TWI584306B - 微粒放射性固體取出方法及其裝置 - Google Patents

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TWI584306B TW104132292A TW104132292A TWI584306B TW I584306 B TWI584306 B TW I584306B TW 104132292 A TW104132292 A TW 104132292A TW 104132292 A TW104132292 A TW 104132292A TW I584306 B TWI584306 B TW I584306B
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黃君平
張秉宏
吳佳穎
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行政院原子能委員會核能研究所
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微粒放射性固體取出方法及其裝置
本發明係有關於一種微粒放射性固體取出方法及其裝置,尤指涉及一種放射性廢棄物處理系統,特別係指達到避免人員接受輻射劑量增加,並提高技術及自動化水平,對處理放射性廢棄物具有重大突破者。
核設施運轉及除役所產生之非塊體放射性廢棄物,如離子交換樹脂(粉/粒狀)、吸附劑(沸石等)、壁面刨屑與物件除污粉塵等物質在裝載、運送及處理過程中需要有妥善之輻射屏蔽及傳輸裝置。 一般離子交換塔內之樹脂係在飽水之環境中,因此取出及輸送方式可利用水作為媒介;然而為了貯存安全之因素,粒狀放射性廢離子交換樹脂均會進行脫(除)水處理後裝桶暫貯,污染之廢離子交換樹脂需要發展安定化系統,且因廢樹脂之安定化系統之進料量可能小於整桶進料,另用直接傾倒之方式進料無法有效控制進料量之缺點,故必須設計適當之再取出之方法與裝置。另一個應用在於,當一些遭放射性物質污染之設備或物件,利用機械法(如噴砂、刮除或刨除等)進行金屬或混凝土表面除污時所產生之碎屑亦有收集之需求。不同於其他廢棄物之傳輸及收集方法,放射性廢棄物處理需進一步設計輻射屏蔽、空浮污染防治及作業操作便利等機制。 習知的固體粒子係藉由液態或氣態流體攜帶方式進行,以液態流體攜帶固體粒子之方式為將固體粒子混入流體之中,再以泵來收集混合物。若固體粒子為微粒放射性固體,後續需要進行固液分離與淨化處理遭污染之液體,除增加後續處理系統外,另有增加處理產生二次廢棄物之疑慮;而利用氣體為媒介之傳輸最普遍之方法即吸塵技術,如吸塵器等,其藉由抽氣設備抽取固體粒子,收集至集塵袋,再依靠人工從集塵袋取出固體粒子。然而取出並不容易,而且若固體粒子為微粒放射性固體時,處理過程容易造成人員污染,輻射劑量增加或污染集塵設備,進而造成二次廢棄物之增加。故,ㄧ般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
本發明之主要目的係在於,克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種利用吸取頭將微粒放射性固體取出,再藉由分離器分離至特定之換裝容器,並控制避免微粒放射性固體進入抽氣幫浦,以致污染整個抽氣幫浦,增加二次廢棄物之微粒放射性固體取出方法及其裝置。 本發明之次要目的係在於,提供一種藉由吸氣通道之墜入口高度設計控制微粒放射性固體之吸取量之微粒放射性固體取出方法及其裝置。 本發明之另一目的係在於,提供一種配置有輻射防護設備從而可使輻射劑量降至最低之微粒放射性固體取出方法及其裝置。 本發明之再一目的係在於,提供一種分離器及換裝容器均為快速拆卸裝置可使人員得以遙控操作,達到避免人員接受輻射劑量增加,並提高技術及自動化水平,對處理放射性廢棄物具有重大突破之微粒放射性固體取出方法及其裝置。 為達以上之目的,本發明係一種微粒放射性固體取出裝置,係包括:一抽氣幫浦,其設有一抽氣管路,可自該抽氣管路吸入空氣;一分離器,包括一本體,及一由該本體包圍界定出之容室,該本體具有一設置在該容室內且與該本體連接之吸氣通道,及一設置在該本體頂部且鄰近該吸氣通道之空氣出口,該空氣出口並與該抽氣幫浦之抽氣管路連接,其中該吸氣通道上段係突設出該本體頂部之吸入口,該吸氣通道下段係突設出該本體底部之墜入口;一吸取頭,其設有一抽吸管路,該抽吸管路連接於該吸氣通道之吸入口,用以吸取微粒放射性固體至該分離器;一微粒放射性固體儲存桶,係與該吸取頭安裝連接,其內儲存有微粒放射性固體;一輻射防護設備,係與該分離器安裝連接,其內設有一密閉空間,作為阻擋輻射線之屏蔽罩;一換裝容器,係可移出地設置於該輻射防護設備之密閉空間中,且該換裝容器與該分離器之吸氣通道連通;以及一程序控制器,係與該抽氣幫浦及該吸取頭電性連接,其依照操作訊號以控制該吸取頭及該抽氣幫浦之啟動及停止。 於本發明上述實施例中,該抽氣幫浦係用以提供所需之真空吸力,並在後端加裝一高效率微粒過濾器以處理空浮物。 於本發明上述實施例中,該分離器係為離心式過濾器。 於本發明上述實施例中,該分離器更包括一環繞設置於該墜入口外圍之密封墊圈。 於本發明上述實施例中,該墜入口與該空氣出口之間具有一防止該微粒放射性固體隨氣體排出至該抽氣幫浦之高度差。 於本發明上述實施例中,該微粒放射性固體之吸取量係以調整該墜入口之高度作為控制,當該換裝容器內之微粒放射性固體高度到達該墜入口之高度時,該吸氣通道係直接阻斷,而停止抽取該微粒放射性固體之動作。 於本發明上述實施例中,該分離器係利用重力或格柵設計將吸入之微粒放射性固體儲存於該換裝容器中,而將空氣中空浮物排向該抽氣幫浦。 於本發明上述實施例中,該微粒放射性固體進入該吸氣通道之吸入口後,利用重力因素而從該墜入口進入該換裝容器。
請參閱『第1圖~第5圖』所示,係分別為本發明之結構示意圖、本發明之分解示意圖、本發明分離器之剖面示意圖、本發明分離器之抽取示意圖、以及本發明分離器之停止抽取示意圖。如圖所示:本發明係一種微粒放射性固體取出裝置,包括一抽氣幫浦1、一分離器2、一吸取頭3、一微粒放射性固體儲存桶4、一輻射防護設備5、一換裝容器6、以及一程序控制器7所構成。 上述所提之抽氣幫浦1設有一抽氣管路11,可自該抽氣管路11吸入空氣。該抽氣幫浦1係以抽氣動力來源提供所需之真空吸力,並在後端加裝一高效率微粒過濾器8以處理空浮物。 該分離器2係為離心式過濾器,其包括一本體21,及一由該本體21包圍界定出之容室22,該本體21具有一設置在該容室22內且與該本體21連接之吸氣通道23,及一設置在該本體21頂部且鄰近該吸氣通道23之空氣出口24,該空氣出口24並與該抽氣幫浦1之抽氣管路11連接,其中該吸氣通道23上段係突設出該本體21頂部之吸入口231,該吸氣通道23下段係突設出該本體21底部之墜入口232,且該墜入口232外圍係環繞設置有一密封墊圈25。該分離器2係利用重力或格柵設計將吸入之微粒放射性固體儲存於該換裝容器6中,而將空氣排向該抽氣幫浦1。 該吸取頭3係安裝至該微粒放射性固體儲存桶4,並設有一抽吸管路31,該抽吸管路31係連接於該吸氣通道23之吸入口231。該吸取頭3係藉由吸取該微粒放射性固體儲存桶4之微粒放射性固體至該分離器2。 該輻射防護設備5係與該分離器2安裝連接,其內設有一密閉空間51,作為阻擋輻射線之屏蔽罩。 該換裝容器6係可移出地設置於該輻射防護設備5之密閉空間51中,且該換裝容器6與該分離器2之吸氣通道23連通。該換裝容器6為一特定設計過容器,可以使用吊車吊掛,並具有輻射防護層以方便於微粒放射性固體之相關實驗、運送及保存使用。 該程序控制器7係與該抽氣幫浦1及該吸取頭3電性連接,其依照操作訊號以控制該吸取頭3及該抽氣幫浦1之啟動及停止。如是,藉由上述揭露之結構構成一全新之微粒放射性固體取出裝置。 上述分離器2與該換裝容器6之間,具有快速分離之動作,該抽氣幫浦1作動時,因為內外壓差而使該分離器2與該換裝容器6有更穩固之結合。當該抽氣幫浦1停止動作時,該分離器2憑藉重力固定於該換裝容器6上,並可以使用拖吊裝置輕易分開。 當運用時,如第1、3、4圖所示,當人員操作該抽氣幫浦1啟動時,係利用連續抽氣幫浦1將該換裝容器6與該分離器2內部之空氣抽離,同時藉由該密封墊圈25阻絕外界空氣補充,使之呈現負壓。在此負壓下以該吸取頭3將該微粒放射性固體儲存桶4內之微粒放射性固體9吸入至該分離器2,當該微粒放射性固體9進入該吸氣通道23之吸入口231後並抵達墜入口232時,因為重力與速度因素而直接從該吸氣通道23之墜入口232進入該換裝容器6,以達到氣體與固體分離之效果。該墜入口232與該空氣出口24之間設計合適距離及高低位差,可防止該微粒放射性固體9隨氣體排出至該抽氣幫浦1,損害設備並造成污染。伴隨放射性空浮物之空氣則由該空氣出口24進入該抽氣幫浦1。 當該換裝容器6內微粒放射性固體9高度到達該吸氣通道23之墜入口232高度時,該吸氣通道23會直接阻斷,而停止抽取該微粒放射性固體9之動作,如第5圖所示。因此,本發明利用該吸氣通道23之墜入口232高度調整來控制該換裝容器6內微粒放射性固體9之取出量。 鑑於以微粒放射性固體處理而言,處理過程需要避免放射性污染擴散及人員輻射劑量增加,以符合合理抑低(As Low As Reasonably Achievable, ALARM)原則。輻射作業人員需要具有特定之知識及輻射防護設備才可以處理微粒放射性固體,且處理過程中若有不慎而造成空浮,將影響人員健康;因此,遠端遙控為對於微粒放射性固體處理之關鍵環節。 藉此,本發明所提微粒放射性固體取出方法及其裝置,利用吸取頭將微粒放射性固體取出,再藉由分離器分離至特定之換裝容器,並控制避免微粒放射性固體進入抽氣幫浦,以致污染整個抽氣幫浦,增加二次廢棄物。同時藉由吸氣通道之墜入口高度設計控制微粒放射性固體之吸取量。並於換裝容器外部配置有輻射防護設備從而可使輻射劑量降至最低。再透過該分離器及該換裝容器均為快速拆卸裝置可使人員得以遙控操作,達到避免人員接受輻射劑量增加,並提高技術及自動化水平,對處理放射性廢棄物具有重大突破之功效。 綜上所述,本發明係一種微粒放射性固體取出方法及其裝置,可有效改善習用之種種缺點,利用吸取頭將微粒放射性固體取出,再藉由分離器分離至特定之換裝容器,並控制避免微粒放射性固體進入抽氣幫浦,以致污染整個抽氣幫浦,增加二次廢棄物;同時藉由吸氣通道之墜入口高度設計控制微粒放射性固體之吸取量;並於換裝容器外部配置有輻射防護設備從而可使輻射劑量降至最低;再透過該分離器及該換裝容器均為快速拆卸裝置可使人員得以遙控操作,達到避免人員接受輻射劑量增加,並提高技術及自動化水平,進而使本發明之□生能更進步、更實用、更符合使用者之所須,確已符合發明專利申請之要件,爰依法提出專利申請。 惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍;故,凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
抽氣幫浦1 抽氣管路11 分離器2 本體21 容室22 吸氣通道23 吸入口231 墜入口232 空氣出口24 密封墊圈25 吸取頭3 抽吸管路31 微粒放射性固體儲存桶4 輻射防護設備5 密閉空間51 換裝容器6 程序控制器7 高效率微粒過濾器8 微粒放射性固體9
第1圖,係本發明之結構示意圖。 第2圖,係本發明之分解示意圖。 第3圖,係本發明分離器之剖面示意圖。 第4圖,係本發明分離器之抽取示意圖。 第5圖,係本發明分離器之停止抽取示意圖
抽氣幫浦1 抽氣管路11 分離器2 吸取頭3 抽吸管路31 微粒放射性固體儲存桶4 輻射防護設備5 密閉空間51 換裝容器6 程序控制器7 高效率微粒過濾器8

Claims (7)

  1. 一種微粒放射性固體取出裝置,係包括:一抽氣幫浦,其設有一抽氣管路,可自該抽氣管路吸入空氣;一分離器,包括一本體,及一由該本體包圍界定出之容室,該本體具有一設置在該容室內且與該本體連接之吸氣通道,及一設置在該本體頂部且鄰近該吸氣通道之空氣出口,該空氣出口並與該抽氣幫浦之抽氣管路連接,其中該吸氣通道上段係突設出該本體頂部之吸入口,該吸氣通道下段係突設出該本體底部之墜入口;一吸取頭,其設有一抽吸管路,該抽吸管路連接於該吸氣通道之吸入口,用以吸取微粒放射性固體至該分離器;一微粒放射性固體儲存桶,係與該吸取頭安裝連接,其內儲存有微粒放射性固體;一輻射防護設備,係與該分離器安裝連接,其內設有一密閉空間,作為阻擋輻射線之屏蔽罩;一換裝容器,係可移出地設置於該輻射防護設備之密閉空間中,且該換裝容器與該分離器之吸氣通道連通,其中該微粒放射性固體之吸取量係以調整該墜入口之高度作為控制,當該換裝容器內之微粒放射性固體高度到達該墜入口之高度時,該吸氣通道係直接阻斷,而停止抽取該微粒放射性固體之動作;以及一程序控制器,係與該抽氣幫浦及該吸取頭電性連接,其依照操作訊號以控制該吸取頭及該抽氣幫浦之啟動及停止。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之微粒放射性固體取出裝置,其中, 該抽氣幫浦係用以提供所需之真空吸力,並在後端加裝一高效率微粒過濾器以處理空浮物。
  3. 依申請專利範圍第1項所述之微粒放射性固體取出裝置,其中,該分離器係為離心式過濾器。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之微粒放射性固體取出裝置,其中,該分離器更包括一環繞設置於該墜入口外圍之密封墊圈。
  5. 依申請專利範圍第1項所述之微粒放射性固體取出裝置,其中,該墜入口與該空氣出口之間具有一防止該微粒放射性固體隨氣體排出至該抽氣幫浦之高度差。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之微粒放射性固體取出裝置,其中,該分離器係利用重力或格柵設計將吸入之微粒放射性固體儲存於該換裝容器中,而將空氣中空浮物排向該抽氣幫浦。
  7. 依申請專利範圍第1項所述之微粒放射性固體取出裝置,其中,該微粒放射性固體進入該吸氣通道之吸入口後,利用重力因素而從該墜入口進入該換裝容器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4695299A (en) * 1986-02-21 1987-09-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for in-cell vacuuming of radiologically contaminated materials
US5013342A (en) * 1988-12-01 1991-05-07 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Centrifugal separator and granular filter unit
TW201515010A (zh) * 2013-08-14 2015-04-16 Ge Hitachi Nucl Energy America 用於放射性物質捕獲的系統,方法,及過濾器

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