CN111736197B - 一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备及其应用，涉及核电站固体废物处理技术领域；所述设备包括废物桶旋转组件、废物桶表面剂量率检测装置、废物桶表面活度测量装置；所述废物桶表面剂量率检测装置包括升降支架组件、升降动力组件、机械臂组件；机械臂组件包括限位传动滑块、机械臂上臂、电动伸缩杆、机械臂下臂、上下臂扭转弹性件、检测仪组件、检测仪调位弹性件；所述检测仪组件远离机械臂下臂的一侧设置有剂量率检测装置；检测仪组件远离机械臂下臂的一侧的两端分别设置有滚轮；采用一个检测仪组件实施废物桶不同高度、距离的剂量率分布、最大剂量率的检测和活度的检测，使用非常方便。

Description

一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置及其应用

技术领域

本发明涉及核电站固体废物处理技术领域，尤其涉及一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置及其应用。

背景技术

伴随着核工业的大力发展，会产生越来越多的低中水平放射性废物，这将会影响到环境安全、人类健康和核工业的可持续发展。这些低中水平放射性废物会压缩、固化在200L、400L等规格的废物桶当中。根据“低中水平放射性固体废物暂时贮存规定”(GB 11928一89)和“低中水平放射性固体废物的浅地层处置规定”(GB 9132一88)等国家标准的要求，对这些废物进行中间贮存、运输、最终处置前必须进行表面污染和剂量率检测、桶内核素鉴别与活度测量。废物包装容器封盖后，其表面剂量率应低于2mSv/h；距表面1m处小于0.1mSv/h；包装容器的外表面应保证清洁，其松散放射性污染：α＜0.4Bq/cm²；β＜4Bq/cm²。入库废物应尽可能根据废物的放射性比活度、半衰期、毒性及废物处理的要求进行分类，分别入库贮存。

国外的表面剂量率检测系统存在探测器的驱动结构复杂，且操作空间大等缺点。而国内的类似装置，存在独立性差，与现有的核素与活度测量装置配合使用比较麻烦；且需要多个固定位置放置的探测器，成本高，数据准确性低；且无法同时适用200L、400L等多种型号的废物桶。

如图1所示，公告号为104297774B的中国发明专利提出一种废物桶表面剂量率检测装置，包括旋转机构、侧面探测器运动机构、顶部探测器运动机构和支架。该发明废物桶表面剂量率检测装置结构简单、操作方便，由纯电力驱动、操作空间较小，同时还具备故障自动复位功能。

但是其仍然存在诸多问题，该装置需要废物桶放置在该检测设备上，仅进行表面剂量的测量，无法与现有活度测量设备直接配合使用，必需经过废物桶的转移才能测量两个指标，非常费时耗力；该装置对废物桶侧壁面的表面剂量测量采用多个检测仪，成本高，且竖直方向固定高度，不能获得表面剂量沿竖直方向比较细致的分布，因此最大剂量检测的准确性低；该装置旋转台仅限用某一型号的废物桶，无法同时适用200L、400L等多种型号的废物桶。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置，可以精确测量出废物桶表面剂量率，同时可以实现不同尺寸废物桶的表面剂量检测，设备结构简单，不易发生故障。

为实现本发明的上述发明目的一，本发明提供如下技术方案：一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，包括废物桶旋转组件、废物桶表面剂量率检测装置；所述废物桶表面剂量率检测装置包括升降支架组件、升降动力组件、机械臂组件；升降动力组件用于驱动机械臂组件在升降支架组件上位移；

所述机械臂组件包括限位传动滑块、机械臂上臂、电动伸缩杆、机械臂下臂、上下臂扭转弹性件、检测仪组件、检测仪调位弹性件；所述机械臂上臂的一端与限位传动滑块一侧相铰接；所述电动伸缩杆一端与限位传动滑块的一侧相连接，其另一端与机械臂上臂的中部相连接；所述电动伸缩杆用于调整限位传动滑块和机械臂上臂之间角度；

所述机械臂上臂远离限位传动滑块的一端与机械臂下臂相铰接；所述上下臂扭转弹性件用于调整机械臂上臂和机械臂下臂之间角度；所述检测仪组件靠近机械臂下臂的一侧与机械臂下臂相铰接，所述检测仪组件远离机械臂下臂的一侧设置有剂量率检测装置；所述检测仪调位弹性件用于调整机械臂下臂和检测仪组件之间角度；所述检测仪组件远离机械臂下臂的一侧的两端分别设置有滚轮

进一步的，所述滚轮外周侧的两端开设有倒角或圆角。

进一步的，所述剂量率检测装置包括低量程剂量率检测装置、高量程剂量率检测装置。

进一步的，所述剂量率检测装置外周侧设置有检测装置护罩，所述检测装置护罩远离机械臂下臂的一侧开设有检测窗。

进一步的，所述升降支架组件包括升降支架底座、位于升降支架底座上方的支撑架、导轨；导轨的两端封闭并设置有上限位开关、下限位开关。

进一步的，所述升降动力组件包括：丝杠、传动连接件、伺服电机，丝杠与伺服电机的驱动端通过传动连接件相连接，所述丝杠与导轨平行设置。

进一步的，所述限位传动滑块包括导轨滑块、丝杠滑块，所述导轨滑块与导轨滑移插接配合，所述丝杠滑块与丝杠螺纹配合。

进一步的，所述低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置还包括废物桶表面活度测量装置，所述废物桶表面活度测量装置包括探测器升降组件、高纯锗探测器、准直器；所述探测器升降组件用于驱动高纯锗探测器、准直器上升和下降。

本发明的目的二在于提供一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备的使用方法，为实现本发明的上述发明目的二，本发明提供如下技术方案：一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置的应用，包括如下步骤：

A、将废物桶吊装至废物桶旋转组件上，通过升降动力组件驱动机械臂组件抬升到废物桶中部，通过机械臂上臂、机械臂下臂控制检测仪组件距离废物桶表面1m；采用低量程的检测仪测量剂量率，计算得到距离废物桶表面1m处的剂量率；通过探测器升降组件控制高纯锗探测器、准直器测量活度；

B、机械臂组件通过升降动力组件在升降支架组件上水平高度降低到废物桶底部位置，通过电动伸缩杆使检测仪组件与废物桶相靠近，直到滚轮与废物桶表面相抵接；

C、检测时，在废物桶转动的同时伺服电机转动，通过传动连接件转动丝杠，以驱动机械臂组件上升或下降；采用高量程的检测仪逐段测量废物桶表面测量剂量率，直到废物桶顶端，获得沿废物桶高度方向表面剂量率的分布，根据该分布，获得最大表面剂量率及其高度位置；

D、测量过程中，机械臂组件最大高度与最小高度分别由上限位开关和下限位开关控制；完成测量后，输出检测结果，检测设备复位。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)通过采用机械臂组件和升降支架组件的结构，可以采用一个检测仪组件实施废物桶不同高度、距离的剂量率分布、最大剂量率的检测和活度的检测，解决了现有设备需要使用多组检测仪固定位置检测，且难以准确获得最大表面剂量率的问题；

(2)通过采用机械臂的伸张，实现一个检测仪同时测量距离桶表面1m处的剂量率和桶表面的剂量率，解决了需要在1m固定位置单独安装检测仪的问题；

(3)通过设备的独立设计与机械臂伸张结构，解决了可以与现有活度检测设备同时配合使用的问题，减少了单独对废物桶进行表面剂量检测的环节。且通过控制机械臂的伸张范围，能实现不同尺寸废物桶的表面剂量检测；

(4)通过多个扭转连接部位采用弹簧实施方位调节和滚轮结构，使检测仪容易贴近废物桶表面，解决了通过能动结构实施调节复杂程度高、可靠性低的问题。并且通过弹簧调节裕量，解决能动调节精度要求高和如果发生故障后存在刚性接触损害设备的问题；

(5)通过采用两个不同量程的检测仪的结构，根据实际情况或实测数据选择检测仪，解决了单个检测仪存在的量程范围不适和高量程仪器分辨精度低的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术中的废物桶表面剂量率检测装置；

图2为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置的外部结构示意图；

图3为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置的废物桶表面剂量率检测装置的外部结构示意图；

图4为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置的机械臂组件的外部结构示意图；

图5为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置的检测仪组件的外部结构示意图；

图6为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置的检测仪组件另一方向的外部结构示意图；

图7为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置测量废物桶表面1m处剂量率时的工作状态示意图；

图8为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置测量废物桶表面剂量率时的工作状态示意图；

图9为实施例1中一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测装置测量废物桶表面剂量率时的工作状态俯视图。

附图标记：1、废物桶；2、废物桶旋转组件；3、探测器升降组件；4、高纯锗探测器；5、准直器；6、废物桶表面剂量率检测装置；7、升降支架组件；8、升降动力组件；9、机械臂组件；10、丝杠；11、传动连接件；12、伺服电机；13、升降支架底座；14、支撑架；15、导轨；16、上限位开关；17、下限位开关；18、限位传动滑块；19、机械臂上臂；20、机械臂下臂；21、检测仪组件；22、电动伸缩杆；23、导轨滑块；24、丝杠滑块；25、上下臂扭转弹性件；26、检测仪调位弹性件；27、检测装置护罩；28、低量程剂量率检测装置；29、高量程剂量率检测装置；30、滚轮。

具体实施方式

以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

如图2所示，一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，包括废物桶1旋转组件、废物桶1表面剂量率检测装置、废物桶1表面活度测量装置；废物桶1表面活度测量装置包括探测器升降组件3、高纯锗探测器4、准直器5；探测器升降组件3用于驱动高纯锗探测器4、准直器5上升和下降。

如图3所示，废物桶1表面剂量率检测装置包括升降支架组件7、升降动力组件8、机械臂组件9；机械臂组件9包括限位传动滑块18、机械臂上臂19、电动伸缩杆22、机械臂下臂20、上下臂扭转弹性件25、检测仪组件21、检测仪调位弹性件26；机械臂上臂19的一端与限位传动滑块18一侧相铰接；电动伸缩杆22一端与限位传动滑块18的一侧相连接，其另一端与机械臂上臂19的中部相连接；电动伸缩杆22用于调整限位传动滑块18和机械臂上臂19之间角度；升降动力组件8用于驱动机械臂组件9在升降支架组件7上位移；

如图4-6所示，机械臂上臂19远离限位传动滑块18的一端与机械臂下臂20相铰接，上下臂扭转弹性件25用于调整机械臂上臂19和机械臂下臂20之间角度；检测仪组件21靠近机械臂下臂20的一侧与机械臂下臂20相铰接，所述检测仪组件21远离机械臂下臂20的一侧设置有剂量率检测装置；剂量率检测装置包括低量程剂量率检测装置28、高量程剂量率检测装置29、检测装置护罩27；检测装置护罩27远离机械臂下臂20的一侧开设有检测窗；检测仪调位弹性件26用于调整机械臂下臂20和检测仪组件21之间角度；所述检测仪组件21远离机械臂下臂20的一侧的两端分别设置有滚轮30；所述滚轮30外周侧的两端开设有倒角或圆角(图中未示出)。

如图3所示，升降支架组件7包括升降支架底座13、位于升降支架底座13上方的支撑架14、导轨15；导轨15的两端封闭并设置有上限位开关16、下限位开关17；升降动力组件8包括：丝杠10、传动连接件11、伺服电机12，丝杠10与伺服电机12的驱动端通过传动连接件11相连接，丝杠10与导轨15平行设置；限位传动滑块18包括导轨15滑块、丝杠10滑块，导轨15滑块与导轨15滑移插接配合，所述丝杠10滑块与丝杠10螺纹配合；

如图7所示，一种根据低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备的应用，包括如下步骤：

A、将废物桶1吊装至废物桶1旋转组件上，通过升降动力组件8驱动机械臂组件9抬升到废物桶1中部，通过机械臂上臂19、机械臂下臂20控制检测仪组件21距离废物桶1表面1m；采用低量程的检测仪测量剂量率，计算得到距离废物桶1表面1m处的剂量率；通过探测器升降组件3控制高纯锗探测器4、准直器5测量活度；

B、如图8-9所示，机械臂组件9通过升降动力组件8在升降支架组件7上水平高度降低到废物桶1底部位置，通过电动伸缩杆22使检测仪组件21与废物桶1相靠近，直到滚轮30与废物桶1表面相抵接；

C、检测时，在废物桶1转动的同时伺服电机12转动，通过传动连接件11转动丝杠10，以驱动机械臂组件9上升或下降；采用高量程的检测仪逐段测量废物桶1表面测量剂量率，直到废物桶1顶端，获得沿废物桶1高度方向表面剂量率的分布，根据该分布，获得最大表面剂量率及其高度位置；

D、测量过程中，机械臂组件9最大高度与最小高度分别由上限位开关16和下限位开关17控制；完成测量后，输出检测结果，检测设备复位。

本设备是能够对低中水平废物桶1进行桶内核素鉴别与活度测量的同时，按照国家标准对废物桶1表面剂量率与距离桶壁1m处的剂量率进行检测，本设备对废物桶1侧壁面进行剂量率检测时，检测设备可以缓速升降，配合废物桶1旋转，获得沿废物桶1高度方向的剂量率分布，获得侧壁面的最大剂量率及其位置，可灵活切换1m处剂量率测量和表面剂量率测量，实现核素活度与剂量率的同时测量，且不需要对原系统进行改造，设备结构简单操作方便，不易损坏。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，其特征在于，包括废物桶(1)旋转组件、废物桶(1)表面剂量率检测装置；所述废物桶(1)表面剂量率检测装置包括升降支架组件(7)、升降动力组件(8)、机械臂组件(9)；升降动力组件(8)用于驱动机械臂组件(9)在升降支架组件(7)上位移；

所述机械臂组件(9)包括限位传动滑块(18)、机械臂上臂(19)、电动伸缩杆(22)、机械臂下臂(20)、上下臂扭转弹性件(25)、检测仪组件(21)、检测仪调位弹性件(26)；所述机械臂上臂(19)的一端与限位传动滑块(18)一侧相铰接；所述电动伸缩杆(22)一端与限位传动滑块(18)的一侧相连接，其另一端与机械臂上臂(19)的中部相连接；所述电动伸缩杆(22)用于调整限位传动滑块(18)和机械臂上臂(19)之间角度；

所述机械臂上臂(19)远离限位传动滑块(18)的一端与机械臂下臂(20)相铰接；所述上下臂扭转弹性件(25)用于调整机械臂上臂(19)和机械臂下臂(20)之间角度；所述检测仪组件(21)靠近机械臂下臂(20)的一侧与机械臂下臂(20)相铰接，所述检测仪组件(21)远离机械臂下臂(20)的一侧设置有剂量率检测装置；所述检测仪调位弹性件(26)用于调整机械臂下臂(20)和检测仪组件(21)之间角度；所述检测仪组件(21)远离机械臂下臂(20)的一侧的两端分别设置有滚轮(30)；

所述滚轮(30)外周侧的两端开设有倒角或圆角；

所述剂量率检测装置包括低量程剂量率检测装置(28)、高量程剂量率检测装置(29)。

2.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，其特征在于，所述剂量率检测装置外周侧设置有检测装置护罩(27)，所述检测装置护罩(27)远离机械臂下臂(20)的一侧开设有检测窗。

3.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，其特征在于，所述升降支架组件(7)包括升降支架底座(13)、位于升降支架底座(13)上方的支撑架(14)、导轨(15)；导轨(15)的两端封闭并设置有上限位开关(16)、下限位开关(17)。

4.根据权利要求3所述的低中水平放射性废物桶(1)表面剂量率检测设备，其特征在于，所述升降动力组件(8)包括：丝杠(10)、传动连接件(11)、伺服电机(12)，丝杠(10)与伺服电机(12)的驱动端通过传动连接件(11)相连接，所述丝杠(10)与导轨(15)平行设置。

5.根据权利要求4所述的低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，其特征在于，所述限位传动滑块(18)包括导轨(15)滑块、丝杠(10)滑块，所述导轨(15)滑块与导轨(15)滑移插接配合，所述丝杠(10)滑块与丝杠(10)螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，其特征在于，所述低中水平放射性废物桶(1)表面剂量率检测装置还包括废物桶(1)表面活度测量装置，所述废物桶(1)表面活度测量装置包括探测器升降组件(3)、高纯锗探测器(4)、准直器(5)；所述探测器升降组件(3)用于驱动高纯锗探测器(4)、准直器(5)上升和下降。

7.一种低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备，其特征在于，包括废物桶(1)旋转组件、废物桶(1)表面剂量率检测装置；所述废物桶(1)表面剂量率检测装置包括升降支架组件(7)、升降动力组件(8)、机械臂组件(9)；升降动力组件(8)用于驱动机械臂组件(9)在升降支架组件(7)上位移；

所述机械臂组件(9)包括限位传动滑块(18)、机械臂上臂(19)、电动伸缩杆(22)、机械臂下臂(20)、上下臂扭转弹性件(25)、检测仪组件(21)、检测仪调位弹性件(26)；所述机械臂上臂(19)的一端与限位传动滑块(18)一侧相铰接；所述电动伸缩杆(22)一端与限位传动滑块(18)的一侧相连接，其另一端与机械臂上臂(19)的中部相连接；所述电动伸缩杆(22)用于调整限位传动滑块(18)和机械臂上臂(19)之间角度；

所述机械臂上臂(19)远离限位传动滑块(18)的一端与机械臂下臂(20)相铰接；所述上下臂扭转弹性件(25)用于调整机械臂上臂(19)和机械臂下臂(20)之间角度；所述检测仪组件(21)靠近机械臂下臂(20)的一侧与机械臂下臂(20)相铰接，所述检测仪组件(21)远离机械臂下臂(20)的一侧设置有剂量率检测装置；所述检测仪调位弹性件(26)用于调整机械臂下臂(20)和检测仪组件(21)之间角度；所述检测仪组件(21)远离机械臂下臂(20)的一侧的两端分别设置有滚轮(30)；所述滚轮(30)外周侧的两端开设有倒角或圆角；所述剂量率检测装置包括低量程剂量率检测装置(28)、高量程剂量率检测装置(29)；所述剂量率检测装置外周侧设置有检测装置护罩(27)，所述检测装置护罩(27)远离机械臂下臂(20)的一侧开设有检测窗；

所述升降支架组件(7)包括升降支架底座(13)、位于升降支架底座(13)上方的支撑架(14)、导轨(15)；导轨(15)的两端封闭并设置有上限位开关(16)、下限位开关(17)；所述升降动力组件(8)包括：丝杠(10)、传动连接件(11)、伺服电机(12)，丝杠(10)与伺服电机(12)的驱动端通过传动连接件(11)相连接，所述丝杠(10)与导轨(15)平行设置；所述限位传动滑块(18)包括导轨(15)滑块、丝杠(10)滑块，所述导轨(15)滑块与导轨(15)滑移插接配合，所述丝杠(10)滑块与丝杠(10)螺纹配合；所述低中水平放射性废物桶(1)表面剂量率检测装置还包括废物桶(1)表面活度测量装置，所述废物桶(1)表面活度测量装置包括探测器升降组件(3)、高纯锗探测器(4)、准直器(5)；所述探测器升降组件(3)用于驱动高纯锗探测器(4)、准直器(5)上升和下降。

8.一种根据权利要求1或7所述的低中水平放射性废物桶表面剂量率检测设备的应用，其特征在于，包括如下步骤：

A、将废物桶(1)吊装至废物桶(1)旋转组件上，通过升降动力组件(8)驱动机械臂组件(9)抬升到废物桶(1)中部，通过机械臂上臂(19)、机械臂下臂(20)控制检测仪组件(21)距离废物桶(1)表面1m；采用低量程的检测仪测量剂量率，计算得到距离废物桶(1)表面1m处的剂量率；通过探测器升降组件(3)控制高纯锗探测器(4)、准直器(5)测量活度；

B、机械臂组件(9)通过升降动力组件(8)在升降支架组件(7)上水平高度降低到废物桶(1)底部位置，通过电动伸缩杆(22)使检测仪组件(21)与废物桶(1)相靠近，直到滚轮(30)与废物桶(1)表面相抵接；

C、检测时，在废物桶(1)转动的同时伺服电机(12)转动，通过传动连接件(11)转动丝杠(10)，以驱动机械臂组件(9)上升或下降；采用高量程的检测仪逐段测量废物桶(1)表面测量剂量率，直到废物桶(1)顶端，获得沿废物桶(1)高度方向表面剂量率的分布，根据该分布，获得最大表面剂量率及其高度位置；

D、测量过程中，机械臂组件(9)最大高度与最小高度分别由上限位开关(16)和下限位开关(17)控制；完成测量后，输出检测结果，检测设备复位。

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