CN105551557A - 中、低放射性核废料处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中、低放射性核废料处理装置，其储存桶包括桶体、桶盖、被动排气阀及脱水过滤组件，桶体、桶盖分别通过交联聚乙烯一体成型，且桶体具有一开口，桶盖可打开地密封连接于桶体的开口处并具有多个排气孔，脱水过滤组件设置于桶体的底部且可与外部的气动隔膜泵相连接，被动排气阀设置于桶盖上，通过被动排气阀、多个排气孔将桶体内的气体排出，使核废料在处理期间能保持一定的压力，不会因内容物分解而使储存桶胀裂，而交联聚乙烯一体成型的桶体、桶盖，化学性质稳定，耐腐蚀性能强，核废料可直接容置于储存桶内长期安全的存放，不会出现溶胀、龟裂的现象，放射性液体不会外泄而造成环境污染，且大大提高了核废料的装容率，该处理装置结构简单。

Description

中、低放射性核废料处理装置

技术领域

本发明涉及核废料处理设备技术领域，更具体地涉及一种中、低放射性核废料处理装置。

背景技术

核工业的发展，特别是核电站的快速发展，产生了大量的核废料，通常所说的核废料包括中低放射性核废料和高放射性核废料两类，前者主要指核电站在发电过程中产生的低放射性的废液、废物，例如废树脂、活性炭、废过滤器芯子、蒸干的含硼废液等，占到了所有核废料的99％，后者则是指从核电站反应堆芯中换出来的燃烧后的核燃料，因为其具有高度放射性，俗称为高放废料。其中，中低放射性核废料危害较低，国际上通行的做法是在地面开挖深约10-20米的壕沟，然后建好各种防辐射工程屏障，将中低放射性核废料进行水泥固化后装入核废料罐，再将密封好的核废料罐放入壕沟中并掩埋，一段时间后，这些废料中的放射性物质就会衰变成对人体无害的物质。

但是，采用水泥固化法，核废料固化后体积通常是原来的3～4倍，而如果用水泥固化法单独固化废树脂，按废树脂包容量15％～20％(更高的包容量会使固化体遇水溶胀龟裂)计，则要增容4～5倍，完全不符合国际和国家对于废物最小化的要求，核废料装桶率过低。另外，采用钢桶作为核废料的长期处置容器，由于钢桶的耐腐蚀性较差，后续的暂存、运输以及最终处置都增加了辐射风险。再者，采用水泥固化法处理中低放射性核废料存在再次分解和化学反应的可能，从而出现溶胀、龟裂，使放射性液体外泄，污染环境。

因此，有必要提供一种结构简单、装容率高、不易被腐蚀、并能完全阻隔放射性核素外泄的中、低放射性核废料处理装置，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、装容率高、不易被腐蚀、并能完全阻隔放射性核素外泄的中、低放射性核废料处理装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种中、低放射性核废料处理装置，其具有一储存桶，所述储存桶包括桶体、桶盖、被动排气阀及脱水过滤组件，所述桶体、所述桶盖分别通过交联聚乙烯一体成型，且所述桶体的顶部具有一开口，所述桶盖可打开地密封连接于所述桶体的开口处，且所述桶盖上开设有多个排气孔，所述脱水过滤组件设置于所述桶体的底部且可通过所述开口与外部的气动隔膜泵相连接，所述脱水过滤组件用于对容置于所述桶体内的中、低放射性核废料进行脱水，所述被动排气阀设置于所述桶盖上，通过所述被动排气阀、多个所述排气孔将所述桶体内的气体排出。

较佳地，所述桶体的开口处的内壁上具有内螺纹，所述桶盖的外部具有与所述开口处的内螺纹相配合的外螺纹，所述桶盖与所述桶体之间通过螺纹密封连接，使连接方便。

较佳地，所述桶体的开口处还设置有缩口法兰，所述桶盖抵触于所述缩口法兰上，且所述桶盖与所述缩口法兰之间紧压有密封垫，加强两者连接的密封性。

较佳地，所述桶盖呈中空结构，所述被动排气阀设置于所述桶盖的下底部，多个所述排气孔设置于所述桶盖的侧壁上并与外界连通，因此，当储存桶内的气体压力达到设定值，被动排气阀会被打开而使气体进入桶盖的中空结构内，并通过排气孔排出，实现通风，使核废料在处置期间，能够保持一定的压力，不会因内容物分解而使储存桶胀裂。

较佳地，多个所述排气孔均匀地开设于所述桶盖的侧壁上，且多个所述排气孔均呈倾斜设置，以便于气体能够顺利地被排出。

较佳地，所述桶盖的上底部还设置有拧紧孔，以方便地拧紧桶盖。

较佳地，所述脱水过滤组件通过发泡工艺粘接于所述桶体的底部，发泡工艺并不影响储存桶本身的性质，且使脱水过滤组件的连接简单。

较佳地，所述脱水过滤组件包括底座、管体及多个杆件，所述管体呈竖直地连接于所述底座上，所述管体用于与外部气动隔膜泵相连接，多个所述杆件呈放射状地连接于所述底座上，且所述杆件上设置有用于过滤并吸收水分的过滤性材料，由于杆件上的过滤性材料能过滤并吸收水分，且只能吸收水分，因此，其吸收的水分通过所述底座、管体被抽出，使核废料内的水含量小于1％，从而达到核废料的最小化；另外，由于具有过滤性材料的杆件只能吸收水分，因此放射性的核废料(例如废树脂)不会外泄，不会造成污染。

较佳地，所述中、低放射性核废料处理装置还包括吊篮组件，所述吊篮组件套设于所述桶体的外部，并使所述桶盖露出于所述吊篮组件，吊篮组件使储存桶的搬运简便，且能够现实对储存桶的远距离操作，减少辐照射量。

较佳地，所述吊篮组件包括顶板、底板、多个吊篮及多个起吊绳索，多个所述吊篮均匀地连接于所述顶板与所述底板之间，多个所述起吊绳索分别穿设于多个所述吊篮的上端，吊篮组件的结构简单，从而简化整个核废料处理装置的结构。

较佳地，多个所述吊篮的下端与所述底板一体成型，使吊篮组件的结构更稳固。

较佳地，多个所述吊篮的上端通过固定件固定于所述顶板上，例如通过螺栓、螺母将两者连接，且中间加有垫片，以防止自动松动，增强安全性。

较佳地，所述顶板的中部开设有一通孔，所述桶盖通过所述通孔露出于所述顶板，同时顶板还可以在储存桶的存放过程中起到承受堆码时产生的压力作用，从而保护储存桶。

较佳地，所述顶板、底板、多个吊篮及多个起吊绳索均为钢材，且所有钢材至少为满足GB699的20钢，并能承受3倍的重力加速度，从而保证搬运、运输时的安全性，减少了事故率。

与现有技术相比，由于本发明的中、低放射性核废料处理装置，其储存桶包括桶体、桶盖、被动排气阀及脱水过滤组件，所述桶体、所述桶盖分别通过交联聚乙烯一体成型，且所述桶体的顶部具有一开口，所述桶盖可打开地密封连接于所述桶体的开口处，且所述桶盖上开设有多个排气孔，所述脱水过滤组件设置于所述桶体的底部且可通过所述开口与外部的气动隔膜泵相连接，所述脱水过滤组件用于对容置于所述桶体内的中、低放射性核废料进行脱水，实现核废料的最小化，所述被动排气阀设置于所述桶盖上，通过所述被动排气阀、多个所述排气孔将所述桶体内的气体排出，使核废料在处理期间能保持一定的压力，不会因内容物分解而使储存桶胀裂；而采用交联聚乙烯材料一体成型的桶体、桶盖，化学性质稳定，耐腐蚀性能强，因此核废料可直接容置于储存桶内安全存放，无需固化处理，因此，不会出现溶胀、龟裂的现象，放射性液体不会外泄而造成环境污染，可实现核废料长期安全的存放，核废料直接存放从且大大提高了核废料的装容率，且处理装置的结构简单。

附图说明

图1是本发明中、低放射性核废料处理装置的结构示意图。

图2是图1的分解图。

图3是图2中储存桶的分解图。

图4是图3中桶盖的放大示意图。

图5是图3中桶体与桶盖相配合的剖视放大图。

图6是图5中A部分的放大示意图。

图7是图3中桶体的内部结构图。

图8是图7中脱水过滤组件的放大示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本发明所提供的中、低放射性核废料处理装置1用于处理中、低放射性的废树脂、活性炭、废过滤器芯子、蒸干的含硼废液等核废料，其直接将核废料密封后直接存放，无需再进行水泥固化处理，因此装容率大大提高，且不会产生腐蚀问题及放射性核素外泄问题，可安全的长期存放。

如图1、图2所示，本发明提供的中、低放射性核废料处理装置1，包括一储存桶10及一吊篮组件20，所述吊篮组件20套设于所述储存桶10的外部，且储存桶10的桶盖12露出于所述吊篮组件20，因此，打开桶盖12，核废料可通过储存桶10的开口装入储存桶10内后再密封，通过吊篮组件20可方便的搬运，且吊篮组件20在储存桶10的堆码期间能承受压力作用，以保护储存桶10。

结合图3-图7所示，所述储存桶10包括桶体11、桶盖12、被动排气阀13及脱水过滤组件14，所述桶体11、桶盖12分别通过交联聚乙烯一体成型，且所述桶体11的顶部具有一开口111，所述桶盖12可打开地密封连接于所述桶体11的开口111处，且所述桶盖12上开设有多个排气孔121，所述脱水过滤组件14设置于所述桶体11的底部且可通过所述开口111与外部的气动隔膜泵相连接，所述脱水过滤组件14用于对容置于所述桶体11内的中、低放射性核废料进行脱水，所述被动排气阀13设置于所述桶盖12上，通过所述被动排气阀13、多个排气孔121将所述桶体11内的气体排出。由于交联聚乙烯的聚乙烯分子间的共价键形成网状的三维结构，因此具有良好的耐压性、耐腐蚀性，并能够任意弯曲，不会脆裂，因此，桶体11及桶盖12的耐腐蚀性能强，不会产生腐蚀问题，相较于现有技术中的钢材储存桶，交联聚乙烯材质的储存桶10在后续的暂存、运输以及最终处置时都降低了辐射风险，且本发明的储存桶10的设计使用年限为300年，能实现核废料的长期安全存放。

继续结合图3-图7所示，所述桶体11的开口111处的内壁上具有内螺纹112，用于与桶盖12配合密封连接，且在桶体11的开口111处还设置有缩口法兰113，缩口法兰113位于内螺纹112的下方，所述缩口法兰113上设置有密封垫15，桶盖12密封连接于开口111内并紧压密封垫15。

所述桶盖12呈中空结构，桶盖12具有相对的上底部及下底部，所述被动排气阀13设置于所述桶盖12的下底部，多个所述排气孔121设置于所述桶盖12的侧壁上并与外接连通；具体地，多个排气孔121均匀地开设于所述桶盖12的侧壁上，且多个排气孔121均呈倾斜设置(见图6所示)；当桶盖12连接于桶体11上后，多个排气孔121均能与外接连通；优选地，在桶盖12的侧壁上均匀地设置有十六个排气孔121，且排气孔121的直径为4mm，可以理解地，排气孔121的数量、大小并不仅限于本实施例中的设置方式，其可以根据设计及使用的需要灵活设置。桶盖12的侧壁的外部还具有与所述开口111处的内螺纹112相配合的外螺纹122，因此，当桶盖12与桶体11密封连接时，将开口111处的内螺纹112、桶盖12的外螺纹122均涂上密封胶，再将桶盖12拧紧于开口111内，使桶盖12的下底部紧压密封垫15，使所述桶盖12与桶体11之间通过螺纹密封连接；在开口111处的内螺纹112、桶盖12的外螺纹122涂密封胶，用于增加桶盖12的机械强度；而密封垫15用于加强两者的密封性。

使用时，当储存桶10内的气体压力达到设定值，则被动排气阀13会被打开而使气体进入桶盖12的中空结构内，并通过排气孔121排出，实现通风，使核废料在处置期间，能够保持一定的压力，不会因内容物分解而使储存桶10胀裂。

另外，所述桶盖12的上底部还设置有拧紧孔123，本实施例中，在其上底部对称地设置四个拧紧孔123，所述拧紧孔123呈长条形，以便于拧紧桶盖12，当然，拧紧孔123的结构及数量均不以本实施例为限，此为本领域技术人员所熟知的技术。

如图7、图8所示，所述脱水过滤组件14包括底座141、管体142及多个杆件143，所述管体142呈竖直地连接于所述底座141上，所述管体142用于与外部的气动隔膜泵相连接，多个所述杆件143呈放射状地连接于所述底座141上，且所述杆件143上设置有用于过滤并吸收水分的过滤性材料；且所述脱水过滤组件14通过发泡工艺粘接于所述桶体11的底部，发泡工艺并不影响储存桶10本身的性质，盛装核废料时，外部的气动隔膜泵通过一连接管从桶体11的开口111伸入桶体11内并与管体142连接，杆件143上的过滤性材料能过滤并吸收水分，且只能吸收水分，其吸收的水分通过所述底座141、管体142被抽出，使核废料内的水含量小于1％，从而达到核废料的最小化，由于具有过滤性材料的杆件143只能吸收水分，因此放射性的核废料(例如废树脂)不会外泄，不会造成污染。

再次结合图1、图2所示，所述吊篮组件20套设于所述桶体11的外部，并使所述桶盖12露出于吊篮组件20。具体地，所述吊篮组件20包括顶板21、底板22、多个吊篮23及多个起吊绳索24，多个吊篮23均匀地连接于所述顶板21与底板22之间，且多个吊篮23的下端与所述底板22一体成型，多个吊篮23的上端通过固定件固定于所述顶板21上，例如通过螺栓、螺母连接于顶板21上，且中间加有垫片，以防止自动松动，起吊绳索24的数量与吊篮23的数量相对应，每个起吊绳索24对应穿设于一个吊篮23的上端。另外，所述顶板21的中部还开设有一通孔211，所述桶盖12通过所述通孔211露出于顶板21。本实施例中，所述顶板21、底板22、多个吊篮23及多个起吊绳索24均为钢结构材料，且所有钢结构材料至少为满足GB699的20钢，并能承受三倍的重力加速度，从而实现储存桶10的安全运输，减少事故发生；吊篮组件20的设计，还使储存桶10的运输等可实现远距离操作，减少辐照剂量，使厂内、场外操作更方便；另外，吊篮组件20的顶板21可以在储存桶10存放的过程中起到承受堆码存放时产生的压力作用，从而保护储存桶10。

下面结合图1-图8所示，对本发明中、低放射性核废料处理装置1使用过程进行说明。

使用时，首先将核废料通过桶体11的开口111装入其中，然后，在桶体11的开口111处的缩口法兰113上设置密封垫15，并在开口111处的内螺纹112及桶盖12的外螺纹122上分别涂上密封胶，再将桶盖12拧紧于桶体11的开口111内，并使其底部紧压密封垫15，实现对桶体11的密封，密封胶用于加强桶盖12的机械强度；密封后的储存桶10运输到指定位置直接存放即可，无需固化处理，因此装容率能达到85％以上，有效实现了减容，并且不会出现水泥固化处理中的溶胀、龟裂现象，避免了放射性液体的外泄，因此不会污染环境；且由于桶体11、桶盖12均采用交联聚乙烯一体成型，而交联聚乙烯的聚乙烯分子间的共价键形成网状的三维结构，因此储存桶10具有良好的耐压性、耐腐蚀性、够任意弯曲而不会脆裂、且使用寿命长；所以本发明采用交联聚乙烯一体成型的储存桶10，其设计使用年限为300年，并且化学性质稳定，耐腐蚀性能强，能大大降低后续暂存、运输以及最终处置的辐射风险，保证长期安全的存放。

桶体11底部设置的脱水过滤组件14，其管体142可通过一连接管与外部的气动隔膜泵连接，杆件143上的过滤性材料能过滤并吸收水分，且只能吸收水分，其吸收的水分通过所述底座141、管体142被抽出，从而保证核废料内的水含量小于1％，从而达到核废料的最小化。

而存放过程中，当桶体11内的气压达到设定值时，被动排气阀13被打开，核废料在处理期间发生反应所产生的气体通过被动排气阀13进入桶盖12内，再由桶盖12上的排气孔121排出外面，从而使存放过程中桶体11内部产生的气体排出，同时确保液体不能通过，使核废料在处置期间，能够保持一定的压力，不会因内容物分解而使容器胀裂。

由于本发明的中、低放射性核废料处理装置1，具有一储存桶10，所述储存桶10包括桶体11、桶盖12、被动排气阀13及脱水过滤组件14，所述桶体11、桶盖12分别通过交联聚乙烯一体成型，且所述桶体11的顶部具有一开口111，所述桶盖12可打开地密封连接于所述桶体11的开口111处，且所述桶盖12上开设有多个排气孔121，所述脱水过滤组件14设置于所述桶体11的底部且可通过所述开口111与外部的气动隔膜泵相连接，所述脱水过滤组件14用于对容置于所述桶体11内的中、低放射性核废料进行脱水，实现核废料的最小化，所述被动排气阀13设置于所述桶盖12上，通过所述被动排气阀13、多个所述排气孔121将所述桶体11内的气体排出，使核废料在处理期间能保持一定的压力，不会因内容物分解而使储存桶10胀裂；而采用交联聚乙烯材料一体成型的桶体11、桶盖12，化学性质稳定，耐腐蚀性能强，因此核废料可直接容置于储存桶10内安全存放，无需固化处理，不会出现溶胀、龟裂的现象，放射性液体不会外泄而造成环境污染，可实现核废料长期安全的存放，核废料直接存放从且大大提高了核废料的装容率，并且所述中、低放射性核废料处理装置1的结构简单。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：具有一储存桶，所述储存桶包括桶体、桶盖、被动排气阀及脱水过滤组件，所述桶体、所述桶盖分别通过交联聚乙烯一体成型，且所述桶体的顶部具有一开口，所述桶盖可打开地密封连接于所述桶体的开口处，且所述桶盖上开设有多个排气孔，所述脱水过滤组件设置于所述桶体的底部且可通过所述开口与外部的气动隔膜泵相连接，所述脱水过滤组件用于对容置于所述桶体内的中、低放射性核废料进行脱水，所述被动排气阀设置于所述桶盖上，通过所述被动排气阀、多个所述排气孔将所述桶体内的气体排出；

所述脱水过滤组件包括底座、管体及多个杆件，所述管体呈竖直地连接于所述底座上，所述管体用于与外部气动隔膜泵相连接，多个所述杆件呈放射状地连接于所述底座上，且所述杆件上设置有用于过滤并吸收水分的过滤性材料。

2.如权利要求1所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述桶体的开口处的内壁上具有内螺纹，所述桶盖的外部具有与所述开口处的内螺纹相配合的外螺纹，所述桶盖与所述桶体之间通过螺纹密封连接。

3.如权利要求1所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述桶体的开口处还设置有缩口法兰，所述桶盖抵触于所述缩口法兰上，且所述桶盖与所述缩口法兰之间紧压有密封垫。

4.如权利要求1所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：多个所述排气孔均匀地开设于所述桶盖的侧壁上，且多个所述排气孔均呈倾斜设置。

5.如权利要求1所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述桶盖的上底部还设置有拧紧孔。

6.如权利要求1所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述脱水过滤组件通过发泡工艺粘接于所述桶体的底部。

7.如权利要求1所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：还包括吊篮组件，所述吊篮组件套设于所述桶体的外部，并使所述桶盖露出于所述吊篮组件。

8.如权利要求7所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述吊篮组件包括顶板、底板、多个吊篮及多个起吊绳索，多个所述吊篮均匀地连接于所述顶板与所述底板之间，多个所述起吊绳索分别穿设于多个所述吊篮的上端。

9.如权利要求8所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：多个所述吊篮的下端与所述底板一体成型。

10.如权利要求8所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：多个所述吊篮的上端通过固定件固定于所述顶板上。

11.如权利要求8所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述顶板的中部开设有一通孔，所述桶盖通过所述通孔露出于所述顶板。

12.如权利要求8所述的中、低放射性核废料处理装置，其特征在于：所述顶板、底板、多个吊篮及多个起吊绳索均为钢材。