一种放射性废树脂处理装置的制作方法

本技术涉及一种废树脂处理装置，尤其是一种放射性废树脂处理装置，属于核废料处理。

背景技术：

1、核电站反应堆回路冷却水、乏燃料水池池水和工艺废水均采用离子交换树脂净化处理。当树脂达不到要求的净化效果或失效时需进行更换，因此核电站每年要产生相当数量的废树脂。废树脂具有可燃性、放射性和弥散性，属低中放湿固体废物，因此必须得到妥善的处理和包装。

2、据申请人了解，迄今为止在役核电站普遍采用暂存或水泥固化的方法对废树脂进行处理。而废树脂长期暂存于罐中会带来树脂粉化、辐解产生h2和腐蚀罐材等问题，最终还是要通过水泥固化等方法进行处理。水泥固化法的增容比达到4.8-5.2（处理后废物体积除以处理前废物体积），既占用暂存库贮位又增加最终处置费用，且不符合废物最小化原则。

3、目前，国外研发的其它废树脂处理装置(如湿法氧化法、焚烧法)，虽然具有减容比高等优点，但由于工艺自身存在的一些问题限制了其在核电站中的推广应用。例如，湿法氧化法（参见cn202111370175中国专利文献）对废树脂批次处理量有限，添加试剂的腐蚀性大，对设备材料及加工制造的要求高；焚烧法对废气净化要求高，设备腐蚀情况也较严重，需要控制焚烧室内灰烬放射性水平等。

4、检索可知，申请号为专利201610905494的中国专利文献公开了一种放射性废树脂真空干燥方法；申请号为201611049945.8的中国专利文献公开了一种核电站废树脂锥型干燥装置，内容包括：通过水力输送的方式将放射性废树脂送至干燥器内；利用气动隔膜泵除去干燥器内大部分的游离水；利用热油对干燥器加热，在负压条件下对放射性废树脂进行干燥处理，并对干燥器壁面和中心处的树脂温度进行监控；待干燥器内物料温度达到预定值，停止干燥，进行卸料。该技术方案提供的放射性废树脂真空干燥方法主要利用负压环境下的水分蒸发，虽具有温度低、蒸发速率快、树脂不易分解和结块、干燥减容效果好等优点，但不仅其只能自转的搅拌双螺旋搅拌器搅拌效果不够理想，而且取样需要从锥形壳体的开孔手动取样，取样过程靠近放射性介质，加之锥形开孔密封性欠佳，因此存在未与整备解控及树脂转运工艺过程有机结合的缺点，不能形成可工程化推广应用的系统化装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种将接收、计量、干燥等主要工艺过程有机结合的放射性废树脂处理装置，同时给出相应的处理方法，从而有利于保证设备密封性、避免人为接触伤害，为废树脂处理的工程应用提供切实可行的系统解决方案，并为整个系统智能化控制奠定基础。

2、为了达到上述目的，本实用新型放射性废树脂处理装置的基本技术方案为：包括接收单元、计量单元和干燥单元；

3、所述接收单元的接收罐体顶部中央装有下部伸入罐内的垂向接收搅拌器、且两侧分别装有接收液位计和接收物位计；所述接收罐体顶部的进料口连接接收泵，所述接收罐体底部呈斗锥状，所述底部设置排料口和经出液过滤器的出液口；

4、所述计量单元的计量罐体顶部中央装有下部伸入罐内的垂向计量搅拌器，所述计量罐体顶部两侧分别装有计量液位计和计量物位计，所述计量罐体的底部呈斗锥状，设有底部出口；

5、所述干燥单元包括带热油夹套的锥形容器体，所述容器体的拱形顶部设置有树脂进口、氮气入口、除盐水口、压力传感器接口、液位计接口，以及带树脂过滤器的尾气排放口；所述干燥单元内部设置螺旋搅拌器，所述尾气排放口经管路连接真空冷凝单元；所述锥形容器体的底部排料口经下料管连接至废物桶；

6、待处理废树脂经具有接收泵的进液管路输入接收单元的进料口，所述接收单元的底部出料口经具有树脂转运泵的树脂输送管路接预定容积的计量单元；所述计量单元的底部出口经具有计量泵的计量管路接干燥单元，所述干燥单元的顶部出口经真空冷凝单元后经分支的废气排放管路和冷凝液排放管路分别接至通风系统和废液处理系统；所述干燥单元的底部出口经下料管与输送辊道上的废物桶衔接；所述输送辊道上的废物桶经封盖装置、检测装置与废物暂存处衔接。

7、本实用新型进一步的完善是，所述树脂输送管路分支出返回所述接收单元的循环回路。其作用是在树脂输送完毕后自动将管道内的树脂送回接收单元，防止树脂残留在管道中板结后堵塞管路。

8、本实用新型进一步的完善是，所述接收单元的底部出液口经具有第一排水泵的第一排水管路通往冲排水单元，所述冲排水单元的出口经具有冲水泵的冲水管路返回所述接收单元。其作用是按需求调整接收单元内的水量多少，实现了系统内水源的收集和重复利用，减少二次废水的产生量。

9、本实用新型仍进一步的完善是，所述干燥单元的底部侧面设置有带过滤器的脱水口，分支出具有第二排水泵的第二排水管路通往接收单元，其作用是可以在干燥之前脱除介质内的大部分游离水至接收单元，缩短介质干燥时间。

10、本实用新型更进一步的完善是，所述螺旋搅拌器为行星螺旋搅拌器，所述行星螺旋搅拌器包括与支撑在拱形顶部中央的公转电机驱动垂向公转轴、由公转轴两侧延伸出的公转臂、以及安置在公转臂外端的自转电机驱动的自转轴；所述自转轴固连搅拌螺旋，沿容器体侧壁方向朝下延伸。

11、本实用新型还进一步的完善是，所述树脂输送管路和下料管分别设有第一取样位和第二取样位。

12、采用本实用新型装置进行放射性废树脂处理的步骤为：

13、第一步、接收废树脂——借助输送泵将废树脂送入接收单元；调控进出水使水和树脂的比例至1:1，通过搅拌器将树脂和水混合搅拌均匀后从底部输出；

14、第二步、计量废树脂——借助树脂转运泵将接收单元输出的树脂定量送入树脂计量单元达到设定容积，搅拌均匀后从底部输出；

15、第三步、树脂真空干燥——借助计量泵将计量单元输出的树脂一次性注入干燥单元，加注同时启动干燥器脱水功能；加注完毕后进行真空干燥，同时搅拌去除内部水分；使树脂含水率≤4%，减容比达1.9-2.3；产生的废气送入真空冷凝单元处理后排放；

16、第四步、下料装桶——通过下料管将干燥后的树脂装入桶体转运存放于屏蔽容器内。

17、本实用新型通过将接收、计量、干燥等主要工艺设备在保证密封性的情况下有机结合，从而有效避免了人为接触伤害，为将废树脂转运、接收计量、配比、真空干燥、装桶整备、取封盖、剂量率检测、分类解控的集中控制，实现废树脂全流程处理奠定了基础。与现有技术相比，具有如下显著优点：

18、1）通过干燥器对树脂进行烘干减容，烘干后树脂废物包体积可以达到烘干前废树脂体积的一半，减容比（处理前废物体积除以处理后废物体积）可达1.9~2.3；

19、2）行星螺旋搅拌器包含公转和自转两个搅拌方向，介质混合更规律，翻转次数更多，受热面积更大；

20、3）下料管道设置了干树脂自动取样装置用于干树脂取样操作，不破化设备密封性，实现了远程密闭取样，避免了人为接触；

21、4）可以实现树脂装填和干燥单元脱水同时进行，提高工作效率。

22、总之，本实用新型具有很强的适用性，批次处理效率高，具有良好的安全性，减容效果显著。