地下核电站固态放射性废物连续减容系统及其使用方法
阅读说明：本技术 地下核电站固态放射性废物连续减容系统及其使用方法 (Continuous volume reduction system for solid radioactive wastes of underground nuclear power station and application method thereof ) 是由 钮新强 刘海波 张涛 喻飞 苏毅 张顺 袁博 刘爽 陈昕 吴为果 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种地下核电站固态放射性废物连续减容系统,涉及核电技术。它包括一级分拣管、二级分拣管一支路和二级分拣管二支路；一级分拣管上有一级辐射探测器；二级分拣管一支路上有二级一支路辐射探测器；二级分拣管二支路上有二级二支路辐射探测器；一级分拣管、二级分拣管一支路、二级分拣管二支路、三级分拣管一支、三级分拣管二支路、三级分拣管四支路和三级分拣管五支路为可连续运送固体物体的机构。本发明将固态放射性废物按辐射水平分类,筛选出可排放的低水平放射性废物,达到减容的目的。本发明还涉及这种地下核电站固态放射性废物连续减容系统的使用方法。(The invention discloses a continuous volume reduction system for solid radioactive wastes of an underground nuclear power station, and relates to a nuclear power technology. The sorting device comprises a first-stage sorting pipe, a first branch of a second-stage sorting pipe and a second branch of the second-stage sorting pipe; a first-level radiation detector is arranged on the first-level sorting pipe; a second grade branch radiation detector is arranged on a branch of the second grade sorting pipe; a second-stage two-branch radiation detector is arranged on a second branch of the second-stage sorting pipe; the first-level sorting pipe, the first branch of the second-level sorting pipe, the second branch of the second-level sorting pipe, the first branch of the third-level sorting pipe, the second branch of the third-level sorting pipe, the fourth branch of the third-level sorting pipe and the fifth branch of the third-level sorting pipe are mechanisms capable of continuously conveying solid objects. The invention classifies the solid radioactive waste according to the radiation level, screens the low-level radioactive waste which can be discharged, and achieves the purpose of volume reduction. The invention also relates to a using method of the continuous volume reduction system for the solid radioactive wastes of the underground nuclear power station.)
技术领域
本发明涉及核电技术，更具体地说它是一种地下核电站固态放射性废物连续减容系统。本发明还涉及这种地下核电站固态放射性废物连续减容系统的使用方法。
背景技术
地下核电站将涉核厂房置于地下，利用地下岩体的防护、包容作用，限制潜在的放射性物质向环境释放，提高了核电站安全性，为我国核电安全发展提供了新思路。
核反应堆在正常的运行、检修过程中会产生大量固态放射性废物，这些固态放射性废物都必须经处理后存储处置，为减小处置空间、降低运输、处置成本，通常采用大型压缩机将固体废物压实后固化在混凝土桶内或压实在金属桶内；这种处理方式对放射性废物产出量固定的正常运行的反应堆来说是合理可行的。
但反应堆发生严重事故后，产生大量放射性物质释放，因放射性沾染影响，反应堆周边的土地等环境也产生放射性，此时，在放射性污染去污清理时，需要将带放射性沾染的泥土一同作为固体废物处理；如某核事故后，为恢复环境，日本政府铲除污染区域地表10cm厚的土壤，并将这些受污染的土壤集中打包处理，但因受污染的土壤过多，只能大量地堆积在临时的放置场地；这种情况下，现有技术存在减容效果小、成本高、不能连续持续运行等缺点；如中国专利：固态放射性废物减容装置(申请号： 201120089932.X)利用电加热、水加热、微波加热等方式除去固态放射性废物中的水，达到减容的目的，但该方案仅除去了含水成分，减容比小，且不能连续运行，能耗高。
因此，研发一种地下核电站固态放射性废物连续减容系统很有必要。
发明内容
本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种地下核电站固态放射性废物连续减容系统。
本发明的第二目的是提供这种地下核电站固态放射性废物连续减容系统的使用方法。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：地下核电站固态放射性废物连续减容系统，其特征在于：包括一级分拣管、二级分拣管一支路和二级分拣管二支路，所述一级分拣管一端与动力装置连接、另一端与一级换向阀连接；
所述二级分拣管一支路一端与一级换向阀连接，另一端与二级一支路换向阀连接；三级分拣管一支和三级分拣管二支路均与二级一支路换向阀连接；
所述二级分拣管二支路一端与一级换向阀连接，另一端与二级二支路换向阀连接；三级分拣管四支路和三级分拣管五支路均与二级二支路换向阀连接；
所述一级分拣管上有一级辐射探测器，所述辐射探测器的反馈信号与动力装置和一级换向阀相连；
所述二级分拣管一支路上有二级一支路辐射探测器，所述二级一支路辐射探测器的反馈信号与二级一支路换向阀相连；
所述二级分拣管二支路上有二级二支路辐射探测器，所述二级二支路辐射探测器的反馈信号与二级二支路换向阀相连；
一级分拣管、二级分拣管一支路、二级分拣管二支路、三级分拣管一支、三级分拣管二支路、三级分拣管四支路和三级分拣管五支路为可连续运送固体物体的机构。
在上述技术方案中，所述一级辐射探测器、二级一支路辐射探测器和二级二支路辐射探测器两侧均位于上屏蔽层和下屏蔽层之间。
在上述技术方案中，所述一级分拣管、二级分拣管一支路、二级分拣管二支路、三级分拣管一支、三级分拣管二支路、三级分拣管四支路和三级分拣管五支路的宽度在0.5cm至50cm之间。
为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：地下核电站固态放射性废物连续减容系统的方法，其特征在于，以A、B、C三个放射性水平设定四个放射性水平区间段；
其中，放射性水平超过A时，分拣出的放射性废物不可重复利用；放射性水平在AB之间时需经过处理后才能重复使用；在BC之间时限制性使用；，在C以下时无使用限制；
包括以下步骤：
步骤1：固态放射性废物通过一级分拣管送至一级辐射探测器处探测放射性强度，一级辐射探测器的探测信号传输至一级换向阀；若固态放射性废物放射性水平大于B，则一级换向阀将其转送至二级分拣管一支路，若固态放射性废物放射性水平小于B，则将其转送至二级分拣管二支路；
步骤2：固态放射性废物通过二级分拣管一支路送至二级一支路辐射探测器处探测放射性强度，二级一支路辐射探测器的探测信号传输至二级一支路换向阀；若固态放射性废物放射性水平大于A，则二级一支路换向阀将其转送至三级分拣管一支，若固态放射性废物放射性水平在AB之间，则将其转送至三级分拣管二支；
步骤3：固态放射性废物通过二级分拣管二支路送至二级二支路辐射探测器处探测放射性强度，二级二支路辐射探测器的探测信号传输至二级二支路换向阀；若固态放射性废物放射性水平位于BC之间，则二级二支路换向阀将其转送至三级分拣管三支，若固态放射性废物放射性水平小于C，则将其转送至三级分拣管四支；完成根据固态放射性废物的放射性水平分类和分离减容的目标。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明通过将固态放射性废物细分成连续的小段，连续地截取一小段监测其放射性水平，并通过测量信号控制动力装置和换向阀，根据该小段放射性废物的放射性水平将其传向不同的分支支路进行处理，达到固态放射性废物按放射性水平区间分类、减容的目的。
2)本发明可以连续运行，处理能力大幅增加。
3)本发明将固态放射性废物按辐射水平分类，筛选出可排放的低水平放射性废物，达到减容的目的。
4)本发明可无限串联，根据实际需要实现放射性废物精细分类。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的原理图。
其中，1-一级分拣管，11-动力装置，12-一级换向阀，2-二级分拣管一支路，21-二级一支路换向阀，22-三级分拣管一支，23-三级分拣管二支路，3-二级分拣管二支路，31-二级二支路换向阀，32-三级分拣管四支路， 33-三级分拣管五支路，41-一级辐射探测器，42-二级一支路辐射探测器， 43-二级二支路辐射探测器，51-上屏蔽层，52-下屏蔽层，61-含放射性的分拣段，62-不含放射性的分拣段，63-被污染的土壤，64-放射性污染物。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点变得更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：地下核电站固态放射性废物连续减容系统，包括一级分拣管1、二级分拣管一支路2和二级分拣管二支路3，所述一级分拣管1 一端与动力装置11连接、另一端与一级换向阀12连接；
所述二级分拣管一支路2一端与一级换向阀12连接，另一端与二级一支路换向阀21连接；三级分拣管一支22和三级分拣管二支路23均与二级一支路换向阀21连接；
所述二级分拣管二支路3一端与一级换向阀12连接，另一端与二级二支路换向阀31连接；三级分拣管四支路32和三级分拣管五支路33均与二级二支路换向阀31连接；
所述一级分拣管1上有一级辐射探测器41，所述辐射探测器41的反馈信号与动力装置11和一级换向阀12相连；
所述二级分拣管一支路2上有二级一支路辐射探测器42，所述二级一支路辐射探测器42的反馈信号与二级一支路换向阀21相连；
所述二级分拣管二支路3上有二级二支路辐射探测器43，所述二级二支路辐射探测器43的反馈信号与二级二支路换向阀31相连；
一级分拣管1、二级分拣管一支路2、二级分拣管二支路3、三级分拣管一支22、三级分拣管二支路23、三级分拣管四支路32和三级分拣管五支路33为可连续运送固体物体的机构，如管道、传输皮带等。
所述一级辐射探测器41、二级一支路辐射探测器42和二级二支路辐射探测器43两侧均位于上屏蔽层51和下屏蔽层52之间；上屏蔽层51和下屏蔽层52材料为铅、钡、重晶石等大原子序数材料，可对核辐射有效屏蔽，使辐射探测器仅仅探测上屏蔽层51和下屏蔽层52之间管道上未屏蔽段的固态放射性废物的辐射强度。
所述一级分拣管1、二级分拣管一支路2、二级分拣管二支路3、三级分拣管一支22、三级分拣管二支路23、三级分拣管四支路32和三级分拣管五支路33的宽度在0.5cm至50cm之间，可确保放射性污染核素分布尽可能集中。
地下核电站固态放射性废物连续减容系统的方法，其特征在于，以A、 B、C三个放射性水平设定四个放射性水平区间段；
其中，放射性水平超过A时，分拣出的放射性废物不可重复利用；放射性水平在AB之间时需经过处理后才能重复使用；在BC之间时限制性使用；，在C以下时无使用限制；
包括以下步骤：
步骤1：固态放射性废物通过一级分拣管1送至一级辐射探测器41处探测放射性强度，一级辐射探测器41的探测信号传输至一级换向阀12；若固态放射性废物放射性水平大于B，则一级换向阀12将其转送至二级分拣管一支路2，若固态放射性废物放射性水平小于B，则将其转送至二级分拣管二支路3；
步骤2：固态放射性废物通过二级分拣管一支路2送至二级一支路辐射探测器42处探测放射性强度，二级一支路辐射探测器42的探测信号传输至二级一支路换向阀21；若固态放射性废物放射性水平大于A，则二级一支路换向阀21将其转送至三级分拣管一支22，若固态放射性废物放射性水平在AB之间，则将其转送至三级分拣管二支23；
步骤3：固态放射性废物通过二级分拣管二支路3送至二级二支路辐射探测器43处探测放射性强度，二级二支路辐射探测器43的探测信号传输至二级二支路换向阀31；若固态放射性废物放射性水平位于BC之间，则二级二支路换向阀31将其转送至三级分拣管三支32，若固态放射性废物放射性水平小于C，则将其转送至三级分拣管四支33；完成根据固态放射性废物的放射性水平分类和分离减容的目标。
实际使用中，在液体溶液中，溶质均匀分布在液体内，液体内任意一点的溶质分布均相同，而固态放射性废物与此有很大差异，通常固态放射性废物为核沾染废物，放射性核素落在固体上，因难以在微观层面将其分离，只能将此固体整体作为固态放射性废物一同处理(核电站正常运行、检修等都如此处理)；典型情形如某核事故中的去污，为降低环境放射性水平，日本政府将污染区域地表10厘米的土壤全部“刮走”收集，并以固态放射性废物对待；这种处理方式产生了约2200万立方“固态放射性废物”，给储存、维护、处理带来极大的压力；而实际上，真正具有放射性的物质，只占其万分之一不到，困难的是无法将其同土壤分离开。
若每公斤土壤超过8000贝克的辐射，该块土壤便应被当做固态放射性废物处理，福岛的做法是将这1公斤土壤整体作为固态放射性废物处理；
若使用本发明进行处理，以每公斤土壤体积1000立方厘米计算，分拣管直径为0.5厘米时，其分拣长度为5096厘米，当辐射探测器探头尺寸为 0.5厘米时，探测时有效分拣段数为10191段；即使极端情况，8000贝克的放射性物质均匀分布时，仍然有2191段不含放射性的土壤被分离开，即分离效率为21.5％。
如图2所示，含放射性的分拣段61被识别并分拣开，而不含放射性的分拣段62被排除；实际情况中，放射性物质以固态微粒的形式存在，其集中程度很高，因此，10191段中，极大概率出现放射性水平很高的测量段，实际分离效率远高于21.5％，即原来1公斤的土壤固态放射性废物经处理后，最多只有0.215公斤的土壤固态放射性废物。
其它未说明的部分均属于现有技术。
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