МАЛОГАБАРИТНАЯ ПЕЧЬ ОСТЕКЛОВЫВАНИЯ ВАО

Полезная модель относится к атомной энергетике и предназначена для обработки и иммобилизации радиоактивных отходов (РАО), в частности для высокотемпературного отверждения высокоактивных и среднеактивных отходов.
Печь для отверждения РАО является важнейшим узлом оборудования для перевода в устойчивые к выщелачиванию матрицы РАО, для их последующей утилизации.
Известно устройство для отверждения жидких РАО высокого уровня активности по свидетельству на полезную модель RU №38250 дата приоритета 29.12.2003, опубл. 27.05.2004, кл. МПК G21F 9/16 для дистанционной переработки радиоактивных жидких продуктов высокого уровня активности, получения твердых остеклованных отходов, размещения этих отходов в контейнеры и подготовке контейнеров с остеклованными отходами к эвакуации к месту захоронения.
Устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов высокого уровня активности включает горячий тигель и нагреватель. Горячий тигель состоит из цилиндрического корпуса, днища и крышки, на которой размещены патрубки загрузки, сдувки и контрольно-измерительных приборов, причем горячий тигель состоит из верхней и нижней частей, герметично соединенных между собой, при этом площадь сечения верхней части тигля больше площади сечения нижней части тигля в четыре и более раза, а объем верхней части тигля больше объема нижней части тигля в пять и более раз, причем верхняя и нижняя части тигля в месте их сопряжения имеют коническую и шаровую поверхности соответственно и в области сопряжения внешняя боковая поверхность верхней части тигля снабжена коллектором водяного охлаждения.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности модульной замены компонентов печи (в том числе нагревателей) и самой печи в целом.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является печь для отверждения высокоактивных и среднеактивных отходов (варианты) по патенту РФ на полезную модель №146714, дата приоритета 07.05.2014, опубл. 20.10.2014, кл. МПК G21F 9/16. Печь предназначена для обработки и иммобилизации РАО и может быть применена в лабораторных и производственных условиях, когда требуется провести отверждение высокоактивных и среднеактивных отходов.
Печь для отверждения высокоактивных и среднеактивных отходов содержит корпус, размещенные в нем U-образные нагреватели из жаропрочного материала, платформу для установки тигля с отходами. Также печь дополнительно снабжена дверцей, открывающейся по принципу «книжки» и соединенной с выдвигающейся из печи платформой с помощью шатунного механизма, причем верхняя часть корпуса может быть снабжена отверстием для установки в печь и извлечения выступающего над корпусом печи тигля дистанционно при закрытой дверце.
Приведенный выше способ ввода тигля в печь не удовлетворяет требованию компактности. Использование только теплоизоляции приводит к увеличению габаритных размеров печи или повышенной температуре наружной части корпуса печи, и это является существенным недостатком устройства, взятого за прототип.
Заявляемая полезная модель «Малогабаритная печь остекловывания ВАО» содержит корпус, размещенные в нем высокотемпературные нагреватели, платформу для установки тигля с радиоактивными отходами, отличается от прототипа тем, что печь оснащена стационарной системой охлаждения, состоящей из труб, приваренных к корпусу стенки системы охлаждения таким образом, чтобы между ними осталось расстояние, равное толщине ребер печи, а также тем, что ввод тигля осуществляется через нижнюю часть печи при помощи платформы.
Технической задачей является получение возможности замены как самой печи, так и отдельных ее компонентов в условиях горячей камеры.
Технический результат, заключающийся в минимизации габаритных размеров печи, достигается за счет развитой поверхности корпуса печи, позволяющей эффективно охлаждать наружную часть печи, при этом сама система охлаждения является стационарной, что дало возможность уменьшить габариты. Для уменьшения габаритных размеров печи был уменьшен требуемый слой теплоизоляции с введением системы охлаждения печи. В свою очередь система охлаждения печи требует обвязки для подвода теплоносителя, что могло бы осложнить удаление печи из горячей камеры. Для решения этой проблемы была разработана стационарная система охлаждения.
Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявленного устройства и его работы.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид печи в разрезе. На фиг. 2 представлен общий вид стационарной системы охлаждения. На фиг. 3 представлен общий вид печи с системой стыковки тигля в разрезе.
Малогабаритная печь остекловывания ВАО содержит металлический корпус 1 (фиг. 1) с расположенными на нем ребрами 2. Ребра служат для увеличения поверхности теплообмена, а также выполняют роль направляющих при стыковке печи с системой охлаждения. Внутренняя часть корпуса защищена слоем высокотемпературной изоляции 3. В верхней части печи установлены четыре стандартных высокотемпературных нагревателя 4, например U-образные дисилицид молибденовые, а также расположена система 5 подачи продуктов и отвода парогазовой фазы. С наружной части печи, в углах, расположены направляющие 6, установленные для стыковки печи с системой охлаждения.
Стационарная система охлаждения (фиг. 2) состоит из труб 7 охлаждения прямоугольного сечения, приваренных к корпусу 8 стенки системы охлаждения таким образом, чтобы между ними осталось расстояние, равное толщине ребер печи. Поступление хладагента в трубы 7 происходит из коллекторов 9, расположенных снаружи системы охлаждения. В углах системы охлаждения установлены четыре направляющих 10 для стыковки печи с системой охлаждения.
Внешний вид печи с системой стыковки тигля показан на фигуре 3. Система стыковки тигля содержит тигель 11, керамическую подставку 12, расположенную на подвижной платформе 13, раму 14 и линейный пневматический привод 15.
Процесс отверждения РАО происходит следующим образом. Тигель 11 устанавливается на керамическую подставку 12, которая расположена на подвижной платформе 13, и стыкуется с печью в нижней ее части. Движение платформы осуществляется за счет линейного пневматического привода 15. Система стыковки тигля не входит в состав печи, что позволяет в значительной степени сократить ее габаритные размеры.
После стыковки тигля 11 с печью происходит дозирование требуемых компонентов в тигель (в том числе РАО), включается нагрев и производится процесс высокотемпературного отверждения. После достижения требуемых показателей (температура, время выдержки и пр.), тигель 11 остывает в объеме печи и удаляется из нее в обратной последовательности.
Конструкция печи позволяет производить нагрев продуктов до 1900°C и производить модульную замену нагревателей в случае выхода их из строя.