JP2021047202A - 有害な放射性同位体除去のための移動式処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
以下の関連出願は、それらの全体が参照により明示的に援用される。
「放射性廃棄物材料からの放射性同位体分離で用いる水中用フィルタ」と題され、2013年3月26日に出願された、現在係属中の米国出願13/850,890、および、13/850,890が優先権を主張する2012年3月26日に出願された仮出願61/615,516、
上記で先にリストされた61/615,516の利益を同様に主張する、「液体廃棄物材料からの放射性同位体分離のためのシステムにおける同位体特有媒体樹脂の選択的再生」と題され、2013年3月26日に出願された、現在係属中の米国出願13/850,908、
「軽水システム内の放射性廃棄物および原子炉水からのトリチウム分離のための先進的なトリチウムシステム」と題され、2013年4月15日に出願された、現在係属中の米国出願13/863,206、および2010年4月2日に出願された仮出願61/320,515、および
「放射性廃棄物および原子炉水からのトリチウム分離のための先進的なトリチウムシステムおよび先進的な浸透システム」と題され、2011年4月4日に出願された、米国出願13/079,331、特許仮出願であって、13/863,206が両方に優先権を主張している、米国出願13/079,331、特許仮出願、並びに、
「有害な放射性同位体除去のための移動式処理システム」と題され、2014年6月24日に出願され、本願が優先権を主張する米国仮出願62/016,517。
[発明の分野]
本発明は、概して、核廃棄物改善に関し、具体的には、核処理廃水からの放射能汚染除去のための移動式処理システムに関する。移動式システムは、完全に拡張可能で、大規模な産業核廃水浄化プロジェクトを世界的に提供でき、従来の国内および国際輸送インフラストラクチャで輸送可能である。
[背景]
豊富で安いエネルギ生産の世界的な必要性により、原子力発電は、世界人口の増大と共に指数関数的に増加している。初めての商用原子力発電所は、1954年6月に運転を開始した。そのとき以来、原子力発電は、375,000MWeを超える総容量で、31か国において操作可能な443基を超える商用原子炉が存在するまでに増加した。現在、2015年現在で、約66基を超える原子炉が建設中である。増加した原子力生産は、核廃水改善の増大を必要とする。
以前に更なる処理のために現場から汚染物質を輸送する必要がないように、更なるモジュールが廃水改善処理中に水から除去された汚染物質の更なる処理に利用可能であることも有利であろう。本開示に説明されているようなオールインワンの移動式であり、モジュール式であり、そして拡張可能な廃水改善および汚染物質後処理システムは、任意の所定の現場に完全な解決策を提供し、危険物質の輸送を縮小し、実装コストを低減し、標準的な既存実務の全体的な複雑さを縮小するのに有利であろう。
[関連技術の説明]
先行技術の議論において、「移動式放射性液体廃棄物処理設備」と題され、2011年9月7日に発行された中国特許第101229949号は、放射性廃水のための移動式処理装置を一般的に説明している。この装置は、保護車両と、熱保存キャビンと、廃水処理システムと、PLC制御システムと、外部接続パイプラインとを備え、廃水の処理システムは、液体および固体のセパレータ、前フィルタ、限外フィルタ、セキュリティフィルタ、2レベルの逆浸透フィルタ、並びに組み合わされた吸着装置からなり、PLCシステムは、PLC、流量計、伝導率計、放射線検出器、並びに圧力制御装置からなる。本発明は、大流量の条件下での核種および小規模の低い遮断と吸着効率との間の矛盾を解決する。その一方で、本発明は、複数の技術の統合、および放射性廃水の移動式処理装置の保護の問題を解決し、全体処理での自動運転、安全性および信頼性を実現する。この特許が開示しないのは、モバイル処理システムである。このモバイル処理システムは、現場間および現場での増加した移動性、個別モジュール内で複数の異なる廃水改善処理を行なう能力のモジュール性、並びに所定プロジェクトに必要なより迅速なシステム処理時間のために複
数の処理特有モジュールを加えるシステム拡張可能性のために、標準サイズのインターモーダルコンテナから輸送されると共に操作されるように設計されている。
[発明の概要]
本発明についての最も良い理解は、以下に示される明細書および特許請求の範囲を読むことにより得られることになるが、この概要は、本発明の新しく有用な特徴のいくつかを読者に教えるために提供される。勿論、この概要は、本発明の特徴の全ての完全な長い話であるようには意図されておらず、また、本願の説明の終わりに提供される請求項の幅を制限するように決して意図もされてない。
任意の所定の現場に完全な解決策を提供するのに、また、危険物輸送、実装コスト、並びに標準的な既存実務の全体的な複雑さを低減するのに極めて有利である。
実施形態では、システムおよび方法は、変更された輸送可能なインターモーダルコンテナ(1例:ISOのコンテナ)を利用するために開示され、あるいは、処理システムの様々なサブシステムの構成要素を含むカスタム設計されたコンテナ(以下、全ての筐体コンテナは、特に明記しない限りスキッドと称される)を利用するために開示される。スキッドは、システムを処理現場へ輸送するために使用されたトレーラに留まり、このトレーラから操作されてもよく、あるいは、スキッドは、降ろされ、互いに隣接して置かれ、または積み重ねられてもよい。システムと使用するインターモーダルコンテナの例には、変更されたISO運送用コンテナがある。しかしながら、従来のインターモーダル貨物輸送の規則に従った他のコンテナが使用されてもよい。
特有のモジュール)が追加または除去されてもよい。最終期限の要求次第では、より迅速
な処理時間が、複数の特定スキッドを加えることにより達成され得る。
必要に応じ、自分自身が辞書編集者の役を担い得ることを充分に認識している。発明者は、自分自身が辞書編集者として、本明細書及び請求項において、特に明確に注記無き場合は、語句は平易で一般的な意味においてのみ使用するよう明確な語句選択を行い、また、用語に「特別な」定義づけを行う場合にはその旨明記し、平易で、一般的な意味と比べ如何にその意味が異なるかを説明するものとする。「特別な」定義づけを適用することを意図する明確な記述がない場合、発明者の意図および願望は、単純で、平易で、一般的な用語の意味が本明細書および請求項の解釈に適用されることである。
以下の記載において、また説明の目的で、多数の特定の詳細、処理時間、および/または特定の式値は、例示的な実施形態の様々な態様についての完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、ここにおける装置、システム、および方法は、これらの特定の詳細、処理時間、および/または特定の式値を要することなく実施されてもよいこ
とは当業者により理解されるであろう。他の実施形態が利用されてもよく、また、ここにおける装置、システム、および方法の範囲から逸脱することなく、構造的および機能的変更がなされてもよいことは理解される。他の例では、既知の構造および装置は、例示的な実施形態を不明瞭にしないようにするためにより一般的に示され、または考察される。多くの場合において、運転の記載は、特に運転がソフトウェアにおいて実行されることになっている場合に、人が様々な形態を実施できるように十分にされている。開示された実施形態が適用され得る多数の異なる代替の構成、装置および技術があることは注目されるべきである。実施形態の十分な範囲は、以下に記載される例に制限されない。
<システムの概略>
上述のように、MPS機器は、インターモーダルコンテナまたはスキッドに含まれている。例示的なコンテナは、ISO輸送コンテナがあり、それらは、トラック、鉄道、船、航空機および他の従来の産業輸送媒体を含む既存のインフラストラクチャ上で、必要に応じて世界中の現場へ迅速かつ容易に輸送することができる、広く用いられている標準化されたコンテナである。さらに、カスタム設計された筐体を使用してもよい。本開示の目的のために、MPSコンテナは、以後、スキッドと称される。
<モジュール方式>
モジュール方式は、効果的で、効率的で、フレキシブルで、展開可能な改善システムの重要な態様である。個別のモジュール内の個別の処理を含むことにより、より良い改善カスタマイズを可能にし、必要な処理のみが現場に運ばれることを可能にし、発送および処理コストを低減する。いかなるときも、処理を追加または除外して、現場改善への段階的アプローチを可能にしてもよい。移動式処理モジュールは、輸送、セットアップするのがより容易で、コスト効率がより良い。例えばインターモーダル容器等の標準発送寸法により、簡単でコスト効率の良い輸送のために容易な積み重ねが可能になる。地域の地形によって必要に応じ、積み重ねを含む任意の構成で処理がセットアップされ得るのでモジュール方式は、より容易なセットアップも可能にする。モジュール方式は、スキッドメンテナンスのために容易なスキッド交換または容易な段階的撤去も可能にする。各モジュールは、任意の構成における任意のスキッド間での迅速かつ容易な接続/分離のために、標準サイズの迅速分離部を装備している。
<拡張性>
モジュールのサイズ:
拡張性は、効果的で、効率的で、展開可能な改善システムへの別の重要な態様である。特定の改善現場の必要性に適切である寸法にされたモジュールを用いることにより、輸送、セットアップ、および運転のコストが低減される。実施形態で示されたモジュールは、6.1m(20フィート)のインターモーダルコンテナに入るように設計されているが、他のコンテナサイズもあり得る。
いくつかの廃棄物改善現場は、最終期限を守るためにより厳しい処理時間要求を有し得る。ときには、与えられた改善プロジェクトの範囲が大きすぎて、従来の構成では、その時間拘束に対応することができないであろう。これらの状況において、追加モジュールを持ち込むことは有益であろう。処理率を増加させると共に改善期限を守るために調和して完全に個別にまたは並行に使用される1つ以上の完全なシステムを持ち込むことはさらに有益となり得る。
図1の実施形態で示される構成では、複数のスキッドが核処理廃水から放射能汚染を取り除く上水処理を行なうために、運転モードDに配置される。貯蔵タンクからの流入水は吸着剤で処理され、濾過され、最後に、いかなる残留物も除去するためにイオン特有媒体(ISM)を用いて、コラム内で洗練される。
示された実施形態は、単一層(即ち、積み重ねられていない)の水平面上にスキッドが近接して位置している好ましいスキッド配置の例である。一定の現場については、地域の地形は好ましいスキッド配置を実現不可能にし得る。したがって、高度、距離およびシステム設置面積を考慮する必要がある。これらの或る現場では、複数のスキッドは、1つ以上の異なる高度で、より遠く離間され、または積み重ねられる必要があり得る。いくつかの実施形態では、追加ポンプがスキッド間に位置してもよく、ホース直径が大きくまたは小さくされてもよく、および/または所望の圧力および流れの状態を達成するために他のシステム構成要素のセッティングが変更されてもよい。いくつかの実施形態では、ポンプ要求を低減してエネルギーコストを節減するために、重力の利点として高度差が用いられてもよい。
図5および6は、図1のシステムの主要な機械的構成要素のより詳細な図を示す。「S」が付けられた円はサンプルが取られることになる場所を示す。破線と接続された円は、システムの監視および制御のためにデータを提供するために実装され得る計装を示す。処理される水は、貯蔵タンクから第1の供給/混合タンクT−100内へポンプP−150で送り込まれる。粉末の吸着剤またはイオン交換材料は、第1の供給/混合タンクT−100内への供給速度を制御する固体フィーダ内へ充填される。
図7〜12は、5つの例示的実施形態のスキッドの詳細な配管図である。示された実施形態では、全てのスキッドは、再循環前に液体が流れ込む、または廃棄前に廃棄物が集まるサンプを装備している。示された実施形態では、各サンプは1つ以上のドレインを有し、各々の前に(上流に)ボールバルブがある。制御および固体供給スキッド140(図7)は、スキッドの第1端に配置された1つのドレインおよび(通常、閉鎖状態にロックされた)1つのボールバルブV−501を示している。供給/混合スキッド130(図8)のサンプには3つのドレインがあり、第1端の1つは(通常、開放状態にロックされた)ボールバルブV−121を備え、第2端の2つは(両方が通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−103およびV−122を備えている。固体除去フィルタスキッド120(図9)のサンプには3つのドレインがあり、第1端の2つは(両方が通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−202およびV−217を備え、第2端の1つは(通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−218を備えている。限外フィルタスキッド110(図10)のサンプには3つのドレインがあり、第1端の2つは(両方が通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−301およびV−316を備え、第2端の1つは(通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−317を備えている。イオン特有媒体スキッド100(図11〜12)のサンプには3つのドレインがあり、第1端の1つは(通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−412を備え、第2端の2つは(両方が通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−401およびV−413を備えている。
(通常、開放状態にロックされた)ボールバルブV−106を通って、可変速度の第1の供給/混合ポンプP−150内へと進み続けることになる。(通常、閉鎖状態にロックされた)ボールバルブV−108が開放される場合、給水の一部分は、2次配管を通って移動してもよく、その後、第1の供給/混合ポンプP−150を迂回し且つ主要な流れに加わるためにチェックバルブCV−103を通って移動してもよい。第1の供給/混合ポンプP−150には、(通常、閉鎖状態の)ボールバルブV−109および(通常、閉鎖状態にロックされた)V−107を有する2つの更なる出口があり、1つあるいは両方のバルブが開放される場合に余分な水がサンプに導かれる。
を通って第2供給/混合タンクT−101を出る。処理水の大部分あるいは全ては、一次配管を通って、且つ(通常、開放状態にロックされた)ボールバルブV−116を通って、第2の供給/混合ポンプP−152内へと、可変速度で進み続けることになる。第2の供給/混合ポンプP−152(図8)の速度は、限外フィルタポンプP−350(図10)への入口で一定圧力を維持するために調整される。固体除去フィルタが装着されると、その差圧が増大することになり、それに従って、第2の供給/混合ポンプP−152(図8)の速度が増加することになり、固体除去フィルタの下流の一定圧力を維持する。限外フィルタポンプP−350(図10)への入口で一定圧力を維持することにより、固体除去フィルタを通った流れは、限外フィルタポンプP−350(図10)の流量と一致するはずである。これは、また、限外フィルタポンプP−350(図10)の吸引側で正圧が維持されることを保証する。
閉鎖された)ボールバルブV−205を有する更なる出口を、固体除去フィルタポンプP−250は有する。更に、主要出口直後、(通常、閉鎖された)ボールバルブV−226が開放された場合、余分な処理水はサンプへ流れてもよい。しかしながら、殆どの水は、(通常、開放された)ボールバルブV−207およびチェックバルブCV−202を通って一次配管へ戻ることになる。
、図11のイオン特有媒体スキッド100への輸送のためのフレックスホースH−004内へと進むことになる。
M容器として順に選択される。スタンバイISM容器は、その後、新しいISM容器と交換される。示された実施形態では、ISM容器VSL−463はスタンバイ状態にある。各ISM容器が使用される時間の長さは、用いられる特定ISMおよび除去される対象とされた同位体に依存する。
図13は、(例示的実施形態である)供給/混合スキッドのための例示的実施形態であるサンプル筐体内の機械的構成要素を示す図である。実施形態では、第1サンプルは、(図8の)第1の材料/混合ポンプP−150より下流で採取される。サンプルは、ゲートバルブV−130を通って且つサンプルバルブアセンブリMVD−100を通って送られる。サンプルの一部分は、サンプルポートS−100へ向かわされ、その次にチェックバルブCV−130を通って、そして最後にサンプへと出る。サンプルの残りは、ゲートバルブV−131に送られ、チェックバルブCV−131、そして次に、(図8の)第2の供給/混合タンクT−101のちょうど上流の一次配管へ戻される。第2のサンプルは、(図8の)第2の供給/混合ポンプP−152から下流で採取される。図13の実施形態を続けると、サンプルは、ゲートバルブV−132を通って且つサンプルバルブアセンブリMVD−101を通って送られる。サンプルの一部分は、サンプルポートS−101へ向かわされ、その次にチェックバルブCV−132を通り、そして最後にサンプへと出る。サンプルの残りはゲートバルブV−133、チェックバルブCV−133に送られ、そして次に、第2の供給/混合タンクT−101の直前で一次配管へ戻される。
ルブCV−232を通って、そして最後にサンプへと出る。サンプルの残りは、ゲートバルブV−233、チェックバルブCV−233に送られ、そして次に、(図9の実施形態で示された)スキッドの第2端で一次配管へ戻される。
実施形態では、(図7および図19の)制御および固体供給スキッド140は、制御システムを収容する。このシステムは、システム全体に処理ロジックを提供するためにアレン−ブラッドリーまたは互換性のあるコンパクト・ロジックス・プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)を利用する。制御パネルの面に取り付けられたタッチスクリーンHMIは、制御システム全体へのアクセスを提供する。但し、高度なロジックにより、処理の非常に簡単なスタートおよびストップが可能になる。このシステムは、制御スキッドで監視運転および制御運転のためのローカルインターフェイス、および監視のみのためのリモート制御ルームインターフェイスの両方を提供する。スキッド運転制御およびインターロックに加え、制御システムは、スキッド毎にデータ記録および報告、放射検出監視およびビデオカメラ監視を提供する。制御のための運転空間は、物理的なスキッドの利用可能空間の半分を必要とする。残りの半分は、図7に示されるような固体供給システムを収容する。示された実施形態では、制御スキッドは、制御および固体供給スキッド140を形成するために、固体供給スキッドと組み合わされる。いくつかの実施形態では、制御スキッドおよび固体供給スキッドは分離している。制御が、完全に現場で、遠隔でまたは両方で生じてもよい。現場制御が完全に制御スキッド内で生じてもよいし、組み合わされた制御および固体供給スキッド140内で生じてもよいし、あるいは遠隔に位置した制御ステーションから、または例えばスマートフォン、タブレットおよびラップトップコンピュータ等の移動式の装置からの遠隔制御で増強されてもよい。
<一般的計装>
図17は、典型的なゲージバルブおよび圧力差表示トランスミッタ(PDIT)マニホルドを示す。
<サンプ計装>
実施形態では、全てのスキッドは、サンプを有し、また、全てのサンプは、漏洩が検出された場合に漏洩検出アラームに信号を送る少なくとも1つの漏洩検出トランスミッタを有する。各漏洩検出データラインは、少なくとも1つのインターロックを有する。実施形態では、制御および固体供給スキッド140(図19)は、1つの漏洩検出トランスミッタLDT−500を有し、このトランスミッタは、インターロックI1を装備した漏洩検出アラームLDA−500に接続されている。供給/混合スキッド130(図20)は、2つの漏洩検出トランスミッタLDT−100およびLDT−101を有し、これらのトランスミッタは、漏洩検出アラームLDA−100およびLDA−101にそれぞれに接続され、これらのアラームは両方とも、インターロックI1およびI4を装備している。実施形態では、固体除去フィルタスキッド120(図21)は、2つの漏洩検出トランスミッタLDT−200およびLDT−201を有し、これらのトランスミッタは、漏洩検出アラームLDA−200およびLDA−201にそれぞれに接続され、これらのアラームは両方とも、インターロックI1およびI4を装備している。限外フィルタスキッド110(図22)は、2つの漏洩検出トランスミッタLDT−300およびLDT−301
を有し、これらトランスミッタは、漏洩検出アラームLDA−300およびLDA−301にそれぞれに接続され、これらアラームは両方とも、インターロックI1およびI4を装備している。イオン特有媒体スキッド100(図23−24)は、2つの漏洩検出トランスミッタLDT−400およびLDT−401を有し、これらトランスミッタは、漏洩検出アラームLDA−400およびLDA−401にそれぞれに接続され、これらアラームは両方とも、インターロックI1およびI4を装備している。
<環境監視計装>
実施形態では、全てのスキッドは、少なくとも1つの温度トランスミッタおよび少なくとも1つの放射線検出トランスミッタも装備している。制御および固体供給スキッド140(図19)は、固体充填室の温度トランスミッタTT−502を使用して、ハンドインジケータHI−502、湿気インジケータMI−502、および温度インジケータTI−502へ周囲温度を送信する。放射線検出トランスミッタRDT−510は、放射線インジケータRI−510へ放射線レベルを送信するために制御ルームで使用される。供給/混合スキッド130(図20)は、周囲のスキッド温度データを温度インジケータTI−102および湿気インジケータMI−102に送信する温度トランスミッタTT−102を有する。放射線レベルは、放射線検出トランスミッタRDT−110により監視され、放射線インジケータRI−110へ送信される。
<流れの制御>
実施形態では、制御および固体供給スキッド140(図19)以外の全てのスキッドは、スキッドの内部での流れと同様に、スキッド内への流れおよびスキッド外への流れを調整するための、モータ作動式ボールバルブを有する。
キッドからの流れは、イベントコントローラYC−101により制御されるモータ作動式ボールバルブMOV−101(故障したままの状態)により調整される。モータ作動式バタフライバルブMOV−102は、吸着剤材料の送りが中断されるときに、真空破壊として機能する。このバルブは、運転中は通常、閉鎖されていて、位置的に機能しない。吸収材料の流れが停止されると、MOV−102は、真空を破壊するために且つ更なる材料がシステム内に引き込まれるのを防止するために開放される。MOV−102は、イベントコントローラYC−102により制御される。
ーラSC−450に接続されるフローインジケータFI−400に更に接続されるフロー・インジケート・トランスミッタFIT−400に接続される。
<圧力インジケータおよび制御>
実施形態では、圧力はスキッドの全てにおける臨界点で監視される。
と出口との間に位置している。PDIT−400、PDIT−401、PDIT−402およびPDIT−403は、圧力差インジケータPDI−400、PDI−401、PDI−402、およびPDI−403にそれぞれ接続される。圧力インジケータトランスミッタPIT−402は、モータ作動式ボールバルブMOV−422の直前に配置され、圧力インジケータPI−402に接続される。
<ポンプ制御>
実施形態では、供給/混合スキッド130(図20)は、2つのポンプを有する。第1の供給/混合ポンプP−150は、インターロックI1およびI2を装備した、可変周波数ドライブVFD−150に接続される。可変周波数ドライブVFD−150は、イベントコントローラYC−150AおよびYC−150B、イベントインジケータYI−150AおよびYI−150B、およびスピードコントローラSC−150に接続される。第1の供給/混合ポンプP−150の制御は、データリンクを介して第1の供給/混合タンクT−100のレベル制御に接続される。第1の供給/混合タンクT−100内のレベルは、第1の供給/混合ポンプP−150の速度の調節を通して自動的に制御されることになる。第1の供給/混合タンクT−100内のレベルは入口供給流量が出口流量と一致するように制御される。
とになる。フィルタが装着され、膜間圧が上昇するにつれて、限外フィルタポンプP−350速度は、流量設定値を維持するために増加することになる。限外フィルタポンプP−350は、ISM供給ポンプP−450(図23)への入口にて正圧が維持されることを保証する大きさにされることになる。
<他の計装>
図19は、例示的実施形態の制御および固体供給スキッド140の計装を示す図である。換気システムは、湿気インジケータ/コントローラMIC−511により監視及び制御される。ブロワB−505は、イベントコントローラYC−505により制御される。固体フィーダFDR−501内の粉末吸着剤またはイオン交換材料の質量は、重量トランスミッタWT−501により監視され、重量インジケータWI−501により表示される。レベルスイッチ低LSL−502は、ホッパT−502内の吸着剤の量があまりにも低いときに、レベルアラームインジケータLAL−502にステータスを送信するために、ホッパT−502内で用いられる。イベントコントローラYC−503およびYC−504は、メカニカルバイブレータVIB−503およびVIB−504をそれぞれ制御するために用いられる。イベントコントローラYC−506は、モータ作動式バタフライバルブMOV−506を通ってホッパT−502内への吸着剤の供給速度を制御するために用いられる。イベントコントローラYC−502は、吸着剤の供給速度を調整するために、ホッパT−502と固体フィーダFDR−501との間の電動ロータリバルブRV−502を制御するために用いられる。スピードコントローラSC−501およびイベントコントローラYC−501は、固体フィーダFDR−501の速度を制御する。
−103、レベルスイッチ高LSH−103、およびレベルインジケートコントローラLIC−103に接続される。LIC−103は、第1の供給/混合ポンプP−150の制御に更に接続される。
<スタートアップ/公称値>
スタートアップ手順の実施形態では、配管システムは、複数の洗浄接続部を通じて注入されたクリーンな水により満たされ放出されることになる。RO拒絶供給流が、第2の供給/混合ポンプP−152で始動し、粉末吸着剤またはイオン交換材料供給が開始される。第1の供給/混合タンクT−100は、その通常運転レベルまで充填することを許容される。タンクがハイレベルに達すると、下流のポンプP−152、P−350、およびP−450は順に始動する。第2の供給/混合ポンプP−152は、第2の供給/混合タンクT−101レベル設定ポイントおよびその吸引における正圧の許容を有して始動される。限外フィルタポンプP−350は、その後、その吸引側圧力トランスミッタ上でその吸
引圧が許容を通じて正の値に達すると、始動することになる。ISM供給ポンプP−450は、その後、その吸引側圧力トランスミッタ上でその吸引圧が許容を通じて正の値に達すると、始動することになる。可変速ドライブは、緩やかなポンプ上昇のために定速まで設定されることになる。一旦、全てのポンプが速度を上昇させると、システムは自動制御に移行され、上述の通常運転シーケンスが引き継ぐ。
<最適なシステム運転>
ここで、使用済みSRF、UF、およびISM容器内で発生する計画された数のフィルタおよびISM容器を検討する。発生されるSRFの数は、どれだけの粉末吸着剤またはイオン交換材料が使用されるかに関係する。ベースライン運転は、水5,000m3当たり5つの使用済みSRFを発生するという見込みで、水1,000m3当たり400kgの吸着剤を用いることになる。吸着剤の使用は、1,000m3当たり100kgという低さになる可能性があり、その場合には、1つまたは2つの使用済みSRFとなるであろう。UFは、SRFを通過するコロイド性材料を充填する。予想では、水5,000m3当たり1つの使用済みUFが発生する。ISM容器は、5日間の運転後に使用済みになると予想されているので、水5,000m3当たり3.33個の使用済みISM容器を発生する。
実施形態では、制御/固体供給スキッド140(図7および図19)は、供給/混合スキッド(図8および図20)への吸着剤の流量を制御するのに使用される。供給/混合スキッド130(図8および図20)は、1日当たり300m3(55gpm)の流量で現場から水を受ける。この比率は、40分間の化学薬品との接触時間で水1000m3に対して100〜800kgの粉末の範囲に亘って粉末状化学薬品の追加を受け入れ、固体除去フィルタスキッド120(図9および図21)への連続的な流れを提供する。
<水改善>
逆浸透(RO)は、飲料水からより大きな粒子を除去するための半透膜を使用する浄水技術である。逆浸透では、加えられる圧力は、浸透圧に打ち勝つために用いられる。逆浸透は、溶液からバクテリアを含む多くのタイプの分子およびイオンを除去することができ、工業処理および飲用水製造の両方において用いられる。その結果、溶質が膜の加圧された側で保持され、純粋な溶媒が反対側へ移動することができる。逆浸透は、海水から飲料水を浄化して、水分子から塩やその他の廃物質を除去するのに使用することが最も一般的に知られている。逆浸透は、水改善の技術において全処理および高度な移動式処理の両方としてよく知られている。したがって、移動式処理システム内のスキッドとしてRO処理を含むことができることは明らかである。
●以下の工程を含む下流運転のための廃棄物供給を準備する供給準備及び混合
○廃水に正確に投与するために粉末吸着剤またはイオン交換材料を加える工程、
○500リットルまでのバッチ内で廃水および粉末を混合する工程、
○粉末の追加および混合の前後で廃水をサンプリングする工程、および、
○毎分7.5リットルの公称流量で下流処理に供給を送る工程
●第1段階濾過
○2.0μm(0.8のμm公称)の絶対濾過が達成されるものとする。
●第2段階濾過
○10,000ダルトン(Da)の絶対的濾過を達成することができる。
●ISM
○溶解されたストロンチウムの除去
○生産規模ISMのシミュレーション
●スキッド機器の運転のための制御システム
●配管、ポンプ、バルブ、およびパイロット運転を支援するのに必要な計装
●機器および人員のために適切な環境を提供するHVAC
●バルブを配列する等の定期的な運用のためのオペレータ関与を支援する遮蔽
●小さな設置面積および可搬性
●原寸のMPSのシステムと一致する地震耐力
パイロット実施形態は、MPSの近くの位置へ提供される460V、3相、50Hzである現場インタフェース電力を利用する。飲用に適していないクリーンな水は、システム洗浄のためのホースを介してMPS現場へ提供される。あるいは、システムから出力されたクリーンな水は、システムの定期的な洗浄のために別ルートで戻されてもよい。洗浄容量は、およそ1900L(500ガロン)になるであろう。フィルタおよびISMの除去及び交換のために、移動式クレーンがルーチン生産作業で用いられるであろう。処理機器および配管は、これらの作業中に偶発的な接触による損害のリスクを緩和するように配置することができ、必要であれば、ガードレールおよび/または構造が提供されるものとする。
●「JSME原子力発電所設計基準設計および建築基準」(2005年以降)
●「JSME原子力発電所設計基準溶接基準」(2005年以降)
●「JAEG原子力発電所地震耐力検査指針」
●補足書類は、次のものを含めて作成される必要があるであろう。
○「使用前検査」および
○「溶接検査」
<公称材料>
下の表3は、共通の機器仕様の実施形態をリストする。他の機器仕様も有り得る。
ここで、材料選択および耐食性に関する説明をすれば、2重に保証された316/316Lステンレス鋼がタンクのために選択され、また、316Lが、処理されているタンク
水の格納を提供することになる配管のために選択された。迅速な文字表示水化学仕様が、塩化物の予期される境界レベル、伝導率およびタンク水のイオン含有量を評価するために使用された。316Lが選択されたのは、316Lがこの環境で使用するのに評価され、容易に入手できるためである。さらに腐食のリスクを低減するために、その材料は、搬送に先立って硝酸で不動態化されるであろう。スプール配管は、溶接部を掃除し、次に、スプール配管全体は、組立て後に再び不動態化されることになる。タンク溶接部は、組立ての後に個々に掃除され、不動態化されることになる。
さらに、構造強度および地震安全性が下の表5、6、および7に含まれている。
放射線防護が最も重要であるので、放射性物質を蓄積するフィルタおよびISM容器は遮蔽部に囲まれる。SRFおよびUFのフィルタは、51mmの遮蔽炭素鋼に囲まれ、ISM容器は、25mmの炭素鋼遮蔽を有する。線量率が計算され、その目標は、オン−コンタクト線量率を5mSv/時間に制限することである。ソース項に基づき、線量率計算は、特性データからの平均ソース項より上の2つの標準偏差および完全に装着されたフィルターカートリッジであった。計算された線量率は、下の表で示されている。各容器は、放射線監視プローブを有することになり、運転領域は、一般領域放射線監視を有することになる。放射線検出は、ローカル制御スキッドおよび遠隔監視ステーションの両方で監視されることになる。
捕らえられたSr−90に起因して自己発熱により引き起こされた使用済みSRF、UF、およびISM容器のための温度制御がMPS運転の結果と共に検討された。SRFフィルタ(21.5ワット)、限外フィルタ(249.4ワット)、およびISM容器(1.3ワット)内で集められたSr−90からの自己発熱が評価された。周囲温度が40°Cの場合、周囲空気に晒された遮蔽部の温度に対して、湿乾式貯蔵部内の内部フィルタキャ二スタに対して、および乾式貯蔵部内のISM容器に対して、以下の結果が得られる。●固体除去フィルタ
○周囲条件に晒された遮蔽部の温度 41.75℃
○乾式貯蔵部キャ二スタ中心線の温度 63.8℃以下
○湿式貯蔵部キャ二スタ中心線の温度、47.3℃以下
●限外フィルタ
○周囲条件に晒された遮蔽部の温度 52.4℃
○乾式貯蔵部キャ二スタ中心線の温度 106.3℃以下
○湿式貯蔵部キャ二スタ中心線の温度 87.4℃以下
●ISM
○周囲条件に晒された遮蔽部の温度 40.22℃
○ISMベッド中心線温度 43℃以下
使用済みフィルタおよびISM容器が日の当たる所に貯蔵される場合、日射により外表面の更なる加熱の可能性がある。日射による加熱は、上記計算に含まれていなかった。日射から正確な加熱量を評価するのは、加熱量が気象条件に大きく依存するので難しい。入射する日射が1m2当たり700ワットで、5m/秒の適度な風がある場合、金属板は、周囲温度を超える19°Cに温まり得る。風が1m/秒である場合、金属板は、周辺気温を超える37°Cに温まる可能性がある。太陽で加熱されるとともに内部から加熱されている遮蔽部を通して、内部加熱は、このときに放散するはずであるので、キャニスタ中心線温度の同様の上昇が予期され得る。これらの温度は、フィルタキャ二スタあるいはISM容器により提供される格納境界線を損なわないであろう。水が208L/分で流れているときに処理において貯蔵された全てのSr−90からの熱は、0.019℃だけ水の温度を上げることになる。流れが中断されるとき、UFキャ二スタは、13℃/日で温まり、またSRFキャ二スタは、0.89℃/日の割合で温まる。
<漏洩防止/環境配慮/安全性>
システムは、漏洩、環境への損害および現場操作者の負傷を防止するように設計されている。
設計は、放射性物質が環境に漏洩するのを防止する。しかしながら、万が一、なんらかの放射性物質が一連の流れから放出された場合、堰設備、漏洩検出器設備および建物外に設置した配管等が、継ぎ目等の漏洩保護を含むように、いかなる漏洩放射性物質も拡散するのを防止するように設計されている。スキッド間の全ての処理ラインは、環境への流出防止のための二次格納容器を有するホースからなる。全てのフィルタ容器には適切な遮蔽が設けられる。
の場合には環境への漏洩の可能性をこの場合も軽減する。計装インターロックは、漏洩またはその他の不具合の場合に操作者および/または機械類が損傷するのを防止するために使用される。
<積重ね>
いくつかの実施形態では、スキッドは、システム設置面積を縮小するために他のスキッドの上部に積み重ねられてもよい。示された構成、図26A−26Dは、20フィート標準のインターモーダル輸送コンテナを用いた例示的実施形態である。示された図内のハッチングは、地面に接しているコンテナを示す。示されるような例示的積み重ね実施形態は、二段で積み重ねられたコンテナを示す。3つ以上のスキッドを高く積み重ねることを含めて、図示しない更なる積み重ね構成が可能である。他のスキッドサイズが用いられてもよい。更に、2つ以上の異なる大きさのスキッドを含む構成、例えば、2つの20フィートインターモーダルコンテナ上に40フィートインターモーダルコンテナを積み重ねた構成があり得る。いくつかの実施形態では、更なる構造的支持部、連結メカニズムおよび/またはアクセスポイントが、様々な積み重ね構成を見据えて含まれている。
Claims (32)
- モジュール式核廃棄物処理システムであって、
拡張可能性および再構成可能性をもたらすように動作可能に構成された2つ以上の処理モジュールであって、拡張可能性および再構成可能性は、標準化された接続および寸法的に標準化された処理モジュールのうちの少なくとも一方の使用によって達成された、2つ以上の処理モジュールを備え、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、
第1の処理モジュールへ入力された核処理廃水の化学的特性を監視するように構成され、前記監視は、手動および自動のうちの少なくとも一方であり、前記第1の処理モジュールは、測定された量の吸着剤を前記核処理廃水に混合するように構成され、前記測定された量は、前記核処理廃水の前記監視された化学的特性に基づいて化学量的に判定され、前記測定された量は、手動および自動のうちの少なくとも一方で前記システム内に供給され、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、
前記第1の処理モジュールからの出口で前記吸着剤処理水の化学的特性を監視するように構成され、前記監視は、手動および自動のうちの少なくとも一方であり、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、
前記吸着剤処理水の前記監視された化学的特性に応じて、前記吸着剤の前記測定された量を調整するように構成され、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、
前記吸着剤処理水を前記第1の処理モジュールの出口から第2の処理モジュールへ供給するように構成され、前記第2の処理モジュールは、イオン交換媒体を含む1つ以上の容器を備え、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、
前記第2の処理モジュールからの出口で前記水の前記化学的特性を監視するように構成され、前記監視は、手動および自動のうちの少なくとも一方であり、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、
前記第2の処理モジュールからの前記出口で前記水の前記監視された化学的特性に応じて、吸着剤の前記測定された量を確認および微調整のうちの一方をするように構成された、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記システムは、更に、前記核処理廃水から除去された汚染物質を処理するように動作する1つ以上の処理モジュールを備える、システム。 - 請求項2に記載のシステムであって、
前記1つ以上の処理モジュールのうちの1つは、前記核処理廃水から除去された汚染物質をガラス状にするように動作する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記処理モジュールのうちの2つ以上は、異なった高さで配置される、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
2つ以上の処理モジュールの機能は、小規模なパイロット処理モジュール内に含まれている、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記1つ以上の処理モジュールは、インターモーダルコンテナ内に含まれている、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記吸着剤は、ビーズ状および粒状のうちの少なくとも一方である、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
化学状態が安定したままであるように特定イオンの濃度を標準化するために吸着剤量は調整される、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記吸着剤を核処理廃水内の汚染物質に結合させる時間は、処理されるイオンおよび同位体のうちの少なくとも一方に依存する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
主要な構成要素は、不具合、超過した温度、圧力、および放射線範囲、およびシステムシャットダウンを必要とする他の現象の場合に自動的に応答するように設定されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記処理モジュールのうちの1つ以上は、前記処理モジュール内外の流量を制御するために、少なくとも主要ラインの各端に1つ以上のモータ作動式バルブを備える、システム。 - 請求項11に記載のシステムであって、
前記1つ以上のモーター作動式バルブは、更に、圧力を低減するために手動および自動のうちの一方で開放し、迅速なシステムシャットダウンが必要である場合にシステムフローを停止するために手動および自動のうちの一方で閉鎖するように動作する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記システムの安全係数を高めるために、冗長なバルブが、前記1つ以上の処理モジュール内に実装されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
2つ以上の処理モジュールが直列に接続されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
2つ以上の処理モジュールが並列に接続されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
2つ以上の処理モジュールが直列に接続され、且つ2つ以上の更なる処理モジュールに更に並列に接続されている、システム。 - モジュール式核廃棄物処理方法であって、
拡張可能性および再構成可能性を提供するように2つ以上の処理モジュールを構成することを備え、拡張可能性および再構成可能性は、標準化された接続および寸法的に標準化された処理モジュールのうちの少なくとも一方の使用によって達成され、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、更に、
第1の処理モジュールへ入力された核処理廃水の化学的特性を監視するように構成され、前記監視は、手動および自動のうちの少なくとも一方であり、前記第1の処理モジュールは、測定された量の吸着剤を前記核処理廃水に混合するように構成され、前記測定された量は、前記核処理廃水の前記監視された化学的特性に基づいて化学量的に判定され、前
記測定された量は、手動および自動のうちの一方で前記システム内に供給され、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、更に、
前記第1の処理モジュールからの出口で前記吸着剤処理水の化学的特性を監視するように構成され、前記監視は、手動および自動のうちの少なくとも一方であり、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、更に、
前記吸着剤処理水の前記監視された化学的特性に応じて、前記吸着剤の前記測定された量を調整するように構成され、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、更に、
前記吸着剤処理水を前記第1の処理モジュールの出口から第2の処理モジュールへ供給するように構成され、前記第2の処理モジュールは、イオン交換媒体を含んでいる1つ以上の容器を備え、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、更に、
前記第2処理モジュールからの出口で前記水の前記化学的特性を監視するように構成され、前記監視は、手動および自動のうちの少なくとも一方であり、
前記モジュール式核廃棄物処理システムは、更に、
前記第2の処理モジュールからの前記出口で前記水の前記監視された化学的特性に応じて、吸着剤の前記測定された量を確認および微調整のうちの一方をするように構成された、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記方法は、更に、前記核処理廃水から除去された汚染物質を処理するように動作する1つ以上の処理モジュールを備える、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記1つ以上の処理モジュールのうちの1つは、前記核処理廃水から除去された汚染物質をガラス状にするように動作する、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記処理モジュールのうちの2つ以上は、異なった高さで配置される、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
2つ以上の処理モジュールの機能は、小規模なパイロット処理モジュール内に含まれている、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記1つ以上の処理モジュールは、インターモーダルコンテナ内に含まれている、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記吸着剤は、ビーズ状および粒状のうちの少なくとも一方である、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
化学状態が安定したままであるように特定イオンの濃度を標準化するために吸着剤量は調整される、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記吸着剤を核処理廃水内の汚染物質に結合させる時間は、処理されるイオンおよび同位体のうちの少なくとも一方に依存する、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
主要な構成要素は、不具合、超過した温度、圧力、および放射線範囲、およびシステムシャットダウンを必要とする他の現象の場合に自動的に応答するように設定されている、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記処理モジュールのうちの1つ以上は、前記処理モジュールの内外の流量を制御するために、少なくとも主要ラインの各端に1つ以上のモータ作動式バルブを備えている、方法。 - 請求項27に記載の方法であって、
前記1つ以上のモーター作動式バルブは、更に、圧力を低減するために手動および自動のうちの一方で開放し、迅速なシステムシャットダウンが必要である場合にシステムフローを停止するために手動および自動のうちの一方で閉鎖するように動作する、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記システムの安全係数を高めるために、冗長なバルブが、前記1つ以上の処理モジュール内に実装されている、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
2つ以上の処理モジュールが直列に接続されている、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
2つ以上の処理モジュールが並列に接続されている、方法 - 請求項17に記載の方法であって、
2つ以上の処理モジュールが直列に接続され、且つ2つ以上の更なる処理モジュールに更に並列に接続されている、方法。
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