УСТАНОВКА ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
DEVICE FOR CEMENTING LIQUID RADIOACTIVE WASTES

Изобретение относится к области отверждения жидких радиоактивных отходов путем их цементирования.
Известно устройство цементирования жидких радиоактивных отходов, содержащее емкость и мерник, снабженные мешалками и уровнемерами, контейнер с установленной в нем мешалкой, узел подачи цемента с добавками, внешний источник давления газа, соединенный с емкостью и мерником, трубки для выгрузки, одна из которых соединяет емкость с мерником, вторая установлена с возможностью соединения мерника с контейнером, трубки для выгрузки снабжены расширителями, а емкость снабжена патрубком для подачи жидких радиоактивных отходов (RU 2309472 С1, 27.10.2007).
Недостатками данной установки являются:
- необходимость проводить дозировку жидких радиоактивных отходов дважды - в емкости и мернике с точными расчетами необходимого давления газа для их перекачки, что увеличивает вероятность получения некачественного конечного компаунда;
- наличие двух внешних источников газа, что повышает аварийность при работе установки.
Известна установка для цементирования жидких радиоактивных отходов, содержащая снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, контейнер, емкость для сухого цемента с добавками и расположенный в защитной камере узел приготовления цементного компаунда, емкость для жидких радиоактивных отходов с устройством подачи жидких радиоактивных отходов в контейнер и перемешивающее устройство, соединенное с приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения «вверх-вниз», при этом по полу шлюзовый отсек и контейнер установлены на рельсах с возможностью въезда в защитную камеру через шлюзовый отсек, установка снабжена также расположенным снаружи защитной камеры узлом приготовления цементного теста, при этом узел приготовления цементного компаунда расположен над местом останова контейнера в защитной камере с возможностью взаимодействия с контейнером, а узел приготовления цементного теста расположен над местом останова контейнера снаружи защитной камеры с возможностью взаимодействия с контейнером (RU 54691 U1, 10.07.2006).
Недостатками данной установки являются:
- отсутствие системы очистки узла приготовления цементного компаунда от загрязнений цементного раствора и системы дезактивации, что повышает ненадежность работы установки;
- невозможность получения цементного компаунда с высоким наполнением по жидким радиоактивным отходам (ЖРО), что снижает эффективность процесса цементирования на установке.
Известна установка для цементирования отходов путем пропитки отходов цементным раствором, которая содержит герметичный рабочий бокс. Контейнер для радиоактивных отходов с крышкой, виброплощадку для размещения контейнера, установленную на тележке с приводом, емкость-дозатор жидкости, снабженную уровнемером и электромагнитными клапанами на входе и выходе емкости-дозатора жидкости, смеситель, содержащий патрубок для жидкости, патрубок для загрузки цемента и сливной патрубок с клапаном. Установка также содержит систему подачи цементного раствора в контейнер, блок управления, расположенный вне бокса, вентиляционную систему и систему дезактивации, снабженную форсункой (RU 2301468 С1, 20.06.2007).
Недостатком известной установки является необходимость периодической очистки смесителя после пропитки от оставшегося цементного раствора, что усложняет эксплуатацию установки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для отверждения жидких радиоактивных отходов, содержащая контейнер с мешалкой и технологической крышкой, установленный на тележке, подъемник контейнера, узлы подачи жидких радиоактивных отходов и цемента, элементы связи между узлами, сигнализатор уровня с датчиками нижнего и верхнего уровней в контейнере, работающий на изменении электропроводности сред воздух - жидкие радиоактивные отходы и воздух - цементный компаунд, причем конструкция датчиков уровня представляет собой отрезки двухпроводного кабеля, длины которых соответствуют объемам жидких радиоактивных отходов и цементного компаунда в зависимости от солесодержания жидких радиоактивных отходов (RU 2218618 С1, 20.08.2003).
Однако установка, принятая за прототип, обладает следующими недостатками. Наличие в контейнере контактных датчиков нижнего и верхнего уровней, возможность их повреждения при перемешивании цементного раствора, а также отсутствие контроля за вращением мешалки снижает надежность работы установки. Требуется периодически останавливать работу для очистки узла сцепления от загрязнений цементным раствором. Установка не приспособлена для непрерывного отверждения отходов, имеющих различное солесодержание и разную вязкость, и не снабжена устройствами, необходимыми в случае возникновения аварийных ситуаций.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы установки и обеспечение получения цементных компаундов вне зависимости от солесодержания и вязкости жидких радиоактивных отходов, поступающих на цементирование.
Поставленная задача решается описываемой установкой для цементирования жидких радиоактивных отходов, которая содержит контейнер, установленный на транспортной тележке с подъемной площадкой и снабженный перемешивающим устройством, подъемник контейнера, технологическую крышку контейнера, узлы подачи жидких радиоактивных отходов и цемента, соединенные с технологической крышкой, датчики и элементы связи между узлами, при этом перемешивающее устройство выполнено в виде опорной рамы с закрепленной на ней мешалкой, причем опорная рама снабжена в верхней части металлическим кольцом, выполненным с возможностью стыковки контейнера с технологической крышкой, узел подачи жидких радиоактивных отходов выполнен в виде дозирующей емкости, снабженной манометром, датчиками нижнего, верхнего и текущего уровней, патрубками приема отходов, сжатого воздуха и технологической воды, патрубками вывода отходов, аварийных сливов и технологических газов, при этом патрубок вывода отходов из дозирующего устройства соединен трубопроводом с технологической крышкой контейнера, узел подачи цемента выполнен в виде емкости, снабженной сверху загрузочным боксом, а снизу роторным питателем, соединенным последовательно с винтовым питателем и технологической крышкой контейнера.
Предпочтительно, патрубок приема отходов в дозирующей емкости установлен с обеспечением возможности подачи отходов в нижнюю часть упомянутой емкости.
Опорная рама перемешивающего устройства выполнена в виде сварного каркаса.
Преимущественно, узел подачи цемента снабжен весоизмерительными датчиками, грузоподъемным механизмом и связан с системой очистки воздуха от цементной пыли.
Узел подачи жидких радиоактивных отходов на патрубках дозирующей емкости содержит клапаны с электроприводом.
Предпочтительно, технологическая крышка контейнера оснащена неконтактным датчиком контроля уровня содержимого контейнера, датчиком контроля вращения мешалки, датчиком верхнего положения контейнера, и патрубком сдува технологических газов, связанным с вентиляционной системой.
Транспортная тележка с подъемной площадкой снабжена весоизмерительными датчиками.
Транспортная тележка выполнена с возможностью ее передвижения по рельсовым путям, которые снабжены датчиками контроля положения тележки и датчиком нижнего контроля положения контейнера.
На чертеже представлена схема заявленной установки. Установка содержит: 1 - контейнер, 2 - транспортная тележка, 3 - рельсовые пути, 4 - подъемник, 5 - подъемная площадка, 6 - перемешивающее устройство, 7 - опорная рама, 8 - мешалка, 9 - металлическое кольцо, 10 - технологическая крышка, 11 - патрубок подачи жидких радиоактивных отходов, 12 - патрубок сдува технологических газов, 13 - датчик контроля вращения мешалки, 14 - вал электропривода мешалки, 15 - электропривод мешалки, 16 - датчик контроля уровня неконтактный, 17 - патрубок подачи цемента, 18 - весоизмерительный датчик, 19 - дозатор цемента, 20 - загрузочный бокс, 21 - патрубок соединения с системой очистки воздуха от цементной пыли, 22 - грузоподъемный механизм, 23 - электропривод винтового питателя, 24 - роторный питатель, 25 - винтовой питатель, 26 - электропривод транспортной тележки, 27, 29 - датчики контроля положения тележки, 28 - датчик нижнего положения контейнера, 30 - весоизмерительный датчик, 31- датчик верхнего положения контейнера, 32, 35, 39, 40, 43, 46 - клапан с электроприводом, 33 - патрубок подачи ЖРО в дозатор, 34 - патрубок подачи ЖРО в контейнер, 36 - датчик верхнего уровня, 37 - датчик текущего уровня неконтактный, 38 - патрубок аварийного слива ЖРО, 41 - патрубок подачи сжатого газа, 42 - патрубок сдувки в технологическую вентиляцию, 44 - манометр, 45 - датчик нижнего уровня, 47 - патрубок подачи технологической воды, 48 - дозатор ЖРО, 49 - трубопровод подачи ЖРО в контейнер.
Предложенная установка работает следующим образом.
Первый этап - подготовительный начинается с установки контейнера 1 с размещенным в нем перемешивающим устройством 6, состоящим из опорной рамы 7 с металлическим кольцом 9 и мешалки 8, на подъемную площадку 5 транспортной тележки 2, находящейся в положении загрузки - выгрузки, контролируемом датчиком крайнего положения 27. По рельсовым путям 3 тележку 2 с контейнером 1 перемещают с помощью привода 26 в положение замешивания раствора, контролируемое датчиком крайнего положения 29, и подъемником 4 по датчику верхнего положения контейнера 31 обеспечивают плотную стыковку контейнера 1 с технологической крышкой 10, обеспечивая при этом механическое соединение мешалки 8 с валом электропривода 14. В загрузочный бокс 20, соединенный с системой очистки воздуха от цементной пыли через патрубок 21, подается необходимое количество цемента на грузоподъемном механизме 22. В дозатор ЖРО 48 через патрубок подачи 33 при открытом клапане 32 подают отходы в нижнюю часть дозатора 48, контролируя их количество по датчику текущего уровня неконтактному 37, датчику нижнего уровня 45 и датчику верхнего уровня 36. При достижении заданного уровня клапан 32 закрывают. В процессе наполнения дозатора 48 жидкими радиоактивными отходами клапаны 43 и 39 открыты, а клапаны 35, 40, 46 находятся в закрытом положении.
2
Второй этап - прием отходов в контейнер 1 начинается включением в работу электропривода 15 мешалки 8. Затем открывают клапан 35 и осуществляют слив отходов в контейнер 1 по трубопроводу 49 через патрубок слива 34 на дозаторе 48 и патрубок подачи ЖРО 11 на технологической крышке 10, при этом клапаны 32, 39, 40 и 46 закрыты, а клапан 43 открыт. Масса отходов контролируется по показаниям весоизмерительных датчиков 30, а сдувка технологических газов осуществляется через патрубок 12 на технологической крышке 10. Если отходы в контейнер 1 не сливаются или сливаются медленно, то закрывают клапан 43 и открывают клапан 40 на линии сжатого воздуха, создают в дозаторе отходов 48 давление не более 5 кгс/см, которое контролируют по показаниям манометра 44, и сливают отходы в контейнер 1. После данной операции закрывают клапан 35 и 40 и открывают клапан 43. Контроль вращения мешалки проводится датчиком контроля вращения мешалки 13.
Третий этап - цементирование отходов начинается одновременно с окончанием второго этапа включением в работу роторного питателя 24 с приводом 23 винтового питателя 25. Цемент подается в контейнер 1 через патрубок 17 на технологической крышке 10. Масса загружаемого цемента контролируется по показаниям от весоизмерительных датчиков 18. Уровень цементного раствора в контейнере 1 отслеживается по показанию датчика контроля уровня 16. По окончанию выгрузки порции цемента из дозатора цемента 19 сначала отключается роторный питатель 24, а затем через 15-20 с винтовой питатель 25. Начинается отсчет времени перемешивания. По окончанию времени перемешивания 1-3 мин выключается мешалка 8.
Четвертый этап - заключительный начинается с отстыковки контейнера 1 от технологической крышки 10 и опускания контейнера 1 в нижнее положение, контролируемое по датчику 28. Включается привод 26 и тележка 2 с контейнером 1 перемещается в положение загрузки - выгрузки, контролируемое датчиком контроля положения тележки 27. Заканчивается четвертый этап тем, что контейнер 1 закрывают крышкой и транспортируют в хранилище.
Как следует из описания работы, предложенная установка имеет следующие преимущества перед прототипом:
- обеспечивает точное расчетное соотношение смешиваемых компонентов в каждом контейнере, исключая возможность ошибки оператора при дозировке компонентов цементного раствора;
- ликвидирует загрязнение радиоактивным цементным раствором пространства вне контейнера и повреждения датчика уровня мешалкой при перемешивании цементного раствора;
- обеспечивает вне зависимости от солесодержания и вязкости ЖРО гарантированное получение цементных компаундов высокого качества.
Вышеуказанные преимущества в целом повышают надежность работы установки.