CN114743710A - 湿式核废料固化设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及核废料处理的领域，尤其是涉及一种湿式核废料固化设备，其包括用于盛放核废水的第一蓄水池，所述第一蓄水池的一侧设有离子交换容器，所述离子交换容器和所述第一蓄水池之间连接有第一送水结构，且所述离子交换容器中设有离子交换剂；所述离子交换容器的出口下方设有盛放有水泥的固化桶，且所述离子交换容器的一侧设有用于搅拌所述固化桶中所述核废水以及所述水泥的搅拌结构。本申请具有便于提升核废水固化效果的效果。

Description

湿式核废料固化设备

技术领域

本申请涉及核废料处理的领域，尤其是涉及一种湿式核废料固化设备。

背景技术

核废水主要包括固态核废料、水以及存于水中以离子状态存在的放射性核素。

目前在进行湿式核垃圾的处理时，常直接沉淀处理后的核废水进行固化处理，沉淀处理后的核废水中存在着大量的以离子状态存在的放射性核素。

在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：进行核废水的固化处理后，这些以离子状态存在的放射性核素仍大量存在，从而降低了核废水的固化效果。

发明内容

为了便于提升核废水的固化效果，本申请提供一种湿式核废料固化设备。

本申请提供的一种湿式核废料固化设备采用如下的技术方案：

一种湿式核废料固化设备，包括用于盛放核废水的第一蓄水池，所述第一蓄水池的一侧设有离子交换容器，所述离子交换容器和所述第一蓄水池之间连接有第一送水结构，且所述离子交换容器中设有离子交换剂；所述离子交换容器的出口下方设有盛放有水泥的固化桶，且所述离子交换容器的一侧设有用于搅拌所述固化桶中所述核废水以及所述水泥的搅拌结构。

通过采用上述技术方案，通过第一送水结构将第一蓄水池中的核废水传送至离子交换容器中，并通过离子交换容器中的离子交换剂和进入离子交换容器的核废水中的放射性核素离子进行交换，从而选择性的去除核废水中以离子状态存在的放射性核素，减少核废水中以离子状态存在的放射性核素，进而便于提升核废水的固化效果。

在一个具体的可实施方案中，所述第一蓄水池的一侧设有絮凝池，且所述絮凝池和所述第一蓄水池之间连接有第二送水结构；所述絮凝池的一侧设有用于向所述絮凝池中投送絮凝剂的第一传送带。

通过采用上述技术方案，通过第一传送带向絮凝池中投放絮凝剂，从而便于通过絮凝剂使核废水中的固态核废料发生沉淀，如此便于提升进行离子交换的核废水的纯度，进而便于防止固态核废料堵塞离子交换容器。

在一个具体的可实施方案中，所述絮凝池上设有第一气缸，且所述第一气缸的伸缩杆上设有用于封闭所述絮凝池池口的第一池盖，所述第一池盖上固定有第一电机，且所述第一电机的转轴上同轴连接有伸入所述絮凝池中的第一搅拌杆。

通过采用上述技术方案，当絮凝剂被投送至絮凝池中后，通过第一气缸带动第一池盖，可使第一池盖封闭絮凝池，然后通过第一电机带动第一搅拌杆转动，如此便于絮凝剂在絮凝池中充分散开，并充分使核废水中以悬浮物和胶体形态存在的固态核废物絮凝后发生沉淀。

在一个具体的可实施方案中，所述离子交换容器中设有供核废水通过的过滤件，且所述离子交换剂设置在所述过滤件中。

通过采用上述技术方案，将离子交换剂设置在所述过滤件中，当絮凝沉淀后的核废水通过过滤件时，核废水中以离子状态存在的放射性核素可与离子交换剂交换剂发生离子交换，从而便于减少核废水中以离子状态存在的放射性核素含量。

在一个具体的可实施方案中，所述离子交换容器包括若干个连通在一起的离子交换柱。

通过采用上述技术方案，每个离子交换柱均通过过滤件装有离子交换剂，且将若干个离子交换柱首尾相连，如此便于使核废水中以离子状态存在的放射性核素与离子交换剂充分发生离子的交换。

在一个具体的可实施方案中，所述离子交换容器的一侧设有加热器，所述加热器上设有与所述离子交换容器连通的蒸馏瓶，所述蒸馏瓶上连接有蒸馏出水管，且所述蒸馏出水管外环绕有冷却结构。

通过采用上述技术方案，通过加热器便于对进入蒸馏瓶中的核废水进行加热，从而便于核废水中挥发性核物质与非挥发性核物质的分离，核废水中挥发性核物质以及水分在加热状态下会顺着蒸馏瓶进入蒸馏出水管，进一步使用冷却结构对蒸馏出水管进行冷却，这样可以使进入蒸馏出水管的水分以及挥发性核物质液化。

在一个具体的可实施方案中，所述蒸馏瓶上连接有浓液流出管，且所述浓液流出管上设有第一阀门，且所述浓液流出管远离所述蒸馏瓶的一端设有浓液收集桶。

通过采用上述技术方案，完成核废水中挥发性核物质与非挥发性核物质的分离后，可打开第一阀门从而使残留在蒸馏瓶中的流进浓液收集桶进行收集。

在一个具体的可实施方案中，所述所述离子交换容器的一侧设有用于运送所述固化桶的第二传送带，所述第二传送带的一侧设有用于向所述固化桶中投放所述水泥的第三传送带。

通过采用上述技术方案，通过第二传送带便于将固化桶带至第三传送带处，以便于再通过第三传送带将水泥输送至固化桶中，相较于人工的方式如此便于提升向固化桶投送水泥的效率。

在一个具体的可实施方案中，所述搅拌结构包括搅拌架，所述搅拌架上设有第二气缸，所述第二气缸的伸缩杆上连接有第二电机，且所述第二电机的转轴上同轴连接有可伸入所述固化桶中的第二搅拌杆。

通过采用上述技术方案，通过第二电机便于带动第二搅拌杆对进入固化桶中的核废水以及水泥进搅拌，如此便于使核废水以及水泥充分混合以提升核废水的固化质量。

在一个具体的可实施方案中，所述絮凝池的一侧设有直线模组，且所述第一传送带安装在所述直线模组的滑块上。

通过采用上述技术方案，通过直线模组便于在絮凝池需要絮凝剂的时候，使第一传送带靠近絮凝池，从而便于向絮凝池中投放絮凝剂，并在絮凝池不需要絮凝剂的时候，使第一传送带远离絮凝池以便接下来将絮凝池的封闭。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过第一送水结构将第一蓄水池中的核废水传送至离子交换容器中，并通过离子交换容器中的离子交换剂和进入离子交换容器的核废水中的放射性核素离子进行交换，从而选择性的去除核废水中以离子状态存在的放射性核素，减少核废水中以离子状态存在的放射性核素，进而便于提升核废水的固化效果。

2.当絮凝剂被投送至絮凝池中后，通过第一气缸带动第一池盖，可使第一池盖封闭絮凝池，然后通过第一电机带动第一搅拌杆转动，如此便于絮凝剂在絮凝池中充分散开，并充分使核废水中以悬浮物和胶体形态存在的固态核废物絮凝后发生沉淀。

3.每个离子交换柱均通过过滤件装有离子交换剂，且将若干个离子交换柱首尾相连，如此便于使核废水中以离子状态存在的放射性核素与离子交换剂充分发生离子的交换。

附图说明

图1是本申请实施例中一种湿式核废料固化设备的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中絮凝沉淀装置的剖视图。

图3是本申请实施例中用于体现絮凝池和核离子交换过滤装置之间连接关系的剖视图。

图4是本申请实施例中用于体现离子交换柱内部结构的剖视图。

图5是本申请实施例中用于体现核废水收集桶和核废水蒸发浓缩装置之间位置关系的结构示意图。

图6是本申请实施例中用于体现第二蓄水池和核废水固化装置之间位置关系的结构示意图。

附图标记说明：1、絮凝沉淀装置；11、絮凝池；12、支撑杆；13、支撑板；14、第一气缸；15、第一池盖；16、第一电机；17、第一搅拌杆；18、直线模组；19、第一传送带；2、核离子交换过滤装置；21、支撑台；22、离子交换容器；221、第一离子交换柱；222、第二离子交换柱；223、第三离子交换柱；23、第一送水结构；231、第二水泵；232、第三水管；233、第四水管；24、过滤件；25、离子交换剂；26、核废水收集桶；27、第五水管；3、核废水蒸发浓缩装置；31、支撑桌；32、加热器；321、蓄电池；322、开关；323、蒸馏瓶；324、加热件；33、第三送水结构；331、第三水泵；332、第六水管；333、第七水管；34、浓液流出管；35、第二阀门；36、浓液收集桶；37、蒸馏出水管；38、冷却结构；381、冷风机；382、冷却筒；4、核废水固化装置；41、第二传送带；42、第四送水结构；421、第四水泵；422、第八水管；423、第九水管；43、固化桶；44、第三传送带；45、搅拌结构；451、搅拌架；452、第二气缸；453、第二电机；454、第二搅拌杆；5、第一蓄水池；51、第一池体；52、第二池盖；6、第二送水结构；61、第一水泵；62、第一水管；63、第二水管；7、第二蓄水池。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种湿式核废料固化设备。参照图1，湿式核废料固化设备包括：用于对核废水中的固态核物质进行絮凝沉淀处理的絮凝沉淀装置1，絮凝沉淀装置1的一侧连接有用于降低核废水中放射性核离子含量的核离子交换过滤装置2，核离子交换过滤装置2的一侧连接有用于对核废水进行蒸发浓缩的核废水蒸发浓缩装置3，核废水蒸发浓缩装置3的一侧连接有用于对核废水进行固化处理的核废水固化装置4。

具体的，参照图2，絮凝沉淀装置1包括絮凝池11，絮凝池11呈环状的顶壁上沿竖直方向固定有若干支撑杆12，且若干支撑杆12的顶端共同连接有轴线沿竖直方向设置的支撑板13，支撑板13的底壁上固定有一组第一气缸14，该组第一气缸14伸缩杆的底端共同连接有和支撑板13同轴设置的第一池盖15，第一池盖15可用于封闭絮凝池11的池口。第一池盖15的顶壁上固定有第一电机16，第一电机16的转轴沿竖直方向朝下设置并穿过第一池盖15，且第一电机16的转轴的底端固定有第一联轴器，且第一联轴器上固定有伸入絮凝池11的第一搅拌杆17。

在絮凝池11的一侧设有固定在地面上的底板，底板的顶壁上固定有一组直线模组18，且该组直线模组18的滑块上共同连接有沿水平方向设置的第一传送带19，第一传送带19用于向絮凝池11中投放絮凝剂。

在实施中，通过第一气缸14向上抬升第一池盖15，然后通过直线模组18使第一传送带19靠近絮凝池11的一端移动至絮凝池11池口上方和第一池盖15下方的位置上，接着通过第一传送带19将第一传动带上预设的絮凝剂投放到絮凝池11中，进一步，通过第一直线模组18使第一传送带19远离絮凝池11，然后通过第一气缸14伸长其伸缩杆从而带动第一池盖15使絮凝池11的池口封闭；接着，通过第一电机16带动第一搅拌杆17转动，从而使投放至絮凝池11中的絮凝剂能和絮凝池11中预放的第一核废水充分混合，以便于第一核废水中的固态核物质（悬浮物、胶体）尽快絮凝和沉淀。

参照图3，絮凝池11的一侧设有用于暂存第一核废水经过絮凝沉淀后产生的第二核废水的第一蓄水池5，相对于第一核废水，第二核废水中的固态核物质大幅减少，第一蓄水池5包括第一池体51，第一池体51上连接有用于密封第一池体51池口的第二池盖52。

第一蓄水池5和絮凝沉淀装置1之间连接有第二送水结构6，具体的第二送水结构6包括固定在支撑板13顶壁上的第一水泵61，第一水泵61的一端连接有伸入絮凝池11中的第一水管62，第一水泵61的另一端连接有伸入第一蓄水池5中的第二水管63。

核离子交换过滤装置2设置在第一蓄水池5的一侧，具体的，核离子交换过滤装置2包括支撑台21，支撑台21的顶壁上固定有用于供第二核废水通过的离子交换容器22，具体的，离子交换容器22包括若干轴向沿竖直设置且底端固定在支撑台21顶壁上的离子交换柱，以图3所示的离子交换柱为例，将图3中所示的3个离子交换柱按照远离第一蓄水池5的方向依次命名为：第一离子交换柱221、第二离子交换柱222以及第三离子交换柱223，第一离子交换柱221的出水口与第二离子交换柱222的进水口连接，第二离子交换柱222的出水口与第三离子交换柱223的进水口连接。

核离子交换过滤装置2和第一蓄水池5之间连接有第一送水结构23，具体的，第一送水结构23包括固定在第二池盖52上的第二水泵231，第二水泵231的一端连接有伸入第一蓄水池5中的第三水管232，第二水泵231的另一端连接有第四水管233，且第四水管233远离第二水泵231的一端与第一离子交换柱221进水口连接。

参照图3和图4，第一离子交换柱221、第二离子交换柱222以及第三离子交换柱223的结构相同，以其中一个离子交换柱为例，离子交换柱的内侧壁上连接有若干轴向沿竖直方向设置且中空的过滤件24，过滤件24呈圆饼状，且过滤件24的两个端壁上均开设有若干用于供第二核废水通过的过滤孔。每个过滤件24内的中空区域均放置有离子交换剂25，具体的，在本申请实施例中，离子交换剂25为可与第二核废水中的放射性核离子发生离子交换的离子交换树脂。

参照图3，支撑台21的下方设有用于收集第二核废水经过离子交换柱过滤后产生的第三核废水的核废水收集桶26，第三离子交换柱223的出水口上连接有第五水管27，且第五水管27远离第三离子交换柱223的一端伸入核废水收集桶26中。

在实施中，通过第二水泵231将第一蓄水池5中的第二核废水依次导入第一离子交换柱221、第二离子交换柱222以及第三离子交换柱223中，第二核废水依次穿过第一离子交换柱221、第二离子交换柱222以及第三离子交换柱223中的过滤件24，且第二核废水中的放射性离子在穿过过滤件24的过程中，会分别与过滤件24中国的离子交换树脂发生离子交换以降低第二核废水中放射性核离子的含量，放射性核离子含量降低的第二核废水，也即第三核废水会进一步收集在核废水收集桶26中。

参照图5，核废水蒸发浓缩装置3包括设置在核废水收集桶26一侧的支撑桌31，支撑桌31上连接有加热器32，具体的，加热器32包括设置在支撑桌31的下方的蓄电池321，支撑桌31的顶壁上固定有与蓄电池321电连接的开关322，且开关322电连接有设置在支撑桌31顶壁上的加热件，加热件上固定有用于盛放第三核废水的蒸馏瓶323，蒸馏瓶323的轴向沿水平方向设置。

蒸馏瓶323和核废水收集桶26之间连接有第三送水结构33，具体的，第三送水结构33包括固定在支撑桌31上的第三水泵331，第三水泵331的一端连接有第六水管332，且第六水管332远离第三水泵331的一端伸入核废水收集桶26中，第三水泵331的另一端连接有第七水管333，且第七水管333远离第三水泵331的一端与蒸馏瓶323的进水口连接。

蒸馏瓶323远离第七水管333的一端连接有浓液流出管34，浓液流出管34上设有用于控制浓液流出管34通闭的第二阀门35，浓液流出管34远离蒸馏瓶323的一端穿过支撑桌31向下设置，且浓液流出管34穿过支撑桌31向下的一端连接有浓液收集桶36。

蒸馏瓶323侧壁靠上的位置上连接有和蒸馏瓶323连通的蒸馏出水管37，且支撑桌31上设有用于对蒸馏出水管37进行冷却的冷却结构38，具体的，冷却结构38包括安装在支撑桌31顶壁上的冷风机381，且冷风机381的出风口连接有包覆在蒸馏出水管37外侧的冷却筒382。

支撑桌31的一侧设有用于盛放第三核废水经过蒸馏产生的第四核废水的第二蓄水池7，且蒸馏出水管37的出水口与第二蓄水池7内的蓄水空间连通。

在实施中，通过第三送水结构33将核废水收集桶26中的第三核废水传输至蒸馏瓶323中，然后通过开关322控制加热件工作以加热蒸馏瓶323，蒸馏瓶323中的第三核废水中的可挥发性核物质以及大部分水分会进一步进入到蒸馏出水管37中，而不易挥发的核物质以及少部分水分会继续留在蒸馏管中。在进行蒸馏的过程时，第三核废水中的可挥发性核物质以及大部分水分会以气态的形式进入蒸馏出水管37，同时冷风机381将冷风吹送至冷却筒382中以使可挥发性核物质以及大部分水分液化，液化后的可挥发性核物质以及大部分水分会进一步流入第二蓄水池7内；当完成蒸馏瓶323中的第三核废水的蒸馏过程后，打开第二阀门35以使蒸馏管中剩余的不易挥发的核物质以及少部分水分流入浓液收集桶36中。

参照图6，核废水固化装置4包括设置在第二蓄水池7一侧的第二传送带41，且第二传送带41和第二蓄水池7之间设有第四送水结构42，具体的，第四送水结构42包括固定在第二蓄水池7上的第四水泵421，第四水泵421的一端连接有第八水管422，且第八水管422远离第四水泵421的一端伸入第二蓄水池7中，第四水泵421的另一端连接有第九水管423，且第九水管423出水口位于第二传送带41的正上方。

第二传送带41上等间距放置有若干固化桶43，第二蓄水池7的一侧设有用于输送水泥的第三传送带44，且第三传送带44靠近第二传送带41的一端位于第二传送带41正上方。相对于第三传送带44，第二蓄水池7的另一侧设有横跨第二传送带41的搅拌结构45。具体的，搅拌结构45包括横跨第二传送带41的搅拌架451，搅拌架451的顶壁上固定有第二气缸452，且第二气缸452的伸缩杆穿过搅拌架451的顶壁向下，第二气缸452伸缩杆的底端上固定有转轴朝下设置的第二电机453，且第二电机453的转轴上同轴连接有可伸入固化桶43中的第二搅拌杆454。

在实施中，通过第二传送带41将固化桶43运送至第三传送带44端部下方的位置上，然后通过第三传送带44将水泥投送至固化桶43中，进一步，再通过第二传送带41将装有水泥的固化桶43运送至第九水管423出水口的正下方，并通过第四水泵421将第四核废水导入位于第九水管423出水口正下方的固化桶43中。进一步，通过第二传送带41将装有第四核废水以及水泥的固化桶43移动至第二搅拌杆454的正下方，再通过第二气缸452带动第二搅拌杆454进入固化桶43中，然后通过第二电机453带动第二搅拌杆454进行转动，从而对固化桶43中的第四核废水以及水泥进行搅拌，后续工作人员再对固化桶43进行封桶处理即可。

本申请实施例一种湿式核废料固化设备的实施原理为：先通过絮凝沉淀装置1对第一核废水中的固态核物质进行絮凝沉淀处理得到第二核废水，然后通过核离子交换过滤装置2对第二核废水进行过滤得到放射性核离子含量降低的第三核废水，接下来，通过核废水蒸发浓缩装置3对第三核废水进行蒸发浓缩得到第四核废水，最后通过核废水固化装置4对第四核废水进行固化处理。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种湿式核废料固化设备，其特征在于：包括用于盛放核废水的第一蓄水池(5)，所述第一蓄水池(5)的一侧设有离子交换容器(22)，所述离子交换容器(22)和所述第一蓄水池(5)之间连接有第一送水结构(23)，且所述离子交换容器(22)中设有离子交换剂(25)；所述离子交换容器(22)的出口下方设有盛放有水泥的固化桶(43)，且所述离子交换容器(22)的一侧设有用于搅拌所述固化桶(43)中所述核废水以及所述水泥的搅拌结构(45)。

2.根据权利要求1所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述第一蓄水池(5)的一侧设有絮凝池(11)，且所述絮凝池(11)和所述第一蓄水池(5)之间连接有第二送水结构(6)；所述絮凝池(11)的一侧设有用于向所述絮凝池(11)中投送絮凝剂的第一传送带(19)。

3.根据权利要求2所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述絮凝池(11)上设有第一气缸(14)，且所述第一气缸(14)的伸缩杆上设有用于封闭所述絮凝池(11)池口的第一池盖(15)，所述第一池盖(15)上固定有第一电机(16)，且所述第一电机(16)的转轴上同轴连接有伸入所述絮凝池(11)中的第一搅拌杆(17)。

4.根据权利要求1所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述离子交换容器(22)中设有供核废水通过的过滤件(24)，且所述离子交换剂(25)设置在所述过滤件(24)中。

5.根据权利要求4所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述离子交换容器(22)包括若干个连通在一起的离子交换柱。

6.根据权利要求4所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述离子交换容器(22)的一侧设有加热器(32)，所述加热器(32)上设有与所述离子交换容器(22)连通的蒸馏瓶(323)，所述蒸馏瓶(323)上连接有蒸馏出水管(37)，且所述蒸馏出水管(37)外环绕有冷却结构(38)。

7.根据权利要求6所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述蒸馏瓶(323)上连接有浓液流出管(34)，且所述浓液流出管(34)上设有第一阀门，且所述浓液流出管(34)远离所述蒸馏瓶(323)的一端设有浓液收集桶(36)。

8.根据权利要求1所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述所述离子交换容器(22)的一侧设有用于运送所述固化桶(43)的第二传送带(41)，所述第二传送带(41)的一侧设有用于向所述固化桶(43)中投放所述水泥的第三传送带(44)。

9.根据权利要求8所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述搅拌结构(45)包括搅拌架(451)，所述搅拌架(451)上设有第二气缸(452)，所述第二气缸(452)的伸缩杆上连接有第二电机(453)，且所述第二电机(453)的转轴上同轴连接有可伸入所述固化桶(43)中的第二搅拌杆(454)。

10.根据权利要求2所述的湿式核废料固化设备，其特征在于：所述絮凝池(11)的一侧设有直线模组(18)，且所述第一传送带(19)安装在所述直线模组(18)的滑块上。

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