RU174440U1

RU174440U1 - Installation for preparing the heterogeneous component of liquid radioactive waste for disposal

Info

Publication number: RU174440U1
Application number: RU2017111080U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Моисеевич Чечельницкий; Анатолий Михайлович Тихомиров; Елена Дмитриевна Орлова; Александр Валентинович Матвеенко; Владимир Геннадьевич Аржаткин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РАОТЕХ"
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2017-10-13

Abstract

Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности к области переработки гетерогенной составляющей жидких радиоактивных отходов (ЖРО) к захоронению.Установка для подготовки гетерогенной составляющей ЖРО к захоронению содержит сепаратор для отделения твердой фазы, смеситель сыпучих веществ, по крайней мере один объемный дозатор, стыковочное устройство и аэрозольный фильтр, по крайней мере один бункер, который выполняет функцию бункера-осушителя и функцию бункера-накопителя, вакуумный насос, при этом сепаратор соединен со смесителем сыпучих веществ, выход смесителя соединен с бункером, снабженным патрубками подачи исходного продукта и сдувки, расположенными на верхней крышке бункера и патрубком разгрузки, расположенным в нижней части бункера, патрубок разгрузки соединен с объемным дозатором, соединенным с устройством стыковочным, обеспечивающим его герметичное соединение с упаковкой радиоактивных отходов, бункер и устройство стыковочное соединены трубопроводами с аэрозольным фильтром и вакуумным насосом.The utility model relates to nuclear energy, in particular to the field of processing the heterogeneous component of liquid radioactive waste (LRW) for disposal. The installation for preparing the heterogeneous component of LRW for disposal contains a separator for separating the solid phase, a mixer for bulk solids, at least one volumetric doser, docking a device and an aerosol filter, at least one hopper that acts as a drying bin and a storage bin, a vacuum pump, the separator being connected to the mixture bulk material mixer, the outlet of the mixer is connected to the hopper, equipped with nozzles for supplying the initial product and blowing off located on the top cover of the hopper and the discharge nozzle located at the bottom of the hopper, the discharge nozzle is connected to a volumetric dispenser connected to the docking device, ensuring its tight connection with radioactive waste packaging, the hopper and the docking device are connected by pipelines with an aerosol filter and a vacuum pump.

Description

Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности к области переработки гетерогенной составляющей жидких радиоактивных отходов (ЖРО), а именно к их подготовке к захоронению.The utility model relates to nuclear energy, in particular to the field of processing the heterogeneous component of liquid radioactive waste (LRW), namely, their preparation for disposal.

В процессе эксплуатации установок очистки радиоактивных технологических сред АЭС образуются ЖРО, состоящие из жидкой и твердой (гетерогенной) составляющих.During the operation of plants for the purification of radioactive technological environments of nuclear power plants, LRW is formed consisting of liquid and solid (heterogeneous) components.

К гетерогенной составляющей относятся, в частности, отработанные ионообменные смолы, перлит, сульфоуголь, а также взвешенные продукты коррозии. The heterogeneous component includes, in particular, spent ion-exchange resins, perlite, sulfonated coal, and also suspended corrosion products.

Известны устройства, предназначенные для подготовки гетерогенной составляющей ЖРО к захоронению различными способами. Например, известно устройство для остекловывания радиоактивных отходов, содержащих ионообменные смолы (патент РФ №2115182), которое содержит емкость гомогенных жидких радиоактивных отходов, аппарат обезвоживания, металлический тигель с индуктором, имеющий сливное устройство, емкость со стеклообразователями, снабженную дозатором, а также узел обезвреживания отходящих газов, содержащий систему фильтрации, соединенную с конденсатором системы фильтрации, который своим выходом соединен с емкостью конденсатора системы фильтрации. При этом узел обезвреживания отходящих газов выполнен раздельным и состоит из узла обезвреживания отходящих газов аппарата обезвоживания, включающего последовательно подсоединенные к газовому выходу аппарата обезвоживания сепаратор и конденсатор аппарата обезвоживания, и узла обезвреживания отходящих газов холодного тигля, который дополнительно содержит абсорбционную установку, последовательно соединенную с подогревателем, каталитическим реактором и конденсатором каталитического реактора, причем холодный тигель своим газовым выходом соединен с входом системы фильтрации, которая своим газовым выходом соединена с входом конденсатора системы фильтрации, а выходом фильтрата - с входом холодного тигля, емкость конденсатора системы фильтрации своим газовым выходом соединена с газовым входом абсорбционной установки, а выходом конденсата - с системой циркуляции промывной жидкости абсорбционной установки.Known devices designed to prepare the heterogeneous component of LRW for disposal in various ways. For example, it is known a device for vitrification of radioactive waste containing ion-exchange resins (RF patent No. 2115182), which contains a container of homogeneous liquid radioactive waste, a dehydration apparatus, a metal crucible with an inductor having a drain device, a container with glass former equipped with a dispenser, and a neutralization unit exhaust gas comprising a filtration system connected to a condenser of a filtration system, which is connected by its output to a capacitor of a filter system. In this case, the exhaust gas neutralization unit is separate and consists of the exhaust gas neutralization unit of the dewatering apparatus including a separator and condenser of the dehydration apparatus sequentially connected to the gas outlet of the dehydration apparatus, and a cold crucible exhaust gas neutralization unit, which further comprises an absorption unit connected in series with the heater , a catalytic reactor and a condenser of a catalytic reactor, and the cold crucible with its gas the output is connected to the inlet of the filtration system, which is connected by its gas outlet to the inlet of the condenser of the filtration system, and the outlet of the filtrate to the inlet of the cold crucible, the capacity of the condenser of the filtration system is connected by its gas outlet to the gas inlet of the absorption unit, and the condensate outlet to the circulation system of the washing liquid absorption installation.

К недостатку указанного устройства можно отнести необходимость использования сложной системы очистки отходящих газов, что приводит к усложнению конструкции устройства и его удорожанию. Указанный недостаток обусловлен тем, что при высокотемпературной обработке веществ, содержащих нитратные соединения в виде солей азотной кислоты, входящих в состав ЖРО, образуются токсичные оксиды азота, выброс которых в атмосферу лимитирован действующим законодательством. То же самое происходит при разложении ионообменных смол, однако при этом образуются аминосодержащие соединения, выброс которых в атмосферу также ограничен.The disadvantage of this device can be attributed to the need to use a complex exhaust gas purification system, which leads to a complication of the design of the device and its cost. This drawback is due to the fact that during high-temperature processing of substances containing nitrate compounds in the form of nitric acid salts that are part of LRW, toxic nitrogen oxides are formed, the emission of which into the atmosphere is limited by current legislation. The same thing happens during the decomposition of ion-exchange resins, however, in this case, amine-containing compounds are formed, the emission of which into the atmosphere is also limited.

В состав известного устройства также, как и в состав заявляемой установки входит аппарат, предназначенный для отдеделения транспортной жидкости.The composition of the known device as well as the composition of the claimed installation includes an apparatus designed to separate the transport fluid.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является установка для термической переработки радиоактивной ионообменной смолы, содержащая термореактор, снабженный нагревателем, с загрузочным и выгрузочным узлами, конденсатор паров воды, соединенный магистралью с термореактором, конденсатоприемник, соединенный магистралью с конденсатором паров воды, и вакуумный насос, вход которого соединен с конденсатоприемником, а его выход соединен с магистралью для отвода воздуха. (патент РФ № 121396).The closest in technical essence to the claimed one is a plant for the thermal processing of radioactive ion-exchange resin, containing a thermoreactor equipped with a heater, with loading and unloading units, a water vapor condenser connected by a line with a thermoreactor, a condensate receiver connected by a line with a water vapor condenser, and a vacuum pump, the input of which is connected to the condensate receiver, and its output is connected to the highway for air exhaust. (RF patent No. 121396).

К недостаткам известной установки можно отнести отделение значительного объема жидкости за счет термической обработки, что требует существенных энергозатрат, а также низкую надежность установки, что связано со сложным составом перерабатываемого продукта включающего в себя, помимо ионообменных смол, такие мелкодисперсные вещества, как перлит, продукты коррозии и т.п., а также некоторое количество нефтепродуктов. В результате внутри термореактора образуются агломераты с низкой теплопровдностью, что затрудняет теплопередачу от поверхности нагрева к массе обрабатываемого продукта. При этом возникает необходимость перемешивания продукта внутри термореактора.The disadvantages of the known installation include the separation of a significant amount of liquid due to heat treatment, which requires significant energy consumption, as well as the low reliability of the installation, which is associated with the complex composition of the processed product, which includes, in addition to ion exchange resins, such finely dispersed substances as perlite, corrosion products etc., as well as a certain amount of oil products. As a result, agglomerates with low heat conductivity are formed inside the thermoset, which impedes the heat transfer from the heating surface to the mass of the processed product. In this case, it becomes necessary to mix the product inside the thermoreactor.

Учитывая низкую подвижность частично обезвоженной массы внутри термореактора возникает необходимость применения перемешивающего устройства с большим пусковым моментом. Given the low mobility of the partially dehydrated mass inside the thermoset, it becomes necessary to use a mixing device with a large starting torque.

Кроме того, представляется затруднительным высушивание продукта в выходном патрубке термореатора, так как проведение перемешивания внутри патрубка до отсечной арматуры представляет определенные технические сложности, а отсутствие перемешивания может привести к образованию «пробки», препятствующей разгрузке аппарата.In addition, it seems difficult to dry the product in the outlet pipe of the thermostat, since mixing inside the pipe to the shut-off valve presents certain technical difficulties, and the lack of mixing can lead to the formation of a “plug” that prevents the device from unloading.

В состав известной описанной выше установки также, как и в состав заявляемой полезной модели входят обогреваемый аппарат для сушки и вакуумный насос.The composition of the known installation described above as well as the composition of the claimed utility model includes a heated drying apparatus and a vacuum pump.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании эффективной и надежной установки для подготовки гетерогенной составляющей ЖРО к захоронению с получением продукта пригодного для долгосрочного хранения. The problem to which the claimed utility model is directed is to create an effective and reliable installation for preparing the heterogeneous component of LRW for disposal with the receipt of a product suitable for long-term storage.

Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в повышении надежности.The technical result achieved by using the utility model is to increase reliability.

Указанные задача и технический результат достигаются за счет того, что установка для подготовки гетерогенной составляющей ЖРО к захоронению, включающая по крайней мере один бункер и вакуумный насос, содержит сепаратор для отделения твердой фазы, смеситель сыпучих веществ, по крайней мере один объемный дозатор, стыковочное устройство и аэрозольный фильтр, при этом бункер выполняет функцию бункера-осушителя и функцию бункера-накопителя, сепаратор соединен со смесителем сыпучих веществ, выход смесителя соединен с по крайней мере одним бункером, снабженным патрубками подачи исходного продукта и сдувки, расположенными на верхней крышке бункера и патрубком разгрузки, расположенным в нижней части бункера, патрубок разгрузки соединен с объемным дозатором, соединенным с устройством стыковочным, обеспечивающим его герметичное соединение с упаковкой радиоактивных отходов, бункер и устройство стыковочное соединены трубопроводами с аэрозольным фильтром и вакуумным насосом.The indicated task and technical result are achieved due to the fact that the installation for preparing the heterogeneous component of LRW for disposal, including at least one hopper and a vacuum pump, contains a separator for separating the solid phase, a mixer for bulk solids, at least one volumetric doser, a docking device and an aerosol filter, while the hopper performs the function of a drying hopper and the function of a storage hopper, the separator is connected to a bulk solids mixer, the mixer outlet is connected to at least one bu a noker equipped with nozzles for supplying the initial product and blowing off located on the top cover of the hopper and an unloading nozzle located at the bottom of the hopper, the unloading nozzle is connected to a volumetric dispenser connected to the docking device, ensuring its tight connection with the packaging of radioactive waste, the hopper and the docking device connected by pipelines to an aerosol filter and a vacuum pump.

При этом сепаратор может быть выполнен в виде осадительной центрифуги, либо в виде фильтрующей центрифуги или в виде вакуумного нутч-фильтра с механической выгрузкой осадка. In this case, the separator can be made in the form of a precipitation centrifuge, or in the form of a filtering centrifuge or in the form of a vacuum suction filter with mechanical discharge of sediment.

Сепаратор и смеситель могут быть соединены между собой вертикальным трубопроводом минимальной протяженности, не имеющим поворотов и сужений. Подобное соединение позволяет избежать задержку отсепарированной твердой фазы.The separator and mixer can be interconnected by a vertical pipe of minimum length, without any twists and turns. Such a compound avoids the delay of the separated solid phase.

Каждый бункер может быть снабжен встроенным ворошителем и обогревателем, предназначенными для достижения оптимальных условий для сушки.Each hopper can be equipped with a built-in agitator and heater, designed to achieve optimal conditions for drying.

Объемный дозатор может быть выполнен в виде многооборотного шлюзового затвора с регулируемой скоростью вращения. Данная конструкция дозатора позволяет обеспечить заданную скорость дозирования продукта.Volumetric dispenser can be made in the form of a multi-turn lock gate with an adjustable rotation speed. This design of the dispenser allows you to provide a given dosing rate of the product.

Повышение эффективности установки достигается за счет снижения энергозатрат, что обусловлено использованием сепаратора, в котором происходит отжим ЖКО перед поступлением в бункер.Improving the efficiency of the installation is achieved by reducing energy consumption, which is due to the use of a separator, in which the LCD is pressed before entering the hopper.

Повышение надежности достигается за счет использования смесителя сыпучих веществ, который обеспечивает прием отделенной влажной твердой фазы ЖРО и связующих и их перемешивание с непрерывно-периодической выгрузкой сыпучей смеси.Improving reliability is achieved through the use of a mixer of bulk substances, which ensures the reception of the separated wet solid phase of LRW and binders and their mixing with continuous periodic unloading of the bulk mixture.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема установки.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of the installation.

В состав установки входит: сепаратор 1, смеситель сыпучих веществ 2, бункеры 3 со встроенным ворошителем и обогревателем ( на фиг. не показаны), дозатор объемный 4, устройство дозирования связующих 5, устройство стыковочное 6, фильтр аэрозольный 7, вакуумный насос 8.The structure of the installation includes: a separator 1, a mixer of bulk solids 2, bins 3 with a built-in agitator and heater (not shown in Fig.), A volumetric batcher 4, a metering device for binders 5, a docking device 6, an aerosol filter 7, a vacuum pump 8.

В сепараторе 1 происходит отделение твердой фазы гетерогенных ЖРО от жидкой фазы, при этом жидкая фаза направляется на дальнейшую переработку, твердая фаза сбрасывается в смеситель 2. Использование сепаратора 1 позволяет снизить энергозатраты, т.к. он обеспечивает отжим ЖРО перед поступлением в бункер.In the separator 1, the solid phase of the heterogeneous LRW is separated from the liquid phase, while the liquid phase is sent for further processing, the solid phase is discharged into the mixer 2. The use of separator 1 allows to reduce energy consumption, because it provides the extraction of LRW before entering the hopper.

Смеситель 2 сыпучих веществ обеспечивает прием отделенной твердой фазы ЖРО и связующих и их перемешивание с непрерывно-периодической выгрузкой смеси.The mixer 2 bulk solids provides reception of the separated solid phase of LRW and binders and their mixing with continuously periodic discharge of the mixture.

Смеситель 2 связан с сепаратором 1 трубопроводом минимально возможной протяженности, не имеющим поворотов и сужений для избежания задержки отсепарированной твердой фазы при перемещении из сепаратора 1 в смеситель 2.The mixer 2 is connected to the separator 1 by a pipeline of the smallest possible length, which does not have turns and contractions to avoid delay of the separated solid phase when moving from the separator 1 to the mixer 2.

Бункер 3 накопитель снабжен встроенным ворошителем, и обогревателем в виде паровой рубашки для обогрева внутреннего объема. Возможно применение электрического обогрева бункера 3. The hopper 3 of the drive is equipped with a built-in agitator, and a heater in the form of a steam jacket for heating the internal volume. It is possible to use electric heating of the hopper 3.

Бункер 3 выполнен в виде сосуда с цилиндрическим корпусом, плоским нижнем и эллиптическим верхним днищем и штуцером для выгрузки продукта в нижней части сосуда. The hopper 3 is made in the form of a vessel with a cylindrical body, a flat bottom and an elliptical upper bottom and a fitting for unloading the product in the lower part of the vessel.

В верхнем днище расположены штуцеры загрузки исходной смеси и сдувки, привод ворошителя.In the upper bottom are the fittings for loading the initial mixture and blowing off, the agitator drive.

Дозатор объемный 4 выполнен в виде многооборотного шлюзового затвора, регулирование частоты оборотов которого обеспечивают заданную скорость дозирования продукта.Volumetric dispenser 4 is made in the form of a multi-turn lock gate, the speed control of which provides a predetermined dosing rate of the product.

Устройство дозирования связующих 5 обеспечивает дозированную подачу связующих из бункера 3 запаса в смеситель 2 и выполнено в виде шнека с регулированием скорости вращения.The device for dispensing binders 5 provides a metered supply of binders from the stock hopper 3 to the mixer 2 and is made in the form of a screw with speed control.

Устройство стыковочное 6 обеспечивает стыковку дозатора объемного 4 с упаковкой для радиоактивных отходов исключая, при этом, выход аэрозолей за пределы упаковки и повышение давления внутри упаковки.The docking device 6 provides the docking of the volumetric doser 4 with the packaging for radioactive waste excluding, in this case, the exit of aerosols outside the package and the increase in pressure inside the package.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Исходные ЖРО в виде суспензии, состоящей из жидкой и твердой фазы, поступают в сепаратор 1, где происходит разделение жидкой и твердой фаз.The initial LRW in the form of a suspension consisting of a liquid and a solid phase enter the separator 1, where the separation of the liquid and solid phases occurs.

Жидкая фаза направляется на повторную переработку, отделенная твердая фаза сбрасывается в смеситель 2, куда подаются связующие.The liquid phase is sent for recycling, the separated solid phase is discharged into the mixer 2, where the binders are fed.

При смешении отделенной в сепараторе 1 твердой фазы со связующими происходит связывание оставшейся в твердой фазе жидкости со связующими, при этом продукт становится сыпучим и легко транспортируемым.When mixing the solid phase separated in separator 1 with binders, the remaining liquid in the solid phase is bonded to the binders, while the product becomes loose and easily transported.

В качестве связующих материалов применяется, например, мелкодисперсный гидрофильный порошок.As binders, for example, fine hydrophilic powder is used.

Из смесителя 2 полученная смесь сбрасывается в один из бункеров 3, в котором он прогревается при перемешивании для испарения оставшейся влаги. From the mixer 2, the resulting mixture is discharged into one of the bins 3, in which it is heated with stirring to evaporate the remaining moisture.

После заполнения первого бункера 3 сброс осуществляется во второй бункер 3, в первом бункере 3 при этом создается вакуум для интенсификации процесса испарения оставшейся влаги.After filling the first hopper 3, the discharge is carried out in the second hopper 3, in the first hopper 3, a vacuum is created to intensify the evaporation of the remaining moisture.

Вакуум создается вакуумным насосом 8, испаренная влага пропускается через аэрозольный фильтр 7 для исключения попадания аэрозолей, содержащих радионуклиды, в вакуумный насос 8.The vacuum is created by the vacuum pump 8, the evaporated moisture is passed through an aerosol filter 7 to prevent aerosols containing radionuclides from entering the vacuum pump 8.

В процессе сушки происходит уменьшение объема высушиваемой смеси за счет уменьшения объема входящей в твердую фазу ионообменной смолы.During the drying process, a decrease in the volume of the dried mixture occurs due to a decrease in the volume of the ion-exchange resin entering the solid phase.

После прекращения сушки открывается затвор на штуцере выгрузки в бункере 3, высушенная твердая фаза самотеком через дозатор объемный 4 и стыковочной устройство 6 сбрасывается в упаковку (в состав установки не входит).After the cessation of drying, the shutter opens on the discharge chute in the hopper 3, the dried solid phase by gravity through the volumetric batcher 4 and the docking device 6 is dumped into the package (not included in the installation).

В процессе заполнения упаковки стыковочное устройство соединяется с вакуумной линией, для избежания повышения давления в упаковке и исключения попадания аэрозолей в помещение. In the process of filling the package, the docking device is connected to the vacuum line to avoid increasing the pressure in the package and to prevent aerosols from entering the room.

Claims

1. Installation for preparing the heterogeneous component of liquid radioactive waste for disposal, comprising at least one hopper and a vacuum pump, characterized in that it contains a separator for separating the solid phase, a mixer for bulk solids, at least one volumetric dispenser, a docking device and an aerosol filter wherein the hopper performs the function of a desiccant hopper and the function of a storage hopper, the separator is connected to a bulk solids mixer, the mixer output is connected to a hopper equipped with supply pipes of the product and blow-off located on the top cover of the hopper and the discharge nozzle located at the bottom of the hopper, the discharge nozzle is connected to a volumetric dispenser connected to the docking device, ensuring its tight connection with the packaging of radioactive waste, the hopper and docking device are connected by pipelines with an aerosol filter and a vacuum pump.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the separator is made in the form of a precipitation centrifuge.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the separator is made in the form of a filtering centrifuge.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the separator is made in the form of a vacuum suction filter with mechanical discharge of sediment.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the separator and mixer are interconnected by a vertical pipe of minimum length, without rotations and contractions.

6. Installation under item 1, characterized in that the hopper is equipped with a built-in agitator and heater.

7. Installation according to claim 6, characterized in that the hopper is equipped with a heater in the form of a steam jacket for heating the internal volume.

8. Installation according to claim 6, characterized in that electric heating is used in the hopper.

9. Installation according to claim 1, characterized in that the volumetric dispenser is made in the form of a multi-turn lock gate with an adjustable rotation speed.