УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ НИЗКОГО И СРЕДНЕГО УРОВНЯ РАДИОАКТИВНОСТИ

Полезная модель относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого и среднего уровня активности, в том числе для удаления влаги из различных растворов, жидких отходов химических производств (сточных вод), с целью повышения их концентрации, т.е. уменьшения объема.
Известна конструкция выпарного аппарата с принудительной циркуляцией (А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985, стр.23, рис.2.6). Такое решение ненадежно из-за наличия в конструкции движущихся частей - насоса и компрессора. Требуются дополнительные меры по дальнейшей переработке рассола.
Известна стационарная конструкция выпарного аппарата с вынесенной греющей камерой и естественной циркуляцией (А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985, стр.22, рис.2.5). Конструкция содержит греющую камеру, использующую в качестве теплоносителя пар, а также тарельчатую колонну, предназначенную для очистки соковых паров от капельного и аэрозольного уноса.
Недостатком такого аппарата является получение в процессе эксплуатации упаренного раствора (рассола), требующего дополнительных операций и оборудования для его дальнейшей переработки.
Наиболее близким является устройство для обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности, содержащее вертикально расположенную испарительную емкость, помещенную внутри кольцевого бака и имеющую в средней части нагреватель, а в верхней части - жалюзийные отбойники, которая выполнена в виде закрытой воронки узкой частью книзу, дном которой
служит сменный стакан с сорбентом, помещенный в объем второго нагревателя, а кольцевой бак, имеющий патрубок подвода перерабатываемых растворов, соединен с испарительной емкостью трубопроводом с обратным клапаном, испарительная емкость закрыта крышкой с патрубком отвода конденсата, (патент РФ №2267177)
Недостатками этого устройства являются:
- наличие электрического нагревателя внутри емкости, что приводит к осаждению на его поверхности накипи, отложений из перерабатываемых растворов, и снижению эффективности, загрязнению и сложности технического обслуживания (замены);
- размещение нагревателя в верхних слоях перерабатываемого раствора, что приводит к неравномерному прогреву жидкости по всему объему испарительной емкости и снижению эффективности процесса испарения, к необходимости введения в устройство дополнительного сменного стакана с нагревателем для упаривания рассола, полученного в испарительной емкости, досуха в присутствии сорбента, а также к необходимости постоянного контроля уровня перерабатываемого раствора для исключения обнажения и выхода из строя электрического нагревателя;
- наличие сменного стакана с нагревателем и сорбентом, что приводит к увеличению габаритов, металлоемкости устройства и сложности обслуживания;
- отвод тепла через стенки испарительной камеры в кольцевой бак, расположенный снаружи, что снижает эффективность процесса испарения.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей.
Техническим результатом данного устройства является возможность проводить одновременно процесс выпаривания с получением конденсата, пригодного для сброса в открытый водоем и концентрирования получаемого в процессе наиболее полного упаривания рассола с последующим его осаждением на мелкоячеистую сетку в пределах одной испарительной емкости.
Технический результат достигается тем, что устройство для обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности, содержащее вертикально расположенную испарительную емкость с крышкой, помещенную внутри кольцевого бака, выполненную в виде закрытой воронки узкой частью книзу с фланцевым разъемом и мелкоячеистой сеткой, патрубок подвода перерабатываемого раствора, и нагревательный блок, который выполнен в виде гидродинамического генератора, установленного во внутренней емкости, которая расположена в средней части испарительной емкости, причем внутренняя емкость закреплена на съемной крышке испарительной емкости, на которой установлены патрубки для подвода перерабатываемого раствора и отвода пара, а внутри испарительной емкости в нижней узкой ее части, установлена мелкоячеистая сетка, при этом входной патрубок внутренней емкости, установленный в ее крышке соединен посредством трубопровода с выходом насоса, вход которого, соединен с выходным патрубком кольцевого бака, расположенного в его днище, а входной патрубок кольцевого бака, расположенный на боковой поверхности которого, соединен посредством трубопровода с выходным патрубком внутренней емкости, расположенным на боковой поверхности внутренней емкости, выше съемной крышки испарительной емкости. Кроме того, внутри испарительной емкости в нижней части, может быть установлена конструкция из мелкоячеистой сетки.
На чертеже показано устройство для обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности.
Оно представляет собой вертикально расположенную испарительную емкость 1 с крышкой 2, помещенную внутри кольцевого бака 3, выполненную в виде закрытой воронки узкой частью книзу с фланцевым разъемом 4 и мелкоячеистой сеткой 5, патрубок 6 подвода перерабатываемого раствора, и нагревательный блок 7 выполненный в виде гидродинамического генератора 8, установленного во внутренней емкости 9, которая расположена в средней части испарительной емкости 1, причем внутренняя емкость 9 закреплена на съемной крышке 2 испарительной емкости 1, на которой установлены патрубки 6, 10 для
подвода перерабатываемого раствора и отвода пара, а внутри испарительной емкости 1 в нижней узкой ее части, установлена мелкоячеистая сетка 5, при этом входной патрубок внутренней емкости 9, установленный в ее крышке 11 соединен посредством трубопровода 12 с выходом насоса 13, вход которого, соединен с выходным патрубком 14 кольцевого бака 3, расположенным в его днище, а входной патрубок 15 кольцевого бака 3, расположенный на боковой поверхности которого, соединен посредством трубопровода 16 с выходным патрубком 17, расположенным на боковой поверхности внутренней емкости 9, выше съемной крышки 2 испарительной емкости 1.
Устройство работает следующим образом.
Кольцевой бак 3, внутренняя емкость 9, насос 13, трубопроводы 12 и 16 заполняются водой. Испарительная емкость 1 заполняется через патрубок 6 подвода перерабатываемых растворов до определенного уровня жидкими реактивными отходами. При включении насоса 13 гидродинамический генератор 8 начинает вырабатывать тепло и создавать гидроакустические колебания в перерабатываемой жидкости. За счет тепла, вырабатываемого гидродинамическим генератором 8 происходит нагрев воды во внутренней емкости 9, в кольцевом баке 3, выполняющем роль рубашки обогрева, а также нагрев и испарение перерабатываемого раствора в испарительной емкости 1. Образовавшиеся пары поступают через патрубок 10 отвода пара в конденсатор и емкость - сборник (на черт. не показано) с высокой степенью очистки конденсата от радионуклидов. Гидроакустические колебания, создаваемые гидродинамическим генератором 8 препятствуют адгезии (налипанию) перерабатываемых растворов к стенкам испарительной емкости 1 в процессе их концентрирования и выпаривания. Процесс выпаривания ведется досуха. После осаждения радионуклидов на мелкоячеистую сетку 5 насос 13 отключается.
При проведении контрольных анализов в емкости-сборнике, при условии определения значений ПДК ниже нормативных, вода из емкости-сборника сбрасывается в открытый водоем. Мелкоячеистая сетка 5
извлекается при снятой крышке 2 из испарительной емкости 1 и направляется на утилизацию. При необходимости возможна очистка (промывка) испарительной емкости 1 с использованием фланцевого разъема 4.
С вновь установленной мелкоячеистой сеткой 5 устройство готово для переработки новой порции ЖРО. В зависимости от конкретного состава исходного раствора возможно использование жидких коагулянтов из органических веществ для концентрирования примесей из перерабатываемого раствора на мелкоячеистой сетке 5.
Предложенная конструкция имеет ряд преимуществ перед известными аппаратами:
- получаемый в процессе выпаривания рассол осаждается на мелкоячеистую сетку в пределах одной конструкции с получением сухого остатка, приготовленного для последующего захоронения;
- выполнение процесса испарения и концентрации в одной
- отсутствие электронагревательных элементов;
- меньшая металлоемкость, малые габариты, возможность создания мобильных установок;
- отсутствие адгезии (налипания) к внутренним поверхностям испарительной емкости;
- улучшенные термодинамические характеристики устройства за счет наиболее полного использования подводимого тепла;
- возможность использования для концентрирования примесей из перерабатываемых растворов на мелкоячеистой сетке жидких коагулянтов из органических веществ.