CN114068059A - 一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,包括如下步骤:(1)选取包装容器;(2)确定包装容器内放置废密封源封装管/容器的数量;(3)通过可移除的吊装机构将废密封源封装管/容器放置在包装容器中部;(4)向包装容器中浇筑第一层水泥砂浆,使水泥砂浆覆盖所述废密封源封装管/容器的部分高度;(5)待第一层水泥砂浆达到初凝后,移除所述吊装机构;(6)继续向包装容器中浇筑水泥砂浆,直至充满包装容器,并对包装容器进行封盖。本发明能够有效避免在固定操作过程中使用了支撑和吊件而无法拆除,从而产生的不同材料之间的干缩裂缝,以及有效抵抗浇筑水泥操作过程中对封装管/容器产生的浮力。
Description
技术领域
本发明属于放射性废物处置技术,具体涉及一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法。
背景技术
随着我国核工业、核技术的不断发展,放射源和射线装置在工业、农业、医疗、科研、教学等领域得到了广泛应用。废密封源是指到达使用寿期后失去使用价值或由于某些原因不再使用的密封源。一些废密封源残余的放射性水平仍相当高,存在着极大的放射性,废密封源安全处置是消除放射源贮存期间安全威胁的最终有效途径。而废密封源处置之前需要对废密封源进行整备,贮存库中的废密封源通常包装在封装管/容器中。废密封源整备方法为采用水泥砂浆固定的方法将封装废密封源的首层封装管/容器固定于处置容器中心位置。
与常规的低放固体废物均匀水泥固化整备方法不同,废密封源具有体积小、含单一放射性核素活度浓度高,多枚废密封源集中封装在首层封装管/容器中等特点,废密封源整备方法应考虑以下因素:(1)应将首层封装管/容器固定于处置容器中心;(2)避免在固定操作过程中使用无法拆除的支撑和吊件,防止不同材料产生的干缩裂缝,形成水力通道,进而致使处置容器屏障功能丧失;(3)在水泥固定操作过程应有效抵抗水泥砂浆对废密封源封装管/容器的浮力,保证其位于处置容器中心;(4)应保证废密封源封装管/容器周围水泥砂浆密封屏障的均匀完整性。
目前我国仅有对常规放射性废物的整备技术,整备后废物桶中为废物和水泥的均匀混合物。而废密封源首先是封装废密封源的首层封装管/容器中,对废密封源整备是需要将内含废密封源的首层封装管/容器固定于处置容器内,整备技术涉及固定后位置的合理,以及操作过程中的关键技术和方法,以保证整备后的废物体和处置容器满足整备和安全要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,有效避免在固定操作过程中使用了支撑和吊件而无法拆除,从而产生的不同材料之间的干缩裂缝,以及有效抵抗浇筑水泥操作过程中对封装管/容器产生的浮力。
本发明的技术方案如下:一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,包括:
(1)选取合适尺寸的包装容器;
(2)确定包装容器内放置废密封源封装管/容器的数量;
(3)通过可移除的吊装机构将废密封源封装管/容器放置在包装容器中部;
(4)向包装容器中浇筑第一层水泥砂浆,使水泥砂浆覆盖所述废密封源封装管/容器的部分高度;
(5)待第一层水泥砂浆达到初凝后,移除所述吊装机构,初凝后的第一层水泥砂浆可固定废密封源封装管/容器;
(6)继续向包装容器中浇筑水泥砂浆,直至充满包装容器,并对包装容器进行封盖。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(1)中,根据废密封源封装管/容器的几何尺寸、活度浓度,以及处置容器表面剂量率的要求选取包装容器;所述包装容器可以为200L LID-IIa型标准钢桶或者400L LID-I型标准钢桶。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(2)中,根据废密封源封装管/容器的几何尺寸、活度浓度,以及包装容器表面剂量率的要求确定包装容器内放置废密封源封装管/容器的数量。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(3)中,当包装容器内放置1个废密封源封装管/容器时,使其位于包装容器中心位置;当包装容器内放置多个废密封源封装管/容器时,多个废密封源封装管/容器在包装容器中部均匀布置,且各个废密封源封装管/容器之间保持一定间隔。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(3)中,所述吊装机构为端部配置真空吸盘的吊杆装置。
更进一步,步骤(3)中,将端部配置真空吸盘的吊杆装置放置在废密封源封装管/容器上,通过抽真空装置抽走吊杆装置端部吸盘内的空气,使吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力,废密封源封装管/容器在外部压力作用下被吸盘吸起。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(4)中,所述第一层水泥砂浆浇筑到所述废密封源封装管/容器的高度一半位置。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(5)中,通过向吊杆装置端部吸盘内充入空气,使端部配置真空吸盘的吊杆装置与废密封源封装管/容器分离,从而将吊杆装置移除。
进一步,如上所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,步骤(6)中,先喷洒一层素水泥砂浆结合层,再继续向包装容器中浇筑水泥砂浆,直至充满包装容器。
本发明的有益效果如下:本发明采用可移除的吊装机构将废密封源封装管/容器吊至包装容器内,并保证废密封源封装管/容器位于包装容器中部,固定操作完成后水泥砂浆固化体中不会残留支撑或吊件,从而不会产生不同材料之间的干缩裂缝;通过采用分步浇筑水泥砂浆的方法可有效抵抗水泥砂浆对废密封源封装管/容器的浮力,并保证了桶内水泥砂浆固化体的均匀完整性。
附图说明
图1为本发明吊装机构采用的真空吸盘原理示意图;
图2为本发明实施例中三种废源封装容器放置方式示意图,其中,(a)放置1个封装管/容器,(b)放置2个封装管/容器,(c)放置4个封装管/容器;
图3为本发明实施例中不同标准钢桶内放置不同数量封装容器的截面示意图;其中,(a)为200L标准钢桶放置1个封装容器,(b)为200L标准钢桶放置2个封装容器,(c)400L标准钢桶放置4个封装容器;
图4为本发明废密封源固定整备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明基于我国废密封源的特性,综合考虑常规放射性废物的整备技术,提出了一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法。具体方法包括如下步骤:
1、包装容器的选择
根据废密封源封装管/容器的几何尺寸、活度浓度,以及处置容器表面剂量率的要求选取200L或400L的标准钢桶作为包装容器。200L LID-IIa型标准钢桶的最大外形尺寸为Φ620×925mm;400L LID-I型标准钢桶的最大外形尺寸为Φ772×1132mm。
对于小、中型废密封源,包装容器以200L的标准钢桶为主;对于大型废密封源,可采用400L的标准钢桶或钢箱。
2、确定包装容器内放置废密封源封装管/容器的数量
根据每个废密封源封装管/容器的几何尺寸、活度浓度,以及包装容器表面剂量率的要求来确定每个标准钢桶内放置封装管/容器的数量,需保证每桶中废密封源的总活度应小于接收限值,表面剂量率满足相关要求。
以国家库Cs-137、Sr-90和Co-60废源在西北处置场处置为例,废密封源活度推荐限值见表1,Co-60废源的包装容器的表面辐射剂量率不超过10mSv/h,Cs-137、Sr-90废源的包装容器的表面辐射剂量率一般不大于2.0mSv/h。
表1废密封源活度推荐限值
3、将废密封源封装管/容器放置在包装容器中
采用端部配置真空吸盘的硬质吊杆装置,将密封源封装管/容器放置在钢桶中部,见图4所示流程的第一步操作。如图1所示,通过抽真空装置抽走吊杆装置1端部吸盘3内的空气,使吸盘3内部的空气压力P2低于吸盘外部的大气压力P1,废密封源封装管/容器2在外部压力作用下被吸盘吸起。具体来说,吸盘的通气口与抽真空装置相连接,当抽真空装置启动后,通气口通气,吸盘内部的空气被抽走,形成了压力为P2的真空状态。此时,吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力P1,即P2<P1,废密封源封装管/容器在外部压力作用下被吸盘吸起。
当钢桶内放置1个密封源封装管/容器时,保证其位于钢桶中心;当钢桶内放置多个密封源封装管/容器时,密封源封装管/容器应在钢桶中部均匀布置,且各个密封源封装管/容器之间保持一定间隔。
如图2所示,(a)为放置1个密封源封装管/容器的情况,密封源封装管/容器位于钢桶中心,此时可选用200L LID-IIa型标准钢桶,密封源封装管/容器在钢桶内的设置位置及尺寸参数可参见图3中(a)所示。
图2中(b)为放置2个密封源封装管/容器的情况,2个密封源封装管/容器对称设置在钢桶中部,此时可选用200L LID-IIa型标准钢桶,2个密封源封装管/容器在钢桶内的设置位置及尺寸参数可参见图3中(b)所示。
图2中(c)为放置4个密封源封装管/容器的情况,4个密封源封装管/容器等间距对称设置在钢桶中部,此时可选用400L LID-I型标准钢桶,4个密封源封装管/容器在钢桶内的设置位置及尺寸参数可参见图3中(c)所示。
4、向包装容器中浇筑第一层水泥砂浆
如图4所示流程的第二步操作,向钢桶内浇筑第一层水泥砂浆,直至吊挂的封装管/容器高度一半的位置后停止。
5、移除吊杆装置
如图4所示流程的第三步操作,待第一层水泥砂浆达到初凝后,向吊杆装置端部吸盘内充入空气,使端部配置真空吸盘的吊杆装置与废密封源封装管/容器分离,移除可伸缩的硬质吊杆与真空吸盘,此时,初凝后的水泥砂浆固化体可固定废密封源封装管/容器,可抵抗二次浇筑水泥砂浆时产生的浮力。
6、浇筑水泥砂浆至充满包装容器
如图4所示流程的第四步操作,喷洒一层素水泥砂浆结合层,继续向钢桶中浇筑水泥砂浆直至钢桶充满。
7、最后封盖。
该方法使得水泥砂浆固定整备符合如下质量要求:
(1)废密封源封装管/容器保持均匀间隔固定于包装容器中部;
(2)浇筑均匀的水泥砂浆,填充度达到GB9132的相关要求;
(3)水泥砂浆固化体的抗浸出性、抗压强度、耐辐照性和热稳定性等性能应满足GB14569.1的相关要求;
(4)整备完成后的钢桶表面剂量率满足处置场设计要求。
对于本领域技术人员而言,显然本发明的结构不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)选取合适尺寸的包装容器;
(2)确定包装容器内放置废密封源封装管/容器的数量;
(3)通过可移除的吊装机构将废密封源封装管/容器放置在包装容器中部;
(4)向包装容器中浇筑第一层水泥砂浆,使水泥砂浆覆盖所述废密封源封装管/容器的部分高度;
(5)待第一层水泥砂浆达到初凝后,移除所述吊装机构,初凝后的第一层水泥砂浆可固定废密封源封装管/容器;
(6)继续向包装容器中浇筑水泥砂浆,直至充满包装容器,并对包装容器进行封盖。
2.如权利要求1所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(1)中,根据废密封源封装管/容器的几何尺寸、活度浓度,以及处置容器表面剂量率的要求选取包装容器。
3.如权利要求2所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(1)中所述包装容器可以为200L LID-IIa型标准钢桶或者400L LID-I型标准钢桶。
4.如权利要求1所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(2)中,根据废密封源封装管/容器的几何尺寸、活度浓度,以及包装容器表面剂量率的要求确定包装容器内放置废密封源封装管/容器的数量。
5.如权利要求1所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(3)中,当包装容器内放置1个废密封源封装管/容器时,使其位于包装容器中心位置;当包装容器内放置多个废密封源封装管/容器时,多个废密封源封装管/容器在包装容器中部均匀布置,且各个废密封源封装管/容器之间保持一定间隔。
6.如权利要求1所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述吊装机构为端部配置真空吸盘的吊杆装置。
7.如权利要求6所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(3)中,将端部配置真空吸盘的吊杆装置放置在废密封源封装管/容器上,通过抽真空装置抽走吊杆装置端部吸盘内的空气,使吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力,废密封源封装管/容器在外部压力作用下被吸盘吸起。
8.如权利要求1所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述第一层水泥砂浆浇筑到所述废密封源封装管/容器的高度一半位置。
9.如权利要求6所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(5)中,通过向吊杆装置端部吸盘内充入空气,使端部配置真空吸盘的吊杆装置与废密封源封装管/容器分离,从而将吊杆装置移除。
10.如权利要求1所述的保证水泥砂浆均匀完整性的废密封源固定整备方法,其特征在于,步骤(6)中,先喷洒一层素水泥砂浆结合层,再继续向包装容器中浇筑水泥砂浆,直至充满包装容器。
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