反应设备的防护装置及反应系统的制作方法

本公开涉及安全防护领域，更具体地，涉及一种反应设备的防护装置及反应系统。

背景技术：

随着原子能工业发展和放射性同位素日趋广泛的应用，放射性废物日趋增多。如不经处理或处理不当而外排，会使环境遭受放射性污染。这不仅会影响动植物的生长，恶化水体，而且会危害人体健康，甚至对后代产生不良影响。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前，对放射性固体废物的处理一般采用浓缩减容并使其与环境隔离(例如掩埋等)的方式处理和处置。虽然采用超临界水氧化分解技术为当前有机废物处理研究的热点，但采用超临界水氧化分解技术的超临界水氧化设备并未得到有效的应用及实施。究其原因之一在于高温高压设备的防护技术的缺乏。因此，研发能应用于高温高压反应设备的防护技术至关重要。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提供了一种能够进行有效防护的反应设备的防护装置及反应系统。

本公开的一个方面提供了一种反应设备的防护装置，该装置包括相对设置的一对防护端板以及防护组件。其中，防护组件设置于一对防护端板之间，且该防护组件包括外防护层、内防护层及冷却层。其中，外防护层与一对防护端板围成第一空间。内防护层设置于第一空间内且与一对防护端板围成用于容纳反应设备的第二空间。该内防护层在沿一对防护端板的连线方向上设置有多个导流孔，用于将反应设备的释放物导入外防护层与内防护层之间。冷却层夹设于内防护层与外防护层之间，该冷却层包括能够存储液体的液体管路。其中，防护组件被配置为：在第二空间中容纳有处于工作状态的反应设备的情况下，液体管路中存储有液体，第一空间为封闭空间。

根据本公开的实施例，上述一对防护端板包括第一防护端板和第二防护端板。其中，第一防护端板具有第一液体入口、第一液体出口及连通第一液体入口与第一液体出口的第一液体通路，第一液体入口在外力作用下能够打开或关闭，第一液体出口与液体管路连通，第一防护端板被配置为：在第一液体入口打开时，用于使从第一液体入口导入的液体流经第一液体通路，并自第一液体出口流入液体管路。第二防护端板具有第二液体入口、第二液体出口及连通第二液体入口与第二液体出口的第二液体通路，第二液体出口在外力作用下能够打开或关闭，第二液体入口与液体管路连通，第二防护端板被配置为：在第二液体出口打开时，用于使液体管路中的液体自第二冷却液入口流出液体管路，并流经第二液体通路后导出第二冷却液出口。其中，防护装置被配置为：在第二空间中容纳有处于工作状态的反应设备的情况下，第一液体入口与第二液体出口关闭，且第一液体通路与第二液体通路中存储有液体。

根据本公开的实施例，上述一对防护端板中的第一防护端板具有第一液体入口、第一液体出口及连通第一液体入口与第一液体出口的第一液体通路；上述一对防护端板中的第二防护端板具有第二液体入口、第二液体出口及连通第二液体入口与第二液体出口的第二液体通路；以及上述液体管路包括多个第一管路，该多个第一管路在一对防护端板的连线方向上延伸设置，且多个第一管路在垂直于内防护层的方向及内防护层的周向方向周期排布。其中，上述多个第一管路具有相对设置的第一端和第二端，第一端与第一液体出口连通，第二端与第二液体入口连通。

根据本公开的实施例，上述液体管路还包括多个第二管路。该多个第二管路在内防护层的周向方向上延伸设置，且多个第二管路在一对防护端板的连线方向及垂直于所述内防护层的方向周期排布。其中，多个第二管路与多个第一管路经由多个管路连接件连通，防护装置被配置为：用于使从第一液体入口导入的液体依次流入第一液体通路、第一管路及第二管路。

根据本公开的实施例，上述第一防护端板包括第一端板、第二端板和第一筒体。其中，第一筒体设置于第一端板和第二端板之间，以在第一端板与第二端板之间围成第一液体通路，第一液体入口设置于第一筒体上，第一液体出口设置于第二端板上，且第二端板相对于第一端板靠近第二防护端板。

根据本公开的实施例，上述第二防护端板包括第三端板、第四端板和第二筒体。其中，第二筒体设置于第三端板和第四端板之间，以在第三端板与第四端板之间围成第二液体通路，第二液体出口设置于第一筒体上，第二液体出口设置于第三端板上，且第三端板相对于第四端板靠近第一防护端板。

根据本公开的实施例，上述第一端板和/或第二端板的厚度为30mm～70mm，上述第二筒体的高度为30mm～70mm；并且/或者，上述第三端板和/或第四端板的厚度为30mm～70mm，第二筒体的高度为30mm～70mm。

根据本公开的实施例，上述多个导流孔在内防护层上周期排布。

根据本公开的实施例，上述内防护层的厚度为30mm～50mm；上述外防护层的厚度为30mm～50mm；并且/或者，上述内防护层和/或外防护层的主体材质包括钢。

本公开的另一个方面提供了一种反应系统，该反应系统包括上述的反应设备的防护装置及反应设备。其中，反应设备放置于由防护装置的内防护层与一对防护端板围成的第二空间中。

根据本公开的实施例，上述反应设备包括超临界水反应设备。

本公开提供的反应设备的防护装置及反应系统，具有以下有益效果：

1)通过防护组件的设置，可以将反应设备爆炸而喷出的释放物导入外防护套与内防护套之间，则在该释放物与存储有液体的液体管路接触时，在压力差的作用下，释放物可以将液体管路冲爆，液体流出，从而起到对释放物降温减压的作用，避免释放物直接喷至外界环境导致的对环境的损害；

2)冷却层中通过互相连通的第一管路与第二管路的设置，可将该冷却层整体形成密集管路囚笼，因此在释放物导入冷却层时，可以增大管路与释放物的接触面积，并因此可以提高释放物降温减压的速度，将降温减压的整个过程控制在100s内，有效防止释放物对外防护层的冲击；

3)通过内防护层上周期排布的导流孔，可以实现对释放物的均匀分散，并因此避免释放物的集中冲击，进一步提高降温减压效率。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开第一实施例的反应设备的防护装置的结构示意图；

图2a示意性示出了根据本公开实施例的一对防护端板中第一防护端板的结构示意图；

图2b示意性示出根据本公开实施例的一对防护端板中第二防护端板的结构示意图；

图3示意性示出了根据本公开第二实施例的反应设备的防护装置的结构示意图；

图4a示意性示出了参考图3中反应设备的防护装置的正视剖面图；

图4b示意性示出了参考图3中反应设备的防护装置的侧视剖面图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

本公开的实施例提供了一种反应设备的防护设备及反应系统。其中，反应设备的防护装置包括相对设置的一对防护端板以及防护组件。其中，防护组件设置于一对防护端板之间，且该防护组件包括外防护层、内防护层及冷却层。其中，外防护层与一对防护端板围成第一空间。内防护层设置于第一空间内且与一对防护端板围成用于容纳反应设备的第二空间。该内防护层在沿一对防护端板的连线方向上设置有多个导流孔，用于将反应设备的释放物导入外防护层与内防护层之间。冷却层夹设于内防护层与外防护层之间，该冷却层包括能够存储液体的液体管路。其中，防护组件被配置为：在第二空间中容纳有处于工作状态的反应设备的情况下，液体管路中存储有液体，第一空间为封闭空间。

图1示意性示出了根据本公开第一实施例的反应设备的防护装置的结构示意图。

如图1所示，本公开实施例的反应设备2的防护装置1包括相对设置的一对防护端板10以及防护组件20。

其中，反应设备2为内部条件能够达到高温高压的设备，例如高温高压炉、反应釜、超临界水反应器等。可以理解的是，此处高温高压的界定标准可以根据实际需求进行界定，也可采用业界公知的标准进行界定，本公开对此不作限定。

其中，防护组件20设置于一对防护端板10之间。如图1所示，该防护组件20具体可以包括外防护层21、内防护层22及冷却层23。

其中，外防护层21与一对防护端板10能够围成第一空间。内防护层22设置于该第一空间中，且内防护层22与一对防护端板10围成第二空间，该第二空间用于容纳反应设备2。冷却层23夹设于内防护层22与外防护层21之间，且该冷却层包括有能够存储液体的液体管路。

根据本公开的实施例，如图1所示，上述内防护层22在沿一对防护端板10的连线方向上例如还可以设置有多个导流孔。每个导流孔由内防护层22在靠近反应设备的侧壁及靠近外防护层的侧壁上开设的多个小孔221连通形成。以在反应设备由于异常而爆炸的情况下，将反应设备的释放物通过该多个导流孔导入外防护层21与内防护层22之间，即将释放物导入冷却层中。根据本公开的实施例，为了保证冷却层不同部分可承受冲击的均衡性，本公开实施例的外防护层21、内防护层22及冷却层23可以同轴设置。

根据本公开的实施例，上述防护组件20具体可以被配置为；在第二空间中容纳有处于工作状态的反应设备2的情况下，冷却层23中的液体管路中存储有液体，且外防护层21与一对相对设置的端板10之间围成的第一空间为封闭空间。因此，此种情况下，当释放物导入冷却层中时，由于释放物高温高压，而液体管路内部环境为常温常压或低温常压，则由于内外压差的存在，释放物会冲击液体管路，甚至将液体管路冲击破裂。液体管路中的液体可以对释放物降温，而释放物可充斥的空间增大会使得释放物减压。降温减压后的释放物由于外防护层的阻隔，无法释放至防护装置1外部，而只能存在于第一空间中，因此，当释放物为放射性气体时，可以防止释放物对环境的污染及对人体的损害。

根据本公开的实施例，为了提高降温减压的效率，如图1所示，上述液体管路可以包括多个第一管路231，该多个第一管路231在一对防护端板10的连线方向上延伸设置，且多个第一管路在垂直于内防护层22的方向及内防护层22的周向方向周期排布。通过该多个第一管路231的设置，可以增加释放物与液体管路的接触面积，从而提高降温效率，且通过该多个第一管路231，可以存储较多的液体，因此，在释放物冲击破裂第一管路231时，释放物可充斥的空间明显增大，从而可以快速泄压，防止释放物对外防护层21的冲击损害。

根据本公开的实施例，为了使得反应设备2的释放物能够均匀分散地导入冷却层23，上述内防护层上设置的多个导流孔例如可以在一对防护端板10的连线方向上周期排布，因此进一步地避免释放物对冷却层的集中冲击。并因此可以增大释放物与冷却层的接触面积，进一步提高降温减压效率。

根据本公开的实施例，上述内防护层与外防护层的厚度及材质具体可以根据实际情况进行设定。例如，内防护层和/或外防护层的主体材质可以包括钢。具体地，内防护层的厚度例如可以为30mm～50mm，其材质例如可以为45号钢等。外防护层的厚度可以为30mm～50mm，其材质例如可以为不锈钢等。

图2a示意性示出了根据本公开实施例的一对防护端板中第一防护端板的结构示意图；图2b示意性示出根据本公开实施例的一对防护端板中第二防护端板的结构示意图。

根据本公开的实施例，参考图1中一对相对设置的防护端板10具体可以包括第一防护端板100和第二防护端板200。其中，为了向冷却层23的液体管路中导入液体，第一防护端板100和第二防护端板200可以分别采用图2a～图2b中的结构。

如图2a所示，本公开实施例的第一防护端板100可以具有第一液体入口101、第一液体出口102，以及连通该第一液体入口101和第一液体出口102的第一液体通路103。

其中，第一液体出口102与液体管路连通。第一液体入口101能够在外力作用下打开或关闭，例如，在需要向液体管路中导入液体时该第一液体入口101处于打开状态，而在不需要导入液体时该第一液体入口101处于关闭状态。相应地，该第一防护端板100可以被配置为：在第一液体入口101打开时，用于使从第一液体入口101导入的液体流经第一液体通路103，并使液体自连通的第一液体出口102流入液体管路，从而实现液体管路中流体的导入。根据本公开的实施例，该第一液体入口101在导入液体时，具体例如可以与液体存储装置(例如水冷机)等的出液口连通，以将液体存储装置中存储的液体导入。可以理解的是，在需要导出液体时，该第一液体入口101也可以处于打开状态，且该第一液体入口101也可以充当出口，只要其于抽液泵连接，且与液体存储装置的进液口连通即可。

根据本公开的实施例，该第一防护端板100具体例如可以由第一端板110、第二端板120和第一筒体130构成，第一筒体130位于第一端板110与第二端板120之间。且该第一筒体130的尺寸与第一端板110及第二端板120相匹配，或者该第一筒体130的尺寸小于第一端板110与第二端板120的尺寸，以在第一端板110与第二端板120之间围成第一液体通路103，即第一筒体130的中空部分为第一液体通路103。此种情况下，第一液体入口101设置于第一筒体130上，而第一液体出口102设置在第一端板110与第二端板120中靠近第二防护端板200的端板上。例如该第一液体出口102可以设置在第二端板120上，此时，第二端板120相对于第一端板110靠近第二防护端板200。

根据本公开的实施例，第一端板110、第二端板120和第一筒体130具体例如可以通过焊接等方式形成第一防护端板100，或者，该第一端板110、第二端板120与第一筒体130也可以是一体成型形成所述第一防护端板100的，本公开对此不作限定。

类似的，如图2b所示，本公开实施例的第二防护端板200可以具有第二液体入口201、第二液体出口202，以及连通该第二液体入口201和第二液体出口202的第二液体通路203。

其中，第二液体入口201与液体管路连通。第二液体出口202能够在外力作用下打开或关闭，例如，在需要将液体管路中存储的液体导出的情况下，该第二液体出口202处于打开状态，而在不需要导出液体时该第二液体出口202处于关闭状态。相应地，该第二防护端板200可以被配置为：在第二液体出口202打开时，用于使液体管路中的液体自第二冷却液入口201流出液体管路，并流经第二液体通路203后导出第二冷却液出口202，从而实现液体管路中存储流体的导出。根据本公开的实施例，该第二液体出口202在导出液体时，具体例如可以与液体存储装置(例如水冷机)等的进液口连通，并在电机等能够提供抽力的设备(例如抽液泵)的带动下，将液体管路中存储的液体导出。可以理解的是，该第二液体出口202也可以在需要导入液体时处于打开状态，该第二液体出口202也可以充当入口，只要该第二液体出口202与液体存储装置的出液口连通，并连接抽液泵即可。

根据本公开的实施例，第二防护端板200具体例如可以由第三端板210、第四端板220和第二筒体230构成，第二筒体230位于第三端板210与第四端板220之间。且该第二筒体230的尺寸与第三端板210及第四端板220相匹配，或者该第二筒体230的尺寸小于第三端板210与第四端板220的尺寸，以在第三端板210与第四端板220之间围成第二液体通路203，即第二筒体230的中空部分为第二液体通路203。此种情况下，第二液体出口202设置于第二筒体230上，而第二液体入口201设置在第三端板210与第四端板220中靠近第一防护端板100的端板上。例如该第二液体入口201可以设置在第三端板210上，此时，第三端板210相对于第四端板220靠近第一防护端板100。

根据本公开的实施例，第三端板210、第四端板220和第二筒体230具体例如可以通过焊接等方式形成第二防护端板200，或者，该第三端板210、第四端板220与第二筒体230也可以是一体成型形成所述第一防护端板200的，本公开对此不作限定。

根据本公开的实施例，为了保证在该反应设备的防护装置1中放置有反应设备的情况下，起到防护作用，防护装置1应该处于封闭状态。因此该防护装置1可以被配置为：在第二空间中容纳有处于工作状态的反应设备的情况下，第一液体入口101与第二液体出口202关闭，且第一液体通路103与第二液体通路203中存储有液体。此种情况下，通过使得第一液体通路103与第二液体通路203中存储有液体，可以防止因反应设备的释放物对防护端板的冲击而导致未能完全防护的情况。并因此可以使得在反应设备释放的释放物被完全封闭于该防护装置中1中，避免释放物外泄对环境的污染。

根据本公开的实施例，参考图1中的多个第一管路231例如可以具有相对设置的第一端和第二端。则该多个第一管路231可以与两个防护端板连通，以便于液体的导入和导出。具体地，多个第一管路231的第一端与第一液体出口102连通，第二端与第二液体入口201连通。

根据本公开的实施例，上述第一防护端板100中的第一端板110、第二端板120及第一筒体130的厚度及材质具体可以根据实际需求进行设定。例如，该第一端板110、第二端板120和/或第一筒体130的侧壁的厚度例如可以为30mm～70mm。该第一端板110、第二端板120和/或第一筒体130的主体材质可以为钢，例如可以是不锈钢、45号钢等。

相应地，第二防护端板200中的第三端板210、第四端板220及第二筒体230的厚度及材质具体可以根据实际需求进行设定。例如，该第三端板210、第四端板220和/或第二筒体230的侧壁的厚度例如可以为30mm～70mm。该第三端板210、第四端板220和/或第二筒体230的主体材质可以为钢，例如可以是不锈钢、45号钢等。

图3示意性示出了根据本公开第二实施例的反应设备的防护装置的结构示意图；图4a示意性示出了参考图3中反应设备的防护装置的正视剖面图；图4b示意性示出了参考图3中反应设备的防护装置的侧视剖面图。

如图3～图4b所示，本公开实施例的反应设备2的防护装置1与参考图1中的防护装置的区别在于，冷却层23的液体管路除了多个第一管路231外，还可以包括有多个第二管路232。

如图3所示，该多个第二管路232在内防护层22的周向方向上延伸设置，且该多个第二管路232在一对防护端板的连线方向及垂直于内防护层的方向周期排布。具体地，随着多个第二管路与内防护层距离的增大，在垂直于内防护层的方向上周期排布的第二管路232的尺寸也逐渐增大。

根据本公开的实施例，该多个第二管路232的具体尺寸可以根据相对于内防护层相对设置的多对第一管路231中两个第一管路的距离来确定。以使得该多个第二管路232中的每个第二管路可以与距离第一内防护层相等距离的一组第一管路231通过管路连接件连通，从而使得该多个第二管路232与多个第一管路231相互连通形成囚笼结构。

相应地，由于第一管路231的两端分别与两个防护端板的液体通路相连通，因此，本公开实施例的反应设备的防护装置可以被配置为：用于使从第一液体入口101导入的液体依次流入第一液体通路103、第一管路231及第二管路232。从而可以在导入液体时，使得液体能够流入第一管路231与第二管路232，保证该第一管路231与第二管路232中均可存储液体。

综上可知，本公开实施例通过上述由第一管路231与第二管路232围成的囚笼结构，在释放物导入冷却层23时，可以有效地增大释放物与液体管路的接触面积，并因此释放物可以实现快速的降温减压，释放物会瞬间冷却为液态水，将其彻底消解。且由于外防护层21的阻隔，即使反应器内的释放物全部释放，也不会破坏该防护设备1，使得释放物能够被很好的限制在外防护层21内部。有效避免对环境的污染。

本公开的另一个方面还提供了一种反应系统，该反应系统可以包括有反应设备及该反应设备的防护装置。其中，反应设备具体例如可以是高温高压设备，例如可以是超临界水反应设备、高温高压炉或反应釜等。

根据本公开的实施例，反应设备的防护装置可以是参考图1～4b中描述的任意一种防护装置。该防护装置具体包括一对防护端板及防护组件。其中，防护组件包括外防护层、内防护层及冷却层，冷却层夹设于外防护层与内防护层之间。反应设备具体可以放置于由防护装置的内防护层与一对防护端板围成的第二空间中。在此不再赘述。

根据本公开的实施例，由于该反应系统不仅具有反应设备，还包括有该反应设备的防护装置，因此可以有效避免反应设备在因意外事故而爆炸的情况下，高温高压的释放物对外界环境的冲击导致的不可预料的事故。根据本公开的实施例，上述反应设备具体可以是超临界水反应设备。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。