JP2019510976A - スラッジ粉砕手段を含む、特に放射性環境で使用されるスラッジ吸引ヘッド - Google Patents

Abstract

本発明は、特に放射性環境で使用可能であり、スクリーン(52)と、スラッジ粉砕手段(7)と、スラッジ希釈手段(60)と、を含む、スラッジ吸引ヘッド(5)に関する。

Description

本発明は、流出物、特に放射性流出物を、それらが一時的に保管される第1のコンテナから、第2のコンテナに移動させるためのスラッジ吸引ヘッドに関する。

核環境における解体または衛生プロジェクトの範囲において、放射性物質を含む流出物を動かすことが必要になる場合がある。

これらの流出物の一部は、沈殿スラッジを含み、そのレオロジー特性は、非常に変わりやすく、特に空間的に変わりやすい。

さらに、これらのスラッジは、その体積を最小限にし、その後のその保管および/または処理を容易にするためには、できるだけ希釈を少なくしなければならない。

一方、原子核分野だけでなく抽出産業分野、例えば鉱石採掘もしくは油抽出において、または化学産業においてさえ、スラッジ移動は、人間がほとんどまたはまったくアクセスすることができないゾーンから実行される可能性があり、原子核分野では、これに加えて、放射線への人間オペレータの曝露を制限するさらなる要件があり、これにより、このようなスラッジ移動がより実行困難になる。

しかし、このスラッジの一部は、吸引部材のヘッドを詰まらせるのに、少なくとも局所的に十分粘性である。

本発明は、既知の解決策において直面する問題、特に吸引ヘッドの詰まりの問題、を解決することを少なくとも部分的に目的とする。

この点に関して、本発明の1つの目的は、特に放射性環境で使用可能なスラッジ吸引ヘッドである。この吸引ヘッドは、ストレーナーと、スラッジ粉砕手段と、スラッジ希釈手段と、を含む。

スラッジ粉砕手段およびスラッジ希釈手段は、ストレーナーの詰まりを制限するように構成されている。本発明による吸引ヘッドによって、吸引部材の詰まりが制限されると共に、放射性環境の処理および衛生に固有の要件を考慮に入れることが可能である。

例えば、変わりやすい、特に空間的に変わりやすい、レオロジー特性を有するスラッジによる吸引ヘッドの詰まりが軽減されると共に、このスラッジの過度な希釈が回避される。

放射線への人間オペレータの曝露も、オペレータによる詰まり除去動作を制限することによって軽減され得る。

本発明は、オプションとして、互いに組み合わせられるか、またはそうでない以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。

有利には、吸引ヘッドは、ストレーナーの詰まりを制限するように構成された洗浄および/または詰まり除去手段を含む。

1つの特徴によると、粉砕手段は、ストレーナーに対して回転可能に可動であるように構成された第1の粉砕ツールを含む。

有利な実施形態によると、粉砕手段は、ストレーナーに対して回転可能に可動であるように構成された第2の粉砕ツールをさらに含み、この第2の粉砕ツールは、第1の粉砕ツールの上流に位置している。

有利には、少なくとも第1の粉砕ツールは、ストレーナーに接触し、ストレーナーをこするように構成されている。

別の有利な実施形態によると、粉砕手段は、少なくとも1つのブレードおよび/または1つのつめを含む。

別の特徴によると、粉砕手段の少なくとも一部は、エラストマーなどの可撓性の疎水性材料で作られている。

有利には、可撓性の疎水性材料は、70〜90Sh AであるショアA硬さを有する。

有利には、希釈手段は、粉砕手段と接触して、液体、好ましくは水性液体を注入するように構成されている。

有利には、希釈手段は、少なくとも1つの流体注入ノズルを含む。

別の有利な実施形態によると、希釈手段は、吸引ヘッドの長手方向軸に実質的に直交する方向に沿って加圧液体を注入するように構成されている。

別の特徴によると、ストレーナーは、ドーム形状中心部分を含む。

有利には、吸引ヘッドは、粉砕手段および円筒形本体を含むローターを含み、粉砕手段の少なくとも一部が、円筒形本体と堅く一体となることによって円筒形本体の内側に位置する。

別の有利な実施形態によると、吸引ヘッドは、粉砕手段および希釈手段を少なくとも部分的に囲む外側シェルを含み、少なくとも1つの側面開口部が、外側シェルを通り抜けている。

本発明は、特に放射性環境で使用可能なスラッジ吸引部材にも関する。吸引部材は、前記に定義したような吸引ヘッドと、粉砕手段の少なくとも一部をストレーナーに対して回転可能に駆動するための手段と、希釈手段のための液体供給手段と、を含む。

本発明は、特に放射性環境で使用可能なスラッジ移動手段にも関する。スラッジ移動手段は、前記に定義したような吸引部材と、吸引部材の把持部材と、第1のコンテナに対する把持部材の動きを遠隔操作するように構成されたテレオペレーション装置と、を含む。

最後に、本発明は、前記に定義したような吸引ヘッド、前記に定義したような吸引部材、および/または前記に定義したような移動手段による、特に放射性環境で使用可能なスラッジ吸引方法にも関する。

本発明は、添付図面を参照するとさらによく理解されるであろう。

第1の実施形態による、第1のコンテナから第2のコンテナへの放射性スラッジ移動手段の概略立面図である。 第1の実施形態によるスラッジ移動手段の吸引ヘッドの側面図である。 第1の実施形態による吸引ヘッドの長手方向断面図である。 吸引ヘッドの矢印IV-IVに沿った横断面図である。 吸引ヘッドの矢印Aに沿った部分概略図である。 吸引ヘッドのローターの部分概略斜め正面図である。 吸引ヘッドのストレーナーの部分概略図である。

異なる図面の同一、類似、または等価な部分は、1つの図面からその他の図面への切り替えを容易にするよう、同じ参照符号を有している。

図1は、放射性環境において第1のコンテナ1から第2のコンテナ2へと流出物を移動させるための手段3を表す。

これらの流出物はスラッジを含み、そのレオロジー特性は、非常に変わりやすく、特に第1のコンテナ1内でのスラッジの位置に応じて空間的に変わりやすくてよい。

第1のコンテナ1は、例えばこれらの流出物のための容器または一時保管タンクであり、その後これらの流出物を第2のコンテナ2内で処理または保管する。

移動手段3は、第1のコンテナ1に少なくとも部分的に収容された吸引部材4と、吸引部材4に接続された可撓性ホース31と、ポンプ30と、リンクアーム33と、テレオペレーション装置36と、を含む。

可撓性ホース31は、流出物を吸引部材4から第2のコンテナ2に運ぶのに使用される。ポンプ30は、吸引部材4によって流出物を吸引し、それらを可撓性ホース31内へ運ぶために必要な力を与える。

リンクアーム33は、第1の把持要素41および第2の把持要素42において吸引部材4を把持するように構成されている。アーム33は、吸引部材4のための把持部材を形成する。

テレオペレーション装置36は、流出物の放射線から保護されることで、人間オペレータが吸引部材4を取り扱うことができるように、リンクアーム33の動きを制御するように構成されている。

吸引部材4は、図2および図3を参照して、さらに詳細に表される。吸引部材4は、本体40と、先端部44と、把持要素41、42と、吸引ヘッド5と、駆動手段9と、液体供給手段8と、を含む。

吸引部材4は、特に駆動手段9および液体供給手段8を除いて、長手方向軸43を中心として実質的に回っている。

本体40は、円筒形チューブの形状を有する。本体40は、先端部44と吸引ヘッド5との間を長手方向軸43の方向に沿って延びる。

本体40は、先端部44によって可撓性ホース31に流体力学的に接続され、吸引ヘッド5から吸引された放射性流出物を先端部44まで運ぶ。

本体40は、それぞれが環状フランジの形態をとる把持要素41、42を保持する。これらの把持要素41、42は、ヘッド5の下流にあることで、長手方向軸43の方向に沿って互いから離間している。

以下の開示では、別段の指示がない限り、長手方向とは、吸引部材4の長手方向軸43の方向を指し、半径方向とは、この軸に直交する方向であり、横断面は、この軸に直交する面であり、円周方向は、この軸周辺の方向である。

本明細書では、また以下の開示では、上流および下流方向は、吸引ヘッド5から先端部44に向かう方向である、流出物が吸引ヘッド5によって吸引される際に流出物が流れる方向に関連して構成される。

吸引ヘッド5は、ステーター50と、ローター6と、を含む。

ステーター50は、外側シェル51と、ストレーナー52と、を含む。

ローター6は、円筒形本体61と、加圧水注入ノズル60と、スラッジ粉砕手段7と、中心ロッド64と、を含む。

図2〜図7を参照すると、外側シェル51は、円筒形チューブの形状を有し、円筒形本体61を囲む。外側シェル51は、吸引ヘッド5の半径方向外側の範囲を定める。

外側シェル51は、凹部57によって分離される一連の歯58を含む上流端部を含む。歯58は、長手方向軸43の周囲で外側シェル51の円周方向に沿って互いから離間している。

これらの凹部57は、外側シェル51を通り抜ける側面開口部である。これらは、例えば吸引ヘッド5が第1のコンテナ1の下部に接触したときに、吸引ヘッド5の吸引現象を制限することを可能にする。さらに、スラッジ中に存在するいくつかの粒子/集合体が、これらの凹部57を通って吸引ヘッド5から排出され得る。

ストレーナー52は、図7でさらに詳細に表す。

ストレーナー52は、ストレーナーのパンチ穴54のための利用可能な面積を最大化し、第1の粉砕ツール70を位置付けることを可能にするようにして画定された、ドーム形状中心部分55を含む。中心部分55は、中心貫通穴53を備える。ロッド64がこの中心穴53を通過する。

ストレーナー52は、その詰まりを制限することによって、流出物が吸引部材4を通って流れることを可能にするよう、中心穴53の周辺部に複数のパンチ穴54も含む。ストレーナー52のこれらのパンチ穴54は、ストレーナーの下流に位置する設備に受け入れ可能な粒子の最大サイズに適合した直径を有する。これらのパンチ穴54の総面積は、ストレーナー52のドーム形状により、先端部44および下流の配管(特に可撓性ホース31)の断面積の2〜3倍ほどを表し、これは、吸引ヘッドにおける損失水頭(head losses)を制限するためのものである。

図3〜図6を一緒に参照すると、円筒形本体61は、第1の粉砕ツール70と、第1の粉砕ツール70の下流に位置するストレーナー52と、を包囲する。

円筒形本体61は、その下流部分に、長手方向軸43を中心としてステーター50に対して円筒形本体61を回転可能に駆動するリングギア62を含む。

第1の粉砕ツール70は、第1のブレード71と、第2のブレード72と、両方のブレード71、72を機械接続するバー形状中心要素74と、を含む。

第1の粉砕ツール70は、単一部品として作られている。第1の粉砕ツール70は、可撓性の疎水性材料、好ましくは、天然ゴム、EPDM、またはさらには高密度ポリエチレンなどのエラストマー、を含む材料で作られ、そのショアA硬さは、典型的には70〜90Sh Aである。

第1のブレード71および第2のブレード72は、吸引部材の長手方向軸43に対して傾斜している。これらのブレードは、ストレーナー52に接触してこれをこすって、その詰まりを制限するように構成されている。

ブレード71、72はまた、依然としてスラッジ中に存在する、特にパンチ穴54の直径より大きい直径を有する、大きいサイズの粒子または集合体を粉砕して、これらの粒子/集合体がストレーナー52を詰まらせるのを防ぐように構成されている。

中心要素74は、好ましくは本体の軸43の方向に実質的に直交する長手方向に沿って延びる。中心要素74は、その長手方向端部のそれぞれにおいて本体61と堅く一体になっている。第1の粉砕ツール70は、これによって、円筒形本体61と堅く回転可能に一体になる。

ロッド64が挿入される中心穴73が、中心要素74を通り抜ける。このロッド64は、以下で説明する第2の粉砕ツール76をストレーナー52に対して回転可能に駆動するように構成されている。

ローター6は、表される実施形態では、4つのノズル60を含む。ノズル60は、円筒形本体61の壁に部分的に収容され、円筒形本体61内へと半径方向内側に開いている。ノズル60は、円筒形本体61の円周方向に沿って均等に分布している。

ノズル60は、ブレード71、72と接触して、加圧液体、典型的には水を注入するために、長手方向軸43に実質的に直交した向きにある。図3の表示面では、2つのノズルは、例えば半径方向Y-Yに沿って加圧水を注入するように構成されている。

ノズル60は、ブレード71、72の上流面と接触して加圧水を注入して、この場所においてスラッジを局所的に希釈することによってこれらのブレード71、72と接触しているスラッジを粉砕するのを容易にするように構成されている。

ノズル60はまた、ブレード71、72の下流面と接触して加圧水を注入して、ブレード71、72によりストレーナー52をこするのを容易にし、また、この場所においてスラッジを局所的に希釈することによってストレーナー52を洗浄するように、構成されている。

ノズル60は、これによって、吸引ヘッド5内を流れるスラッジを希釈するための手段の役割を果たす。ノズル60は、スラッジを希釈するための液体の局所的な供給を可能にし、これにより、放射性流出物を第1のコンテナ1から第2のコンテナ2に移動させるために放射性流出物の全体的な希釈を減少する可能性をもたらす。

第2の粉砕ツール76は、つめ77のセット76を含む。このつめのセット76は、第1の粉砕ツール70の上流で、吸引ヘッド5の直径に沿って延びる。言い換えれば、ブレード71、72は、吸引部材4の長手方向43に沿ってストレーナー52とつめ77との間に位置する。つめのセット76は、円筒形本体61から、また外側シェル51から、吸引部材4の長手方向軸43に沿って、吸引部材4から外側に突出している。

図3に表す実施形態では、セット76は、4つのつめ、すなわち、吸引部材4の長手方向軸43に実質的に平行に向けられた2つの中心のつめ77と、吸引ヘッド5から半径方向外側に傾斜している2つの側方のつめ77と、を含む。

つめのセット76は、これによって、スラッジ中に存在する粒子/集合体の第1の粉砕を行うのに使用され、その後、このスラッジはブレード71、72に接触する。

第1の粉砕ツール70およびつめのセット76は、吸引ヘッド5のためのスラッジ粉砕手段7を形成する。

粉砕手段7は、ストレーナー52を通じたスラッジの排出を促進することによって、ストレーナー52の詰まりを制限する。粉砕手段7およびノズル60は、これによって、一緒になって、ストレーナー52のための洗浄および詰まり除去手段を形成する。

駆動手段9は、吸引部材の長手方向軸43を中心としてローター6を回転可能に駆動するように構成されている。駆動手段9は、電力ケーブル91と、モーター92と、歯付きホイール93と、少なくとも1つのベアリング94と、を含む。

電気ケーブル91は、本体40に沿って、吸引部材4の長手方向軸43に沿って延びる。電気ケーブル91はモーター92に電力を与える。モーター92は、長手方向軸43を中心として歯付きホイール93を回転可能に駆動する。この歯付きホイール93は、円筒形本体61のリングギア62と噛み合い、長手方向軸43を中心として円筒形本体61を回転可能に駆動する。ベアリング94は、ローター6が外側シェル51に対して回転可能に可動であることを可能にする。

ノズル60は、液体供給手段8によって加圧液体を供給される。これらの液体供給手段8は、水供給ホース81と、チャネル82と、を含む。

加圧水供給ホース81は、本体40に沿って、吸引部材4の長手方向軸43に沿って延びる。水供給ホース81および電気ケーブル91は、本体40のいずれかの側の横に位置する。

供給ホース81は、ノズル60に加圧水を供給するチャネル82に流体接続される。チャネル82は、円筒形本体61の壁の内部で、円筒形本体61に沿って延びる。

第1のコンテナ1から第2のコンテナ2へスラッジの放射性流出物を移動させる方法について以下で説明する。

まず、吸引部材4が、リンクアーム33を通って、放射性流出物を収容する第1のコンテナ1に挿入される。吸引ヘッド5は、リンクアーム33によって放射性流出物と接触する。このリンクアームは、第1のコンテナ1から離れたところにいて放射線から保護されている人間オペレータによって遠隔操作される。

放射性流出物は、吸引ヘッド5によって局所的に吸引される。つめのセット76は、大きいサイズの粒子/集合体の事前粉砕を行う。次に、スラッジは、ノズル60によって局所的に希釈され、ブレード71、72によって再び粉砕される。

次に、スラッジは、ストレーナー52のパンチ穴54のところでストレーナー52を通過するが、残りの集合体/粒子は、排出されるか、または粉砕手段7によって粉砕され続ける。ストレーナー52を通過した流出物は、本体40の内側を先端部44まで、そして可撓性ホース31に沿って、第2のコンテナ2まで吸引される。

リンクアーム33は次に、吸引部材4を第1のコンテナ1内の別の場所へと動かすように遠隔操作される。放射性流出物の吸引動作が終了すると、リンクアーム33は、吸引部材4を第1のコンテナ1から取り外すように遠隔操作される。吸引部材4は、洗浄および除染される。

当然、さまざまな変更が、前述の本発明に対し、本発明の開示の範囲から逸脱することなく、当業者によってもたらされ得る。

特に、ノズル60は、円筒形本体61内ではなく、外側シェル51内に収容され得る。

ノズル60の数はさまざまであってよく、その分布は、特にブレード71、72の数に応じて、円筒形本体61周辺で不均一であってよい。長手方向軸43に対するノズル60の向きは、例えばブレード71、72の形状に応じて可変である。

流出物を希釈するのに用いられる液体は、好ましくは水媒体であるが、必ずしも水媒体とは限らない。

ブレード71、72および/またはつめ77は、少なくとも部分的に、スラッジを浮遊させてその吸引を容易にするために使用されてもよい。

ブレード71、72およびつめ77の数、分布、および長手方向軸43に対する向きは、さまざまであってよい。さらに、つめのセット76は、スラッジがスラッジの流出物の取り込みに有害とならないレオロジーを有する場合は、オプションである。

ストレーナー52の形状は、特にブレード71、72の形状に応じて、さまざまであってよい。さらに、ブレード71、72は、ストレーナー52の下流にも存在し得る。

1 第1のコンテナ
2 第2のコンテナ
3 移動手段
4 吸引部材
5 吸引ヘッド
6 ローター
7 スラッジ粉砕手段
8 液体供給手段
9 駆動手段
30 ポンプ
31 可撓性ホース
33 リンクアーム
36 テレオペレーション装置
40 本体
41 第1の把持要素
42 第2の把持要素
43 長手方向軸
44 先端部
50 ステーター
51 外側シェル
52 ストレーナー
53 中心貫通穴
54 パンチ穴
55 ドーム形状中心部分
57 凹部
58 歯
60 加圧水注入ノズル
61 円筒形本体
62 リングギア
64 中心ロッド
70 第1の粉砕ツール
71 第1のブレード
72 第2のブレード
73 中心穴
74 バー形状中心要素
76 第2の粉砕ツール
77 つめ
81 水供給ホース
82 チャネル
91 電力ケーブル、電気ケーブル
92 モーター
93 歯付きホイール
94 ベアリング

Claims (15)

1. 特に放射性環境において使用可能なスラッジ吸引ヘッド(5)であって、
   ストレーナー(52)と、
   前記吸引ヘッドのローター(6)の一部であるスラッジ粉砕手段(7)であって、前記粉砕手段(7)は、前記ストレーナー(52)に対して少なくとも部分的に回転可能に可動であり、前記ストレーナー(52)の上流でスラッジを粉砕するように構成されている、スラッジ粉砕手段(7)と、
   前記ストレーナー(52)の上流でスラッジを希釈するように構成されたスラッジ希釈手段(60)と、
   を含む、スラッジ吸引ヘッド(5)。
2. 前記ストレーナー(52)の詰まりを制限するように構成された洗浄/詰まり除去手段(7、60)を含む、請求項1に記載の吸引ヘッド(5)。
3. 前記粉砕手段(7)は、
   前記ストレーナー(52)に対して回転可能に可動であるように構成された第1の粉砕ツール(70)と、
   前記ストレーナー(52)に対して回転可能に可動であるように構成され、前記第1の粉砕ツール(70)の上流に位置する、第2の粉砕ツール(76)と、
   を含む、請求項1または2に記載の吸引ヘッド(5)。
4. 少なくとも前記第1の粉砕ツール(70)は、前記ストレーナー(52)に接触し、前記ストレーナー(52)をこするように構成されている、請求項3に記載の吸引ヘッド(5)。
5. 前記粉砕手段(7)は、少なくとも1つのブレード(71、72)および/または1つのつめ(77)を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
6. 前記粉砕手段(7)の少なくとも一部が、エラストマーなどの可撓性の疎水性材料で作られている、請求項1から5のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
7. 前記希釈手段(60)は、前記粉砕手段(7)と接触して、液体、好ましくは水性液体を注入するように構成されている、請求項1から6のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
8. 前記希釈手段(60)は、少なくとも1つの流体注入ノズルを含む、請求項7に記載の吸引ヘッド(5)。
9. 前記希釈手段(60)は、前記吸引ヘッドの長手方向軸(43)に実質的に直交する方向(Y-Y)に沿って圧力下で液体、好ましくは水性液体を注入するように構成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
10. 前記ストレーナー(52)は、ドーム形状中心部分(55)を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
11. 前記粉砕手段(7)に加えて、円筒形本体(61)を含むローター(6)を含み、
    前記粉砕手段(7)の少なくとも一部が、前記円筒形本体(61)と堅く一体となることによって前記円筒形本体(61)の内側に位置する、請求項1から10のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
12. 前記粉砕手段(7)および前記希釈手段(60)を少なくとも部分的に囲む外側シェル(51)を含み、少なくとも1つの側面開口部(57)が、前記外側シェル(51)を通り抜けている、請求項1から11のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)。
13. 特に放射性環境で使用可能なスラッジ吸引部材(4)であって、
    請求項1から12のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)と、
    前記粉砕手段(7)の少なくとも一部を前記ストレーナー(52)に対して回転可能に駆動するための手段(9)と、
    前記希釈手段(60)のための液体供給手段(8)と、
    を含む、スラッジ吸引部材(4)。
14. 特に放射性環境で使用可能なスラッジ移動手段(3)であって、
    請求項13に記載の吸引部材(4)と、
    前記吸引部材(4)の把持部材(33)と、
    第1のコンテナ(1)に対する前記把持部材(33)の動きを遠隔操作するように構成されたテレオペレーション装置(36)と、
    を含む、スラッジ移動手段(3)。
15. 特に放射性環境で使用可能なスラッジ吸引方法であって、
    請求項1から12のいずれか一項に記載の吸引ヘッド(5)、請求項13に記載の吸引部材(4)、および/または請求項14に記載の移動手段(3)による、スラッジ吸引方法。

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