CN207430800U - 一种核设施超声电化学放射性污染去污装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种核设施超声电化学放射性污染去污装置，属于核工业放射性废物处理领域。该装置兼备超声去污部分和电化学去污部分，包括电化学去污系统、超声波去污系统、电解液加热系统、电解液循环系统、控制器。该方法包括：(I)根据现场情况，在现场合理布置核设施超声电化学放射性污染去污装置。(II)向去污装置中加入去污剂，根据工件需求调节温度，打开电解液循环系统。(III)放置去污工件，设置电化学、超声波参数，根据去污情况调整时间。(IV)对去污后的工件进行清洗，再烘干。本实用新型采用将超声波与电化学两种方法相结合的新型综合去污工艺，具有二次废物产生量少，去污效率高，被去污工件表面电流分布均匀等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种核设施超声电化学放射性污染去污装置，属于核工业放射性废物处理领域。
背景技术
随着我国核电产业的高速发展，核电站产生的放射性废物越来越多，放射性废物的处理与去污是保证核电零部件的安全稳定运行的重要环节。由于核电站反应器内所含有的大量放射性物质，会在电站运行及维修当中附着在系统设备、工器具、地面、墙壁等表面，形成放射性污染，并伴随着人的活动，发生污染扩散，给电站的人员与环境带来安全隐患，因此有必要对放射性表面污染进行去污。
国外在核电站运行期间，特别是利用检修期间，为防止放射性污染的扩散和减少维修人员的受照剂量，在合理可行尽量低的辐射防护原则下，为保障核电站运行和操作人员的安全，定期对反应堆系统的设备进行有效的去污是降低核电站工作人员受照剂量，减少金属废物产生量的最有效方法。
清除表面污染的主要方法有：化学去污和非化学物理去污。常见的非化学去污方法有擦拭、表层剥离等；化学去污为用化学溶剂清洗污染区域、设施等。中物院曾用酸洗、表面活性剂溶液清洗、高分子成膜剥离等手段对一些设施进行去污工作，取得一定的效果解决一些试剂问题，但存在去污效果不理想和产生很多新的废物、废液等问题。目前，核设施去污已应用多种现代的物理和化学手段，如：超声、等离子体、激光等，电化学技术也不例外。美国圣地亚和洛斯阿拉莫斯实验室报道，将电化学去污应用于钚污染的去除，该成果被列为美国50年来取得的100项最重要成果之一，时至今日一些文献美国政府尚不允许对海外公开，这也显示电化学去污技术的优势。
实用新型内容
为了填补的现有核电设施去污装置的空白，本实用新型目的是提供一种核设施超声电化学放射性污染去污装置，解决现有技术中去污效果不理想和产生很多新的废物、废液等问题。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种核设施超声电化学放射性污染去污装置，该装置包括电化学去污系统、超声波去污系统、加热系统、电解液循环系统，具体结构如下：
(1)电化学去污系统包括电化学电源、电极、电化学去污槽，电极设置于电化学去污槽中，电化学电源与电极连接，电化学去污槽的侧部装有液位控制器、进水口、排水口、循环泵及电磁球阀，进水口、排水口上下设置，循环泵连接电磁球阀，循环泵和电磁球阀分别通过电解液循环管路连至电化学去污槽内形成电解液循环系统，通过电解液循环系统自动控制电化学去污槽内的电解液循环以及进水和排水，液位控制器控制液位；
(2)超声波去污系统采用变频式超声波发生器，变频式超声波发生器设置于电化学去污槽的下方；
(3)电解液加热系统的电加热器布置在电化学去污槽中的两端，电化学去污槽内盛有电解去污液，通过电加热器对电解去污液进行加热；
(4)电解液循环系统设置在与电化学去污槽相连接处，通过电解液循环系统上的电解液循环管路，使电解液形成循环，并保持电化学去污槽内电解液均匀加热。
所述的核设施超声电化学放射性污染去污装置，还包括控制器，电化学去污系统、超声波去污系统、加热系统、电解液循环系统分别与控制器相连，通过控制器实现对去污装置进行整体自动控制。
所述的核设施超声电化学放射性污染去污装置，电化学去污槽、循环泵和电磁球阀设置于基座上。
所述的核设施超声电化学放射性污染去污装置，电化学电源采用高频开关电源，电极选用不溶性阳极，不溶性阳极为钌、铱、钽、铑或钯的贵金属盐涂敷于钛基材的烧结结构，电化学去污槽采用304不锈钢槽，其底面和侧面采用圆角过渡。
本实用新型的优点及有益效果是：
1、本实用新型采用将超声波与电化学两种方法相结合的新型综合去污工艺，具有二次废物产生量少，去污效率高，被去污工件表面电流分布均匀等特点。
2、本实用新型在电化学去污系统中为了获得更加稳定、准确的电流，选用的是当今最先进的高频开关电源，该电源可提供精确，稳定的电流电压输出。
3、本实用新型电化学电极选用的是最新型的不溶性阳极，该阳极材料是由钌、铱、钽、铑、钯等贵金属盐涂敷于钛基材经高温烧结而成的。相对于传统的铂电极、铅电极，它具有电流高、效率高、优良的抗腐蚀性能、电极使用寿命长等优点。
4、本实用新型超声波去污系统是在传统超声波装置的基础上进行改进，改进成变频式超声波发生器，可针对不同的去污工件及现场去污条件选择适当的超声去污频率。
附图说明
图1-图3是本实用新型的核设施超声电化学放射性污染去污装置示意图。其中，图1是主视图；图2是俯视图；图3是立体图。
图中，1、电化学电源；2、液位控制器；3、电化学去污槽；4、电解液循环管路；5、基座；6、循环泵；7、电极；8、变频式超声波发生器；9、电磁球阀；10、排水口；11、进水口；12、控制器；13、导线；14、电加热器。
具体实施方式
如图1-图3所示，本实用新型核设施超声电化学放射性污染去污装置，兼备超声去污和电化学去污两种去污方法的优点，主要包括电化学去污系统、超声波去污系统、加热系统、电解液循环系统、控制器，具体结构如下：
(1)电化学去污系统包括电化学电源1、电极7、电化学去污槽3三部分，电极7设置于电化学去污槽3中，电化学电源1的输入端通过导线13与控制器12连接，电化学电源1的输出端通过导线13与电极7连接，电化学电源1采用高频开关电源，可提供精确，稳定的电流电压输出。电极7选用的是最新型的不溶性阳极，其阳极材料由钌、铱、钽、铑、钯等贵金属盐涂敷于钛基材经高温烧结而成的，具有电流高、效率高和优良的抗腐蚀性能，以及电极使用寿命长等优点。电化学去污槽3采用的是304不锈钢材料，其底面和侧面采用圆角过渡；电化学去污槽3的侧部装有液位控制器2、进水口11、排水口10、循环泵6及电磁球阀9，进水口11、排水口10上下设置，循环泵6连接电磁球阀9，电化学去污槽3、循环泵6和电磁球阀9设置于基座5上，循环泵6和电磁球阀9分别通过电解液循环管路4连至电化学去污槽3内形成电解液循环系统，通过电解液循环系统自动控制电化学去污槽3内的电解液循环以及进水和排水，液位控制器2可控制液位。
(2)超声波去污系统采用最先进的变频式超声波发生器8，变频式超声波发生器8设置于电化学去污槽3的下方，可针对不同的去污工件及现场去污条件选择适当的超声去污频率。
(3)电解液加热系统(电加热器14)布置在电化学去污槽3中的两端，电化学去污槽3内盛有电解去污液，通过电加热器14对电解去污液进行加热，加热温度0℃～70℃，加热时间50～70分钟(本实施例中，加热温度50℃，加热时间60分钟)。其中，电解去污液是浓度10wt％的磷酸。
(4)电解液循环系统设置在与电化学去污槽3相连接的地方，通过电解液循环系统上的电解液循环管路4，使电解液形成循环，保持电化学去污槽3内电解液均匀加热。
(5)控制器分别与电化学去污系统、超声波去污系统、加热系统、电解液循环系统相连，通过控制器实现对去污装置进行整体自动控制。
如图1-图3所示，本实用新型根据现场情况，在现场合理布置核设施超声电化学放射性污染去污装置，采用超声波与电化学两种方法相结合的新型综合去污工艺，包括以下几个步骤：
(1)在将本实用新型装置布置好后，向电化学去污槽3中加入配置好的电解去污液(浓度10wt％的磷酸)。根据工件需求调节温度，打开电解液循环系统。
(2)将被去污工件与电化学去污装置的电极7相连接，设置电化学去污相关技术参数，即工作时间、工作电压、工作电流密度。其中，工作时间范围为10～20min，工作电压范围为1～12V，工作电流密度范围为1A/dm2～25A/dm2(本实施例中，工作时间为15min，工作电压为5V，工作电流密度为10A/dm2)。
(3)针对不同的去污工件及现场去污条件设置超声波去污频率参数，选择适当的超声去污频率，以及超声振动时间。其中，超声去污频率范围为28kHZ～80kHZ，超声振动时间范围为5～15min(本实施例中，声去污频率为50kHZ～80kHZ，超声振动时间为10min)。
(4)当到达规定的去污时间后，将被去污的工件通过机械手臂取出，对去污后的工件进行清洗，再烘干。
(5)循环去污结束后，向电化学去污槽3内加入适量的pH调节剂，开启循环泵6，将电化学去污槽3内的pH值调节至中性。打开电化学去污系统的废水排放阀门(电磁球阀9)，通过排水口10将废水排放到特排装置中。
(6)废水排放后，将清水通过进水口11注入电化学去污系统中，开启循环泵6对系统内进行循环清洗1～2次。
根据上述的核设施超声电化学放射性污染去污装置相关步骤，即可对去污工件进行去污处理。
实施例结果表明，本实用新型所研制的核设施超声电化学放射性污染去污装置，兼备超声波去污和电化学去污两种去污方法的优点，具有二次废物产生量少，去污效率高，被去污工件表面电流分布均匀等特点，满足去污后物件无损配套测量及安全再用，保障核电站安全高效运行。
以上显示本实用新型装置的主要特征和技术优点，具有二次废物产生量少，去污效率高，被去污工件表面电流分布均匀等特点。本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型主要原理和试剂范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (4)
1.一种核设施超声电化学放射性污染去污装置，其特征在于，该装置包括电化学去污系统、超声波去污系统、加热系统、电解液循环系统，具体结构如下：
(1)电化学去污系统包括电化学电源、电极、电化学去污槽，电极设置于电化学去污槽中，电化学电源与电极连接，电化学去污槽的侧部装有液位控制器、进水口、排水口、循环泵及电磁球阀，进水口、排水口上下设置，循环泵连接电磁球阀，循环泵和电磁球阀分别通过电解液循环管路连至电化学去污槽内形成电解液循环系统，通过电解液循环系统自动控制电化学去污槽内的电解液循环以及进水和排水，液位控制器控制液位；
(2)超声波去污系统采用变频式超声波发生器，变频式超声波发生器设置于电化学去污槽的下方；
(3)电解液加热系统的电加热器布置在电化学去污槽中的两端，电化学去污槽内盛有电解去污液，通过电加热器对电解去污液进行加热；
(4)电解液循环系统设置在与电化学去污槽相连接处，通过电解液循环系统上的电解液循环管路，使电解液形成循环，并保持电化学去污槽内电解液均匀加热。
2.按照权利要求1所述的核设施超声电化学放射性污染去污装置，其特征在于，还包括控制器，电化学去污系统、超声波去污系统、加热系统、电解液循环系统分别与控制器相连，通过控制器实现对去污装置进行整体自动控制。
3.按照权利要求1所述的核设施超声电化学放射性污染去污装置，其特征在于，电化学去污槽、循环泵和电磁球阀设置于基座上。
4.按照权利要求1所述的核设施超声电化学放射性污染去污装置，其特征在于，电化学电源采用高频开关电源，电极选用不溶性阳极，不溶性阳极为钌、铱、钽、铑或钯的贵金属盐涂敷于钛基材的烧结结构，电化学去污槽采用304不锈钢槽，其底面和侧面采用圆角过渡。
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