液态放射性废物处理装置

摘要

本发明涉及一种液态放射性液态废弃物处理装置，包括进给装置、放射性废物的减容装置、尾气和残液处理装置、输运装置；进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中；减容装置包括用于对液态放射性废物进行宏观脱水减容单元以及加热干燥减容单元，用于破坏放射性废物的组织结构的加热干燥减容单元与宏观脱水减容单元用管道相连构成密闭系统。本发明提供了一种对环境污染小、处理过程安全可靠、可减少存储空间以及符合国家排放标准的液态放射性废物可移动式处理装置。

权利要求

1.一种液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述液态放射性废物处理装置包括用于对液态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；所述进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；所述进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中；所述减容装置包括用于对液态放射性废物进行减容处理的宏观脱水减容单元以及加热干燥减容单元，用于破坏放射性废物的组织结构的加热干燥减容单元与宏观脱水减容单元用管道相连构成密闭系统。

2.根据权利要求1所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述宏观脱水减容单元是离心机、过滤膜或滤网。

3.根据权利要求2所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述宏观脱水减容单元是离心机，所述离心机呈中空漏斗状；所述离心机包括进口、出口以及离心液排泄孔；

所述液态放射性废物通过计量泵进入离心机的进口进行离心；所述液态放射性废物经过离心机离心后从出口排出到加热干燥减容单元进行最终减容；所述液态放射性废物经过离心后所产生的离心液从离心液排泄孔排出。

4.根据权利要求1所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述加热干燥减容单元包括用于盛放固态放射性废物的废料桶、用于密封废料桶端口的圆环以及设置于废料桶上端部的第一加热装置；所述第一加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置。

5.根据权利要求4所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述第一加热装置是微波加热装置。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：

所述尾气和残液处理装置包括尾气处理装置、冷却分流装置以及残液处理装置；所述尾气处理装置和残液处理装置分别通过管道和冷却分流装置相连；所述冷却分流装置包括第一急冷式冷凝器以及与其相连的收集器；所述第一急冷式冷凝器与尾气处理装置相贯通；所述尾气处理装置包括核级高效过滤器以及活性炭过滤器；所述第一急冷式冷凝器通过核级高效过滤器与活性炭过滤器相贯通；所述放射性废物减容后的尾气通过活性炭过滤器后排出；所述残液处理装置包括树脂过滤器、采样分析器以及选择阀；所述收集器通过树脂过滤器与采样分析器相连接；所述采样分析器与选择阀相连。

7.根据权利要求6所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述尾气处理装置还包括第二急冷式冷凝器，所述核级高效过滤器通过第二急冷式冷凝器与活性炭过滤器相贯通；所述第二急冷式冷凝器与收集器相连；所述树脂过滤器是离子交换树脂过滤器。

8.根据权利要求7所述的液态放射性废物处理装置，其特征在于：所述进给装置包括液态放射性废物存储罐以及与其管道相连的计量泵。

9.根据权利要求1所述的放射性废物处理装置，其特征在于：所述输运装置包括对放射性废物桶进行输运的输运导轨、限位控制装置、用于提升或降低放射性废物桶的升降平台、用于对放射性废物桶进行重量测量的遥控式吊具以及对放射性废物桶进行封盖的自动封盖装置；所述自动封盖装置并行设置于输运导轨的上方；所述升降平台对接于输运导轨；所述限位控制装置包括行程开关以及光栅传感器；所述升降平台上设置有光栅传感器；所述升降平台通过行程开关对接于输运导轨；所述自动封盖装置是取盖机械手以及封盖机械手；所述输运导轨是滚筒式导轨、皮带导轨或轴承导轨；所述升降平台是液压升降旋转平台。

说明书

液态放射性废物处理装置

技术领域

[0001] 本发明属放射性废弃物处理领域，涉及多种放射性液态废弃物的处理装置，尤其涉及一种核工业及核电站核反应堆过程中所产生的放射性浓缩物、放射性淤泥、放射性水饱和树脂等多种液态放射性废物处理装置。

背景技术

[0002] 核电作为一种高效、清洁的能源日益受到人们的重视和利用，截止2010年，我国大陆就有13台核电机组在投入运营，在建的24台机组也将先后投入商业运营。核电在给人们带来巨大经济利益的同时，其在工作过程中产生的工艺性废物和技术性废物都具有一定的放射性，例如在工作过程中除产生工艺性废物浓缩液、淤泥和废弃水饱和树脂外，在维修和检修等技术过程还要产生大量的诸如吸水纸、湿抹布、塑料布、棉制品、废木头、建筑垃圾和金属制品废弃物。这些废弃物都具有一定的放射性比活度，必须经过一定的技术措施处理后存放，如果处理或存放不当，在遭受例如地震、恐怖袭击等自然或人为破坏时造成的放射性污染将会给人们带来灾难性的后果。目前对这些含有放射性废弃物进行处理时，往往是采用水泥固化或者焚烧过滤等方式。对于水泥固化方式而言，含有放射性的废弃物直接经过压缩后，用水泥封存，因其增容比大、存储费用高、占用存储空间大而受到各种挑战。对于焚烧过滤方式而言，经过对含有放射性废弃物进行焚烧和过滤，虽然在很大程度上能够缓解存储空间，存储费用也相应降低，但由于其焚烧产生二噁英对环境的污染也不容小视，同时，目前这种焚烧方式结构非常庞大，除投资强度大外，其固定式结构带来了各电站含有放射性废弃物必须转运到减容处理中心处理的弊端，无形中增加了核素外散的可能，并且由于加热方式的限制，使得放射性废弃物中的核素在焚烧时形成气溶胶随热气流飘移，在增加尾气处理难度的同时也增加了处理的投入和压力，有可能进一步导致二次或多次污染。

发明内容

[0003] 为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种对环境污染小、处理过程安全可靠、可减少存储空间以及符合国家排放标准的液态放射性废物可移动式处理装置。

[0004] 本发明的技术解决方案与ZL 2010 2 0301544.9(放射性浓缩物微波干燥装置)明显不同，具体的说是：本发明提供了一种对射性废物的可移动式全封闭液态放射性废物处理装置，其特殊之处在于：所述液态放射性废物处理装置集成在一个可移动式中，包括用于对液态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；所述进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；所述进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中；所述减容装置包括用于对液态放射性废物进行宏观脱水减容单元以及与宏观脱水减容单元管道相连的用于破坏放射性废物的组织结构的加热干燥减容单元。

[0005] 上述宏观脱水减容单元是离心机、过滤膜或滤网，最好是离心机；当所述宏观脱水减容单元是离心机时，所述离心机呈中空漏斗状；所述离心机包括进口、出口以及离心液排泄孔；所述液态放射性废物通过计量泵进入离心机的进口进行离心；所述液态放射性废物经过离心机离心脱除宏观水分后从出口排出；所述液态放射性废物经过离心后所产生的离心液从离心液排泄孔进入残液处理系统或再入核电站水循环系统。

[0006] 放射性废物的加热干燥减容单元包括用于盛放固态放射性废物的废料桶、用于密封废料桶端口的圆环以及设置于废料桶上端部的第一加热装置；所述第一加热装置是电加热装置、水加热装置、微波加热装置、红外加热装置或油加热装置，最好是微波加热装置。

[0007] 上述尾气和残液处理装置包括尾气处理装置、冷却分流装置以及残液处理装置；所述尾气处理装置和残液处理装置分别通过管道和冷却分流装置相连；所述冷却分流装置包括第一急冷式冷凝器以及与其相连的收集器；所述第一急冷式冷凝器与尾气处理装置相贯通；所述收集器与冷却分流装置相贯通；所述尾气处理装置包括核级高效过滤器以及活性炭过滤器；所述第一急冷式冷凝器通过核级高效过滤器与活性炭过滤器相贯通；所述放射性废物减容后的尾气通过活性炭过滤器后排出；所述残液处理装置包括树脂过滤器、采样分析器以及选择阀；所述收集器通过树脂过滤器与采样分析器相连接；所述采样分析器与选择阀相连。

[0008] 上述尾气处理装置还包括第二急冷式冷凝器，所述核级高效过滤器通过第二急冷式冷凝器与活性炭过滤器相贯通；所述第二急冷式冷凝器与收集器相连；所述树脂过滤器是离子交换树脂过滤器。

[0009] 上述进给装置包括液态放射性废物存储罐以及与其管道相连的计量泵。

[0010] 上述输运装置包括对放射性废物桶进行输运的输运导轨、限位控制装置、用于提升或降低放射性废物桶的升降平台、用于对放射性废物桶进行重量测量的遥控式吊具以及对放射性废物桶进行封盖的自动封盖装置；所述自动封盖装置并行设置于输运导轨的上方；所述升降平台对接于输运导轨；所述限位控制装置包括行程开关以及光栅传感器；所述升降平台上设置有光栅传感器；所述升降平台通过行程开关对接于输运导轨；所述自动封盖装置是取盖机械手以及封盖机械手；所述输运导轨是滚筒式导轨、皮带导轨或轴承导轨；所述升降平台是液压升降旋转平台。

[0011] 本发明的优点是：

[0012] 本发明所提供了一种对液态放射性废物处理装置，该装置集成在一个密闭的屏蔽体内，从而实现了原始放射性废物输入、处理到处理后的废物装桶、封盖全过程在屏蔽体内自动完成，避免了工作人员与放射性废物的直接接触，有效防止了二次污染和对人员的伤害，采用独立可移动屏蔽腔体实现了核废料处理必备的控制区；利用微波的加热机理实现了压水蒸发技术，从而避免了传统方式中由于水的沸腾对放射性核素的携带；由于微波功率输出可调和微波加热的瞬时性，微波能直接转化为热能作用在物料上，反应速度快，可做到及时控制，微波加热的一个显著的特点是热惯性小，有利于实现自动化控制。此外，本发明还利用了高效的放射性废物减容后的尾气和残液处理系统，该系统一改传统仅靠过滤或吸附的方式，采用急冷式冷凝器、收集器、核级高效过滤器、活性炭过滤器、采样分析系统、真空系统等形成多次过滤或吸附以及气液分别处理的方式，可保证尾气和残液的达标排放；在提高实验安全性、可靠性、高效率的同时，隔离操作技术避免了放射性对工作人员的伤害，具有可彻底清除剩余放射性物质、安全可靠、符合国家排放标准的优点，势必成为目前处理系统的取代产品。第三，本发明还采用了放射性废物输运装置，该装置采用导轨以及自动封盖装置对含有放射性废物的废物桶进行输运以及封装，可在控制室内完成料桶进入腔室、输运就位、封盖、称重、输出腔体等工作。实现了计算机自动控制的隔离操作系统，在提高实验安全性、可靠性、高效率的同时，减少了工作人员与核废料的接触，避免了放射性对工作人员的伤害。第四，本发明所采用的放射性物质的进给装置，在处理固态放射性废物时，该装置通过计算机控制的碎料机、以及带有自动开闭闸门的螺旋送料机对现有人工填充方式进行替代，在存储容器获得放射性废物后会根据控制中心计算机发出的指令，适时完成可燃性废物的粉碎和对高效减容装置的废料补充；在处理液态放射性废物时，计量泵会根据控制中心计算机发出的指令，适时完成液态的放射性废物的离心脱水或对高效减容装置的废料适时补充。省时省力，节省了成本，安全可靠。最后，本发明整体是在真空环境中进行，进一步降低了放射性核素的淤出。

附图说明

[0013] 图1是本发明所提供的放射性废物处理装置的框架简图；

[0014] 图2是本发明所提供的液态放射性废物处理装置的结构示意图。

具体实施方式

[0015] 参见图1，本发明提供了一种放射性废物处理装置，包括用于对液态放射性废物进行供给的进给装置、放射性废物的减容装置、放射性废物经减容装置处理后所形成尾气和残液的尾气和残液处理装置、对放射性废物经减容装置处理后所形成的处理物的输运装置；进给装置、尾气和残液处理装置以及输运装置分别通过管道和减容装置相连；进给装置、尾气和残液处理装置、输运装置以及减容装置整体处于真空环境中。

[0016] 放射性废物减容装置包括用于高效脱除放射性废物中水分的干燥减容装置，减容单元主要由用于高效脱除放射性废物中宏观水分的离心机和对放射性废物中吸附水分蒸发的干燥装置\破坏放射性废物组织结构的碳化装置组成，脱除放射性废物中宏观水分的装置最好是离心机；当宏观脱水减容单元用离心机时，离心机呈中空漏斗状；离心机包括进口、出口以及离心液排泄孔；液态放射性废物通过计量泵进入离心机的进口进行离心；液态放射性废物经过离心机离心后从出口排出；液态放射性废物经过离心后所产生的离心液从离心液排泄孔排出。

[0017] 液态放射性减容装置同样具有一个用复合材料制成的可移动式屏蔽腔体；腔体外部具有一个与液态放射性废物储罐相接的管路、一个通过计算机控制自动开闭的废料桶进出闸门和尾气、残液接口阀门；腔体内部固定有进给装置、高效减容装置、尾气和残液处理系统、输运系统。进给系统是一套带有一个通过计算机闭环控制的计量泵自动补偿废料系统；减容系统由两部分组成，第一部分是一个特制的离心式脱水装置，用于脱除液态放射性废物输运过程中的宏观水分以提高干燥效率，第二部分是一个通过尾气处理系统与真空获得系统相连接的装置，并带有密封的圆环状接口，其上端固定微波加热装置，下端可以对接和密封金属废料桶；第二部分同时布局有非接触式物料测温装置、加料料位测量装置、宏观检测摄像装置和根据物料测温装置提供的测量结果通过计算机控制进行馈入调度的用微波阵列天线技术确定磁控阵列多元组合的微波加热单元工作的系统。

[0018] 尾气和残液处理系统包括尾气处理装置、冷却分流装置以及残液处理装置；所述尾气处理装置和残液处理装置分别通过管道和冷却分流装置相连。冷却分流装置包括第一急冷式冷凝器以及与其相连的收集器；第一急冷式冷凝器与尾气处理装置相贯通；收集器与冷却分流装置相贯通。尾气处理装置包括核级高效过滤器以及活性炭过滤器；第一急冷式冷凝器通过核级高效过滤器与活性炭过滤器相贯通；放射性废物减容后的尾气通过活性炭过滤器后排出。第一急冷式冷凝器、活性炭过滤器以及核级高效过滤器是处于真空环境中。尾气处理装置还包括第二急冷式冷凝器，所述核级高效过滤器通过第二急冷式冷凝器与活性炭过滤器相贯通；第二急冷式冷凝器与收集器相连。残液处理装置包括树脂过滤器、采样分析器以及选择阀；收集器通过树脂过滤器与采样分析器相连接；采样分析器与选择阀相连。树脂过滤器是离子交换树脂过滤器。

[0019] 输运装置，包括对放射性废物桶进行输运的输运导轨以及对放射性废物桶进行封盖的自动封盖装置；所述自动封盖装置并行设置于输运导轨的上方。放射性废物输运装置还包括用于提升或降低放射性废物桶的升降平台；升降平台对接于输运导轨。放射性废物输运装置还包括限位控制装置；限位控制装置包括行程开关以及光栅传感器；升降平台上设置有光栅传感器；升降平台通过行程开关对接于输运导轨。放射性废物输运装置还包括用于对放射性废物桶进行重量测量的遥控式吊具。自动封盖装置是取盖机械手以及封盖机械手。输运导轨是滚筒式导轨、皮带导轨或轴承导轨。升降平台是液压升降旋转平台。

[0020] 液态放射性废物进给装置主要由基地液态放射性废物存储罐、中心计算机控制的计量泵、用于脱除宏观水分的离心机、接收并完成放射性废物加热干燥减容装置及将上述设备构成闭环回路的带有电动阀门的管路组成。

[0021] 本发明所提供的放射性废物处理装置可移动屏蔽腔体1(参见图1)是由钢质壁板11、一个通过计算机控制自动开闭的废料进出闸门12、电控接板13、尾气输出接管14、残液输出接管15和一个供废料桶出进的插板式自动门16组成的封闭体。

[0022] 图2给出了本发明所提供的液态放射性废物高效减容装置一个实例的装置布局。屏蔽腔体1是由钢质壁板11、进料快速接管12、电控接板13、尾气输出接管14、残液输出接管15和一个插板式自动门16组成的封闭体；腔体1内部固定有一个通过计算机控制的计量泵21组成的进给装置2；由特制宏观脱水装置31、利用微波加热机理的压水蒸发装置32组成的液态放射性废料高效减容装置3；由核级高效过滤器41、液环真空泵42、冷凝器43、高效过滤器44、冷凝器45、活性炭过滤器46、液环真空机组47和取样器48组成的尾气处理装置4；由收集器51、过滤器52、取样分析装置53、循环水泵54和取样装置55组成的残液处理系统5；由遥控式吊具61、滚筒式电动导轨62、液压升降旋转平台63和金属存料桶7组成的输运装置6。

[0023] 当屏蔽腔体1就位、进料快速接管12与液态放射性废物存储罐可靠对接、电控接板13和尾气输出接管14及残液输出接管14与外援系统接通后，计算机控制插板式自动门15自动打开接收空的金属存料桶7，存料桶7由遥控式吊具61从运输小车接收并放置在滚筒式电动导轨62上，在行程开关、光栅传感器和计算机的测控下就位于液压升降旋转平台63，当所有配置的废料桶7全部到位后、液压升降旋转平台63接收计算机指令自动上升与压水蒸发装置32对接后。计量泵21在测控系统的控制下自动给宏观脱水装置31加料，加料料位除时间控制外还受料位测量装置的控制，宏观脱水后的废料自动加入蒸发装置32并根据物料测温装置提供的测量结果通过计算机控制进行馈入调度给废料桶7中的放射性废物加热，放射性废物中水分急剧蒸发出气体被真空系统42、47抽出，气体在抽出过程中首先经由核级高效过滤器41、冷凝器43、高效过滤器44、冷凝器45、活性炭过滤器46有效过滤掉放射性同位素气溶胶，从而达到尾气的无害化处理。

[0024] 冷凝器43、45产生的冷凝液及宏观脱水装置31产生的液体由收集器51收集，经过过滤器52处理后经由取样分析装置53进行监测分析。残液处理有两种途径，其一是直接进入核电水处理系统回用，一种是当水样未达到国标排放标准时由水泵54返送入自设的水处理系统再处理，水样达标即可直接排放。当与压水蒸发装置32对接的所有金属存料桶7被减容后的废物充盈后，计算机发出指令、液压升降旋转平台63下降、分步旋转将装满废料的金属存料桶7送返滚筒式电动导轨62并自动完成加盖封装，然后由由遥控式吊具61完成称重并输送给转运车运离处理场地进入暂存库存放。