Устройство для размыва осадка и дезактивации

 

Изобретение относится к устройствам для размыва струями жидкости осадка, скопившегося на дне емкостей - хранилищ жидких радиоактивных отходов высокого уровня активности, с целью их дальнейшего извлечения и переработки. Технический результат, заключающийся в расширении технологических возможностей и сокращении объема отходов, реализуется тем, что в устройстве для размыва осадка и дезактивации камера подачи рабочей жидкости снабжена впускным клапаном и размещена внутри цилиндрического корпуса, причем камера подачи рабочей жидкости сообщается с распределительным блоком при помощи пульсопровода и гибкого трубопровода, а также с моечной головкой посредством нагнетательных труб, при этом между корпусом и электроприводом смонтирован кривошипно-коромысловый механизм. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности в части переработки радиоактивных отходов, а именно к устройствам для размыва струями жидкости осадка, скопившегося на дне емкостей - хранилищ жидких радиоактивных отходов высокого уровня активности, а также для перевода осадка во взвешенное состояние с целью дальнейшего извлечения, переработки и последующей дезактивации. Кроме того, устройство может быть использовано в других отраслях промышленности для перемешивания и усреднения концентрации реагентов в емкостях.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для дезактивации внутренних поверхностей, защищенное патентом РФ N 2003192, G 21 F 9/34, 1993, которое принято за прототип и включает электропривод, крепежный фланец, корпус, камеру, а также впускной клапан с ограничителем.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что это потребует дополнительной переработки (упаривания) больших объемов жидких РАО, полученных в результате дезактивации, так как емкость-хранилище (объемом от 3000 до 8000 м³) должна быть полностью заполнена дезактивирующей жидкостью, в качестве которой используются кислоты и щелочи. В результате длительного хранения в емкостях-хранилищах образовались вследствие уплотнения прочные структуры осадков, для разрушения которых необходимо применять струи жидкости, обладающие достаточной кинетической энергией. Кроме того, существующая необходимость извлечения из донных осадков долгоживущих радионуклидов, в частности плутония, потребует производить многократный размыв осадка одним и тем же ограниченным объемом реагента (комплексообразователя) и выводить уже загрязненный реагент в обслуживаемое персоналом помещение, расположенное над защитным перекрытием емкости-хранилища.

Использование уже известных устройств позволяет производить размыв осадка только затопленными струями, что менее эффективно по сравнению с размывом незатопленными струями, хотя при организации постоянного удаления рабочей жидкости размыв осадка незатопленными струями возможен, но и это приводит к образованию пульпы с малой плотностью и как следствие к большому расходу рабочей жидкости, а также к увеличению объемов жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Применить в емкостях-хранилищах послойный размыв и растворение осадка, то есть как затопленными, так и незатопленными струями, доводя при этом образовавшуюся пульпу до необходимой концентрации, а также исключить дополнительные объемы ЖРО за счет применения ограниченного объема маточного раствора без его выведения из емкости в качестве рабочей жидкости и при этом повысить надежность работы устройства в условиях его недоступности для обслуживания и ремонта - задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение.

Технический результат - расширение технологических возможностей устройства, сокращение объема ЖРО и повышение радиационной безопасности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, включающем электропривод, крепежный фланец, корпус, камеру, впускной клапан с ограничителем, особенностью является то, что устройство дополнительно содержит моечную головку с соплами, сообщающуюся посредством нагнетательных труб с впускным клапаном и камерой, которая размещена внутри корпуса и при помощи пульсопровода, а также гибкого трубопровода сообщается с распределительным блоком, при этом между корпусом и электроприводом смонтирован механизм, обеспечивающий камере возможность совершать возвратно-поворотное движение.

Учитывая особые условия использования, устройство отличается тем, что моечная головка размещена ниже и (или) выше впускного клапан, а в качестве механизма, обеспечивающего возвратно-поворотное движение камеры, установлен кривошипно-коромысловый механизм.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся их использования при реализации послойного размыва и растворения осадка и доведения при этом образовавшейся пульпы до необходимой концентрации, в условиях недоступности устройства для обслуживания и ремонта.

Проведенный заявителем анализ уровня техники по имеющимся патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, заявителем не обнаружен. Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения, что, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения условию "новизна".

Результаты дополнительного поиска известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного устройства, показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из определенного заявителем уровня техники не выявлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, на достижение технического результата. А потому заявитель смеет сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена конструкция устройства с расположением моечной головки ниже впускного клапана; на фиг. 2 - устройство с расположением моечной головки выше впускного клапана; на фиг. 3 изображено устройство, установленное в проходке, схема его подключения и разрез А-А.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем.

Устройство для размыва осадка и дезактивации включает цилиндрический корпус 1 с камерой подачи рабочей жидкости 2, в которой установлен с ограничителем 3 впускной клапан 4, причем камера 2 сообщается при помощи нагнетательных труб 5 с моечной головкой 6, снабженной соплами 7, а также камера 2 сообщается при помощи пульсопровода 9 с фланцем 10 и ниппелем 11, к которому присоединен гибкий трубопровод 12, с распределительным блоком 13, к которому подведены трубопроводы сжатого воздуха 14 и разрежения 15, а также смонтирован трубопровод 16 с запорными клапанами 17 и 18.

Корпус 1 устройства размещен в емкости-хранилище 19 через проходку 20 и опирается фланцем 10 на фланец проходки 21 через подшипник 22, при этом поворот корпуса 1 осуществляется электроприводом, содержащим электродвигатель 23, редуктор 24 и кривошипно-коромысловый механизм, включающий кривошип 25, шатун 26, коромысло 27 и вилку 28.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Корпус 1 устройства для размыва осадка и дезактивации помещен через проходку 20 в емкость-хранилище 19 так, что впускной клапан 4 погружен в маточный раствор. Распределительным блоком 13 в камеру подачи рабочей жидкости 2, размещенную внутри корпуса 1, по пульсопроводу 9 подаются либо разрежение из трубопровода 14, либо сжатый воздух из трубопровода 15. При подаче в камеру 2 разрежения, открывается до упора в ограничитель 3 впускной клапан 4 и происходит заполнение камеры 2 маточным или моющим раствором. После подачи распределительным блоком 13 сжатого воздуха впускной клапан 4 закрывается и раствор из камеры 2 по нагнетательным трубам 5 поступает в моечную головку 6 и вытекает под давлением из сопел 7, размывая и перемешивая осадок. При этом для размыва осадка затопленными струями используется устройство с размещением моечной головки 6 ниже впускного клапана 4 и находящейся во время работы устройства в пульпе или осадке, а для размыва основного объема осадка незатопленными струями используется устройство с расположением моечной головки 6 выше впускного клапана 4. Для того, чтобы размыть пульпу по всему периметру емкости, устройство выполнено с возможностью совершать колебательное движение. В случае загрязнения впускного клапана 4 и (или) при необходимости подачи моющих, дезактивирующих растворов запорный клапан 18 перекрывается, а запорный клапан 17 открывается и по трубопроводу 16 подается рабочая жидкость.

В результате многократного воздействия струи на донные осадки происходит гомогенизация среды, образуя пульпу требуемой концентрации, и становится возможным извлечение такой пульпы при помощи пульсационного клапанного погружного насоса на дальнейшую переработку.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий: - заявленное устройство при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, а именно в атомной энергетике и в технологии переработки радиоактивных отходов; - для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения с помощью описанных в заявке средств и методов; - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Устройство для размыва осадка и дезактивации, включающее электропривод, фланец, корпус, камеру, впускной клапан с ограничителем, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит моечную головку с соплами, сообщающуюся посредством нагнетательных труб с впускным клапаном и камерой, которая размещена внутри корпуса и при помощи пульсопровода, а также гибкого трубопровода сообщается с распределительным блоком, при этом между корпусом и электроприводом смонтирован механизм, обеспечивающий камере возможность совершать колебательное движение.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что моечная головка размещена ниже впускного клапана.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что моечная головка размещена выше впускного клапана.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве механизма, обеспечивающего колебательное движение камеры, установлен кривошипно-коромысловый механизм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3