CN109406207A - 一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核设施退役治理技术领域，具体涉及一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统及其使用方法。解决的技术问题为：放射性或其他有毒有害样品提取和通过弯曲或不规则管路进行取样的技术难题。技术方案：该系统包括监控装置、动力装置、取样器、屏蔽转移容器系统和套管；动力装置为取样器提供动力，取样器与套管连接，共同穿过屏蔽转移容器系统进行取样，然后借助辅助转移装置将取样器留置屏蔽容器中并进行转移。有益效果：该系统具有应用范围广、使用方便、可靠性高等优点。采用该装置进行放射性沉积物提取，大大降低放射性沉积物样品转移难度，控制现场操作人员的受照剂量水平。

Description

一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统及其使用方法

技术领域

本发明属于核设施退役治理技术领域，具体涉及一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统及其使用方法。

背景技术

国内外各核设施在生产运行过程中，都会产生和积累一定量放射性废液，长期贮存于放射性废液贮罐中，在放射性废液贮罐底部沉积有不同厚度的放射性沉积物。在放射性废液贮罐内放射性沉积物处理技术研究及退役方案设计时，需对放射性废液贮罐内放射性沉积物进行取样分析，获知放射性沉积物的源项信息。

由于我国部分核设施建设较早等原因，在放射性废液贮罐设计、建造过程中，未对放射性废液贮罐内放射性沉积物的取样建立专用配套系统。目前，放射性废液贮罐内高、中、低放射性废液均设有专用的放射性废液取样系统，但均未考虑贮罐内放射性沉积物取样，而且放射性废液取样系统无法应用于放射性沉积物取样工作。由于低放射性废液贮罐放射性水平较低，对人员的辐照损伤程度较小，现有的罐内放射性沉积物取样方法是人员通过放射性废液贮罐人孔，使用简易工具插入放射性废液贮罐底部，携带底部放射性沉积物并收集至取样瓶。此种方法开展放射性废液贮罐放射性沉积物取样难度大、人员接受辐照剂量水平增加、收集的放射性沉积物样品代表性不好，放射性沉积物积存状态影响取样量、无法应用于中、高放射性废液贮罐内放射性沉积物取样等问题。因此，设计一种新的放射性废液贮罐沉积物取样系统显得极其重要，能够解决其它取样装置取样过程出现的放射性污染大、放射性废物量多、安全性差及操作人员受到放射性照射量难以控制等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术取样难度大、样品代表性不好等问题，提供了一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统及其使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，包括监控装置、动力装置、取样器、屏蔽转移容器系统和套管；监控装置包括安装在放射性废液贮罐内部的摄像头；动力装置包括动力控制装置、气泵和抗压管辅助输送装置，气泵在动力控制装置的控制下为取样器提供动力，动力控制装置通过抗压管辅助输送装置控制管线的伸长及回收，进而控制取样器在放射性废液贮罐内的投放、取样及回收动作；取样器用于放射性废液贮罐内沉积物样品采集；屏蔽转移容器系统用于放射性沉积物的盛装和转移，放射性沉积物收集和转移过程中的辐射防护控制，包括屏蔽容器和辅助转移装置；屏蔽容器包括设置有夹层的桶体、上桶盖和下桶盖，夹层灌有铅液；辅助转移装置包括电机、升降机构、抱箍装置和支撑机构，支撑装置承载电机、升降机构和抱箍装置，包括开有仪表管孔的工作平台；电机安装在升降机构的顶部，驱动升降机构带动抱箍装置上下运动；升降机构包括立臂支架、升降螺杆、导向光轴和升降装置，立臂支架安装在工作平台上，升降螺杆和导向光轴安装在立臂支架上并穿过升降装置对应孔位；升降螺杆自身带有螺纹，与升降装置通过螺纹连接，顶端与电机相连；抱箍装置包括屏蔽容器抱箍和抱箍紧固扣，屏蔽容器抱箍通过抱箍紧固扣固定于升降装置上，能够以抱箍紧固扣为轴转动；套管包括仪表套管和取样器套管，取样器套管与取样器的末端连接，其外径小于仪表套管的内径；仪表套管内有取样器套管、监控装置中摄像头以及罐体内其他设备的管线。

进一步地，所述取样器包括取样碗、剪刀架、气缸和连接件，剪刀架前端与取样碗固定连接，后端通过连接件与气缸连接。

进一步地，所述剪刀架的剪刀杆包含互相交叉的两臂，两臂前端分别与取样碗的两个半碗结构连接，两臂后端上加工有导向槽，用于与气缸传动杆的推头衔接。

进一步地，所述取样碗采用斜口咬合并设置有溢流孔，所述剪刀架的前端设置有复位弹簧。

进一步地，所述连接件包括推头，推头前端插入剪刀架的导向槽中，后端与气缸连接，通过气缸伸缩依次带动推头、剪刀架和取样碗运动。

进一步地，所述连接件还包括连接杆、连接管、端盖和快速接头，连接杆前端连接剪刀架两臂交叉点，后端连接有筒状连接管，气缸位于连接管空腔内，连接管后端依次安装有端盖和快速接头。

进一步地，所述辅助转移装置的支撑装置还包括高度调节螺杆和臂展长度调解杆，臂展长度调解杆一端安装在工作平台上，另一端设有安装高度调节螺杆的螺纹孔，用于调解整个装置高度；所述工作平台上开有呈扇形分布的多个角度调节孔，臂展长度调解杆通过安装在不同的角度调节孔实现工作平台角度的调整；所述臂展长度调解杆设置有多个高度调节螺杆调节孔，通过将不同的长度调节孔安装在工作平台上从而实现工作平台臂展的调节。

进一步地，所述抱箍装置还包括抱箍旋转定位销，抱箍旋转定位销位于升降装置上，能够固定屏蔽容器抱箍的位置。

进一步地，所述取样器套管包括多个通过螺纹连接的套管。

一种上述放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统的使用方法，其特征在于依次包括如下步骤：

步骤1.根据安装环境调整工作平台的角度、臂展和安装高度，使得仪表管孔与罐体的仪表管位置相对应，将屏蔽容器放置于屏蔽容器抱箍内；

步骤2.把屏蔽容器抱箍旋转至对准仪表管孔处，启动电机下降升降装置使得屏蔽容器接触到工作平台；

步骤3.将摄像头穿过屏蔽转移容器系统，吊入放射性废液贮罐内后暂时固定位置，操作人员通过监控装置确认摄像清晰；

步骤4.将取样器末端与取样器套管连接，将处于闭合状态的取样器穿过屏蔽转移容器系统进入放射性废液贮罐；上下调整取样器套管的位置，使摄像头可清晰观察到取样器，然后将摄像头的线缆与取样器套管固定在一起，以便取样器和摄像头同时下放；

步骤5.操作动力控制装置使取样器前端的取样碗张开，继续下降取样器直至取样器前端的取样碗接触到罐底沉积物，然后操作动力控制装置使取样碗进行取样后闭合；

步骤6.现场操作人员提取取样器并去掉上部取样器套管，使取样器到达屏蔽转移容器系统，确保取样器整体在屏蔽容器内，然后启动电机提升屏蔽容器和放射性样品取样器，关闭屏蔽容器的下桶盖；

步骤7.操作辅助转移装置使屏蔽容器抱箍旋转离开仪表管孔上方，脱开取样器套管与取样器的连接，使取样器整体装入屏蔽容器内，闭合屏蔽容器的上桶盖；

步骤8.操作辅助转移装置使屏蔽容器稳立于工作平台上，然后使用抬杠将屏蔽容器转移至屏蔽手套箱内，打开屏蔽容器取出取样器，张开取样碗将样品转移至样品瓶中，完成取样。

本发明的有益效果在于：

本发明的放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统依靠动力装置为取样器提供动力，取样器与套管连接，共同穿过屏蔽转移容器系统进行取样，然后借助辅助转移装置将取样器留置屏蔽容器中并进行转移。该装置具有可靠性高、使用方便、应用范围广等优点。该系统除了应用于放射性废液贮罐的沉积物样品提取，也可应用于化工或其他有毒有害行业的样品提取。此外，本系统解决了通过弯曲或不规则管路进行取样的技术难题，具有良好的推广应用价值。采用该装置进行放射性沉积物提取，大大降低放射性沉积物样品转移难度，控制现场操作人员的受照剂量水平。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中取样器结构示意图；

图3为图1中的取样碗闭合状态的结构示意图；

图4为图1中放射性贮罐沉积物取样器的俯视图；

图5为图2中取样碗的形状示意图；

图6为图2中取样碗的剖面示意图；

图7为图2中取样碗的俯视图；

图8为图2中剪刀架的俯视图；

图9为图1中屏蔽转移容器系统的屏蔽容器的整体形状示意图；

图10为图1中屏蔽转移容器系统的屏蔽容器桶体的俯视图；

图11为图9中屏蔽容器上桶盖的形状示意图；

图12为图9中屏蔽容器下桶盖的形状示意图；

图13为图12的正视图；

图14为图1中屏蔽转移容器系统的辅助转移装置的整体结构示意图；

图15为图14中屏蔽容器抱箍的结构示意图。

图中：1.监控装置、2.动力控制装置、3.气泵、4.取样器、5.贮罐内放射性沉积物、6.摄像头、7.放射性废液贮罐、8.屏蔽转移容器系统、9.仪表套管、10.取样装置套管；11.桶体、12.把手、13.上桶盖、14.下桶盖、15.合页式连接板、16.灌铅孔、17.紧固连接件、18.接液盘；

4.1取样碗、4.2复位弹簧、4.3螺母、4.4剪刀架销子、4.5剪刀架、4.51剪刀杆、4.52导向槽、4.6连接杆、4.7推头、4.8前气管接头、4.9后气管接头、4.10前气管、4.11后气管、4.12气缸、4.13半圆垫片、4.14端盖、4.15快速接头、4.16孔式溢流口、4.17长槽式溢流口、4.18连接管；

8.1电机、8.2升降螺杆、8.3立臂支架、8.4屏蔽容器抱箍、8.5抱箍旋转定位销、8.6升降装置、8.7导向光轴、8.8高度调节螺杆、8.9臂展长度调解杆、8.10连接螺栓、8.11仪表管孔、8.12角度调节孔、8.13角度调节定位销、8.14高度调节螺杆调节孔、8.15工作平台、8.16抱箍紧固扣、8.17蝶形螺栓、8.18抱箍连接件。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，采用人工控制气缸，实现对放射性沉积物的定量夹取。其结构如图1所示，包括监控装置1、动力装置、取样器4、屏蔽转移容器系统8、套管及连接件。

监控装置1包括摄像头6、显示器和视频存储设备，摄像头6安装在放射性废液贮罐内部，与放射性废液贮罐外部的显示器和视频存储设备连接。监控装置主要用于放射性废液贮罐7内放射性沉积物状态的观察、取样器4位置的监控、取样过程的实时监控、取样过程记录等工作。

动力装置包括动力控制装置2、气泵3、阀门、抗压管辅助输送装置等。主要是为取样器4提供动力、控制放射性沉积物样品采集动作、辅助取样器4进出贮罐7等工作。其中动力控制装置2和气泵3位于放射性废液贮罐外部，气泵3在动力控制装置2的控制下，通过抗压管辅助输送装置为取样器4提供动力，抗压管辅助输送装置是市场采购的现有设备。气泵3的压力参数5Kg～7kg，通过阀门控制取样器4双向气缸的伸张和收缩操作；抗压管辅助输送装置通过控制管线的伸长及回收，进而控制取样器4在放射性废液贮罐7内的投放、取样及回收动作。

取样器4用于放射性废液贮罐7内沉积物样品采集，采用气缸驱动样品夹取，其结构如图2所示，取样碗4.1、剪刀架4.5、气缸4.12、供气系统和连接件。

取样碗4.1位于取样器4的前端，由两个半碗结构闭合形成，其形状如图5、图6和图7所示，取样碗4.1的有效容积约10cm³；两个半碗结构边缘采用斜口咬合，斜口内切45°，咬合斜口的宽度不小于2mm，斜口咬合的闭合方式不仅能形成更好密闭效果，避免沉积物沿闭合处泄露，斜口结构形成的刃口也易于从罐体底部取出沉积物。为防止刃口钝化，刃口预留0.2mm厚度。为使得取样碗4.1中非取样对象的废液流出，取样碗4.1上设置开6个间隔60°的溢流口，包括4个孔式溢流口4.16和2个长槽式溢流口4.17；如图2所示，为保证边缘强度4个孔式溢流口4.16各由1个φ1.5mm的小孔组成，位于取样碗4.1的两个半碗结构的左右侧；如图4所示，长槽式溢流口4.17设置在取样碗4.1的半碗结构中部，位于两个孔式溢流口4.16之间，为(10×1.5)mm的长槽，便于废液顺利排出又防止沉积物的流失。在使用时，取样碗4.1通过供气系统对气缸推头、剪刀架4.5运动完成张开、闭合，张开夹角60°。

剪刀架4.5与取样碗4.1固定连接，其结构如图2、图3和图8所示，包括复位弹簧2、剪刀杆4.51、螺母4.3和剪刀架销子4.4；剪刀杆4.51包含互相交叉的两臂，通过螺母4.3和剪刀架销子4.4固定成“X”型，两臂前端分别与取样碗4.1的两个半碗结构连接，两臂后端设置有手柄，两臂后端和手柄上加工有导向槽4.52，用于与气缸传动杆的推头4.7衔接；前端设置有复位弹簧4.2，保证取样完成后取下取样碗4.1过程中失去压空动力情况下取样碗处于闭合状态，并保证剪刀杆4.51两臂通常张开夹角不大于60°。通过气缸4.12与剪刀杆4.51配合，完成取样碗4.1闭合、张开动作。剪刀架销子4.4采用锥形设计，方便取样后快速使剪刀架4.5与气缸4.12脱开。

连接件用于连接剪刀架4.5和气缸4.12，其结构如图2、图3和图4所示，包括连接杆4.6、推头4.7、连接管4.18、端盖4.14和快速接头4.15；连接杆4.6为金属支架，用于连接剪刀架4.5和连接管4.18，如图4所示，连接杆4.6通过剪刀架4.5的螺母和剪刀架销子连接在剪刀架4.5两臂的交叉点处；推头4.7顶端设置有两个插头，插入剪刀架4.5的导向槽4.52中，推头4.7与气缸4.12的活塞杆连接，通过活塞伸缩带动推头4.7的前后运动；连接管4.18为圆筒形状，顶端开有通孔，气缸4.12位于连接管4.18空腔内，气缸4.12的活塞穿过顶端通孔，连接管4.18前端与连接杆4.6连接，后端依次安装有端盖4.14和快速接头4.15；快速接头4.15能够连接不同长度的硬质金属管或有一定硬度的软管，在作业过程中快速接头4.15与取样杆连接，取样杆由贮罐的仪表套管9弯曲与否决定，分为刚性取样杆、柔性取样杆。

气缸4.12安装在连接管4.18内，气缸4.12与端盖4.14之间设置有半圆垫片4.13，从而将其固定住。气缸4.12主要用于推动推头4.7前后运动，从而通过剪刀架4.5带动取样碗4.1张开和闭合。本实施例的气缸4.12推力采用50N动力，在取样碗4.1刃口处产生的夹持力将达到350N，通过剪刀架4.5前后端力矩差完成，经实验验证，这个夹持力可以对干结较硬的沉积物结壳进行抓取。

供气系统与气缸4.12连接，包括前气管4.10、后气管4.11、前气管接头4.8和后气管接头4.9，前气管4.10通过前气管接头4.8连接在气缸4.12前端，后气管4.11通过后气管4.9连接在气缸4.12后端，前气管4.10和后气管4.11穿过端盖4.14和快速接头4.15，通过套管连接气泵3。

由于本实施例的贮罐中仪表套管9是φ40mm的不锈钢管，就要求取样器4的最大外径不能超过38mm，气缸4.12选型采用双行程不锈钢气缸，行程(10～50)mm，连接推头使剪刀架4.5张开、闭合。

屏蔽转移容器系统8主要用于放射性沉积物的盛装和转移，放射性沉积物收集和转移过程中的辐射防护控制。屏蔽转移容器系统8包括屏蔽容器和辅助转移装置。

屏蔽容器的结构如图9和图10所示，包括桶体11、把手12、上桶盖13和下桶盖14。桶体11为圆柱形，外壁上对称设置有一对把手12；上桶盖13和下桶盖14为翻转式桶盖，与桶体11通过合叶式连接板15连接，内壁均设置有硅胶垫圈，通过紧固连接件(活节螺栓和蝶形螺母)17与桶体11压紧密封。上桶盖13的形状如图11所示，下桶盖14的形状如图12和图13所示，下桶盖14内壁还设置有一圈圆环状凸起作为接液盘18，用于承接取样器4中流出的废液，避免废液漏出屏蔽容器。

为降低操作人员的受照剂量水平，需表面剂量率水平降低至0.5mSv/h量级(0.1米处)，人员操作位置处剂量率水平需降低至0.1mSv/h，以达到橙区管理(根据辐射防护分区管理要求)的控制水平。因此，桶体11、上桶盖13和下桶盖14均设置有夹层，夹层均需灌入铅液，如图10所示，桶体11顶端开有灌铅孔16。按¹³⁷Cs源对铅的十分之一衰减厚度23mm设计确定屏蔽转移容器的灌铅厚度，夹层厚度t通过以下计算公式计算I＝I₀*e^-μρt(式中：I为穿透物体后的射线强度，I₀为穿透物体前的射线强度，e为自然常数，μ为物质对射线的吸收系数，ρ为物体的比重，t为夹层厚度)。本实施例采用的屏蔽转移容器整体尺寸为：内部空腔直径为80mm，高度为300mm，不锈钢材质加工制作。

辅助转移装置的结构如图14所示，包括电机8.1、升降机构、抱箍装置和支撑机构。

支撑装置上承载电机8.1、升降机构和抱箍装置，下与放射性废液贮罐仪表管相对接，放置在放射性废液贮罐顶部。其结构包括工作平台8.15、4个高度调节螺杆8.8、4个臂展长度调解杆8.9、连接螺栓8.10、角度调节定位销8.13及连接件。

工作平台8.15四角各有6个呈扇形分布的角度调节孔8.12，由角度调整定位销8.13固定臂展长度调解杆8.9角度，臂展长度调解杆8.9与工作平台8.15通过连接螺栓8.10固定；臂展长度调解杆8.9为长条形结构，一端与工作平台8.15通过连接螺栓8.10连接，另一端设有安装高度调节螺杆8.8的螺纹孔，用于调解整个装置高度；长条结构设置有4个高度调节螺杆调节孔8.14，可根据现场情况，选择其中一个高度调节螺杆调节孔位8.14，将其通过连接螺栓8.10连接在工作平台8.15上，从而确定工作平台8.15的臂展，可调节高度为10-40cm；工作平台8.15上开有仪表管孔8.11，仪表管孔8.11与放射性废液贮罐上的仪表管套9相对应，屏蔽容器正对其上方，接收取样器4。

电机8.1安装在升降机构的顶部，驱动升降机构带动抱箍装置上下运动。

升降机构包括立臂支架8.3、升降螺杆8.2、导向光轴8.7、升降装置8.6及连接件。立臂支架8.3为倒置的“L”形，包括竖直的支撑臂和横梁，立臂支架8.3安装在工作平台8.15上，升降螺杆8.2、导向光轴8.7上部用连接件固定于立臂支架8.3的横梁上，并穿过升降装置8.6对应孔位，下部安装在工作平台8.15上；升降螺杆8.2自身带有螺纹，与升降装置8.6通过螺纹连接，顶端与电机8.1相连，它在电机8.1驱动下正反旋转带动升降装置8.6升降，从而使屏蔽容器抱箍8.4上下移动，便于屏蔽容器上下盖的关闭和打开操作，升降螺杆8.2行程不小于60cm；导向光轴8.7外表光滑，便于升降装置8.6滑动，稳固、协调升降装置8.6的平稳运行；

升降装置8.6为倒置的“L”形，包括一块横向面板和一块纵向面板，横向面板上开有一个使导向光轴8.7穿过的通孔和一个使升降螺杆8.2穿过的螺纹孔，纵向面板用于连接和支撑抱箍装置，通过一个垂直于纵向面板的支撑平台安装抱箍装置的抱箍紧固扣8.16和抱箍旋转定位销8.5。

抱箍装置包括屏蔽容器抱箍8.4、抱箍旋转定位销8.5和抱箍紧固扣8.16。如图14和图15所示，屏蔽容器抱箍8.4用于携带屏蔽容器升降，通过抱箍紧固扣8.16固定于升降装置8.6的纵向面板上，能够以抱箍紧固扣8.16为轴180°转动；抱箍旋转定位销8.5位于升降装置8.6的支撑平台上，其作用是固定屏蔽容器抱箍8.4的位置，使屏蔽容器根据要求到达规定位置。

屏蔽容器抱箍8.4的形状如图15所示，通过抱箍紧固扣8.16安装在升降装置8.6上，用于支撑和夹紧屏蔽容器；屏蔽容器抱箍8.4为设有开口的圆环结构，开口处通过抱箍连接件8.18连接；在屏蔽容器安装前，打开抱箍连接件8.18，使屏蔽容器放置在屏蔽容器抱箍8.4内，然后关闭抱箍连接件8.18使屏蔽容器抱箍8.4闭合并抱紧屏蔽容器。为进一步夹紧屏蔽容器避免脱落或晃动，在屏蔽容器抱箍8.4上还设置有蝶形螺栓8.17，用于固定、夹紧屏蔽容器。

套管包括仪表套管9、取样器套管10及连接件，均采用轻质材料，取样器4的供气系统外套有取样器套管10，取样器4通过快速接头4.15与取样器套管10连接；其外径略小于仪表套管9的内径，共有3段，每段长度1m、3m、4m，均采用螺纹连接；仪表套管9内有取样器套管10、监控装置中摄像头6以及罐体内其他设备的管线，仪表套管9和取样器套管10的主要作用是协助完成取样器4和管线在放射性废液贮罐7内的投递动作、保护充气管、完成取样动作。连接件有充气管连接件、取样器套管10与取样器4连接件。

本实施例还提供了上述放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统的使用方法，依次包括如下步骤：

步骤1.根据安装环境允许的臂展长度，选定臂展长度调解杆9的高度调节螺杆调节孔14，高度调节螺杆8穿过该高度调节螺杆调节孔14；根据安装环境，确定工作平台15所需的安装高度，调节高度调节螺杆8与臂展长度调解杆9的安装位置使之满足安装高度要求；调整工作平台15的角度使得仪表管孔11与罐体的仪表管位置相对应，插上角度调整定位销13并牛津连接螺栓10；

步骤2.启动电机1，升降装置6开始移动上升，至设定位置后停止；将屏蔽容器放置于屏蔽容器抱箍4内，紧固蝶形螺栓17；

步骤3.将抱箍旋转定位销5拔出，把屏蔽容器抱箍旋转至对准仪表管孔11处，再将抱箍旋转定位销5插好；打开屏蔽容器的上桶盖21和下桶盖22，目视检查屏蔽容器位置，屏蔽容器桶体19应位于工作平台15上的仪表管孔11正上方；启动电机1下降升降装置6使得屏蔽容器底部接触工作平台；

步骤4.将摄像头6穿过屏蔽转移容器系统8，吊入放射性废液贮罐7内约3.5米，暂时固定位置，该处超过仪表套管9底部约0.5米，操作人员通过监控装置确认摄像清晰；

步骤5.将取样器4的供气系统与动力装置连接，通过取样器套管10的1米套管与取样器4末端的快速接头4.15连接，将处于闭合状态的取样器4穿过屏蔽转移容器系统8，进入仪表套管9；当1米套管伸入仪表套管9的刻度达到0.9米时，将取样器套管10的3米套管，与1米套管末端螺纹连接固定，然后继续下放至取样器套管10伸入仪表套管9的刻度达到3.9米处；上下调整取样器套管10的位置，使摄像头6可清晰观察到取样器4，然后将摄像头6的线缆与取样器套管10固定在一起，以便取样器4和摄像头6同时下放；随后，将取样器套管10的4米套管与3米套管末端螺纹连接固定；

步骤6.操作动力控制装置2使取样器4前端的取样碗4.1张开，然后继续缓慢下降取样器4直至取样器4前端的取样碗4.1接触到罐底沉积物，取样器套管10伸入仪表套管9的刻度至7.5米左右；通过取样器套管10向下施加压力，通过监控系统观察取样碗4.1刃口进入沉积物；

步骤7.操作动力控制装置使取样碗4.1闭合，如沉积物表面有废液通过取样碗4.1上的溢流口排出废液；

步骤8.现场操作人员缓慢提取取样器4并依次去掉上部取样器套管10，使取样器4到达屏蔽转移容器系统8，确保取样器4整体在屏蔽容器内，然后关闭屏蔽容器的下桶盖14；使用管钳夹住1米套管并锁死固定，防止取样器套管10掉落；

步骤9.操作辅助转移装置，使屏蔽容器及取样器套管10整体上升约30cm，将抱箍旋转定位销8.5拔出，把屏蔽容器抱箍8.4旋转180°至另一侧，再将抱箍旋转定位销8.5插好；用管钳提取取样器套管10约5cm，脱开取样器套管10与取样器4的快速接头4.15，使取样器4整体装入屏蔽容器内，闭合屏蔽容器的上桶盖13；

步骤10.启动辅助转移装置的电机8.1使升降装置8.6移动下降，至设定位置停止；打开屏蔽容器抱箍8.4，使屏蔽容器稳立于工作平台8.15上，松开蝶形螺栓8.17，屏蔽容器脱开屏蔽容器抱箍8.4；

步骤11.屏蔽容器把手12栓上钢丝，使用抬杠将屏蔽容器转移至屏蔽手套箱内操作平台上；在屏蔽手套箱内操作平台上，打开屏蔽容器取出取样器4；张开取样碗4.1将样品转移至样品瓶中，完成取样；如是干结沉积物可用气动装置张开取样碗4.1倒出沉积物，此项可根据对罐内沉积物放射性剂量水平来进行措施选择；

步骤12.恢复现场，将产生的放射性废物分类收集至放射性废物桶内，并送往相应放射性废物库暂存。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，采用上述装置和方法针对模拟水泥浆沉积物进行取样，对发明的技术方案和实施效果进行进一步说明。

在沉积物容器内(容器大小为600mm×600mm×300mm)铺上高岭土，厚度约4cm-5cm，再向沉积物容器内加水，加水过程中不断搅拌，直至加水至20cm位置，搅拌均匀后，自然沉积2小时后，采用本发明的放射性沉积物取样装置进行模拟重复取样5次，取样量分别达到1.14cm³、1.23cm³、1.19cm³、1.26cm³、1.09cm³，能够满足技术要求。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上，采用上述装置和方法针对模拟松软泥浆沉积物进行取样，对发明的技术方案和实施效果进行进一步说明。

在沉积物容器内(容器大小为600mm×600mm×300mm)铺上高岭土，厚度约4cm-5cm，再向沉积物容器内加水，加水过程中不断搅拌，直至加水至淹没高岭土，呈泥糊状，此时泥浆含水率约60％，经自然沉积约2小时后，将上部清液去除，采用放射性沉积物取样装置进行模拟重复取样5次，取样量分别达到1.07cm³、1.21cm³、1.11cm³、1.17cm³、1.24cm³，能够满足技术要求。

实施例4

本实施例在实施例1的基础上，采用上述装置和方法针对模拟板结泥浆沉积物进行取样，对发明的技术方案和实施效果进行进一步说明。

在沉积物容器内(容器大小为600mm×600mm×300mm)铺上高岭土，厚度约4cm-5cm，再向沉积物容器内加水，加水过程中不断搅拌，直至加水至淹没高岭土，呈泥糊状，经自然沉积若后，待泥浆表面水分蒸干后，备用。过程中，为了加快泥浆中水分的蒸发速度，可采用低温加热加速蒸发等方式，采用放射性沉积物取样装置进行模拟重复取样5次，取样量分别达到1.31cm³、1.28cm³、1.08cm³、1.15cm³、1.18cm³，能够满足技术要求。

实施例5

本实施例在实施例1的基础上，采用上述装置和方法针对模拟干裂泥浆沉积物进行取样，对发明的技术方案和实施效果进行进一步说明。

在沉积物容器内(容器大小为600mm×600mm×300mm)铺上高岭土，厚度约4cm-5cm，再向沉积物容器内加水，加水过程中不断搅拌，直至加水至淹没高岭土，呈泥糊状。将沉积物容器放置于电炉或其他加热设备上方，缓慢加热，泥浆水分不断析出，发生龟裂，当裂缝达到贮罐内的宽度后，停止加热，采用放射性沉积物取样装置进行模拟重复取样5次，取样量分别达到1.13cm³、1.06cm³、1.25cm³、1.16cm³、1.00cm³，能够满足技术要求。

实施例6

本实施例在实施例1的基础上，采用上述装置和方法针对放射性废液贮罐沉积物进行取样，对发明的技术方案和实施效果进行进一步说明。

采用放射性废液贮罐放射性沉积物取样装置，完成了某核设施放射性废液贮罐内放射性沉积物的取样工作，取样量分别达到1.07cm³、1.14cm³、1.19cm³、1.23cm³，满足放射性废液贮罐放射性沉积物取样装置的技术要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：包括监控装置(1)、动力装置、取样器(4)、屏蔽转移容器系统(8)和套管；

监控装置(1)包括安装在放射性废液贮罐(7)内部的摄像头(6)；

动力装置包括动力控制装置(2)、气泵(3)和抗压管辅助输送装置，气泵(3)在动力控制装置(2)的控制下为取样器(4)提供动力，动力控制装置(2)通过抗压管辅助输送装置控制管线的伸长及回收，进而控制取样器(4)在放射性废液贮罐(7)内的投放、取样及回收动作；

取样器(4)用于放射性废液贮罐(7)内沉积物样品采集，

屏蔽转移容器系统用于放射性沉积物的盛装和转移，放射性沉积物收集和转移过程中的辐射防护控制，包括屏蔽容器和辅助转移装置；屏蔽容器包括设置有夹层的桶体(11)、上桶盖(13)和下桶盖(14)，夹层灌有铅液；

辅助转移装置包括电机(8.1)、升降机构、抱箍装置和支撑机构，支撑装置承载电机(8.1)、升降机构和抱箍装置，包括开有仪表管孔(8.11)的工作平台(8.15)；电机(8.1)安装在升降机构的顶部，驱动升降机构带动抱箍装置上下运动；升降机构包括立臂支架(8.3)、升降螺杆(8.2)、导向光轴(8.7)和升降装置(8.6)，立臂支架(8.3)安装在工作平台(8.15)上，升降螺杆(8.2)和导向光轴(8.7)安装在立臂支架(8.3)上并穿过升降装置(8.6)对应孔位；升降螺杆(8.2)自身带有螺纹，与升降装置(6)通过螺纹连接，顶端与电机(8.1)相连；抱箍装置包括屏蔽容器抱箍(8.4)和抱箍紧固扣(8.16)，屏蔽容器抱箍(8.4)通过抱箍紧固扣(8.16)固定于升降装置(8.6)上，能够以抱箍紧固扣(8.16)为轴转动；

套管包括仪表套管(9)和取样器套管(10)，取样器套管(10)与取样器(4)的末端连接，其外径小于仪表套管(9)的内径；仪表套管(9)内有取样器套管(10)、监控装置中摄像头(6)以及罐体内其他设备的管线。

2.如权利要求1所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述取样器(4)包括取样碗(4.1)、剪刀架(4.5)、气缸(4.12)和连接件，剪刀架(4.5)前端与取样碗(4.1)固定连接，后端通过连接件与气缸(4.12)连接。

3.如权利要求2所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述剪刀架(4.5)的剪刀杆(5.1)包含互相交叉的两臂，两臂前端分别与取样碗(4.1)的两个半碗结构连接，两臂后端上加工有导向槽(5.2)，用于与气缸传动杆的推头(4.7)衔接。

4.如权利要求3所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述取样碗(4.1)采用斜口咬合并设置有溢流孔，所述剪刀架(4.5)的前端设置有复位弹簧(4.2)。

5.如权利要求3所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述连接件包括推头(4.7)，推头(4.7)前端插入剪刀架(5)的导向槽(5.2)中，后端与气缸(4.12)连接，通过气缸(4.12)伸缩依次带动推头(4.7)、剪刀架(4.5)和取样碗(4.1)运动。

6.如权利要求5所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述连接件还包括连接杆(4.6)、连接管(4.18)、端盖(4.14)和快速接头(4.15)，连接杆(4.6)前端连接剪刀架(4.5)两臂交叉点，后端连接有筒状连接管(4.18)，气缸(4.12)位于连接管(4.18)空腔内，连接管(4.18)后端依次安装有端盖(4.14)和快速接头(4.15)。

7.如权利要求2所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述辅助转移装置的支撑装置还包括高度调节螺杆(8.8)和臂展长度调解杆(8.9)，臂展长度调解杆(8.9)一端安装在工作平台(8.15)上，另一端设有安装高度调节螺杆(8.8)的螺纹孔，用于调解整个装置高度；所述工作平台(8.15)上开有呈扇形分布的多个角度调节孔(8.12)，臂展长度调解杆(8.9)通过安装在不同的角度调节孔(8.12)实现工作平台(8.15)角度的调整；所述臂展长度调解杆(8.9)设置有多个高度调节螺杆调节孔(8.14)，通过将不同的长度调节孔(8.14)安装在工作平台(8.15)上从而实现工作平台(8.15)臂展的调节。

8.如权利要求2-7之一所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述抱箍装置还包括抱箍旋转定位销(8.5)，抱箍旋转定位销(8.5)位于升降装置(8.6)上，能够固定屏蔽容器抱箍(8.4)的位置。

9.如权利要求2-7之一所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统，其特征在于：所述取样器套管(10)包括多个通过螺纹连接的套管。

10.一种如权利要求2-7之一或权利要求9所述的一种放射性废液贮罐放射性沉积物取样系统的使用方法，其特征在于依次包括如下步骤：

步骤1.根据安装环境调整工作平台(8.15)的角度、臂展和安装高度，使得仪表管孔(8.11)与罐体的仪表管位置相对应，将屏蔽容器放置于屏蔽容器抱箍(8.4)内；

步骤2.把屏蔽容器抱箍旋转至对准仪表管孔(8.11)处，启动电机(8.1)下降升降装置(6)使得屏蔽容器接触到工作平台(8.15)；

步骤3.将摄像头(6)穿过屏蔽转移容器系统(8)，吊入放射性废液贮罐(7)内后暂时固定位置，操作人员通过监控装置确认摄像清晰；

步骤4.将取样器(4)末端与取样器套管连接，将处于闭合状态的取样器(4)穿过屏蔽转移容器系统(8)进入放射性废液贮罐(7)；上下调整取样器套管(10)的位置，使摄像头(6)可清晰观察到取样器(4)，然后将摄像头(6)的线缆与取样器套管(10)固定在一起，以便取样器(4)和摄像头(6)同时下放；

步骤5.操作动力控制装置(2)使取样器(4)前端的取样碗(4.1)张开，继续下降取样器(4)直至取样器(4)前端的取样碗(4.1)接触到罐底沉积物，然后操作动力控制装置(2)使取样碗(4.1)进行取样后闭合；

步骤6.现场操作人员提取取样器(4)并去掉上部取样器套管(10)，使取样器(4)到达屏蔽转移容器系统(8)，确保取样器(4)整体在屏蔽容器内，然后启动电机(8.1)提升屏蔽容器和放射性样品取样器，关闭屏蔽容器的下桶盖(14)；

步骤7.操作辅助转移装置使屏蔽容器抱箍(4)旋转离开仪表管孔(11)上方，脱开取样器套管(10)与取样器(4)的连接，使取样器(4)整体装入屏蔽容器内，闭合屏蔽容器的上桶盖(13)；

步骤8.操作辅助转移装置使屏蔽容器稳立于工作平台(8.15)上，然后使用抬杠将屏蔽容器转移至屏蔽手套箱内，打开屏蔽容器取出取样器(4)，张开取样碗(4.1)将样品转移至样品瓶中，完成取样。