核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法及养护密封装置与流程

本发明属于放射性废物处理领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法及养护密封装置。

背景技术：

目前，核电厂产生的放射性废树脂、浓缩液、淤泥等废物主要采用桶内水泥固化处理工艺，在处理放射性废物的过程中，为防止搅拌过程中的废物和水泥浆体的飞溅，废物包装容器(尤其是金属容器)中的装填率通常为90％～92.5％，容器内空隙部分约占总容器体积的10％。废物容器在长期贮存过程中，由于容器内废物装填率的不足会增加容器内废物体腐蚀、老化的风险，同时，也会增加废物容器(金属容器)内壁腐蚀的风险，进而降低整个废物容器的整体强度和长期稳定性。

有鉴于此，确有必要提供一种核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法及其核电厂废物容器养护密封装置，有效解决放射性废物容器内因废物装填率不足而造成废物体及废物容器的性能下降的问题。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：克服现有技术的不足，提供一种核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法及其核电厂废物容器养护密封装置，有效解决放射性废物容器内因废物装填率不足而造成废物体及废物容器的性能下降的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电厂废物容器养护密封装置，包括：

盖板，与待养护的废物容器适配，其上设置有真空破坏装置，用于防止盖板盖紧废物容器过程中，废物容器内废物体养护收缩形成负压导致盖板无法与废物容器脱离；

支撑结构，设置在盖板的上方，通过在底部设置可伸缩的导向杆与盖板连接；

可伸缩顶杆，穿设在支撑结构上，底部与盖板固定连接；以及

盖板升降驱动装置，与顶杆连接，用于驱动盖板进行升降。

作为本发明核电厂废物容器养护密封装置的一种改进，所述真空破坏装置为呼吸阀或开关阀。

作为本发明核电厂废物容器养护密封装置的一种改进，所述盖板的底部设置有可拆卸的密封圈，在盖板盖合在待养护的所述废物容器上时，密封圈设置在盖板与待养护的废物容器的贴合处，防止废物容器内水分散失。

作为本发明核电厂废物容器养护密封装置的一种改进，所述导向杆设置有三个，相邻两个导向杆成120°角均匀设置在所述盖板和所述支撑结构之间。

作为本发明核电厂废物容器养护密封装置的一种改进，所述升降驱动装置为气缸或电动机。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法，包括以下步骤：

1)将装有水泥固化体的废物容器在未封盖前通过养护密封装置进行密封养护；

2)养护初凝完成后，将养护密封装置与废物容器脱离，通过灌浆加注罩对废物容器顶部空隙进行灌浆操作，养护凝结后形成灌浆帽；以及

3)灌浆帽添加完毕后，在灌浆帽上方盖上废物容器的容器盖进行封盖；

其中，所述养护密封装置为上述所述的核电厂废物容器养护密封装置。

作为本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法的一种改进，所述灌浆加注罩包括加注罩本体、加注管、液位监测装置和/或摄像头，所述加注罩本体上设置有多个固定通孔，所述加注管、液位监测装置和/或摄像头分别固定在加注罩本体的固定通孔内。

作为本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法的一种改进，所述摄像头的前端设置有玻璃片，所述玻璃片固定在摄像头对应位置的固定通孔内，用于防止摄像头污染。

作为本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法的一种改进，步骤2)后，在所述灌浆加注罩下方还设置接液盘，用于接收未完全固化的浆液。

作为本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法的一种改进，步骤2)中，所述初凝完成后的废物容器通过传输辊道送至所述灌浆加注罩的下方，并在废物容器对应位置的传输辊道下方设置有顶升装置，并通过顶升装置推动废物容器向上抬升，与灌浆加注罩密封连接后进行灌浆加注。

相对于现有技术，本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法及其核电厂废物容器养护密封装置具有以下有益技术效果：

1)本方法可应用于放射性废物容器内因废物装填率不足(空隙体积较大)而需加注灌浆帽的工况；

2)核电厂废物容器养护密封装置通过设置真空破坏装置，解决了水泥固化体养护后废物容器内因产生负压导致不易与养护密封装置脱开的问题；

3)灌浆加注罩通过设置液位监测装置和摄像头，通过液位监测装置的监测和摄像头监视，双重措施防止泥浆加注的溢流发生；

4)增加灌浆帽可解决在水泥固化体养护过程中，放射性物质可能悬浮至水泥固化体的顶部表面，导致固化体对放射性物质固定效果较差的问题；

5)增加灌浆帽可解决在水泥固化体养护过程中，放射性物质可能随游离水浸出于固化体表面，随后再次被吸收，而导致固化体表面可能存在脆弱层的问题；

6)在水泥固化体养护过程中，产生的游离水会增加核素迁移及废物体的腐蚀；加入灌浆帽可有效吸收固化过程中产生的游离水，减小废物体和容器的腐蚀；

7)废物体在长期贮存过程中，可能因为腐蚀、辐照作用而产生气体，增加灌浆帽减小废物容器中的空隙，有利于减缓废物体的腐蚀以及减小废物体在老化过程产生气体的聚积量；

8)增加灌浆帽减小废物容器中的空隙，有利于减小废物容器内壁与空气环境的接触，进而减小废物容器内壁的腐蚀；

9)水泥固化体的装填率通常在90％～92.5％，剩余的空隙部分会影响废物容器的整体强度；增加灌浆帽极大的加强了废物容器的强度和稳定性，提高了废物容器堆码的能力；

10)本方法操作简单，使用安全，灌浆帽增加效果好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法及其核电厂废物容器养护密封装置进行详细说明，其中：

图1为本发明核电厂废物容器养护密封装置的结构示意图。

图2为本发明核电厂废物容器养护密封装置的导向杆的安装示意图。

图3为本发明核电厂废物容器养护密封装置的装配示意图。

图4为本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的工艺流程示意图。

图5为本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的灌浆加注罩的结构示意图。

附图标注：

10-养护密封装置；100-盖板；102-支撑结构；104-导向杆；106-顶杆；108-盖板升降驱动装置；20-废物容器；22-传送装置；24-传送装置；26-夹紧装置；28-顶升装置；30-灌浆加注罩；300-加注罩本体；302-加注管；304-液位监测装置；306-摄像头；32-接液装置；40-灌浆帽；50-移动灌浆装置；52-输送管；60-传送装置；62-夹紧装置；70-取封盖装置；200-容器盖。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1至图4所示，本发明核电厂废物容器养护密封装置10包括：

盖板100，与待养护的废物容器20适配，其上设置有真空破坏装置(图未示出)，用于防止盖板100盖紧废物容器20过程中，废物容器20内废物体养护收缩形成负压导致盖板100无法与废物容器20脱离；

支撑结构102，设置在盖板100的上方，通过在底部设置可伸缩的导向杆104与盖板100连接；

可伸缩顶杆106，穿设在支撑结构102上，底部与盖板100固定连接；以及

盖板升降驱动装置108，与顶杆106连接，用于驱动盖板100进行升降。

盖板100与废物容器20固有的容器盖形状基本一致，在图示实施方式中，废物容器20为400l钢桶，盖板100与400l钢桶的顶部适配，为圆形结构，盖板100的边部对应钢桶顶部位置设置有多个固定孔，待盖板100通过盖板升降驱动装置108驱动下降到钢桶顶部时，用螺栓进行紧固，然后进行密封养护。

为了防止盖板100盖紧废物容器20过程中，废物容器20内废物体养护收缩形成负压导致盖板100无法与废物容器20脱离，在盖板100上设置有真空破坏装置(图未示出)，真空破坏装置通过焊接或法兰、螺纹连接等固定在盖板100的中部位置，在本实施方式中，真空破坏装置为呼吸阀或开关阀，通过打开呼吸阀或开关阀，可使废物容器20与外部连通，防止形成负压。呼吸阀和开关阀为现有技术中已知的阀，在此不做详细介绍。

支撑结构102设置在盖板100的正上方，主要用于安装可伸缩的导向杆104和可伸缩顶杆106，在图示实施方式中，支撑结构102底部的形状与盖板100的形状类似，为圆形结构，在本发明的其他实施方式中，支撑结构102的形状不做限定。

导向杆104为可伸缩结构，主要用于盖板100的定位，防止盖板100倾斜，可为套管形式的可伸缩杆，也可为其他形式的可伸缩杆，导向杆104的底部与盖板100焊接固定连接，顶部与支撑结构102的底部焊接固定连接。

请参阅图2所示，在盖板100和支撑结构102之间设置有三个可伸缩导向杆104，相邻两个导向杆104成120°角均匀设置，导向杆104设置在盖板100和支撑结构102的边部。

支撑结构102的中部设置有固定通孔，可伸缩顶杆106穿设在支撑结构102的固定通孔内，底部与盖板100焊接固定连接。可伸缩顶杆106为套管形式的伸缩杆，可为气缸顶杆，也可为电动伸缩顶杆，通过盖板升降装置108的驱动，可进行伸缩运动，并驱动盖板100进行下降或上升运动。在顶杆106进行伸缩过程中，导向杆104伴随顶杆106同步进行伸缩运动，最终将盖板100驱动到所需的位置。

盖板升降驱动装置108与可伸缩顶杆106顶部焊接连接，通过驱动顶杆106的伸缩，最终用于驱动盖板100进行升降。

在图示实施方式中，盖板升降驱动装置108为气缸或电动机，当为气缸时，通过压缩气体对顶杆106进行驱动，当为电动机时，通过控制电动机的旋转方向，使顶杆106进行伸缩运动。

进一步地，盖板100的底部还设置有可拆卸的密封圈(图未示出)，在盖板100盖合在待养护的废物容器20上时，密封圈设置在盖板100与待养护的废物容器20的贴合处，防止废物容器20内水分散失。

请参阅图4和图5所示，本发明还提供了一种核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法，包括以下步骤：

1)将装有水泥固化体的废物容器20在未封盖前通过养护密封装置10进行密封养护；

2)养护初凝完成后，将养护密封装置10与废物容器20脱离，通过灌浆加注罩30对废物容器20顶部空隙进行灌浆操作，养护凝结后形成灌浆帽40；以及

3)灌浆帽40添加完毕后，在灌浆帽40上方盖上废物容器20的容器盖200进行封盖；

其中，养护密封装置10为上述的核电厂废物容器养护密封装置。

在密封养护之前，为防止搅拌过程中的废物和水泥浆体的飞溅，废物容器20(在图示实施方式中为400l金属桶)中的装桶率通常为90％～92.5％，桶内空隙部分约占总容器体积的10％，因而需要在废物容器20的上部添加灌浆帽40对空隙部分进行二次填充。

具体地，1)将装有水泥固化体(搅拌完毕)的废物容器20在未封盖前通过传送装置22运送到核电厂废物容器养护密封装置10处进行密封养护，将密封养护装置10盖合在废物容器20的顶部，并在密封养护装置10的盖板100和废物容器20之间设置密封圈(图未示出)，密封圈设置在盖板100与废物容器20贴合处，用于限制废物容器20内水分的散失，然后通过螺栓将盖板100与废物容器20进行密封固定，使废物容器20内的水泥固化，其中，传送装置22为传输辊道、传送带、运输车或其他运输装置，在图示实施方式中，传送装置22为传输辊道。

2)养护初凝完成后，打开盖板100上的真空破坏装置(如呼吸阀或开关阀等)，使废物容器20与大气相通，防止盖板100盖紧废物容器20过程中，废物容器20内废物体养护收缩形成负压导致盖板100无法与废物容器20脱离；然后将养护密封装置10与废物容器20脱离，并将水泥初凝后的废物容器20通过传送装置24送至灌浆加注罩30的下方，通过配套的气缸作用使夹紧装置26将废物容器20固定并定位，防止废物容器20在传送装置24处顶升时发生偏移，然后在废物容器20对应位置的传送装置24下方设置顶升装置28，并通过顶升装置28推动废物容器20向上抬升，与灌浆加注罩30密封连接后进行灌浆加注。

夹紧装置26为两个半圆结构形成的卡箍，每一个半圆结构连接有气缸，通过气缸推动两个半圆结构向相对方向运动将废物容器20进行夹紧，为了有效对废物容器20进行夹紧，还可在两个半圆结构的内壁上设置橡胶。在图示实施方式中，传送装置24为传输辊道，由于传输辊道的辊子之间具有间隙，顶升装置28的顶栅能够从间隙穿过顶在废物容器20的底部，夹紧装置26与顶升装置28螺栓固定连接一体，且顶升装置28连接有电机，在电机运行过程中，能够使顶升装置28的顶栅顶住废物容器20向上抬升，当抬升到设定高度时，将废物容器20的顶部与灌浆加注罩30底部进行密封连接，然后进行灌浆操作。在图示实施方式中，灌浆为水泥浆，通过在废物容器20顶部约10％的空隙内进行灌浆，养护凝结后在废物容器20顶部形成灌浆帽40。

请参阅图4和图5所示，灌浆加注罩30的作用是将生产的泥浆介质注入废物容器20完成灌浆帽40的添加，同时监测注入泥浆介质的液位，防止发生泥浆溢流。灌浆加注罩30包括：加注罩本体300、加注管302、液位监测装置304和/或摄像头306，加注罩本体300为圆柱形结构，与废物容器20的顶部适配，其上设置有多个固定通孔，加注管302、液位监测装置304和/或摄像头306分别固定在加注罩本体300的固定通孔内。在图示实施方式中，同时设置有液位监测装置304和摄像头306，可双重措施防止泥浆加注的溢流发生。

加注管302的顶部连接有输送管52，下部穿设在加注罩本体300后焊接固定，底部延伸到加注罩本体300的底部，并设置在加注罩本体300的边部，用于加注泥浆。

在图示实施方式中，分别设置有两个液位监测装置304和两个摄像头306，且分别位于加注罩本体300的两侧，用于监测注入泥浆介质的液位，防止发生泥浆溢流。液位监测装置304可为超声波液位计、红外线液位计或其他形式的液位计，在液位监测过程中，液位监测装置304的探头不需要伸入废物容器20内。

进一步地，为了防止摄像头306污染，摄像头306的前端设置有玻璃片(图未示出)，玻璃片固定在摄像头306对应位置的固定通孔内。

为了使灌浆加注罩30与废物容器20进行密封连接，在加注罩本体300底部还设置有与加注罩本体300固定连接的密封结构308，密封结构308为圆形结构，在进行灌浆操作时密封贴合在废物容器20上，并与废物容器20通过螺栓固定连接，然后从加注管302进行泥浆加注。在图示实施方式中，泥浆通过移动灌浆装置50进行输送，在加注管302与移动灌浆装置50之间连接输送管52，需要说明的是，灌浆过程在厂房内进行，移动灌浆装置50位于非放射性房间内，因而输送管52需要穿过屏蔽墙体。移动灌浆装置50的输送原理与现有技术中砂浆泵车的输送方式相同，在此不再详细介绍。

在进行灌浆过程中，通过液位监测装置304和摄像头306监测废物容器20内泥浆的填充情况，待泥浆填充到废物容器20容量的98％～98.5％时，或填充到距离废物容器20顶部10mm～20mm时，停止泥浆输送，静置一段时间后，废物容器20中的泥浆固化形成灌浆帽40密封在废物容器20水泥固化体的上部，然后调整顶升装置28，使废物容器20下降，将灌浆加注罩30和废物容器20分开，并在灌浆加注罩30下方设置一个接液装置32，在图示实施方式中，接液装置32为接液盘，用于接收灌浆加注罩30中残留的未完全固化的浆液(主要为泥浆介质)，防止浆液对灌浆加注罩30下方的设备和装置进行污染。

通过灌浆操作在废物容器20顶部形成灌浆帽40，可解决在废物容器20水泥固化体养护过程中，放射性物质可能悬浮至水泥固化体的顶部表面，导致固化体对放射性物质固定效果较差的问题；可解决在水泥固化体养护过程中，放射性物质可能随游离水浸出于固化体表面，随后再次被吸收，而导致固化体表面可能存在脆弱层的问题；可有效吸收固化过程中产生的游离水，减小废物体和容器的腐蚀；可减小废物容器20中的空隙，有利于减缓废物体的腐蚀以及减小废物体在老化过程产生气体的聚积量；有利于减小废物容器20内壁与空气环境的接触，进而减小废物容器20内壁的腐蚀；可加强废物容器20的强度和稳定性，提高废物容器20堆码的能力。

灌浆帽40加注后，将有灌浆帽40的废物容器20通过传送装置60送至取封盖装置70处进行封盖，封盖后再进行养护。

具体为，通过配套的气缸作用使夹紧装置62将填充有灌浆帽40的废物容器20夹紧并定位，防止封盖过程中废物容器20偏移，通过取封盖装置70夹持废物容器20的容器盖200盖在废物容器20顶部，由于灌浆帽40没有完全填充废物容器20，容器盖200盖合后，能够将灌浆帽40一起封盖在废物容器中，然后通过适配的螺栓进行密封，封盖后再进行养护。夹紧装置62的设置方式和结构与夹紧装置26相同。

取封盖装置70具有与容器盖200适配的抓手，为现有技术中通用的容器盖封盖装置。当废物容器20中放射性含量低时，容器盖200也可以通过人工操作进行封盖。

相对于现有技术，本发明核电厂废物容器内增加灌浆帽的方法具有以下有益技术效果：

1)本方法可应用于放射性废物容器内因废物装填率不足(空隙体积较大)而需加注灌浆帽的工况；

2)核电厂废物容器养护密封装置10通过设置真空破坏装置，解决了水泥固化体养护后废物容器20内因产生负压导致不易与养护密封装置10脱开的问题；

3)灌浆加注罩30通过设置液位监测装置304和摄像头306，通过液位监测装置的监测和摄像头监视，双重措施防止泥浆加注的溢流发生；

4)增加灌浆帽40可解决在水泥固化体养护过程中，放射性物质可能悬浮至水泥固化体的顶部表面，导致固化体对放射性物质固定效果较差的问题；

5)增加灌浆帽40可解决在水泥固化体养护过程中，放射性物质可能随游离水浸出于固化体表面，随后再次被吸收，而导致固化体表面可能存在脆弱层的问题；

6)在水泥固化体养护过程中，产生的游离水会增加核素迁移及废物体的腐蚀，加入灌浆帽40可有效吸收固化过程中产生的游离水，减小废物体和容器的腐蚀。

7)废物体在长期贮存过程中，可能因为腐蚀、辐照作用而产生气体，增加灌浆帽40减小废物容器20中的空隙，有利于减缓废物体的腐蚀以及减小废物体在老化过程产生气体的聚积量；

8)增加灌浆帽40减小废物容器20中的空隙，有利于减小废物容器20内壁与空气环境的接触，进而减小废物容器20内壁的腐蚀；

9)水泥固化体的装填率通常在90％～92.5％，剩余的空隙部分会影响废物容器20的整体强度，增加灌浆帽40极大的加强了废物容器20的强度和稳定性，提高了废物容器20堆码的能力；

10)本方法操作简单，使用安全，灌浆帽40增加效果好。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。