Инструмент для сглаживания в радиоактивной среде, содержащий вибрационную решетку
Группа изобретений относится к сглаживающему инструменту в радиоактивной среде. Сглаживающий инструмент выполнен с возможностью сглаживания стеклянной фритты в радиоактивной среде и содержит стержень, решетку, выполненную с возможностью вхождения в контакт со сглаживаемой стеклянной фриттой, при этом решетка механически соединена со стержнем, и по меньшей мере один вибратор, выполненный с возможностью обеспечения вибрирования решетки. Имеется также тигель для индукционного плавления радиоактивного вещества. Группа изобретений позволяет сглаживать стеклянную фритту для получения надлежащих характеристик перед нагревом тигля. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к инструменту для сглаживания в радиоактивной среде гранулированного или порошкообразного материала, в частности, стеклянной фритты.
Уровень техники
Стеклянную фритту используют для остекловывания радиоактивных отходов атомной промышленности. Стеклянная фритта имеет вид гранулята и, когда ее загружают в тигель, образует конусную кучу, которую необходимо сгладить для придания надлежащей плоскостности. Затем ее плавят, после чего в тигель загружают радиоактивные отходы для их остекловывания.
В настоящее время не существует ни одного сглаживающего инструмента, который можно было бы легко использовать в радиоактивной среде. В частности, инструмент типа скребка не годится для использования оператором при наличии опасного уровня радиоактивности.
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение призвано по меньшей мере частично решить проблемы, встречающиеся в известных решениях, в частности, предложить средство сглаживания поверхности стеклянной фритты, загружаемой в тигель, который является холодным тиглем, нагреваемым за счет индукции и требующим использования металлотермического кольца для инициации плавления, причем это кольцо необходимо располагать на по существу плоской поверхности стеклянной фритты.
В связи с этим, объектом изобретения является сглаживающий инструмент, выполненный с возможностью сглаживания стеклянной фритты в радиоактивной среде, содержащий:
стержень,
решетку, выполненную с возможностью вхождения в контакт со сглаживаемой стеклянной фриттой, при этом решетка механически соединена со стержнем, и
по меньшей мере один вибратор, выполненный с возможностью обеспечения вибрирования решетки.
Сглаживающий инструмент позволяет сглаживать кучу стеклянной фритты для получения надлежащей плоскостности перед нагревом тигля. Сглаживающим инструментом можно относительно легко управлять на расстоянии от радиаций, например, при помощи устройства дистанционного управления типа «ведущий-ведомый».
Как правило, вибратор(ы) может(могут) заставлять вибрировать решетку напрямую, может(могут) заставлять вибрировать стержень, который передает вибрации на решетку, или может(могут) заставлять вибрировать одновременно решетку и стержень.
Факультативно изобретение может иметь один или несколько следующих отличительных признаков, которые можно применять в комбинации или отдельно.
Предпочтительно вибратор(ы) выполнен(ы) с возможностью заставлять вибрировать решетку пневматически, получая питание газом под давлением, например, сжатым воздухом.
Согласно варианту осуществления, указанный по меньшей мере один вибратор содержит пневматический вибрационный элемент, закрепленный на решетке и выполненный с возможностью заставлять вибрировать решетку. Он содержит также трубку, проходящую вдоль стержня и предназначенную для питания пневматического вибрационного элемента газом под давлением.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, решетка установлена подвижно относительно стержня.
Предпочтительно решетка выполнена с возможностью поворачиваться относительно стержня, предпочтительно вокруг оси, ортогональной к продольной оси стержня.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, решетка содержит выемки, распределенные в виде правильной сетчатой структуры.
Предпочтительно сглаживающий инструмент содержит удерживающий фланец, выполненный с возможностью крепления на крышке для индукционного плавильного тигля, в частности, холодного индукционного плавильного тигля, при этом стержень проходит через удерживающий фланец и является подвижным относительно удерживающего фланца, предпочтительно по меньшей мере в поступательном движении.
Согласно другому варианту осуществления, стержень выполнен с возможностью поворачиваться относительно удерживающего фланца вокруг первой оси вращения, предпочтительно будучи соединенным с удерживающим фланцем по меньшей мере при помощи шарового соединения.
Предпочтительно удерживающий фланец содержит отверстие для прохождения трубки питания газом под давлением, таким как сжатый воздух.
Объектом изобретения является также тигель, предпочтительно холодный тигель для индукционного плавления радиоактивного вещества и стеклянной фритты, содержащий:
приемник, содержащий дно и крышку, при этом приемник ограничивает полость, и
описанный выше сглаживающий инструмент, при этом решетка выполнена с возможностью установки в полости для сглаживания стеклянной фритты внутри полости.
Изобретение относится также к вышеупомянутому тиглю, содержащему закрепленный на крышке удерживающий фланец, при этом крышка содержит отверстие для загрузки вещества, в частности, радиоактивного вещества, и люк для прохождения сглаживающего инструмента.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятно из описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 схематично показан холодный индукционный плавильный тигель для остекловывания радиоактивных отходов, оснащенный сглаживающим инструментом согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид спереди;
на фиг. 2 схематично показан сглаживающий инструмент согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид спереди;
на фиг. 3 показан стержень сглаживающего инструмента согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, вид сверху в поперечном разрезе;
на фиг. 4 показан стержень сглаживающего инструмента согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, частичный схематичный вид в продольном разрезе вдоль оси.
Осуществление изобретения
Чтобы облегчить переход от фигуры к другой, идентичные, аналогичные или эквивалентные части имеют на разных фигурах одинаковые цифровые обозначения.
На фиг. 1 показан холодный индукционный плавильный тигель 1 для остекловывания радиоактивных отходов при помощи стеклянной фритты 7. Стеклянную фритту 7 и радиоактивные отходы, представляющие собой, например, продукты деления при обработке облученного ядерного топлива, нагревают за счет индукции в холодном тигле 1.
Этот холодный тигель 1 содержит приемник, содержащий цилиндрическую обечайку 10, один или несколько индукторов (не показаны), окружающих обечайку 10, нижний под 12, который служит дном приемника, люк 25, используемый для введения сглаживающего инструмента, и свод 2 в качестве крышки приемника. Холодный тигель 1 оснащен сглаживающим инструментом 3 для сглаживания стеклянной фритты 7 внутри приемника перед ее нагревом.
Свод 2 закреплен на верхней части обечайки 10. Он содержит отверстие 24 для загрузки вещества, в частности, радиоактивного вещества, предназначенного для остекловывания, люк 25, используемый для введения сглаживающего инструмента, и отверстия 26 для измерительного оборудования, такого как пирометр для измерения температуры внутри тигля 1.
Как показано на фиг. 2, сглаживающий инструмент 3 содержит захватную дужку 31 и удерживающий фланец 4, на котором своими двумя концами закреплена захватная дужка 31, например, при помощи болтового соединения. Этот инструмент содержит также стержень 30, проходящий через удерживающий фланец 4, а также вибрационную плиту 5, механически соединенную со стержнем 30.
Сглаживающий инструмент 3 перемещают и удерживают в положении напротив люка 25 при помощи захватного устройства 32. Это захватное устройство 32 содержит крюк или трос, который взаимодействует с захватной дужкой 31.
В своей верхней части стержень 30 содержит колпак 35. Этот колпак 35 служит для соединения с захватом дистанционного манипулятора (не показан) устройства 33 дистанционного управления для манипулирования стержнем 30. Дистанционный манипулятор выполнен с возможностью перемещения плиты 5 внутри тигля 1, чтобы сглаживать в нем стеклянную фритту 7.
Удерживающий фланец 4 закреплен разъемно при помощи болтов 41 на своде 2 над люком 25 и под колпаком 35. Фланец 4 имеет форму по существу прямоугольной пластины, находящейся в плоскости, образованной первой осью Х-Х и второй осью Y-Y, перпендикулярной к оси Х-Х. Через него в его центральной части проходит стержень 30, и он содержит по меньшей мере одно отверстие для прохождения гибкой трубки 37, которая проходит вдоль стержня 30.
На фиг. 2 продольная ось Z-Z стержня показана ортогонально к оси Х-Х и к оси Y-Y, но наклон продольной оси Z-Z по отношению к оси Х-Х и к оси Y-Y может меняться.
Кроме того, стержень 30 соединен с удерживающим фланцем 4 при помощи шарового шарнира 34. Шаровой шарнир 34 содержит внутренний элемент 34а вокруг стержня 30 и наружный элемент 34b, окружающий внутренний элемент 34а. Шаровой шарнир 34 обеспечивает вращение стержня 30 относительно удерживающего фланца 4 вокруг оси Х-Х, которая образует первую ось вращения, вокруг оси Y-Y, которая образует вторую ось вращения, и вокруг продольной оси Z-Z, которая образует третью ось вращения.
Кроме возможности поворота вокруг первой оси вращения Х-Х и вокруг второй оси вращения Y-Y, стержень 30 может поступательно перемещаться вдоль продольной оси Z-Z относительно удерживающего фланца 4. Таким образом, стержень 30 имеет четыре степени свободы относительно фланца 4.
В своей нижней части, которая находится под удерживающим фланцем 4, сглаживающий инструмент 3 содержит вибрационную плиту 5. Вибрационная плита 5 механически соединена со стержнем 30 противоположно захватной дужке 31 вдоль продольной оси Z-Z. Эта плита 5 содержит решетку 50, которая должна опираться на поверхность стеклянной фритты 7, и вибрационные элементы 56, выполненные с возможностью заставлять вибрировать решетку 50.
Как показано на фиг. 3, решетка 50 содержит сквозные отверстия 52 квадратной формы. Эти отверстия 52 скомпонованы в параллельных прямолинейных рядах в виде правильной сетчатой структуры. Они скомпонованы также в параллельных прямолинейных столбцах в виде правильной сетчатой структуры. Сетчатую структуру решетки выбирают таким образом, чтобы решетка 50 не погружалась в стеклянную фритту 7, передавая при этом механические вибрации на стеклянную фритту 7 для ее сглаживания.
Решетка 50 имеет общую форму четырехугольника с двумя по существу параллельным сторонами и с двумя изогнутыми сторонами. Она является по существу плоской. Она имеет две оси симметрии в плоскости фиг. 3, Х1-Х1 и Y1-Y1, которые являются по существу перпендикулярными между собой.
Решетка 50 выполнена из металлического материала, как правило, из нержавеющей стали, что, кроме всего прочего, позволяет обеспечивать решетке 50 надлежащую жесткость для ограничения ее износа при контакте со стеклянной фриттой 7 и для ограничения риска загрязнения стеклянной фритты материалом решетки 50.
Плита 5 имеет бортик 53, проходящий по всему контуру решетки 50 и закрепленный болтами 54 на решетке 50. Этот бортик 53 служит для механического усиления решетки, в частности, когда она вибрирует под действием вибрационных элементов 56.
Вибрационные элементы 56 закреплены на решетке 50 при помощи болтов. Каждый из них получает питание сжатым воздухом снаружи холодного тигля 1 через жесткий канал 55, при этом жесткий(ие) канал(ы) 55 соединен(ы) с гибкой трубкой 37.
Каждый из каналов 55 имеет общую V-образную форму и закреплен винтами на стержне 30. Каналы 55 гидравлически соединены между собой. Они служат соединительными патрубками для питания воздухом между вибрационными элементами 56 и гибкой трубкой 37.
Гибкая трубка 37 проходит вдоль стержня 30. Она выходит непосредственно в один из каналов 55 и питает другой канал 55 через канал 55, с которым она сообщается.
Воздушные каналы 55, гибкая трубка 37 и вибрационные элементы 56 образуют пневматический вибратор, выполненный с возможностью заставлять вибрировать решетку 56.
Для механического соединения плиты 5 со стержнем 30 плита 5 содержит также соединительный участок 58, взаимодействующий с вилкой 36. Эта вилка 36 разъемно соединяет плиту 5 со стержнем 30.
Вилка 36 содержит штифт 39 соединения во вращении, оснащенный захватным участком. Штифт 39 механически соединяет стержень 30 с охватывающей вилкой 58. Он взаимодействует со шплинтом, препятствующим снятию штифта 39.
Вилка 36 позволяет плите 5 поворачиваться относительно стержня 30 вокруг оси вращения Y2-Y2, которая является по существу ортогональной к продольной оси Z-Z. Ось Y2-Y2 является по существу параллельной относительно оси Y1-Y1. Эта ось вращения Y2-Y2 проходит через штифт 39, когда плита 5 механически соединена со стержнем 30.
Соединение стержня 30, которое одновременно является шаровым и обеспечивает поступательное движение относительно удерживающего фланца 4, с одной стороны, и поворотное соединение плиты 5 относительно стержня 30, с другой стороны, позволяет сглаживать стеклянную фритту 7 по существу во всех направлениях внутри холодного тигля 1 вплоть до получения надлежащей плоскостности стеклянной фритты 7.
В частности, поворотное соединение вокруг оси Y2-Y2 плиты 5 относительно стержня 30 позволяет плите 5 более эффективно адаптироваться к форме откоса, образованного стеклянной фриттой 7, когда ее засыпают в холодный тигель 1. В частности, решетка 50 в любой момент следует наклону кучи стеклянной фритты 7 в холодном тигле 1.
Стеклянная фритта 7, состоящая из измельченного стекла, имеет вид гранул и перед сглаживанием, как правило, образует в тигле 1 кучу по существу конусной формы.
Сглаживание стеклянной фритты 7 сглаживающим инструментом 3 может происходить после заполнения тигля 1 стеклянной фриттой 7 в связи с изменением природы остекловываемого радиоактивного вещества или после операции обслуживания.
После сглаживания стеклянной фритты 7 для получения надлежащей плоскостности сглаживающий инструмент удаляют из тигля и стеклянную фритту подвергают плавлению. Затем предназначенное для остекловывания радиоактивное вещества загружают через предусмотренное для этой цели отверстие 24. Это радиоактивное вещество смешивается одновременно с предварительно расплавленной стеклянной фриттой 7 и оказывается заключенным в стекловидную матрицу для получения стекла, фиксирующего радиоактивное вещество после охлаждения.
Разумеется специалист в данной области может вносить различные изменения в описанное выше изобретение, не выходя при этом за рамки его правовой защиты.
В частности, вибрационные элемента 56 можно питать газом под давлением, отличным от воздуха.
Кроме того, плиту 5 можно соединить со стержнем при помощи шарового соединения вместо поворотного соединения вокруг оси Y2-Y2. Аналогично, стержень 30 не обязательно является подвижным с четырьмя степенями свободы относительно удерживающего фланца 4, Например, он может быть подвижным относительно удерживающего фланца 4 только с тремя степенями свободы во вращении при помощи шарового соединения.
1. Сглаживающий инструмент (3), выполненный с возможностью сглаживания стеклянной фритты (7) в радиоактивной среде, содержащий:
стержень (30),
решетку (50), выполненную с возможностью вхождения в контакт со сглаживаемой стеклянной фриттой (7), при этом решетка (50) механически соединена со стержнем (30),
и по меньшей мере один вибратор (37, 55, 56), выполненный с возможностью обеспечения вибрирования решетки (50).
2. Сглаживающий инструмент (3) по п. 1, в котором вибратор (37, 55, 56) выполнен с возможностью заставлять вибрировать решетку (50) пневматически, получая питание газом под давлением.
3. Сглаживающий инструмент (3) по п. 2, в котором вибратор (37, 55, 56) выполнен с возможностью заставлять вибрировать решетку (50) пневматически, получая питание сжатым воздухом в качестве газа под давлением.
4. Сглаживающий инструмент (3) по п. 2, в котором вибратор (37, 55, 56) содержит:
пневматические вибрационные элементы (56), закрепленные на решетке (50) и выполненные с возможностью заставлять вибрировать решетку (50), и
трубку (37,55), проходящую вдоль стержня (30) и выполненную с возможностью подачи газа под давлением к пневматическим вибрационным элементам (56).
5. Сглаживающий инструмент (3) по п. 1, в котором решетка (50) установлена подвижно относительно стержня (30).
6. Сглаживающий инструмент (3) по п. 5, в котором решетка (50) выполнена с возможностью поворачиваться относительно стержня (30).
7. Сглаживающий инструмент (3) по п. 6, в котором решетка (50) выполнена с возможностью поворачиваться относительно стержня (30) вокруг оси (Y2-Y2), которая является ортогональной к продольной оси (Z-Z) стержня.
8. Сглаживающий инструмент (3) по п. 1, в котором решетка (50) содержит выемки (52), распределенные в виде правильной сетчатой структуры.
9. Сглаживающий инструмент (3) по п. 1, содержащий удерживающий фланец (4), выполненный с возможностью крепления на крышке (2) для индукционного плавильного тигля (1), при этом стержень (30) проходит через удерживающий фланец (4) и является подвижным относительно удерживающего фланца (4).
10. Сглаживающий инструмент (3) по п. 9, в котором стержень (30) является подвижным относительно удерживающего фланца (4) по меньшей мере в поступательном движении.
11. Сглаживающий инструмент (3) по п. 9, в котором стержень (30) выполнен с возможностью поворачиваться относительно удерживающего фланца (4) вокруг первой оси вращения (Х-Х).
12. Сглаживающий инструмент (3) по п. 11, в котором стержень (30) соединен с удерживающим фланцем (4) по меньшей мере при помощи шарового соединения (34).
13. Сглаживающий инструмент (3) по п. 9, в котором удерживающий фланец (4) содержит отверстие для прохождения трубки питания газом под давлением.
14. Тигель (1) для индукционного плавления радиоактивного вещества и стеклянной фритты, содержащий:
приемник, содержащий дно (12) и крышку (2), при этом приемник ограничивает полость,
сглаживающий инструмент (3) по п. 1, при этом решетка (50) выполнена с возможностью установки в полости для сглаживания стеклянной фритты (7) внутри полости.
15. Тигель (1) по п. 14, являющийся холодным тиглем.
16. Тигель (1) по п. 14, содержащий закрепленный на крышке (2) удерживающий фланец (4), при этом крышка (2) содержит отверстие (24) для загрузки вещества, и люк (25) для прохождения сглаживающего инструмента.
17. Тигель (1) по п. 16, содержащий закрепленный на крышке (2) удерживающий фланец (4), при этом крышка (2) содержит отверстие (24) для загрузки радиоактивного вещества, и люк (25) для прохождения сглаживающего инструмента.
