核電廠放射性廢物水泥固化線的分析和改進(jìn)

余迎++陳海橋

摘 要：核電站的運(yùn)行與維護(hù)產(chǎn)生的放射性廢物采用水泥固化線進(jìn)行處理，由于放射性廢物處理的特殊性和水泥固化工藝的復(fù)雜性，水泥固化線必須具有高度的可靠性和安全性。通過對(duì)核電站桶內(nèi)混合式和桶外混合式水泥固化線的安全性和可靠性進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：核電站 放射性廢物 水泥固化 分析 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TL941 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0063-02

核電廠的運(yùn)行與維護(hù)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的放射性廢物，包括蒸殘液、廢樹脂及廢過濾器芯等，這些放射性廢物經(jīng)過處理，在核電廠儲(chǔ)存一段時(shí)間后送至放射性處置場(chǎng)處置。核電廠通常采用的處理方法是水泥固化法。目前，國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的及在建的所有壓水堆核電站都采用了水泥固化技術(shù)處理放射性廢物。

1 水泥固化原理

水泥固化法是以硅酸鹽水泥基材作為放射性廢料的固化材料，通過機(jī)械固化、吸附固化和化學(xué)固化對(duì)廢料中核素離子起到固化作用。固化放射性廢物的水泥固化體是一個(gè)不均勻的多相體系，由固相、少量液體和空氣組成。其中，固相主要由各種水化產(chǎn)物、殘余熟料和廢物等構(gòu)成，而少量液體則存在于體系的孔隙中。整個(gè)體系對(duì)于核素的滯留作用主要有三種：固溶作用、吸附作用和包容作用。水泥固化法具有處理過程簡(jiǎn)單，加工技術(shù)良好，固化產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)。

2 水泥固化處理工藝

國(guó)內(nèi)已運(yùn)行及在建的核電廠均采用水泥固化線進(jìn)行放射性廢物的固化處理，實(shí)現(xiàn)了放射性廢物固化處理的自動(dòng)化，按照水泥固化處理工藝的不同，可以分為桶內(nèi)攪拌水泥固化線和桶外攪拌水泥固化線。桶內(nèi)攪拌水泥固化線和桶外攪拌水泥固化線的原理示意圖見圖1。

2.1 桶內(nèi)攪拌固化線

桶內(nèi)攪拌是將廢物、水泥和添加劑分別加入到廢物桶內(nèi)，放入攪拌槳進(jìn)行攪拌。充分?jǐn)嚢杈鶆蚝筇岢鰯嚢铇缓笊w上桶蓋。整條固化線由7段不同的輥道組成，裝有水泥的鋼桶從起始工位經(jīng)過渡工位被輸送到取封蓋工位，揭去桶蓋后，送到攪拌工位，加入放射性廢液[1]。放射性廢液經(jīng)計(jì)量罐逐罐計(jì)量，借助重力作用進(jìn)入桶中，與添加劑混合均勻。由螺旋輸送器將干料，逐漸加入桶中，與廢液在桶內(nèi)混合均勻。為避免廢液因來不及被水泥吸收而溢出，廢液的添加分3～4次進(jìn)行。每次加完廢液后，插入攪拌槳進(jìn)行攪拌。隨著廢液的增加，逐漸增加攪拌槳的插入深度。最后一次加廢液后，攪拌槳浸沒在液面之下并高速旋轉(zhuǎn)，將廢液與水泥充分混合均勻。混合廢樹脂時(shí)，還要加入除鹽水。攪拌完畢，將攪拌槳置入廢物桶中一起固化[2]。

2.2 桶外攪拌固化線

桶外攪拌是將廢物、水泥和添加劑在專門的混合容器中以一定的比例混合均勻后注入廢物桶中。水泥固化線采用桶外混合方式處理廢液，待固化的濃縮液貯存在濃縮液貯槽內(nèi)，廢樹脂貯存在廢樹脂貯槽內(nèi)，固化濃縮液和廢樹脂及固定廢過濾器芯用的濕混合料配制在水泥固化線的混合容器中進(jìn)行。固化濃縮液或廢樹脂時(shí)，先將經(jīng)過計(jì)量的濃縮液或廢樹脂送入混合器，加入干的混合料混合均勻，然后裝入包裝容器[3]。

2.3 桶外攪拌技術(shù)與桶內(nèi)攪拌技術(shù)的比較

桶外攪拌技術(shù)與桶內(nèi)攪拌技術(shù)的對(duì)比情況。

桶內(nèi)攪拌技術(shù)有較多的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)成熟可靠，是目前國(guó)內(nèi)核電廠水泥固化采用較多的一種技術(shù)，無論從設(shè)備可運(yùn)行性、可檢修性均得到驗(yàn)證，具有較好的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行操作人員對(duì)桶內(nèi)攪拌運(yùn)行操作相對(duì)熟悉，有較多的可借鑒的操作經(jīng)驗(yàn)。

桶外攪拌技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)核電廠還沒有可以借鑒的工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備的調(diào)試、配方的優(yōu)化還需要進(jìn)一步完善，調(diào)試過程中暴露出的問題還需要進(jìn)一步整改，國(guó)內(nèi)可借鑒的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少。

3 水泥固化線技術(shù)分析

3.1 主要結(jié)構(gòu)

桶內(nèi)攪拌水泥固化線由攪拌電機(jī)、振動(dòng)電機(jī)等傳動(dòng)件，以及攪拌槳、振動(dòng)電機(jī)、干料下料管、通風(fēng)管等組件組成。振動(dòng)電機(jī)用于振動(dòng)去污。安全措施包括應(yīng)急升降裝置用以提升攪拌槳設(shè)備；儀表主要有公轉(zhuǎn)限位和安全位開關(guān)、升降上下限位和安全位開關(guān)、鋼桶與密封罩貼合限位、安全位開關(guān)、液位檢測(cè)儀表等組成。

桶外攪拌水泥固化線由攪拌電機(jī)、攪拌槳、混合器桶體、包含旋轉(zhuǎn)和升降電機(jī)的沖洗裝置、干混料進(jìn)料裝置和排料裝置等組成。攪拌槳為S形平底結(jié)構(gòu)，與攪拌軸采用花鍵連接，攪拌軸由主電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并配備備用電機(jī)；安全措施包括備用攪拌電機(jī)、下料閥門手動(dòng)打開裝置；儀表主要有液位檢測(cè)儀表、沖洗升降上下限位開關(guān)、干混料、排料閥開關(guān)狀態(tài)反饋信號(hào)開關(guān)、鋼桶頂升限位和安全位開關(guān)等組成。

3.2 安全性

（1）桶內(nèi)攪拌。

由于桶內(nèi)攪拌是在廢物桶內(nèi)進(jìn)行攪拌，水泥漿的流動(dòng)性引起的安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小；流動(dòng)度較低或較粘稠會(huì)產(chǎn)生槳葉旋轉(zhuǎn)困難以及槳葉變形等風(fēng)險(xiǎn)，但其維修工作量相對(duì)較低。應(yīng)急處理相對(duì)較簡(jiǎn)單，可以通過提升槳葉來將廢物桶運(yùn)出后來處理；在電源失電狀況下應(yīng)急處理措施相對(duì)簡(jiǎn)單，可以通過手搖將槳葉提離廢物桶。

（2）桶外攪拌。

由于桶外攪拌是在桶外進(jìn)行攪拌，結(jié)束后灌入桶內(nèi)，所以要求水泥漿必須有好的流動(dòng)性，流動(dòng)度較低或較粘稠對(duì)排料的順暢性不利，會(huì)產(chǎn)生排料不完全或不暢的風(fēng)險(xiǎn)，極端情況下的處理相對(duì)較復(fù)雜；在電源失電狀況下應(yīng)急處理措施相對(duì)復(fù)雜，需增加一路備用電源作為保障，并需固化配方在應(yīng)急處理時(shí)間內(nèi)保持的流動(dòng)性。

3.3 可靠性

（1）桶內(nèi)攪拌。

在桶底部和四周都會(huì)存在攪拌死區(qū)，若水泥漿粘度高，會(huì)存在攪拌不充分現(xiàn)象。若干混料內(nèi)有異物，可能造成槳葉憋死、變形，螺帶槳與鋼桶加強(qiáng)環(huán)卡死無法提升現(xiàn)象。若出現(xiàn)濕混料初凝速度快情況，由于其攪拌時(shí)間較長(zhǎng)，在攪拌過程中會(huì)造成槳葉凝固在桶內(nèi)，需要切割或拆卸槳葉處理。切割或拆卸槳葉時(shí)，需先將槳葉上部圓形筒拆除或切割處理后，才能進(jìn)行槳葉的拆除工作。槳葉清洗去污困難，利用高壓水進(jìn)行清洗，會(huì)造成其它設(shè)備污染，只能采取槳葉振動(dòng)或攪拌清水自清洗，一方面澄清桶內(nèi)積累一定量的泥漿后必須更換澄清桶，否則槳葉無法沒入水中清洗，將產(chǎn)生大量廢水，且桶內(nèi)沉積水泥厚度無法監(jiān)測(cè)，也增大了廢物量；另一方面攪拌槳上也會(huì)有淤積水泥，無法清理徹底，水泥會(huì)越積越厚，最后只能人工清理。endprint

（2）桶外攪拌。

混合器攪拌槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，會(huì)將濕混料甩至混合器上部，濕混料凝固后，會(huì)堵塞濕料、干料的下料口，導(dǎo)致混合器無法進(jìn)行固化，一旦堵塞只能將整個(gè)下料閥拆除，進(jìn)行疏通。每次進(jìn)行固化后，混合器排料口會(huì)殘存一定的濕混料，使得排料閥無法關(guān)到位，造成混合器內(nèi)液體流失。如長(zhǎng)期運(yùn)行，排料閥無法保證密封。混合器的沖洗效果不佳，每次完成固化操作，沖洗后攪拌槳上始終會(huì)殘存一部分濕混料，殘存的固化物累積無法保證壽期內(nèi)混合器一直可用。混合器與其他設(shè)備、管道的連接處采用的是橡膠墊片，易老化導(dǎo)致密封失效。桶外混合器對(duì)水泥干混料的加料速度有一定的要求，干料加入速度過快易造成混合不均或形成大的濕水泥塊，出現(xiàn)“水包泥”的現(xiàn)象，會(huì)影響固化體性能。桶外攪拌對(duì)設(shè)備計(jì)量精度的要求高，易因配比的波動(dòng)，導(dǎo)致濕混料的凝固變快，發(fā)生濕混料凝固在混合器內(nèi)的事件。

4 改進(jìn)措施

4.1 桶內(nèi)攪拌固化線的改進(jìn)措施

桶內(nèi)攪拌固化線技術(shù)上相對(duì)成熟，主要的改進(jìn)措施是對(duì)攪拌槳進(jìn)行改進(jìn)。秦山核電廠放射性廢液水泥固化系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用平面型攪拌槳，用這種攪拌槳混合的固化體的均勻性差，分層現(xiàn)象較為嚴(yán)重，而且攪拌過程中廢液容易從桶中溢出來。由于出現(xiàn)飛濺問題，桶內(nèi)放射性廢物裝填率只有約70%。改進(jìn)采用自潔凈行星式雙螺旋結(jié)構(gòu)的攪拌裝置，攪拌槳繞著桶中心既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，還可以上下移動(dòng)，保證桶內(nèi)的每個(gè)地方都能被攪拌，并設(shè)有應(yīng)急提升機(jī)構(gòu)，停電時(shí)，可以手動(dòng)將攪拌槳從桶中提升起來，避免被水泥漿凝固在桶中。該攪拌裝置結(jié)構(gòu)合理，攪拌過程中廢液飛濺小，自身體積較小，不但解決了廢物的均勻性問題，而且將最終廢物的裝填率提高到了95%左右。

4.2 桶外攪拌固化線的改進(jìn)措施

桶外攪拌技術(shù)具有攪拌效率高、攪拌均勻、填充率高等優(yōu)勢(shì)，但由于其自身特點(diǎn)，對(duì)水泥漿流動(dòng)性要求較高，否則會(huì)引起混合物料排出不完全風(fēng)險(xiǎn)。基于上述原因，有以下改進(jìn)措施：

（1）雙路供電電源。

增設(shè)一路供電電源，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能，保證設(shè)備用電的安全性。

（2）攪拌備用電機(jī)。

水泥固化線混合器除了正常運(yùn)行的攪拌電機(jī)外，配備一臺(tái)備用電機(jī)，如主電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，可切換至備用電機(jī)完成物料排出操作。

（3）手動(dòng)下料應(yīng)急裝置。

混合器下料閥設(shè)計(jì)手動(dòng)打開裝置，如混合器在攪拌完成后，排料閥出現(xiàn)故障無法打開時(shí)，可通過設(shè)置手動(dòng)裝置打開下料閥，完成排料操作。

（4）計(jì)量裝置。

增加混合器液位計(jì)，在混合器內(nèi)液體量加入到位后、干混料加入到混合器前，通過液位計(jì)的測(cè)量值對(duì)實(shí)際加入的液體量進(jìn)行再次確認(rèn)，更加可靠地確保實(shí)際液體加入量滿足配方設(shè)計(jì)要求，避免液體量少而出現(xiàn)混合物粘稠排料不完全的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）攪拌器桶體分段設(shè)計(jì)。

混合器桶體和攪拌槳軸組件采用模塊化的分段設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生物料排出不完全的極端事故時(shí)，可將包含物料的桶體模塊快速拆出并釋放在輥道上的專用運(yùn)輸托盤上；利用手動(dòng)卷揚(yáng)裝置將桶體模塊拉出，并運(yùn)輸至廢物暫存庫儲(chǔ)存。

（6）冗余設(shè)計(jì)。

旋轉(zhuǎn)輥道、升降機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)冗余設(shè)計(jì)，設(shè)置手動(dòng)拖拽系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)輥道無法運(yùn)行的工況，以便將廢物桶移出后對(duì)設(shè)施進(jìn)行維修。

5 結(jié)語

核電站的運(yùn)行與維護(hù)產(chǎn)生的放射性廢物采用水泥固化線進(jìn)行處理，由于放射性廢物處理的特殊性和水泥固化工藝的復(fù)雜性，水泥固化線必須具有高度的可靠性和安全性。國(guó)內(nèi)核電站放射性廢物水泥固化線主要有桶內(nèi)攪拌工藝和桶外攪拌工藝，從發(fā)展趨勢(shì)看，桶外混合攪拌工藝將逐漸占主導(dǎo)地位。通過對(duì)核電站桶內(nèi)混合式和桶外混合式水泥固化線的技術(shù)分析，從安全性和可靠性方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，為核電廠放射性廢物水泥固化線的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳良，陳莉，李均華.壓水堆核電站放射性廢液水泥固化技術(shù)分析[J].核動(dòng)力工程，2009，30（2）：113.

[2] 黃來喜，何文新，陳德淦.大亞灣核電站放射性固體廢物管理[J].輻射防護(hù)， 2004，24（3）：211.

[3] 李洪輝，范智文.核電站放射性廢物水泥固化處理[J].輻射防護(hù)通訊，2010，30（3）：34.endprint

（2）桶外攪拌。

混合器攪拌槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，會(huì)將濕混料甩至混合器上部，濕混料凝固后，會(huì)堵塞濕料、干料的下料口，導(dǎo)致混合器無法進(jìn)行固化，一旦堵塞只能將整個(gè)下料閥拆除，進(jìn)行疏通。每次進(jìn)行固化后，混合器排料口會(huì)殘存一定的濕混料，使得排料閥無法關(guān)到位，造成混合器內(nèi)液體流失。如長(zhǎng)期運(yùn)行，排料閥無法保證密封。混合器的沖洗效果不佳，每次完成固化操作，沖洗后攪拌槳上始終會(huì)殘存一部分濕混料，殘存的固化物累積無法保證壽期內(nèi)混合器一直可用。混合器與其他設(shè)備、管道的連接處采用的是橡膠墊片，易老化導(dǎo)致密封失效。桶外混合器對(duì)水泥干混料的加料速度有一定的要求，干料加入速度過快易造成混合不均或形成大的濕水泥塊，出現(xiàn)“水包泥”的現(xiàn)象，會(huì)影響固化體性能。桶外攪拌對(duì)設(shè)備計(jì)量精度的要求高，易因配比的波動(dòng)，導(dǎo)致濕混料的凝固變快，發(fā)生濕混料凝固在混合器內(nèi)的事件。

4 改進(jìn)措施

4.1 桶內(nèi)攪拌固化線的改進(jìn)措施

桶內(nèi)攪拌固化線技術(shù)上相對(duì)成熟，主要的改進(jìn)措施是對(duì)攪拌槳進(jìn)行改進(jìn)。秦山核電廠放射性廢液水泥固化系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用平面型攪拌槳，用這種攪拌槳混合的固化體的均勻性差，分層現(xiàn)象較為嚴(yán)重，而且攪拌過程中廢液容易從桶中溢出來。由于出現(xiàn)飛濺問題，桶內(nèi)放射性廢物裝填率只有約70%。改進(jìn)采用自潔凈行星式雙螺旋結(jié)構(gòu)的攪拌裝置，攪拌槳繞著桶中心既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，還可以上下移動(dòng)，保證桶內(nèi)的每個(gè)地方都能被攪拌，并設(shè)有應(yīng)急提升機(jī)構(gòu)，停電時(shí)，可以手動(dòng)將攪拌槳從桶中提升起來，避免被水泥漿凝固在桶中。該攪拌裝置結(jié)構(gòu)合理，攪拌過程中廢液飛濺小，自身體積較小，不但解決了廢物的均勻性問題，而且將最終廢物的裝填率提高到了95%左右。

4.2 桶外攪拌固化線的改進(jìn)措施

桶外攪拌技術(shù)具有攪拌效率高、攪拌均勻、填充率高等優(yōu)勢(shì)，但由于其自身特點(diǎn)，對(duì)水泥漿流動(dòng)性要求較高，否則會(huì)引起混合物料排出不完全風(fēng)險(xiǎn)。基于上述原因，有以下改進(jìn)措施：

（1）雙路供電電源。

增設(shè)一路供電電源，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能，保證設(shè)備用電的安全性。

（2）攪拌備用電機(jī)。

水泥固化線混合器除了正常運(yùn)行的攪拌電機(jī)外，配備一臺(tái)備用電機(jī)，如主電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，可切換至備用電機(jī)完成物料排出操作。

（3）手動(dòng)下料應(yīng)急裝置。

混合器下料閥設(shè)計(jì)手動(dòng)打開裝置，如混合器在攪拌完成后，排料閥出現(xiàn)故障無法打開時(shí)，可通過設(shè)置手動(dòng)裝置打開下料閥，完成排料操作。

（4）計(jì)量裝置。

增加混合器液位計(jì)，在混合器內(nèi)液體量加入到位后、干混料加入到混合器前，通過液位計(jì)的測(cè)量值對(duì)實(shí)際加入的液體量進(jìn)行再次確認(rèn)，更加可靠地確保實(shí)際液體加入量滿足配方設(shè)計(jì)要求，避免液體量少而出現(xiàn)混合物粘稠排料不完全的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）攪拌器桶體分段設(shè)計(jì)。

混合器桶體和攪拌槳軸組件采用模塊化的分段設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生物料排出不完全的極端事故時(shí)，可將包含物料的桶體模塊快速拆出并釋放在輥道上的專用運(yùn)輸托盤上；利用手動(dòng)卷揚(yáng)裝置將桶體模塊拉出，并運(yùn)輸至廢物暫存庫儲(chǔ)存。

（6）冗余設(shè)計(jì)。

旋轉(zhuǎn)輥道、升降機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)冗余設(shè)計(jì)，設(shè)置手動(dòng)拖拽系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)輥道無法運(yùn)行的工況，以便將廢物桶移出后對(duì)設(shè)施進(jìn)行維修。

5 結(jié)語

核電站的運(yùn)行與維護(hù)產(chǎn)生的放射性廢物采用水泥固化線進(jìn)行處理，由于放射性廢物處理的特殊性和水泥固化工藝的復(fù)雜性，水泥固化線必須具有高度的可靠性和安全性。國(guó)內(nèi)核電站放射性廢物水泥固化線主要有桶內(nèi)攪拌工藝和桶外攪拌工藝，從發(fā)展趨勢(shì)看，桶外混合攪拌工藝將逐漸占主導(dǎo)地位。通過對(duì)核電站桶內(nèi)混合式和桶外混合式水泥固化線的技術(shù)分析，從安全性和可靠性方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，為核電廠放射性廢物水泥固化線的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳良，陳莉，李均華.壓水堆核電站放射性廢液水泥固化技術(shù)分析[J].核動(dòng)力工程，2009，30（2）：113.

[2] 黃來喜，何文新，陳德淦.大亞灣核電站放射性固體廢物管理[J].輻射防護(hù)， 2004，24（3）：211.

[3] 李洪輝，范智文.核電站放射性廢物水泥固化處理[J].輻射防護(hù)通訊，2010，30（3）：34.endprint

（2）桶外攪拌。

混合器攪拌槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，會(huì)將濕混料甩至混合器上部，濕混料凝固后，會(huì)堵塞濕料、干料的下料口，導(dǎo)致混合器無法進(jìn)行固化，一旦堵塞只能將整個(gè)下料閥拆除，進(jìn)行疏通。每次進(jìn)行固化后，混合器排料口會(huì)殘存一定的濕混料，使得排料閥無法關(guān)到位，造成混合器內(nèi)液體流失。如長(zhǎng)期運(yùn)行，排料閥無法保證密封。混合器的沖洗效果不佳，每次完成固化操作，沖洗后攪拌槳上始終會(huì)殘存一部分濕混料，殘存的固化物累積無法保證壽期內(nèi)混合器一直可用。混合器與其他設(shè)備、管道的連接處采用的是橡膠墊片，易老化導(dǎo)致密封失效。桶外混合器對(duì)水泥干混料的加料速度有一定的要求，干料加入速度過快易造成混合不均或形成大的濕水泥塊，出現(xiàn)“水包泥”的現(xiàn)象，會(huì)影響固化體性能。桶外攪拌對(duì)設(shè)備計(jì)量精度的要求高，易因配比的波動(dòng)，導(dǎo)致濕混料的凝固變快，發(fā)生濕混料凝固在混合器內(nèi)的事件。

4 改進(jìn)措施

4.1 桶內(nèi)攪拌固化線的改進(jìn)措施

桶內(nèi)攪拌固化線技術(shù)上相對(duì)成熟，主要的改進(jìn)措施是對(duì)攪拌槳進(jìn)行改進(jìn)。秦山核電廠放射性廢液水泥固化系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用平面型攪拌槳，用這種攪拌槳混合的固化體的均勻性差，分層現(xiàn)象較為嚴(yán)重，而且攪拌過程中廢液容易從桶中溢出來。由于出現(xiàn)飛濺問題，桶內(nèi)放射性廢物裝填率只有約70%。改進(jìn)采用自潔凈行星式雙螺旋結(jié)構(gòu)的攪拌裝置，攪拌槳繞著桶中心既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，還可以上下移動(dòng)，保證桶內(nèi)的每個(gè)地方都能被攪拌，并設(shè)有應(yīng)急提升機(jī)構(gòu)，停電時(shí)，可以手動(dòng)將攪拌槳從桶中提升起來，避免被水泥漿凝固在桶中。該攪拌裝置結(jié)構(gòu)合理，攪拌過程中廢液飛濺小，自身體積較小，不但解決了廢物的均勻性問題，而且將最終廢物的裝填率提高到了95%左右。

4.2 桶外攪拌固化線的改進(jìn)措施

桶外攪拌技術(shù)具有攪拌效率高、攪拌均勻、填充率高等優(yōu)勢(shì)，但由于其自身特點(diǎn)，對(duì)水泥漿流動(dòng)性要求較高，否則會(huì)引起混合物料排出不完全風(fēng)險(xiǎn)。基于上述原因，有以下改進(jìn)措施：

（1）雙路供電電源。

增設(shè)一路供電電源，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能，保證設(shè)備用電的安全性。

（2）攪拌備用電機(jī)。

水泥固化線混合器除了正常運(yùn)行的攪拌電機(jī)外，配備一臺(tái)備用電機(jī)，如主電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，可切換至備用電機(jī)完成物料排出操作。

（3）手動(dòng)下料應(yīng)急裝置。

混合器下料閥設(shè)計(jì)手動(dòng)打開裝置，如混合器在攪拌完成后，排料閥出現(xiàn)故障無法打開時(shí)，可通過設(shè)置手動(dòng)裝置打開下料閥，完成排料操作。

（4）計(jì)量裝置。

增加混合器液位計(jì)，在混合器內(nèi)液體量加入到位后、干混料加入到混合器前，通過液位計(jì)的測(cè)量值對(duì)實(shí)際加入的液體量進(jìn)行再次確認(rèn)，更加可靠地確保實(shí)際液體加入量滿足配方設(shè)計(jì)要求，避免液體量少而出現(xiàn)混合物粘稠排料不完全的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）攪拌器桶體分段設(shè)計(jì)。

混合器桶體和攪拌槳軸組件采用模塊化的分段設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生物料排出不完全的極端事故時(shí)，可將包含物料的桶體模塊快速拆出并釋放在輥道上的專用運(yùn)輸托盤上；利用手動(dòng)卷揚(yáng)裝置將桶體模塊拉出，并運(yùn)輸至廢物暫存庫儲(chǔ)存。

（6）冗余設(shè)計(jì)。

旋轉(zhuǎn)輥道、升降機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)冗余設(shè)計(jì)，設(shè)置手動(dòng)拖拽系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)輥道無法運(yùn)行的工況，以便將廢物桶移出后對(duì)設(shè)施進(jìn)行維修。

5 結(jié)語

核電站的運(yùn)行與維護(hù)產(chǎn)生的放射性廢物采用水泥固化線進(jìn)行處理，由于放射性廢物處理的特殊性和水泥固化工藝的復(fù)雜性，水泥固化線必須具有高度的可靠性和安全性。國(guó)內(nèi)核電站放射性廢物水泥固化線主要有桶內(nèi)攪拌工藝和桶外攪拌工藝，從發(fā)展趨勢(shì)看，桶外混合攪拌工藝將逐漸占主導(dǎo)地位。通過對(duì)核電站桶內(nèi)混合式和桶外混合式水泥固化線的技術(shù)分析，從安全性和可靠性方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，為核電廠放射性廢物水泥固化線的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

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