УСТАНОВКА ДЛЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ ОСТАТКОВ РАДИОАКТИВНЫХ ПУЛЬП В ЕМКОСТИ-ХРАНИЛИЩЕ

Полезная модель относится к атомной промышленности в части переработки радиоактивных отходов, а именно к устройствам для перемешивания остатков пульпы с жидкотекучим цементным раствором непосредственно в емкостях-хранилищах радиоактивных отходов.
На предприятиях атомной промышленности проводится выведение из эксплуатации емкостей-хранилищ, в которых, в результате многолетней эксплуатации при производстве оружейного плутония, накоплены большие объемы радиоактивных отходов в виде пульпы.
При выводе емкостей-хранилищ из эксплуатации, накопленные в емкостях радиоактивные отходы, извлекаются и подвергаются переработке и отверждению, так как представляют собой реальную опасность для окружающей среды. Полное извлечение отходов из емкостей-хранилищ вследствие их больших объемов (от 3000 до 8000 м) весьма затруднительно и требует больших материальных затрат. Как показала практика, выдача остатков пульпы из емкостей-хранилищ в конечной стадии их освобождения занимает весьма продолжительное время и требует более высоких удельных затрат рабочей жидкости на единицу выдаваемой пульпы. Поэтому остатки трудно извлекаемых радиоактивных пульп целесообразно отверждать непосредственно в емкостях.
Известен пульсационный клапанный погружной насос (патент №2 339 101, МПК G21F 9/34), предназначенный для растворения и размыва струями осадка, выдачи суспензии из емкости-хранилища на переработку, дезактивации и перемешивания остатков твердой фазы непосредственно в емкости с жидкотекучим цементным раствором.
Для перемешивания остатков твердой фазы с жидкотекучим цементным раствором в емкость принимается цементный раствор со специальными добавками, повышающими его текучесть и обеспечивающими ее сохранение в течение нескольких часов. Известным насосом проводится струйная обработка остатков осадка в емкости и его включение в цементную матрицу.
Применение известного насоса для перемешивания остатков твердой фазы в емкости с жидкотекучим цементом экономически может быть целесообразным только в случае использования насоса и для предыдущих операций по размыву осадка и выдаче суспензии до практически полного освобождения емкости от радиоактивных отходов, так как после использования в качестве рабочей жидкости жидкотекучего цементного раствора насос остается в емкости. В случае применения при освобождении емкостей-хранилищ извлекаемого оборудования, применение известного дорогостоящего насоса только для перемешивания остатков твердой фазы с жидкотекучим цементным раствором, сложного по конструкции, не целесообразно.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является установка по проекту «Консервация подземных емкостей-хранилищ радиоактивных пульп федерального государственного унитарного предприятия «Горно-химический комбинат», разработанному Красноярским филиалом «ГСПИ - «КПИИ ВНИПИЭТ» инв. №111-510.
3
Известная установка предназначена для отверждения остатков пульпы в подземных емкостях-хранилищах, расположенных в горной выработке. Емкости представляют собой железобетонные резервуары диаметром 12 м и глубиной 30 м, облицованные нержавеющей сталью. После освобождения этих емкостей от радиоактивных отходов на их дне остаются трудно извлекаемая пульпа объемом от 10 до 16 м, высота слоя пульпы при этом составляет 100-150 мм.
Известная установка содержит бетоносмеситель, разгрузочный бункер, плунжерный растворонасос, и попеременно присоединяемые к растворонасосу бетоноводы, опущенные через проходки в емкость. При этом бетоноводы выполнены из резинотканевых рукавов. Указанная установка выбрана заявителем в качестве прототипа.
Приготовленный в бетоносмесителе цементный раствор через разгрузочный бункер поступает на плунжерный растворонасос, которым подается по попеременно присоединяемым к нему бетоноводам на дно в емкость-хранилище.
По окончании работы промывка известной установки осуществляется подачей промывной воды в бетоносмеситель. Далее промывная вода через плунжерный растворонасос и бетоновод сливается в емкость-хранилище.
К недостаткам известной установки относится то, что при отверждении остатков пульп поступление промывной воды в емкость препятствует поглощению воды, содержащейся в остатках пульпы, и их отверждению. При этом для промывки бетоноводов необходимо не только их полное заполнение промывной водой, но и ее прогон с достаточной для промывки скоростью, что увеличивает объем поступающей промывной воды в емкость.
Кроме того, в начальном этапе отверждения остатков пульпы целесообразно подавать в емкость цементный раствор специальной рецептуры с пониженным содержанием воды, а в конечном этапе консервации емкости после отверждения пульпы целесообразно подавать в емкость бетон, что известной установкой выполнить затруднительно.
Так как растворонасосы, как правило, предназначены для подачи раствора вверх, то при подаче цементного раствора на дно емкости глубиной 30 м наблюдается неустойчивая работа плунжерного растворонасоса вследствие отсутствия давления в его нагнетательном патрубке.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в отверждении остатка пульпы непосредственно в емкости и создание возможности укладки на отвержденный слой пульпы защитного слоя бетона.
Технический результат - сокращение поступления промывной воды в емкость и расширение функциональных возможностей установки.
Указанный технический результат при использовании заявляемого устройства достигается тем, что в установке, содержащей бетоносмеситель, разгрузочный бункер, плунжерный растворонасос и попеременно присоединяемые к растворонасосу бетоноводы, выполненные из резинотканевых рукавов, установка снабжена баком-отстойником, бетоноводы разделены с помощью отвода и фланцевых разъемов на участки, расположенные вне и внутри емкости, участки бетоноводов, расположенные вне емкости выполнены из резинотканевых рукавов, а участки бетоноводов, расположенные в емкости, выполнены из трубопроводов с фланцами, опирающимися на фланцы проходок, причем фланцы трубопроводов выполнены с возможностью присоединения к ним воронки вместо отводов.
В частном случае исполнения трубопроводы бетоноводов выполнены высотой, несколько превышающей проектную толщину отвержденной пульпы, а к нижним концам трубопроводов присоединены резинотканевые рукава.
В другом частном случае исполнения установка содержит устройство для подъема трубопровода, снабженное ручной лебедкой, соединенной тросом через отводной блок с трубопроводом, устанавливаемое в трубчатую стойку, размещенную вблизи проходки.
В другом частном случае исполнения установка содержит приспособление для очистки участка бетоновода, размещенного в емкости, включающее трос с закрепленными на его конце грузом со щеткой и форсункой, соединенной гибкой трубкой с трубопроводом подачи воды.
Снабжение установки баком-отстойником, разделение бетоноводов с помощью отвода и фланцевых разъемов на участки, расположенные вне и внутри емкости и выполнение участков, расположенные вне емкости, из резинотканевых рукавов позволяет проводить раздельную отмывку этих участков. Промывка бетоносмесителя, разгрузочного бункера, плунжерного растворонасоса и участков бетоноводов, расположенных вне емкости и выполненных из резинотканевых рукавов, осуществляемая со сливом промывной воды в бак-отстойник, позволяет сократить поступление промывной воды в емкость и создает возможность повторного использования осветленной воды для приготовления цементного раствора.
Выполнение участков бетоноводов, расположенных в емкости, из трубопроводов с фланцами, опирающимися на фланцы проходок, выполнение фланцев трубопровода с возможностью присоединения к ним воронки вместо отводов, позволили при установке на трубопровод воронки подавать в емкость цементный раствор или бетон, сливая его в воронку непосредственно из расположенной рядом бетономешалки. В этом случае расширяются функциональные возможности установки, а также сокращается объем воды, требуемый для промывки только участка бетоновода, расположенного в емкости.
Выполнение трубопроводов высотой, несколько превышающей проектную толщину отвержденной пульпы, позволяет по мере заполнения емкости и отверждения цементного раствора поднимать трубопровод над проходкой. Присоединение к нижним концам трубопроводов резинотканевых рукавов позволяет сократить объем работ по монтажу участков бетоноводов в емкости, так как высота помещения над емкостью позволяет монтировать трубопровод только по частям, постепенно опуская его в емкость.
Включение в состав установки устройства для подъема трубопровода, снабженного ручной лебедкой, соединенной тросом через отводной блок с трубопроводом, устанавливаемое в трубчатую стойку, размещенную вблизи проходки, позволяет осуществлять механизированное поднятие участка бетоновода, расположенного в емкости.
Включение в состав установки приспособления для очистки участка бетоновода, расположенного в емкости, включающего трос с закрепленными на его конце грузом со щеткой и форсункой, соединенной гибкой трубкой с трубопроводом подачи воды, позволяет подавать воду непосредственно на стенки бетоновода и при возвратно-поступательном движении троса совместить механическое воздействие щетки с воздействием струй промывной воды и, тем самым, сократить поступление промывной воды в емкость.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - фиг. 6.
На фиг. 1 представлен общий вид установки;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - воронка;
на фиг. 4 - переносное подъемное устройство;
на фиг. 5 - бак-отстойник;
на фиг. 6 - приспособление для очистки бетоновода.
Предлагаемая установка (см. рис 1) содержит бетоносмеситель 1, разгрузочный бункер 2, плунжерный растворонасос 3 и попеременно присоединяемые к растворонасосу 3 бетоноводы 4, входящие через проходку 5 в емкость - хранилище 6, на дне которой находятся остатки пульпы 7, толщина слоя которой составляет 100-150 мм. Установка снабжена баком - отстойником 8. Бетоноводы 4 (см. рис. 2) состоят из участков 9, расположенных вне емкости 6, и участков 10, расположенных в емкости 6. Участки 9 выполненные из резинотканевых рукавов, присоединяются с помощью фланцевого разъема 11 к отводу 12. Участки 10 состоят из трубопровода 13, размещенного в проходке 5 и опирающегося своим фланцем 14 на фланец проходки 5. Высота трубопровода 13 назначается несколько больше проектной толщины отвержденного слоя в емкости. К нижнему концу трубопровода 13 присоединен резинотканевый рукав 15. К фланцу 14 могут присоединяться как отвод 12, так и воронка 16 (см. фиг. 3) для подачи в непосредственно в нее цементного раствора из бетоносмесителя 1. Отвод 12 снабжен строповочной проушиной 17. Вблизи проходок 5 (см. фиг. 4) установлены стойки 18, в которых может устанавливаться переносное подъемное устройство 19. Подъемное устройство 19 состоит из укосины 20, отводного блока 21 и ручной лебедки 22, канат 23 с которой через отводной блок 21 зацеплен с проушиной 17. Для отмывки участков 9 бетоноводов 4 бак-отстойник 8 (см. фиг. 5) расположен с возможностью присоединения к нему всех участков 9, и содержит штуцеры с клапанами 22 и 23 полного опорожнения и выдачи осветленной воды соответственно.
Для очистки участков 10 бетоноводов 4 служит (см. фиг. 6) приспособление 24, включающее трос 25 с закрепленными на его конце грузом 26, щеткой 27 и форсункой 28. Форсунка 28 соединяется гибкой трубкой 29 с трубопроводом подачи промывной воды. Гибкая трубка 29 соединяется с тросом 25 хомутами 30.
Предлагаемая установка работает следующим образом.
При работе предлагаемой установки цементный раствор в емкость 6 может подаваться в емкость 6 двумя способами. В первом способе цементный раствор от бетоносмесителя 1 поступает в емкость 6 через разгрузочный бункер 2, плунжерный растворонасос 3, участок 9 бетоновода 4, отвод 12 и участок 10.
Во втором способе на фланец 14 трубопровода 13 устанавливается воронка 16, а бетоносмеситель 1 устанавливается с возможностью выдачи из него цементного раствора в воронку 16. Приготовленный цементный раствор сливается в воронку 16, из которой по участку 10 бетоновода 4 поступает в емкость 6 и растекается по ее дну. При затвердевании цементный раствор поглощает воду из остатков пульпы 7, сгущая и отверждая ее. Второй способ преимущественно используется при подаче в емкость 6 цементного раствора специальной рецептуры с пониженным содержанием воды. На фланец 14 трубопровода 13 устанавливается воронка 16, а бетоносмеситель 1 устанавливается с возможностью выдачи из него цементного раствора в воронку 16. Приготовленный цементный раствор сливается в воронку 16, из которой по участку 10 бетоновода 4 поступает в емкость 6 и растекается по ее дну. При затвердевании цементный раствор поглощает воду из остатков пульпы 7, сгущая и отверждая ее. При последующих подачах подобного цементного раствора, в том числе и через другие участки 10, расположенные в соседних проходках 5, процесс поглощения воды из остатков пульпы 7 повторяется до тех пор, пока все остатки пульпы 7 не окажутся отвержденными в цементной матрице.
Промывка предлагаемой установки после подачи цементного раствора первым способом осуществляется раздельно для участков 9 и 10 бетоноводов 4. Участок 9 отсоединяется от отвода 12 и подсоединяется к баку-отстойнику 8. Промывная вода подается в бетоносмеситель 1 и далее через разгрузочный бункер, растворонасос и участок 9 бетоновода 4 поступает в бак-отстойник 8. После отстаивания осветленная вода выдается через клапан 23 и используется для приготовления новых порций цементного раствора.
Участок 10 бетоновода 4 промывается с помощью приспособления 24, которое вводится через отвод 12. Под действием груза 26 устройство постепенно опускается по участку 10 бетоновода, при этом стенки трубопровода 13 и присоединенного к нему рукава 15 орошаются струями воды из форсунки 28 и очищаются щеткой 27.
При подаче цементного раствора вторым способом непосредственно из бетоносмесителя 1 в воронку 16 промывка осуществляется подачей воды в бетоносмеситель 1 и ее сливом в воронку 16, а промывка участка 10 аналогично его промывке при подаче цементного раствора первым способом.
По мере заполнения емкости цементным раствором необходимо осуществлять подъем трубопровода 13 и его фиксацию в проходке 5. Для поднятия трубопровода 13 в стойку 18 устанавливается переносное подъемное устройство 19. Трубопровод 13 зацепляется за проушину присоединенного к нему отвода 12 и с помощью ручной лебедки 22 приподнимается на требуемую высоту и фиксируется в проходке, например приваркой ребра (на чертежах не показан), опирающегося на фланец проходки 5. Верхняя часть трубопровода 13 отрезается, а на оставшуюся часть устанавливается другой фланец 14 и укороченный трубопровод 13 опускается в проходке 5 до установки фланца 14 на фланец проходки 5.