Установка цементирования жидких радиоактивных отходов

Полезная модель относится к области переработки и утилизации отходов радиохимической промышленности, в частности, к конструкции установок с зонным размещением оборудования, и может быть использована также для включения в цементную матрицу жидких токсичных отходов химического производства. Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является разработка установки, направленной на улучшение условий труда обслуживающего персонала и повышение эффективности цементирования жидких радиоактивных отходов, в частности, обладающих средним уровнем радиоактивности. Техническим результатом является увеличение производительности и качества получаемого компаунда. Для решения поставленной задачи установка цементирования жидких радиоактивных отходов содержит контейнер для цементного компаунда, бункер для сухого цемента, снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, расположенный в защитной камере узел приготовления цементного компаунда, включающий емкость для жидких радиоактивных отходов с устройством для их подачи и соединенное с приводом перемешивающее устройство, причем узел приготовления цементного компаунда снабжен расположенным в защитной камере сосудом для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, выполненным с возможностью его наклона и соединенным с приводом его наклона, сосуд оборудован трубопроводами, перемешивающее устройство выполнено пульсационным, соединенным с генератором пневматических импульсов и узлом промывки, а бункер для сухого цемента размещен в защитной камере над сосудом для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, соединен с приводом его вертикального перемещения и снабжен рыхлителем цемента и дозатором цемента,

соединенным с приводом вращения дозатора, при этом привод наклона сосуда, привод вертикального перемещения бункера, привод вращения дозатора и генератор пневматических импульсов размещены снаружи защитной камеры, а в защитной камере выполнено окно для выгрузки компаунда из сосуда в контейнер, снабженное подвижной заслонкой и уплотняющей прокладкой, при этом контейнер установлен с возможностью герметичного соединения контейнера с окном защитной камеры на тележке, снабженной подъемником. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области переработки и утилизации отходов радиохимической промышленности, в частности, к конструкции установок с зонным размещением оборудования, и может быть использована также для включения в цементную матрицу жидких токсичных отходов химического производства.

Известно устройство для цементирования жидких радиоактивных отходов [патент РФ №2132095, МПК G21F 9/13], содержащее расходные бункера для цемента и твердых добавок, дозаторы, пневматические струйные насосы и смесительный узел, образованный соединенными между собой емкостью с мешалкой, вихревым аппаратом, циркуляционной магистралью и сливным устройством.

Недостатком указанного устройства является конструктивная сложность смесительного узла, обуславливающая его низкую надежность в работе и трудоемкость в обслуживании, и взаимная компоновка узлов устройства, не обеспечивающая необходимой биологической защиты обслуживающего установку персонала при цементировании, например, отходов среднего уровня радиоактивности.

Известно также устройство для реализации способа цементирования жидких радиоактивных отходов [патент РФ №2218618, МПК G21F 9/16], содержащее установленный на тележке, снабженной подъемником, контейнер с мешалкой вращательного движения, механизм ее сцепления с электроприводом на период загрузки в контейнер цемента и жидких радиоактивных отходов и их смешивания, размещаемые в контейнере датчики нижнего и верхнего уровня. После окончания операции смешивания материалов датчики уровня и отсоединенную от электропривода мешалку оставляют в контейнере с компаундом.

Недостаток данного устройства - применение одноразовых мешалок и датчиков уровня, в результате чего снижается полезная вместимость контейнера для компаунда, увеличивается стоимость оборудования и, следовательно, возрастают эксплуатационные затраты.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому, устройству является установка цементирования жидких радиоактивных отходов [заявка на изобретение РФ №2005130276, МПК G21F 9/00]. Известная установка содержит контейнер для цементного компаунда, снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру с расположенным в ней узлом приготовления цементного компаунда, включающим емкость для жидких радиоактивных отходов с устройством их подачи в контейнер и перемешивающее устройство, соединенное с приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения. Снаружи защитной камеры размещен узел приготовления цементного теста, имеющий емкость для сухого цемента, емкость для воды и дополнительное перемешивающее устройство, соединенное с дополнительным приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения.

При работе данной установки, в контейнер загружают требуемые порции сухого цемента и воды, производится их смешивание дополнительным перемешивающим устройством, после чего последнее извлекается из приготовленного цементного теста и заполненный цементным тестом контейнер транспортируется через шлюзовой отсек в защитную камеру, где в него вводятся и смешиваются с тестом, посредством основного перемешивающего устройства, жидкие радиоактивные отходы.

Недостатком указанной установки цементирования является наличие в ее составе узла, имеющего дополнительное перемешивающее устройство с приводом вращения, емкость для воды и предназначенного для приготовления в контейнере цементного теста, а также размещение этого узла за пределами защитной камеры. Это усложняет конструкцию установки и условия ее эксплуатации, поскольку приводит к необходимости

транспортирования заполненного тестом контейнера через шлюзовой отсек в защитную камеру, двукратно увеличивает число необходимых операций (и объем жидкости) периодической промывки двух перемешивающих устройств - основного и дополнительного, увеличивает объем и трудоемкость работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, в том числе, расположенного внутри рабочей камеры основного перемешивающего устройства. Кроме того, наличие к контейнере предварительно приготовленного цементного теста ограничивает количество вводимых в него для смешивания жидких радиоактивных отходов, что приводит к снижению степени наполнения отходами получаемого компаунда и, следовательно, к снижению производительности установки.

Снижению производительности установки-прототипа способствует также увеличение общего времени цементирования отходов, являющееся следствием «двухстадийного» оформления процесса получения компаунда: сначала приготовления теста - смеси цемента с водой, и лишь затем компаунда - смеси теста с отходами.

Недостатком установки-прототипа является также отсутствие в ее конструкции устройств для равномерной дозированной подачи цемента в контейнер и для отмывки перемешивающих устройств от осадка, способствующих получению компаунда с заданными свойствами.

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка установки, направленной на улучшение условий труда обслуживающего персонала и повышение эффективности цементирования жидких радиоактивных отходов, в частности, обладающих, средним уровнем радиоактивности

Техническим результатом является увеличение производительности и качества получаемого компаунда.

Для решения поставленной задачи установка цементирования жидких радиоактивных отходов содержит контейнер для цементного компаунда, бункер для сухого цемента, снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, расположенный в защитной камере узел приготовления цементного

компаунда, включающий емкость для жидких радиоактивных отходов с устройством для их подачи и соединенное с приводом перемешивающее устройство, причем узел приготовления цементного компаунда снабжен расположенным в защитной камере сосудом для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, выполненным с возможностью его наклона и соединенным с приводом его наклона, сосуд оборудован трубопроводами, перемешивающее устройство выполнено пульсационным, соединенным с генератором пневматических импульсов и узлом промывки, а бункер для сухого цемента размещен в защитной камере над сосудом для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, соединен с приводом его вертикального перемещения и снабжен рыхлителем цемента и дозатором цемента, соединенным с приводом вращения дозатора, при этом привод наклона сосуда, привод вертикального перемещения бункера, привод вращения дозатора и генератор пневматических импульсов размещены снаружи защитной камеры, а в защитной камере выполнено окно для выгрузки компаунда из сосуда в контейнер, снабженное подвижной заслонкой и уплотняющей прокладкой, при этом контейнер установлен с возможностью герметичного соединения контейнера с окном защитной камеры на тележке, снабженной подъемником.

В частном варианте узел промывки выполнен в виде распылительных форсунок, встроенных в стенки сосуда для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами.

В другом частном варианте дозатор цемента соединен с приводом вращения посредством вала, помещенного в защитную оболочку, а трубопроводы подачи промывной воды, жидких радиоактивных отходов и пневматических импульсов на участке, примыкающем к сосуду для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, выполнены гибкими.

В другом частном варианте рыхлитель цемента выполнен в виде вибровозбудителя и снабжен пластиной, закрепленной на стенке бункера.

На фигуре схематически в разрезе по, вертикальной плоскости представлена предлагаемая установка, реализованная для процесса цементирования (в периодическом режиме) жидких солесодержащих радиоактивных отходов среднего уровня радиоактивности.

Установка цементирования содержит шарнирно закрепленный на жестком основании сосуд 1 для приготовления цементного компаунда, соединенный с приводом его наклона 2; расположенный над сосудом бункер 3 для цемента, присоединенный к приводу его перемещения 4 вдоль вертикальной оси; емкость 5 для жидких радиоактивных отходов с устройством 6 их подачи в сосуд; контейнер 7 для цементного компаунда, тележку 8 с подъемником 9, защитную камеру 10, снабженную шлюзовым отсеком, окном 11 с заслонкой 12 и уплотняющей прокладкой 13. Сосуд, выполненный с прямоугольным (в поперечном сечении) корпусом и закругленным днищем, снабжен встроенным пульсационным перемешивающим устройством, крышкой, узлом промывки (на фигуре не показаны), трубопроводом подачи в него жидких радиоактивных отходов 14, трубопроводом подачи промывной воды 15 и трубопроводом подачи пневматических импульсов 16. Бункер оборудован: закрепленным на его наклонной стенке рыхлителем цемента 17, снабженным пластиной, закрепленной на стенке бункера, дозатором цемента 18, соединенным посредством вала 19 в защитной оболочке с приводом его вращения 20. Все приводы установки расположены снаружи защитной камеры.

Установка цементирования работает следующим образом.

Заполняют сухим цементом бункер 3 и жидкими радиоактивными отходами - емкость 5, включают рыхлитель цемента 17, и с помощью устройства 6 по трубопроводу 14 загружают в сосуд 1 требуемое количество жидких радиоактивных отходов. Включают генератор пневматических импульсов (на фигуре не показан), устанавливают выбранные для работы значения их частоты и давления, и по трубопроводу 16 передают импульсы перемешивающему устройству, под действием которых последнее создает в

сосуде пульсирующие турбулентные потоки заполняющих его жидких радиоактивных отходов. С помощью привода вращения 20 посредством вала 19 включают дозатор 18, устанавливают заданную скорость его вращения, и с его помощью постепенно вводят в сосуд 1 необходимое количество цемента; при этом работающий рыхлитель 17 препятствует сводообразованию и зависанию цемента в бункере 3, обеспечивая тем самым его равномерное поступление к дозатору 18. В сосуде цемент интенсивно смешивают с жидкими радиоактивными отходами перемешивающим устройством, образуя высококачественную гомогенную смесь (компаунд). По окончании смешивания рыхлитель 17, привод дозатора 20 и генератор пневматических импульсов выключают, и компаунд выгружают из смесителя в контейнер 7. Для этого контейнер, установленный на тележке 8, помещают в шлюзовой отсек защитной камеры 10 и с помощью подъемника 9 герметично, через прокладку 13, соединяют с окном 11. Сдвигая заслонку 12, открывают окно; с помощью привода 4 перемещают бункер цемента, устанавливая его в верхнее положение. Посредством привода 2 плавно наклоняют сосуд 1; при этом крышку сосуда открывают и компаунд перетекает в контейнер. На фигуре пунктирными линиями показаны положения бункера 3 и сосуда 1 при выгрузке компаунда. По окончании выгрузки, сосуд возвращают в вертикальное положение, задвигают заслонку 13. Контейнер с компаундом отстыковывают от окна и закрывают крышкой. Для удаления из сосуда 1 гарнисажного слоя, существенно ухудшающего гидродинамику перемешивания, стенки полости сосуда периодически промывают с помощью встроенных в него разбрызгивающих форсунок, воду на которые подают под напором по трубопроводу 15.

Проведенные испытания установки в процессе цементирования пульпы гидроксида железа - имитатора жидких радиоактивных отходов - показали, что длительность приготовления (одностадийного) порции компаунда объемом 0,2 м ³ не превышала 12-15 минут, а степень наполнения компаунда по сухому остатку при этом достигала 5-7% при водо-вяжущем отношении

0,7-0,9. Полученный компаунд имел однородную структуру, его пластичность (растекаемость) в среднем составляла 130-135 мм, механическая прочность достигала 10,6 МПа, то есть значительно превышала нормативный предел (5,0 МПа).

Высокому качеству получаемого компаунда способствовала периодическая, после каждой операции приготовления компаунда, очистка от осадка внутренних поверхностей сосуда посредством форсунок. Объем воды, расходуемый на эту операцию, не превышал 8-10 литров.

При испытаниях управление работой установки на стадиях приготовления компаунда и очистки внутренних стенок смесителя осуществляли посредством системы КИП, расположенной за пределами защитной камеры. Объем работ, связанных с техническим обслуживанием установленного внутри камеры сосуда для приготовления компаунда существенно упрощался за счет отсутствия в его конструкции подвижных узлов.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит, за счет интенсивного смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами и увеличения содержания последних в получаемой смеси, существенно повысить эффективность процесса и качество получаемого компаунда.

Зонное размещение оборудования, сокращение числа перемешивающих устройств и, соответственно, стадий приготовления компаунда, применение для этого специального сосуда с пульсационным перемешивающим устройством, не имеющим подвижных узлов, упрощает обслуживание установки, улучшает условия труда и безопасность обслуживающего персонала, особенно при иммобилизации отходов среднего уровня радиоактивности.

1. Установка цементирования жидких радиоактивных отходов, содержащая контейнер для цементного компаунда, бункер для сухого цемента, снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, расположенный в защитной камере узел приготовления цементного компаунда, включающий емкость для жидких радиоактивных отходов с устройством для их подачи и соединенное с приводом перемешивающее устройство, отличающаяся тем, что узел приготовления цементного компаунда снабжен расположенным в защитной камере сосудом для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, выполненным с возможностью его наклона и соединенным с приводом его наклона, сосуд оборудован трубопроводами, перемешивающее устройство выполнено пульсационным, соединенным с генератором пневматических импульсов и узлом промывки, а бункер для сухого цемента размещен в защитной камере над сосудом для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, соединен с приводом его вертикального перемещения и снабжен рыхлителем цемента и дозатором цемента, соединенным с приводом вращения дозатора, при этом привод наклона сосуда, привод вертикального перемещения бункера, привод вращения дозатора и генератор пневматических импульсов размещены снаружи защитной камеры, а в защитной камере выполнено окно для выгрузки компаунда из сосуда в контейнер, снабженное подвижной заслонкой и уплотняющей прокладкой, при этом контейнер установлен с возможностью герметичного соединения контейнера с окном защитной камеры на тележке, снабженной подъемником.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел промывки выполнен в виде распылительных форсунок, встроенных в стенки сосуда для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами.

3. Установка пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дозатор цемента соединен с приводом вращения посредством вала, помещенного в защитную оболочку, а трубопроводы подачи промывной воды, жидких радиоактивных отходов и пневматических импульсов на участке, примыкающем к сосуду для смешивания цемента с жидкими радиоактивными отходами, выполнены гибкими.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рыхлитель цемента выполнен в виде вибровозбудителя и снабжен пластиной, закрепленной на стенке бункера.