一种放射性废物的干燥方法和系统与流程

本发明涉及放射性废物的处理技术领域，特别涉及一种放射性废物的干燥方法和系统。

背景技术：

核电厂运行产生的低固体放射性废物主要为系统检修维护所产生的塑料布、吸水纸和纺织品等含水的技术放射性废物，目前我国核电厂对放射性废物采取的处理手段多为干燥后固化或压缩。在gb12711-91《低、中水平固体放射性废物包装安全标准》中，对放射性废物货包的含水量有严格要求，要求容器中游离液体重量应小于固体放射性废物重量的1％。

核电厂运行产生的低固体放射性废物的干燥过程主要为传统热风干燥和微波加热烘干。传统热风干燥的水分传递方向和热量传递方向相反，并且长时间的热风干燥会导致废弃物表层硬化，进一步阻碍水分的蒸发，因此采用传统热风干燥方法烘干的缺点为：时间过长，能量消耗大；微波加热烘干固体放射性废物的优势在于水分逸出方向和热量传递方向相同，干燥所需时间很短，需要的总能耗较低，但微波加热易造成局部过热，部分放射性废物燃点较低，因此局部温度过高可能导致废弃物的碳化、燃烧甚至引起核素迁移，产生不可预料的风险。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种放射性废物的干燥方法和系统，以克服以上问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面,提供了一种放射性废物的干燥方法，包括：

热风干燥装置和微波干燥装置同时对放射性废物进行干燥；

实时监测所述放射性废物的水分含量，当所述水分含量低于第一范围阈值时，所述微波干燥装置关闭，所述热风干燥装置继续干燥所述放射性废物；

当所述放射性废物的水分含量低于第二范围阈值时，所述热风干燥装置关闭。

进一步地，所述的热风干燥装置和微波干燥装置同时对放射性废物进行干燥之前，还包括：

筛选固体放射性废物，剔除金属类放射性废物，通过水分监测装置对部分放射性废物进行水分检测，得到放射性废物的含水总量。

进一步地，所述的实时监测所述放射性废物的水分含量，当所述水分含量低于第一范围阈值时，所述微波干燥装置关闭，所述热风干燥装置继续干燥所述放射性废物，包括：

在所述放射性废物的烘干过程中，过滤掉干燥尾气中所含有的水分，实时检测出所述放射性废物的水分蒸发量，将该水分蒸发量传输给pid控制器，所述pid控制器根据接收到的放射性废物的水分蒸发量和所述放射性废物的含水总量计算出放射性废物的水分含量，当所述水分含量低于第一范围阈值时，所述pid控制器控制关闭所述微波干燥装置，所述热风干燥装置继续干燥所述放射性废物。

进一步地，所述第一范围阈值为60％，所述第二范围阈值为99％。

进一步地，所述热风干燥装置中的热风温度低于所述放射性废物的熔点。

根据本发明的一个方面,提供了一种放射性废物的干燥系统，包括烘干装置、水分监测装置和pid控制器，所述烘干装置包括热风干燥装置、微波干燥装置，所述pid控制器和所述烘干装置、水分监测装置电路连接；

所述烘干装置，用于通过热风干燥装置、微波干燥装置同时对放射性废物进行干燥；

所述水分监测装置，用于实时监测所述放射性废物的水分蒸发量，将所述水分蒸发量传输给所述pid控制器；

所述pid控制器，用于当所述放射性废物的水分含量低于第一范围阈值时，控制关闭所述微波干燥装置，所述热风干燥装置继续干燥所述放射性废物；当所述放射性废物的水分含量低于第二范围阈值时，控制关闭所述热风干燥装置。

进一步地，所述水分监测装置包括水分过滤器、通信装置和尾气收集装置；

所述水分过滤器，用于在所述放射性废物的烘干过程中，过滤掉尾气中所含有的水分，实时检测出所述放射性废物的水分蒸发量，将该水分蒸发量传输给通信装置；

所述尾气收集装置，用于收集在所述放射性废物的烘干过程中产生的具有放射性的废气，以便于统一检测处理后排放；

通信装置，用于将放射性废物的水分蒸发量实时传给所述pid控制器；

所述pid控制器，用于根据接收到的放射性废物的水分蒸发量和所述放射性废物的含水总量计算出放射性废物的水分含量，当水分含量低于第一范围阈值时，控制关闭所述微波干燥装置，所述热风干燥装置继续干燥所述放射性废物；当所述放射性废物的水分含量低于第二范围阈值时，控制关闭所述热风干燥装置。

进一步地，所述热风干燥装置包括风机和空气加热器，所述的热风干燥装置中的热风温度低于所述放射性废物的熔点。

进一步地，所述微波干燥装置包括：波源、磁控管、干燥室和微波屏蔽网，所述的微波干燥装置使用的波源数量根据放射性废物的处理总量调整。

进一步地，所述微波干燥装置使用的波源为单微波源，所述的单微波源功率为500-1000w。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例采用热风干燥装置和微波干燥装置同时对放射性废物进行干燥，并且实时监测放射性废物的水分含量，根据水分含量范围阈值确定是否关闭微波干燥装置，根据是否达到要求确定是否关闭热风干燥装置。该方法将热风干燥装置关闭采用两种不同的干燥方式相互结合，显著地提高了干燥效率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种放射性废物的干燥方法的流程图；

图2为本发明提供的一种放射性废物的干燥系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种放射性废物的干燥方法和系统，旨在通过将热风干燥和微波干燥方式相互结合对放射性废物进行干燥，以缩短干燥所需时间并规避局部温度过高带来的处置风险。

实施例一

本发明实施例的放射性废物的干燥方法流程图如图1所示，包括以下步骤：

s1热风干燥装置和微波干燥装置同时对放射性废物进行干燥。

需要说明的是，在干燥处理之前，需要通过水分监测装置对放射性废物进行水分检测，得到放射性废物的含水总量数据。

随机对少量废物(约废物总量的1/10左右)进行预烘干以估计放射性废物的总含水量。假设某次检修产生约50桶的含湿放射性废物，可抽取3-5桶废物进行常规干燥如热风烘干，检测烘干前后废物质量变化，并以此为准估算剩余的同批次放射性废物的含水量。受天气及操作环境影响，不同批次含湿放射性废物的含水总量需分别估算。

s2实时监测放射性废物的水分含量，当水分含量低于一定范围阈值时，微波干燥装置关闭，热风干燥装置继续干燥放射性废物。

对放射性废物的水分蒸发量进行实时监测，收集排放的气体并进行检测、净化和排放。当水分蒸发量占含水总量的比例达到设定的第一范围阈值时，关闭微波干燥装置。优选地，上述第一范围阈值为40％。

s3当放射性废物烘干程度达到一定要求时，关闭热风干燥装置。

仍然对放射性废物的水分蒸发量进行实时监测，收集排放的气体并进行检测、净化和排放。当水分蒸发量占含水总量的比例达到设定的第二范围阈值时，关闭热风干燥装置。优选地，上述第二范围阈值为99％。

优选地，持续热风干燥至达到gb12711-91《低、中水平固体放射性废物包装安全标准》中对放射性废物的含水量要求，要求容器中游离液体重量应小于固体放射性废物重量的1％，热风干燥装置关闭。

优选地，微波干燥装置自动启闭，热风干燥装置手动启闭。

热风干燥装置中的热风温度根据放射性废物的熔点进行设置，所述的热风温度要低于放射性废物的熔点，以避免将放射性废物熔化，以及熔化后可能导致地水分包裹在熔化后地放射性废物中，蒸发不出，影响干燥效果。优选地，热风干燥装置中的热风温度为100-200℃。

优选地，根据电站放射性废物的处理总量调整微波源数量，单一微波源处理的废物总量建议不超过50l，以避免底层或边缘废物不能被完全干燥，干燥效果被降低。微波干燥装置使用的波源为单微波源，所述的单微波源的功率为500-1000w。但由于固体放射性废物大多介电特性较差，因此单微波源的最大功率建议不超过1000w，以避免微波“空载”，损坏干燥系统。

优选地，所述放射性废物为处理系统检修等产生的塑料布、吸水纸及劳动保护衣物等。需要说明的是，若放射性废物中含有块状、片状金属类放射性废物，应在干燥前筛选剔除，衣物纽扣等微小体积的金属可忽略，以保证放射性废物处置的安全性。

微波能量在辐射过程中存在衰减。优选地，若使用微波源的频率为2450mhz，应尽量将放射性废物堆积厚度控制在10cm以内；若使用微波源的频率为915mhz，最佳放射性废物堆积厚度为30cm，以保证微波辐射的有效性。

实施例二

图2公开了一种放射性废物的干燥系统的结构示意图，包括烘干装置、水分监测装置和pid(比例、积分、微分)控制器；

烘干装置包括热风干燥装置、微波干燥装置，用于干燥所述的放射性废物，热风干燥装置包括风机和空气加热器，微波干燥装置包括：波源、磁控管、干燥室和微波屏蔽网。水分监测装置包括水分过滤器、通信装置和尾气收集装置。

所述放射性废物的干燥系统的干燥过程为：

筛选固体放射性废物，剔除金属类放射性废物，通过水分监测装置对放射性废物进行水分含量检测，得到放射性废物的含水总量数据。

将少部分放射性废物平铺在干燥室内，启动干燥系统，热风干燥装置和微波干燥装置同时开启。

水分过滤器用于在烘干过程中，过滤掉尾气中所含有的水分，实时检测出所述放射性废物的水分蒸发量，将该水分蒸发量传输给通信装置。通信装置与所述的pid控制器电路连接，通信装置将放射性废物的水分蒸发量实时传给所述pid控制器。pid控制器根据接收到的放射性废物的水分蒸发量和上述含水总量计算出放射性废物的水分含量，当水分含量低于第一范围阈值时，控制微波干燥装置的开启和关闭。示例性的，当水分蒸发量为放射性废物水分含量的40％时，关闭微波干燥装置。

热风干燥装置继续保持运行，直至放射性废物干燥至当水分含量低于第二范围阈值时，手动关闭热风干燥装置。优选地，热风干燥装置不受控制系统影响，通过手动开启/关闭。

尾气收集装置用于收集烘干过程中产生的废气，以便于统一处理后安全排放。

待干燥室内温度降低后，打开干燥室取出放射性废物，干燥过程结束。

用本发明实施例的系统进行放射性废物的干燥的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的放射性废物的干燥方法和系统，通过干燥前筛选剔除危险金属物，以保证放射性废物处置的安全性。将热风干燥和微波干燥地两种方法相结合，热风干燥的水分传递方向和热量传递方向相反，阻碍水分的蒸发，而微波加热固体放射性废物的水分逸出方向和热量传递方向相同，两者结合有效的缩短干燥所需时间，提高了能量利用效率，并且规避了微波干燥方法因局部温度过高而带来的处置风险，进一步提高了放射性废物的干燥效率。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。