Способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов
METHOD OF PROCESSING LOW- AND MEDIUM-MINERALIZED LOW-LEVEL LIQUID RADIOACTIVE WASTES

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) мембранно-сорбционными методами и может быть использовано для очистки вод от радиоактивных загрязнений в мобильных установках переработки ЖРО.
Известна установка для переработки жидких отходов мембранными методами [Патент RU 79710, опубл. 10.01.2009], которая содержит приемную, буферную и промежуточную емкости, модуль ультрафильтрации сбросного раствора, модуль ультрафильтрации концентрирования, модуль обратного осмоса и насосы, соединенные между собой посредством трубопроводов, снабженных регулирующими вентилями. Вход модуля ультрафильтрации сбросного раствора соединен через насос с выходом приемной емкости, выход фильтрата модуля ультрафильтрации сбросного раствора соединен с промежуточной емкостью, а выход концентрата модуля ультрафильтрации сбросного раствора соединен с буферной емкостью. Вход модуля ультрафильтрации концентрирования соединен через насос с буферной емкостью, выход фильтрата модуля ультрафильтрации концентрирования соединен с промежуточной емкостью, а выход модуля ультрафильтрации концентрирования соединен с буферной емкостью и с трубопроводом вывода концентрата поверхностно-активных веществ (ПАВ) и взвесей. Вход модуля обратного осмоса соединен через насос с промежуточной емкостью, выход фильтрата модуля обратного осмоса соединен с трубопроводом вывода очищенного раствора, выход концентрата модуля обратного осмоса соединен с трубопроводом вывода концентрата солей.
Способ переработки жидких отходов мембранными методами, реализованный в данной установке, включает очистку и концентрирование отходов на ультрафильтрах с накоплением предварительно очищенных отходов модулем ультрафильтрации очистки сбросного раствора в промежуточной емкости, накоплением концентратов, сконцентрированных модулем ультрафильтрации концентрирования и концентрата модуля ультрафильтрации очистки сбросного раствора в буферной емкости, обессоливание предварительно очищенных отходов с помощью модуля обратного осмоса, разделение потоков на выходах обратноосмотических фильтров на фильтрат и концентрат с выводом концентратов с выходов модуля ультрафильтрации концентрирования и модуля обратного осмоса, направление отходов из приемной, буферной и промежуточной емкостей на очистку осуществляется с помощью насосов, направление концентратов с выхода модулей ультрафильтрации в приемную и буферную емкости и с выхода модуля обратного осмоса осуществляется с помощью регулирующих вентилей.
Недостатком способа и устройства является то, что в данных способе и устройстве высокая эффективность обратноосмотической очистки ЖРО сохраняется только при степени концентрирования по солям не свыше 10 г/л, кроме того отсутствуют действия и средства, обеспечивающие защиту обратноосмотических фильтров от разрушающего воздействия гидравлических ударов, возникающих при включении и выключении насоса, так как для работоспособности обратноосмотических фильтров требуется поддержание высокого давления. Необходимость этой защиты указана в разделе 4 [Информация национального центра ВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ «Обратный осмос. Нанофильтрация и обессоливание воды», mail:ncwt.ru] и в п. 6.1.7 [Элемент мембранный обратноосмотический (ЭМО). ЭМО-М-100-1016. Инструкция по эксплуатации]. Отсутствуют также действия и средства для проведения периодических реагентных промывок обратноосмотических элементов от солей жесткости, без которых обратноосмотические фильтры, как показывает практика, не могут длительно (более 1 месяца) эксплуатироваться; отсутствуют также действия и средства для обеспечения дистанционного контроля технологических параметров и средства дистанционного управления насосами и регулирующими вентилями, без которых управление режимами работы и контроль технологических параметров устройства при переработке отходов требует нахождения эксплуатирующего персонала в непосредственной близости от воздействия ионизирующего излучения от радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах модулей ультрафильтрации и обратного осмоса в процессе переработки жидких радиоактивных отходов. При переработке радиоактивных отходов мощность дозы гамма-излучения, измеряемая вплотную к ультрафильтрам, перед их заменой достигает 30-100 мкЗв/ч, а мощность дозы гамма-излучения вплотную к обратноосмотическим элементам перед их заменой достигает до 900 мкЗв/час, что существенно превышает допустимые значения дозы для нахождения персонала в непосредственной близости от фильтров (среднегодовая доза для персонала 20000 мкЗв).
Известен способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных ЖРО [Патент RU 2221292 опубл. 10.01.2004], включающий предочистку ЖРО на механических и ультрафильтрах с накоплением предварительно очищенных ЖРО в промежуточной емкости, очистку, обессоливание предварительно очищенных ЖРО с помощью обратноосмотических фильтров, разделение потоков на выходах обратноосмотических фильтров на фильтрат и концентрат с возвратом концентрата в промежуточную емкость, доочистку фильтрата на ионообменных фильтрах и накопление очищенной воды в емкости, контроль солесодержания концентрата и фильтрата на выходах обратноосмотического модуля и солесодержания фильтрата на выходе ионообменных фильтров. Возврат концентрата в промежуточную емкость производят через реактор-отстойник, который служит для умягчения концентрата за счет осаждения в нем солей жесткости. В зависимости от солесодержания фильтрата на выходе обратноосмотических фильтров фильтрат направляют: при солесодержании, меньшем допустимого значения (менее 0,2 г/л), - через ионообменные фильтры в емкость очищенной воды, а при солесодержании, большем допустимого значения (более 0,2 г/л), - во вторую промежуточную емкость. При достижении солесодержания ЖРО в первой промежуточной емкости, контролируемого на входе обратноосмотических фильтров, величины 50 г/л концентрат из первой промежуточной емкости и реактора-отстойника направляют на цементирование. Вход обратноосмотических фильтров и выход реактора-отстойника переключают с первой промежуточной емкости на вторую промежуточную емкость, а выход по фильтрату переключают на вход ионообменных фильтров. Работу продолжают также как с первой промежуточной емкостью.
Устройство, представленное в примере реализации способа, содержит емкость с исходными ЖРО, первый и второй насосы, механический фильтр и ультрафильтр предочистки, обратноосмотический фильтр и ионообменный фильтр очистки, первую и вторую промежуточные емкости, реактор-отстойник и емкость для накопления очищенной воды, первый, второй и третий кондуктометры для контроля солесодержания фильтрата и концентрата на выходах обратноосмотического фильтра и фильтрата на выходе ионообменного фильтра, первый и второй расходомеры для контроля расхода сред, поступающих на вход смесителя для оценки солесодержания очищенных ЖРО, поступающих на вход обратноосмотического фильтра, запорные вентили подачи предварительно очищенных ЖРО из первой и второй промежуточных емкостей с помощью второго насоса на вход обратноосмотического фильтра, запорные вентили подачи фильтрата с выхода обратноосмотического фильтра в зависимости от его солесодержания на вход ионообменного фильтра или в первую, или во вторую промежуточные емкости, запорные вентили подачи концентрата через реактор-отстойник с выхода обратноосмотического фильтра в зависимости от его солесодержания в первую или вторую промежуточные емкости и запорный вентиль подачи фильтрата с выхода обратноосмотического фильтра в смеситель.
Недостатки данных способа и устройства заключаются в том, что в данных способе и устройстве отсутствуют действия и средства, обеспечивающие защиту обратноосмотических фильтров от разрушающего воздействия гидравлических ударов [Элемент мембранный обратноосмотический (ЭМО). ЭМО-М-100-1016. Инструкция по эксплуатации п. 6.1.7], возникающих при включении и выключении насоса, так как для работоспособности обратноосмотических фильтров требуется поддержание высокого давления с помощью насоса высокого давления, отсутствуют действия и средства для проведения периодических реагентных промывок обратноосмотических элементов от солей жесткости, без которых обратноосмотические фильтры не могут эксплуатироваться, как показывает практика, более 1 месяца; отсутствуют действия и средства оценки эффективности работы ионообменного фильтра для своевременной его замены, отсутствуют также действия и средства для обеспечения дистанционного контроля технологических параметров и средства дистанционного управления насосами и запорными клапанами, без которых управление режимами работы и контроль технологических параметров устройства переработки жидких радиоактивных отходов требует нахождения эксплуатирующего персонала в непосредственной близости от воздействия ионизирующего излучения от радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах в процессе переработки ЖРО.
Наиболее близким к заявляемым способу и устройству является способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов [Патент RU 2439725, опубл. 10.01.2012], включающий реагентную промывку обратноосмотических элементов для обеспечения их длительной эксплуатации, а также предочистку жидких радиоактивных отходов на механических и ультрафильтрах, дальнейшую обработку предварительно очищенных жидких радиоактивных отходов с помощью обратноосмотических фильтров и двух промежуточных емкостей попеременно в режиме обессоливания с доочисткой фильтрата с солесодержанием не более 0,2 г/л на ионообменных фильтрах и в режиме концентрирования с выделением солей жесткости в реакторе-отстойнике, а при достижении в нем солесодержания не менее 50 г/л направление концентрата на цементирование, обратноосмотическое обессоливание до солесодержания не более 0,2 г/л и концентрирование до солесодержания не менее 50 г/л осуществляют раздельно в разных обратноосмотических фильтрах с направлением фильтрата концентрирующего обратноосмотического фильтра в первую промежуточную емкость, служащую для сбора предварительно очищенных жидких радиоактивных отходов, а концентрата обессоливающего обратноосмотического фильтра - во вторую промежуточную емкость с реактором отстойником, служащую для сбора сконцентрированных жидких радиоактивных отходов, при этом периоды переработки жидких радиоактивных отходов и реагентной промывки обратноосмотических элементов обессоливающего и концентрирующего фильтров чередуют, причем после каждой промывки фильтров, отработанный промывочный раствор доукрепляют реагентами в емкости приготовления промывочных растворов и используют для промывки следующего фильтра, при достижении солесодержания в отработанном промывочном растворе такого же как в концентрате ЖРО (50 г/л) раствор направляли на отверждение путем цементирования.
Устройство, представленное в примере реализации способа содержит емкость исходных ЖРО, первый, второй и третий насосы, механический фильтр и ультрафильтр, первую и вторую промежуточные емкости, обессоливающий обратноосмотический и концентрирующий обратноосмотические фильтры, ионообменный фильтр, емкость для накопления очищенной воды, реактор-отстойник, емкость приготовления реагентных промывочных растворов, трубопроводы для подачи сред из емкостей на входы насосов, трубопроводы для подачи сред с выходов фильтров в емкости и реактор-отстойник и трубопроводы подачи сред с выхода реактора-отстойника.
Недостатки этих способа и устройства заключаются в том, что в них отсутствуют действия и средства для защиты обратноосмотического фильтра от механических микропримесей при реагентной промывке и переработке ЖРО, а также от разрушающего воздействия гидравлических ударов, так как для работоспособности обратноосмотических фильтров требуется отсутствие механических примесей и гидравлических ударов, возникающих при включении и выключении насоса высокого давления, в связи с тем, что только при поддержании высокого давления обеспечивается работоспособность обратноосмотического фильтра; отсутствуют также действия и средства для обеспечения дистанционного управления насосами, изменением направления сред на входах и выходах насосов, действия и средства обеспечения дистанционного контроля технологических параметров солесодержания, рН, производительности (расхода) и давления сред при переработке и реагентной промывке, без которых управление режимами работы переработки жидких радиоактивных отходов требует постоянного нахождения эксплуатирующего персонала в непосредственной близости от воздействия ионизирующего излучения от радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах в процессе переработки ЖРО; отсутствуют действия и средства контроля состояния ионообменного фильтра, без которых невозможно своевременно оценить необходимость восстановления его работоспособности и повысить надежность его работы; отсутствуют действия, обеспечивающие возможность периодически прерывать переработку ЖРО, без которых процесс переработки ЖРО нужно проводить непрерывно до снижения производительности обратноосмотического фильтра на 10%, что невозможно выполнить при односменной 8 часовой работе, так как при этом обратноосмотический фильтр уменьшит свою производительность после первого перерыва и возможно потребуется перед следующим запуском в работу средств переработки ЖРО проводить реагентную промывку обратноосмотического фильтра, что дополнительно увеличит время переработки. Отсутствуют средства дистанционного управления приготовлением терморегулируемых реагентных промывочных растворов (тогда как рост температуры повышает эффективность и ускоряет процесс отмывки отложений на обратноосмотических элементах), без которых периодичность реагентных промывок составляет не более 1 месяца, продолжительность их не менее 5 часов, а ресурс работы обратноосмотического фильтра до его замены не более 1 года. Отсутствуют также средства дистанционного управления промывками обратноосмотического фильтра, без которых требуется присутствие эксплуатирующего персонала в непосредственной близости от воздействия ионизирующего излучения радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах в процессе переработки ЖРО. Кроме того, в этих способе и устройстве повышена опасность осадкообразования в емкости исходных ЖРО и реакторе-отстойнике [Алешин A.M., Епимахов В.Н., Епимахов Т.В. и др. Удаление радиоактивных отложений из емкостей хранения жидких радиоактивных отходов // Сб. научн. тр. «Технологии и системы обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок». - СПб., изд. «Менделеев», 2007, вып. 6, с. 125-133].
Технической проблемой, стоявшей перед авторами заявляемого технического решения, являлось создание способа переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов и устройства для его осуществления, обеспечивающего благодаря совокупности конструктивных признаков, достижение следующего технического результата:
- дистанционное управление переработкой ЖРО и промывкой обратноосмотического фильтра, в том числе в автоматизированном режиме работы и, как следствие, повышение безопасности труда персонала, осуществляющего переработку жидких радиоактивных отходов за счет практически полного исключения нахождения персонала в зоне воздействия ионизирующего излучения;
- повышение эффективности реагентных промывок обратноосмотического фильтра;
- увеличение интервала времени между реагентными промывками обратноосмотического фильтра и, как следствие, сокращение количества химических реагентов, используемых при промывках обратноосмотического фильтра;
- повышение надежности работы и увеличение ресурса обратноосмотического фильтра;
- повышение надежности работы ионообменного фильтра;
- снижение опасности осадкообразования в емкости исходных ЖРО и реакторе-отстойнике.
Для решения проблемы с достижением указанного технического результата в способе переработки мало- и средне минерализованных жидких радиоактивных отходов, включающем предварительную очистку путем подачи с помощью первого насоса низкого давления из емкости исходных ЖРО на механический фильтр и ультрафильтр, возврат концентрата после ультрафильтра для его накопления в емкости исходных ЖРО, подачу фильтрата после предварительной очистки с помощью насоса высокого давления на обратноосмотический фильтр, очистку фильтрата обратноосмотического фильтра на ионообменном фильтре и накопление его в емкости очищенной воды, направление концентрата жидких радиоактивных отходов на отверждение, контроль солесодержания жидких радиоактивных отходов на входе обратноосмотического фильтра первым измерителем солесодержания, солесодержания фильтрата на выходе обратноосмотического фильтра вторым измерителем солесодержания и в зависимости от солесодержания фильтрата на выходе обратноосмотического фильтра направление фильтрата при солесодержании, меньшем допустимого значения, через ионообменные фильтры в емкость очищенной воды, а при солесодержании фильтрата, большем допустимого значения, направление фильтрата в промежуточную емкость для повторной переработки, проведение реагентной промывки обратноосмотического фильтра при снижении производительности обратноосмотического фильтра или окончании переработки ЖРО путем подачи промывочного раствора из емкости приготовления промывочного раствора на обратноосмотический фильтр и возврата фильтрата в емкость приготовления промывочного раствора, согласно заявляемому изобретению осуществляют терморегулируемую реагентную промывку обратноосмотического фильтра предварительно нагретым до заданной температуры промывочным раствором путем подачи раствора из емкости приготовления промывочного раствора вторым насосом низкого давления через механический микрофильтр на вход насоса высокого давления, отработанный в обратноосмотическом фильтре промывочный раствор по окончании промывки направляют через реактор-отстойник в емкость исходных жидких радиоактивных отходов, перед терморегулируемой реагентной промывкой обратноосмотического фильтра производят нагрев промывочного раствора в емкости приготовления промывочного раствора, его перемешивание и очистку на механическом микрофильтре в процессе его приготовления путем подачи промывочного раствора из емкости приготовления промывочного раствора вторым насосом низкого давления на механический микрофильтр и возврата очищенного раствора в емкость приготовления промывочного раствора, емкость для приготовления терморегулируемого промывочного раствора заполняют очищенной водой из емкости очищенной воды с помощью третьего насоса низкого давления, в процессе переработки ЖРО возврат концентрата с выхода обратноосмотического фильтра через реактор-отстойник производят в емкость исходных ЖРО, при перерывах в работе после остановки процесса переработки ЖРО проводят промывку обратноосмотического фильтра очищенной водой без добавления реагентных добавок, контролируют давление и расход на входе насоса высокого давления с помощью первых измерителей давления и расхода, контролируют давление и расход на выходе обратноосмотического фильтра по фильтрату с помощью вторых измерителей давления и расхода, контролируют давление на выходе обратноосмотического фильтра по концентрату с помощью третьего измерителя давления, измеряют солесодержание на выходе ионообменного фильтра с помощью третьего измерителя солесодержания, контролируют рН на выходе ионообменного фильтра с помощью рН-метра, оценивают эффективность работы ионообменного фильтра по разности солесодержания сред на его входе и выходе и по величине рН среды на его выходе для своевременного восстановления фильтра путем замены отработанной ионообменной смолы в фильтре, измеряют уровни в емкости исходных ЖРО, промежуточной емкости и емкости очищенной воды с помощью-первого, второго и третьего измерителей уровня, давление сред, направляемых на вход обратноосмотического фильтра, повышают и снижают плавно путем подачи напряжения электрического питания на насос высокого давления через преобразователь частоты, все среды направляют при переработке через дистанционно управляемые электромагнитные клапаны, в емкости приготовления промывочного реагентного раствора контролируют уровень заполнения с помощью сигнализатора верхнего уровня и уровень опорожнения с помощью сигнализатора нижнего уровня, а также температуру раствора, которую поддерживают с помощью нагревателя, установленного в емкости, и задают с помощью регулятора температуры, обеспечивающего поддержание заданного значения температуры промывочного раствора, управление электромагнитными клапанами, насосами, преобразователем частоты и регулятором температуры осуществляют с помощью элементов управления и элементов индикации блоков управления, обеспечивающих формирование сигналов управления и сигналов состояния электромагнитных клапанов, насосов, преобразователя частоты и регулятора температуры, контролируемую информацию направляют через элементы формирования информации и элементы обработки информации блоков управления на их элементы индикации.
Для обеспечения управления процессом переработки жидких радиоактивных отходов в автоматизированном режиме на значительном удалении (до 1000 метров) от средств переработки информацию о контролируемых параметрах и о состоянии насосов, электромагнитных клапанов, преобразователя частоты и регулятора температуры передают от блоков управления через интерфейсы обмена на пульт оператора с интерфейсом обмена и ЭВМ со специальным программным обеспечением, с помощью которого управляют процессами переработки и промывки, для этого формируют команды в виде сигналов последовательного кода, которые направляют в контроллеры блоков управления через интерфейсы обмена пульта управления и контроллеров блоков управления для формирования сигналов управления насосами, клапанами, преобразователем частоты и регулятором температуры и принимают от контроллеров блоков управления информацию о состоянии насосов, клапанов, преобразователя частоты и регулятора температуры и информацию о контролируемых с помощью измерителей параметрах, в специальное программное обеспечение включают алгоритмы переработки жидких радиоактивных отходов и алгоритмы промывки обратноосмотического фильтра в автоматизированных режимах работы.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройство для переработки жидких радиоактивных отходов, содержащее емкость исходных ЖРО, промежуточную емкость, реактор отстойник, емкость для приготовления реагентного промывочного раствора и емкость очищенной воды, механический фильтр, ультрафильтр, обратноосмотический фильтр и ионообменный фильтр, первый насос низкого давления, насос высокого давления, первый и второй измерители солесодержания на входе обратноосмотического фильтра и на его выходе по фильтрату, емкость исходных ЖРО соединена с входом первого насоса низкого давления, выход которого соединен с последовательно соединенными механическим фильтром и ультрафильтром, выход ультрафильтра по концентрату соединен с емкостью исходных ЖРО, выход обратноосмотического фильтра по фильтрату соединен с промежуточной емкостью и с входом ионообменного фильтра, выход которого соединен с емкостью очищенной воды, выход насоса высокого давления соединен с входом обратноосмотического фильтра, согласно заявляемому изобретению в устройство дополнительно введены: механический микрофильтр, второй и третий насосы низкого давления, дистанционно управляемые электромагнитные клапаны, преобразователь частоты напряжения питания насоса высокого давления, первые измерители давления и расхода на входе насоса высокого давления и вторые измерители давления и расхода на выходе по фильтрату обратноосмотического фильтра, третий измеритель давления на выходе обратноосмотического фильтра по концентрату, третий измеритель солесодержания и измеритель рН на выходе ионообменного фильтра, измерители уровня заполнения в емкости исходных ЖРО, промежуточной емкости и емкости очищенной воды, блок силовой управления переработкой, содержащий блок питания измерителей и набор контакторов для управления первым и вторым насосами низкого давления и через преобразователь частоты - насосом высокого давления, блок управления переработкой, содержащий формирователь аналоговых сигналов для приема выходных сигналов измерителей, формирователь сигналов управления электромагнитными механизмами, включающий четыре модуля управления электромагнитными механизмами, и контроллер, блок силовой управления промывкой, содержащий регулятор температуры нагрева промывочного раствора и набор контакторов для управления третьим насосом низкого давления и регулятором температуры, блок управления промывкой, содержащий модуль управления электромагнитными механизмами, формирователь аналоговых сигналов, блок питания измерителей и контроллер, контроллеры блоков управления включают в себя модули вывода дискретных сигналов, модули ввода дискретных сигналов, модули ввода аналоговых сигналов, цифровые индикаторы, кнопочные интерфейсы и интерфейсы обмена, в емкость для приготовления реагентного промывочного раствора введены сигнализаторы верхнего и нижнего уровня, нагреватель и датчик температуры, при этом выход обратноосмотического фильтра по фильтрату соединен через электромагнитные клапаны с промежуточной емкостью, с ионообменным фильтром и с емкостью для приготовления промывочного раствора, выход обратноосмотического фильтра по концентрату соединен через электромагнитные клапаны и реактор отстойник с емкостью исходных ЖРО и через электромагнитный клапан соединен с емкостью для приготовления промывочного раствора, вход второго насоса низкого давления соединен через электромагнитные клапаны с промежуточной емкостью и с емкостью для приготовления промывочного раствора, а его выход соединен с входом ультрафильтра, выход которого через электромагнитные клапаны соединен с емкостью для приготовления промывочных растворов, с выходом по фильтрату ультрафильтра и с входом насоса высокого давления, который через электромагнитные клапаны соединен также с выходом по фильтрату ультрафильтра и с емкостью приготовления промывочных растворов, вход третьего насоса низкого давления соединен через электромагнитный клапан с емкостью очищенной воды, а выход соединен с емкостью для приготовления промывочных растворов, выходы набора контакторов блока силового управления переработкой соединены с вводами электрического питания первого и второго насосов низкого давления и преобразователя частоты, выход которого соединен с вводами электропитания насоса высокого давления, выходы блока питания измерителей блока силового управления переработкой соединены с вводами подачи напряжения питания измерителей расхода, солесодержания, давления на входе насоса высокого давления и на выходе по фильтрату обратноосмотического фильтра, выходы измерителей давления на выходе обратноосмотического фильтра по концентрату и уровня в емкости исходных ЖРО соединены с входами формирователя аналоговых сигналов блока управления переработкой, управляющие входы электромагнитных клапанов и набора контакторов блока силового управления переработкой соединены с выходами модулей управления электромагнитными механизмами блока управления переработкой, вход контактора управления вторым насосом низкого давления соединен также с выходом сигнализатора нижнего уровня емкости приготовления промывочных растворов, информационный выход набора контакторов блока силового управления переработкой соединен с входом соответствующего модуля управления электромагнитными механизмами, управляющие входы модулей управления электромагнитных механизмов соединены с модулем вывода дискретных сигналов контроллера блока управления переработкой, а информационные выходы измерителей расхода, солесодержания, давления на входе насоса высокого давления и на выходе по фильтрату обратноосмотического фильтра, выходы измерителей давления на выходе обратноосмотического фильтра по концентрату и уровня в емкости исходных ЖРО соединены с входами формирователя аналоговых сигналов блока управления переработкой, управляющие входы электромагнитных клапанов и набора контакторов блока силового управления переработкой соединены с выходами модулей управления электромагнитными механизмами блока управления переработкой, вход контактора управления вторым насосом низкого давления соединен также с выходом сигнализатора нижнего уровня емкости приготовления промывочных растворов, информационный выход набора контакторов блока силового управления переработкой соединен с входом соответствующего модуля управления электромагнитными механизмами, управляющие входы модулей управления электромагнитных механизмов соединены с модулем вывода дискретных сигналов контроллера блока управления переработкой, а их информационные выходы соединены с входами модуля ввода дискретных сигналов контроллера блока управления переработкой, информационные выходы формирователя аналоговых сигналов блока управления переработкой соединены с информационными входами модуля ввода аналоговых сигналов контроллера блока управления переработкой, управляющие выходы набора контакторов блока управления промывкой соединены с вводами питания третьего насоса низкого давления и с вводами питания регулятора температуры, управляющие входы набора контакторов соединены с выходом модуля управления электромагнитными механизмами блока управления промывкой и с выходом сигнализатора верхнего уровня емкости для приготовления промывочных растворов, выход регулятора температуры соединен с нагревателем, а информационный вход соединен с выходом датчика температуры, входы питания измерителей уровня промежуточной емкости и емкости очищенной воды, измерителей солесодержания и рН фильтрата на выходе ионообменного фильтра соединены с выходами блока питания блока управления промывкой, информационные выходы измерителей уровня промежуточной емкости и емкости очищенной воды, выходы измерителей солесодержания и рН фильтрата на выходе ионообменного фильтра соединены с входами формирователя аналоговых сигналов блока управления промывкой, вход управления модуля управления электромагнитными механизмами блока управления промывкой соединен с выходом модуля вывода дискретных сигналов контроллера блока управления промывкой, а информационный выход модуля управления электромагнитными механизмами блока управления промывкой соединен с входом модуля ввода дискретных сигналов контроллера блока управления промывкой, информационный выход формирователя аналоговых сигналов соединен с модулем ввода аналоговых сигналов контроллера блока управления промывкой.
Для обеспечения управления процессом переработки радиоактивных отходов в автоматизированном режиме на значительном удалении (до 1000 метров) от средств переработки в устройство введены пульт оператора с интерфейсом обмена и персональной ЭВМ, включающей, клавиатуру для ввода информации и дисплей для отображения информации, интерфейс обмена пульта оператора соединен с интерфейсами обмена контроллеров блока управления переработкой и блока управления промывкой линией связи для передачи управляющей информации на контроллеры блоков управления переработкой и промывкой и приема информации от контроллеров блоков управления переработкой и промывкой в виде сигналов последовательного кода.
На фиг. 1 представлена гидравлическая функциональная схема устройства, реализующего способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов. На фиг. 2 представлена электрическая функциональная схема устройства. На фиг. 3 представлена электрическая функциональная схема устройства с управлением в автоматизированном режиме. Группы однотипных соединений между элементами схемы, представленной на фиг. 2, обозначены толстыми линиями.
Устройство переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов содержит: емкость 1 исходных ЖРО с измерителем уровня заполнения 2, первый насос 3 низкого давления, механический фильтр 4, ультрафильтр 5, промежуточную емкость 6 с измерителем уровня заполнения 7, первые электромагнитные клапаны 8, 9, второй насос 10 низкого давления, механический микрофильтр 11, вторые электромагнитные клапаны 12, 13, 14, первые измерители расхода 15, солесодержания 16 и давления 17, насос 18 высокого давления, обратноосмотический фильтр 19, регулирующий клапан 20 с параллельно включенным электромагнитным клапаном 21, вторые измерители давления 22, расхода 23 и солесодержания 24, третьи электромагнитные клапаны 25, 26, 27, ионообменный фильтр 28, третий измеритель солесодержания 29 и измеритель рН 30 фильтрата на выходе ионообменного фильтра 28, емкость 31 очищенной воды с измерителем 32 уровня заполнения, реактор отстойник 33 концентрата, третий измеритель давления 34 на выходе концентрата обратноосмотического фильтра 19, четвертые электромагнитные клапаны 35, 36, 37, третий насос 38 низкого давления с электромагнитным клапаном 39 на входе, емкость 40 приготовления промывочного раствора, с сигнализаторами 41.1 и 41.2 верхнего и нижнего уровня, с нагревателем 42 и датчиком 43 температуры, блок силовой 44 управления переработкой, блок 45 управления переработкой, блок силовой 46 управления промывкой, блок 47 управления промывкой, пульт оператора 48. Блок 44 состоит из блока 49 питания измерителей 2, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34 и набора контакторов 50 для подачи напряжений питания на насосы низкого давления 3, 10 и преобразователь 51 частоты напряжения питания насоса 18 высокого давления. Блок 45 состоит из контроллера 52, формирователя 53 аналоговых сигналов и формирователя 54 сигналов управления электромагнитными механизмами, включающего четыре модуля 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 управления электромагнитными механизмами. Контроллер 52 включает в себя модуль вывода дискретных сигналов 52.1, модули ввода дискретных сигналов 52.2, 52.7, модуль ввода аналоговых сигналов 52.3, цифровой индикатор 52.4, кнопочный интерфейс 52.5 и интерфейс 52.6 обмена. Блок 46 состоит из регулятора 55 температуры нагрева промывочного раствора и набора контакторов 56 для подачи напряжений питания на насос 38 и регулятор температуры 55. Блок управления 47 состоит из контроллера 57, модуля 58 управления электромагнитными механизмами, формирователя 59 аналоговых сигналов и блока 60 питания измерителей 7, 29, 30, 32. Контроллер 57 включает в себя модуль вывода дискретных сигналов 57.1, модуль ввода дискретных сигналов 57.2, модуль ввода аналоговых сигналов 57.3, цифровой дисплей 57.4, кнопочный интерфейс 57.5 и интерфейс 57.6 обмена. Пульт оператора 48 состоит из интерфейса обмена 61 и персональной ЭВМ 62 со специальным программным обеспечением (СПО), клавиатурой 62.1 для ввода управляющей информации и дисплеем 62.2 для отображения информации.
Емкость 1 соединена с входом насоса 3, с выходом фильтра 5 по концентрату и через клапан 37 с выходом реактора отстойника 33. Выход насоса 3 соединен через фильтр 4 с входом фильтра 5, выход которого по фильтрату соединен через клапаны 12, 13 с входом насоса 18. Измерители 15, 16, 17, установленные на входе насоса высокого давления, предназначены для контроля расхода, солесодержания и давления сред на входе насоса 18. Емкость 6 соединена через клапан 8 с входом насоса 10. Вход насоса 10 соединен также через клапан 9 с емкостью 40, а выход насоса 10 соединен с входом фильтра 11. Выход фильтра 11 соединен через клапан 14 с емкостью 40, через клапан 12 с выходом ультрафильтра 5 по фильтрату, а через клапан 13 и измерители 15, 16, 17 с входом насоса 18. Выход насоса 18 соединен входом фильтра 19. Выход фильтра 19 по фильтрату соединен через измерители 22, 23, 24 и клапан 25 с емкостью 6, через измерители 22, 23, 24 и клапан 27 с емкостью 40, а через измерители 22, 23, 24 и клапан 26 с входом фильтра 28, выход которого через измерители 29, 30 соединен с емкостью 31. Вход насоса 38 через клапан 39 соединен с емкостью 31, а выход насоса 38 соединен с емкостью 40. Питание измерителей 2, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34 подается от блока питания 49 блока 44, а выходы измерителей 2, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34 соединены с входами формирователя аналоговых сигналов 53 блока 45. Входы для подачи напряжения питания насосов 3, 10 соединены соответственно с выходами первого и второго контакторов, входящих в набор 50 блока 44, вход подачи напряжения питания насоса 18 соединен с выходом преобразователя частоты 51, вход которого соединен с выходом третьего контактора из набора 50. Входы управления контакторов набора 50 соединены с выходами модуля управления 54.1, а сигнальные выходы контакторов набора 50 соединены с входами модуля управления 54.1. Вход управления второго контактора из набора 50, обеспечивающего подачу напряжения питания насоса 10, соединен также с выходом сигнализатора 41.2. Входы управления электромагнитных клапанов соединены с выходами модулей 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54, входы модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54 соединены с выходами модуля 52.1 контролера 52 блока 45, а выходы модулей 54.1, 54.2 соединены с входами модуля 52.2 контроллера 52, а выходы модулей 54.3 и 54.4 соединены с входами модуля 52.7 контроллера 52. Выход регулятора 55 блока 46 соединен с входом нагревателя 42, а входы регулятора 55 соединены с датчиком температуры 43 и с выходом первого контактора из набора 56 блока 46. Управляющие входы контакторов набора 56 и вход клапана 39 соединены с управляющими выходами модуля 58 блока 47. Управляющий вход второго контактора из набора 56 соединен также с выходом сигнализатора 41.1. Сигнальные выходы контакторов набора 56 соединены с информационными входами модуля 58. Информационные выходы модуля 58 соединены с входами модуля 57.2 контроллера 57 блока 47, а входы модуля 58 блока 47 соединены с выходами модуля 57.1 контроллера 57. Цепи питания измерителей 7, 29, 30, 32 соединены с выходами блока питания 60 блока 47, а выходы измерителей 7, 29, 30, 32 соединены с входами формирователя 59, выходы которого соединены с входами модуля 57.3 контроллера 57.
Для обеспечения управления процессом переработки радиоактивных отходов в автоматизированном режиме на значительном удалении (до 1000 метров) от средств переработки выходы интерфейсов обмена 52.6 и 57.6 контроллеров 52 и 57 блоков 45 и 47 соединены линией связи с интерфейсом 61 обмена пульта 48. Специальное программное обеспечение (СПО) ЭВМ 62 пульта 48 обеспечивает формирование с помощью клавиатуры 62.1 команд управления для контроллеров 52 и 57 блоков управления 45, 47 и представление на экране дисплея 62.2 ЭВМ 62 мнемосхемы устройства с указанием состояния его элементов и величин контролируемых параметров в соответствии с информацией, принимаемой от контроллеров 52 и 57 блоков управления 45, 47. В специальное программное обеспечение включены также алгоритмы переработки жидких радиоактивных отходов и алгоритмы промывки обратноосмотического фильтра в автоматических режимах работы, обеспечивающие проведение управления переработки ЖРО и промывки обратноосмотического фильтра без постоянного участия оператора.
Способ переработки мало и средне минерализованных жидких радиоактивных отходов реализуется следующим образом.
Сначала производят очистку исходных ЖРО из емкости 1 с помощью насоса 3, клапанов 12, 13 и насоса 18, удаляя взвеси на механическом фильтре 4, нефтепродукты на ультрафильтре 5, соли на обратноосмотеческом фильтре 19 и ионы на ионообменном фильтре 28. Включение в работу насоса 18 производят после того, как давление на его входе, которое контролируют измерителем 17, достигнет заданного значения. Для обеспечения плавного увеличения и снижения давления на выходе фильтра 19 по концентрату, которое задается с помощью регулирующего вентиля 20 и контролируется измерителем 34, включение в работу насоса 18 производят с помощью преобразователя частоты 51. Накопление концентратов после фильтра 5 и фильтра 19 производят в емкости 1. Накопление очищенных ЖРО после фильтра 19 с солесодержанием до 0,2 г/л, контролируемом измерителем 24, производят через клапан 26 и фильтр 28 в емкости 31. При этом контролируют солесодержание и рН очищенной воды с помощью измерителей 29, 30. Накопление недостаточно очищенных от солей ЖРО с солесодержанием более 0,2 г/л после фильтра 19, контролируемом измерителем 24, производят через клапан 25 в емкости 6. Накопление концентрата фильтра 19 в емкости 1 производят через реактор отстойник 33 и клапаны 36, 37. Управляют работой насосов 3, 18, преобразователя частоты 51 и клапанов 12, 13, 25, 26, 36, 37 с помощью элементов управления блоков 44, 45. В процессе очистки исходных ЖРО контролируют с помощью элементов формирования и индикации информации блоков 44, 45 и 47 информацию о расходе, солесодержании и давлении на входе насоса 18 и на выходе фильтра 19 по фильтрату по выходным сигналам измерителей 15, 16, 17, 22, 23, 24, информацию о давлении на выходе фильтра 19 по концентрату по выходному сигналу измерителя 34, информацию об уровне заполнения емкостей 1, 6, 31 по выходным сигналам измерителей 2, 7, 32, информацию о состоянии клапанов 12, 13, 21, 25, 26, 36, 37, насосов 3, 18 и преобразователя частоты 51 с помощью элементов формирования и индикации информации блоков 44, 45 и блока 47. При перерывах в работе после остановки процесса переработки ЖРО проводят промывку фильтра 19 очищенной водой из емкости 31. Для этого емкость 40 заполняют очищенной водой из емкости 31 с помощью насоса 38 и электромагнитного клапана 39, контролируя уровень заполнения с помощью сигнализатора 41.1. Управляют работой насоса 38 и клапаном 39 с помощью элементов управления блоков 46, 47. При заполнении емкости 40 до срабатывания сигнализатора уровня 41.1 по выходному сигналу сигнализатора 41.1 прекращают подачу напряжения питания насоса 38 с помощью элементов управления блока 46. По окончании времени заполнения емкости 40 очищенной водой заканчивают переработку ЖРО, для чего с помощью элементов управления блоков 44, 45 выключают из работы сначала насос 18, плавно уменьшая давление на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем выключают из работы насос 3 и закрывают электромагнитные клапаны 12, 25, 26, 36. После этого начинают промывку обратноосмотического фильтра очищенной водой, для этого сначала открывают электромагнитные клапаны 9, 13, 21, 27, 35, затем включают в работу насос 10, а при достижении давления на входе насоса 18, контролируемого измерителем 17, заданного значения включают в работу насос 18 с плавным увеличением давления на его выходе с помощью преобразователя частоты 51. Клапан 21, шунтирующий гидравлическое сопротивление регулирующего клапана 20, обеспечивает снижение давления на выходе фильтра 19 по концентрату практически до нуля. Промывку завершают по срабатыванию сигнализатора нижнего уровня 41.2 емкости 40. Для этого сначала выключают из работы насос 18, плавно уменьшая давление на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем выключают из работы насос 10, после чего закрывают электромагнитные клапаны 9, 13, 21, 27, 35.
При окончании переработки ЖРО или уменьшении производительности фильтра 19 на 10% по информации, контролируемой с помощью измерителя 23 и блоков 44, 45, проводят реагентную промывку фильтра 19. Для этого емкость 40, в которую перед началом промывки засыпают промывочные реагенты, заполняют очищенной водой из емкости 31 с помощью насоса 38 и электромагнитного клапана 39, контролируя уровень заполнения с помощью сигнализатора 41.1. Управляют работой насоса 38 и клапаном 39 с помощью элементов управления блоков 46, 47. При заполнении емкости 40 до срабатывания сигнализатора уровня 41.1, по выходному сигналу сигнализатора 41.1 прекращают подачу напряжения питания насоса 38 с помощью элементов управления блока 46. После этого с помощью элементов управления блоков 46, 47 включают в работу нагреватель 42 промывочного раствора, затем с помощью элементов управления блоков 44, 45 сначала открывают электромагнитные клапаны 9, 14, затем включают в работу насос 10 и производят перемешивание промывочного раствора и очистку его от микропримесей на фильтре 11. При достижении температуры промывочного раствора, контролируемой датчиком 43, заданного в регуляторе 55 значения подачу напряжения питания нагревателя 42 от регулятора 55 прекращают, а при снижении температуры промывочного раствора от заданного значения подачу напряжения питания нагревателя 42 от регулятора 55 восстанавливают, и таким образом поддерживают заданное значение температуры промывочного раствора. По окончании заданного времени приготовления промывочного раствора с помощью элементов управления блоков 44, 45 выключают из работы насос 10 и закрывают клапаны 9, 14. Затем начинают реагентную промывку обратноосмотического фильтра 19, которую для уменьшения времени проведения промывки проводят путем увеличения скорости потока концентрата за счет максимального снижения давления на выходе фильтра 19 по концентрату. Для этого последовательно сначала открывают электромагнитные клапаны 9, 13, 21, 27, 35, затем включают в работу насос 10, а при достижении давления на входе насоса 18, контролируемого измерителем 17, заданного значения включают с помощью преобразователя частоты 51 в работу насос 18 и подают реагентный раствор на вход фильтра 19, при этом возвращают в емкость 40 фильтрат фильтра 19 через клапан 27, а концентрат фильтра 19 - через клапан 35. Клапан 21, шунтирующий гидравлическое сопротивление регулирующего клапана 20, обеспечивает снижение давления на выходе фильтра 19 по концентрату практически до нуля. Управляют работой насосов 10, 18, преобразователя частоты 51 и клапанов 9, 13, 21, 27, 35 с помощью элементов управления блоков 44, 45. Реагентную промывку проводят в течение заданного времени. По окончании реагентной промывки сначала открывают клапаны 36, 37, затем закрывают клапан 35, обеспечивая для исключения осадкообразования слив отработанного промывочного раствора из емкости 40 через реактор-отстойник 33 в емкость 1 исходных ЖРО. При срабатывании сигнализатора 41.2 нижнего уровня в емкости 40 сначала выключают из работы насос 18, плавно уменьшая давление на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем выключают из работы насос 10 и закрывают клапаны 9, 13, 21, 27, 35. После проведения реагентной промывки проводят очистку недостаточно очищенных ЖРО, накопленных в емкости 6, в следующей последовательности. С помощью элементов управления блоков 44, 45 сначала открывают клапаны 8, 13, 26, 36, 37, затем включают в работу насос 10, а при достижении давления на входе насоса 18, контролируемого измерителем 17, заданного значения подают напряжение питания через преобразователь частоты 51 на насос 18. При этом контролируют с помощью элементов формирования и индикации информации блоков 44, 45 и 47 информацию о расходе, солесодержании и давлении на входе насоса 18 и на выходе фильтра 19 по фильтрату по выходным сигналам измерителей 15, 16, 17, 22, 23, 24, информацию о давлении на выходе фильтра 19 по концентрату по выходному сигналу измерителя 34, информацию об уровне заполнения емкостей 1, 6, 31 по выходным сигналам измерителей 2, 7, 32, информацию о состоянии клапанов 8, 13, 21, 26, 36, 37, насосов 3, 18 и преобразователя частоты 51 с помощью элементов формирования и индикации информации блоков 44, 45 и 47. Очистку недостаточно очищенных ЖРО заканчивают по снижению уровня в емкости 6 до минимального значения. После чего сначала выключают из работы насос 18, плавно уменьшая давление на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем выключают из работы насос 10 и закрывают клапаны 8, 13, 26, 36, 37. После окончания очистки недостаточно очищенных ЖРО, если солесодержание ЖРО в емкости 1 по результатам химического анализа пробы менее 50 г/л, проводят концентрирование ЖРО в емкости 1, при котором концентрат из емкости 1 направляют с помощью насоса 3 через фильтры 4, 5 и клапаны 12, 13 на вход насоса 18, а с выхода насоса 18 на фильтр 19. При этом фильтрат с выхода фильтра 19 направляют через клапан 25 в емкость 6, а концентрат с выхода фильтра 19 через реактор отстойник 33 и клапаны 36, 37 направляют в емкость 1. Для этого сначала с помощью элементов управления блоков 44, 45 открывают электромагнитные клапаны 12, 13, 25, 36, 37, затем включают в работу насос 3. При достижении давления на входе насоса 18, контролируемого измерителем 17, заданного значения подают напряжение питания через преобразователь частоты 51 на насос 18. При этом контролируют с помощью элементов формирования и индикации информации блоков 44, 45 и 47 информацию о расходе, солесодержании и давлении на входе насоса 18 и выходе фильтра 19 по фильтрату по выходным сигналам измерителей 15, 16, 17, 22, 23, 24, информацию о давлении на выходе фильтра 19 по концентрату по выходному сигналу измерителя 34, информацию об уровне заполнения емкостей 1, 6 по выходным сигналам измерителей 2, 7, информацию о состоянии клапанов 12, 13, 25, 36, 37, насосов 3, 18 и преобразователя частоты 51 с помощью элементов формирования и индикации информации блоков 44, 45, 47. Концентрирование ЖРО в емкости 1 заканчивают по снижению уровня в емкости 1, контролируемого с помощью измерителя 2, до величины уровня, рассчитанного по результатам химического анализа пробы, при котором солесодержание в емкости 1 достигнет 50 г/л. После чего сначала выключают из работы насос 18, плавно уменьшая давление на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем выключают из работы насос 3 и закрывают клапаны 12, 13, 25, 36, 37. После этого концентрат ЖРО из емкости 1 направляют на отверждение. В процессе переработки по величинам солесодержания, контролируемого на входе и выходе фильтра 28 с помощью измерителей 24, 29, и рН, контролируемого с помощью измерителя 30, оценивают эффективность работы фильтра 28. При достижении разности солесодержания на входе и выходе фильтра 28 минимально заданной величины (не менее 50 мг/л) или величины рН, меньшей 7 или большей 8, работоспособность ионообменного фильтра 28 восстанавливают путем замены в нем ионообменной смолы. Как показывает практика замена ионообменной смолы в фильтре 28 производится при односменной 8 часовой работе не чаще 1 раза в 6 месяцев и занимает время не более 1,5 часов.
Для обеспечения управления процессом переработки радиоактивных отходов в автоматизированном режиме на удалении от средств переработки до 1000 метров, с помощью клавиатуры 62.1 и дисплея 62.2 ЭВМ 62 и СПО пульта оператора 48 формируют команды, которые с выхода интерфейса 61 обмена в виде электрических сигналов последовательного кода направляют через информационную сеть RS-485 на входы интерфейсов обмена 52.6 контроллера 52 блока 45 и 57.6 контроллера 57 блока 47. По этим командам с помощью элементов управления блоков 44, 45 на выходе модуля 52.1 контроллера 52 формируют электрические сигналы, которые направляют на входы формирователей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, выходными сигналами которых управляют работой клапанов 8, 9, 12, 13, 14, 21, 25, 26, 36, 37, с помощью набора 50 контакторов управляют работой насосов 3, 10 и преобразователя частоты 51, обеспечивающего включение в работу насоса 18, с помощью элементов управления блоков 46, 47 на выходе модуля 57.1 формируют электрические сигналы, которые направляют на вход модуля 58, выходными сигналами которого управляют клапаном 39, с помощью набора контакторов 56 управляют насосом 38 и регулятором 55 температуры. Сигналы о включении в работу насосов 3, 10, 18, 38, преобразователя 51 частоты и регулятора 55 температуры и сигналы о состоянии клапанов 8, 9, 12, 13, 14, 21, 25, 26, 36, 37, 39 преобразуют с помощью модулей 52.2, 52.7 контроллера 52 и модуля 57.2 контроллера 57 в информацию в виде сигналов последовательного кода. Сигналы о величинах контролируемых параметров с помощью измерителей 2, 7, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 29, 30, 32 34 также преобразуют в измерительную информацию в виде сигналов последовательного кода с помощью модуля 52.3 контроллера 52, и модуля 57.3 контроллера 57. Эту информацию передают с помощью интерфейса обмена 52.6 контроллера 52 и интерфейса обмена 57.6 контроллера 57 по информационной сети RS-485, которая может обеспечивать обмен информацией на расстоянии до 1000 метров, через интерфейс обмена 61 на ЭВМ 62 пульта оператора 48 и отражают на мнемосхеме устройства, представленной на дисплее 62.2 ЭВМ 62. Алгоритмы управления процессами переработки ЖРО и терморегулируемой реагентной промывки задаются либо оператором с клавиатуры 62.1, либо в автоматическом режиме управления по заданной программе, реализующей алгоритмы переработки ЖРО и промывки обратноосмотического фильтра без участия оператора, входящей в состав специального программного обеспечения (СПО) ЭВМ 62 пульта оператора 48.
Устройство переработки мало- и средне минерализованных жидких радиоактивных отходов работает следующим образом.
При очистке исходных ЖРО из емкости 1 с помощью кнопочного интерфейса 52.5 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды включения в работу насосов 3, 18 и команды открытия электромагнитных клапанов 12, 13, 26, 36, 37, по которым на выходах модуля 52.1 формируются сигналы управления для модулей управления 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосами 3, 18 и электромагнитными клапанами 12, 13, 26, 36, 37 обеспечивается с помощью индикатора 52.4 контроллера 52. Сигналы управления с выходов модуля управления 54.1 подаются на входы первого и третьего контакторов набора 50. Сигналы управления с выходов модулей управления 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы электромагнитных клапанов 12, 13, 26, 36, 37 и клапаны 12, 13, 26, 36, 37 открываются. С управляющего выхода первого контактора набора 50 подается напряжение питания на насос 3 и насос 3 включается в работу. При достижении на выходе измерителя 17 сигнала, соответствующего заданной величине давления, в контроллере 52 с помощью СПО формируется команда, по которой на выходе модуля 52.1 контроллера 52 появляется сигнал, по которому на выходе модуля 54.1 формирователя 54 формируется сигнал включения третьего контактора набора 50, с управляющего выхода которого подается напряжение питания на преобразователь частоты 51, который обеспечивает включение насоса 18 с плавным увеличением давления на его выходе до заданного с помощью регулирующего клапана 20 значения давления на выходе фильтра 19 по концентрату, контролируемого измерителем 34. Это обеспечивается за счет постепенного, в течение 50 секунд, увеличения частоты подачи напряжения питания от одного периода за 5 секунд до 50 периодов в секунду. С сигнальных выходов контакторов набора 50 подаются сигналы состояния насосов 3, 18 на входы модуля 54.1. Сигналы состояния клапанов 12, 13, 26, 36, 37 формируются в модулях 54.2, 54.3, 54.4. Сигналы состояния насосов 3, 18 и клапанов 12, 13, 26, 36, 37 с выходов модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы модулей 52.2, 52.7 контроллера 52. По этим сигналам на индикаторе 52.4 с помощью СПО контроллера 52 формируют информацию о состоянии насосов 3, 18, и клапанов 12, 13, 26, 36, 37, и информацию измерителей 2, 7, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34 29, 30, 34, которую с помощью блоков питания 49 блока 44 и 60 блока 47, формирователей 53 блока 45 и 59 блока 47, модулей 52.3 контроллера 52 блока 45 и 57.2 контроллера 57 блока 47 считывают на индикаторе 52.4 с помощью кнопочных интерфейсов 52.5 контроллера 52 блока 45 и 57.5 контроллера 57 блока 47. Величину давления на выходе фильтра 19 по концентрату устанавливают с помощью регулировочного вентиля 20 по выходной информации измерителя 34 при начальной подготовке к работе устройства переработки ЖРО. По окончании очистки исходных ЖРО из емкости 1 с помощью кнопочного интерфейса 52.5 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды выключения из работы сначала насоса 18, затем формируются команды выключения из работы насоса 3 и команды закрытия клапанов 12, 13, 26, 36, 37. По этим командам на выходе модуля 52.1 прекращаются сигналы, поступающие на входы модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, на выходах которых прекращаются сначала сигналы, обеспечивающие подачу напряжение питания с помощью набора контакторов 50 на преобразователь частоты 51, на выходе которого для плавного уменьшения давления на выходе насоса 18 постепенно в течение 50 секунд производится уменьшение частоты подачи напряжения питания на насос 18 от 50 периодов в секунду до одного периода за 5 секунд и последующее прекращения подачи напряжения на насос 18, затем прекращаются сигналы, обеспечивающие включение насоса 3 и открытие клапанов 12, 13, 26, 36, 37. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосами 3, 18 и электромагнитными клапанами 12, 13, 26, 36, 37 обеспечивается с помощью и индикатора 52.4 контроллера 52. При проведении промывки очищенной водой с помощью кнопочного интерфейса 57.5 и СПО контроллера 57 блока 47 формируются команды включения в работу насоса 38 и открытия электромагнитного клапана 39, по которым на выходах модуля 58 формируется сигнал управления открытием электромагнитного клапана 39 и сигнал включения первого контактора набора 56, через который подается напряжение питания на насос 38. С сигнального выхода первого контактора набора 56 подается сигнал состояния насоса 38 на вход модуля 58, на выходе которого формируются сигналы состояния насоса 38 и клапана 39, поступающие на вход модуля 57.2 контроллера 57. При заполнении емкости 40 до срабатывания сигнализатора уровня 41.1 выходным сигналом сигнализатора 41.1, поступающим на вход набора 56 контакторов, включается блокировка подачи напряжения питания на насос 38, обеспечивающая выключение насоса 38 из работы. После этого в контроллере 57 формируется команда, по которой на выходе модуля 58 прекращается сигнал открытия клапана 39. Сигналы состояния насоса 38 и клапана 39 формируются с помощью первого контактора набора 56 и модуля 58 и поступают на вход модуля 57.2 контроллера 57. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосом 38 и электромагнитным клапаном 39 обеспечивается с помощью индикатора 57.4 контроллера 57. После этого последовательно во времени с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются сначала команды управления электромагнитными клапанами 9, 13, 21, 25, 36, 37, по которым на выходах модуля 52.1 формируются сигналы управления для модулей 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54, выходные сигналы которых обеспечивают открытие электромагнитных клапанов 9, 13, 21, 25, 36, 37, обеспечивая возврат фильтрата фильтра 19 в емкость 6, а возврат концентрата фильтра 19 в емкость 1. Затем с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды управления включения насосов 10, 18, по которым с выходов модуля управления 52.1 контроллера 52 подаются сигналы на входы модуля 54.1, с выходов которого поступают сигналы на входы второго и третьего контакторов набора 50. Сначала с управляющего выхода второго контактора набора 50 подается напряжение питания на насос 10 и насос 10 включается в работу, а при достижении на выходе измерителя 17 сигнала заданной величины в контроллере 52 с помощью СПО формируется команда, по которой на выходе модуля 52.1 контроллера 52 появляется сигнал, по которому на выходе модуля 54.1 формирователя 54 формируется сигнал включения третьего контактора набора 50, с управляющего выхода которого подается напряжение питания на преобразователь частоты 51, который обеспечивает включение насоса 18 с плавным увеличением давления на его выходе. При этом за счет открытия клапана 21 давление на выходе фильтра 19 по концентрату, контролируемое измерителем 34, будет минимальным и, соответственно, время проведения промывки будет минимальным. С сигнальных выходов контакторов набора 50 подаются сигналы состояния насосов 10, 18 на входы модуля 54.1. Сигналы состояния клапанов 9, 13, 21, 25, 36, 37 формируются в модулях 54.2, 54.3, 54.4. Сигналы состояния насосов 10, 18 и клапанов 9, 13, 21, 25, 36, 37 с выходов модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы модулей 52.2, 52.7 контроллера 52. По этим сигналам на индикаторе 52.4 с помощью СПО контроллера 52 формируется информация о состоянии насосов 10, 18 и клапанов 9, 13, 21, 25, 36, 37 и измерительная информация с выходов измерителей 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34, формируемая с помощью блока питания 49 блока 44 силового управления, формирователя 53 блока 45 управления и модуля 52.3 контроллера 52, которая считывается на цифровом индикаторе 52.4 с помощью кнопочного интерфейса 52.5. Промывка завершается по моменту срабатывания сигнализатора нижнего уровня 41.1 емкости 40. После чего сначала выключается из работы насос 18, затем выключается из работы насос 10 и затем закрываются клапаны 9, 13, 21, 25, 36, 37. Для этого с помощью кнопочного интерфейса 52.5, СПО и индикатора 52.4 контроллера 52 блока 45 формируются команды выключения из работы сначала насоса 18, плавно уменьшая давление на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем формируется команда выключения из работы насоса 10 и затем команды закрытия клапанов 9, 13, 21, 25, 36,37. По этим командам на выходе модулей 52.2, 52.7 прекращаются сигналы, поступающие на входы модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, на выходах которых прекращается сначала сигнал, обеспечивающий подачу напряжение питания с помощью третьего контактора набора 50 на преобразователь частоты 51, затем прекращается сигнал, обеспечивающий подачу напряжение питания с помощью второго контактора набора 50 на насос 10 и сигналы, обеспечивающие открытие клапанов 9, 13, 21, 25, 36,37. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосами 10, 18 и электромагнитными клапанами 9, 13, 21, 25, 36, 37 обеспечивается с помощью индикатора 52.4 и СПО контроллера 52.
При проведении терморегулируемой реагентной промывки фильтра 19 с помощью кнопочного интерфейса 57.5 и СПО и индикатора 57.6 контроллера 57 блока 47 формируются команды включения в работу насоса 38 и открытия электромагнитного клапана 39, по которым на выходах модуля 58 формируется сигнал управления открытием электромагнитного клапана 39 и сигнал включения первого контактора набора 56, через который подается напряжение питания на насос 38. С сигнального выхода первого контактора набора 56 подается сигнал состояния насоса 38 на вход модуля 58, на выходе которого формируются сигналы состояния насоса 38 и клапана 39, поступающие на вход модуля 57.2 контроллера 57. При заполнении емкости 40 до срабатывания сигнализатора уровня 41.1 выходным сигналом сигнализатора 41.1, поступающим на вход набора 56 контакторов, включается блокировка подачи напряжения питания на насос 38, обеспечивающая выключение насоса 38 из работы. После этого в контроллере 57 формируется команда, по которой на выходе модуля 58 прекращается сигнал открытия клапана 39. Сигналы состояния насоса 38 и клапана 39 формируются с помощью первого контактора набора 56 и модуля 58 и поступают на вход модуля 57.2 контроллера 57. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосом 38 и электромагнитным клапаном 39 обеспечивается с помощью индикатора 57.4 контроллера 57. Для нагрева реагентного раствора с помощью кнопочного интерфейса 57.5 и СПО контроллера 57 блока 47 формируется команда управления для включения регулятора температуры 55, по которой на выходе модуля 57.2 формируется сигнал, поступающий на вход модуля 58 блока 47. На выходе модуля 58 при этом сформируется сигнал для включения второго контактора набора 56 блока 46, через который поступает напряжение питания на регулятор 55 температуры блока 46. После этого на нагреватель 42 поступит напряжение питания и нагреватель начнет нагревать реагентный промывочный раствор в емкости 40. Визуализация формирования и выполнения команд управления регулятором температуры 55 обеспечивается с помощью индикатора 57.4 контроллера 57. Затем с помощью кнопочного интерфейса 52.5 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды управления, по которым в модулях 54.1, 54.2 блока 45 формируются сигналы, с помощью которых последовательно во времени открываются сначала электромагнитные клапаны 9, 14, затем с помощью второго контактора из набора 50 включаются в работу насос 10 и производится перемешивание реагентного промывочного раствора и очистка его с помощью фильтра 11 от микропримесей. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосом 10 и электромагнитными клапанами 9, 14 обеспечивается с помощью индикатора 52.4 контроллера 52. При достижении температуры промывочного раствора, контролируемой датчиком температуры 43, заданного в регуляторе 55 значения подача напряжения питания нагревателя 42 от регулятора 55 прекращается, а при снижении температуры промывочного раствора от заданного значения подача напряжения питания нагревателя 42 от регулятора 55 восстанавливается, и таким образом поддерживается заданное значение температуры промывочного раствора. По окончании времени приготовления промывочного раствора с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды управления, по которым на выходе модуля 52.1 прекращаются сигналы, поступающие на входы модулей 54.1, 54.2 и 54.3, при этом на выходе модуля 54.1 прекращается сигнал, поступающий на второй контактор набора 50 для включения напряжения питания насоса 10, при этом прекращается подача напряжения питания на насос 10 и насос 10 выключается из работы, а на выходах модулей 54.2, 54.3 прекращаются сигналы открытия клапанов 9, 14 и клапаны 9, 14 закрываются. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосом 10 и электромагнитными клапанами 9, 14 обеспечивается с помощью индикатора 52.4 контроллера 52. Для проведения реагентной промывки обратноосмотического фильтра 19 последовательно во времени с помощью кнопочного интерфейса 52.5, СПО и индикатора 52.4 контроллера 52 блока 45 формируются сначала команды управления электромагнитными клапанами 9, 13, 21, 27, 35, по которым на выходах модуля 52.1, формируются сигналы управления для модулей 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54, выходные сигналы которых обеспечивают открытие электромагнитных клапанов 9, 13, 21, 27, 35. Затем с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды управления включения насосов 10, 18, по которым с выходов модуля управления 52.1 контроллера 52 подаются сигналы на входы модуля 54.1, с выходов которого поступают сигналы на входы второго и третьего контакторов набора 50. Сначала с управляющего выхода второго контактора набора 50 подается напряжение питания на насос 10 и насос 10 включается в работу, а при достижении на выходе измерителя 17 сигнала заданной величины в контроллере 52 с помощью СПО формируется команда, по которой на выходе модуля 52.1 контроллера 52 появляется сигнал, по которому на выходе модуля 54.1 формирователя 54 формируется сигнал включения третьего контактора набора 50, с управляющего выхода которого подается напряжение питания на преобразователь частоты 51, который обеспечивает включение насоса 18 с плавным увеличением давления на его выходе. При этом за счет открытия клапана 21 давление на выходе фильтра 19 по концентрату, контролируемое измерителем 34, будет минимальным и, соответственно, время проведения промывки будет минимальным. С сигнальных выходов контакторов набора 50 подаются сигналы состояния насосов 10, 18 на входы модуля 54.1. Сигналы состояния клапанов 9, 13, 21, 27, 35 формируются в модулях 54.2, 54.3, 54.4. Сигналы состояния насосов 10, 18 и клапанов 9, 13, 21, 27, 35 с выходов модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы модулей 52.2, 52.7 контроллера 52. По этим сигналам на индикаторе 52.4 с помощью СПО контроллера 52 формируется информация о состоянии насосов 10, 18 и клапанов 9, 13, 21, 27, 35 и измерительная информация с выходов измерителей 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34, формируемая с помощью блоков 49 и 60, формирователей 53 и 59, модулей 52.3 контроллера 52 и 57.3 контроллера 57 блока 44 силового управления, блоков 45 и 47 управления, которая считывается на цифровых индикаторах 52.4 и 57.4 с помощью кнопочных интерфейсов 52.5 и 57.5. По окончании реагентной промывки сначала выключается из работы насос 18, после этого выключается из работы насос 10 и затем закрываются клапаны 9, 13, 21, 27, 35. Для этого с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируется команда выключения из работы сначала насоса 18 с плавным уменьшением давления на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем формируется команда выключения из работы насоса 10 и команды закрытия клапанов 9, 13, 21, 27, 35. По этим командам на выходе модулей 52.2, 52.7 прекращаются сигналы, поступающие на входы модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, на выходах которых прекращаются сначала сигналы, обеспечивающие подачу напряжение питания с помощью третьего контактора набора 50 на преобразователь частоты 51, затем прекращается сигнал, обеспечивающий подачу напряжение питания с помощью второго контактора набора 50 на насос 10 и сигналы, обеспечивающие открытие клапанов 9, 13, 21, 27, 35. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосами 10, 18 и электромагнитными клапанами 9, 13, 21, 27, 35 обеспечивается с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52.
Для проведения очистки недостаточно очищенных ЖРО, накопленных в емкости 6, с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются сначала команды управления для открытия электромагнитных клапанов 8, 13, 26, 36, 37, затем команды включения насосов 10, 18, по которым на выходах модуля 52.1 формируются сигналы управления для модулей управления 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54. Сигналы с выходов модулей управления 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы электромагнитных клапанов 8, 13, 26, 36, 37 и клапаны 8, 13, 26, 36, 37 открываются. Сигналы управления с выходов модуля управления 54.1 подаются на входы второго и третьего контакторов набора 50. С управляющего выхода второго контактора набора 50 подается напряжение питания на насос 10 и насос 10 включается в работу, а при достижении на выходе измерителя 17 сигнала заданной величины в контроллере 52 с помощью СПО формируется команда, по которой на выходе модуля 52.1 контроллера 52 появляется сигнал, по которому на выходе модуля 54.1 формирователя 54 формируется сигнал включения третьего контактора набора 50, с управляющего выхода которого подается напряжение питания на преобразователь частоты 51, который обеспечивает включение насоса 18 с плавным увеличением давления на его выходе. С сигнальных выходов контакторов набора 50 подаются сигналы состояния насосов 10, 18 на входы модуля 54.1. Сигналы состояния клапанов 8, 13, 26, 36, 37 формируются в модулях 54.2, 54.3, 54.4. Сигналы состояния насосов 10, 18 и клапанов 8, 13, 26, 36, 37 с выходов модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы модулей 52.2, 52.7 контроллера 52. По этим сигналам на индикаторе 52.4 с помощью СПО контроллера 52 формируется информация о состоянии насосов 10, 18, и клапанов 8, 13, 26, 36, 37, которую считывают по индикатору 52.4 с помощью кнопочного интерфейса 52.5. По окончании очистки недостаточно очищенных ЖРО, накопленных в емкости 6, с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45 формируются команды управления сначала для выключения из работы насоса 18, затем для выключения из работы насоса 10 и после этого команды для закрытия клапанов 8, 13, 26, 36, 37. По этим командам на выходе модулей 52.2, 52.7 прекращаются сигналы, поступающие на входы модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, на выходах которых прекращается сначала сигнал, обеспечивающий подачу напряжение питания с помощью третьего контактора набора 50 на преобразователь частоты 51, обеспечивающий плавное снижение давления на выходе насоса 18, затем прекращается сигнал, обеспечивающий подачу напряжение питания с помощью второго контактора набора 50 на насос 10, после этого прекращаются сигналы, обеспечивающие открытие клапанов 8, 13, 26, 36, 37. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосами 10, 18 и электромагнитными клапанами 8, 13, 26, 36, 37 обеспечивается с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52.
Концентрирование ЖРО в емкости 1 проводится с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 блока 45. Для этого формируются сначала команды управления для открытия электромагнитных клапанов 12, 13, 25, 36, 37, затем команды включения насосов 3, 18, по которым на выходах модуля 52.1 формируются сигналы управления для модулей управления 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 формирователя 54. Сигналы с выходов модулей управления 54.2, 54.3, 54.4 направляют на входы электромагнитных клапанов 12, 13, 25, 36, 37 и клапаны 12, 13, 25, 36, 37 открываются. Сигналы управления с выходов модуля управления 54.1 подают на входы первого и третьего контакторов набора 50. С управляющего выхода первого контактора набора 50 подается напряжение питания на насос 3, а при достижении на выходе измерителя 17 сигнала заданной величины в контроллере 52 с помощью СПО формируется команда, по которой на выходе модуля 52.1 контроллера 52 появляется сигнал, по которому на выходе модуля 54.1 формирователя 54 формируется сигнал включения третьего контактора набора 50, с управляющего выхода которого подают напряжение питания на преобразователь частоты 51, который обеспечивает включение насоса 18 с плавным увеличением давления на его выходе. С сигнальных выходов контакторов набора 50 подаются сигналы состояния насосов 3, 18 на входы модуля 54.1. Сигналы состояния клапанов 12, 13, 25, 36, 37 формируются в модулях 54.2, 54.3, 54.4. Сигналы состояния насосов 3, 18 и клапанов 12, 13, 25, 36, 37 с выходов модулей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4 направляются на входы модулей 52.2, 52.7 контроллера 52. По этим сигналам на индикаторе 52.4 с помощью СПО контроллера 52 формируется информация о состоянии насосов 3, 18, и клапанов 12, 13, 25, 36, 37, которая считывается по индикатору 52.4 с помощью кнопочного интерфейса 52.5 и СПО контроллера 52. Информация о расходе, солесодержании и давлении на входе насоса 18 и выходе фильтра 19 по фильтрату по выходным сигналам измерителей 15, 16, 17, 22, 23, 24, информация о давлении на выходе фильтра 19 по концентрату по выходному сигналу измерителя 34, информация об уровне заполнения емкостей 1, 6 по выходным сигналам измерителей 2, 7 контролируется с помощью блоков питания 49, 60, формирователей 53, 59 аналоговых сигналов и модулей ввода 52.3, 57.3 аналоговых сигналов контроллеров 52, 57 блоков 44, 45, 47. Визуализация измерительной информации обеспечивается с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52, кнопочного интерфейса 57.5, индикатора 57.4 и СПО контроллера 57. По окончании концентрирования ЖРО в емкости 1 сначала выключается из работы насос 18, затем выключается из работы насос 3 и затем закрываются клапаны 12, 13, 25, 36, 37. Для этого формируются с помощью кнопочного интерфейса 52.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52 команды управления сначала для выключения из работы насоса 18, с плавным уменьшением давления на его выходе с помощью преобразователя частоты 51, затем для выключения из работы насоса 3 и после этого для закрытия клапанов 12, 13, 25, 36, 37. По этим командам на выходе модулей 52.2, 52.7 прекращаются сигналы, поступающие на входы модулей 54.1, 52.2, 52.3, 54.4, на выходах которых прекращается сначала сигнал, обеспечивающий подачу напряжение питания с помощью третьего контактора набора 50 на преобразователь частоты 51, затем после плавного снижения давления на выходе насоса 18 прекращается сигнал, обеспечивающий подачу напряжения питания с помощью первого контактора набора 50 на насос 3, после этого прекращаются сигналы, обеспечивающие открытие клапанов 12, 13, 25, 36, 37. Визуализация формирования и выполнения команд управления насосами 3, 18 и электромагнитными клапанами 12, 13, 25, 36, 37 обеспечивается с помощью кнопочного интерфейса 57.5, индикатора 52.4 и СПО контроллера 52.
Для управления процессом переработки радиоактивных отходов в автоматизированном режиме на удалении от средств переработки до 1000 метров, в устройстве с помощью клавиатуры 62.1 и дисплея 62.2 ЭВМ 62 и СПО пульта оператора 48 формируются команды, которые с выхода интерфейса 61 обмена в виде электрических сигналов последовательного кода направляются по линии связи через информационную сеть RS-485 на входы интерфейсов обмена 52.6 контроллера 52 блока 45 и 57.6 контроллера 57 блока 47. По этим командам с помощью модуля 52.1 контроллера 52 формируются электрические сигналы, которые направляются на входы формирователей 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, выходными сигналами которых управляют работой клапанов 8, 9, 12, 13, 14, 21, 25, 26, 36, 37, с помощью первого, второго и третьего контакторов набора 50 блока 44 управляют работой насосов 3, 10 и преобразователя частоты 51, обеспечивающего включение в работу насоса 18 с плавным увеличением давления на его выходе, с помощью модуля 57.2 контролера 57 формируются электрические сигналы, которые направляются на вход модуля 58, выходными сигналами которого управляют клапаном 39, с помощью набора контакторов 56 блока 46 управляют насосом 38 и регулятором температуры 55. Сигналы о включении насосов 3, 10, 18, преобразователя частоты 51 в работу и о состоянии клапанов 8, 9, 12, 13, 14, 21, 25, 26, 36, 37, а также о величинах контролируемых параметров с помощью измерителей 2, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 34 преобразуются в модулях 52.2, 52.7, 52.3 контроллера 52 в информацию в виде сигналов последовательного кода, которая передается с помощью интерфейса обмена 52.6 контроллера 52 по линии связи через информационную сеть RS-485 и интерфейс обмена 61 на ЭВМ 62 пульта оператора 48 и отражается на мнемосхеме устройства, представленной на дисплее 62.2 ЭВМ 62. Сигналы о включении насоса 38 и регулятора температуры 55 в работу, состояния клапана 39, о величинах, контролируемых с помощью измерителей 7, 29, 30, 32, преобразуются в модулях 57.2, 57.3 контроллера 57 в информацию в виде сигналов последовательного кода, которая передается с помощью интерфейса обмена 57.6 контроллера 57 по линии связи через информационную сеть RS-485 и интерфейс обмена 61 на ЭВМ 62 пульта оператора 48 и отражается на мнемосхеме устройства, представленной на дисплее 62.2 ЭВМ 62. Алгоритм управления процессами переработки ЖРО и промывки очищенной водой, а также терморегулируемой реагентной промывки задается либо оператором с клавиатуры 62.1, либо в автоматизированном режиме управления по заданной, входящей в состав СПО ЭВМ 62 пульта оператора 48, программе, реализующей алгоритмы переработки ЖРО и промывки обратноосмотического фильтра без участия оператора.
Таким образом, в предлагаемых способе и устройстве за счет проведения терморегулируемой реагентноой промывки повышается эффективность промывки обратноосмотического фильтра, а проведение промывок очищенной водой сокращает количество используемых реагентов за счет существенного увеличения времени между регентными промывками. Слив отработанного промывочного раствора через реактор-отстойник 33 в емкость 1 исходных ЖРО снижает опасность осадкообразования в емкости исходных ЖРО и реакторе отстойнике. Наличие микрофильтра 11, обеспечивающего защиту обратноосмотического фильтра 19 от механических микропримесей за счет очистки промывочного раствора на механическом микрофильтре перед подачей на обратноосмотический фильтр при реагентной промывке, и наличие преобразователя частоты 51, обеспечивающего защиту обратноосмотического фильтра от гидравлических ударов при переработке и промывке за счет подачи напряжения питания на насос высокого давления 18 с постепенным увеличением частоты напряжения питания для плавного увеличения давления на его выходе и снятием напряжения питания с насоса 18 с постепенным уменьшением частоты напряжения питания для плавного снижения давления на его выходе, обеспечивает в итоге повышение надежности работы и увеличение ресурса обратноосмотического фильтра в том числе за счет исключения возможных ошибок оператора при включении в работу насоса высокого давления. Контроль солесодержания сред на входе и выходе ионообменного фильтра 28 и контроль рН среды на его выходе позволяет непрерывно оценивать эффективность работы ионообменного фильтра 28 и необходимость его восстановления путем замены ионообменной смолы в фильтре, а также оценивать качество очищенной воды. Наличие электромагнитных клапанов 8, 9, 12, 13, 14, 21, 25, 26, 36, 37, 39, блоков управления 45, 47 с формирователями 53, 59 аналоговых сигналов, с модулями 54.1, 54.2, 54.3, 54.4, 58 управления электромагнитными механизмами, с контроллерами 52, 57, в состав которых включены модули вывода дискретных сигналов 52.1, 57.1, модули ввода дискретных сигналов 52.2, 52.7, 57.2, модули ввода аналоговых сигналов 52.3, 57.3, цифровые индикаторы 52.4, 57.4, кнопочные интерфейсы 52.5, 57.5 и интерфейсы 52.6, 57.6 обмена, блоков силовых 44, 46, обеспечивающих дистанционное управление изменением направления сред на входах и выходах насосов, дистанционный контроль технологических параметров и дистанционное управления насосами, исключает необходимость нахождения эксплуатирующего персонала в непосредственной близости от воздействия ионизирующего излучения от радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах в процессе переработки ЖРО, в процессе приготовления реагентных промывочных растворов и в процессе промывки обратноосмотического фильтра 19. Управление процессами переработки и промывки с помощью блоков 44, 46 силовых управления переработкой и блоков 45, 47 управления промывкой обеспечивает нахождение оперативного персонала на расстоянии до 30 метров от радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах ультрафильтрации и обратного осмоса в процессе переработки жидких радиоактивных отходов. Это позволяет снизить воздействие ионизирующего излучения до 900 раз (воздействие ионизирующего излучения обратно пропорционально квадрату расстояния)
6
Наличие в предлагаемых способе и устройстве пульта оператора 48 с ЭВМ 62 с клавиатурой 62.1, дисплеем 62.2 и специальным программным обеспечением и интерфейсом обмена 61, обеспечивающим связь с блоками 45 управления переработкой и 47 управления промывкой с помощью интерфейсов обмена 52.6 и 57.6 контроллеров 52 и 57 через информационную сеть типа RS-485 позволяет автоматизировать процесс переработки ЖРО и удалить зону постоянного пребывания персонала, обслуживающего устройство переработки ЖРО, на расстояние до 1000 метров от воздействия ионизирующего излучения от радиоактивных отложений, накапливающихся на фильтрах в процессе переработки ЖРО. Это позволяет снизить воздействие ионизирующего излучения до 10 раз и повысить безопасность условий труда обслуживающего персонала.
Таким образом, предлагаемый способ и устройство одновременно с повышением безопасности условий труда обслуживающего персонала при переработке ЖРО за счет автоматизации процесса переработки ЖРО также обеспечивают повышение надежности работы оборудования.
В образце устройства (модульной мембранно-сорбционной установке автоматизированной (ММСУ-А), созданном для отработки технологии автоматизированной переработки ЖРО и для переработки ЖРО, включающем в свой состав: емкость исходных ЖРО с измерителем уровня заполнения, промежуточную емкость для сбора предварительно очищенных ЖРО с измерителем уровня заполнения, емкость очищенной воды с измерителем уровня заполнения, модуль предочистки, включающий первый насос низкого давления, механический фильтр и ультрафильтр, модуль промывки обратноосмотических элементов (МПООЭ), включающий: емкость для приготовления промывочных растворов с сигнализаторами верхнего и нижнего уровня поплавкового типа, с нагревателем промывочного раствора, датчиком температуры, третьим насосом низкого давления с электромагнитным клапаном на входе, модуль химического контроля (МХК) сред на выходе на выходе ионообменного фильтра с измерителями солесодержания и рН, модульная мембранно-сорбционная установка (ММСУ), включающая: микрофильтр, обратноосмотический фильтр и ионообменный фильтр, второй насос низкого давления, насос высокого давления, измерители солесодержания на входе и выходе обратноосмотического фильтра, измерители давления на входе обратноосмотического фильтра и выходе обратноосмотического фильтра по фильтрату и на выходе обратноосмотического фильтра по концентрату, измерители расхода на входе и на выходе по фильтрату обратноосмотического фильтра, запорно-регулирующий клапан с ручным управлением на выходе обратноосмотического фильтра по концентрату, реактор-отстойник и 12 электромагнитных клапанов. Для измерения уровня в емкостях используются серийно изготовляемые датчики уровня. Для нагрева и измерения температуры промывочного раствора в МПООЭ, разработанного и изготовленного ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова», используются серийно изготовляемые датчик температуры и нагреватель. В составе ММСУ, изготовленной по конструкторской документации, разработанной ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова», используются серийно изготовляемые насосы, электромагнитные клапаны, регулирующий клапан, фильтры, измерители солесодержания, давления и расхода. Средства автоматизации переработки ЖРО и промывки обратноосмотического фильтра включают в свой состав серийно изготавливаемый преобразователь частоты, разработанные ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова» блок управления переработкой БУ ММСУ-А, блок управления промывкой БУ МХК-А, блок силовой управления переработкой БСУ ММСУ-А и блок силовой управления промывкой БСУ МПООЭ с серийно изготавливаемым регулятором температуры, пульт оператора ММСУ-А с персональной ЭВМ, в состав которой включены специальное программное обеспечение «Пульс», разработанное ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова», интерфейс обмена информацией с блоками управления по информационной сети, средства ввода и отображения информации, передаваемой от блоков управления переработкой и промывкой, качестве реагентов при приготовлении промывочных растворов применяются химические вещества, используемые для дезактивации оборудования ядерных энергетических установок атомных станций, выпускаемые в промышленных масштабах.
Управление ММСУ-А осуществляется либо с помощью элементов управления блоков БУ ММСУ и БУ МХК на расстоянии до 30 метров от фильтров с радиоактивными отложениями (проводится как правило при проведении технического обслуживания и при выполнении ремонтных и наладочных работ), либо в автоматизированном режиме с помощью программно-технических средств пульта оператора ММСУ-А на расстоянии до 100 метров от фильтров с радиоактивными отложениями (проводится при переработке ЖРО и промывках обратноосмотического фильтра). Рабочее давление насоса высокого давления задается с помощью запорно-регулирующего клапана с ручным управлением перед началом переработки ЖРО при отсутствии радиоактивных отложений на фильтрах. Контроль за технологическими параметрами ММСУ-А может осуществляться с помощью цифровых индикаторов измерителей уровня, давления, расхода, электропроводности и рН, с помощью цифровых индикаторов контроллеров блоков БУ ММСУ и БУ МХК, а также с помощью видеокадров на мониторе пульта оператора ММСУ-А. Модуль промывки обратноосмотических элементов МПООЭ, из которых изготовлен обратноосмотический фильтр, смонтирован на транспортной тележке и включает в свой состав емкость для приготовления промывочных растворов, нагреватель промывочных растворов ТЭН, сигнализаторы верхнего СВУ и нижнего СНУ уровня заполнения емкости для приготовления промывочных растворов, датчик температуры ТС нагрева промывочных растворов. МПООЭ обеспечивает приготовление до 150 л промывочных растворов, нагретых до 35°С и доставку их при помощи транспортной тележки к ММСУ. Для ежесуточной промывки обратноосмотических элементов используется очищенная вода установки, а для ежемесячной - приготовленные на ее основе реагентные растворы. При этом продолжительность проведения промывки очищенной водой не превышает 30 минут, а время приготовления реагентного раствора и проведения терморегулируемой промывки составляет около 2 часов. Суммарное время работы обратноосмотического фильтра между реагентными промывками при 8 часовом рабочем дне и ежедневными промывками очищенной водой в конце рабочего дня увеличивается с 1 месяца до 6 месяцев, а продолжительность реагентных промывок за счет терморегулирования реагентного раствора при температуре 35°С и очистке его на микрофильтре сократилась при этом с 5 до 2 часов. Таким образом, не менее, чем в 6 раз сокращается количество используемых при промывке реагентных веществ, а ресурс работы обратноосмотического фильтра при этом увеличивается с 1 года до 2 лет.
Таким образом, управление процессами очистки и концентрирования ЖРО обеспечивается с помощью программно-технических средств БУ ММСУ, БСУ ММСУ, БСУ МПООЭ, БУ МХК и пульта оператора ММСУ-А. Модуль ММСУ располагался в рабочем зале при мощности дозы в этом помещении от 1 до 60 мкЗв/ч, а непосредственно вблизи к МОО-А она достигает от 200 до 900 мкЗв/ч. При этом управление ММСУ осуществляется либо от блоков управления БУ ММСУ и БУ МХК, либо от компьютера пульта оператора, установленных в операторском помещении, в котором мощность дозы не превышает фонового значения 0,8 мкЗв/ч. Таким образом, при дистанционном управлении режимами работы и контроля технологических параметров ММСУ персонал не подвергается опасному воздействию ионизирующего излучения от радиоактивных отложений, накапливающихся на мембранных элементах. Испытания ММСУ-А были проведены во всех режимах работы в дистанционном и в автоматизированном режимах управления с использованием программного комплекса «Пульс».