CN104947952B - 一种游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，包括如下步骤：（1）针对比重不同的混凝土采用不同拆除方法；（2）下侧部堆水池壳体和热屏采用拆除机器人远距离切割拆除；（3）池底壳体和底部混凝土利用拆除机器人带切割机具和铣刨头分别拆除。本发明所公开的生物屏蔽体拆除工艺，把生物屏蔽体和含在生物屏蔽体内的设施作为一个整体，根据混凝土比重及设施结构特点分别设置了金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除、拆除机器人带拆除机具破碎拆除和拆除机器人远距离切割拆除等工艺，该工艺不仅能确保生物屏蔽体安全顺利地拆除，同时可减少操作人员的受照剂量，对拆除下来的废物按照放射性废物管理规定进行分类处理，减少放射性废物的产生量。
Description
技术领域
本发明涉及退役核设施拆除领域，特别是该领域内的一种游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺。
背景技术
生物屏蔽体拆除存在如下技术难点：
1)堆水池拆除壳体与壳体框架分离拆除困难
堆水池呈椭圆型，水池壳体外部设有用角钢焊接而成的钢体框架，在框架上铆接了多个过渡铝板，过渡铝板又与铝池壳焊接在一起。然后对框架浇注不同密度的混凝土，使水池壳体和混凝土之间紧密贴合，没有间隙，因此将堆池壳体与壳体框架分离拆除困难。堆水池铝壳体的放射性总活度约为2.1mCi。
2)热屏分离拆除困难
热屏由18层钢板叠成，安装在堆水池壳体与重混凝土屏蔽体之间，长期受中子辐照被活化，辐射水平较高，需在工艺上采取特殊措施，才有可能将夹在中间的热屏拆卸出来。
3)生物屏蔽体与所含设施拆除复杂
如果先将包含在混凝土生物屏蔽体内的设施单独拆除，就需先将设施周边的不同密度的混凝土拆除，其难度和工作量都太大，而且造成整个退役现场混乱，安全不易控制。如果将设施和生物屏蔽体作为整体考虑，由于混凝土和构筑物结构成分复杂，需准备多种拆除方法。
4)热室拆除难度大
热室是一个用不锈钢板做成的长方形覆面箱体，箱体周围6面浇灌了厚度为750mm，密度为4.0t/m3的重混凝土，重混凝土外面浇灌的是密度为2.3t/m3的混凝土。热室内不锈钢覆面安装结构复杂，通过背面纵横交错的加强筋与重混凝土墙体钢筋焊接固定，在重混凝土墙体内还预埋有锚钩与加强筋连接，覆面与重混凝土之间紧密贴合，没有间隙，其拆除的难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种既能确保安全顺利拆除，又能便于对拆除下来的废物进行分类处理的生物屏蔽体拆除工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其改进之处在于，针对不同情况分别采用以下工艺方法：
(1)针对密度为2.3t/m3、3.0t/m3的混凝土采用金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除工艺，先采用金刚石线锯机从上到下、从前到后分层进行切割拆除，将贯穿在混凝土结构中的各种金属部件与混凝土一起切割下来，然后将切割块吊运到切割块切割分拣间，再用金刚石线锯机、拆除机器人、手持圆盘锯等机具剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
(2)针对密度为4.0t/m3、4.5t/m3的混凝土先采用(1)的工艺方法进行切割拆除，如不行则采用拆除机器人带拆除机具破碎拆除或经过试验验证的软爆破技术拆除，在拆除现场剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
(3)针对密度为5.2t/m3的混凝土采用拆除机器人带拆除机具进行破碎拆除，在拆除现场剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
(4)下侧部堆水池壳体和热屏采用拆除机器人远距离切割拆除工艺，从顶部向下切割分离，将壳体和热屏从上至下分割成适宜大小的切割块，切割块取出后直接装入废物箱；
(5)池底壳体和底部混凝土利用拆除机器人带切割机具和铣刨头分别进行拆除。
进一步的，工艺方法(1)的具体步骤为：
(11)屏蔽体表面去污；(12)屏蔽体切割布置，把屏蔽体与所含设施分为前侧和后侧，从前侧往后侧切割拆除(13)确定切割位置和断面；(14)切割前侧第1-2层；(15)先水平钻孔再垂直钻孔；(16)安装金刚石线锯机；(17)先水平切割再垂直切割；(18)吊运处理切割块；(19)切割后侧第1层；(110)切割前侧第3层；(111)切割后侧第2层；(112)重复切割直至拆除完毕。
进一步的，工艺方法(2)的具体步骤为：
(21)确定被拆除的断面；(22)拆除机器人带破碎锤或扁铲，从外向里对混凝土进行破碎，在破碎过程中投入喷雾装置和移动式排风过滤装置，在接近屏蔽体内的回路管道、水池壳体、风管等物项时，拆除机器人带扁铲清理这些金属物项周围的混凝土；(23)拆除机器人带扁铲分别收集破碎的混凝土，边测量、边收集、边取样；(24)切割钢筋和管道部件；(25)切割水池壳体与框架；(26)拆除混凝土与金属废物分类转运。
进一步的，工艺方法(4)中拆除下侧部堆水池壳体是先切割内层壳体再切割外层壳体，其具体步骤为：
(41)测量水池壳体表面辐射和污染水平；(42)利用拆除机器人配合厂房吊车将运输吊篮吊至堆水池内；(43)拆除机器人带等离子切割枪切割水池壳体与部件的连接焊缝；(44)切割内层壳体，拆除机器人沿生物屏蔽体外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，深入到水池内部对水池内层壳体顶部；先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，将上层壳体切割成高500㎜×长1000㎜的切割块；切割块之间粘连部位利用空气等离子切割机切割分离；拆除机器人工具头更换为抓取器，将壳体切割块抓起放入运输吊篮；重复以上操作，将内层的下部壳体全部切割拆除；(45)切割外层壳体，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，切割上层水池壳体，先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，切成600㎜×500㎜的切割块；拆除机器人将壳体切割块抓起放入运输吊篮；重复以上操作，完成外层的全部拆除。
进一步的，工艺方法(4)中拆除下侧部堆水池壳体是内层和外层壳体一起切割，其具体步骤为：(4a)测量水池壳体表面辐射和污染水平；(4b)利用拆除机器人配合厂房吊车将运输吊篮吊至堆水池内；(4c)拆除机器人带等离子切割枪，切割水池壳体与部件的连接焊缝；(4d)拆除机器人沿生物屏蔽体外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，深入到水池内部先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，分为上、中、下三层，将每层壳体切割成高600㎜×长500㎜的切割块；(4e)切割块之间粘连部位利用空气等离子切割机切割分离。
进一步的，工艺方法(4)中拆除热屏的工艺为：采用拆除机器人远距离切割拆除工艺，即将热屏内、外各层的每一层钢板从顶部向下分为上、中、下3层切割，上、中每层切割成高600㎜×宽500㎜的散块，每块重约23㎏；下层切割成高800㎜×宽500㎜，每块重约31.2㎏；切割时，先对内层垂直切割然后水平切割，从内向外对钢板依次逐层的切割，即先将内层的第一块钢板从上到下分为上中下3层切割完成，再切割第二层的钢板的上中下3层、第三层的钢板的上中下3层、第四层的钢板的上中下3层，直至将最外层的钢板切割完毕。
进一步的，工艺方法(3)的具体步骤为：
(31)利用拆除机器人带破碎锤或扁铲或铣刨头，从上到下、从外向里对混凝土进行破碎或铣刨，移动式排风装置投入运行，并将抽风管口置于操作部位，为防止操作过程中尘土飞扬，投入喷雾装置进行边操作边喷雾；(32)当拆除到屏蔽体构筑物内的热柱孔道外部钢壳，或水平孔道套筒、管道、风管等物项时，工具头更换为破碎锤或扁铲，清除金属物项周围的混凝土；(33)拆除机器人工具头更换圆盘锯或液压剪或等离子切割机，截断混凝土钢筋或切割各种管道；(34)拆除机器人工具头更换为抓取器，抓取被切割下来的金属物项进行辐射和污染测量；(35)拆除机器人工具头更换为铲斗收集混凝土结构碎渣，收集碎渣时边测量、边喷雾、边收集。
进一步的，工艺方法(5)中拆除池底壳体的具体步骤为：(51)拆除上层池底壳体工艺，(511)对上层池底壳体表面辐射水平和污染进行测量；(512)拆除机器人工具头安装砂轮切割机或手持高速切割机，将上层池底壳体切割为8块，其中4块为带弧形1000mm×1250mm的切割块，每块重量约23㎏；4块为矩形1250㎜×1250㎜切割块，每块重量约34㎏；(513)两层底板之间焊接部位使用砂轮切割机或等离子切割机进行切割分离；(514)人工利用撬杠将上层底板切割块撬起；(52)拆除下层池底壳体工艺，(521)对下层池底壳体上表面进行辐射和污染测量；(522)拆除机器人工具头安装铣刨头，将下层池底壳体和框架一起铣成碎屑；拆除机器人工具头更换为铲斗将碎屑收集起来，装入废物桶。
进一步的，工艺方法(5)中拆除底部混凝土的具体步骤为：拆除机器人工具头安装破碎锤或扁铲，破碎底部密度为5.2t/m3和4.5t/m3的重混凝土；拆除机器人工具头更换为铣刨头，铣刨底部密度为2.3t/m3的混凝土；破碎和铣刨操作时，移动式排风过滤装置投入运行并将抽风管口置于破碎操作部位，为减少尘土飞扬，投入喷雾装置边操作边喷雾；拆除机器人工具头更换为铲斗或抓取器分层收集破碎的混凝土，混凝土收集过程中，边测量、边收集、变喷雾。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的生物屏蔽体拆除工艺，把生物屏蔽体和含在生物屏蔽体内的设施作为一个整体考虑，根据混凝土密度及设施结构特点分别设置了金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除、拆除机器人带拆除机具破碎拆除和拆除机器人远距离切割拆除等工艺，该工艺不仅能确保生物屏蔽体安全顺利地拆除，同时可以减少操作人员的受照剂量，而且还能便于拆除下来的废物能按照国家相关的放射性废物管理规定进行分类处理，将活化和非活化、污染和非污染、金属部件和混凝土分离开来，减少放射性废物的产生量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，某反应堆是一座采用U-235燃料元件，用去离子水作慢化剂、金属铍和石墨作反射层的非均匀式游泳池研究堆，需要进行退役拆除。该反应堆的生物屏蔽体结构具有如下特征：
1)坐落在堆水池壳体的外侧，其高度为8m(-0.5m+7.5m)，整个生物屏蔽体混凝土总重约1070t，放射性总活度约为2.48×1010Bq。
2)反应堆本体系统及附属设施除了设在堆水池内和堆顶的，其余均包含在混凝土生物屏蔽体内，所有设施之间根据辐射防护要求分别填充了不同密度(2.3t/m3、3.0t/m3、4.0t/m3、4.5t/m3、5.2t/m3)的混凝土，使之与堆水池连成一个整体。
3)根据辐射防护要求，靠近堆芯位置，在堆水池壁和混凝土之间采用了碳钢板叠加固定方式，形成了高2m，厚200mm的热屏。
不同高度的生物屏蔽体所含的混凝土密度和设施情况如下表所示：
本实施例所公开的生物屏蔽体拆除工艺，是将生物屏蔽体与所含附属设施作为一个整体，进行统一布局，从上到下、从前到后分层进行拆除。产生的废物，按照放射性废物管理规定，经过测量和整备后分类进行处理。
拆除的顺序是：拆除标高+2.6m～+7.5m生物屏蔽体与所含附属设施→标高+1.8m～+2.6m生物屏蔽体与附属设施拆除→标高+1.8m以下堆水池壳体拆除→热屏拆除→标高-0.2m～+1.8m生物屏蔽体与所含附属设施拆除→水池底部壳体和底部混凝土构筑物拆除。
(1)拆除标高+2.6m～+7.5m生物屏蔽体与所含附属设施
标高+2.6m～+7.5m之间的混凝土密度为2.3t/m3和3.0t/m3，采用金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除工艺，先采用金刚石线锯机从上到下、从前到后分层进行切割拆除，将贯穿在混凝土结构中的各种金属部件与混凝土一起切割下来，然后将切割块吊运到切割块切割分拣间，再用金刚石线锯机、拆除机器人、手持圆盘锯等机具剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件。
在这一过程中，使用的设备、机具和设施主要有：
a.厂房吊车、钻孔机、金刚石线锯机、TopTec拆除机器人、液压升降机、破碎锤、手持圆盘锯、手持高速切割机、砂轮切割机、叉车、汽车、临时排风装置等；
b.辐射测量仪、污染测量仪、气溶胶测量仪、去污溶液，去污用品，取样用品等；
c.180升废物桶、200升废物桶、废物箱、屏蔽箱、编织袋等。
把生物屏蔽体与所含设施分为前侧和后侧，从前侧往后侧切割拆除，后侧的第一层切割是在前侧第二层分割完成后进行，以此类推。这一点很重要，其一为设备安装、打孔和切割留出空间；其二可以在横向切割的同时保持各层的尺寸。横向切割尺寸和几何形状因受到了限制出现不规则的分割件时，利用现有的水池和干燥井等垂直贯穿孔引导，插入钢丝绳。
具体的切割拆除工艺如下：
1)生物屏蔽体外表面去污
a.利用擦拭法对生物屏蔽体外表面去污，经过污染测量，发现有局部污染热点，采用手持圆盘锯或砂轮机去除局部污染热点；
b.去污产生的可压缩废物装入180升废物桶，污染混凝土装200升废物桶。
2)切割布置
a.堆水池前侧和两侧分为5层切割，切割成矩形和扇形两种形式的切割块。矩形切块最大尺寸为1.0m×1.8m×1.0m，重量约为4.14t；扇形切块最大尺寸30°×1.0m，切割块重约为4.05t。
b.堆水池后侧分层切割，切割成矩形和扇形两种形式的切割块。矩形切块最大尺寸为1.0m×1.8m×0.8m，重量约为3.31t；扇形最大尺寸为30°×0.8m，重量约为3.30t。
3)切割拆除步骤
①调节液压升降机高度。按照切割尺寸不同高度的需要，调节液压升降机到需要钻孔的适当高度，以保证钻水平孔和金刚石线锯穿绳孔时需要的高度尺寸；
②确定切割层的位置和切割断面。确定被切割的位置和切割断面；在生物屏蔽体的水平面和垂直面上标示出钻孔的位置和顺序编号；
③切割前部、侧部第1层和第2层:
a.钻孔。采用钻孔机在生物屏蔽体上钻孔，先钻水平孔，再钻垂直孔；水平孔的直径为 垂直孔的直径为
b.安装金刚石线锯机。严格按照产品说明书和操作规程安装金刚石线锯机，确保切割尺寸的准确性和切割过程的稳定性；
c.切割。切割的顺序是先水平切割后垂直切割:
将金刚石线穿入平孔，沿水平方向完成切割；水平切过程在横向切缝中打入衔铁；在切割块横向底部插入吊装钢丝绳，厂房吊车吊钩挂钢丝绳并向上稍带点力；进行垂直切割，沿垂直方向完成切割，在垂直切割过程中插入衔铁。
d.吊运切割块。取出线锯绳，取出垂直切缝中的衔铁，检查并确认横向切割块底部插入的钢丝绳位置正确，利用5吨吊车运送到分解场地，并进行污染测量；
e.切割块分拣。使用金刚石线锯机或安装破碎锤、切割锯、手持破碎锤或手持圆盘锯的TopTec拆除机器人，按照污染测量结果，将污染混凝土和金属构件从混凝土块中分离出来，为降低灰尘和气溶胶，在破碎过程投入喷雾装置；
f.取样。按照取样要求的位置和取样量，在切割块分解间对切块分离过程中，利用剥离和切割的机具，按照取样位置和取样量要求进行取样；
g.分离后的构筑物处理如下：剥离后的回路管道进行离线深度去污，去污后装废物箱；污染金属部件装入废物箱；污染混凝土装入200L废物桶；极低放废物装入编织袋；使用叉车倒装在汽车上运送到掩埋场地；工业垃圾堆先放在临时存放场地，然后集中用汽车运输到掩埋场地。
h.重复上述操作，将前侧部位的第一层生物屏蔽体及所含设施拆除完毕；
i.重复上述操作,将前侧部位的第二层生物屏蔽体及所含设施拆除完毕；
j.水池后侧的生物屏蔽体和所含附属设施切割参照前侧进行。重复上述操作,将后侧部位的第一层生物屏蔽体及设施拆除完毕；
k.重复上述操作，将前侧部位的第三层生物屏蔽体及设施拆除完毕；
i.重复上述操作,将后侧部位的第二层生物屏蔽体及设施拆除完毕。
以此类推，重复上述操作，直至将+2.6m～+7.5m混凝土构筑物全部拆除。
拆除前后生物屏蔽体与所含附属设施状况对比如下表所示：
(2)拆除标高+1.8m～+2.6m生物屏蔽体与附属设施
标高+1.8m～+2.6m生物屏蔽体与附属设施在堆水池的前部和侧部的混凝土密度为4.5t/m3，在堆水池后部附属设施的混凝土密度为3.0t/m3。分别采用两种拆除工艺：
1)混凝土密度为4.5t/m3的采用TopTec拆除机器人破碎拆除工艺，在拆除现场剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
2)附属设施混凝土密度为3.0t/m3的采用金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除工艺，先采用金刚石线锯机从上到下、从前到后分层进行切割拆除，将贯穿在混凝土结构中的各种金属部件与混凝土一起切割下来，然后将切割块吊运到切割块切割分拣间，再用金刚石线锯机、拆除机器人、手持圆盘锯等机具剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件。
拆除顺序为：首先拆除堆水池前部和侧部密度为4.5t/m3的混凝土构筑物，然后拆除堆水池后部密度为3.0t/m3的混凝土构筑物。
使用的设备、机具和设施主要有：
a.厂房吊车、钻孔机、液压线锯机、TopTec拆除机器人，其配备的工具头有：破碎锤、扁铲、液压剪、铣刨头、铲斗、抓取器等、液压升降机、破碎锤、手持圆盘锯、手持高速切割机、砂轮切割机、叉车、汽车、临时排风装置等；
b.辐射测量仪、污染测量仪、气溶胶测量仪、去污溶液，去污用品，取样用品等；
c.180升废物桶、200升废物桶、废物箱、屏蔽箱、编织袋等。
主要拆除工艺如下：
a.确定被拆除的断面；
b.TopTec拆除机器人带破碎锤或扁铲，从外向里对混凝土进行破碎，在破碎过程中投入喷雾装置和移动方式排风过滤装置；
c.当接近屏蔽体内的回路管道、水池壳体、风管等物项时，TopTec拆除机器人带扁铲清理这些金属物项周围的混凝土；
d.对破碎的混凝土进行剂量测量，TopTec拆除机器人带铲斗分别收集破碎的混凝土。采取边测量、边收集、边取样的方式同时进行；
e.收集后的破碎混凝土处理如下：活化混凝土装入屏蔽箱；污染混凝土装入200L废物桶；极低放混凝土装入编织袋；工业垃圾集中到临时堆存放场地，最后使用叉车、汽车运输至掩埋场掩埋。
f.TopTec拆除机器人工具头更换为液压剪将钢筋和金属构件截断；利用手持高速切割锯或砂轮切割机切割管道；使用手持高速切割锯或等离子切割机将水池壳体与框架切割成散块；
g.TopTec拆除机器人工具头更换为抓取器将截断和切割金属物项散块进行污染测量。
h.污染测量后，将水池壳体与框架切割散件装入废物箱；出水管段送离线去污间进行去污，去污后装入废物箱；非污染的钢筋转移到非放区集中存放。
混凝土密度为3.0t/m3的堆水池后部拆除工艺如下：
a.采用液压线锯机从前向后、从上到下切割一层。切割成矩形块。矩形切块最大尺寸为1.00m×1.80m×0.80m，重量约为4.3t；扇形最大尺寸30°×0.80m，重量约为4.0t；
b.切割工艺参照(1)拆除标高+2.6m～+7.5m生物屏蔽体及附属设施的切割工艺。
拆除前后生物屏蔽体与所含附属设施状况对比如下表所示：
(3)拆除下侧部堆水池壳体
此时只剩下+1.8m以下侧部壳体，其中1米高为双层壳体和底部双层壳体未有拆除。
下侧部堆水池壳体采用TopTec拆除机器人远距离切割拆除工艺，有以下两种方式可供选择：
1)先切割内层壳体再切割外层壳体
a.内层侧部水池高1m壳体的拆除：从1m高度的顶部向下分2层切割，切成高500㎜×长1000㎜的散块。
b.外层水池高1.8m壳体的拆除：壳体和框架一起从顶部向下分3层切割，将上、中、下的每层切割成高度为600㎜，长度为500㎜的散块。
2)内层和外层壳体一起切割。
使用的设备、机具和设施主要有：
a.厂房吊车、TopTec拆除机器人、布鲁克拆除机器人、空气等离子切割机、砂轮切割机、圆盘锯、工业吸尘器、取样工具；
b.辐射测量仪、污染测量仪、气溶胶测量仪、移动式排风装置
c.运输吊篮、屏蔽箱吊篮、屏蔽废物箱、废物箱吊篮、废物箱、200升废物桶等。
切割拆除工艺如下：
1)先切割内层壳体再切割外层壳体的工艺如下：
a.测量水池壳体表面辐射和污染水平；
b.利用TopTec拆除机器人配合厂房吊车将运输吊篮吊至堆水池内；
c.TopTec拆除机器人带等离子切割枪切割水池壳体与部件部件连接焊缝，这些部件包括：两个热柱端头、水平孔道端头、吊装孔道等，将这些部件与水池壳体分离；
d.切割内层壳体；TopTec拆除机器人沿生物屏蔽外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，深入到水池内部对水池内层壳体顶部，切除1m高顶部一圈焊接部位；先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，将上层壳体切割成高500㎜×长1000㎜的切割块；切割块之间粘连部位利用空气等离子切割机切割分离；TopTec拆除机器人工具头更换为抓取器，将壳体切割块抓起放入运输吊篮；利用厂房吊车将运输吊篮吊出水池进行辐射测量；壳体取样。将需要取样的切割块，吊运到取样工作台，按照取样要求的部位和取样量进行取样；将切割的散块装入废物箱；重复以上操作，将内层的下部壳体全部切割拆除。
e.切割外层壳体，含框架：利用拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，切割上层水池壳体，含框架一起，先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，切成600㎜×500㎜的切割块；TopTec拆除机器人将壳体切割块抓起放入运输吊篮；利用厂房吊车将运输吊篮吊出水池进行辐射测量；壳体取样。将需要取样的切割块，＞0.05mSv/h的切块吊运到取样工作台，按照取样要求的部位和取样量进行取样；≤0.05mSv/h的切割块在切割分拣间进行取样；切割散块＞2mSv/h装入屏蔽箱；≤2mSv/h装入废物箱。重复上述操作步骤，完成外层的上、中、下各层壳体(含框架)的全部切割拆除；
2)内层和外层壳体一起切割工艺如下：
a.测量水池壳体表面辐射或污染水平；
b.利用TopTec拆除机器人配合厂房吊车将运输吊篮吊至堆水池内；
c.TopTec拆除机器人带等离子切割枪，切割水池壳体与两个热柱端头、水平孔道端头、吊装孔道等部件的连接焊缝；
d.TopTec拆除机器人沿生物屏蔽外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，深入到水池内部先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，分为上、中、下三层，将每层壳体切割成高600㎜×长500㎜的切割块；
e.切割块之间粘连部位利用空气等离子切割机切割分离；
f.TopTec拆除机器人工具头更换为抓取器，将切割块抓起进行辐射测量；
g.2mSv/h的切割块在中放取样台进行取样，取样完毕，将切割块放入屏蔽箱吊篮，屏蔽箱吊篮放入屏蔽箱；
h.≤2mSv/h的切割块放到废物箱吊篮中，转运至切割分拣间进行取样，取样后装入废物箱。
(4)拆除热屏
反应堆热屏的高度为2000mm，厚200mm，是由18层厚度为10mm的钢板叠起的钢制热屏，放射性总活度约为0.4Ci。热屏蔽的外侧为密度为5.2t/m3重混凝土屏蔽层，重混凝土与热屏蔽互相紧贴在一起。
热屏拆除采用TopTec拆除机器人远距离切割拆除工艺，即将热屏内、外各层的每一层钢板从顶部向下分为上、中、下3层切割，上、中每层切割成高600㎜×宽500㎜的散块，每块重约23㎏；下层切割成高800㎜×宽500㎜，每块重约31.2㎏。切割时，先对内层垂直切割然后水平切割，从内向外对钢板依次逐层的切割，即先将内层的第一块钢板从上到下分为上中下3层切割完成，再切割第二层的钢板的上中下3层、第三层的钢板的上中下3层、第四层的钢板的上中下3层，直至将最外层的钢板切割完毕。
使用的主要设备、机具和设施有：
a.厂房吊车、TopTec拆除机器人、布鲁克拆除机器人、空气等离子切割机、配圆盘锯、砂轮切割机；
b.辐射测量仪、污染测量仪、气溶胶测量仪、移动式排风装置；
c.运输吊篮、屏蔽箱吊篮、屏蔽箱、废物箱吊篮、废物箱等。
主要工艺如下：
a.测量热屏表面辐射水平；
b.利用TopTec拆除机器人配合吊车将运输吊篮吊至堆水池内；
c.切割内层第一块钢板。遥控TopTec拆除机器人沿生物屏蔽体外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装配圆盘锯或砂轮切割机或氧乙炔切割枪，深入到水池内对热屏内层钢板从上到下分上层、中层、下层3层进行切割。上层先从上向下垂直切割高度大于600㎜，再水平切割长度大于500㎜，接着再从上向下或从下向上将上层热屏切割成600㎜×500㎜的散块；
d.切割块之间连接粘连处采用等离子切割机切割分离；
e.重复上述操作完成热屏内层的中间层和下层的切割；
f.热屏内层切割完毕，TopTec拆除机器人工具头更换为抓取器，将壳体切割块放入屏蔽吊篮；吊出水池进行辐射测量；
g.对热屏取样。将需要取样的热屏切割块吊运到取样场地，按照需要取样的部位和取样量，利用取样设施配备的切割机具或台钻进行取样操作；
h.切割块经过测量后，将＞2msv/h的切块装入屏蔽废物箱；≤2msv/h的切割块装入废物箱。
j.重复a)～f)操作步骤，完成第二层热屏钢板的切割；
k.重复以上操作直至将18层热屏钢板全部切割完成。
(5)拆除标高-0.2m～+1.8m生物屏蔽体与所含附属设施
标高-0.2m～+1.8m段，在堆水池的前部和侧部的混凝土密度为5.2t/m3，含有少量的水泥和大量的梯形铸铁块和小钢珠，堆水池后侧部辅助设施的混凝土密度为2.3t/m3、3.0t/m3。分别采用两种拆除工艺：
1)混凝土密度为5.2t/m3的采用TopTec拆除机器人破碎拆除工艺，在拆除现场剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
2)混凝土密度为2.3t/m3、3.0t/m3的采用金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除工艺，先采用金刚石线锯机从上到下、从前到后分层进行切割拆除，将贯穿在混凝土结构中的各种金属部件与混凝土一起切割下来，然后将切割块吊运到切割块切割分拣间，再用金刚石线锯机、拆除机器人、手持圆盘锯等机具剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件。
拆除顺序为：首先拆除堆水池前部和侧部密度为5.2t/m3的混凝土构筑物，然后拆除堆水池后部密度为2.3t/m3、3.0t/m3的混凝土构筑物。
使用的设备、机具和设施主要有：
a.厂房吊车、钻孔机、金刚石线锯机、TopTec拆除机器人，配备的工具头有：破碎锤、扁铲、液压剪、铣刨头、铲斗、抓取器、液压升降机、破碎锤、手持圆盘锯、手持高速切割机、砂轮切割机、叉车、汽车、临时排风装置等；
b.辐射测量仪、污染测量仪、气溶胶测量仪、去污溶液，去污用品，取样用品等；
c.180升废物桶、200升废物桶、废物箱、屏蔽箱、编织袋等。
混凝土密度为5.2t/m3的堆水池前部和侧部构筑物的拆除工艺如下：
a.利用TopTec拆除机器人带破碎锤或扁铲或铣刨头，从上到下、从外向里对混凝土进行破碎或铣刨。移动式排风装置投入运行，并将抽风管口置于操作部位。为防止操作过程中尘土飞扬，投入喷雾装置进行边操作边喷雾；
b.当拆除到屏蔽体构筑物内的热柱孔道外部钢壳，或水平孔道套筒、管道、风管、等物项时，工具头更换为破碎锤或扁铲清除金属物项周围的混凝土；
c.TopTec拆除机器人工具头更换圆盘锯或液压剪或等离子切割机，截断混凝土钢筋或切割各种管道。需要进一步分解的金属物项利用5t吊车转运至低放金属废物切割分拣间进行切割分解；
d.TopTec拆除机器人工具头更换为抓取器，抓取被切割下来的金属物项进行辐射和污染测量；e.两个热柱和4个水平管道活化部位取样。利用TopTec拆除机器人将取样切割件运到取样工作台区域，利用切割锯或钻具按照需要取样的部位和取样量进行取样；
f.金属废物表面剂量率＞2mSv/h的装入屏蔽废物箱；表面剂量率≤2mSv/h的装入废物箱；
g.TopTec拆除机器人工具头更换为铲斗收集混凝土结构碎渣，收集碎渣时采用边测量、边喷雾、边收集。
h.混凝土取样。混凝土取样在现场收集提取，按照取样量分装到样品盒，送实验室测量分析；
i.收集后的碎渣处理：污染碎渣装200升废物桶；极低放碎渣装编织袋；工业垃圾收集后运至掩埋场。
混凝土密度分别为2.3t/m3和3.0t/m3的堆水池后侧构筑物采用金刚石线锯机进行切割拆除，其切割工艺参照(1)标高+2.6m～+7.5m生物屏蔽体构筑物与所含附属设施的拆除的操作工艺进行操作。
拆除前后生物屏蔽体与所含附属设施状况对比如下表所示：
(6)拆除水池底部壳体和混凝土构筑物
堆水池底部有两层池底壳体，上部池底壳体焊接在下部池底壳体之上，下部池底壳体焊接在角钢框架的过渡铝板上，过渡铝板与框架铆接一起。堆水池底部混凝土密度分别为5.2t/m3、4.5t/m3和2.3t/m3。
使用的主要设备、机具和设施：
a.厂房吊车、TopTec拆除机器人、手持高速切割机、砂轮切割机、铲斗、撬杠、破碎锤、铣刨头、扁铲、钻石研磨系统、叉车、汽车、工业吸尘器、取样用品等；
b.辐射测量仪、污染测量仪、气溶胶测量仪、喷雾装置、移动式排风装置等；
c.屏蔽箱吊篮、屏蔽箱、废物箱吊篮、废物箱、200升废物桶、编织袋。
(61)拆除上层池底壳体工艺
上层池底壳体表面辐射水平和污染进行测量；
TopTec拆除机器人工具头安装砂轮切割机或手持高速切割机，将上层池底壳体切割为8块。其中4块为带弧形1000mm×1250mm的切割块，每块重量约23㎏；4块为矩形1250㎜×1250㎜切割块。每块重量约34㎏。
两层底板之间焊接部位使用砂轮切割机或等离子切割机进行切割分离；
将上层池底壳体切割成8块；人工利用撬杠将上层底板切割块撬起；对切割块上下表面进行辐射和污染测量；上层池底壳体取样。在现场利用切割机或电钻按照取样要求的部位和取样量进行取样；TopTec拆除机器人工具头安装抓具，将切割块＞2mSv/h装入屏蔽箱；切割块≤2mSv/h装入废物箱。
(62)拆除下层池底壳体工艺
对下层池底壳体上表面进行辐射和污染测量；TopTec拆除机器人工具头安装铣刨头，将下层池底壳体和框架一起铣成碎屑；TopTec拆除机器人工具头更换为铲斗将碎屑收集起来，装入200升废物桶；利用工业吸尘器清理现场地面。
(63)拆除池底混凝土
池底混凝土拆除工艺如下：
①TopTec拆除机器人工具头安装破碎锤或扁铲，破碎底部密度为5.2t/m3和4.5t/m3的重混凝土；
②TopTec拆除机器人工具头更换为铣刨头，铣刨底部密度为2.3t/m3的混凝土；
③破碎和铣刨操作时，移动式排风过滤装置投入运行并将抽风管口置于破碎操作部位，为减少尘土飞扬，投入喷雾装置边操作边喷雾；
④TopTec拆除机器人工具头更换为铲斗/抓取器分层收集破碎的混凝土，混凝土收集过程中，分层边测量、边收集、变喷雾；
⑤根据测量结果，废物处理：污染钢筋装废物箱；污染混凝土装入200L废物桶；极低放混凝土装入编织袋；工业垃圾利用叉车倒运到汽车上运输到掩埋埋场地掩埋。
Claims (9)
1.一种游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于，针对不同情况分别采用以下工艺方法：
（1）针对密度为2.3t/m3、3.0t/m3的混凝土采用金刚石线锯机和拆除机器人配合拆除工艺，先采用金刚石线锯机从上到下、从前到后分层进行切割拆除，将贯穿在混凝土结构中的各种金属部件与混凝土一起切割下来，然后将切割块吊运到切割块切割分拣间，再用机具剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件，所述的机具包括但不限于金刚石线锯机、拆除机器人、手持圆盘锯；
（2）针对密度为4.0t/m3、4.5t/m3的混凝土先采用（1）的工艺方法进行切割拆除，如不行则采用拆除机器人带拆除机具破碎拆除或经过试验验证的软爆破技术拆除，在拆除现场剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
（3）针对密度为5.2t/m3的混凝土采用拆除机器人带拆除机具进行破碎拆除，在拆除现场剥离出切割块中的污染混凝土、部件和金属结构件；
（4）下侧部堆水池壳体和热屏采用拆除机器人远距离切割拆除工艺，从顶部向下切割分离，将壳体和热屏从上至下分割成适宜大小的切割块，切割块取出后直接装入废物箱；
（5）池底壳体和底部混凝土利用拆除机器人带切割机具和铣刨头分别进行拆除。
2.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（1）的具体步骤为：
（11）屏蔽体表面去污；（12）屏蔽体切割布置，把屏蔽体与所含设施分为前侧和后侧，从前侧往后侧切割拆除（13）确定切割位置和断面；（14）切割前侧第1-2层；（15）先水平钻孔再垂直钻孔；（16）安装金刚石线锯机；（17）先水平切割再垂直切割；（18）吊运处理切割块；（19）切割后侧第1层；（110）切割前侧第3层；（111）切割后侧第2层；（112）重复切割直至拆除完毕。
3.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（2）的具体步骤为：
（21）确定被拆除的断面；（22）拆除机器人带破碎锤或扁铲，从外向里对混凝土进行破碎，在破碎过程中投入喷雾装置和移动式排风过滤装置，在接近屏蔽体内的物项时，拆除机器人带扁铲清理这些金属物项周围的混凝土，所述的物项包括但不限于回路管道、水池壳体、风管；（23）拆除机器人带扁铲分别收集破碎的混凝土，边测量、边收集、边取样；（24）切割钢筋和管道部件；（25）切割水池壳体与框架；（26）拆除混凝土与金属废物分类转运。
4.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（4）中拆除下侧部堆水池壳体是先切割内层壳体再切割外层壳体，其具体步骤为：
（41）测量水池壳体表面辐射和污染水平；（42）利用拆除机器人配合厂房吊车将运输吊篮吊至堆水池内；（43）拆除机器人带等离子切割枪切割水池壳体与部件的连接焊缝；（44）切割内层壳体，拆除机器人沿生物屏蔽体外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，深入到水池内部对水池内层壳体顶部；先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，将上层壳体切割成高500 mm×长1000 mm的切割块；切割块之间粘连部位利用空气等离子切割机切割分离；拆除机器人工具头更换为抓取器，将壳体切割块抓起放入运输吊篮；重复以上操作，将内层的下部壳体全部切割拆除；（45）切割外层壳体，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，切割上层水池壳体，先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，切成600 mm×500 mm的切割块；拆除机器人将壳体切割块抓起放入运输吊篮；重复以上操作，完成外层的全部拆除。
5.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（4）中拆除下侧部堆水池壳体是内层和外层壳体一起切割，其具体步骤为：（4a）测量水池壳体表面辐射和污染水平；（4b）利用拆除机器人配合厂房吊车将运输吊篮吊至堆水池内；（4c）拆除机器人带等离子切割枪，切割水池壳体与部件的连接焊缝；（4d）拆除机器人沿生物屏蔽体外侧行走，拆除机器人机械臂工具头安装砂轮切割机或圆盘锯，深入到水池内部先从顶部向下垂直切割，然后再横向水平切割，分为上、中、下三层，将每层壳体切割成高600 mm×长500 mm的切割块；（4e）切割块之间粘连部位利用空气等离子切割机切割分离。
6.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（4）中拆除热屏的工艺为：采用拆除机器人远距离切割拆除工艺，即将热屏内、外各层的每一层钢板从顶部向下分为上、中、下3层切割，上、中每层切割成高600 mm×宽500 mm的散块，每块重23㎏；下层切割成高800 mm×宽500 mm，每块重31.2㎏；切割时，先对内层垂直切割然后水平切割，从内向外对钢板依次逐层的切割，即先将内层的第一块钢板从上到下分为上中下3层切割完成，再切割第二层的钢板的上中下3层、第三层的钢板的上中下3层、第四层的钢板的上中下3层，直至将最外层的钢板切割完毕。
7.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（3）的具体步骤为：
（31）利用拆除机器人带破碎锤或扁铲或铣刨头，从上到下、从外向里对混凝土进行破碎或铣刨，移动式排风装置投入运行，并将抽风管口置于操作部位，为防止操作过程中尘土飞扬，投入喷雾装置进行边操作边喷雾；（32）当拆除到屏蔽体构筑物内的热柱孔道外部钢壳，或水平孔道套筒、管道、风管时，工具头更换为破碎锤或扁铲，清除金属物项周围的混凝土；（33）拆除机器人工具头更换圆盘锯或液压剪或等离子切割机，截断混凝土钢筋或切割各种管道；（34）拆除机器人工具头更换为抓取器，抓取被切割下来的金属物项进行辐射和污染测量；（35）拆除机器人工具头更换为铲斗收集混凝土结构碎渣，收集碎渣时边测量、边喷雾、边收集。
8.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（5）中拆除池底壳体的具体步骤为：（51）拆除上层池底壳体工艺，（511）对上层池底壳体表面辐射水平和污染进行测量；（512）拆除机器人工具头安装砂轮切割机或手持高速切割机，将上层池底壳体切割为8块，其中4块为带弧形1000mm×1250mm的切割块，每块重量23㎏；4块为矩形1250 mm×1250 mm切割块，每块重量34㎏；（513）两层底板之间焊接部位使用砂轮切割机或等离子切割机进行切割分离；（514）人工利用撬杠将上层底板切割块撬起；（52）拆除下层池底壳体工艺，（521）对下层池底壳体上表面进行辐射和污染测量；（522）拆除机器人工具头安装铣刨头，将下层池底壳体和框架一起铣成碎屑；拆除机器人工具头更换为铲斗将碎屑收集起来，装入废物桶。
9.根据权利要求1所述的游泳池堆退役的生物屏蔽体拆除工艺，其特征在于：工艺方法（5）中拆除底部混凝土的具体步骤为：拆除机器人工具头安装破碎锤或扁铲，破碎底部密度为5.2t/m3和4.5t/m3的重混凝土；拆除机器人工具头更换为铣刨头，铣刨底部密度为2.3 t/m3的混凝土；破碎和铣刨操作时，移动式排风过滤装置投入运行并将抽风管口置于破碎操作部位，为减少尘土飞扬，投入喷雾装置边操作边喷雾；拆除机器人工具头更换为铲斗或抓取器分层收集破碎的混凝土，混凝土收集过程中，边测量、边收集、边喷雾。
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