TWI615857B - 放射性廢樹脂物料抽取裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種放射性廢樹脂物料抽取裝置，包含管件、抽取器以及負壓裝置。管件具有出料端口，包含內管以及外套。外套套合於內管外側，以隔絕材料製成。抽取器具有抽取口，抽取口與出料端口連通。負壓裝置包含殼體以及負壓產生器。抽取器設置於殼體內，管件由殼體外進入殼體內而與抽取器連通。負壓產生器與殼體相連，供使殼體內部為負壓。

Description

放射性廢樹脂物料抽取裝置

本發明係關於一種廢物料抽取裝置；具體而言，本發明係關於一種放射性廢樹脂物料抽取裝置。

核電廠反應器中冷卻水、乏燃料池水之放射性廢液處理系統多主要採用離子交換技術進行淨化，然而離子交換樹脂的交換容量降低時，離子交換樹脂床達不到放射性廢液處理標準，需進行更換，因此每年產生大量用過放射性廢棄離子交換樹脂，一般其含水率在50-60%，且濃縮半衰期較長之分裂產物與活化產物(Sr-90或Cs-137等)，屬於高放射性濕式廢棄物，需進行乾燥、穩定化與包裝等。不可再生之廢樹脂需進行水泥固化或裝入HIC桶進行最終處置，可再生之廢樹脂進行分裝暫存後，進行再生後使用。

廢樹脂為粒狀陰離子與陽離子樹脂形式，尺寸大小為16-40mesh(1.18-0.425mm)，陰離子樹脂屬於OH-form，比重約為1.2；陽離子型式屬於H+form，比重約為1.2，吸附核種主要為Sr-90與Cs-137。其放射性平均活度約為1.67E+02~6.75E+06 Bq/g。

放射性廢液處理系統進行離子交換樹脂更換時，主要採用方法為重力與水力輸送兩種，將廢棄樹脂與水混合物排出，由於放射性廢液處理系統的離子交換床容量較大，需搭配專門容量較大之暫存脫水槽，後 續需將廢棄樹脂取出分裝於金屬桶暫存，然而放射性廢棄樹脂為高放射性物質，轉移分裝時屏蔽難度較高，此外離子交換樹脂粒徑較小，吸附飽和狀態時容易產生黏結團聚，轉移過程中易造成堵塞，清理不易。

傳統的核電廠樹脂轉移裝備包含樹脂收集裝置、真空裝置與儲槽連接。樹脂收集裝置內含有物料分離器，物料分離器上裝有樹脂抽吸管，另一端樹脂抽吸管插入廢樹脂儲存桶，進行樹脂抽吸。此裝置可有效將樹脂分裝至HIC桶儲存，然而物料分離器並未考慮微細顆粒在抽吸樹脂過程會有懸浮之問題，易造成外界空氣中放射性汙染之情形。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種放射性廢樹脂物料抽取裝置，可減少微細顆粒在抽吸樹脂過程之懸浮問題，避免造成外界空氣中放射性汙染之情形。

本發明之放射性廢樹脂物料抽取裝置包含管件、抽取器以及負壓裝置。管件具有出料端口，包含內管以及外套。外套套合於內管外側，以隔絕材料製成。抽取器具有抽取口，抽取口與出料端口連通。負壓裝置包含殼體以及負壓產生器。抽取器設置於殼體內，管件由殼體外進入殼體內而與抽取器連通。負壓產生器與殼體相連，供使殼體內部為負壓。

於本發明的實施例中，負壓產生器可為設置在殼體外而與殼體內部相連通的風機。負壓產生器可為設置在殼體上的風機。

於本發明的實施例中，放射性廢樹脂物料抽取裝置進一步包含物料分離器，設置於殼體內之出料端口及抽取口之間，供將放射性廢樹脂物料之氣體與液/固體分離。物料分離器包含入料口、第一出口、第二出 口以及儲存裝置。入料口與出料端口連通。第一出口與抽取口連通，供排出自放射性廢樹脂物料分離出之氣體。第二出口供排出自放射性廢樹脂物料分離出之液/固體。儲存裝置設置於殼體內且與第二出口連通。

於本發明的實施例中，放射性廢樹脂抽取裝置進一步包含與殼體相連的移動裝置，承載殼體而使殼體具有可移動性。

於本發明的實施例中，管件具有進料端口，進料端口與放射性廢樹脂物料儲存槽相連通。其中，內管伸入放射性廢樹脂物料儲存槽，外套接合於放射性廢樹脂物料儲存槽之外側。

於本發明的實施例中，隔絕材料包含為苯基矽橡膠、乙烯丙烯橡膠、異戊二烯橡膠、聚氯丁二烯橡膠、聚氨酯橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁吡橡膠、聚丁二烯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、矽橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠或其混合物。

100‧‧‧管件

101‧‧‧出料端口

102‧‧‧進料端口

110‧‧‧內管

120‧‧‧外套

300‧‧‧抽取器

301‧‧‧抽取口

310‧‧‧緩衝罐

320‧‧‧管路

330‧‧‧高效濾網

340‧‧‧管路

400‧‧‧放射性廢樹脂物料

410‧‧‧放射性廢樹脂物料儲存槽

500‧‧‧負壓裝置

510‧‧‧殼體

520‧‧‧負壓產生器

521‧‧‧過濾裝置

700‧‧‧物料分離器

701‧‧‧第一出口

702‧‧‧第二出口

703‧‧‧入料口

710‧‧‧儲存裝置

800‧‧‧放射性廢樹脂物料抽取裝置

900‧‧‧移動裝置

圖1為本發明實施例之示意圖；圖2為本發明不同實施例之示意圖；圖3為本發明不同實施例之示意圖。

如圖1所示之實施例，本發明之放射性廢樹脂物料抽取裝置800包含管件100、抽取器300以及負壓裝置500。管件100具有出料端口101。管件100包含內管110以及外套120。外套120套合於內管110外側，以具有防輻射效果的隔絕材料製成，可避免內管110中輸送的放射性物質之輻射外洩。其中，外套120較佳可緊密地套合於內管110外側，意即外套120與內管 110外側之間實質上無間隙或接近無間隙，藉以減少外套120及內管110的相對位移，或避免非預期物質(例如水氣)進入外套120與內管110外側之間造成外套120或內管110質變損壞(例如鏽蝕)。然而在不同實施例中，外套120亦可寬鬆地套合於內管110外側，意即外套120與內管110外側之間存在間隙，便利內管110在外套120內移動。

於本發明的實施例中，隔絕材料包含為苯基矽橡膠、乙烯丙烯橡膠、異戊二烯橡膠、聚氯丁二烯橡膠、聚氨酯橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁吡橡膠、聚丁二烯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、矽橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠或其混合物，然而並不以上述為限。更具體而言，隔絕材料較佳為具有防輻射性質的具彈性高分子材料，基於其具有彈性而在其作為外套120之材料時，能使外套120具有彈性，便於套合於內管110外側。然而在不同實施例中，隔絕材料可以為高分子以外之隔絕材料，且不限於具有彈性。例如，可使用合金材料或金屬纖維材料。舉例而言，在一實施例中，內管100及外套120均採用聚乙烯(Polyethylene，PE)材質，使管件100具有充分的可彎曲性。在另一實施例中，內管100採用聚乙烯材質，外套120採用鍍鋅鋼管，藉以使管件100具有剛性。

如圖1所示之實施例，抽取器300具有抽取口301，抽取口301與出料端口101連通。其中，抽取器300較佳但不限為真空吸取裝置。負壓裝置500包含殼體510以及負壓產生器520。抽取器300設置於殼體510內，管件100由殼體510外進入殼體510內而與抽取器300連通。負壓產生器520與殼體510相連，供使殼體510內部為負壓，從而避免殼體510內的懸浮物質逸散到 殼體510外。進一步而言，抽取器300運作時可能會產生帶有放射性的懸浮微粒，若懸浮微粒逸散到殼體外，容易造成外界空氣的放射性汙染。本發明藉由維持殼體510內部為負壓狀態，可避免帶有放射性的懸浮微粒逸散到殼體510外，從而防止造成外界空氣中的放射性汙染。

如圖1所示之實施例，負壓產生器520可為設置在殼體510上的風機，藉由將殼體510內部空氣抽出而使殼體510內部為負壓，其並具有濾網(未繪示)阻擋懸浮微粒離開殼體510。在如圖2所示的不同實施例中，負壓產生器520為設置在殼體510外而與殼體510內部相連通的風機，其並具有過濾裝置521阻擋懸浮微粒離開殼體510。。進一步而言，為了便於製造或提高功效等的原因，作為負壓產生器520之風機可設置在殼體510外，並透過風管521與殼體510內部相連通。

如圖3所示之實施例，放射性廢樹脂物料抽取裝置800進一步包含物料分離器700，設置於殼體510內之出料端口101及抽取口301之間，供將放射性廢樹脂物料400之氣體與液/固體分離。更具體而言，物料分離器700較佳但不限為旋風分離機。如圖3所示之實施例，物料分離器700包含入料口703、第一出口701、第二出口702以及儲存裝置710。入料口703與出料端口101連通。第一出口701與抽取口301連通，供排出自放射性廢樹脂物料400分離出之氣體。第二出口702供排出自放射性廢樹脂物料分離出之液/固體。儲存裝置710設置於殼體510內且與第二出口702連通。

進一步而言，物料分離器運作時經常會產生微細顆粒的懸浮問題。在習知技術抽吸放射性廢樹脂物料的過程中，使用物料分離器並未考慮此問題，因此帶有放射性的懸浮微粒可能逸散到殼體外，容易造成外 界空氣中放射性汙染之情形。相對的，如圖3所示之實施例，在本發明中，物料分離器700係設置在具有負壓的殼體510內，可避免物料分離器700運作時產生的帶有放射性的懸浮微粒逸散到殼體510外，從而防止造成外界空氣中的放射性汙染。

在如圖3所示之實施例中，為了減少懸浮雜質進入抽取器300造成其損壞，在第一出口701與抽取口301間進一步設置有緩衝罐310、高效濾網330等，並以管路320、340連通。然而在不同實施例中，為了便於製造、維護或降低成本等因素，亦可直接將第一出口701與抽取口301連通。

如圖3所示之實施例，放射性廢樹脂抽取裝置800進一步包含與殼體510相連的移動裝置900，承載殼體510而使殼體510具有可移動性。更具體而言，在此實施例中，移動裝置900為移動車台，殼體510承載於移動車台的拖板上。然而在不同實施例中，亦可利用在殼體510上直接安裝輪子等方式，使殼體510具有移動性，意即，在該實施例中，移動裝置900即為安裝在殼體510上的輪子。此外，因為抽取器設置於殼體內，因此殼體510不但提供負壓的功能，也提供了整合放射性廢樹脂抽取裝置800各元件相對位置的功能，故藉由上述設置，放射性廢樹脂抽取裝置800能依使用需求移動至特定位置，例如，移動至放射性廢樹脂的暫存或產出地點附近以便抽取。

如圖3所示之實施例，管件100具有進料端口102，進料端口102與放射性廢樹脂物料儲存槽410相連通。其中，內管110伸入放射性廢樹脂物料儲存槽410，外套120接合於放射性廢樹脂物料儲存槽410之外側。

更具體而言，在一實施例中，本發明中各元件採用如下配置。

1.管件100：

(1)進料端口102之伸入放射性廢樹脂物料儲存槽410中的內管110採用聚乙烯(Polyethylene，PE)材質，管徑為1.5"，長度依至放射性廢樹脂物料儲存槽410內底部所需配管，外管120之管徑為2"，意即伸入放射性廢樹脂物料儲存槽410中的部份僅有內管110，而放射性廢樹脂物料儲存槽410外的部份則為可撓式雙套管設計。出料端口101連結緩衝罐310的內管110採用聚乙烯(Polyethylene，PE)材質，管徑為2"，外管120為鍍鋅鋼管，管徑為3"，兩者組合成雙套管設計。此出料端口101配有手動球塞閥開關。物料分離器700之第二出口702的下料導管上則設電動遙控開關之電動球閥1個及快速接頭，快速接頭可與儲存裝置710之進料管快速接頭連接或脫離。雙套管設計可避免內管110中放射性物質的輻射外洩。進料端口102之伸入放射性廢樹脂物料儲存槽410中的內管110設置有吸取管頭，其為硬管設計且外圍設計一圓盤，圓盤上含有許多小孔，樹脂可透過圓盤上小孔持續填充至圓盤小孔下方，可避免吸取管頭在吸取過程氣體不順而造成堵塞。

(2)PVC頂蓋(含不銹鋼操縱製具1只及LED燈1只)1個，採ㄇ型具凸緣設計頂蓋，頂蓋須有可供吊卸之提把至少4個；蓋頂開3孔其中一孔配合旋風分離機進風口管路，一孔配合操縱製具(長度須可供1.8m高人員立姿操作下，觸及庫底各位置)，一孔配合LED燈安裝。

2.物料分離器700：

(1)物料分離器700：分離效率80%以上，最小可分離粒徑為0.15mm，內部為鐵氟龍(TEFLON)塗層，物料分離器700的入料口703與可撓式雙套管之連接、以及所有閥管件之連接均採法蘭方式連接，出入口口徑為25mm，卸料口口徑為50mm。最小可分離粒徑在0.25mm以下，分離 效率達80%以上。其功能主要藉由負壓產生器520形成負壓吸力，將地下放射性廢樹脂物料儲存槽410中的放射性廢樹脂物料400吸出，行經物料分離器700，利用分離機內切線離心力及重力將大部份放射性廢樹脂物料400之液/固體分離沈降收集於物料分離器700下連結之儲存裝置710(即廢棄物桶)內。

(2)密封蓋：樹脂盛裝桶屏蔽用容器密封蓋，尺寸：φ 1300mmx3t，含監看器視窗(φ 150mm)，LED照明，附件需與密封蓋完全密封。採PVC材質，大小為現場各貯存窖水泥屏蔽蓋量身訂做，重量約0.6公斤，PVC頂蓋設有可供吊卸之提把，蓋頂開有三孔，其中一孔供進料端口102的內管110伸入用，一孔供伸入吸取管控制桿以操縱內管110走向，一孔供LED燈安裝。

3.緩衝罐310：需於緩衝罐310前後設置壓差計1只，壓差顯示範圍0~50mmAq，係為進一步滯留物料分離器700無法完全分離收集廢樹脂之設備，設備含粉體高度警報器及振動馬達各1台；緩衝罐310出口端與抽取器300之連接管路，內管110採用聚乙烯(Polyethylene，PE)材質，管徑為2"，外管120為鍍鋅鋼管，管徑為3"，兩者組合成雙套管設計，此出口管路配有手動球塞閥開關；緩衝罐310並設有與儲存裝置710連接之下料導管和手動球塞閥1只，以供下料至儲存裝置710內；另緩衝罐310前後連接管路各設置壓差計1只。

4.抽取器300：功率為4000W，真空吸力為27kPa，風量為110L/s，材質為不鏽鋼。進氣口至馬達連接前段HEPA高效濾心

5.負壓裝置500：殼體510與負壓產生器520結合處須具上下緊迫機構以維持氣密，迫緊機構須為彈簧推進式機械結構(需2支以上，以平 均形成平面)，並具50kg/cm2以上機械壓力，以確保通風過濾器組運轉中過濾器和殼體510完全密合，達到預防污染逸散的要求。

(1)負壓產生器520：密封室容積(約25立方公尺)換氣次數每小時8次，直結式，高效率馬達，¾HP/3 ψ/4P馬達，材質：SS41，軸心S45C。負壓產生器520設置於殼體520外，連接殼體520用排氣過濾箱組。負壓產生器520標定風量為56CMM以上，標定靜壓1100mmAq以上；採2"進排風口配置，出口端風速需達30m/s以上。負壓產生器520後面接密封式用排氣過濾HEPA，此過濾器效果為99.97%，採用袋進袋出式。

(2)進氣風機：風機機型為直結式傳動、全封閉外風扇與鼠籠式馬達，風機材質為鋁合金製，風機效率須為60%以上，5HP以上排風裝置。

實地測試結果：

主要藉負壓操作環境以安全自地下貯存庫中將廢樹脂吸取移出，整檢於廢棄物桶中。而此裝置業經以無污染吸附劑冷試車測試、極低微污染廢樹脂半熱試，及以廢樹脂地下貯存庫4號貯存窖內低污染廢樹脂0.2m3做實料測試，證明裝置確實可用以執行廢樹脂吸取整檢。

雖然前述的描述及圖式已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者將可體會，本發明可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申 請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

100‧‧‧管件

101‧‧‧出料端口

102‧‧‧進料端口

110‧‧‧內管

120‧‧‧外套

300‧‧‧抽取器

301‧‧‧抽取口

310‧‧‧緩衝罐

320‧‧‧管路

330‧‧‧高效濾網

340‧‧‧管路

400‧‧‧放射性廢樹脂物料

410‧‧‧放射性廢樹脂物料儲存槽

500‧‧‧負壓裝置

510‧‧‧殼體

520‧‧‧負壓產生器

521‧‧‧過濾裝置

700‧‧‧物料分離器

701‧‧‧第一出口

702‧‧‧第二出口

703‧‧‧入料口

710‧‧‧儲存裝置

800‧‧‧放射性廢樹脂物料抽取裝置

900‧‧‧移動裝置

Claims (7)

1. 一種放射性廢樹脂物料抽取裝置，供抽取一具有氣、液、固體之放射性廢樹脂物料，其包含：一管件，其中該管件具有一出料端口，該管件包含：一內管；以及一外套，套合於該內管外側，以一隔絕材料製成；一抽取器，具有一抽取口，該抽取口與該出料端口連通；一負壓裝置，包含：一殼體，其中該抽取器設置於該殼體內，該管件由該殼體外進入該殼體內而與該抽取器連通；以及一負壓產生器，與該殼體相連，供使該殼體內部為負壓；以及一移動裝置，與該殼體相連，承載該殼體而使該殼體具有可移動性。
2. 如請求項1所述的放射性廢樹脂抽取裝置，其中該負壓產生器為一設置在該殼體外而與該殼體內部相連通的風機。
3. 如請求項1所述的放射性廢樹脂抽取裝置，其中該負壓產生器為一設置在該殼體上的風機。
4. 如請求項1所述的放射性廢樹脂物料抽取裝置，進一步包含：一物料分離器，設置於該殼體內之該出料端口及該抽取口之間，供將該放射性廢樹脂物料之氣體與液/固體分離，其中該物料分離器包含：一入料口，與該出料端口連通；一第一出口，與該抽取口連通，供排出自該放射性廢樹脂物料分離出之氣體； 一第二出口，供排出自該放射性廢樹脂物料分離出之液/固體；以及一儲存裝置，設置於該殼體內且與該第二出口連通。
5. 如請求項1所述的放射性廢樹脂抽取裝置，其中該管件具有一進料端口，該進料端口與一放射性廢樹脂物料儲存槽相連通。
6. 如請求項5所述的放射性廢樹脂抽取裝置，其中該內管伸入該放射性廢樹脂物料儲存槽，該外套接合於該放射性廢樹脂物料儲存槽之外側。
7. 如請求項1所述的放射性廢樹脂物料抽取裝置，其中該隔絕材料包含為苯基矽橡膠、乙烯丙烯橡膠、異戊二烯橡膠、聚氯丁二烯橡膠、聚氨酯橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁吡橡膠、聚丁二烯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、矽橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠或其混合物。