СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО БИТУМНОГО КОМПАУНДА ИЗ ХРАНИЛИЩ Российский патент 2018 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными отходами и может быть использовано для извлечения отвержденных битумированием жидких радиоактивных отходов из хранилищ.

Технический результат изобретения состоит в возможности полностью выгрузить радиоактивный битумный компаунд (в том числе инородные включения различного размера) из хранилища без применения насосного и высокоэнергозатратного (замораживающего либо нагревающего весь массив битума) оборудования в сертифицированный контейнер для дальнейшего захоронения. Согласно изобретению, способ заключается в том, что извлечение осуществляется с помощью оборудования (приспособления), имеющего температуру, превышающую температуру плавления битума, но ниже температуры вспышки, обеспечивающего локальный нагрев по границе извлекаемого фрагмента битума, приводя битумный компаунд в состояние, пригодное для его захвата и извлечения, с последующим перемещением извлекаемого фрагмента в сертифицированный контейнер.

Известен способ извлечения битумного компаунда из битумохранилищ атомных электростанций [Патент РФ №2407085, МПК G21F 9/34. Способ извлечения битумного компаунда из битумохранилищ атомных электростанций. Опубликован 20.10.2012 г. Бюл. №35]. Данный способ заключается в том, что вскрывают ячейку битумохранилища, устанавливают над ячейкой технологическое укрытие и модуль управления, монтируют технологическое оборудование, включая низкотемпературную холодильную установку, охлаждают битумный компаунд до температуры ниже минус 15°С и дробят его на мелкую фракцию, затем извлекают замороженную массу битумного компаунда из ячейки и загружают его в сертифицированную тару.

К недостаткам известного способа относятся сложность реализации и наличие большого количества технологического оборудования, которое затем подлежит дезактивации с образованием вторичных жидких радиоактивных отходов; значительные энергетические и временные затраты на заморозку битума; низкая эффективность из-за промерзания лишь верхнего слоя битумного компаунда; радиационно опасные операции по перегрузке замороженной битумной массы, сопряженные с потенциальным просыпанием, проливом (размораживанием) радиоактивных материалов и загрязнением рабочих поверхностей производственных помещений и средств индивидуальной защиты.

Известен способ удаления радиоактивного битумного компаунда из битумохранилища [Патент РФ №2400849, МПК G21F 9/34. Способ удаления радиоактивного битумного компаунда из битумохранилища. Опубликован 27.09.2010 г. Бюл. №27]. Данный способ заключается в том, что с помощью гидрорезки, которую осуществляют сходящимися струями жидкости, направленными на контур поверхности отделяемого участка, без погружения струеформирующих сопл в битумный компаунд, вырезают кусок битумного компаунда. Затем отделяют вырезанный кусок, например, отрывом с помощью специального захвата с зацепом. После стекания жидкости помещают отделенный кусок в сертифицированный контейнер для последующего хранения. Эту операцию повторяют многократно, перемещая гидрорезак со струеформирующими соплами над поверхностью битумохранилища. Способ позволяет освободить битумохранилище без нагрева радиоактивного битумного компаунда и больших механических усилий.

К недостаткам известного способа относятся образование вторичных жидких радиоактивных отходов; необходимость выполнения дополнительных технологических операций для просушки удаляемого битума и для удаления остаточной воды от гидрорезки из вырезанной области; наличие «застойных» зон (углы хранилища), в которых невозможно применить данный способ.

Известен способ нагрева термопластичных материалов, например битума, в емкости до жидкого состояния [Патент РФ №2472838, МПК С10С 3/10. Способ нагрева термопластичных материалов, например битума, в емкости до жидкого состояния. Опубликован 20.01.2013 г. Бюл. №2]. Данный способ заключается в нагреве битума в емкости до жидкого состояния за счет воздействия на днище емкости с битумом направленного инфракрасного излучения от неподвижно установленной инфракрасной зеркальной лампы типа ИКЗ с возможностью регулирования мощности излучения.

К недостаткам известного способа относятся недопустимость его применения в существующих хранилищах радиоактивного битумного компаунда из-за невозможности размещения нагревательного оборудования на дне заглубленного (приповерхностного) хранилища; большие временные и энергетические затраты на прогрев массива хранилища.

Известно устройство локального нагрева битума [Патент РФ №2132896, МПК Е01С 19/08. Универсальное устройство локального нагрева битума. Опубликован 10.07.1999 г. Дата прекращения действия патента: 18.04.2007 г. Извещение опубликовано: 20.07.2008 г. Бюл. №20]. Универсальное устройство локального нагрева содержит закрытый цилиндрический электрический нагревательный элемент с внутренним каналом, внешними и внутренними радиаторами. Нагревательный элемент дополнительно накрыт герметичным кожухом колокольной формы и установлен вертикально на ножках. К нижней части внутреннего канала нагревательного элемента подсоединен всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса. В верхней части герметичного кожуха вмонтирован паровыводящий трубчатый клапан, выходящий наружу битумной емкости.

К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции и ее монтажа в хранилищах радиоактивного битумного компаунда; невозможность использования существующих стандартных электрических нагревателей; наличие насосного оборудования; значительные энергетические затраты.

Известно устройство локального нагрева и забора битума из хранилища [Патент РФ №2289650, МПК Е01С 19/08. Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища. Опубликован 20.12.2006 г. Бюл. №35 Дата прекращения действия патента: 04.05.2007 г. Извещение опубликовано 27.07.2008 г. Бюл. №21].

Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища содержит корпус с течками и ножками, теплоэлектрические нагревательные элементы, вибраторы, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса, при этом корпус не имеет днища, в нижней части установлены модули неподвижных ТЭНов, над которыми к корпусу подвешены на пружинах модули подвижных ТЭНов, соединенные определенным образом с вибраторами, установленными на раме, расположенной над корпусом и прикрепленной к нему в верхней его части, причем как модули подвижных, так и неподвижных ТЭНов собраны из оребренных ТЭНов.

К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции и ее монтажа в хранилищах радиоактивного битумного компаунда; невозможность использования существующих стандартных электрических нагревателей; наличие насосного оборудования; значительные энергетические затраты.

Известно устройство локального нагрева и забора битума из хранилища [Патент РФ №2186169, МПК Е01С 19/08. Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища. Опубликован 27.07.2002 г. Дата прекращения действия патента: 01.12.2002 г. Извещение опубликовано: 10.06.2004 г. Бюл. №16]. Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища содержит первый герметичный цилиндрический нагревательный элемент с внутренним каналом и с внешними и внутренними радиаторами, обратный воздушный клапан, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса и кожух, второй нагревательный элемент с внутренним каналом и внешними и внутренними радиаторами, установленный вертикально на верхнюю часть основания круглой формы, в нижней части которого вмонтирован плоский нагреватель. Внутри второго элемента соосно установлен на опорных ножках первый нагревательный элемент, к верхнему торцу которого через фланец присоединен всасывающий патрубок битумного откачивающего насоса. Кожух, накрывающий первый и второй нагревательные элементы с основанием, герметично закреплен верхней частью на фланце первого нагревательного элемента, а в нижней части - на держателях основания. Между кожухом и основанием образовано живое сечение кольцевого зазора, срез кожуха располагается ниже основания, к боковой верхней части кожуха прикреплен герметичный пустотелый поплавок, а в нижней части основания диаметрально установлены четыре ножки-катка.

К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции и ее монтажа в хранилищах радиоактивного битумного компаунда; невозможность полного извлечения битумного компаунда из хранилища; наличие насосного оборудования; значительные энергетические затраты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ локального нагрева битума, который реализуется с помощью устройства [Заявка на изобретение РФ №2167235, МПК Е01С 19/08. Устройство локального нагрева битума. Опубликована 20.05.2001 г. Дата прекращения действия патента: 03.11.2007 г. Извещение опубликовано: 10.07.2009 г. Бюл. №19], содержащего закрытый электрический нагревательный элемент, откачивающий битумный насос с всасывающим патрубком и паровыводящий трубчатый клапан, выходящий наружу битумной емкости.

К недостаткам известного технического решения относятся использование насосного оборудования; наличие «застойных» зон (углы хранилища), в которых невозможно применить данное устройство; значительные энергетические затраты - нагрев всего массива битумного компаунда путем перемещения устройства нагрева в пространстве компаунда и последовательного нагрева отдельных зон массива; невозможность применения данного устройства для извлечения битума, содержащего инородные включения различного размера.

Техническая задача данного изобретения - упростить процесс полной выгрузки радиоактивного битумного компаунда из хранилища.

Технический результат изобретения состоит в возможности полностью выгрузить радиоактивный битумный компаунд (в том числе инородные включения различного размера) из хранилища без применения насосного и высокоэнергозатратного (замораживающего либо нагревающего весь массив битума) оборудования в сертифицированный контейнер для дальнейшего захоронения.

Для достижения технического результата предлагается

- нагревать не весь битумный компаунд хранилища, а только извлекаемый битумный фрагмент локально по его границам;

- использовать для извлечения и размягчения битумного компаунда одно и то же оборудование (приспособление), оснащенное нагревательным элементом, который может быть расположен как с наружной, так и внутренней стороны данного оборудования (приспособления);

- использовать оборудование (приспособление), имеющее по меньшей мере один вход и один выход для подвода (отвода) теплоносителя или для подключения ТЭНов, или других нагревательных элементов;

- использовать оборудование (приспособление), корпус которого имеет гладкую поверхность, что облегчает его последующую дезактивацию.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом:

- сокращение единиц оборудования и упрощение технологического решения за счет отказа от насосного и вспомогательного оборудования;

- извлечение битума, в том числе возможно содержащего инородные включения различного размера, за счет отказа от насосного оборудования;

- снижение энергозатрат за счет нагрева битума локально по границам извлекаемого фрагмента, а не последовательного нагрева участков массива битумного компаунда;

- более полное, чем в прототипе, извлечение битумного компаунда без «застойных зон» (углов хранилища) за счет упрощения конструкции нагревательного оборудования.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен вариант исполнения оборудования (приспособления) для полной выгрузки радиоактивного битумного компаунда с грейферным гидравлическим двухчелюстным ковшом.

На фиг. 2 изображен вариант исполнения оборудования (приспособления) для полной выгрузки радиоактивного битумного компаунда с обычным ковшом.

Основной составляющей частью оборудования (приспособления) для полной выгрузки радиоактивного битумного компаунда (в том числе, с инородными включениями различного размера) из хранилища является ковш (1) любой конфигурации (например, фиг. 1 или фиг. 2, или любой другой конфигурации, позволяющей достичь технического результата) с гладкой, пригодной для дезактивации поверхностью, имеющий нагревательный элемент (2), нагревающий ковш любым способом до температуры, превышающей температуру плавления битума, но ниже температуры вспышки, и обеспечивающей нагрев по границе извлекаемого фрагмента битума, приводя битумный компаунд в состояние, пригодное для его захвата и извлечения.

Пример конкретного выполнения способа извлечения радиоактивного битумного компаунда из хранилищ

Вскрывают ячейку битумохранилища, устанавливают над ячейкой технологическое укрытие, монтируют оборудование (приспособление), включающее ковш (1) с нагревательным элементом (2) для извлечения и нагрева границ извлекаемого битумного фрагмента; доводят оборудование (приспособление) до температуры, превышающей температуру плавления битума посредством подачи теплоносителя в нагревательный элемент (2), либо включения ТЭНов нагревательного элемента (2); локально по границам размягчают фрагмент битумного компаунда до состояния, пригодного для его извлечения; извлекают ковшом (1) фрагмент битумного компаунда из ячейки и загружают его в сертифицированный контейнер. Операции повторяют до полного извлечения радиоактивного битумного компаунда из хранилища.

Таким образом, достигается технический результат изобретения - полная выгрузка радиоактивного битумного компаунда (в том числе инородных включений различного размера) из хранилища без применения насосного и высокоэнергозатратного (замораживающего либо нагревающего весь массив битума) оборудования.

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными отходами. Способ извлечения радиоактивного битумного компаунда из хранилища заключается в том, что извлечение осуществляется с помощью оборудования (приспособления), имеющего температуру, превышающую температуру плавления битума, но ниже температуры вспышки, обеспечивающего локальный нагрев по границе извлекаемого фрагмента битума, приводя битумный компаунд в состояние, пригодное для его захвата и извлечения, с последующим перемещением извлекаемого фрагмента в контейнер. Изобретение позволяет осуществлять полную выгрузку радиоактивного битумного компаунда (в том числе инородных включений различного размера) из хранилища без применения насосного и высокоэнергозатратного (замораживающего либо нагревающего весь массив битума) оборудования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ извлечения радиоактивного битумного компаунда из хранилища с помощью локального устройства нагрева, содержащего нагревательный элемент, отличающийся тем, что извлечение битума осуществляется с помощью оборудования (приспособления), имеющего температуру, превышающую температуру плавления битума, но ниже температуры вспышки, обеспечивающего локальный нагрев по границе извлекаемого фрагмента битума, приводя битумный компаунд в состояние, пригодное для его захвата и извлечения, с последующим перемещением в контейнер извлекаемого битумного фрагмента с возможным содержанием инородных включений различного размера.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение и локальный нагрев границ извлекаемого битумного фрагмента осуществляется одним и тем же нагревательным оборудованием (приспособлением), которое имеет по меньшей мере один вход и один выход для подвода (отвода) теплоносителя, или вход/выход для подключения ТЭНов, которые могут находиться как с наружной стороны, так и с внутренней стороны нагревательного оборудования (приспособления).

3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что нагревательное оборудование (приспособление) имеет гладкую поверхность, облегчающую последующую дезактивацию данного нагревательного оборудования (приспособления).