CN113461309B - 功率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种功率控制方法，应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程，所述方法包括：控制冷坩埚感应线圈的电源以初始功率开启，电源开启后感应线圈在冷坩埚内产生电磁场，以使冷坩埚内的玻璃开始熔融；控制电源以所述初始功率运行至第一预定时间后，将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率；控制电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率；控制电源以第二预定功率运行，直至玻璃完全熔融。采用本发明实施例的方法，可以平衡玻璃熔融的用时和电力消耗，以较短时间和较少的电力消耗完成冷坩埚内的玻璃熔融过程，以启动对待处理放射性废物的熔炼。

Description

功率控制方法
技术领域
本发明涉及放射性废物玻璃固化技术领域，具体涉及一种功率控制方法。
背景技术
冷坩埚玻璃固化技术是目前国际上一种用于放射性废物处理的新型玻璃固化技术。冷坩埚玻璃固化技术是利用高频电源产生高频电流，再通过感应线圈转换成电磁流透入待处理物料内部形成涡流产生热量，将待处理物料熔制成玻璃。坩埚的炉体内壁通有冷却水，坩埚内的熔融物在坩埚内壁上凝固而形成一冷壁，因此，称之为冷坩埚。由于高温熔融物与冷坩埚壁不直接接触，使得坩埚壁不受腐蚀。由于冷坩埚受到的腐蚀和污染较少、使用寿命长、退役简单，并且冷坩埚玻璃固化技术熔制温度高、可处理废物类型较广、固化速度快，因此，采用冷坩埚玻璃固化技术处理放射性废物具有独特的优势。
在对放射性废物进行玻璃固化处理时，首先将玻璃和待处理的放射性废物在冷坩埚内共同熔制形成熔融物，然后冷却固化形成玻璃固化体。然而，冷坩埚实现感应加热的前提是被加热的物质具有导电性，而玻璃在常温下是不导电的，因此，需要将室温下的玻璃加热至熔融状态，才能启动对待处理的放射性废物的熔制。这一过程称为冷坩埚的启动，是冷坩埚玻璃固化技术的关键技术之一。
添加加热材料是冷坩埚常用的启动方法，加热材料在冷坩埚内加热燃烧，使得冷坩埚内的少量玻璃熔融，形成一定的玻璃熔区，玻璃熔区在电磁场的感应加热下逐渐熔化周围的玻璃，直至玻璃完全熔融，完成冷坩埚的启动过程。常用的加热材料包括石墨环或者钛环，向冷坩埚内输入氧气，石墨环或者钛环即可在电磁场的感应加热下燃烧。
在这一过程中，除了加热材料等条件外，冷坩埚对物料的加热主要依靠电磁场在物料内部形成的感应电流，而感应线圈的功率影响着其产生的电磁场的磁感应强度，进而影响着感应电流。因此，对感应线圈的功率的控制也十分关键。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种功率控制方法，应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程，包括：控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融；控制所述电源以所述初始功率运行至第一预定时间后，将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率；控制所述电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率；控制所述电源以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。
在一些实施方式中，基于所述冷坩埚内所述玻璃的熔融速率，确定所述第一预定时间。
在一些实施方式中，所述电源运行至所述第一预定时间时，所述熔融速率小于或等于预设速率阈值。
在一些实施方式中，基于所述冷坩埚内的玻璃熔体的温度，确定所述第二预定时间。
在一些实施方式中，所述电源运行至所述第二预定时间时，所述玻璃熔体的温度大于或等于预设温度阈值。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，包括：将所述电源的功率直接调整为所述第一预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，包括：将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率，包括：将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率，包括：将所述电源的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，包括：将所述电源的功率直接调整为所述第二预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，包括：将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率，包括：将所述电源的功率阶梯式地降低至第二预定功率。
在一些实施方式中，所述将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率，包括：将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率。
在一些实施方式中，所述第二预定功率大于所述初始功率。
本发明的另一个实施例提供了一种功率控制方法，应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程，包括：控制冷坩埚的感应线圈的电源以预设功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融；控制所述电源以所述预设功率运行，直至所述玻璃完全熔融。
在一些实施方式中，向所述冷坩埚内加入加热材料之后，控制所述冷坩埚的感应线圈的电源开启；其中，所述加热材料在所述电磁场的作用下产生热量使所述玻璃开始熔融；所述加热材料包括铝热剂或石墨材料。
在一些实施方式中，所述铝热剂包括：按比例混合的第一金属和第二金属氧化物；所述第一金属比第二金属的性质活泼。
在一些实施方式中，所述第一金属包括：铝、镁和钛中的一种；所述第二金属氧化物包括：三氧化二铁、四氧化三铁和氧化铜中的一种。
在一些实施方式中，所述石墨材料包括：石墨片、石墨环或者石墨球。
在一些实施方式中，基于所述加热材料的性质、所述加热材料的加入量、所述玻璃的性质中的至少一种，确定所述预设功率。
在一些实施方式中，所述玻璃包括：玻璃原料或者玻璃体；其中，所述玻璃体包括：所述玻璃原料或者所述玻璃原料和待处理物料在所述冷坩埚内熔融后由于失去加热源而冷却固化形成的玻璃体。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1是根据本发明一个实施例的用于放射性废物玻璃固化的装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的功率控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例一的功率随时间变化的示意图；
图4是根据本发明实施例二的功率随时间变化的示意图；
图5是根据本发明实施例三的功率随时间变化的示意图；
图6是根据本发明实施例四的功率随时间变化的示意图；
图7是根据本发明实施例五的功率随时间变化的示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的功率控制方法的流程图。
需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
附图标记说明：
10、冷坩埚；11、盖体；12、感应线圈；13、投料口；20、玻璃；30、加热材料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
本发明实施例所提供的功率控制方法可以应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程。图1示出了根据本发明一个实施例的用于放射性废物玻璃固化的装置的结构示意图。该装置包括冷坩埚10，冷坩埚10外侧围绕有感应线圈12，感应线圈12与电源(图中未示出)连接。向冷坩埚10内加入玻璃20以及加热材料30后，可以开启感应线圈12的电源，以使感应线圈12在冷坩埚内产生电磁场，加热材料30在电磁场的作用下发热甚至燃烧，玻璃20在加热材料30的加热下开始熔融并形成一定的玻璃熔体，所述玻璃熔体可以在电磁场的感应加热下逐渐扩大至玻璃20完全熔融。在这一玻璃熔融的过程中，可以对感应线圈12的电源的功率进行控制。
图2示出了本发明一个实施例的功率控制方法的流程图。如图2所示，本实施例中的方法，可以包括以下步骤。
步骤S110、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。
具体地，所述电源可以为高频电源，用于为感应线圈12提供电流以使感应线圈12在冷坩埚10内产生电磁场。一般地，电源的功率越大，感应线圈12所产生的电磁场的强度越大。控制冷坩埚10的感应线圈12的电源以初始功率P0开启，感应线圈12可以在冷坩埚10内产生初始强度的电磁场，在该电磁场下，冷坩埚10内的加热材料30被感应加热并燃烧，其生成的热量对与加热材料30接触的玻璃进行加热，使玻璃开始熔融并形成一定的玻璃熔体。并且，形成的玻璃熔体也可以在该电磁场下被感应加热并逐渐扩大。其中，所述初始功率P0可以根据加热材料的性质、玻璃的性质等条件进行选择，本实施例对初始功率P0的具体数值并不进行限制。
步骤S120、控制所述电源以所述初始功率运行至第一预定时间后，将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率。
当所述电源以初始功率P0开启后，控制所述电源以该初始功率P0运行至第一预定时间t1，然后将所述电源的功率升高，直至电源的功率升高至第一预定功率P1。
可选的，可以基于所述冷坩埚10内的玻璃20的熔融速率，来确定所述第一预定时间t1。在所述电源以初始功率P0运行时，加热材料30被加热至燃烧使玻璃开始熔融，当加热材料30完全燃尽后，不再提供热量给玻璃，玻璃只能在电磁场的感应加热下熔融，此时玻璃的熔融速率会明显减小，并且此时的电源功率为初始功率P0，并不适于玻璃熔融，玻璃的熔融速率会逐渐减小。为了扩大玻璃熔体并且使玻璃快速熔融，以减少整个玻璃熔融过程的时间，可以控制所述电源以初始功率运行至第一预定时间后，将电源的功率升高，该第一预定时间t1可以根据冷坩埚10内玻璃的熔融速率来确定。
具体地，当电源以所述初始速率P0运行至所述玻璃的熔融速率小于或等于预设速率阈值时，可以将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率P1。即，电源运行至所述第一预定时间t1时，所述玻璃的熔融速率小于或等于预设速率阈值，此时，将电源的功率升高，以使电源的功率适于玻璃熔融，进而加快玻璃熔融的速率。需要说明的是，预设速率阈值以及第一预定功率P1可以根据实际的生产需求进行合理选择，本实施例对预设速率阈值和第一预定功率并不进行限制。
步骤S130、控制所述电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率。
当将电源的功率升高至第一预定功率P1后，控制所述电源以第一预定功率P1运行至第二预定时间t2，然后将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率P2。
可选的，可以基于所述冷坩埚10内的玻璃熔体的温度，来确定所述第二预定时间t2。当所述电源以第一预定功率P1运行时，冷坩埚10内的玻璃不断的熔融形成玻璃熔体，并且玻璃熔体的温度会不断升高。为了防止冷坩埚10内的玻璃熔体的温度过高，可以降低电源的功率以减缓玻璃熔融的速率，使冷坩埚10内的玻璃熔体温度不再继续升高。
具体地，当电源以所述第一预定功率P1运行至所述玻璃熔体的温度大于或等于预设温度阈值时，可以将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率P2。即，所述电源运行至所述第二预定时间t2时，所述玻璃熔体的温度大于或等于预设速率阈值，此时，将电源的功率降低，以减缓玻璃熔融的速率，防止玻璃熔体的温度过高。需要说明的是，预设温度阈值以及第二预定功率P2可以根据冷坩埚的设计参数以及实际的生产需求进行合理选择，本实施例对预设温度阈值和第二预定功率并不进行限制。
步骤S140、控制所述电源以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。
当将所述电源的功率降低至第二预定功率P2时，可以控制所述电源以所述第二预定功率P2运行，直至冷坩埚10内的玻璃20完全熔融，以完成玻璃熔融过程。
在一些实施例中，所述第二预定功率大于所述初始功率。当电源以初始功率P0运行时，主要是用于对冷坩埚12内的加热材料进行感应加热。将第二预定功率P2设置为大于初始功率P0，使电源的功率较高，并且适于玻璃的熔融，可以在防止玻璃熔体的温度过高的同时，使玻璃以较快的速率熔融。
采用本实施例中的方法对感应线圈的功率进行控制，由于在玻璃熔融过程中，电源并没有持续以较高的功率运行，可以减少电力的消耗，并且电源也没有持续以较低的功率运行，可以平衡玻璃熔融的用时和电力的消耗，以较短的时间和较少的电力消耗完成冷坩埚内的玻璃熔融过程，以启动对待处理的放射性废物的熔炼。
需要说明的是，可以采用任何方法将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率P1。
可选的，所述将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，可以包括：将所述电源的功率直接调整为所述第一预定功率，或者，将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率。其中，将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率时，也可以采用任意方法来控制电源的功率逐渐升高，例如，将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率，或者，将所述电源的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率。
同样地，也可以采用任何方法将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率P2。
可选的，所述将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，可以包括：将所述电源的功率直接调整为所述第二预定功率，或者，将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率。其中，将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率时，也可以采用任意方法来控制电源的功率逐渐降低，例如，将所述电源的功率阶梯式地降低至第二预定功率，或者，将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率。
在一些实施方式中，玻璃熔融过程中所使用的加热材料可以为铝热剂或者石墨材料。
需要说明的是，本实施例中的功率控制方法不仅可以用于玻璃原料熔融过程中，还可以用于玻璃体的熔融过程中。其中玻璃体为玻璃原料或者玻璃原料和待处理放射性废物在冷坩埚内熔融后由于失去加热源而冷却固化形成的玻璃体。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
图3示出了本发明实施例一的功率随时间变化的示意图。如图3所示，本实施例中的功率控制方法包括以下步骤。
步骤S111、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率P0开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。
步骤S121、控制所述电源以所述初始功率P0运行至第一预定时间t1后，将所述电源的功率直接调整为所述第一预定功率P1。
步骤S131、控制所述电源以所述第一预定功率P1运行至第二预定时间t2后，将所述电源的功率直接调整为所述第二预定功率P2。
步骤S141、控制所述电源以第二预定功率P2运行，直至所述玻璃完全熔融。
具体地，首先控制电源以初始功率P0开启，例如P0为50kW，然后控制电源以该初始功率P0运行至第一预定时间，该第一预定时间t1可以根据冷坩埚内玻璃的熔融速率确定，例如可以为20分钟。在电源运行至第一预定时间t1时，将电源的功率直接调整为第一预定功率P1，该第一预定功率可以根据冷坩埚的运行参数、玻璃性质等进行选择，例如，可以为120kW，然后控制电源以该第一预定功率P1运行至第二预定时间。该第二预定时间t2可以根据冷坩埚内玻璃熔体的温度确定，例如可以为60分钟。接着将电源的功率直接调整为第二预定功率P2，该第二预定功率可以根据冷坩埚的运行参数、玻璃性质、玻璃熔体温度等条件进行选择，例如，可以为90kW。最后控制电源以该第二预定功率P2运行，直至冷坩埚内的玻璃完全熔融。
实施例二
图4示出了本发明实施例二的功率随时间变化的示意图。如图4所示，本实施例中的功率控制方法包括以下步骤。
步骤S112、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率P0开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。
步骤S122、控制所述电源以所述初始功率P0运行至第一预定时间t1后，将所述电源的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率P1。
具体地，当电源运行至第一预定时间时，可以控制电源的功率从初始功率P0线性升高至第一预定功率P1，功率升高的速率可以为第一速率，例如，10kW/min。需要说明的是，所述第一速率可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，本实施中不进行限制。
步骤S132、控制所述电源以所述第一预定功率P1运行至第二预定时间t2后，将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率P2。
具体地，当电源运行至第二预定时间时，可以控制电源的功率从第一预定功率P1线性降低至第二预定功率P2，功率降低的速率可以为第二速率，例如，5kW/min。需要说明的是，所述第二速率可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，第二速率可以与所述第一速率相同，也可以不同于第一速率，本实施中不进行限制。
步骤S142、控制所述电源以第二预定功率P2运行，直至所述玻璃完全熔融。
此外，本实施例中的其他过程与实施例一中的过程相同，此处，不再赘述。
实施例三
图5示出了本发明实施例三的功率随时间变化的示意图。如图5所示，本实施例中的功率控制方法与实施例二的不同之处在于，在步骤S122中，将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率时，采用了不同的方法控制电源的功率升高。
在控制所述电源以所述初始功率P0运行至第一预定时间t1后，将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率P1。具体地，当电源运行至第一预定时间时，控制电源的功率从初始功率P0阶梯式地升高至第一预定功率P1，可以每过一预定时间段后控制电源功率升高预定值，例如，每过2分钟升高20kW。需要说明的是，所述预定时间段和所述预定值可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，另外，在不同的时间段内，升高的预定值可以相同，也可以不同，本实施中不进行限制。
此外，本实施例中的其他过程与实施例二中的过程相同，此处，不再赘述。
实施例四
图6示出了本发明实施例四的功率随时间变化的示意图。如图6所示，本实施例中的功率控制方法与实施例一的不同之处在于，在步骤S131中，将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率时，采用了不同的方法控制电源的功率降低。
当控制所述电源以所述第一预定功率P1运行至第二预定时间t2后，将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率P2。具体地，当电源运行至第二预定时间t2时，可以控制电源的功率从第一预定功率P1线性降低至第二预定功率P2，功率降低的速率可以为第二速率，例如，5kW/min。需要说明的是，所述第二速率可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，本实施中不进行限制。
此外，本实施例中的其他过程与实施例一中的过程相同，此处，不再赘述。
实施例五
图7示出了本发明实施例五的功率随时间变化的示意图。如图7所示，本实施例中的功率控制方法包括以下步骤。
步骤S115、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率P0开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。
步骤S125、控制所述电源以所述初始功率P0运行至第一预定时间t1后，将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率P1。
步骤S135、控制所述电源以所述第一预定功率P1运行至第二预定时间t2后，将所述电源的功率阶梯式地降低至第二预定功率P2。
具体地，当电源运行至第一预定时间时，控制电源的功率从第一预定功率P1阶梯式地升高至第二预定功率P2，可以在每过一预定时间段后控制电源功率降低预定值，例如，每过3分钟降低10kW。需要说明的是，所述预定时间段和所述预定值可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，另外，在不同的时间段内，降低的预定值可以相同，也可以不同，本实施中不进行限制。
步骤S145、控制所述电源以第二预定功率P2运行，直至所述玻璃完全熔融。
此外，本实施例中的其他过程与实施例三中的过程相同，此处，不再赘述。
本发明的另一个实施例提供了一种功率控制方法，图8示出了本发明另一个实施例的功率控制方法的流程图。如图8所示，本实施的功率控制方法具体包括以下步骤。
步骤S210、控制冷坩埚的感应线圈的电源以预设功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。
步骤S220、控制所述电源以所述预设功率运行，直至所述玻璃完全熔融。
具体地，在向所述冷坩埚10内加入玻璃和加热材料之后，控制冷坩埚的感应线圈12的电源以预设功率开启，感应线圈12可以在冷坩埚10内产生预设强度的电磁场，所述加热材料在所述电磁场的作用下被感应加热并燃烧并产生热量，其生成的热量对与加热材料30接触的玻璃进行加热，使玻璃开始熔融并形成一定的玻璃熔体。并且，该预设功率也适于对玻璃进行熔融，形成的玻璃熔体也可以在该电磁场下被感应加热并逐渐扩大。控制电源的功率持续以所述预设功率运行，直至冷坩埚内的玻璃完全熔融，即可完成玻璃熔融过程，以启动对待处理放射性废物的熔炼。
其中，可以基于所述加热材料的性质、所述加热材料的加入量以及所述玻璃的性质中的至少一种，来确定所述预设功率。在相同的加入量下，不同加热材料所产生的热量有所不同，从而不同的加热材料所能够熔融的玻璃质量也不同，并且不同性质的玻璃熔融所需的热量也不相同。根据所述加热材料的性质、所述加热材料的加入量以及所述玻璃的性质，来确定所述预设功率，使得冷坩埚内的玻璃能够在该预设功率下完全熔融。
本实施例控制电源持续以预设功率运行直至冷坩埚内的玻璃完全熔融，可以减少玻璃熔融所需的时间，并且，在玻璃熔融过程中，无需操作人员对电源的功率进行调整，减少了人工操作量，采用本实施例的功率控制方法，可以在较短的时间和较少的人工干预下完全冷坩埚内玻璃的熔融过程。
在一些实施方式中，所述加热材料可以为铝热剂或者石墨材料。其中，铝热剂包括按比例混合的第一金属和第二金属氧化物，并且第一金属比第二金属的性质活泼。第一金属可以包括铝、镁和钛中的一种，第二金属氧化物可以包括三氧化二铁、四氧化三铁和氧化铜中的一种。在本实施例中，对第一金属和第二金属氧化物的种类并不进行限制，在其他实施方式中，也可以为其他种类的金属和金属氧化物，例如，第二金属的氧化物还可以为三氧化二铬或者二氧化锰等。此外，按比例混合第一金属和第二金属氧化物时，可以是按照所述铝热剂发生铝热反应时的化学计量系数为摩尔比来混合第一金属和第二金属氧化物。当然，在其他实施方式中，也可以采用其他比例。
当采用铝热剂作为加热材料时，无需向冷坩埚内输入氧气，铝热剂即可在电磁场的作用下被逐渐加热至燃烧，并发生铝热反应，铝热反应能够产生大量的热量，使得与铝热剂接触的玻璃开始熔融，形成一定的玻璃熔体。本实施例采用铝热剂作为加热材料，铝热剂是磁感应的良导体，其对强磁场的依赖性较弱，可以放置在冷坩埚中较为宽泛的磁场区域内，无需严格控制加热材料在冷坩埚内的放置位置，即可被感应加热以实现对玻璃的加热和熔融。
在一些实施方式中，所述石墨材料可以包括石墨片、石墨环或者石墨球。当采用石墨材料作为加热材料时，石墨材料在电磁场的作用下被逐渐加热至燃烧，产生的热量可以使与石墨材料接触的玻璃熔融，并开始形成玻璃熔体。
需要说明的是，本实施例中所使用的铝热剂可以为颗粒状和/或粉末状，石墨材料可以为小尺寸的多个石墨球。由于加热材料的尺寸较小，可以通过冷坩埚10的盖体11上所开设的投料口13加入到冷坩埚内，不需要完全拆开冷坩埚，即可将加热材料加入至冷坩埚内，操作简单，极大地减少了操作工序。此外，当采用多个石墨球作为加热材料时，相比于相同质量的石墨环等大尺寸材料，无需额外向冷坩埚内输入氧气，多个石墨球即可在电磁场和冷坩埚内空气的作用下被逐渐加热至燃烧，操作简单。
在一些实施方式中，所述冷坩埚10内的玻璃20可以是玻璃原料或者玻璃体。其中，玻璃体为玻璃原料或者玻璃原料和待处理放射性废物在冷坩埚内熔融后由于失去加热源而冷却固化形成的玻璃体。在玻璃固化过程中，可能出现由于故障、停电等原因不得不停机的情况，此时，冷坩埚内的玻璃原料可能未完全熔融，或者玻璃原料和待处理放射性废物还未熔炼完全，或者冷坩埚内残留有未熔炼完全的玻璃原料和待处理放射性废物，由于失去加热源，冷坩埚内的物质冷却固化而形成了玻璃体，而玻璃体的再次熔融较为困难。本实施例中的功率控制方法不仅可以用于玻璃原料熔融过程中，还可以用于玻璃体的熔融过程中。
对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种功率控制方法，应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程，其特征在于，包括：
控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，所述冷坩埚内的加热材料在所述电磁场下被感应加热至燃烧并产生热量，以对所述冷坩埚内与所述加热材料接触的玻璃进行加热，使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融并形成玻璃熔体；
控制所述电源以所述初始功率运行至第一预定时间后，将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，以使所述玻璃熔体在所述电磁场的感应加热下逐渐扩大；
控制所述电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率；其中，基于所述冷坩埚内的玻璃熔体的温度，确定所述第二预定时间；所述电源运行至所述第二预定时间时，所述玻璃熔体的温度大于或等于预设温度阈值；
控制所述电源以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述冷坩埚内所述玻璃的熔融速率，确定所述第一预定时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述电源运行至所述第一预定时间时，所述熔融速率小于或等于预设速率阈值。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，包括：
将所述电源的功率直接调整为所述第一预定功率。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，包括：
将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率，包括：
将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率，包括：
将所述电源的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率。
8.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，包括：
将所述电源的功率直接调整为所述第二预定功率。
9.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，包括：
将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率，包括：
将所述电源的功率阶梯式地降低至第二预定功率。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率，包括：
将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预定功率大于所述初始功率。
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