Устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к области переработки высокоактивных растворов, образующихся при регенерации отработанного ядерного топлива. Сущность: устройство представляет собой барабан для насыщения и прокалки сорбента. Барабан, консольно подвешенный к приводу на полуоси с эксцентриситетом относительно оси привода, размещен на поворотной платформе, фиксирующей его наклонное положение в двух позициях - рабочем и разгрузочном. Жерло барабана закрыто неподвижной крышкой с небольшим зазором. На крышке установлен цоколь нагревателя - галогеновой лампы. Лампа, помещенная в кварцевую колбу, расположена внутри барабана. На внутренней поверхности барабана в жерле установлен кольцевой затвор, выполненный в виде дисков с оппозитно расположенными прорезями. Технический результат: данное устройство позволяет стабилизировать процесс отверждения жидких радиоактивных отходов и является простым в изготовлении, обслуживании и эксплуатации. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области переработки высокоактивных растворов, образующихся при регенерации отработанного ядерного топлива.

Известно устройство для отверждения жидких высокоактивных отходов (Евр. патент 0244534, МКИ G 21 F 9/16). Устройство содержит цилиндрический корпус с горизонтальными и вертикальными участками, нагревательными устройствами, устройствами ввода и вывода перерабатываемых продуктов и шнековыми устройствами, перемещающими обрабатываемый материал и приводимыми во вращение от электромоторов валами, проходящими через торцевые стенки корпуса.

Недостатками данного устройства является наличие вибропривода рабочего органа, а также схема подвески рабочего органа на пружинных элементах. Использованный в аппарате принцип насыщения сорбента при упаривании жидких радиоактивных отходов реализуется при нагреве реагентной массы (сорбента, смоченного раствором) на плоском спиральном лабиринте, перемещение сорбента в котором происходит под воздействием вибрации. Колебания рабочего органа, хотя и с малой амплитудой, приводят к пылению сорбента при загрузке, а также при выгрузке насыщенного радионуклидами сорбента и к разбрызгиванию упариваемого раствора. По мере выработки ресурса упругими элементами удлинение последних под нагрузкой возрастает, что является причиной увеличения амплитуды колебаний рабочего органа и потери реагентной массы.

Наиболее близким является устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов (Патент РФ 2008731, МКИ G 21 F 9/16). Устройство имеет цилиндрический корпус, включающий два входных патрубка, один из которых предназначен для ввода высокоактивного раствора, а другой - для подачи зернистого неорганического материала (сорбента), и выходной патрубок для вывода сорбента, насыщенного высокоактивными веществами. В корпусе размещены два последовательно расположенных по оси корпуса барабана, один из которых предназначен для насыщения и сушки сорбента, а другой - для прокаливания сорбента. Барабаны имеют днища в форме усеченных конусов с загрузочными и разгрузочными отверстиями в центре, внутреннюю насадку с ребрами и лопатками, обеспечивающими перемещение сорбента. Барабаны имеют магнитный привод реверсивного вращения. Нагревательные элементы расположены в барабанах по оси корпуса.

Недостатком данного устройства, использующего аналогичный принцип упаривания жидких радиоактивных отходов в присутствии сорбента, является наличие рабочего органа, выполненного в виде барабана, не имеющего четкой фиксации во внутреннем пространстве корпуса аппарата. Барабан, в котором осуществляется процесс насыщения сорбента радионуклидами, приводится во вращение магнитным полем электрических катушек, последовательно подключаемых к электросети командоаппаратом. Создаваемый вектор тяги катушек, расположенных на корпусе аппарата, приводит барабан во вращение по сложной траектории, которая могла осуществляться только при отсутствии жесткой фиксации вала барабана. Такая схема привода создавала стабильные причины возникновения перекоса барабана внутри корпуса аппарата и самопроизвольного прекращения процесса упаривания без возможности возобновления вращения без полного демонтажа узлов аппарата.

Предложено устройство, которое позволит стабилизировать процесс отверждения жидких радиоактивных отходов. Конструктивно устройство представляет собой барабан для насыщения и сушки сорбента, консольно подвешенный к приводной части устройства на полуоси, установленной на днище барабана с эксцентриситетом. Привод с барабаном размещены на поворотной платформе, фиксирующей его наклонное положение в двух позициях - рабочем и разгрузочном. Жерло барабана закрыто неподвижной крышкой с зазором, обеспечивающим подсасывание окружающего воздуха. На крышке размещен цоколь нагревателя. В качестве нагревателя используется галогеновая лампа, помещенная в колбу и расположенная внутри барабана. На внутренней поверхности барабана в жерле установлен кольцевой затвор, выполненный в виде дисков с оппозитно расположенными прорезями. Неподвижная крышка жерла барабана имеет патрубок для ввода сорбента или жидкой фазы, сборник парогазовой фазы (с отводом для соединения с вакумм-насосом). Вывод насыщенного сорбента осуществляется через разгрузочное окно в нижней части крышки.

Предложенная конструкция имеет ряд преимуществ перед известной: - один корпус для двух операций; - отсутствие каких-либо средств внутри барабана для перемешивания реагентной массы, что повышает коррозионностойкость внутреннего объема барабана; - выгрузка отвержденных отходов под действием собственного веса; - отсутствие массивного электромагнитного привода; - относительная дешевизна аппарата вследствие замены принципиальной схемы привода; - снижение радиационной нагрузки на персонал в случае аварийных остановок.

На фиг.1 показано устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов. Оно представляет собой вращающийся барабан 1 для упаривания отходов в присутствии сорбента с последующей сушкой сорбента. Барабан 1 закрыт крышкой 2 с патрубком 3 для загрузки сорбента или жидких радиоактивных отходов. На крышке также размещены цоколь 4 нагревателя 5, помещенного в колбу 6, чехол термопары 7, сборник парогазовой фазы 8. Барабан 1 полуосью, размещенной на днище, консольно подвешен к приводной части аппарата, состоящей из электродвигателя 9, зубчатых колес и подшипникового узла (буксы) 10. Вышеописанная конструкция размещена на поворотной платформе 11, имеющей два фиксированных положения - рабочее и разгрузочное. На внутренней поверхности барабана 1 расположен кольцевой затвор, показанный на фиг.2 (разрез А-А). Он выполнен в виде дисков 12 с оппозитно расположенными прорезями.

Устройство работает следующим образом. Поворотная платформа 11 находится в рабочем положении - жерлом барабана 1 вверх. В барабан 1 через патрубок 3 загружается порция сорбента, затем заливается упариваемый раствор жидких радиоактивных отходов. При включении электродвигателя 9 барабан 1, консольно подвешенный к приводу, приходит во вращение. В точках траектории оси барабана 1, соответствующих максимальному значению проекции эксцентриситета на горизонталь, при опускании происходит потряхивание реагентной массы. Такое решение позволит проводить легкое перемешивание силикагеля с раствором как на стадии упаривания, так и на последующих стадиях, обеспечивая постоянную ротацию зерен силикагеля, находящихся непосредственно под воздействием нагревателя 5, либо контактирующих с разогретой стенкой барабана 1. Таким образом, снизится разброс температур по объему силикагеля, что, безусловно, способствует оптимизации проведения процесса. При включении нагревателя 5 происходит процесс насыщения сорбента солями упариваемых металлов. После полного испарения раствора добавляется новая порция жидких радиоактивных отходов и так до достижения необходимого насыщения, требуемого по технологии. В рабочем положении барабан 1 наклонен глухой частью к низу от горизонтали. Наклонная позиция барабана способствует более быстрому отхождению парогазовой фазы с ее последующей эвакуацией из рабочей зоны. После окончания процесса платформа 11 переводится в положение разгрузки жерлом барабана 1 вниз. Сорбент под действием собственного веса попадает в кольцевой затвор, откуда порциями высыпается через разгрузочное отверстие крышки 2. Кольцевой затвор предназначен для уменьшения теплопотерь в рабочем положении и снижения скорости выгружаемого силикагеля.

Данное устройство стабилизирует процесс отверждения, является более простым в изготовлении, обслуживании и эксплуатации.

Формула изобретения

1. Устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов, содержащее барабан для насыщения и сушки сорбента, крышку с патрубком для ввода сорбента и жидких радиоактивных отходов, нагревательный элемент, выходное отверстие для вывода отвержденных радиоактивных отходов, привод для вращения барабана, отличающееся тем, что в барабане, консольно подвешенном к приводу на полуоси с эксцентриситетом относительно оси привода, размещенном на поворотной платформе, фиксирующем его наклонное положение в двух позициях - рабочем и разгрузочном, жерло барабана закрыто неподвижной крышкой с зазором, обеспечивающим подсасывание окружающего воздуха, и с размещенным в крышке цоколем нагревателя, причем в качестве нагревателя используют галогеновую лампу, помещенную в колбу и расположенную внутри барабана.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности барабана в жерле установлен кольцевой затвор, выполненный в виде дисков с оппозитно расположенными прорезями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2