Способ дезактивации баков для жидких радиоактивных сред и устройство для его осуществления

 

Использование: в системе очистки и хранения радиоактивных сред атомных электростанций, где применяются методы дезактивации баков больших объемов. Сущность изобретения: в бак последовательно подают острый пар в смеси с дезактивирующим раствором, чистый пар без дезактивирующего раствора, смесь пара с щелочными растворами, повторно чистый пар. Конденсацию пара и дезактивирующих растворов на металлических конструкциях бака производят за счет разности температур парового тумана и поверхности бака. Устройство для осуществления способа содержит корпус бака, трубопровод дезактивирующих растворов, камеру форсунки, трубопровод подвода пара, тарелку-отражатель, выходную насадку форсунки, держатели тарелки. Трубопроводы дезактивирующих растворов и пара введены вертикально в горловину корпуса бака. К трубопроводу подвода дезактивирующих растворов соосно подключена камера форсунки таким образом, что концевой участок трубопровода заглублен внутри до выхода насадки форсунки. Трубопровод подвода пара подключен к камере форсунки тангенциально. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в системе очистки и хранения радиоактивных сред атомных электростанций, где применяются методы дезактивации баков больших объемов.

Известно устройство, посредством которого осуществляется мойка емкостей [1] , при котором в емкость вводится устройство, представляющее собой вращающееся сегнерово колесо. Моющие растворы подаются в устройство под давлением, сегнерово колесо, вращаясь, омывает боковые поверхности емкости.

Недостатком способа мойки емкостей таким устройством является то, что оно может применяться только для емкостей небольших диаметров, так как эффективность струи моющих растворов падает с удалением сегнерова колеса от стенок баков, а при определенном расстоянии моющие растворы не будут падать на стенки баков. Перемещать устройство внутри баков не позволяют их внутренние конструкции.

Известен способ очистки внутренней полости крупногабаритной емкости [2] , при котором в нижнюю часть очищаемой емкости подают органический растворитель в парообразном состоянии. При этом парообразный растворитель вытесняет находящийся в ней воздух. После этого осуществляют наддув находящейся в емкости замкнутой эластичной оболочки. В результате в емкости повышается давление и происходит образование конденсата, который отводится из емкости.

Недостатком этого способа является невозможность его применения для дезактивации радиоактивных отложений в баках АЗС, так как для дезактивации оборудования АЭС применяются не органические растворители, а последовательный обмыв растворами кислот, затем чистой водой, нейтрализация щелочными растворами и окончательная отмывка водой. Кроме того, наличие внутри баков специальных конструкций затрудняет размещение там герметичной оболочки, а тем более исключает ее наддув. В конструкции баков АЭС предусмотрен также невыбиваемый гидрозатвор, который предохраняет бак от повышения в нем давления более, чем ± 200 мм водяного столба.

Целью изобретения является повышение экономичности и эффективности дезактивации баков путем создания внутри бака парового тумана, содержащего дезактивирующие растворы, и поэтапного воздействия ими с осаждением на внутренних поверхностях, исключающим давление.

Цель достигается тем, что в способе дезактивации баков, содержащих жидкие радиоактивные среды, включающем создание тумана испарением растворителя, повышение давления, достижение конденсатообразования растворителя на внутренних поверхностях, обработку поверхности, сбор отработанных растворов, в бак подают острый пар в смеси с дезактивирующими растворами в последовательности обработки смесью пара с кислотами, чистым паром без дезактивирующих растворов, смесью пара с щелочными растворами, чистым паром без дезактивирующих растворов, при этом конденсацию пара и дезактивирующих растворов на металлических конструкциях бака производят за счет разности температур парового тумана и поверхности бака.

Цель достигается также тем, что в устройстве дезактивации внутренней поверхности бака, включающем трубопровод подвода раствора к распылительной форсунке, бак дополнительно снабжен трубопроводом подвода пара, который подключен к форсунке, причем трубопровод подвода дезактивирующих растворов подключен к форсунке соосно камере, а трубопровод подвода пара - тангенциально камере, при этом на выходе форсунка снабжена тарелкой-отражателем.

Создание смеси острого пара и дезактивирующих растворов со сменой соотношения подачи пара и дезактивирующих растворов позволяет не только менять концентрацию дезактивирующих растворов в тумане и образующемся конденсате, но и качественно менять его состав, что позволяет активно влиять на технологический процесс.

Смешение пара и дезактивирующих растворов непосредственно в камере корпуса форсунки способствует химической активности кислот, применяющихся в дезактивирующих растворах, которая значительно повышается с ростом температуры. Наиболее подверженной коррозии оказывается простая в изготовлении и легко заменяемая форсунка, по трубопроводу же кислота поступает в холодном состоянии и подогревается паром только в самом корпусе форсунки перед смешиванием с паром.

Образование тумана дезактивирующих растворов переменного состава способствует смене концентрации и качественного состава тумана, что оказывает влияние на технологию процесса очистки.

Конденсация дезактивирующих растворов на внутренних поверхностях бака вследствие более низкой температуры металла бака по сравнению с туманом является простым естественным процессом, не требующим дополнительного конструктивного вмешательства. В прототипе конденсация пара достигается за счет повышения давления в емкости (наддув герметичной оболочки) и является циклическим процессом, ограниченным во времени, в то время как конденсация тумана на более холодных поверхностях бака, охлаждаемых наружным воздухом, является процессом непрерывным и неограниченным во времени.

Наличие тарелки-отражателя является необходимым в устройстве дезактивации, так как тарелка-отражатель гасит кинетическую энергию струи пара, а также способствует более равномерному распределению парового тумана по всему объему бака.

На фиг. 1 показано устройство для дезактивации внутренних поверхностей баков; на фиг.2 представлена форсунка с подключением к ней трубопроводов.

Устройство для дезактивации баков, содержащих жидкие радиоактивные среды, включает корпус 1 бака, трубопровод 2 дезактивирующих растворов, камеру форсунки 3, трубопровод 4 подвода пара, тарелку-отражатель 5, выходную насадку 6 форсунки, держатели 7 тарелки.

Трубопроводы дезактивирующих растворов 2 и пара 4 введены вертикально в горловину корпуса 1 бака. К трубопроводу 2 подвода дезактивирующих растворов соосно подключена камера форсунки 3 таким образом, что концевой участок трубопровода 2 заглублен внутри до выходной насадки 6 форсунки. Трубопровод 4 подвода пара подключен к камере форсунки 3 тангенциально.

Дезактивирующие растворы подаются, минуя камеру форсунки 3, в выходную насадку 6. Острый пар поступает в камеру форсунки 3, в которой закручивается и под давлением поступает в насадку 6. В камере форсунки 3 острый пар обогревает концевую часть трубопровода 2 дезактивирующими растворами. В выходной насадке 6 происходит смещение острого пара и подогретых дезактивирующих растворов. Струя водяного пара и парообразных дезактивирующих растворов, истекая из выходной насадки 6, ударяется в тарелку-отражатель 5, удерживаемый держателями 7, и распыляется в виде тумана внутри бака 1. Заполняя весь объем бака 1, туман конденсируется на металлических внутренних поверхностях бака. Меняя концентрацию и качественный состав дезактивирующих растворов в тумане, обеспечивается возможность влияния на процесс дезактивации. Отработанный конденсат, стекая по стенкам бака 1, собирается на его днище и может быть сдренирован в спецканализацию.

Вышеизложенные способ дезактивации баков, содержащих жидкие радиоактивные среды, и устройство для его осуществления дают следующие преимущества: крайняя простота изготовления и эксплуатации устройства; возможность применения данного способа для уже существующих баков без каких-либо внесений изменений в их конструкции или специальных работ; непрерывность процесса дезактивации, неограниченность его во времени, возможность изменить концентрацию и качественный состав дезактивирующих растворов в процессе дезактивации; качество дезактивации (парообразные дезактивирующие растворы способны проникнуть в любое место бака); экономичность способа (используется практически весь туман).

Формула изобретения

1. Способ дезактивации баков для жидких радиоактивных сред, включающий использование парообразного растворителя, его конденсацию на обрабатываемую поверхность и отвод отработанных раствором, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и эффективности способа, в качестве парообразного растворителя последовательно используют смесь острого пара с дезактивирующим раствором кислот, чистый пар, пара с дезактивирующим раствором щелочи и повторно чистый пар, при этом конденсацию пара и дезактивирующих растворов на обрабатываемую поверхность производят за счет разности температур парообразного растворителя и поверхности бака.

2. Устройство дезактивации баков для жидких радиоактивных сред, содержащее трубопровод подвода дезактивирующего раствора к распылительной форсунке, отличающееся тем, что форсунка дополнительно снабжена камерой, выходной насадкой и тарелкой-отражателем, а бак - трубопроводом подвода пара, который подключен к форсунке, причем трубопровод подвода дезактивирующих растворов подключен к форсунке соосно с камерой, а трубопровод подвода пара - тангенциально к камере.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2