一种放射性废树脂转运系统和方法

技术领域

本发明涉及核燃料后处理技术领域，具体而言，涉及一种用于放射性废树脂转运的系统。

背景技术

在乏燃料后处理厂中，乏燃料贮存水池池水的净化处理多用离子交换树脂进行净化处理，当离子交换树脂的交换容量降低，树脂床达不到所要求的净化效果或交换柱两端的压差达到一定值时就需要更换树脂，所以废树脂是后处理设施中产生的主要低、中放射性废物之一。

随着核能开发的不断发展，对于乏燃料后处理厂的需求也在不断加大。由于后处理厂中的废树脂贮存罐的布置位置和形式与核电站有较大区别，故核电站以往的废树脂输送系统方案并不适用于核燃料后处理设施。例如，采用真空抽吸的方式需要废树脂贮存罐布置在转运槽车的附近，高差不宜过高，一般不超过10m，如果过高则需设置中间罐进行中转抽吸，增加了整个系统的复杂程度，而乏燃料后处理设施的布置高差通常超过15m；同时，由于废树脂贮存罐多设置于地下设备室内，人员无法直接检修，故同样不宜采用泵送方式等动设备用来输送废树脂。

鉴于以上技术问题，特推出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种免维护结构的废树脂的输送系统，适用于乏燃料后处理厂的放射性废树脂转运。

为了实现上述目的，本发明提供了一种放射性废树脂转运系统，包括转运装置、进料单元和卸料单元，转运装置包括槽车屏蔽容器，槽车屏蔽容器接收进料单元内的废树脂，并将废树脂传输至卸料单元内，进料单元包括：第一废树脂收集罐，第一废树脂收集罐容纳废树脂；第一射流器，通过第一射流器将废树脂收集罐的废树脂抽吸至槽车屏蔽容器内；第一泵，第一泵为第一射流器提供第一动力水。本发明采用纯机械结构的射流器，实现了树脂输送的免维护。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

进一步的，进料单元包括第一储水罐，第一动力水来自第一储水罐，第一动力水使用后回流至第一储水罐。

进一步的，转运装置还包括第二射流器，第一泵给第二射流器提供第二动力水，第二动力水来自第一储水罐，第二动力水经槽车屏蔽容器后，抽吸输送至第一储水罐。

进一步的，卸料单元包括第二泵和第二废树脂收集罐，第二泵给第二射流器提供第三动力水，通过第二射流器将废树脂输送至第二废树脂收集罐。

进一步的，卸料单元还包括第二储水罐，第二储水罐提供第三动力水，第三动力水经槽车屏蔽容器后，抽吸输送至第二储水罐。通过设置设计储水罐和相关管道阀门，实现了废树脂在装载和卸载流程中动力水的循环使用，从而有效降低了工艺流程中产生的放射性废水量。

进一步的，转运系统包括第一管道和第二管道，进料单元与转运装置之间通过第一管道和第二管道连通。

进一步的，转运系统包括第三管道和第四管道，第三管道连通去离子水；第四管道连通压缩空气。

进一步的，转运装置包括输送废树脂的第五管道，进料装置包括输送废树脂的第六管道，卸料装置包括输送废树脂的第七管道，使用去离子水和压缩空气对第一管道、第二管道、第五管道、第六管道、第七管道中的任一根管道或多根管道进行清洁。

进一步的，转运系统包括多个阀门，通过多个阀门实现第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第七管道中的任一根管道或多根管道的通断。

进一步的，第一泵为离心泵。

进一步的，第二泵为螺杆泵。

根据本发明的另一方面，还提供了一种废树脂转运系统的转运方法，废树脂转运系统为上述任一项的转运系统，转运方法包括如下步骤：

进料单元对接步骤S1：将进料单元与转运装置对接；

离心泵启动步骤S2：将离心泵灌满水，并提供第一动力水至第一射流器；

第一树脂传输步骤S3：将第一废树脂收集罐的废树脂传输至转运装置中的槽车屏蔽容器；

动力水回收步骤S4：给第二射流器提供第二动力水，通过第二射流器将第一动力水和第二动力水输送至第一储水罐中；

装载量判断步骤S5：检测槽车屏蔽容器内的树脂装载量是否达到要求，如不符合要求则重复第一树脂传输步骤S3和动力水回收步骤S4；

进料管道清洗S6：用去离子水冲洗第一管道、第二管道、第五管道、第六管道中的任一根管道或多根管道；

第一吹扫步骤S7：用压缩空气吹扫第一管道、第二管道、第三管道、第四管道中的任一根管道或多根管道；

卸料启动步骤S8：将槽车屏蔽容器与卸料单元对接；

卸料充水步骤S9：向槽车屏蔽容器内充水以增强废树脂流动性；

第二树脂传输步骤S10：将槽车屏蔽容器中的废树脂传输至第二废树脂收集罐；

剩余量判断步骤S11：检测槽车屏蔽容器中的废树脂的残余量是否满足要求，如不满足要求，则重复卸料充水步骤S9和第二树脂传输步骤S10；

卸料管道清洗步骤S12：用去离子水冲洗第一管道、第二管道、第五管道、第七管道中的任一根管道或多根管道；

第二吹扫步骤S13：用压缩空气吹扫第一管道、第二管道、第五管道、第七管道中的任一根管道或多根管道。

应用本发明的技术方案，至少实现了如下有益效果：

1、本发明的废树脂转运系统根据乏燃料后处理厂的布置特点，采用射流器作为废树脂转运的动力设备，射流器具有结构简单、免维护的特点，适用于放置在人员无法进入检修的设备室内使用。废树脂转运系统采用射流器等纯机械结构形式，使得树脂输送系统免维护。

2、通过设置设计储水罐和相关管道阀门，实现了废树脂在装载和卸载流程中动力水的循环使用，从而有效降低了工艺流程中产生的放射性废水量。

3、使用去离子水和压缩空气进行管道的清洗和吹扫，保证了管道的清洁性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明废树脂装料系统原理图；以及

图2示出了本发明废树脂卸料单元原理图；以及

图3示出了本发明废树脂转运槽车剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、高液位开关；2、液位计；3、第一阀门；4、第二阀门；5、第三阀门；6、过滤器；7、第四阀门；8、第五阀门；9、第六阀门；10、第二射流器；11、第一管道；12、第二管道；13、第七阀门；14、第八阀门；15、第九阀门；16、第十阀门；17、第一废树脂收集罐；18、第十一阀门；19、第一储水罐；20、第十二阀门；21、第一射流器；22、第十三阀门；23、第十四阀门；24、第十五阀门；25、第十六阀门；26、第十七阀门；27、第一泵；28、第十八阀门；29、槽车屏蔽容器；30、第十九阀门；31、第二十阀门；32、第二十一阀门；33、第二十二阀门；34、第二十三阀门；35、第二十四阀门；36、第二储水罐；37、第二废树脂收集罐；38、第二泵；39、第二十五阀门；

A、转运装置；B、进料单元；C、卸料单元；D、去离子水；E、压缩空气；

S1、进料单元对接步骤；S2、离心泵启动步骤；S3、第一树脂传输步骤；S4、动力水回收步骤；S5、装载量判断步骤；S6、进料管道清洗；S7、第一吹扫步骤；S8、卸料启动步骤；S9、卸料充水步骤；S10、第二树脂传输步骤；S11、剩余量判断步骤；S12、第二管道清洗步骤；S13、第二吹扫步骤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提出了一种适用于乏燃料后处理厂的放射性废树脂转运系统，该系统采用免维护结构的射流器实现废树脂的输送。

如图1-图2所示，放射性废树脂转运系统包括转运装置A、进料单元B和卸料单元C，转运装置A包括槽车屏蔽容器29，槽车屏蔽容器29接收进料单元B内的废树脂，并将废树脂传输至卸料单元C内。其中，进料单元B包括第一废树脂收集罐17、第一射流器21、第一泵27。其中，第一废树脂收集罐17容纳废树脂，通过第一射流器21将废树脂收集罐的废树脂抽吸至槽车屏蔽容器29内。第一泵27为第一射流器21提供第一动力水。利用进料单元B中的第一泵27给进料单元B中的第一射流器21提供第一动力水。第一射流器21形成负压后将第一废树脂收集罐17中的废树脂抽吸输送至槽车屏蔽容器29内。本发明采用纯机械结构的射流器，实现了树脂输送的免维护。

为了弥补射流器转运树脂效率较低、射流器实现抽吸功能所产生废水量大的问题，进料单元B设置储水罐以循环使用动力水。如图1所示，进料单元B包括第一储水罐19，第一动力水来自第一储水罐19，第一动力水使用后回流至第一储水罐19。通过设置第一储水罐19，解决了由于射流器随着输送高度差的变大，输送效率逐渐降低，会产生大量的用于射流器抽吸功能的废水的问题。第一储水罐19较大程度上减小了废水量，实现了动力水的重复使用，从而实现了在乏燃料后处理设施中使用射流器输送放射性废树脂的要求。

转运装置A还包括第二射流器10，第一泵27给第二射流器10提供第二动力水，第二动力水来自第一储水罐19。第二动力水经槽车屏蔽容器29后，抽吸输送至第一储水罐19。第一泵27可为离心泵或其它形式的泵。进料单元B中的离心泵给槽车内的射流器提供动力水，射流器形成负压，配合槽车屏蔽容器29内的过滤器6将槽车屏蔽容器29内的水抽吸输送至进料单元B的储水罐中。

转运系统包括第一管道11和第二管道12，进料单元B与转运装置A之间通过第一管道11和第二管道12连通，第一管道11和第二管道12为金属软管。转运系统还包括第三管道和第四管道，第三管道连通去离子水D；第四管道连通压缩空气E。另外，转运装置A包括输送废树脂的第五管道，进料装置包括输送废树脂的第六管道。待废树脂装载率满足要求后，使用去离子水D和压缩空气E对第一管道11、第二管道12、第五管道、第六管道中的任一根管道或多根管道进行清洗和吹扫，至此，废树脂装载流程结束。装载有一定数量放射性废树脂的槽车屏蔽容器29行驶到卸料单元C厂房。

废树脂的槽车屏蔽容器29行驶到废树脂卸料单元C所在厂房处，通过第一管道11、第二管道12与废树脂卸料单元C对接后，进行废树脂的卸载流程。

卸料单元C包括第二泵38和第二废树脂收集罐37。第二泵38为螺杆泵或其它形式的泵，卸料单元C的螺杆泵给槽车屏蔽容器29内充水以增加废树脂的流动性。第二泵38给第二射流器10提供第三动力水，通过第二射流器10将废树脂输送至第二废树脂收集罐37。利用第二射流器10形成的负压将槽车屏蔽容器29内的废树脂抽吸输送至卸料单元C的第二废树脂收集罐37内。

为了实现动力水的循环使用，卸料单元C还包括第二储水罐36，第二储水罐36提供第三动力水，第三动力水经槽车屏蔽容器29后，抽吸输送至第二储水罐36。

卸料装置包括输送废树脂的第七管道，待屏蔽容器内的废树脂残余量满足要求后，使用去离子水D和压缩空气E对第一管道11、第二管道12、第五管道、第七管道中的任一根管道或多根管道进行清洗和吹扫，至此，废树脂卸载流程结束。

转运系统包括多个阀门，通过多个阀门实现第一管道11、第二管道12、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第七管道中的任一根管道或多根管道的通断。

本发明的废树脂转运系统根据乏燃料后处理厂的布置特点，采用射流器作为废树脂转运的动力设备。射流器具有结构简单、免维护的特点，适用于放置在人员无法进入检修的设备室内使用。废树脂转运系统采用射流器等纯机械结构形式，使得树脂输送系统免维护。

同时，通过设置设计储水罐和相关管道阀门，实现了废树脂在装载和卸载流程中动力水的循环使用，从而有效降低了工艺流程中产生的放射性废水量。本发明废树脂转运系统的转运方法包括如下步骤：

进料单元B对接步骤S1：将进料单元B与转运装置A对接；

离心泵启动步骤S2：将离心泵灌满水，并提供第一动力水至第一射流器21；

第一树脂传输步骤S3：将第一废树脂收集罐17的废树脂传输至转运装置A中的槽车屏蔽容器29；

动力水回收步骤S4：给第二射流器10提供第二动力水，通过第二射流器10将第一动力水和第二动力水输送至第一储水罐19中；

装载量判断步骤S5：检测槽车屏蔽容器29内的树脂装载量是否达到要求，如不符合要求则重复第一树脂传输步骤S3和动力水回收步骤S4；

进料管道清洗S6：用去离子水D冲洗第一管道11、第二管道12、第五管道、第六管道中的任一根管道或多根管道；

第一吹扫步骤S7：用压缩空气E吹扫第一管道11、第二管道12、第三管道、第四管道中的任一根管道或多根管道；

卸料启动步骤S8：将槽车屏蔽容器29与卸料单元C对接；

卸料充水步骤S9：向槽车屏蔽容器29内充水以增强废树脂流动性；

第二树脂传输步骤S10：将槽车屏蔽容器29中的废树脂传输至第二废树脂收集罐37；

剩余量判断步骤S11：检测槽车屏蔽容器29中的废树脂的残余量是否满足要求，如不满足要求，则重复卸料充水步骤S9和第二树脂传输步骤S10；

卸料管道清洗步骤S12：用去离子水D冲洗第一管道11、第二管道12、第五管道、第七管道中的任一根管道或多根管道；

第二吹扫步骤S13：用压缩空气E吹扫第一管道11、第二管道12、第五管道、第七管道中的任一根管道或多根管道。

具体操作流程如图1-图3所示，废树脂转运槽车，通过第一管道11和第一管道11与废树脂进料单元B对接后，打开第十七阀门26、第十六阀门25、第十二阀门20、第十四阀门23、第十八阀门28、第四阀门7、第一阀门3、第九阀门15、第十阀门16，待离心泵灌满水后，启动离心泵。打开第十五阀门24、通过第一射流器21将第一废树脂收集罐17内的树脂输送至槽车屏蔽容器29内。当液位计2显示达设定数值时，首先关闭阀门第十五阀门24，然后停止离心泵，最后关闭其余所有阀门。然后进行除水工作，打开第十七阀门26、第十三阀门22、第十八阀门28、第六阀门9、第三阀门5、第九阀门15、第十一阀门18、第五阀门8，待离心泵灌满水后，启动离心泵，打开第十五阀门24和第十六阀门25将储水罐一中的水泵送至第二射流器10。利用第二射流器10抽吸槽车屏蔽容器29中的水，抽吸的水返回第一废树脂收集罐17内。当液位计2读数稳定后，首先关闭第十五阀门24、然后关闭离心泵，最后关闭其余所有阀门。通过液位计2检测槽车屏蔽容器29内树脂装载量是否达到要求。

如不符合要求则重新装填树脂后除水直至满足要求为止。然后进行管道清洗，打开第七阀门13、第六阀门9、第九阀门15、第十阀门16，引入去离子水D冲洗第一管道11、第二管道12，并将冲洗水排入第一废树脂收集罐17。冲洗完毕后，关闭所有阀门。最后进行压缩空气E吹扫，打开第八阀门14、第六阀门9、第九阀门15、第十阀门16，引入压缩空气E吹扫对管道进行吹扫排空，吹扫完毕后，关闭所有阀门，至此完成树脂的装载流程。

装有一定数量放射性废树脂的转运槽车行驶到卸料单元C厂房。

废树脂槽车屏蔽容器29通过第一管道11和第二管道12与废树脂卸料单元C对接后，进行废树脂的卸载流程。卸载前，需要向槽车屏蔽容器29内充水，以增强树脂流动性。打开第二十四阀门35、第二十五阀门39、第十九阀门30、第四阀门7、第一阀门3、第二十二阀门33、第二十三阀门34，启动螺杆泵，利用第二储水罐36中的水向槽车屏蔽容器29内充水。当高液位开关1触发时，关闭螺杆泵，关闭所有阀门。然后打开第二十四阀门35、第二十五阀门39、第二阀门4、第六阀门9、第二十二阀门33、第二十三阀门34，启动螺杆泵，将第二储水罐36的水泵送至第二射流器10的入水口，压力水在射流器内部形成局部真空，抽吸槽车屏蔽容器29内的废树脂并输送至卸料单元C的第二废树脂收集罐37内。卸载结束后，关闭螺杆泵，再关闭所有阀门。若槽车屏蔽容器29内废树脂残余量较多，则需继续向槽车屏蔽容器29充水，然后再次进行卸载。直到剩余量符合要求为止。然后进行管道清洗，打开第二十阀门31、第六阀门9、第二十二阀门33、第二十三阀门34，引入厂房去离子水D进行管道冲洗，冲洗完毕后关闭所有阀门，最后进行压空吹扫，打开第二十一阀门32、第六阀门9、第二十二阀门33、第二十三阀门34，引入厂房压缩空气E对管道进行吹扫，吹扫完毕后，关闭所有阀门，废树脂卸载流程结束。

本发明通过设置储水罐，并结合相应的工艺流程，解决了射流器转运树脂效率较低，产生的废水量大的问题，使得动力水可循环使用。

总之，从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现如下技术效果：

1、本发明的废树脂转运系统根据乏燃料后处理厂的布置特点，采用射流器作为废树脂转运的动力设备，射流器具有结构简单、免维护的特点，适用于放置在人员无法进入检修的设备室内使用。废树脂转运系统采用射流器等纯机械结构形式，使得树脂输送系统免维护。

2、通过设置设计储水罐和相关管道阀门，实现了废树脂在装载和卸载流程中动力水的循环使用，从而有效降低了工艺流程中产生的放射性废水量。

3、使用去离子水D和压缩空气E进行管道的清洗和吹扫，保证了管道的清洁性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。