УСТАНОВКА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2025 года по МПК G21F9/16 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов. Наиболее эффективно заявляемая установка может быть применена для цементирования ЖРО различного уровня активности.

Известно устройство для цементирования жидких радиоактивных отходов (патент RU 2132095 (Россия) // МПК G21F 9/16, 20.06.1999), включающее смесительный узел, содержащий емкость с мешалкой, к которой осуществляется подвод ЖРО через питатель, устройство дополнительно оснащено бункером для твердых добавок, соединенным через питатели с емкостью с мешалкой, загрузочно-разгрузочным манипулятором, системой трубопроводов и запорной арматурой.

Недостатками известной конструкции являются:

- повышенная сложность конструкции устройства;

- повышение трудовых и материальных затрат на выполнение операций по отмывке емкости приготовления цементного компаунда от остатков затвердевшего цементного камня и необходимость переработки и кондиционирования дополнительного объема вторичных РАО.

Известно устройство для кондиционирования радиоактивных отходов (патент RU 125760 (Россия) // МПК G21F 9/16, 10.03.2013), включающее емкость, внутри которой размещен вал, присоединенный к валу привода вращения, и мешалку, состоящую из вращающейся части, закрепленной на валу, и неподвижной части, зафиксированной на емкости.

Недостатками известного способа и установки являются:

- повышенная сложность конструкции;

- повышенные материальные затраты на реализацию за счет оставления использования дополнительного элемента мешалки и необходимости отмывки емкости приготовления цементного компаунда от затвердевшего цементного камня;

- образование дополнительного объема вторичных РАО, требующего дополнительной переработки.

Известна установка цементирования жидких радиоактивных отходов (патент RU 2324242 (Россия) // МПК G21F 9/16, 28.09.2005), включающая снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, контейнер, емкость сухого цемента с добавками и расположенный в защитной камере узел приготовления цементного компаунда, емкость ЖРО с устройством их подачи в контейнер и перемешивающее устройство, с приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения «вверх-вниз» и дополнительное перемешивающее устройство, соединенное с дополнительным приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения «вверх-вниз», при этом узел приготовления цементного компаунда расположен над местом остановки контейнера.

Недостатками известной конструкции являются:

- повышенная сложность конструкции установки и способа реализации;

- повышенные материальные затраты за счет использования дополнительного перемешивающего устройства.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения является способ цементирования жидких радиоактивных отходов и устройство для его реализации (патент RU 2218618 (Россия) // МПК F21G 9/16, 14.02.2002), содержащее установленный на тележке контейнер, с установленной в нем мешалкой, устройство подачи ЖРО и цемента, устройства управления, узел загрузки, датчики и устройство управления.

Недостатком известного способа и установки являются:

- повышенная сложность конструкции, реализации и системы управления устройством;

- высокие материальные затраты на использование дорогих и специализированных датчиков контроля и систем управления устройством.

Целью изобретения является установка, которая позволяет повысить эффективность цементирования ЖРО при снижении материальных затрат на изготовление оборудования и реализацию способа приготовления цементного компаунда.

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно к устройствам для цементирования жидких радиоактивных отходов. Наиболее эффективно использование установки для переработки ЖРО различного уровня активности.

Установка цементирования жидких радиоактивных должна обеспечивать однородность приготовления цементного компаунда при многократном использовании перемешивающего устройства. Таким требованиям отвечает установка, включающая контейнер, размещенный на транспортной системе, которая используется для перемещения контейнера от узла загрузки цемента с добавками до узла подачи ЖРО и приготовления цементного компаунда в контейнере, контейнер поочередно состыковывается с обособленными узлами загрузки и подачи, при достижении узлов загрузки и подачи контейнер позиционируется, после чего за счет подъемных устройств контейнер соединяется с узлами до момента его полного и герметичного контакта с загрузочными устройствами, в поднятом положении контейнер удерживается фиксирующими устройствами, при этом узел подачи ЖРО совмещен с многоразовым перемешивающим устройством для смешивания компонентов цементного компаунда, после приготовления цементного компаунда перемешивающее устройство изымается из контейнера для дальнейшего использования, узел приготовления оборудован каплеуловителем для предотвращения неконтролируемого распространения радиоактивных веществ с поверхности перемешивающего устройства, после приготовления цементного компаунда контейнер направляется на закрытие. Для обеспечения экологической безопасности процесса загрузки в контейнер сухих компонентов узел загрузки цемента и добавок оснащен герметизирующей прокладкой для более плотного примыкания корпуса загрузочного устройства и контейнера, а также имеет патрубок для отвода взвешенных частиц, соединенный с автономным промышленным пылесосом или автономной системой вентиляции. Для повышения радиационной безопасности процесса заполнения контейнера порциями ЖРО узел подачи ЖРО выполнен в форме полого усеченного конуса, имеющего в верхней части проем для прохода перемешивающего устройства, и оснащен герметизирующей прокладкой для более плотного примыкания корпуса устройства подачи ЖРО и контейнера. Для повышения эффективности и безопасности процесса смешивания компонентов после изъятия перемешивающего устройства из контейнера и размещения его в объеме узла подачи ЖРО под ним устанавливают каплеуловитель для сбора стекающего с него незатвердевшего цементного компаунда, и только после этого перемещают заполненный контейнер на операцию по его закрытию. Для обеспечения радиационной безопасности каплеуловитель может быть размещен в верхней части узла подачи ЖРО, при этом перемешивающее устройство поднимается выше узла подачи и под него заводится каплеуловитель, после чего перемешивающее устройство опускается в каплеуловитель. Для удаления радиоактивного цементного компаунда с поверхности перемешивающего устройства каплеуловитель дополнительно оснащен системой отмывки и дезактивации перемешивающего устройства. Для снижения образования дополнительных объемов вторичных РАО при отмывке перемешивающего устройства может быть использованы ЖРО, которые после использования направляются в процесс переработки ЖРО.

Технологическая схема предлагаемой установки цементирования жидких радиоактивных отходов представлена на фигуре 1.

Установка представляет собой комплексное оборудование, в том числе основные технологические узлы: контейнер (1), размещаемый на транспортной системе (2); узел загрузки цемента с добавками (3); узел порционной подачи ЖРО (4), подъемные устройства контейнера (5); фиксирующие устройства контейнера (6); многоразовое перемешивающее устройство (7); каплеуловитель (8); емкости сухого цемента и добавок (9), емкость ЖРО (10).

Комплексная установка используется следующим образом - порожний контейнер (1) устанавливается на транспортной системе (2), представляющей собой, например, роликовый конвейер. Контейнер перемещается в зону расположения узла загрузки сухого цемента и добавок. Позиционируется непосредственно под узлом загрузки (3). После чего за счет подъемного устройства (5) контейнер (1) поднимается до полного и герметичного контакта с узлом загрузки (3). Затем в контейнер (1) подается сухой цемент с добавками из емкостей (9). При этом при образовании «пыления» из объема контейнера (1) через отводной патрубок происходит удаление взвешенных частиц за счет использования обособленного промышленного пылесоса или обособленной вытяжной вентиляции. После подачи всего объема цемента с добавками, контейнер (1), заполненный сухими компонентами за счет подъемного устройства (5) опускается обратно на транспортную систему (2). Контейнер (1) перемещается в зону расположения узла подачи ЖРО (4). В указанной зоне контейнер (1) позиционируется непосредственно под узлом подачи ЖРО (4), после чего за счет подъемного устройства (5) контейнер (1) с сухими компонентами поднимается до осуществления полного и герметичного контакта с узлом подачи ЖРО (4). Производят временное фиксирование контейнера (1) в указанном положении за счет фиксирующего устройства (6). После этого через патрубок из емкости ЖРО (10) осуществляется подача ЖРО в объем контейнера (1) полного объема или порциями радиоактивных растворов, необходимых для приготовления цементного компаунда. Затем через проем в корпусе узла подачи ЖРО (4) в объем контейнера (1) опускают многоразовое перемешивающее устройство (7) и осуществляют приготовление цементного компаунда за счет вращательного и поступательного («сверху-вниз» и обратно) движения перемешивающего устройства (7). После окончания процесса приготовления цементного компаунда многоразовое перемешивающее устройство (7) поднимают из контейнера (1) в объем узла подачи ЖРО (4). Затем фиксирующее устройство (6) убирается от контейнера (1), и он опускается на транспортную систему (2). Эта операция может быть реализована по-другому - контейнер (1) опускается на транспортную систему (2), но при этом удерживается фиксирующим устройством (6). После установки контейнера (1) на транспортную систему (2) под многоразовое перемешивающее устройство (7) снизу подводится каплеуловитель (8) по направляющим, расположенным в нижней части корпуса узла подачи ЖРО (4). Каплеуловитель (8) осуществляет сбор остатков цементного компаунда с поверхности многоразового перемешивающего устройства (7). После этого контейнер (1) направляют на закрытие его крышкой и дальнейшее хранение или захоронение.

Для обеспечения экологической безопасности процесса загрузки в контейнер (1) сухих компонентов - цемента и добавок - узел загрузки (3) оснащен герметизирующей прокладкой для более плотного примыкания корпуса загрузочного устройства и контейнера, а также имеет патрубок для отвода взвешенных частиц, соединенный с автономным промышленным пылесосом или автономной системой вентиляции.

Для повышения радиационной безопасности процесса заполнения контейнера (1) порциями ЖРО узел подачи ЖРО (4) выполнен в форме полого усеченного конуса, имеющего в верхней части проем для прохода перемешивающего устройства, и оснащен герметизирующей прокладкой для более плотного примыкания корпуса устройства подачи ЖРО и контейнера.

Для повышения эффективности и безопасности процесса смешивания компонентов после изъятия перемешивающего устройства (7) из контейнера (1) и размещения его в объеме узла подачи ЖРО (4) под ним устанавливают каплеуловитель (8) для сбора стекающего с него незатвердевшего цементного компаунда, и только после этого перемещают заполненный контейнер (1) на операцию по его закрытию.

Для обеспечения радиационной безопасности каплеуловитель (8) может быть размещен в верхней части узла подачи ЖРО (4), при этом перемешивающее устройство поднимается выше узла подачи (4) и под него заводится каплеуловитель (8), после чего перемешивающее устройство (7) опускается в каплеуловитель (8).

Для удаления радиоактивного цементного компаунда с поверхности перемешивающего устройства (7) каплеуловитель (8) дополнительно оснащен системой отмывки и дезактивации перемешивающего устройства.

Для снижения образования дополнительных объемов вторичных РАО для отмывки перемешивающего устройства (7) может быть использованы ЖРО, которые после использования направляются в процесс переработки ЖРО.

Изобретение относится к устройству для цементирования ЖРО, например, высоко солевого кубового остатка.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности процесса цементирования ЖРО, снижении материальных затрат на переработку РАО, повышении радиационной безопасности переработки, а также снижении объема образования вторичных отходов.

Инновационными признаками предлагаемой установки являются:

- разделение зон загрузки в контейнер сухих компонентов цементного компаунда и подачи ЖРО;

- защита окружающего рабочего пространства и воздушной среды от попадания в них радиоактивных и загрязняющих веществ за счет обеспечения изоляции и герметизации процесса загрузки контейнера компонентами цементного компаунда;

- приготовление цементного компаунда непосредственно в контейнере;

- использование многоразового перемешивающего устройства для приготовления цементного компаунда непосредственно в контейнере;

- совмещение узла подачи ЖРО с узлом приготовления цементного компаунда;

- применение каплеуловителя для приема и сбора остатков цементного компаунда с поверхности многоразового перемешивающего устройства;

- использование каплеуловителя для отмывки и дезактивации многоразового перемешивающего устройства;

- использование для отмывки многоразового перемешивающего устройства ЖРО с их последующей переработкой, что позволяет снизить образование дополнительного объема вторичных РАО.

Предлагаемая комплексная установка позволяет эффективно выполнять цементирование ЖРО, снизить риск радиационного загрязнения и повысить радиационную безопасность процесса приготовления цементного компаунда. Снизить объемы образования вторичных РАО, предотвратить загрязнение окружающего рабочего пространства и воздушной среды от попадания в них радиоактивных и загрязняющих веществ, получать однородный цементный компаунд, отвечающий критериям приемлемости.

Техническим результатом является максимальное повышения эффективности цементирования ЖРО, повышения экологической безопасности процесса и снижение материальных затрат.

Рабочие процессы в установке полностью автоматизированы, в результате чего повышается безопасность процесса цементирования ЖРО.

Сущность изобретения состоит в том, что в установке цементирования ЖРО предложено осуществлять раздельную подачу непосредственно в контейнер сухих компонентов цементного компаунда и ЖРО; приготовление цементного компаунда осуществляется непосредственно в контейнере за счет использования многоразового перемешивающего устройства; при загрузке сухих компонентов и ЖРО обеспечивается герметичность загрузочных операций за счет подъема контейнера до полного его контакта с корпусами узлов загрузки и подачи; прием и сбор остатков цементного компаунда с поверхности многоразового перемешивающего устройства выполняется в каплеуловитель непосредственно над контейнером.

Преимуществами заявляемой установки являются:

- повышение эффективности цементирования ЖРО;

- повышенная эксплуатационная и экономическая эффективность переработки за счет многоразовости использования оборудования и снижения образования объемов вторичных радиоактивных отходов;

- техническая и технологическая простата установки, обеспечиваемые применением стандартизованного оборудования;

- максимальное снижение образования вторичных РАО;

- получение однородного конечного продукта, отвечающего установленным критериям приемлемости.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов. Установка цементирования жидких радиоактивных отходов включает контейнер, размещенный на транспортной системе, которая используется для перемещения контейнера от узла загрузки цемента с добавками до узла подачи ЖРО и приготовления цементного компаунда в контейнере. Контейнер поочередно состыковывается с обособленными узлами загрузки и подачи. Узел подачи ЖРО совмещен с многоразовым перемешивающим устройством для смешивания компонентов цементного компаунда. После приготовления цементного компаунда перемешивающее устройство изымается из контейнера для дальнейшего использования. Узел приготовления оборудован каплеуловителем для предотвращения неконтролируемого распространения радиоактивных веществ с поверхности перемешивающего устройства. После приготовления цементного компаунда контейнер направляется на закрытие. Изобретение позволяет снизить объемы вторичных отходов, снизить материальные затраты на цементирование ЖРО и повысить экологическую безопасность процесса. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка цементирования жидких радиоактивных отходов, включающая контейнер, размещенный на транспортной системе, которая используется для перемещения контейнера от узла загрузки цемента с добавками до узла подачи ЖРО и приготовления цементного компаунда в контейнере, контейнер поочередно состыковывается с обособленными узлами загрузки и подачи, при достижении узлов загрузки и подачи контейнер позиционируется, после чего за счет подъемных устройств контейнер соединяется с узлами до момента его полного и герметичного контакта с загрузочными устройствами, в поднятом положении контейнер удерживается фиксирующими устройствами, при этом узел подачи ЖРО совмещен с многоразовым перемешивающим устройством для смешивания компонентов цементного компаунда, после приготовления цементного компаунда перемешивающее устройство изымается из контейнера для дальнейшего использования, узел приготовления оборудован каплеуловителем для предотвращения неконтролируемого распространения радиоактивных веществ с поверхности перемешивающего устройства, после приготовления цементного компаунда контейнер направляется на закрытие.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел загрузки цемента и добавок оснащен герметизирующей прокладкой для более плотного примыкания корпуса загрузочного устройства и контейнера, а также имеет патрубок для отвода взвешенных частиц, соединенный с автономным промышленным пылесосом или автономной системой вентиляции.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел подачи ЖРО выполнен в форме полого усеченного конуса, имеющего в верхней части проем для прохода перемешивающего устройства, и оснащен герметизирующей прокладкой для более плотного примыкания корпуса устройства подачи ЖРО и контейнера.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что после изъятия перемешивающего устройства из контейнера и размещения его в объеме узла подачи ЖРО под ним устанавливают каплеуловитель для сбора стекающего с него незатвердевшего цементного компаунда и только после этого перемещают заполненный контейнер на операцию по его закрытию.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каплеуловитель размещен в верхней части узла подачи ЖРО, при этом перемешивающее устройство поднимается выше узла подачи и под него заводится каплеуловитель, после чего перемешивающее устройство опускается в каплеуловитель.

6. Устройство по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что каплеуловитель дополнительно оснащен системой отмывки и дезактивации перемешивающего устройства.

7. Устройство по пп. 1, 5 и 6, отличающееся тем, что для отмывки перемешивающего устройства может быть использованы ЖРО, которые после использования направляются в процесс переработки ЖРО.