通的送料机；所述存储容器置于固态物料粉碎机的上端并与固态物料粉碎机相贯通；所述送料机与固态物料粉碎机相贯通的部位设置有自动开闭闸门，所述经过固态物料粉碎机的固态放射性废物经过自动开闭闸门进给送料机；所述送料机是设置有自动开闭闸门的螺旋送料机。

8.根据权利要求1所述的固态放射性废物处理装置，其特征在于：所述输运装置包括输运放射性废物桶的输运导轨、限位控制装置、用于提升或降低放射性废物桶的升降平台、用于对放射性废物桶进行重量测量的遥控式吊具以及对放射性废物桶进行封盖的自动封盖装置；所述自动封盖装置并行设置于输运导轨的上方；所述升降平台对接于输运导轨；所述限位控制装置包括行程开关以及光栅传感器；所述升降平台上设置有光栅传感器；所述升降平台通过形成开关对接于输运导轨；所述自动封盖装置是取盖机械手以及封盖机械手；所述输运导轨是滚筒式导轨、皮带导轨或轴承导轨；所述升降平台是液压升降旋转平台。

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