JP7211984B2 - 処分のための廃イオン交換樹脂の処理装置 - Google Patents
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Description
本発明のグループは、核エネルギー、特にイオン交換樹脂の処理に関するものであり、原子力発電所または特別な工場で使用できる。
イオン交換樹脂は、第1と第2回路の水化学体制、蒸発設置やその他の補助水システムからの凝縮液の後処理、パワーブロック運転廃止のため原子力発電所で広く使用される。使用中に、油性のイオン交換樹脂を含む大量の処理オン交換樹脂が蓄積される。これは、主に低活性および中活性の液体廃棄物であり、その後の保管のために処理する必要がある。
放射性イオン交換樹脂の熱処理のための設備には、ヒーターを備えたロードおよびアンロードユニットとのサーモリアクターが含まれ、ラインでサーモリアクターに接続された水蒸気凝縮器、ラインで水蒸気凝縮器に接続された凝縮液レシーバーが含まれ、真空ポンプも含まれており、その入口は凝縮液レシーバーに接続され、その出力は排気管に接続されている（実用新案121396、IPC G21F 9/28）。
上記の処理イオン交換樹脂の乾燥方法の欠点は、プロセスのエネルギー効率が低いことである。
本発明の最も近い類似物は、ロシア連邦の161811号、IPC G21F 9/28の特許による実用新案「処理イオン交換樹脂の乾燥設備」である。指定された設備には、処理イオン交換樹脂と輸送水の混合物を供給するパイプラインと輸送水を排出するパイプラインに接続されたローディングユニットが含まれ、計量装置、それに接続された（攪拌機がある）サーモリアクターが含まれ、ローディングユニットと計量装置の間に配置された傾斜スクリューが装備され、処理イオン交換樹脂を降ろすためのドッキングユニットが含まれている。イオン交換樹脂の乾燥中に生成された水蒸気は、水満載真空ポンプより加熱を備えたエアロゾルフィルターを通して除去される。
最も近い類似物の欠点は、プロセスの効率が低いこと、乾燥したイオン交換樹脂の圧縮係数が低いことである。
本発明のグループによって解決される問題は、効率を高め、機能を拡張することである。
本発明グループによって達成された技術的結果は、イオン交換樹脂のマイクロカプセル化（マイクロカプセル内の放射性核種の固定化）、アンロードされたイオン交換樹脂の体積減少、および湿気の影響を受ける膨潤を防ぐ。
この方法に関する特定の技術的結果が出るためは、処分の処理イオン交換樹脂を処理方法は、処理イオン交換樹脂および輸送水との混合物をローディングタンクに供給し、混合物を沈殿させてローディングタンクから輸送水を排出することにより輸送水とイオン交換樹脂を分離し、輸送水から分離したイオン交換樹脂を制量で乾燥室に提供し、90°C以下の温度で真空乾燥室でイオン交換樹脂を同時に撹拌し、処理されたイオン交換物を取り出す。輸送用コンテナに入れる上に、乾燥室での真空乾燥が完了した後、イオン交換樹脂は、250～300°Cの温度の高温炉内で撹拌および真空乾燥しながら追加の熱処理を受け、高温炉内の熱処理後に輸送用コンテナに入れることが提案される。
さらに、ローディングタンク内で処理イオン交換樹脂および輸送水との混合物を10～15分間で沈殿させることが提案されている。また、イオン交換樹脂を乾燥室の体積の5～10％のバッチで乾燥室に供給し、最初の部分を供給した後、イオン交換樹脂を6～8％の含水率になるまで真空乾燥し、新しい部分を供給して乾燥室の完全な充填まで真空乾燥プロセスを繰り返すことも提案された。さらに、少なくとも200°Сの温度の熱風を高温炉に追加注入することが提案された。高温炉からの熱処理の過程で、結果として生じるガスおよび水蒸気の除去とその後の洗浄を実行することが提案されている。
設備に関する上記の技術的な結果は処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置には、処理イオン交換樹脂と輸送水の混合物を供給するパイプラインに接続され、輸送水を排出するパイプラインが接続されているローディングタンクが含まれ、計量装置、それに接続され、攪拌機を備えた乾燥室が含まれ、ローディングタンクと計量装置の間に配置された傾斜送りスクリューが含まれ、パイプによって乾燥室に接続された真空ポンプが含まれ、乾燥室と真空ポンプの間のパイプラインに取り付けられた加熱ガスフィルターが含まれ、処理されたイオン交換樹脂を降ろすためのドッキングユニットが含まれている上に、攪拌機を備えた高温炉、乾燥室と高温炉の間に配置された供給装置を追加装備し、高温炉に真空乾燥およびガス精製システムを装備し、イオン交換樹脂を降ろすためのドッキングユニットを高温炉の下部に接続することが提案されている。
さらに、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、輸送水排出パイプラインの出口レベル以下、または輸送水位センサーの下にイオン交換樹脂レベルセンサーを設置し、計量装置の上部に樹脂レベルセンサーを設置することが提案された。計量装置を円筒形タンクの形で作ることも提案されている。処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置には、計量装置と乾燥室との間に位置する追加の供給装置を装備し、供給装置および追加の供給装置は傾斜スクリューの形で作ることが提案される。また、高温炉には、空気加熱器、高温炉とパイプラインで接続された温度コントローラーが装備され、空気加熱器は、電気ヒーターが装備された2つの同軸に配置された円筒形チャンバーの形で作られることが提案されている。高温炉の真空乾燥とガス洗浄システムを、ガス洗浄フィルターと追加の真空ポンプ、その間に配置された酸およびアルカリ吸収体から循環ポンプとアフターバーナーで実行し、ガスフィルターとアフターバーナーに発熱体を供給することが提案されています。真空センサーと湿度センサーを真空ポンプと乾燥室の間のパイプラインに設置することが提案されている。さらに、ドッキングユニットには、高温炉とコンテナ蓋をドッキングするための傘を装備することが提案されている。
真空乾燥後のイオン交換樹脂をマイクロカプセル化の状態に熱処理する方法を適用すると、特定の技術結果が達成される。
本発明のグループは、グラフィック素材で示されており、図１は、処理イオン交換樹脂を処理する装置を示す。
処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンク1、円筒形タンクの形で作られた計量装置2、計量装置2に接続され、攪拌機を備えた乾燥室3、および攪拌機が備えられ、乾燥室3に接続された高温炉4を含みます（攪拌機が表示されていない）。ローディングタンク１は、処理イオン交換樹脂と輸送水との混合物を供給するパイプラインと、輸送水を排出するパイプラインに接続されている。
傾斜送りスクリュー5は、ローディングタンク1と計量装置2の間に位置し、供給装置6は乾燥室3と高温炉4の間に位置し、追加の供給装置7は計量装置2と乾燥室3の間に位置している。
さらに、ローディングタンク1の上部に輸送水位センサーが設置され、輸送水排出パイプラインの出口レベル以下、または輸送水位センサーの下にイオン交換樹脂レベルセンサーが設置され、計量装置2の上部に樹脂レベルセンサーが設置されている。真空ポンプ８は、水分センサー９、加熱ガスフィルター１０、真空センサー１１が直列に設置された乾燥室３にパイプラインにより接続されている。
高温炉４の下部は、処理イオン交換樹脂をコンテナ１３内に降ろすため、ドッキングユニット１２に接続されている。高温炉４およびドッキングユニット１２は、パイプラインによって真空乾燥およびガス洗浄システムに接続されている。真空乾燥およびガス精製システムは、パイプラインで接続されたガス洗浄フィルター14および追加の真空ポンプ15を含み、ガス洗浄フィルターおよび追加の真空ポンプの間にアフターバーナー16を位置し、循環ポンプ17を備えたアルカリ吸収体18および酸吸収体19を含む。アルカリ吸収体１８は、排気ガスの酸性成分を中和するように設計されており、酸吸収体１９は、アルカリ吸収体１８後のガスを精製するように設計されている。循環ポンプ17は、溶液による吸収体18および19内でカセットの連続灌注用に設計されている。ガスフィルター１４およびアフターバーナー１６には加熱要素が設けられている。更に、高温炉４はパイプラインで接続されている空気加熱器２０および温度制御器２１、例えば、抵抗熱変換器が設置されている。空気加熱器20は、電気ヒーターが装備された2つの同軸に配置された円筒形チャンバーの形で作られている。供給装置６および追加の供給装置７は、傾斜スクリューの形態で作られている。
ドッキングユニット１２は、高温炉４とコンテナの蓋１３をドッキングするための傘（図で示していない）を備えている。傘は、コンテナの蓋１３の穴の完全な重なりを提供し、満たされた時に生成されるガスおよびエアロゾルが漏れる可能性を排除する。
装置の操作と処理イオン交換樹脂の処理方法は次のようになる。
装置の操作と処理イオン交換樹脂の処理方法は次のようになる。
処理イオン交換樹脂と輸送水との混合物は、上部に設置された輸送水レベルセンサーが応答されるまで、ローディングタンク1に供給される。その後、ローディングタンク1で、混合物を10～15分間沈降させることにより、イオン交換樹脂を輸送水から分離し、輸送水を排出し、処理イオン交換樹脂と輸送水との混合物をローディングタンク1に再供給する。指示された操作は、イオン交換樹脂レベルセンサーが応答されるまで繰り返される。イオン交換樹脂のレベルセンサーを応答した後、輸送水を排出し、傾斜送りスクリュー5を通して、樹脂レベルセンサーのレベルが応答するまでイオン交換樹脂を計量装置2に送り込む。計量装置2から乾燥室3に、含水率50～60％のイオン交換樹脂が追加の供給装置7を使用して乾燥室3の容積の5～10％の量で少量ずつ供給される。イオン交換樹脂の最初の部分が供給された後、真空ポンプ8を使用して最大8 kPaの真空引きを行い、イオン交換樹脂が水分含有量6～8％に達するまで同時に攪拌しながら90°C以下の温度で真空乾燥する。次に、真空ポンプ８を停止し、圧力を乾燥室３内の大気圧と等しくした後、イオン交換樹脂の新しい部分を供給し、乾燥室３が完全に満たされるまで真空乾燥プロセスを繰り返す。乾燥室３内のイオン交換樹脂を真空乾燥するプロセスでは、加熱されたガスフィルター１０で水蒸気が洗浄される。乾燥室３は、イオン交換樹脂の乾燥効率を高めるために、また表面のだけでなく細孔水分の除去の乾燥プロセスを強化するために真空される。乾燥室３内の湿度レベル制御は、湿度センサー９の情報に従って実行され、真空レベル制御は、真空センサー１１の情報に従って実行される。乾燥室3から、乾燥したイオン交換樹脂は供給装置6によって高温炉4に供給され、そこでイオン交換樹脂は250～300°Cの温度で200～350分間の撹拌と真空乾燥を同時に行いながら熱処理され、イオン交換樹脂は マイクロカプセル化の状態になる。同時に、高温炉4と空気の温度差による高温炉4の熱損傷を防ぐため、少なくとも200°Cの温度の熱風がエアヒーター20を使用して高温炉に注入される。供給される熱風の温度は、温度制御装置21により制御される。熱処理後、マイクロカプセル化されたイオン交換樹脂は、ドッキングユニット12を介してコンテナ13に排出される。イオン交換樹脂の熱処理中に放出され、コンテナ13に排出される水蒸気とガスは、追加の真空ポンプ15を使用して除去されるが、ガスは、ガス精製フィルター14によってエアロゾルから除去され、アフターバーナー16で高酸化物に酸化された後、吸収体18および19で最後まで精製される。
発明グループは、排出されたイオン交換樹脂体積を2倍以上減少させ、その膨潤が10％以下であることを保証し（マイクロカプセル化状態に変換することにより）、マイクロカプセル内の放射性核種を固定化し、湿気の影響を受ける膨潤を防止する。
Claims (10)
- 処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置であって、
処理イオン交換樹脂と輸送水の混合物を供給するパイプラインに接続され、輸送水を排出するパイプラインが接続されているローディングタンクが含まれ、計量装置、それに接続され、攪拌機を備えた乾燥室が含まれ、ローディングタンクと計量装置の間に配置された傾斜送りスクリューが含まれ、パイプによって乾燥室に接続された真空ポンプが含まれ、乾燥室と真空ポンプの間のパイプラインに取り付けられた加熱ガスフィルターが含まれ、処理されたイオン交換樹脂を降ろすためのドッキングユニットが含まれている上に、攪拌機を備えた高温炉、乾燥室と高温炉の間に配置された供給装置を追加装備し、高温炉に真空乾燥およびガス精製システムを装備し、イオン交換樹脂を降ろすためのドッキングユニットを高温炉の下部に接続することを特徴とする装置。 - 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、輸送水排出パイプラインの出口レベル以下、または輸送水位センサーの下にイオン交換樹脂レベルセンサーを設置し、計量装置の上部に樹脂レベルセンサーを設置することを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴は計量装置を円筒形タンクの形で作ることを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴は計量装置と乾燥室との間に位置する追加の供給装置を装備することを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴は供給装置および追加の供給装置は傾斜スクリューの形で作ることを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、高温炉で、空気加熱器、高温炉とパイプラインで接続された温度コントローラーが装備され、空気加熱器は、電気ヒーターが装備された２つの同軸に配置された円筒形チャンバーの形で作られることを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴は高温炉の真空乾燥とガス洗浄システムを、ガス洗浄フィルターと追加の真空ポンプ、その間に配置された酸およびアルカリ吸収体から循環ポンプとアフターバーナーで実行することを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴はガスフィルターとアフターバーナーに発熱体を供給することを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴は真空センサーと湿度センサーを真空ポンプと乾燥室の間のパイプラインに設置することを特徴とする。
- 請求項１に記載された処分ための処理イオン交換樹脂を処理する装置は、ローディングタンクの上部に輸送水位センサーを設置し、装置の特徴はドッキングユニットには、高温炉とコンテナ蓋をドッキングするための傘を装備することを特徴とする。
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