RU2032236C1

RU2032236C1 - Liquid irradiation unit

Info

Publication number: RU2032236C1
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Мударисов; Е.М. Дмитриев; Э.В. Моисеенко; В.Г. Казеев; В.М. Рубанов; Ю.А. Рахманин; В.Н. Тычинин
Original assignee: Российский Федеральный Ядерный Центр
Priority date: 1991-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: unit has working chamber 1 accommodating water conduit chamber 5 and radiator 2 built up of separate tubes. Chamber 1 is closed with cover 8 having bent ducts 9 accommodating auxiliary tubes 10 which provide communication between inlets of tubes of radiator 2 and top surface of cover 8. Guides 11 made in area where auxiliary tubes are brought out to surface mount skids 13 with container 15. Radiation sources are pushed into radiator tubes through bore 16 aligned with discharge hole in container 15 and with outlet of respective auxiliary tube. EFFECT: improved design. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к стационарным облучающим устройствам и предназначено для радиационного обеззаражива- ния сточных вод. The invention relates to stationary irradiating devices and is intended for radiation disinfection of wastewater.

В общем виде любая установка такого рода содержит рабочую камеру с источниками ионизирующих излучений, в которую подается облучаемое вещество, и био- логическую защиту. В качестве источников излучения применяются радионуклиды цезий - 137 или кобальт - 60 в зависимости от назначения установки. In general terms, any installation of this kind contains a working chamber with sources of ionizing radiation, into which the irradiated substance is supplied, and biological protection. Cesium - 137 or cobalt - 60 radionuclides are used as radiation sources, depending on the purpose of the installation.

Подземное размещение рабочей камеры установки ведет к снижению расходов на биологическую защиту. Однако при этом возникают серьезные проблемы, связанные с заменой отработавших источников излучения на новые. Underground placement of the working chamber of the installation leads to lower costs for biological protection. However, serious problems arise when replacing spent radiation sources with new ones.

Известна установка для облучения текучих материалов [1], состоящая из бетонного резервуара, закрываемого крышкой, ограничивающей камеру облучения, в которой размещены источники излучения. Камера облучения с цилиндрическим сечением разбита на два пространства с помощью коаксиально расположенной цилиндрической перегородки. Перегородка состоит из двух коаксиальных труб, между которыми организованы продольные каналы для размещения источников излучения в виде стержней. Эти каналы закрыты сверху пробками. В верхней области перегородки помещается трехкрылый пропеллер, обеспечивающий циркуляцию облучаемого материала поочередно через оба пространства камеры. В бетонном резервуаре имеются трубопроводы для подвода облучаемого материала в камеру и для вывода из нее облученного материала. A known installation for irradiation of fluid materials [1], consisting of a concrete tank, closed by a lid that limits the radiation chamber, in which the radiation sources are located. The irradiation chamber with a cylindrical section is divided into two spaces using a coaxially located cylindrical partition. The partition consists of two coaxial pipes, between which longitudinal channels are arranged for the placement of radiation sources in the form of rods. These channels are closed on top with plugs. A three-winged propeller is placed in the upper region of the baffle, which circulates the irradiated material alternately through both chamber spaces. The concrete tank has pipelines for supplying irradiated material to the chamber and for outputting irradiated material from it.

Для замены стержневых источников необходимо проделать следующие действия. После выпуска облученной жидкости, камера промывается водой. Затем выпускной клапан закрывается, и бетонный резервуар доверху заполняется водой, после чего крышка приподнимается. Использованные источники достаются из перегородки с помощью манипулятора и предварительно вставляются в пустые трубки магазинов, вставленные в камеру. Затем освобожденная перегородка удаляется из камеры для осмотра, отработанные источники в магазинах заменяются на новые, и после возвращения проконтролированной перегородки в резервуар ее каналы заряжаются новыми источниками. To replace the rod sources, the following steps must be done. After the release of the irradiated liquid, the chamber is washed with water. Then the exhaust valve closes, and the concrete tank is completely filled with water, after which the lid is lifted. Used sources are taken from the partition using the manipulator and pre-inserted into the empty tubes of stores inserted into the camera. Then, the vacated baffle is removed from the inspection chamber, the spent sources in the stores are replaced with new ones, and after the controlled baffle is returned to the reservoir, its channels are charged with new sources.

Недостатком установки является то, что процесс замены источников долговременный и трудоемкий, при этом установка находится в нерабочем состоянии, что снижает ее производительность. The disadvantage of the installation is that the process of replacing the sources is long and time-consuming, while the installation is inoperative, which reduces its performance.

Известна установка для облучения жидкого шлама [2], содержащая размещенную в бетонном корпусе камеру облучения, закрытую защитной крышкой. Камера облучения содержит в себе топливный элемент в виде спиралеобразного канала, в стенках которого установлены приемные трубки для размещения источников излучения. Верхний и нижний торцы топливного элемента закрыты крышками, ограничивающими спиралеобразный канал в осевом направлении. Имеются трубопроводы для подачи и вывода обрабатываемого материала. Топливный элемент установлен с возможностью вращения. A known installation for irradiation of liquid sludge [2], containing placed in a concrete case, the irradiation chamber, closed with a protective cover. The irradiation chamber contains a fuel cell in the form of a spiral channel, in the walls of which there are receiving tubes for accommodating radiation sources. The upper and lower ends of the fuel element are closed by caps that bound the helical channel in the axial direction. There are pipelines for supply and output of the processed material. The fuel cell is rotatably mounted.

Чтобы сменить источники излучения, сначала очищают камеру, заставляя циркулировать там воду, запущенную по впускной трубе и выпущенную по выпускному трубопроводу. Затем заполняют камеру водой, крышку с помощью подъемного крана поднимают и убирают, на ее место устанавливают приемное устройство, в которое с помощью манипуляторов загружают из каналов топливного элемента отработанные источники излучения, затем достают топливный элемент, проверяют, устанавливают на место и заправляют его новыми источниками излучения. После чего извлекают контейнер и устанавливают крышку. Установка готова к работе. To change the radiation sources, they first clean the chamber, forcing there to circulate water running through the inlet pipe and released through the exhaust pipe. Then the chamber is filled with water, the cover is lifted and removed using a crane, a receiving device is installed in which the spent radiation sources are loaded from the fuel cell channels using the manipulators, then the fuel cell is taken out, checked, installed and replaced with new sources radiation. Then remove the container and install the lid. The installation is ready to go.

Недостатком этого устройства также является сложность процесса замены источников и низкая производительность. The disadvantage of this device is the complexity of the process of replacing sources and low productivity.

Прототипом выбрана установка для облучения жидкости [3], содержащая рабочую камеру, облучатель, состоящий из отдельных трубок с источниками излучения, защитную крышку, в которой выполнен канал для ввода и удаления источников излучения, градуировочный круг, на котором расположены входы трубок, устройство для подъема облучателя вместе с градуировочным кругом, механизм вращения защитной крышки, уплотнители. В рабочем положении облучатель вместе с градуировочным кругом поднимается, при этом входы трубок поджимаются к нижней стороне крышки через уплотнители, что препятствует попаданию жидкости в трубки. При необходимости замены источников излучения камеры освобождается от жидкости, облучатель опускается, крышка поворачивается до совмещения канала с выходами трубок, и через канал с помощью специальных приспособлений осуществляется либо изъятие отработанных источников, либо дозагрузка новых. The prototype of the selected device for irradiating a liquid [3], containing a working chamber, an irradiator, consisting of separate tubes with radiation sources, a protective cover in which a channel for input and removal of radiation sources is made, a calibration circle on which the tube inlets are located, a device for lifting irradiator along with the calibration wheel, the mechanism of rotation of the protective cover, seals. In the working position, the irradiator along with the calibration wheel rises, while the inlet of the tubes are pressed to the underside of the cover through the seals, which prevents liquid from entering the tubes. If it is necessary to replace the radiation sources, the chamber is freed of liquid, the irradiator is lowered, the lid is rotated until the channel coincides with the tube outlets, and through the channel, using special devices, either the removal of waste sources or reloading of new ones is carried out.

Недостатком устройства является пониженная надежность из-за наличия механизма подъема и опускания облучателя, а также пониженная производительность из-за необходимости останавливать работу установки для обеспечения эффективной работы облучателя. The disadvantage of this device is reduced reliability due to the presence of a mechanism for raising and lowering the irradiator, as well as reduced productivity due to the need to stop the installation to ensure the effective operation of the irradiator.

Решаемой задачей является повышение надежности и производительности установки. The task to be solved is to increase the reliability and productivity of the installation.

Для решения поставленной задачи в установку для облучения жидкости, содержащую рабочую камеру, в которой размещен облучатель, состоящий из отдельных трубок с источниками излучения, и защитную крышку, введены технологические трубки, соединенные одним концом с входами трубок облучателя, в защитной крышке выполнены изогнутые сквозные каналы для размещения технологических трубок, при этом отверстия выхода технологических трубок на поверхность защитной крышки закрыты пробками и расположены между направляющими, на которых установлены металлические салазки со сквозным отверстием и центрирующим пояском для установки контейнера с источниками излучения. To solve the problem, an installation for irradiating a liquid, containing a working chamber in which an irradiator is located, consisting of separate tubes with radiation sources, and a protective cover, introduces technological tubes connected at one end to the inputs of the irradiator tubes, curved through channels are made in the protective cover for placement of technological tubes, while the outlet holes of the technological tubes to the surface of the protective cover are closed with plugs and located between the rails on which llicheskie slide with a through hole and centering collar for the installation of the container with the radiation sources.

Кроме того, в режиме эксплуатации область выхода технологических трубок на поверхность защитной крышки вместе с салазками закрыта кожухом с замковым блокировочным устройством. In addition, during operation, the area where the process tubes exit to the surface of the protective cover, together with the slide, is closed by a casing with a locking interlock.

Кроме того, с целью удлинения срока службы облучателя, рабочая камера содержит закрытую камеру-водовод в виде прямоугольного короба-змеевика с трубо- проводами для подачи и вывода облучаемой жидкости, а трубки облучателя размещены вертикально в плоскости между встречными секциями короба-змеевика. In addition, in order to extend the life of the irradiator, the working chamber contains a closed water conduit in the form of a rectangular coil box with pipelines for supplying and outputting the irradiated liquid, and the irradiator tubes are placed vertically in the plane between the oncoming sections of the coil box.

Кроме того, с целью охлаждения элементов облучателя восходящим потоком воздуха, в нижней части трубок выполнены отверстия, а участки технологических трубок в зоне над облучателем выполнены перфорированными. In addition, in order to cool the elements of the irradiator with an upward flow of air, holes are made in the lower part of the tubes, and the sections of the process tubes in the area above the irradiator are perforated.

Повышение надежности обусловлено тем, что в рабочей камере, доступ в которую затруднен, отсутствуют подвижные механизмы, что, в свою очередь, снижает вероятность радиационной аварии в результате отказа подвижных механизмов. Отсутствие необходимости изменять положение облучателя при его загрузке-разгрузке позволяет по заданному графику осуществлять циклическую дозагрузку трубок облучателя новыми источниками излучения без прерывания работы установки, что существенно увеличивает производительность установки. The increase in reliability is due to the fact that in the working chamber, access to which is difficult, there are no mobile mechanisms, which, in turn, reduces the likelihood of a radiation accident as a result of a failure of the mobile mechanisms. The absence of the need to change the position of the irradiator during its loading and unloading allows cyclic reloading of the irradiator tubes with new radiation sources according to a given schedule without interrupting the operation of the installation, which significantly increases the productivity of the installation.

Наличие защитного кожуха, закрытого блокировочным замком, в зоне загрузки облучателя исключает возможность несанкционированного действия с облучателем. The presence of a protective casing closed with a locking lock in the feed zone of the irradiator eliminates the possibility of unauthorized operation with the irradiator.

Дополнительным преимуществом является то, что, благодаря наличию камеры-водовода в рабочей камере, т.е. вынесению облучателя из зоны течения обрабатываемой жидкости - "сухой облучатель", исключается возможность появления отложений, осадков на поверхности трубок облучателя. Это, с одной стороны, исключает потери мощности облучателя, а с другой стороны, повышает срок службы облучателя, так как в этом случае трубки облучателя не подвергаются химическому воздействию жидкости. An additional advantage is that, due to the presence of a water conduit in the working chamber, i.e. removal of the irradiator from the zone of flow of the treated fluid - “dry irradiator”, eliminates the possibility of deposits and precipitation on the surface of the irradiator tubes. This, on the one hand, eliminates the loss of power to the irradiator, and on the other hand, increases the life of the irradiator, since in this case the irradiator tubes are not exposed to the chemical action of the liquid.

Наличие "сухого" облучателя позволяет использовать для его охлаждения восходящие потоки воздуха, входящие через отверстия в нижней части трубки и выходящие через отверстия в боковых стенках прямолинейных участков трубок облучателя. The presence of a "dry" irradiator allows the use of upward air flows entering through the openings in the lower part of the tube and exiting through openings in the side walls of the straight sections of the irradiator tubes.

На фиг. 1 приведен общий вид заявляемой установки, на фиг. 2 - разрез фиг. 1 по А-А, на фиг. 3 - разрез фиг. 1 по Б-Б, конструкция трубки облучателя; на фиг. 4 - вид на фиг. 3 по стрелке В. In FIG. 1 shows a General view of the inventive installation, in FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1 to AA, in FIG. 3 is a sectional view of FIG. 1 to BB, the design of the irradiator tube; in FIG. 4 is a view of FIG. 3 along arrow B.

Установка для облучения жидкости содержит размещенную под землей рабочую камеру 1 с облучателем 2, состоящим из отдельных трубок 3 с источниками излучения 4. В конкретном варианте выполнения облучатель 2 размещен между встречными секциями камеры - водовода 5 с подводящим трубопроводом 6 и отводящим трубопроводом 7. Рабочая камера 1 закрыта защитной крышкой 8, установленной на выступах боковых стенок рабочей камеры 1. В крышке 8 выполнены изогнутые каналы 9, в которых размещены изогнутые части технологических трубок 10, имеющих также прямолинейные участки между трубками облучателя 2 и защитной крышкой 8. Толщина и материал защитной крышки 8 выбирается исходя из условий обеспечения безопасности в рабочем помещении, а радиус изгиба каналов в защитной крышке не должны препятствовать свободному перемещению через них источников излучения. На верхней поверхности защитной крышки 8 выходы технологических трубок 10 размещены между направляющими 11 и закрыты пробками 12. В конкретном варианте выполнения направляющие 11 расположены прямолинейные. На направляющих 11 установлены металлические салазки 13. На салазках 13 имеется центрирующий поясок 14 для установки контейнера 15, а в днище выполнено сквозное отверстие 16, совмещенное с отверстием в днищем контейнера 15. В конкретном варианте исполнения установки выходы технологических трубок 9 образуют два параллельных прямолинейных ряда. В режиме эксплуатации установки обе области выхода технологических трубок вместе с салазками 13 закрыты кожухами 17 с замковым блокирующим устройством 18. The apparatus for irradiating a liquid comprises an underground working chamber 1 with an irradiator 2, consisting of separate tubes 3 with radiation sources 4. In a specific embodiment, the irradiator 2 is placed between the opposite sections of the chamber — a water conduit 5 with a supply pipe 6 and a discharge pipe 7. The working camera 1 is closed by a protective cover 8 mounted on the protrusions of the side walls of the working chamber 1. In the cover 8, curved channels 9 are made, in which the curved parts of the process tubes 10 are also arranged, which are also rectilinear sections between the tubes of the irradiator 2 and the protective cover 8. The thickness and material of the protective cover 8 is selected based on the safety conditions in the working room, and the bending radius of the channels in the protective cover should not impede the free movement of radiation sources through them. On the upper surface of the protective cover 8, the exits of the process tubes 10 are located between the guides 11 and are closed by plugs 12. In a particular embodiment, the guides 11 are linear. Metal rails 13 are installed on the rails 11. On the rails 13 there is a centering belt 14 for installing the container 15, and a through hole 16 is made in the bottom, which is combined with the hole in the bottom of the container 15. In a specific embodiment, the outputs of the process tubes 9 form two parallel straight rows . In the operation mode of the installation, both exit areas of the process tubes together with the slide 13 are closed by casings 17 with a locking blocking device 18.

В конкретном варианте выполнения камера-водовод 5 установки представляет собой два соединенных между собой прямоугольных короба с лабиринтным каналом для жидкости и пазом между коробами для размещения облучателя. In a specific embodiment, the camera-water conduit 5 of the installation is two interconnected rectangular boxes with a labyrinth channel for liquid and a groove between the boxes to accommodate the irradiator.

Облучатель 2 выполнен в виде решетки из трубок облучателей 3. В нижнем конце трубок имеются отверстия 19. Боковая поверхность технологических трубок 10 в зоне над облучателем перфорирована отверстиями 20. The irradiator 2 is made in the form of a lattice of tubes of irradiators 3. At the lower end of the tubes there are holes 19. The lateral surface of the process tubes 10 in the area above the irradiator is perforated with holes 20.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

В режиме эксплуатации поток сточных вод поступает по трубопроводу 6 в камеру-водовод 5 и несколько раз благодаря конструкции камеры проходит относительно облучателя 2, излучение которого рассредоточено в плоскости между секциями камеры 5. Облученная жидкость выходит из камеры по трубопроводу 7. Мощность дозы облучателя 2 зависит от количества заряженных трубок 3 и от количества источников излучения 4 в отдельных трубках. С течением времени эксплуатации установки мощность излучения уменьшается. Для сохранения эффективности облучающего эффекта достаточно осуществить дозарядку облучателя новыми источниками излучения по заранее разработанному регламенту. In operating mode, the wastewater stream enters through the conduit 6 through the pipe 6 and several times due to the design of the chamber passes relative to the irradiator 2, the radiation of which is dispersed in the plane between the sections of the chamber 5. The irradiated liquid leaves the chamber through the conduit 7. The dose rate of the irradiator 2 depends from the number of charged tubes 3 and from the number of radiation sources 4 in individual tubes. Over time, the operation of the installation, the radiation power decreases. To maintain the effectiveness of the irradiating effect, it is sufficient to recharge the irradiator with new radiation sources according to a pre-developed schedule.

Дозарядка установки производится без прерывания процесса облучения жидкости. Для дозарядки снимается защитная крышка 17 после предварительного открытия замкового устройства 18. С отверстия технологического канала, соответствующего трубке облучателя, которая должна быть заряжена источниками ионизирующего излучения, снимается пробка 12 и к этому отверстию перемещением салазок 13 подводится сквозное отверстие 16. The unit is recharged without interrupting the process of irradiation of the liquid. For recharging, the protective cover 17 is removed after preliminary opening of the locking device 18. A plug 12 is removed from the hole of the technological channel corresponding to the irradiator tube, which must be charged with ionizing radiation sources, and a through hole 16 is brought to this hole by moving the slide 13.

Салазки 13 фиксируются. На салазки 13 с помощью крана 21 устанавливают транспортный контейнер 15, имеющий донное отверстие для выгрузки источников излучения. С помощью щупа-штанги проверяется соосность отверстий контейнера 15, салазок 13 и технологической трубки 10. С помощью механизма, имеющегося в контейнере 15, источник излучения направляется в образовавшийся канал и падает в облучатель 2. Источник излучения в облучатель может быть перемещен также и с помощью специального цангового захвата, который применяется для перемещения источника излучения из облучателя в транспортный контейнер при разрядке установки. Изгиб каналов 10 в защитной крышке 8 препятствует выходу излучения из облучателя 2 в рабочее помещение через технологические каналы 9. The slide 13 is fixed. A transport container 15 having a bottom opening for unloading radiation sources is mounted on the slide 13 using a crane 21. Using the probe rod, the alignment of the holes of the container 15, the slide 13 and the process tube 10 is checked. Using the mechanism available in the container 15, the radiation source is directed into the formed channel and falls into the irradiator 2. The radiation source can also be moved to the irradiator using special collet gripper, which is used to move the radiation source from the irradiator to the transport container during the discharge of the installation. The bending of the channels 10 in the protective cover 8 prevents the exit of radiation from the irradiator 2 into the working room through the technological channels 9.

Гамма-источники из кобальта-60 и цезия-137, используется в установках, являются также источниками тепловыделения. Для нормальной безаварийной работы установки требуется охлаждение трубок 3 облучателя 2 и источников излучения 4. В предлагаемой установке охлаждение осуществляется восходящим потоком, затекающим через донные отверстия 19 трубок 3. Воздушный поток, обтекая источники излучения 4, охлаждает их и стенку трубок 3 облучателя и вытекает в рабочую камеру 1 через отверстие 20 в боковой поверхности технологических трубок 9. Gamma sources from cobalt-60 and cesium-137, used in plants, are also sources of heat. For normal trouble-free operation of the installation, cooling of the tubes 3 of the irradiator 2 and radiation sources 4 is required. In the proposed installation, cooling is carried out by an upward flow flowing through the bottom openings 19 of the tubes 3. The air stream flowing around the radiation sources 4 cools them and the wall of the tubes 3 of the irradiator and flows into the working chamber 1 through the hole 20 in the lateral surface of the process tubes 9.

Claims

1. INSTALLATION FOR IRRADIATION OF A LIQUID, comprising a working chamber in which an irradiator is located, consisting of separate tubes with radiation sources, and a protective cover, characterized in that the protective cover has curved through channels according to the number of irradiator tubes, technological curved channels are placed tubes connected at one end with the inputs of the irradiator tubes, and others brought to the surface of the protective cover with guides placed on it, on which metal slides are installed with through ERSTU the bottom and centering collar for the installation of the container with the radiation sources, wherein the opening process tubes on the surface of the protective cover are arranged between the rails.

2. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a casing with a locking locking device, which is placed with the possibility of closing the exit area of the process tubes to the surface of the protective cover.

3. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the working chamber further comprises a closed water conduit in the form of two rectangular boxes connected to each other with a labyrinth channel for the liquid and a groove between them to accommodate the irradiator.

4. Installation according to claims 1 to 3, characterized in that the holes are made in the lower part of the irradiator tubes, and the side surface of the process tubes in the area between the irradiator and the protective cover is perforated.