Плавильный узел для индукционной переплавки металлических радиоактивных отходов

Изобретение относится к плавильному узлу для переработки высокоактивных металлических отходов, используемому в установке индукционного шлакового переплава металлических радиоактивных отходов МРАО, размещаемой в радиозащитной горячей камере, оснащенной манипуляторами. Плавильный узел содержит тигель с электрически изолированными одна от другой металлическими секциями с каналами охлаждения, расположенными без зазора вдоль продольной оси тигля по его периметру, скрепленный в верхней и нижней части приваренными верхним и нижним кольцами, причем на верхнем кольце металлическим кольцевым прижимом жестко закреплена воронка, к воронке приварены ушки для поворачивания тигля вокруг оси, а к нижнему кольцу жестко прикреплена муфта с наружной резьбой, посредством которой тигель вращательным движением устанавливается в гнездо, причем одновременно тигель со штуцером быстроразъемного соединения, жестко установленным на входном коллекторе, и сливными патрубками секций, выведенными на одну сторону, срезы которых лежат в одной плоскости и соединяются со штуцерами быстроразъемных соединений с помощью гибких стальных сильфонных трубок, стыкуемыми со стационарными гнездами быстроразъемных соединений, помещается в индуктор, расположенный в верхней части тигля, оснащенного металлическим водоохлаждаемым поддоном, перемещающимся по внутренней поверхности тигля в зоне от нижних витков индуктора до зазора, образуемого нижним торцом тигля и верхним торцом выплавляемого слитка, причем верхняя поверхность поддона выполнена в виде ласточкиного хвоста, с помощью которого выплавляемый слиток закрепляется на поддоне. Обеспечивается ускорение сервисных операций, осуществляемых с тиглем, снижение трудозатрат и негативный экономический эффект, связанный с длительными простоями. 2 ил.

 

Изобретение относится к плавильным узлам, используемым в составе установок индукционного переплава MPAO, размещаемых в радиационнозащитных камерах.

Известны аппараты переплавки MPAO, содержащие прозрачный для электромагнитных полей тигель, набранный из водоохлаждаемых металлических секций со сливными устройствами и не имеющие конструктивных особенностей, направленных на упрощение сервисных операций (US 20130294473 А1, 02.02.16; JP 4348460 B2, 21.10.09; WO 2014174489, 30.10.14).

Известно также устройство для производства металлов и сплавов, переработки металлических и твердых смешанных радиоактивных отходов, а также облученных тепловыделяющих элементов и тепловыделяющих сборок содержащих отработавшее ядерное топливо, состоящее из металлического плавильного охлаждаемого тигля, прозрачного для электромагнитного поля и металлический охлаждаемый поддон со сливным устройством. В поддоне и/или боковой стенке размещаются одно или несколько сливных устройств в виде металлических секционированных охлаждаемых тиглей, прозрачных для электромагнитного поля, с индукторами, расположенными вокруг тиглей (RU 2177132, 19.10.2000) (прототип).

Недостатками этого устройства являются необходимость в использовании дополнительных изложниц для получения слитков требуемой конфигурации и отсутствие адаптации к сервисным операциям с помощью манипуляторов в условиях радиохимических производств.

Задачами изобретения является сокращение количества технологических приемов при переработке MP АО и снижение трудозатрат на сервисные операции, связанные с заменой плавителя в установках переработки ВАО, размещаемых в горячих камерах.

Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения плавильный узел имеет подвижный водоохлаждаемый поддон с пазом типа «ласточкин хвост», перемещаемый вдоль оси аппарата, имеет резьбовую муфту в нижней части тигля, соединяемую при установке со стационарным резьбовым гнездом, а уши на загрузочной воронке служат точками приложения силы при завинчивании, сливные патрубки секций выведены на одну сторону, их срезы лежат в одной плоскости и соединяются со штуцерами быстроразъемных соединений гибкими подводками из стальной сильфонной трубки, впуск охлаждающей воды осуществляется через вводной коллектор с жестко установленным штуцером быстроразъемного соединения.

На фиг. 1 представлен чертеж плавильного узла, на фиг. 2 - трехмерная модель плавильного узла

Плавильный узел содержит тигель (1), набранный из изолированных водоохлаждаемых секций, расположенными вдоль оси тигля без зазора, имеющий резьбовую муфту (2) в нижней части и загрузочную воронку (3) с ушами для строповки (4) в верхней части; индуктор (5), расположенный в верхней с части тигля; стационарное гнездо с внутренней резьбой (6); металлический поддон с пазом типа «ласточкин хвост» (7), перемещаемый посредством штока (8) от нижнего витка индуктора; сливы с секций (9) в верхней части тигля, выведенные на одну сторону таким образом, что их срезы лежат в одной плоскости и соединяются посредством гибких стальных сильфонных трубок (10) со штуцерами быстроразъемных соединений (БРС) (11), предназначенных для стыковки со стационарными гнездами системы водяного охлаждения; штуцер БРС (12), жестко установленный на входном коллекторе тигля (13).

Перед установкой тигля (1) с помощью манипуляторов к ушам (4) загрузочной воронки (3) крепятся стропы внутрикамерного грузоподъемного механизма (ГПМ). После чего узел перемещают и ставят коаксиально виткам индуктора (5). Затем, путем направленного силового воздействия на уши (4) загрузочной воронки (3) тигель ввинчивают в стационарное гнездо (6). После этого с помощью манипуляторов осуществляют стыковку большого вводного БРС (12) с вводным шлангом (не показан) и закрепленных на сильфонных подводках (10) БРС сливов с секций тигля (9). При демонтаже узла выполняется обратная последовательность действий. Таким образом при установке и демонтаже задействуются исключительно внутрикамерные манипуляторы и ГПМ.

Работает устройство следующим образом. На первом этапе осуществляется загрузка исходных компонентов в тигель. В случае простой переплавки с целью компактизации загружается только металлический лом. В случае электрошлакового переплава с целью дезактивационного рафинирования металла сперва загружается флюс, а сверху загрязненный металлолом.

После заполнения тигля исходным материалом до требуемого уровня производится подача охлаждающей воды и включается подача мощности на индуктор, в металлическом материале возникают вихревые токи и его разогрев.

После расплавления первой порции исходных материалов проводится захолаживание металлического слитка путем увеличения расхода воды, подаваемой на медный поддон. Далее осуществляется непрерывное дозирование металла с одновременным вытягиванием слитка из зоны плавления.

По завершении компактизирующей переплавки получаемый слиток полностью извлекается из тигля снимается с поддона и направляется на длительное хранение либо захоронение. В случае электрошлакового переплава с целью рафинирования и дезактивации полученный двухфазный блок продуктов плавки, состоящий из металлической фаз направляется на отделение шлака.

Плавильный узел для индукционной плавки металлических радиоактивных отходов, содержащий тигель с электрически изолированными одна от другой металлическими секциями со сливными патрубками секций в верхней части тигля и с каналами охлаждения, расположенными без зазора вдоль продольной оси тигля по его периметру, систему охлаждения, перемещаемый металлический водоохлаждаемый поддон, индуктор, жестко закрепленную загрузочную воронку, отличающийся тем, что он снабжен жестко прикрепленной в нижней части тигля резьбовой муфтой для соединения при установке со стационарным резьбовым гнездом, входным коллектором для впуска охлаждающей воды с жестко установленным на нем штуцером быстроразъемного соединения, при этом загрузочная воронка выполнена с приваренными к ней ушками для обеспечения возможности поворота тигля вокруг его оси, сливные патрубки секций выведены на одну сторону, при этом их срезы лежат в одной плоскости с возможностью соединения со штуцерами быстроразъемных соединений с помощью гибких стальных сильфонных трубок, стыкуемыми со стационарными гнездами быстроразъемных соединений, индуктор размещен в верхней части тигля, упомянутый металлический водоохлаждаемый поддон выполнен с возможностью перемещения по внутренней поверхности тигля в зоне от нижних витков индуктора до зазора, образуемого нижним торцом тигля и верхним торцом выплавляемого слитка, причем верхняя поверхность поддона выполнена с пазом в виде ласточкиного хвоста, с помощью которого выплавляемый слиток закрепляется на поддоне.