TWI818729B

TWI818729B - 低放射性污染物件之除污設備及其操作方法

Info

Publication number: TWI818729B
Application number: TW111134980A
Authority: TW
Inventors: 陳茂維; 沈允中
Original assignee: 行政院原子能委員會核能研究所
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2023-10-11
Also published as: TW202412951A

Abstract

一種低放射性污染物件之除污設備及其操作方法。除污設備包括清洗防護箱、高壓清洗機構與載運機構。清洗防護箱具有內部空間，以及連接內部空間之側向開口。高壓清洗機構設置於內部空間中。載運機構鄰接於側向開口，具有滑軌、托盤、擋板以及移動機構。滑軌經由側向開口從載運機構延伸至內部空間。擋板設置於滑軌上且對應於側向開口。托盤設置於滑軌上且位於清洗防護箱與擋板之間。移動機構藉由滑軌移動托盤於載運機構與內部空間之間，且移動擋板於載運機構與側向開口之間。

Description

低放射性污染物件之除污設備及其操作方法

本發明一般係關於一種除污設備及其操作方法，具體而言，本發明係關於一種低放射性污染物件之除污設備及其操作方法。

目前除了核電廠之外，醫療院所、學術單位以及民生工業均有產生小量的低放射性污染廢棄物。通常使用物理方法除去低放射性污染廢棄物表面的污垢，常見的方法有沖洗、吸塵、機械擦拭、高壓水射流、磨料噴射表層撥離、超音波除污等方法。如何有效地去除低放射性污染廢棄物表面的污垢，並且提供足夠的防護避免低放射性污垢逸出，以及適當的自動化設計減少操作人員負擔，此為本領域技術人員急欲解決的問題。

本發明之一目的在於提供一種低放射性污染物件之除污設備及其操作方法。本發明之低放射性污染物件之除污設備可以有效地去除低放射性污染廢棄物表面的污垢，降低放射性活度，使低放射性污染廢棄物後續可以有效地回收或是進行處理。在除污過程中，除污設備可以提供足夠的防護，避免低放射性污垢逸出造成二次污染。此外，除污設備具有適當的自動化設計，使操作人員可以輕易地進行處理。

發明之一實施例提供一種除污設備適用於低放射性污染物件。除污設置至少包括清洗防護箱、高壓清洗機構與載運機構。清洗防護箱具有內部空間，以及連接內部空間之側向開口。高壓清洗機構設置於清洗防護箱之內部空間中，且高壓清洗機構之一端連接於清洗防護箱內。載運機構鄰接於清洗防護箱之側向開口，載運機構具有滑軌、托盤、擋板以及移動機構。滑軌經由清洗防護箱之側向開口，從載運機構延伸至清洗防護箱之內部空間。擋板設置於滑軌上且對應清洗防護箱之側向開口，托盤設置於滑軌上且位於清洗防護箱與擋板之間，移動機構藉由滑軌移動托盤於載運機構與清洗防護箱之內部空間之間，且移動機構藉由滑軌移動擋板於載運機構與清洗防護箱之側向開口之間。

本發明之另一實施例提供一種除污設備的操作方法，適用於低放射性污染物件。此操作方法至少包括下列步驟。將低放射性污染物件放置於載運機構的托盤上。移動滑軌上的托盤與擋板分別至清洗防護箱的內部空間與側向開口。使用高壓清洗機構清洗托盤上的低放射性污染物件。移動滑軌上的托盤與擋板至載運機構的預定位置。將托盤上的低放射性污染物件翻面放置，並且重複前述步驟至清洗完畢。

相較於習知技術，本發明的低放射性污染物件之除污設備及其操作方法，使用高壓清洗機構可以有效地清洗並且去除低放射性污染廢棄物表面的污垢，降低物件的整體放射性活度。在除污過程中，清洗防護箱與擋板可以提供足夠的密閉與防護，避免低放射性污垢逸出。另外，載運機構與高壓清洗機構適當的自動化，利用移動機構來移動托盤與擋板，並且使用自動化的高壓清洗機構清洗低放射性污染物件，減少操作人員跟低放射性污染物件的接觸，可以減少操作人員的負擔。

10:除污設備

100:清洗防護箱

110:箱體

112:內部空間

114:側向開口

116:觀測窗

120:集水槽

122:排水口

130:箱體支架

200:高壓清洗機構

210:高壓清洗噴槍

300:載運機構

310:支撐架台

320:滑軌

330:托盤

340:擋板

350:移動機構

352:第一滾軸

354:第二滾軸

1000:低放射性污染物件

S10~S50:步驟

圖1為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的結構示意圖。

圖2為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的電性連接之方塊示意圖。

圖3A至圖3B為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的使用狀態之結構示意圖。

圖4為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的操作方法之流程圖。

圖1為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的結構示意圖。請參考圖1，本發明的低放射性污染物件之除污設備10至少包括清洗防護箱100、高壓清洗機構200與載運機構300。如圖1所示，清洗防護箱100包括箱體110，例如可為中空的方柱形或長方柱形的形狀，其內具有內部空間112，用以提供一個密閉式的清洗空間，使放射性物質於除污過程中不會逸散出去。箱體110的材質例如為可阻擋放射性輻射線的材質，比如不鏽鋼、鉛以及其合金，或其他適合材料。箱體110例如可由不鏽鋼板與不鏽鋼方管組成，內部可設置不鏽鋼支撐骨架加強結構，增加箱體110的穩固性。清洗防護箱100之箱體110的側面可以設置側向開口114，連接清洗防護箱100的內部空間112，用以將低放射性污染物件通過側向開口114，放入內部空間112中。

請參考圖1，在箱體110的四個角落可設置箱體支架130，墊高箱體110的高度，提供空間用於設置集水槽120。在箱體110的下方底部可以設置漏斗形的集水槽120，用於集中清洗後的污水。在集水槽120的底部可設置排水口122，連接污水處理系統，將污水中的放射性物質過濾處理，避免污水造成二次污染。在排水口122的上方可以選擇性地設置過濾篩網盤，用於分離噴洗後的碎屑與廢水，減少污水處理系統的負擔。在清洗防護箱100的箱體110的另一側面可以設置透明的觀測窗116，方便使用者或操作人員觀看清洗防護箱100內的除污狀況。在透明的觀測窗116外側可以選擇性地設置不鏽鋼拉窗，當操作人員觀看完畢之後，可以用不鏽鋼拉窗遮蔽透明的觀測窗116，減少放射性輻射線逸出。

請參考圖1，在清洗防護箱100的內部空間112中設置有高壓清洗機構200，且高壓清洗機構200之一端連接於清洗防護箱100內，例如是清洗防護箱100的頂部。高壓清洗機構200之另一端則用於清洗低放射性污染物件，透過高壓清洗機構200可將低放射性污染物件表面的放射性物質洗出並且移除。高壓清洗機構200至少包括位於清洗防護箱100之內部空間112中的高壓清洗噴槍210，例如是氣動高壓旋轉噴槍或是電動旋轉噴槍，此外亦可為其他類型的高壓清洗噴槍，並不限於此。在高壓清洗噴槍210的噴出口可設置高壓旋轉噴頭，增加高壓清洗的效果。另外，高壓清洗機構200亦可包括高壓清洗噴槍210的支撐機構，例如為一般常用的固定結構，與連接支撐機構控制高壓清洗噴槍210的往復移動機構及其控制系統，往復移動機構例如是懸吊式三軸平台，可X、Y、Z 三軸往復移動。支撐機構與往復移動機構可設置於清洗防護箱100的頂部，控制且調整高壓清洗噴槍210的位置與高度。高壓清洗機構200另外亦可包括位於清洗防護箱100外的高壓管線與高壓泵浦連接高壓清洗噴槍210。高壓清洗噴槍210的支撐機構係設置於清洗防護箱100內，使高壓清洗噴槍210於除污過程中不會晃動不穩。高壓清洗噴槍210由高壓泵浦打出高壓水，並經過高壓管線到達高壓清洗噴槍210，透過噴頭打出高流速射流進行除污作業。

在清洗防護箱100內另外可於頂部或側面可選擇性地設置照明燈，用以提供照明光源，可於操作人員透過觀測窗116觀看清洗除污狀況時再開啟，當不需要觀看時則可關閉。此外，可設置吹/排霧氣系統連接清洗防護箱100，吹/排霧氣系統可包括二台鼓風機，分別經由二條連接風管連接到清洗防護箱100(未圖示)。一台鼓風機連接於清洗防護箱100的上方由上往下吹氣，另一台鼓風機連接於清洗防護箱100的底部側邊進行抽氣，在清洗防護箱100內可形成常壓或微負壓，藉此在清洗防護箱100內形成氣流，其由上往下的氣流方向F，如圖1所示。藉此可減少氣溶膠累積，霧氣水花及物料碎屑噴濺，幫助移除清洗除污過程中飄散的霧滴，減少飄散的霧滴干擾操作人員觀察除污狀況。

請參考圖1，載運機構300鄰接於清洗防護箱100之側向開口114。載運機構300至少具有滑軌320、托盤330、擋板340與移動機構350。載運機構300更包括支撐架台310，用於支撐滑軌320、托盤330、擋板340與移動機構350。支撐架台310例如可為桌型架台，如圖1所示，桌型架台具有檯面以及連接檯面的四隻桌腳，用於支撐檯面。以上僅用於舉例說明支撐架台310，但不限於此。滑軌320經由清洗防護箱100之側向開口114，從載運機構300延伸至清洗防護箱100之內部空間112。滑軌320可為單軌、雙軌或多軌設計，本實施例僅以雙軌設置舉例說明，使用者可依照設計需求調整，不限軌道數量。滑軌320之一端例如可固定於支撐架台310遠離清洗防護箱100的側邊，另一端例如可固定於清洗防護箱100內遠離載運機構300的側壁鋼板、方管或是支撐骨架。滑軌320較佳可使用線性滑軌但不限制，可以精準的控制滑軌320上托盤330與擋板340的位置。滑軌320例如可使用一般滑軌、單軸心滑軌、雙軸心滑軌、滾珠滑軌等，但不限於此，可依照設計需求調整。擋板340設置於滑軌320上，且對應於清洗防護箱100之側向開口114，可移除至側向開口114處，密封側向開口114，避免進行高壓清洗時，防止清洗時污水從側向開口114逸出。此外，亦可以在側向開口114四周或擋板340四周可選擇性地設置防水膠條，增加防水性與密封性，進一步防止污水逸出。托盤330亦設置於滑軌320上，且位於清洗防護箱100與擋板340之間。

在擋板340的外側可設置移動機構350，用於移動托盤330與擋板340。移動機構350例如包括馬達，較佳例如為線性電動馬達，可精準控制托盤330與擋板340的移動位置。移動機構350更包括第一滾軸352連接馬達，第一滾軸352例如為轉動滾軸，利用馬達順轉與逆轉帶動轉動滾軸在滑軌320上移動位置。第一滾軸352比如可使用凹型滾輪幫助在滑軌320上移動。

請參考圖1，托盤330例如可為圓形或方形平台，或是其他形狀的平台，托盤330的材質例如可為不鏽鋼，但不限於此。在托盤330的兩側可設置第二滾軸354，第二滾軸354例如為輔助滾軸，協助托盤330在滑軌320上移動位置。第二滾軸354比如可使用凹型滾輪幫助在滑軌320上移動。移動機構350例如可設置外殼包覆電動馬達，增加電動馬達的使用壽命。移動機構350可藉由外殼跟擋板340與托盤330連接，以及搭配第一滾軸352與第二滾軸354輔助移動，直接推動或拉動擋板340與托盤330，使托盤330於載運機構300的第一預定位置與該內部空間112的第二預定位置之間移動，並且使擋板340於載運機構300的第一預定位置與側向開口114的第二預定位置之間移動。換句話說，移動機構350藉由滑軌320移動托盤330於載運機構300與清洗防護箱100的內部空間112之間的預定位置。移動機構350亦藉由滑軌320移動擋板340於載運機構300與清洗防護箱100的側向開口114之間的預定位置。

圖2為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的電性連接之方塊示意圖。本發明之除污設備10更包括一控制系統400，例如分別電性連接高壓清洗機構200、托盤330與移動機構350，用以分別控制該高壓清洗機構200、該托盤330與該移動機構350的作動。另外亦可電性連接吹/排霧氣系統、照明燈等(未圖示)。控制系統400例如可經由箱體110上預留的連接孔洞電性連接到位於清洗防護箱100之內部空間112內高壓清洗噴槍210的往復移動機構，藉以控制高壓清洗噴槍210的移動。控制系統400例如可經由滑軌320電性連接托盤330與移動機構350，即使托盤330與移動機構350移動位置，仍然可以維持良好電性連接與控制。控制系統400例如可包括可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller；PLC)，利用預先排定的洗程步驟，可將清洗流程自動化。控制系統400例如可設置於控制室的控制機台，利用控制機台的人機介面供操作人員進行使用操作。

圖3A至圖3B為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的使用狀態之結構示意圖。請參考圖3A，將載運機構300的托盤330與擋板340移動到載運機構300的第一預定位置。操作人員將低放射性污染物件1000放置於托盤330上，例如是低放射性污染物件1000的正面朝上。在托盤330上可設置適當的夾具，例如尖爪夾等，用以固定低放射性污染物件1000。此外，托盤330下方亦可設置電磁機構，例如電磁鐵，當低放射性污染物件1000為金屬物件時，可利用電磁機構產生磁力吸住金屬物件。接著，可利用PLC預定的程式指令，使用滑軌320與移動機構350將托盤330與擋板340分別移動到內部空間112與側向開口114的第二預定位置，如圖3B所示。然後，進行PLC預定的高壓清洗除污作業，在除污過程期間PLC控制高壓清洗機構200的噴槍水平線性(X、Y軸)移動，控制系統的人機介面可設定X、Y軸移動距離與位置，並且可依照低放射性污染物件1000的物件態樣，調整高壓旋轉噴槍的垂直高度(Z軸)，達到低放射性污染物件1000表面全面積除污。

圖4為本發明之一實施例的低放射性污染物件之除污設備的操作方法之流程圖。跟前述圖1至圖3B的實施例近似，相同的標號可對照參考，但並不限制。請參考圖4，低放射性污染物件1000之除污設備10的操作方法至少包括下列步驟。首先，操作人員可將低放射性污染物件1000放置於載運機構300的托盤330上(步驟S10)，例如是低放射性污染物件1000的正面朝上。接著操作人員可移動到操作機台的人機介面，執行PLC已經設定好之操作流程，進入自動化除污模式。PLC控制托盤330的電磁機構或是尖爪夾，固定托盤330上的低放射性污染物件1000。然後再移動滑軌320上托盤330與擋板340分別至清洗防護箱100的內部空間112與側向開口114(步驟S20)，透過擋板340達到密閉效果。接著啟動高壓清洗機構200的自動清洗模式，使用高壓清洗機構200清洗托盤330上的低放射性污染物件1000(步驟S30)。自動清洗模式可啟動照明燈、吹/排霧氣系統、高壓清洗噴槍210以及配合控制系統之往復移動機構，依人機介面設定之X、Y軸路徑移動高壓清洗噴槍210，並且可依照低放射性污染物件1000的表面態樣，調整高壓清洗噴槍210垂直高度(Z軸)，達到低放射性污染物件1000的表面全面積噴洗除污。另外，可啟動照明燈與吹/排霧氣系統移除清洗除污過程中飄散的霧滴，讓操作人員可以透過觀測窗116檢查低放射性污染物件1000的除污狀況。在使用高壓清洗機構200清洗托盤330上的低放射性污染物件1000之後，關閉高壓清洗機構200的自動清洗模式。可關閉高壓清洗噴槍210、配合控制系統之往復移動機構、吹/排霧氣系統與照明燈。接著移動滑軌320上的托盤330與擋板340至載運機構300原來的預定位置(步驟S40)。然後解除固定在托盤330上的低放射性污染物件1000。之後將托盤330上的低放射性污染物件1000翻面放置，重複步驟S20至步驟S40至清洗完畢，取出清洗後的低放射性污染物件1000(步驟S50)。

綜上所述，本發明的低放射性污染物件之除污設備及其操作方法，在除污過程中，清洗防護箱與擋板可以提供足夠的密閉與防護，避免低放射性污垢逸出。使用高壓清洗機構可以有效地清洗並且去除低放射性污染廢棄物表面的污垢，降低物件的整體放射性活度。另外，適當的自動化載運機構與高壓清洗機構，利用移動機構來移動托盤與擋板，並且使用自動化的高壓清洗機構清洗低放射性污染物件，減少操作人員跟低放射性污染物件的接觸，可以減少操作人員的負擔，滿足操作人員清洗低放射性污染物件的各種需求。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。