CN113860136B - 一种放射性废物深井回取装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放射性废物深井回取装置、系统及方法。回取装置包括：框架结构和吊具结构，吊具结构包括第一吊绳和抓斗，抓斗固定于第一吊绳的下端，第一吊绳穿过框架结构，以使抓斗位于框架结构的下方；框架结构包括方形的外框架和方形的内框架，内框架套设于外框架中，内框架能够相对外框架绕内框架的第一框条旋转，至内框架的第二框条与第一吊绳接触后带动第一吊绳折弯，以使与第一吊绳相连的抓斗与待回取的放射性废物对应，再通过抓斗张合，以抓取深井内尤其是建筑物覆盖位置正下方的放射性废物，即可实现深井内尤其是建筑物覆盖位置正下方的放射性废物的的安全回取。

Description

一种放射性废物深井回取装置、系统及方法

技术领域

本发明具体涉及一种放射性废物深井回取装置、系统及方法。

背景技术

目前，两厂反应堆厂房存在一些废物深井，深井整体建于地下，井壁为混凝土结构或衬有覆面，井内存有大量来自生产堆的运行废物，如废工艺管、碎片、废石墨套管、挤水棒等。废物均受到不同程度的放射性污染和表面污染，辐射水平较高，现场空间非常紧凑。这些废物的污染核素成分复杂，多年的存放导致井中存有大量的气溶胶，同时考虑到废物井深度深，回取的难度非常大。

已实施的放射性废物回取工程，深度一般不超过10米，可由桁车搭载伸缩套筒，在伸缩套筒上安装动力手、机械臂等远距离遥控机具对废物进行回取。但是对于超过10米的深度来说，若仍然采用单纯的伸缩套筒携带动力手、机械臂等工具是不现实的，因为在超过10米的深度下伸缩套筒的稳定性会很差。同时，考虑到废物井的盖板有部分被建筑体压覆，对于覆盖位置正下方的深井废物来讲，需要采用特殊的技术手段进行回取。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种放射性废物深井回取装置，包括：框架结构和吊具结构，所述吊具结构包括第一吊绳和抓斗，所述抓斗固定于第一吊绳的下端，所述第一吊绳穿过框架结构，以使抓斗位于框架结构的下方；

所述框架结构包括方形的外框架和方形的内框架，所述内框架套设于外框架中，设所述内框架沿X方向的一根框条为第一框条，其沿X方向的另一根框条为第二框条，

所述第一框条与外框架转动相连，所述内框架能够相对外框架绕所述第一框条旋转，至所述第二框条与第一吊绳接触后带动第一吊绳折弯，以使与所述第一吊绳相连的抓斗与待回取的放射性废物对应，所述抓斗用于抓取与其对应的待回取的放射性废物。

可选地，所述第二框条与所述内框架上沿Y方向的两根框条转动连接，其能够周向旋转，以带动其上的第一吊绳从所述第二框条的端部移至框条的中心位置。

可选地，还包括拨动结构，所述拨动结构包括第二吊绳、支撑机构和机械臂，

所述支撑机构固定于第二吊绳的下端，所述机械臂设于支撑机构上，其能够相对支撑机构转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至所述抓斗的抓取范围内。

可选地，所述拨动结构还包括移动机构，所述移动机构连接于支撑机构和机械臂之间，用于驱动机械臂相对支撑机构移动，以使机械臂靠近深井边缘位置的放射性废物。

可选地，所述拨动结构还包括抗扭定位机构，所述抗扭定位机构设于支撑机构上，其能够相对支撑机构伸出至与深井井壁固定。

本发明还提供一种放射性废物深井回取系统，包括控制装置，以及上述的放射性废物深井回取装置，所述控制装置位于深井外，

所述外框架上设有用于驱动内框架的第一框条周向旋转的第一驱动机构，

所述控制装置与第一驱动机构电连接，用于控制第一驱动机构驱动第一框条周向旋转，至所述抓斗与待回取的放射性废物对应，

所述控制装置还与抓斗电连接，用于控制抓斗张合，以抓取或释放待回取的放射性废物。

可选地，所述内框架上设有用于驱动内框架的第二框条周向旋转的第二驱动机构，

所述控制装置还与第二驱动机构电连接，用于控制第二驱动机构驱动第二框条周向旋转，至第一吊绳从所述第二框条的端部移至框条的中心位置。

可选地，所述放射性废物深井回取装置还包括拨动结构，所述拨动结构包括第二吊绳、支撑机构和机械臂，

所述支撑机构固定于第二吊绳的下端，所述机械臂设于支撑机构上，其能够相对支撑机构转动，

所述控制装置还与机械臂电连接，用于控制机械臂相对支撑机构转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至所述抓斗的抓取范围内。

本发明还提供一种利用上述的系统回取深井内放射性废物的方法，包括：

S1：将框架结构和吊具结构下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

S2：所述控制装置控制第一驱动机构驱动内框架的第一框条周向旋转，至所述抓斗与待回取的放射性废物对应，

S3：所述控制装置控制抓斗合拢，以抓取与抓斗对应的待回取的放射性废物，

S4：所述控制装置控制第一驱动机构驱动第一框条反向旋转，至所述抓斗复位，

S5：将抓取放射性废物的吊具结构提出深井外。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述放射性废物深井回取装置还包括拨动结构，所述拨动结构包括第二吊绳、支撑机构和机械臂，

所述支撑机构固定于第二吊绳的下端，所述机械臂设于支撑机构上，其能够相对支撑机构转动，

所述步骤S1之前，还包括：

将拨动结构下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

与机械臂电连接的控制装置控制机械臂相对支撑机构转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至所述抓斗的抓取范围内。

本发明中，通过设置由外框架和与外框架铰接的内框架组成的框架结构，且将吊具结构穿过框架结构，从而在内框架旋转过程中吊具结构的吊绳被带动偏转至抓斗与待回取的放射性废物对应，通过控制抓斗张合，以抓取深井内尤其是建筑物覆盖位置正下方的放射性废物，再通过将内框架复位及抓斗提升，即可实现深井内尤其是建筑物覆盖位置正下方的放射性废物的的安全回取，从而减少工作人员的职业照射、降低劳动强度、提高劳动舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的放射性废物深井回取装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的放射性废物深井回取装置的使用状态示意图；

图3为本发明实施例1提供的放射性废物深井回取装置中的拨动结构的使用状态示意图。

图中：1、框架结构；2、吊具结构；21、第一吊绳；22、抓斗；11、外框架；12、内框架；121、第一框条；122、第二框条；

3、拨动结构；31、第二吊绳；32、支撑机构；33、机械臂；34、移动机构；35、抗扭定位机构。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种放射性废物深井回取装置，包括：框架结构和吊具结构，所述吊具结构包括第一吊绳和抓斗，所述抓斗固定于第一吊绳的下端，所述第一吊绳穿过框架结构，以使抓斗位于框架结构的下方；

所述框架结构包括方形的外框架和方形的内框架，所述内框架套设于外框架中，设所述内框架沿X方向的一根框条为第一框条，其沿X方向的另一根框条为第二框条，

所述第一框条与外框架转动相连，所述内框架能够相对外框架绕所述第一框条旋转，至所述第二框条与第一吊绳接触后带动第一吊绳折弯，以使与所述第一吊绳相连的抓斗与待回取的放射性废物对应，所述抓斗用于抓取与其对应的待回取的放射性废物。

本发明还提供一种放射性废物深井回取系统，包括控制装置，以及上述的放射性废物深井回取装置，所述控制装置位于深井外，

所述外框架上设有用于驱动内框架的第一框条周向旋转的第一驱动机构，

所述控制装置与第一驱动机构电连接，用于控制第一驱动机构驱动第一框条周向旋转，至所述抓斗与待回取的放射性废物对应，

所述控制装置还与抓斗电连接，用于控制抓斗张合，以抓取或释放待回取的放射性废物。

本发明还提供一种利用上述的系统回取深井内放射性废物的方法，包括：

S1：将框架结构和吊具结构下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

S2：所述控制装置控制第一驱动机构驱动内框架的第一框条周向旋转，至所述抓斗与待回取的放射性废物对应，

S3：所述控制装置控制抓斗合拢，以抓取与抓斗对应的待回取的放射性废物，

S4：所述控制装置控制第一驱动机构驱动第一框条反向旋转，至所述抓斗复位，

S5：将抓取放射性废物的吊具结构提出深井外。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种放射性废物深井回取装置，包括：框架结构1和吊具结构2，吊具结构2包括第一吊绳21和抓斗22，抓斗22固定于第一吊绳21的下端，第一吊绳21穿过框架结构1，以使抓斗22位于框架结构1的下方；

框架结构1包括方形的外框架11和方形的内框架12，内框架12套设于外框架11中，设内框架12沿X方向的一根框条为第一框条121，其沿X方向的另一根框条为第二框条122，

第一框条121与外框架11转动相连，内框架12能够相对外框架11绕第一框条121旋转，至第二框条122与第一吊绳21接触后带动第一吊绳21折弯，以使与第一吊绳21相连的抓斗22与待回取的放射性废物对应，所述抓斗22用于抓取与其对应的待回取的放射性废物。

由此，通过设置由外框架11和与外框架11铰接的内框架12组成的框架结构1，且将吊具结构2穿过框架结构1，从而在内框架12旋转过程中吊具结构2的吊绳21被带动偏转至抓斗22与待回取的放射性废物对应，通过控制抓斗22张合，以抓取深井内尤其是建筑物覆盖位置正下方的放射性废物，再通过将内框架12复位及吊具结构1提升，即可实现深井内尤其是建筑物覆盖位置正下方的放射性废物的的安全回取。

本实施例中，第二框条122与内框架12上沿Y方向的两根框条转动连接，其能够周向旋转，以带动其上的第一吊绳21从第二框条122的端部移至框条的中心位置，以避免吊绳21偏斜导致吊具结构2难以复位。

由于吊具结构2的抓斗22抓取范围有限，对于井内边缘位置(靠近井壁)的放射性废物，上述结构也难以抓取到。本实施例中，通过增设拨动结构3，以将井内边缘位置的放射性废物拨动至抓斗22的抓取范围内。

具体地，拨动结构3包括第二吊绳31、支撑机构32和机械臂33，

支撑机构32固定于第二吊绳31的下端，机械臂33设于支撑机构32上，其能够相对支撑机构32转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至抓斗22的抓取范围内。

本实施例中，拨动结构3还包括移动机构34，移动机构34连接于支撑机构32和机械臂33之间，用于驱动机械臂33相对支撑机构32移动，以使机械臂33靠近深井边缘位置的放射性废物。

其中，移动机构34可采取现有技术中成熟的线性驱动机构，在此不再赘述。

本实施例中，拨动结构3还包括抗扭定位机构35，抗扭定位机构35设于支撑机构32上，其能够相对支撑机构32伸出至与深井井壁固定。

实施例2：

本实施例提供一种放射性废物深井回取系统，包括控制装置，以及实施例1的放射性废物深井回取装置，控制装置位于深井外，实现对放射性废物回取的远程控制。

具体地，外框架11上设有用于驱动内框架12的第一框条121周向旋转的第一驱动机构，

控制装置与第一驱动机构电连接，用于控制第一驱动机构驱动第一框条121周向旋转，至抓斗22与待回取的放射性废物对应，

控制装置还与抓斗22电连接，用于控制抓斗22张合，以抓取或释放待回取的放射性废物。

本实施例中，内框架12上设有用于驱动内框架12的第二框条122周向旋转的第二驱动机构，

控制装置还与第二驱动机构电连接，用于控制第二驱动机构驱动第二框条122周向旋转，至第一吊绳21从第二框条122的端部移至框条的中心位置。

本实施例中，控制装置还与机械臂33电连接，用于控制机械臂33相对支撑机构32转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至抓斗22的抓取范围内。

本实施例中，控制装置还与移动机构34电连接，用于驱动移动机构34相对支撑机构32移动，至机械臂33靠近深井边缘位置的放射性废物，

控制装置还与抗扭定位机构35电连接，用于驱动抗扭定位机构35相对支撑机构32伸出至与深井井壁固定，或缩回至与深井井壁解除连接。

实施例3：

本实施例提供一种利用实施例2的系统回取深井内放射性废物的方法，包括：

S1：将框架结构1和吊具结构2下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

S2：控制装置控制第一驱动机构驱动内框架12的第一框条121周向旋转，至抓斗22与待回取的放射性废物对应，

S3：控制装置控制抓斗22合拢，以抓取与抓斗22对应的待回取的放射性废物，

S4：控制装置控制第一驱动机构驱动第一框条121反向旋转，至抓斗22复位，

S5：将抓取放射性废物的吊具结构2提出深井外。

本实施例中，对于井内边缘位置(靠近井壁)的放射性废物，步骤S1之前，还包括：

将拨动结构3下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

与机械臂33电连接的控制装置控制机械臂33相对支撑机构32转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至抓斗22的抓取范围内。

事实上，深井内存在以下三种位置的放射性废物，第一类是位于深井井口正下方废物，第二类是位于建筑物覆盖位置正下方的废物，第三类则是位于井内边缘位置废物，采用实施例2的系统实现这三类废物的回取具体过程如下：

a、对于深井井口正下方废物(第一类)回取工序：

控制装置位于控制间内，操作人员位于控制间进行远程操控，将吊具结构2下降至井内废物上方，操作人员通过控制装置操控吊车的位置并控制吊具结构2的抓斗22完成目标废物的抓取，吊车上升，完成废物抓取。

b、对于建筑物覆盖位置正下方的废物(第二类)回取工序：

实施过程中，人员在控制间通过控制装置启用框架结构1，将框架结构1下降至井内废物上方。

然后将吊具结构2降到井中，并穿过框架结构1。然后通过控制装置控制第一驱动机构驱动内框架12的第一框条121周向旋转，至第二框条122与第一吊绳21接触后带动第一吊绳21折弯，以使与第一吊绳21相连的抓斗22的中心位置到达井内目标放射性废物的正上方。

然后降下抓斗22，利用抓斗22抓取废物，局部提升抓斗22，此时第一吊绳21滑移至第二框条122的端部，通过控制装置控制第二驱动机构驱动第二框条122周向旋转，至第一吊绳21从第二框条122的端部移至框条的中心位置。

再通过控制装置控制第一驱动机构驱动内框架12的第一框条121反向旋转，至内框架12复位至与外框架11叠合，最后再将吊具结构2提出井外，然后将废物倒入废物收集装置。

重复上述步骤，直至操作结束。以完成深井内第二类放射性废物的回取工作。

c、对于井内边缘位置废物回取工序：

吊车将拨动结构3吊入井下目标位置，控制装置控制抗扭定位机构35相对支撑机构32伸出至与深井井壁固定。一般放射性废物深井内壁为钢材质，抗扭定位机构35一般采用磁铁，其滑设于支撑机构32中。

控制装置再驱动移动机构34相对支撑机构32移动，至机械臂33靠近深井边缘位置的放射性废物。

控制装置再控制机械臂33相对支撑机构32转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至抓斗22的抓取范围内，以实现井内废物的平整，使其易于抓取。

控制装置控制抗扭定位机构35相对支撑机构32缩回，将拨动结构3调离深井。

重复“b、对于建筑物覆盖位置正下方的废物(第二类)回取工序”，以完成深井边缘位置拨至抓斗22的抓取范围内的第三类放射性废物的回取。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种放射性废物深井回取装置，其特征在于，包括：框架结构(1)和吊具结构(2)，所述吊具结构(2)包括第一吊绳(21)和抓斗(22)，所述抓斗(22)固定于第一吊绳(21)的下端，所述第一吊绳(21)穿过框架结构(1)，以使抓斗(22)位于框架结构(1)的下方；

所述框架结构(1)包括方形的外框架(11)和方形的内框架(12)，所述内框架(12)套设于外框架(11)中，设所述内框架(12)沿X方向的一根框条为第一框条(121)，其沿X方向的另一根框条为第二框条(122)，

所述第一框条(121)与外框架(11)转动相连，所述内框架(12)能够相对外框架(11)绕所述第一框条(121)旋转，至所述第二框条(122)与第一吊绳(21)接触后带动第一吊绳(21)折弯，以使与所述第一吊绳(21)相连的抓斗(22)与待回取的放射性废物对应，所述抓斗(22)用于抓取与其对应的待回取的放射性废物；

所述第二框条(122)与所述内框架(12)上沿Y方向的两根框条转动连接，其能够周向旋转，以带动其上的第一吊绳(21)从所述第二框条(122)的端部移至框条的中心位置。

2.根据权利要求1所述的放射性废物深井回取装置，其特征在于，还包括拨动结构(3)，所述拨动结构(3)包括第二吊绳(31)、支撑机构(32)和机械臂(33)，

所述支撑机构(32)固定于第二吊绳(31)的下端，所述机械臂(33)设于支撑机构(32)上，其能够相对支撑机构(32)转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至所述抓斗(22)的抓取范围内。

3.根据权利要求2所述的放射性废物深井回取装置，其特征在于，所述拨动结构(3)还包括移动机构(34)，所述移动机构(34)连接于支撑机构(32)和机械臂(33)之间，用于驱动机械臂(33)相对支撑机构(32)移动，以使机械臂(33)靠近深井边缘位置的放射性废物。

4.根据权利要求2所述的放射性废物深井回取装置，其特征在于，所述拨动结构(3)还包括抗扭定位机构(35)，所述抗扭定位机构(35)设于支撑机构(32)上，其能够相对支撑机构(32)伸出至与深井井壁固定。

5.一种放射性废物深井回取系统，包括控制装置，以及如权利要求1-4任一项所述的放射性废物深井回取装置，所述控制装置位于深井外，

所述外框架(11)上设有用于驱动内框架(12)的第一框条(121)周向旋转的第一驱动机构，

所述控制装置与第一驱动机构电连接，用于控制第一驱动机构驱动第一框条(121)周向旋转，至所述抓斗(22)与待回取的放射性废物对应，

所述控制装置还与抓斗(22)电连接，用于控制抓斗(22)张合，以抓取或释放待回取的放射性废物。

6.根据权利要求5所述的放射性废物深井回取系统，其特征在于，

所述内框架(12)上设有用于驱动内框架(12)的第二框条(122)周向旋转的第二驱动机构，

所述控制装置还与第二驱动机构电连接，用于控制第二驱动机构驱动第二框条(122)周向旋转，至第一吊绳(21)从所述第二框条(122)的端部移至框条的中心位置。

7.根据权利要求5所述的放射性废物深井回取系统，其特征在于，

所述放射性废物深井回取装置还包括拨动结构(3)，所述拨动结构(3)包括第二吊绳(31)、支撑机构(32)和机械臂(33)，

所述支撑机构(32)固定于第二吊绳(31)的下端，所述机械臂(33)设于支撑机构(32)上，其能够相对支撑机构(32)转动，

所述控制装置还与机械臂(33)电连接，用于控制机械臂(33)相对支撑机构(32)转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至所述抓斗(22)的抓取范围内。

8.一种利用如权利要求5-7任一项所述的系统回取深井内放射性废物的方法，包括：

S1：将框架结构(1)和吊具结构(2)下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

S2：所述控制装置控制第一驱动机构驱动内框架(12)的第一框条(121)周向旋转，至所述抓斗(22)与待回取的放射性废物对应，

S3：所述控制装置控制抓斗(22)合拢，以抓取与抓斗(22)对应的待回取的放射性废物，

S4：所述控制装置控制第一驱动机构驱动第一框条(121)反向旋转，至所述抓斗(22)复位，

S5：将抓取放射性废物的吊具结构(2)提出深井外。

9.根据权利要求8所述的回取深井内放射性废物的方法，其特征在于，所述放射性废物深井回取装置还包括拨动结构(3)，所述拨动结构(3)包括第二吊绳(31)、支撑机构(32)和机械臂(33)，

所述支撑机构(32)固定于第二吊绳(31)的下端，所述机械臂(33)设于支撑机构(32)上，其能够相对支撑机构(32)转动，

所述步骤S1之前，还包括：

将拨动结构(3)下降至深井位于待回取放射性废物上方的位置，

与机械臂(33)电连接的控制装置控制机械臂(33)相对支撑机构(32)转动，以将深井内待回取的放射性废物从深井边缘位置拨至所述抓斗(22)的抓取范围内。

10.根据权利要求8所述的回取深井内放射性废物的方法，其特征在于，

所述控制装置还与移动机构(34)电连接，用于驱动移动机构(34)相对支撑机构(32)移动，至机械臂(33)靠近深井边缘位置的放射性废物，

所述控制装置还与抗扭定位机构(35)电连接，用于驱动抗扭定位机构(35)相对支撑机构(32)伸出至与深井井壁固定，或缩回至与深井井壁解除连接。