CN107667074A - 包括振动格栅的用于在放射性环境下进行平滑化的工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平滑化工具(3)，该平滑化工具被构造成用于在感应熔融冷坩埚中在放射性环境下使玻璃料平滑化。平滑化工具(3)包括杆(30)、格栅(50)和至少一个振动器(37，55，56)，格栅被设计成与待平滑化的玻璃料(7)相接触，至少一个振动器被构造成使格栅(50)振动。格栅(50)被机械地连接至杆(30)。

Description

包括振动格栅的用于在放射性环境下进行平滑化的工具

技术领域

本发明涉及一种在放射性环境下用于颗粒状或粉状物质、特别是玻璃料的平滑化工具。

背景技术

玻璃料被用来使来自核工业的放射性废物玻璃化。玻璃料具有颗粒状外观，并且在被引入坩埚中时形成圆锥形堆，该圆锥形堆需要被平滑化直至其达到合适的平面度。使玻璃料熔融，然后将放射性废物插入坩埚中以使其玻璃化。

如今，尚没有能够容易地在放射性环境下使用的平滑化工具。特别地，在对于人类操作者而言有害的放射性水平的存在下难以使用耙式(rake-type)工具。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地解决在已知的方案中遇到的问题，特别是提供用于使被引入坩埚中的玻璃料的表面平滑化的器件，其特征在于，该坩埚是感应加热的冷坩埚，该冷坩埚要求使用金属热还原环来引发熔融，该环必须被定位在玻璃料的基本上平坦的表面上。

为此，本发明的一个目的因而是被构造成用于在放射性环境下使玻璃料平滑化的平滑化工具，该平滑化工具包括：

杆；

格栅，该格栅被构造成与待平滑化的玻璃料相接触，该格栅被机械地连接至杆；和

至少一个振动器，该至少一个振动器被构造成使格栅振动。

该平滑化工具使得在加热坩埚之前由玻璃料形成的堆能够被平滑化直至达到合适的平面度。可以例如通过主/从式远程操作装置在距辐射一距离处相对容易地控制该平滑化工具。

一般而言，振动器可以直接使格栅振动，其可使将振动传输至格栅的杆振动，或者其可使格栅和杆都振动。

可选地，本发明可包括组合在一起或未组合在一起的以下特征中的一个或多个。

有利地，振动器被构造成通过被供应加压气体、优选地加压空气而气动地使格栅振动。

根据一个特定实施例，至少一个振动器包括气动振动元件，该气动振动元件被附接至格栅并且被构造成使格栅振动。该振动器还包括沿杆延伸并且被构造成为气动振动元件供应加压气体的管。

根据一个有利的实施例，格栅被可移动地连接至杆。

有利地，格栅被构造成相对于杆、优选地围绕与杆的纵向轴线正交的轴线枢转。

根据另一有利的实施例，格栅包括以规律的图案分布的凹口。

优选地，该平滑化工具包括保持凸缘，该保持凸缘被构造成被附接至用于感应熔融坩埚、优选地感应熔融冷坩埚的盖，杆穿过该保持凸缘并且能够相对于该保持凸缘优选地至少平移地移动。

根据另一特定实施例，杆被构造成通过优选地至少通过球窝接合连接件连接至保持凸缘而相对于保持凸缘围绕第一旋转轴线枢转。

优选地，保持凸缘包括用于加压气体(例如，加压空气)供应管的间隙孔。

本发明还涉及一种用于感应熔融放射性物质和玻璃料的坩埚，优选地冷坩埚，该坩埚包括：

容器，该容器包括底部和盖，该容器界定出腔室；

如上文所限定的平滑化工具，格栅被构造成被容置在腔室中以使腔室内部的玻璃料平滑化。

本发明还涉及如上文所限定的坩埚，该坩埚包括被附接至盖的保持凸缘，该盖包括用于引入物质、特别是放射性物质的开口和用于平滑化工具的间隙嘴部。

附图说明

参照附图将更好地理解本发明：

-图1以正视图示意性地示出用于使放射性废物玻璃化的感应熔融冷坩埚，该坩埚配置有根据本发明的一个优选实施例的平滑化工具；

-图2是该优选实施例的平滑化工具的正视图的示意性图示；

-图3是该优选实施例的平滑化工具的杆的横向横截面顶视图；

-图4是沿该优选实施例的平滑化工具的杆的轴线的纵向横截面局部示意图。

具体实施方式

不同附图的相同、相似或等同的部件具有相同的附图标记以便于从一幅图转到另一幅图。

图1示出用于使用玻璃料7使放射性废物玻璃化的感应熔融冷坩埚1。在冷坩埚1中感应加热玻璃料7和放射性废物，放射性废物由例如来自经辐射核燃料的处理的裂变产物组成。

该冷坩埚1包括：包括圆柱形套筒10的容器、围绕套筒10的一个或多个感应器(未示出)、下部炉床12和圆顶2，下部炉床12用作容器的底部，圆顶2作为容器的盖。冷坩埚1配置有平滑化工具3以在对容器内部的玻璃料7进行加热之前使之平滑化。

圆顶2被附接至套筒10的上部。圆顶包括开口24、嘴部25和孔26，开口24用于引入待玻璃化的物质、特别是放射性物质，嘴部25用于引入平滑化工具，孔26用于测量设备，该测量设备例如是用于测量坩埚1内部的温度的棒状物。

参照图2，平滑化工具3包括握持手柄31和保持凸缘4，握持手柄31在其两端处例如通过螺栓连接而被附接至保持凸缘4。该工具还包括穿过保持凸缘4的杆30以及机械地连接至杆30的振动盘5。

通过使用握持装置32，平滑化工具3被移动和保持在面向嘴部25的位置。该握持装置32包括与握持手柄31相配合的钩或绳。

杆30在其上部包括罩35。该罩35用作与远程装置33的遥控装置夹具(未示出)相连的连接部以操作杆30。该遥控装置被构造成在坩埚1内部移动盘5以使其中的玻璃料7平滑化。

保持凸缘4通过螺栓41在嘴部25上方和罩35下方可移除地附接至圆顶2。凸缘4具有基本上矩形板42的形状，基本上矩形板42位于由第一轴线X-X和与该轴线X-X垂直的第二轴线Y-Y限定的平面中。杆30穿过凸缘的中央部分，并且该凸缘在此包括一个孔以使沿杆30延伸的柔性管37通过。

在图2中，杆的纵向轴线Z-Z示出与轴线X-X和轴线Y-Y正交，但纵向轴线Z-Z的倾斜相对于轴线X-X和Y-Y是可变的。

在其他方面，杆30通过球窝接合连接件34连接至保持凸缘4。球窝接合连接件34包括围绕杆30的内部凸缘34a和环绕内部凸缘34a的外部凸缘34b。球窝接合连接件34使得杆30能够相对于保持凸缘4围绕构成第一旋转轴线的轴线X-X旋转、围绕构成第二旋转轴线的轴线Y-Y旋转和围绕构成第三旋转轴线的纵向轴线Z-Z旋转。

除了围绕第一旋转轴线X-X和围绕第二旋转轴线Y-Y枢转以外，杆30能够相对于保持凸缘4沿纵向轴线Z-Z平移地移动。因而，杆30以四个自由度相对于凸缘4被引导。

在位于保持凸缘4下方的、平滑化工具的下部，平滑化工具3包括振动盘5。振动盘5沿纵向轴线Z-Z与握持手柄31相对地机械地连接至杆30。盘5包括格栅50和振动元件56，格栅50用于支承在玻璃料7的表面上，振动元件56被构造成使格栅50振动。

参照图3，格栅50包括正方形通孔52。这些孔52以规律的图案分布在彼此平行的成直线的行中。他们还以规律的图案分布在彼此平行的成直线的列中。格栅的图案被选择成使得格栅50不在玻璃料7中下沉，同时将机械振动传输至玻璃料7从而使玻璃料7平滑化。

格栅50具有大致四边形的形状，该大致四边形的形状具有基本上平行的两侧和弯曲的两侧。格栅基本上是平坦的。格栅在图3的平面中具有两条对称轴线X1-X1和Y1-Y1，这两条对称轴线彼此基本上垂直。

在其他方面，格栅50由金属材料、通常是不锈钢材料制成，以使格栅50获得合适的刚度，从而限制其与玻璃料7接触的磨损并限制构成格栅50的材料污染玻璃料的风险。

盘5配置有边缘53，该边缘位于格栅50的整个周边并且通过螺栓54附接至格栅50。该边缘53用于机械地加强格栅，特别是在通过振动元件56使格栅振动时机械地加强格栅。

振动元件56通过螺栓连接附接至格栅50。通过刚性管道55从冷坩埚1外部向振动元件供应压缩空气，刚性管道55被连接至柔性管37。

管道55各自通常具有V形并且被旋拧至杆30。管道55彼此流体连接。管道作为振动元件56与柔性管37之间的空气供应连接件。

柔性管37沿杆30延伸。该柔性管直接通向管道55中的一个并且通过该柔性管所通向的管道55供应另一管道55。

空气管道55、柔性管37和振动元件56构成被构造成使格栅50振动的气动振动器。

为了将盘5机械地连接至杆30，盘5还包括与U形部36配合的连接部58。U形部36将盘5可移除地连接至杆30。

U形部36包括配置有握持部的旋转连接销39。销39将杆30机械地连接至凹型U形部58。该销与防止销39移动的拉动销相配合。

U形部36使得盘5能够相对于杆30围绕旋转轴线Y2-Y2枢转，旋转轴线Y2-Y2与纵向轴线Z-Z基本上正交。轴线Y2-Y2与轴线Y1-Y1基本上平行。当盘5机械地连接至杆30时，旋转轴线Y2-Y2穿过销39。

在一方面杆30相对于保持凸缘4的球窝接合连接和平移连接和在另一方面盘5相对于杆30的枢转连接两者都使得玻璃料7能够在冷坩埚1内部的基本上所有方向上被平滑化直至达到玻璃料7的合适的平面度。

特别地，盘5相对于杆30围绕轴线Y2-Y2的枢转连接使得盘5能够更有效地适于玻璃料7在其刚刚被引入冷坩埚1中时形成的堆的形状。在冷坩埚1中，格栅50特别地能够在任何时间贴合地配合玻璃料7的堆积斜坡。

由粗碎玻璃构成的玻璃料7具有颗粒状外观并且在被平滑化之前在坩埚1中通常形成基本上圆锥形的堆。

在用玻璃料7填充坩埚1之后不久，可发生用平滑化工具3使玻璃料7平滑化，接着待玻璃化放射性物质的性质变化或接着维护操作。

一旦玻璃料7被平滑化至达到合适的平面度，则从坩埚中移出平滑化工具，并使玻璃料熔融。然后，将待玻璃化的放射性物质引入为此设置的开口24中。将该放射性物质与预先熔融的玻璃料7混合，以将放射性物质掺入玻璃状基质中，从而形成在冷却后固定放射性物质的玻璃。

当然，本领域技术人员可以在不脱离本发明的公开内容的范围的情况下对本发明进行多种改变。

特别地，振动元件56可被供应除空气以外的加压气体。

另一方面，盘5可通过球窝接合连接而非通过围绕Y2-Y2的枢转连接被连接至杆30。以类似的方式，杆30不一定能够以四个自由度相对于保持凸缘4移动。例如，杆可仅能够以三个旋转自由度通过球窝接合连接件相对于保持凸缘4移动。

Claims (11)

1.一种平滑化工具(3)，所述平滑化工具被构造成在放射性环境下使玻璃料(7)平滑化，所述平滑化工具包括：

杆(30)；

格栅(50)，所述格栅被构造成与待平滑化的所述玻璃料(7)相接触，所述格栅(50)被机械地连接至所述杆(30)；和

至少一个振动器(37，55，56)，所述至少一个振动器被构造成使所述格栅(50)振动。

2.根据前一项权利要求所述的平滑化工具(3)，其中，所述振动器(37，55，56)被构造成通过被供应加压气体、优选地加压空气来气动地使所述格栅(50)振动。

3.根据前一项权利要求所述的平滑化工具(3)，其中，所述振动器(37，55，56)包括：

气动振动元件(56)，所述气动振动元件被附接至所述格栅(50)并且被构造成使所述格栅(50)振动，和

管(37，55)，所述管沿所述杆(30)延伸并且被构造成为所述气动振动元件(56)供应加压气体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的平滑化工具(3)，其中，所述格栅(50)被可移动地连接至所述杆(30)。

5.根据前一项权利要求所述的平滑化工具(3)，其中，所述格栅(50)被构造成相对于所述杆(30)、优选地围绕与所述杆的纵向轴线(Z-Z)正交的轴线(Y2-Y2)枢转。

6.根据前述权利要求中任一项所述的平滑化工具(3)，其中，所述格栅(50)包括以规律的图案分布的凹口(52)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的平滑化工具(3)，包括保持凸缘(4)，所述保持凸缘被构造成附接至用于感应熔融坩埚(1)、优选地感应熔融冷坩埚的盖(2)，

所述杆(30)穿过所述保持凸缘(4)并且能够相对于所述保持凸缘(4)优选地至少平移地移动。

8.根据前一项权利要求所述的平滑化工具(3)，其中，所述杆(30)被构造成通过优选地至少通过球窝接合连接件(34)连接至所述保持凸缘(4)而相对于所述保持凸缘(4)围绕第一旋转轴线(X-X)枢转。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的平滑化工具(3)，其中，所述保持凸缘(4)包括用于加压气体供应管的间隙孔。

10.一种用于感应熔融放射性物质和玻璃料的坩埚(1)，所述坩埚优选地为冷坩埚，所述坩埚包括：

容器，所述容器包括底部(12)和盖(2)，所述容器界定出腔室；

根据前述权利要求中任一项所述的平滑化工具(3)，格栅(50)被构造成被容置在所述腔室中以使所述腔室内部的玻璃料(7)平滑化。

11.根据前一项权利要求所述的坩埚(1)，包括被附接至所述盖(2)的保持凸缘(4)，所述盖(2)包括用于引入物质、特别是放射性物质的开口(24)和用于所述平滑化工具的间隙嘴部(25)。