放射性废弃物微波处理装置的制作方法

本实用新型属于废弃物处理设备技术领域，具体是一种放射性废弃物微波处理装置，可对放射性或非放射性废弃物，尤其是放射性废弃物比如废液、污泥等固液混合废弃物、液体分解产生的固液混合沉淀物进行微波处理形成残渣和尾气。

背景技术：

核燃料生产、核电厂运行、核设施退役等过程都将产生大量放射性污水或放射性固体废弃物，即含有放射性元素的物料，由于其放射性强、半衰期长、生物与化学毒性大，对人类与生态环境构成极大的长期危害，因此，放射性废弃物料不能直接排放到环境当中。比如，按照我国放射性污水排放标准，对于放射性污水在正常运行工况下的剂量限值和排放量控制值均有严格的规定，则在放射性污水排放前通常需要进行处理使其满足排放标准。

目前，对于放射性污水的处理方法主要是浓缩处理，具体采用电热板进行加热浓缩，效率极低；对于固体废弃物，主要是放置到铅桶里，然后把铅桶放到偏远山区或者深挖洞穴进行封存，占地面积大。

随着微波应用技术的发展，将微波技术用于废弃物处理是近年来兴起的一项新的研究领域。微波加热具有快速、均质与选择性等优点，且通过改变微波的功率，可实现几十度到上千度的温度加热，可对污水废液进行浓缩，对固体废弃物进行干燥、碳化、灰化等处理,或者对液体分解产生的固液混合沉淀物先蒸发浓缩，并进一步对浓缩物进行高温分解，灰化。

技术实现要素：

本实用新型提供一种放射性废弃物微波处理装置，处理效率高、彻底可靠且可进行浓缩、干燥、热解、碳化、灰化等多种处理，处理范围广。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种放射性废弃物微波处理装置，包括：

控制系统；

微波谐振腔，用于微波加热放射性废弃物，所述微波谐振腔上设有微波源，所述微波谐振腔内设有用于承载所述放射性废弃物的托盘；

进料系统，其进料端位于所述微波谐振腔的外部，出料端位于所述微波谐振腔的内部，用于将所述放射性废弃物输送至所述托盘上；

残渣回收桶，位于所述微波谐振腔的外部并与所述微波谐振腔连通，用于回收所述放射性废弃物处理后形成的残渣；

落料系统，位于所述微波谐振腔的内部，用于将所述放射性废弃物处理后形成的残渣由所述托盘落料至所述残渣回收桶内。

所述进料系统包括容器、输送管路和设置在输送管路上的压力泵，所述容器及所述压力泵位于所述微波谐振腔的外部，所述输送管路的一端为所述进料端，其伸入所述容器内，另一端为所述出料端。

所述残渣回收桶位于所述微波谐振腔的下方，包括桶体和桶盖，所述桶盖上设有贯通孔，所述微波谐振腔的底板形成有向下方凹陷且呈漏斗状的料斗部，所述料斗部的底端与所述桶盖上的贯通孔密封连通。

所述桶盖与所述料斗部连接为一体，所述桶体配置有用于对其进行竖直提升或竖直降落的提升设备，所述桶体置于所述提升设备上。

所述桶体与所述桶盖非接触，所述桶体下方设置有称重装置，所述桶体置于所述称重装置上，所述称重装置置于所述提升设备上。

所述料斗部及所述残渣回收桶位于所述托盘的下方一侧，所述落料系统包括翻转驱动电机，所述翻转驱动电机的输出轴与所述托盘固定连接以驱动所述托盘翻转至所述料斗部的上方；或者，所述料斗部及所述残渣回收桶位于所述托盘的正下方，所述托盘的周向侧板固定且所述托盘的底板可抽拉，所述落料系统包括抽拉驱动电机，所述抽拉驱动电机的输出轴与所述托盘的底板固定连接以驱动所述托盘抽拉落料。

所述放射性废弃物微波处理装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置竖直向下设置且位于所述托盘的上方，其包括搅拌驱动电机、搅拌轴和搅拌刮板，所述搅拌驱动电机位于所述微波谐振腔外部，所述搅拌轴的底部伸入所述微波谐振腔内，所述搅拌刮板固设在所述搅拌轴的底端上并伸入所述托盘内。

所述放射性废弃物微波处理装置还包括用于驱动所述搅拌装置升降的升降系统。

所述放射性废弃物微波处理装置还包括排风系统，所述排风系统设在所述微波谐振腔的顶板外表面上，所述排风系统包括离心风机和排风管，所述微波谐振腔的顶板上具有与所述排风管连通的贯通部。

所述贯通部上安装有网板，所述网板上设有若干通孔，所述通孔被配置为可截止微波穿过。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1、本实用新型放射性废弃物微波处理装置，通过将放射性废弃物输送至微波谐振腔内，由微波进行加热进行处理，由于微波加热是电场能量深进到物料内部，可直接作用于物质分子使之运动而发热形成内加热方式，这种内加热方式加热速度快，只需普通加热方式的1/10-1/100的时间即可完成，具有反应灵敏，无惰性和滞后效应，受热体系温度均匀，热效率高的特点，可实现放射性废弃物的快速处理；

2、通过控制微波的加热温度，可实现不同废弃物的不同处理方式，比如对于放射性废水，可进行浓缩处理，对于颗粒状固态废弃物，可进行干燥、碳化、灰化等多种处理，对液体分解产生的固液混合沉淀物先蒸发浓缩，并进一步对浓缩物进行高温分解，灰化，处理范围广，设备利用率高；

3、本实用新型同样适用于非放射性废弃物的处理，比如环保、化工领域企业将污水废弃物由污水处理厂处理之间进行的浓缩处理等，与减少污水处理成本。

附图说明

图1为本实用新型放射性废弃物微波处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

参照图1，本实施例放射性废弃物微波处理装置，包括：

控制系统，主要采用plc程序控制，可以根据工况的不同对各个电机、泵组、微波系统进行控制，控制其完成整个工艺流程的运行；可以对运行参数进行修改。主要实现电气控制（微波磁控管、温度检测）和电机的控制，工作过程中电源启动后，通过plc的预设程序控制高压发生器通电实现微波的产生，热电偶或者红外（根据功能选择不同自动切换数据采集源）检测启动（监测各部分物料温度）；

微波谐振腔100，用于微波加热处理放射性废弃物1，微波谐振腔100上设有微波源110，微波谐振腔100内设有用于承载处理中的放射性废弃物1的托盘120；

进料系统200，其进料端210位于微波谐振腔100的外部，出料端220位于微波谐振腔100的内部，用于将放射性废弃物1输送至托盘120上；

残渣回收桶300，位于微波谐振腔100的外部并与微波谐振腔100连通，用于回收放射性废弃物1处理后形成的残渣2；

落料系统，位于微波谐振腔100的内部，用于将放射性废弃物1处理后形成的残渣2由托盘120落料至残渣回收桶300内。

本实施例中微波谐振腔100采用现有技术，具体地，其金属内腔材质为304不锈钢，通过多块不锈钢板焊接而成，作为微波加热的腔体，保证微波在金属腔内不泄露出去；金属内腔上安装有红外测温传感器，实时测量托盘120上放射性废弃物的处理温度。对于微波源110，其包含非脉冲式磁控管、微波变频电源、风扇散热系统、过电流保护、异常温度保护、波导等。其中，磁控管为发出微波的电子元器件，微波变频电源为磁控管提供电源支持，且能够通过其变频从而调整磁控管的功率大小，风扇散热系统的作用是为各种电子元器件提供散热从而保证其正常工作；过电流保护的作用是在电流超值时及时切断电源从而保护磁控管等主要电子器件；异常温度保护的作用是磁控管温度超温时及时切断电源从而保护磁控管等主要电子器件。

进一步地，如图1所示，本实施例中进料系统200包括容器230、输送管路240和设置在输送管路240上的压力泵250，输送管路240的一端为进料系统200的进料端210，进料端210伸入容器230内，另一端为进料系统200的出料端220。本实施例中的进料系统200即可用于液体废弃物的输送，也可用于粉态或较大颗粒态固体废弃物的输送，适用范围广，且成本低。其中，容器230作用在于暂存放射性废弃物1，压力泵250的作用是将放射性废弃物1通过输送管路240泵入微波谐振腔100内的托盘120上；对于放射性废液，可进一步在输送管路240上设置流量计260，其作用是计量废液的流量，并通过计算得出每次泵入托盘120的液体量，以便于统计。

对于残渣回收桶300，其具体位于微波谐振腔100的下方，包括桶体310和桶盖320，桶盖320上设有贯通孔，微波谐振腔100的底板130上形成有向下方凹陷且呈漏斗状的料斗部131，料斗部131的底端与桶盖320上的贯通孔密封连通，以便托盘120内放射性废弃物1处理后形成的残渣2通过料斗部131及桶盖320进入桶体310内，桶盖320覆盖桶体310的同时，其与料斗部131密封连通，使得残渣2在落料回收过程中尽可能封闭，从而尽可能减轻灰尘飞出。

进一步地，桶盖320与料斗部131连接为一体，桶体310配置有用于对其进行竖直提升或竖直降落的提升设备900，桶体310置于提升设备900上，使得桶体310可方便地被移送至指定位置进行封存或其他后处理。

或者，桶盖320与料斗部131连接为一体，而桶体310与桶盖320非接触，即桶盖320悬挂设置在桶体310上方，在桶体310下方设置有称重装置600，桶体320置于称重装置600上，称重装置600置于提升设备900上。称重装置600可以是称重传感器或普通称重装置，其作用是对残渣2进行称重，通过计算及时得知桶体310的残渣堆积率，当达到预定残渣堆积率（接近满桶时对应的堆积率）时，提升设备900带动桶体310下降，桶体310被移送至指定位置进行封存或其他后处理。则无需提升设备900频繁动作来观察桶体310是否接近满桶，进而可以提高处理效率和整套装置自动化程度，桶盖320与桶体310不接触，从而避免桶盖320的重量影响对称重装置600对桶体310的称重。

作为一个具体的实施方式，如图1所示。本实施例中料斗部131及残渣回收桶300位于托盘120的下方一侧，落料系统包括翻转驱动电机400，翻转驱动电机400的输出轴与托盘120的一侧部固定连接以驱动托盘120翻转至料斗部131的上方（如图1中虚线托盘120所示位置），使托盘120内放射性废弃物1处理后的残渣2倾倒至料斗部131上，进而进入残渣回收桶300内，实现落料；或者作为另外一种落料形式，料斗部131及残渣回收桶300可位于托盘120的正下方，托盘120的周向侧板固定而其底板可抽拉，落料系统包括抽拉驱动电机，抽拉驱动电机的输出轴与托盘120的底板固定连接以驱动托盘120抽拉落料，即通过抽拉托盘120的底板移动，而底板上的残渣2在托盘120的周向侧板的止挡下不移动，当抽离底板的过程中，底板上放射性废弃物1处理后的残渣2在重力作用下自动落料至料斗部131上进而进入残渣回收桶300内。

为使残渣2尽可能与托盘120不黏连，便于分离落料，或者在固态放射性废弃物1处理过程中使其尽可能均匀地平铺在托盘120上，以提高托盘120的利用率，本实施例中微波处理装置还包括搅拌装置500。具体地，搅拌装置500竖直向下设置且位于托盘120的上方，其包括搅拌驱动电机510、搅拌轴520和搅拌刮板530，搅拌驱动电机510位于微波谐振腔100外部，搅拌轴520的底部伸入微波谐振腔100内，搅拌刮板530固设在搅拌轴520的底端上并伸入托盘120内，以对托盘120内的物料进行充分搅拌，或者使残渣2从托盘120上刮落。

由于当托盘120进行翻转落料时，托盘120要进行翻转，为避免搅拌装置500对托盘120的翻转动作干涉，本实施例中如图1所示，放射性废弃物微波处理装置还包括用于驱动搅拌装置500升降的升降系统800，具体可为升降电机电动丝升降机构。在托盘120在翻转驱动电机400的带动下进行翻转之前，升降系统800先带动搅拌装置500上升为托盘120的翻转倒料预留足够的翻转空间，托盘120复位后，升降系统800带动搅拌装置500降落以便进行搅拌。

另外，进料系统200的输送管路240也安装在升降系统800上，升降系统800带动搅拌装置500及输送管路240一起上升为托盘120的翻转倒料预留足够的翻转空间，托盘120复位后，升降系统800带动搅拌装置500及输送管路240一起降落以便实现搅拌装置500的搅拌作用，以及使输送管路240的出料端220尽可能地靠近托盘120，保证放射性废弃物1落入托盘120上时不飞溅。

为使得当进行废液浓缩干燥处理时产生的蒸汽及时抽出，如图1所示，本实施例放射性废弃物微波处理装置还包括排风系统700，排风系统700设在微波谐振腔100的顶板140外表面上，排风系统700包括离心风机710和排风管720，微波谐振腔100的顶板140上具有与排风管720连通的贯通部141。离心风机710的作用是将浓缩干燥所产生的蒸汽及时从微波谐振腔100中通过排风管720抽出，抽出后的蒸汽或者其他气体收集后另外处理或进行检测分析。

进一步地，贯通部141上安装有网板142，网板142上设有若干通孔，蒸汽可以通过通孔排出微波谐振腔100，同时通孔被配置为可截止微波穿过，以尽可能地防止微波泄露。

对于放射性废水，采用本实施例微波处理装置具体的工艺过程如下：

（一）容器230内的放射性废水，经过压力泵250的泵入，通过输送管路240泵入托盘120，处理量可以通过流量计260来计量，按批次处理；

（二）微波源110开始工作（具体加热温度由具体工况而定），对泵入托盘120的放射性废水进行加热，同时离心风机710开始工作，产生的蒸汽从排风管720中排出，统一进行过滤等处置；

（三）干燥浓缩完成后，搅拌驱动电机510带动搅拌刮板530开始对干燥浓缩后剩余的残渣进行从托盘120上脱离作业；

（四）升降系统800启动，带动搅拌刮板530上升至合适位置，翻转驱动电机400启动使托盘120进行翻转落料；

（五）残渣通过料斗部131进入残渣回收桶300，一个工作流程结束；

（六）工作流程结束后，称重装置600对残渣进行称量，当其达到一定值（具体的根据残渣的密度计算残渣回收桶300堆积率）；

（七）残渣回收桶300堆积满后，通过提升设备900带动桶体310降落以便桶体310转运至统一回收处进行暂存或处置。

对于固态放射性废弃物，采用本实施例微波处理装置具体的工艺过程如下：

（一）容器230内的固态放射性废弃物，经过压力泵250的泵入，通过输送管路240泵入托盘120，处理量可以通过流量计260来计量，按批次处理；

（二）微波源110开始工作（具体加热温度由具体工况而定），对固态放射性废弃物进行加热，此过程完成干燥、碳化、灰化三个步骤的处理，同时离心风机710开始工作，产生的蒸汽从排风管720中排出，统一进行过滤等处置；

（三）干燥、碳化、灰化完成后，搅拌驱动电机510带动搅拌刮板530开始对处理后剩余的残渣进行从托盘120上脱离作业；

（四）升降系统800启动，带动搅拌刮板530上升至合适位置，翻转驱动电机400启动使托盘120进行翻转落料；

（五）残渣通过料斗部131进入残渣回收桶300，一个工作流程结束；

（六）工作流程结束后，称重装置600对残渣进行称量，当其达到一定值（具体的根据残渣的密度计算残渣回收桶300堆积率）；

（七）残渣回收桶300堆积满后，通过提升设备900带动桶体310降落以便桶体310转运至统一回收处进行暂存或处置。

当然，本实用新型放射性废弃物微波处理装置还可以对液体分解产生的固液混合沉淀物进行先蒸发浓缩，并进一步对浓缩物高温分解、灰化处理，在此不再赘述。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。