CS200939B1 - Způsob zatavování radioaktivního odpadu do ekloviny a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zatavování radioaktivního odpadu do skloviny, při kterém se radioaktivní odpad a sklotvorné suroviny zahřívají na tavioí teplotu elektrickým indukčním ohřevem a získaná tavenina se vypouští do nádoby určené k trvalému uložení. Vynález se týká též zařízdní k provádění způsobu sestávajícího z válcovité taviči nádoby, jejíž plášť je obklopen induktorem a je opatřena v horní části víkem s násypkami a v dolní části zvýšeným středovým výtokem, pod kterým je jímací nádoba.

Fixace radioaktivních odpadů jejich zatavováníra do sklotvorných látek nebo hornin vyžaduje specifické podmínky určované především aktivitou prostředí. Z důvodů prostorových, manipulačních, hermetizačních a exhalačních se způsob otopu zužuje na oblast vytápění elektrickou energii. Z uvedených důvodů se však nehodí ani způsoby a, hlavně elektrické pece, kterých se používá ve sklářském průmyslu k tavení.skel.

Ve francouzském patentovém spise č. 2,054.464 je popsán způsob zatavování produktů štěpení do skloviny, jehož podstata spočívá v tom, že kaloinované produkty štěpení a látky, s nimiž vytvoří sklovinu, se zahřívají indukcí elektrického proudu o vysoké frekvenci, tj. 10 kHz až 10 MHz a utavené sklo se vypouští po indukčním ohřevu gtuhlá hmoty ve výtoku do jímací nádoby určené k trvalému skladování. Tavení se začíná pomocí kovových třísek, například z hliníku nebo ze železa, nebo použitím skla ji200 939

200 93S ného složení, s nižší tavící teplotou než potom má použité zátavové sklo. Obsahují-li kalcinovaaé produkty molybden, používá se k zatavování fosforečného skla, obsahují-1i kalcínované produkty hliník, používá se k zotavování křemičitého skla. K provádění způsobu slouží válcovitá taviči nádoba z elektricky Izolačního žáruvzdorného materiálu, jejíž plášť je obklopen indukterem napojeným na zdroj vysokofrekvenčního proudu a chladicími trubkami· V horní části je nádoba opatřena víkem s násypkou pro radioaktivní kalcinát a násypkou pro sklotvorné látky, uprostřed dna je zvýšený výtok vybavený topným induktorem· Zařízení jako celek je umístěno v uzavřeném prostoru, který je silně odizolován od okolí.

Vysokou frekvencí se zahřívají i dielektrika, takže se nežádoucím způsobem zahřívají 1 ostatní části pece, které nejsou v přímé souvislosti s tavícím procesem· Protože tavení se provádí přímo indukčním ohřevem, je nutno při netavení používat kovových třísek nebo nízkotavitelných skiovin. Výtok musí být rovněž vyhříván, tavenlna má špatnou homogenitu a řízení tavícího procesu je obtížně regulovatelné, protože schází údaje o teplotě tavenlny v různých rovinách.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tavení se provádí elektrickou indukcí střední frekvence a proud taveniny směřující dolů se obfací směrem vzhůru k oblasti odběrů, přičemž se sleduje teplota taveniny alespoň v oblasti tepelného maxima. K tomu slouží zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že induktor je napojen na zdroj středofrekvenčního proudu a kolem výtoku je soustředně s ním umístěna trubice, jejíž horní část prochází víkem a dolní konec je v rovině mezi dnem a výpustním otvorem výtoku. V trubici je shora zasunut nejméně jeden termočlánek, který může být s výhodou vertikálně vratně přestavitelný.

Středofrekvenční proud stačí k přímému nebo nepřímému utavení surovin, aniž by se nadměrně zahřívaly součásti zařízení vyrobené z dielektrik. Pláěť není nutné chladit a výtok není nutné vyhřívat, při začátku tavení není nutné používat kovových třísek ani skel jiného složení. Pomooí trubice kolem výtoku se vertikální, ne zcela jednolité proudy taveniny usměrňují do zúženého prostoru u dna a mezi trubicí a výtokem, kde se spojují, navzájem prolínají a tím se tavenlna před vypouštěním chemicky i tepelně homogenizuje. Jeden nebo víoe termočlánků v oblasti teplotního maxima nebo ve více rovinách umožňují sledovat teplotu taveniny a na základe zjištěných hodnot optimalizovat průběh tavícího procesu.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a schematicky znázorněno na připojeném výkresu, představujícím náxysný osový řez zařízením.

Válcovitá tavioí nádoba g sestává z boční stěny 2, dna g a navroh je uzavřena víkem A· Boční stěna £, dno g 1 víko A jeou z austenitioké oceli nebo platiny, v případě silně korozlvních skiovin jsou opatřeny uvnitř ještě vrstvou ze žáruvzdorného materiálu odolného vůči korozivním účinkům těchto skiovin. Boční stěna 2, dno g 1 víko 4 jsou obaleny izolací g ze žáruvzorných vláken a boční stěna 2 je obklopena iMduktorem 6, na200 939 pojeným na zdroj J středofrekvenčního proudu. Ve dně 2 3^e dutý středový zvýšený výtok 8 a výpustním otvorem 2 na vrchní části. Do víka £ ústí dvojice násypek 10.11. Ve víku £ je zasazena horní část trubice 12. soustředné s výtokem 8, jejíž dolní konec je v rovině mezi dnem 2 a výpustním otvorem 2 výtoku 8. Na trubici 12 opatřenou shora závěrkou 13 je připojen odtah 14 plynných zplodin fixace a v trubici 12 je umístěn termočlánek 15 k měření teploty. Na výkrese je znázorněn jeden pevný termočlánek £2» j® nožné však i provedení s vertikálně vratně přestavitelným termočlánkem 15 nebo a více termočlánky 15 umístěnými v různých odstupňovaných výškách. Pod výtokem 8 je prstenec 18 sloužící k upevnění tavící nádoby £, k základní desce 17 a jímací nádoba 18. Celé zařízení je umístěno v uzavřeném prostoru 19 tvořeném stěnami 20, které důkladně izolují zařízení od okolí, v němž jsou neznázoměné manipulační a regulační mechanismy·

Zařízení funguje následovně:

Směs radioaktivního odpadu a sklotvorných látek ve formě frity, kalcinovanéh· prášku nebo roztoku se dodává dvojicí násypek 10.11 do taviči nádoby £.. Středofrekvenčním proudem 50 Hz až 10kHz se zahřívá boční stěna 2 z kovu a od ní směs určená k tavení, v případě silně agresivních skiovin přes. korozlvzdornou vrstvu, až na taviči teplotu. Plynné zplodiny fixace se odtahují odtahem 14. Tavenina proudí vertikálně směrem dolů, podtéká dolní konec trubice 12. a proudí zúženým prostorem mezi trubicí 12 a výtokem 8 a tím se chemicky i tepelně homogenizuje a homogenní tavenina vytéká kontinuálně výpustním otvorem 2 do jímací nádoby £8. Přitom se pomocí termočlánku 15 nebo termočlánků měří teplota a podle naměřených hodnot se regulují topné proudy do induktoru 6, a to podle druhu vstupujícího materiálu, jeho zrnitosti, tavitelnosti a podle fyzikálních vlastností taveniny. Podle toho se volí i průměr trubice 12 a její vzdálenost od dna 2·

Způsob a zařízení jsou určeny především k nepřetržitému procesu zatavování radioaktivního odpadu do skloviny, je možno jich však použít i k tavení jiných materiálů, které vyžadují obdobné zvláštní podmínky, například horal*,apod.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob zatavování radioaktivního odpadu do skloviny* při kterém se radioaktivní odpad a sklotvorné skloviny zahřívají na taviči teplotu elektrickým indukčním ohřevem a získaná tavenina se vypouští do nádoby určené k trvalému uložení, vyznačující se tím, že tavení se provádí elektrickou indukcí střední frekvence a proud taveniny směřující dolů se obraci směrem vzhůru k oblasti odběru, přičemž se reguluje teplota taveniny alespoň v oblasti tepelného maxima.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z válcovité tavící nádoby, jejíž plášť je obklopen induktorem, opatřené v horní části víkem s násypkami a v dolní části dutým zvýšeným středovým výtokem, pod kterým je jímací nádoba, vyznačené tím, že lnduktor (6) je napojen na zdroj (7) středofrekvenčního proudu a

   200 939

   - 4 kolen výtoku (8) jo soustředně s ním umístěna trubice (12), jejíž horní zaslepená část proohází víkem (4) a dolní konec je v rovině mezi dnem (3) a výpustním btvorem (9) výtoku (8), přičemž v trubici (12) je shora zasunut nejméně jeden texmočlánek (15)·
3. 3« Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že termočlánek (15) je vertikálně vratně přestavitelný·