申请日2019.07.11
公开(公告)日2019.09.06
IPC分类号G21F9/08; G21F9/06
摘要
本发明涉及一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置及干燥方法，属于核电运行过程中堆芯废水处理技术领域，所述干燥装置包括干燥区和微波馈入区，干燥区用于盛放待处理的堆芯废水，微波从微波馈入区的侧面馈入并照射堆芯废水的液面，对堆芯废水进行非接触式加热，同时，微波馈入区的上方设有蒸气出口，用于排出水蒸气，本发明将堆芯废水中水通过蒸发的方式排出，同时，将堆芯废水中NaNO3固化，固化的NaNO3大大小于原来堆芯废水的体积，实现堆芯废水的干燥、减容和固化，通过补液口不断补充堆芯废水，可以多桶堆芯废水集中在一个干燥桶，实现集中处置，不需要固化处理，可以直接进处置场。
权利要求书
1.一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置，其特征在于，包括：
干燥区，其用于盛放待处理的堆芯废水，且干燥区可对堆芯废水进行加热;
微波馈入区，其位于干燥区的上方，微波从微波馈入区的侧面馈入并照射堆芯废水的液面;
蒸气出口，其位于微波馈入区的上方，自堆芯废水中蒸发的水蒸气经蒸气出口排出。
2.根据权利要求1所述的干燥装置，其特征在于，所述干燥区为干燥桶，且干燥桶的下方设有电磁感应加热器，所述干燥桶的外围设有保温壳体。
3.根据权利要求2所述的干燥装置，其特征在于，所述干燥桶的侧壁上设有侧面测温热电偶，其底面设有底部测温热电偶。
4.根据权利要求2或3所述的干燥装置，其特征在于，所述微波馈入区为微波馈入桶，其扣合于干燥桶上方，所述微波馈入桶上开设微波窗口和补液口，且微波馈入桶上设有非接触式微波液位计。
5.根据权利要求4所述的干燥装置，其特征在于，所述微波馈入桶的底部形状与干燥桶的形状匹配，其顶部设为方形，所述微波窗口位于微波馈入桶的顶部，且微波窗口设有4个。
6.根据权利要求5所述的干燥装置，其特征在于，所述微波馈入桶的内壁且位于微波窗口处设有微波反射片，将沿水平方向馈入的微波偏转向下。
7.根据权利要求6所述的干燥装置，其特征在于，所述微波反射片采用金属制成，其与微波馈入桶内壁的夹角为45-60°。
8.根据权利要求7所述的干燥装置，其特征在于，所述蒸气出口处设有出气口测温热电偶和抽风机，抽风机促使干燥区、微波馈入区处于负压环境。
9.根据权利要求8所述的干燥装置，其特征在于，所述微波馈入桶与干燥桶相接处设有呈锥形的密封垫。
10.一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置的干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将干燥桶放置在底座上，在底座上放置电磁感应加热器，将密封垫、微波馈入桶依次放置在干燥桶上方;
S2：通过补液口向干燥桶补充堆芯废水;
S3：微波对干燥桶内堆芯废水加热，开启抽风机将干燥过程形成的水蒸气抽走;
S4：干燥过程中，当堆芯废水的液位低于限定值时，通过补液口向干燥桶补充堆芯废水，直至达到设定液位;
S5：当蒸气出口处温度低于100℃时，并且堆芯废水的液面温度达到200℃时，堆芯废水中NaNO3已全部变成固体;
S6：当堆芯废水的液面温度达到300℃时，干燥工作完成，在保持抽风机抽气的状态下自然冷却至常温，封装，即可。
说明书
一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置及干燥方法
技术领域
本发明属于核电运行过程中堆芯废水处理技术领域，具体地说涉及一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置及干燥方法。
背景技术
在核电机组内，堆芯的冷却水是去离子水，反应堆的辐照使得该冷却水不断变成含有放射性物质(如Cs、Co、Sr等)的强酸或强碱溶液，由于强酸或强碱对管道的腐蚀，这些溶液不断排除，用硝酸或NaOH来中和成硝酸钠溶液(即核电堆芯废水)，就这样核电机组不断产生核电堆芯废水(即含有放射性物质的NaNO3溶液)，这种放射性堆芯废水的常规处理方法是水泥固化。
水泥固化技术,因其来源丰富、操作简单、价格低廉以及安全可靠等优点而被世界各国的核电广泛采用,我国除台湾地区外，己运行的及在建的压水堆核电站都采用了水泥固化技术处理放射性湿废物。但是，水泥固化增容比较大，既不符合放射性废物最小化的原则，也使处置费用增加，如一个100kW的机组每年的核电堆芯废水是1000吨，堆芯废水用200公斤的桶来装，就有核电堆芯废水5000桶，由于水泥固化的增容因素(1桶变成2桶)，这样就产生1万桶水泥固化固化体，使处置费用极大提高。因此，有必要开发减容系数比较高的堆芯废水处理技术。
发明内容
发明人在长期实践中发现：桶内干燥技术是一种高减容系数的处理方法，桶内干燥技术是将放射性废物装入桶内，然后将桶运入干燥室内进行加热，去除其中水分的干燥技术。加热产生的水蒸气从干燥室内排出后，经冷凝后通过监测，确定排放还是再处理。桶内干燥的热源可以是循环的热空气、适当围绕在桶外的电加热带或者是微波加热装置。
发明人考虑到NaNO3溶液(即堆芯废水)的比重随温度升高而降低、溶解度随温度升高而提高的特性以及微波对溶液加热具有非接触、穿透性特点，通过微波馈入区实现微波从侧面馈入，对溶液从上向下的微波加热方式，将干燥桶内NaNO3溶液中水通过蒸发的方式排出，同时，NaNO3溶液中NaNO3固化，固化的NaNO3大大小于原来NaNO3溶液的体积，实现NaNO3溶液的干燥、减容和固化，同时通过补液口不断补充NaNO3溶液，可以多桶NaNO3溶液集中在一个干燥桶，实现NaNO3溶液的集中处置，相对于常规水泥处理方式，减容比接近100倍。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置，包括：
干燥区，其用于盛放待处理的堆芯废水，且干燥区可对堆芯废水进行加热;
微波馈入区，其位于干燥区的上方，微波从微波馈入区的侧面馈入并照射堆芯废水的液面，对堆芯废水进行非接触式加热;
蒸气出口，其位于微波馈入区的上方，自堆芯废水中蒸发的水蒸气经蒸气出口排出。
优选地，所述干燥区为干燥桶，且干燥桶的下方设有电磁感应加热器，所述干燥桶的外围设有保温壳体。
优选地，所述干燥桶的侧壁上设有侧面测温热电偶，其底面设有底部测温热电偶。
优选地，所述微波馈入区为微波馈入桶，其扣合于干燥桶上方，所述微波馈入桶上开设微波窗口和补液口，且微波馈入桶上设有非接触式微波液位计。
优选地，所述微波馈入桶的底部形状与干燥桶的形状匹配，其顶部设为方形，所述微波窗口位于微波馈入桶的顶部，且微波窗口设有4个，同时，微波窗口对称设置。
优选地，所述微波馈入桶的内壁且位于微波窗口处设有微波反射片，将沿水平方向馈入的微波偏转向下。
优选地，所述微波反射片采用金属制成，其与微波馈入桶内壁的夹角为45-60°。
优选地，所述蒸气出口处设有出气口测温热电偶和大功率的抽风机，抽风机促使干燥区、微波馈入区处于负压环境。
优选地，所述微波馈入桶与干燥桶相接处设有呈锥形的密封垫。
另，本发明还提供一种基于微波的用于堆芯废水处理的干燥装置的干燥方法，包括如下步骤：
S1：将干燥桶放置在底座上，在底座上放置电磁感应加热器，将密封垫、微波馈入桶依次放置在干燥桶上方;
S2：通过补液口向干燥桶补充堆芯废水;
S3：微波对干燥桶内堆芯废水加热，开启抽风机将干燥过程形成的水蒸气抽走;
S4：干燥过程中，当堆芯废水的液位低于限定值时，通过补液口向干燥桶补充堆芯废水，直至达到设定液位，作为优选，设定液位为干燥桶高度的80%;
S5：当蒸气出口处温度低于100℃时，并且堆芯废水的液面温度达到200℃时，堆芯废水中NaNO3已全部变成固体;
S6：当堆芯废水的液面温度达到300℃时，干燥工作完成，在保持抽风机抽气的状态下自然冷却至常温，封装，即可。
本发明的有益效果是：
将堆芯废水中水通过蒸发的方式排出，同时，将堆芯废水中NaNO3固化，固化的NaNO3大大小于原来堆芯废水的体积，实现堆芯废水的干燥、减容和固化，通过补液口不断补充堆芯废水，可以多桶堆芯废水集中在一个干燥桶，实现集中处置，不需要固化处理，可以直接进处置场。
