一种含有机氚碳14的废弃物处理装置的制作方法

本发明涉及一种放射性废弃物处理装置，特别是涉及一种含有机氚碳14的废弃物处理装置。

背景技术：

标记化合物是用放射性核素取代化合物分子的一种或几种原子而使它能被识别并可用作示踪剂的化合物。它与未标记的相应化合物具有相同的化学及生物学性质，不同的只是它带有放射性，因而可利用放射性探测技术来追踪。如氨基酸分子中含氢，可用h³，再将此标记物引入有机体内，则这些标记物中的同位素将和相应的普通原子一样，在生物机体内运输、转移和参与新陈代谢活动。放射性标记的原子很容易辩认，基于放射性同位素具有能经常地自发地放射射线的特性，而放射线很容易被电子探测仪器所追踪发现，从而显示它们的位置和数量，所以放射性同位素引入生物体之后，好象有了行径的记号，因此又叫放射性示踪。

自20世纪40年代出现了核反应堆和开始供应碳14(形式为baco3)起，就开始了碳14标记化合物的研制、生产和应用。以后随着氢3(氚)、碘125、碘131、硫35、磷32等放射性同位素商品的问世，相应的标记化合物的研制、生产和应用也迅速发展，80年代初，国际上以商品形式出售的标记化合物，包括氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核苷酸、核苷、嘌呤、嘧啶、甾族、类脂化合物，以及医学研究用的肿瘤抗原、激素、受体、维生素和药物等，品种已达2000多种，其中以碳14和氚标记的化合物占多数。

在药物研发的过程中，对于标记药物接触的容器、针头和测试药用物的动物，都成为了放射性废物，在临床试验时，也需要对放射性药物进行评价，因此对于药物试药的志愿者的排放、接触的物品都要进行相应的放射性评价。如果是放射性废物，也需要相应的处置。

放射性废物处理指使放射性废物适于最终处置(包括往大气或水体排放)的一切操作实践，例如收集、分类、浓缩、焚烧、压缩、去污、固化、包装、储存和运输等。废物处理的目标是尽量减少放射性废物的体积，以减少储存、运输和处置的费用，并尽可能回收或复用，减少向环境的排放。排放的放射性总量和浓度必须符合有关规定。废物必须分类收集和存放，分别处理，防止交叉污染或污染的扩散。

自2008年后，国内对有机氚碳14重点进行了监管。目前所有新建核电站外围进行环境本底调研时，都要求对生物和植物圈中的有机氚碳14进行监测和数据汇总，评估核电运营后排出物氚碳14对生物圈的影响。福岛核电事故后，国家环保部对环境监测要求加强。目前，典型的提取方法是高温氧化燃烧提取法，具体为：生物体取样回来后，进行冷冻干燥，通过有机氚碳14提取装置进行有机氚碳14的提取，把吸收的水和co2转换后进行测量；植物样品取样回来后，通过烘箱等设备进行干燥，提出无机水后，通过有机氚碳14提取装置进行有机氚碳的提取。由于环境中氚和碳14的水平比较低，存留在生物体中的氚的含量更低，因此需要采用大容量、易去污、操作简单的有机氚和有机碳14提取装置。由于有机氚碳14监测属于新兴监测，目前国内对有机氚碳14开始实施检测的单位并不多，因此，有机氚碳14提取装置采购后并不能快速开展这样的监测，还需要相关的设备提供单位提供相应的方法进行有效的有机氚碳14提取。

以raddec为代表的第一代有机氚碳提取装置是最早进入国内的，此设备的工作管只有10mm，装样量不足2g，根本不满足生物圈监测的需求，目前国内很少再有用户购买。以mtt12/65/900为代表的第二代有机氚碳14提取装置是上海怡星机电设备有限公司与苏州热工院在raddec和mtt12/38/850基础上订制改进的设备，当时考虑到加样量要增加到40g，以满足一个样品可以提取15g水样，但在后来的使用过程中发现由于吸收装置的简易性导致了吸收效率不稳定，并且双温区导致样品催化燃烧并不充分。以otcs11/3(rs120/1000/11)为代表的第三代有机氚碳14提取装置由加热系统、冷却系统和提取系统组成，适用于有机固体样品燃烧实验，通过两次氧化反应，检测样品中氚和碳14的含量。中辐院杨怀元老师自主开发的有机氚碳14提取装置采用单端进气，由于单端进气，导致样品可能出现两种情况：一、激烈燃烧导致样品冲出，二、燃烧不充分。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种含有机氚碳14的废弃物处理装置，使用效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种含有机氚碳14的废弃物处理装置，包括供气系统、一级高温燃烧炉、二级高温催化炉、水汽分离装置和co2吸收塔，所述供气系统、所述一级高温燃烧炉、所述二级高温催化炉、所述水汽分离装置和所述co2吸收塔依次连接，所述一级高温燃烧炉包括外壳、加热元件、容器、除灰口、排气网、液体收集盘、固体收集盘和氧气输送管，所述容器设置在所述外壳内，所述加热元件设置在所述容器和所述外壳之间，所述除灰口设置在所述容器的底部，所述排气网设置在所述除灰口的上部，所述液体收集盘设置在所述排气网的上部，所述固体收集盘设置在所述液体收集盘的上部，所述固体收集盘上设置有通孔，所述氧气输送管伸入到所述容器内，所述二级高温催化炉为热力式后燃烧装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述外壳是采用轻质粘土砖砌筑而成；所述外壳为竖井式炉膛设置。

在本发明一个较佳实施例中，所述一级高温燃烧炉还包括保温层和隔热层，所述隔热层包裹所述外壳设置，所述保温层填充于所述隔热层和所述外壳之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述隔热层的材料为硅酸铝耐火纤维，所述保温层的材料为保温粉、硅藻土匪砖中的一种或两种混合。

在本发明一个较佳实施例中，所述容器的材质为不锈钢材质。

在本发明一个较佳实施例中，所述氧气输送管为多根，所述氧气输送管为不锈钢管。

在本发明一个较佳实施例中，所述一级高温燃烧炉还包括压力指示表，所述压力指示表设置在所述容器的顶部。

在本发明一个较佳实施例中，所述热力式后燃烧装置内设置有螺旋状的不锈钢管，所述不锈钢管内填充有催化剂，所述不锈钢管的下部入口能通入氧气。

本发明的有益效果是：本发明的含有机氚碳14的废弃物处理装置，单次处理量大，能满足大样品量提取的需要，样品的燃烧效率和回收效率明显提高，经过处理废弃物能达到减量、减容和转变成稳定的固体，能够应用于c-14和h-3的标记药物所产生的废物处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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它的附图，其中：

图1是本发明的含有机氚碳14的废弃物处理装置一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所述含有机氚碳14的废弃物处理装置中的一级高温燃烧炉的结构示意图；

图3是图1所述含有机氚碳14的废弃物处理装置中的水汽分离装置的结构示意图；

图4是图1所述含有机氚碳14的废弃物处理装置中的co2吸收塔的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，提供一种含有机氚碳14的废弃物处理装置，包括供气系统1、一级高温燃烧炉2、二级高温催化炉3、水汽分离装置4和co2吸收塔5，所述供气系统1、所述一级高温燃烧炉2、所述二级高温催化炉3、所述水汽分离装置4和所述co2吸收塔5依次连接。

请参阅图2，所述一级高温燃烧炉2为井式高温燃烧炉设计，最高温度可达1000℃以上。所述一级高温燃烧炉2包括外壳6、加热元件、隔热层、保温层、容器7、除灰口8、排气网9、液体收集盘10、固体收集盘11、氧气输送管12和压力指示表。所述一级高温燃烧炉2的外壳6采用轻质粘土砖作为耐火层，砌筑成竖井式炉膛。所述加热元件安置在炉膛内壁的搁砖上，位于所述容器和所述外壳之间。在所述外壳6的外面，包裹一层硅酸铝耐火纤维作为隔热层，所述隔热层与所述外壳6之间用保温粉、硅藻土匪砖填实作为保温层。所述一级高温燃烧炉2内的温度可精确控制在设定的温度。

所述容器7设置在所述外壳6内，所述容器7的材质为不锈钢材质。所述容器7的内部从下到上依次设置有除灰口8、排气网9、液体收集盘10、固体收集盘11、氧气输送管12和压力指示表。所述除灰口8设置在所述容器7的底部。所述排气网9设置在所述除灰口8的上部，所述排气网9是网状的铜网，尾气能从最底部排出，这有利于燃烧更长的时间。所述液体收集盘10设置在所述排气网9的上部，当需要燃烧粪便液体与固体混合废物时，液体在所述液体收集盘10内。所述固体收集盘11是有孔的格栅，动物尸体等固体废物可以放置在格栅上。所述氧气输送管12为多根不锈钢钢管，伸入到所述容器7内，充分形成气流在容器7内的循环。所述氧气输送管12是与所述供气系统1如氧气瓶连接的。所述压力指示表设置在所述容器7的顶部，所述压力指示表用于监控容器内的压强，当压强超过设定的安全值时，加热会自动停止。

因采用的是向所述一级高温燃烧炉2中注入氧气的方法使样品燃烧，存在氧气过量，可能发生剧烈燃烧而烟花爆炸的风险。为了避免发生潜在的爆炸风险，所述一级高温燃烧炉2采用了不锈钢的密闭高温腔室，所有的燃烧在不锈钢腔体内进行。并且设置了压力指示表，用于监测腔体内的气压，当气压超过设定的安全限值后，系统将自动停止加热，并停止向腔体内注入氧气。

所述二级高温催化炉3采用的是最高温度为850℃的热力式后燃烧装置tnv。由于需要处理的样品量较大(>3kg/24h)，在燃烧时会产生大量的气体，并不能完全燃烧。因此采用热力式后燃烧装置tnv作为二级高温催化炉，可以快速对大量的未完全燃烧的气体实现完全氧化燃烧。在热力式后燃烧装置tnv内部，由螺旋状的不锈钢管组成，不锈钢管内填充氧化铜作为催化剂。正常工作时，热力式后燃烧装置tnv内部的温度保持在850℃，氧气通过下部的入口进入不锈钢管，保证停留在炉内的时间尽可能长，以便更完全的燃烧。

请参阅图3，所述水汽分离装置4采用冷却干燥的方式实现。所述水汽分离装置外部设置有冷却液泵13，所述冷却液泵13把冷却液的温度降到0℃左右，注入到水汽分离装置中，保持整个水汽分离装置的温度在低温状态。工作时，通过二级高温催化炉3的气体含有较多的水汽，通过下方的入口进入到水汽分离装置中，进入到一个球形的缓冲容器14中，这个球形的缓冲容器用于保存被冷凝的水。当冷凝水超过一定的高度后，自动从缓冲容器的最底部排出。

所述co2吸收塔5采用二级的吸收塔方式，确保二氧化碳能够被完全吸收。所述co2吸收塔的材质采用316l材质的不锈钢，设计成从下端进气，上端排气。所述co2吸收塔的内部填充固体的医用二氧化碳吸附剂，所述二氧化碳吸附剂主要是ca(oh)2与少量的naoh，吸收二氧化碳后，产物为固体的caco3。通过设计的阀门与管路，可以方便地通过开关阀门来更改co2吸收塔进气的顺序，调换一级和二级吸收塔的顺序。在一级吸收塔15与二级吸收塔16中间，安装一个co2传感器17，可以用于检测co2是否被完全吸收，一旦超过了设定的阈值，触发一个报警信号，提示用户需要更换吸收塔内的co2吸收剂。所述一级吸收塔与所述二级吸收塔中间可以设置一个取样口18，方便用户在需要时，对气体进行人工取样，确保是否有co2。

本发明采用电热的高温氧化炉作为一级燃烧炉，通过调节氧气的进气速率，实现对燃烧速度的控制，燃烧的速度最高不低于3kg/24h。废弃物在一级高温燃烧炉中燃烧后，尾气进入到二级高温催化炉中，剩余的没有被完全氧化气体被进一步氧化。气体经过二级高温催化炉后，进入水汽分离装置，所含的水汽被收集，而co2等气体进入到二氧化碳吸附塔中，吸附塔内是固体的吸附剂。

本发明采用两路同向供气方式，一路气体直接为样品供气，另一路气体不受样品区的影响直接对催化区供气，这种设计方式不但能持续确保催化剂的氧化效率，也避免了“气体对冲”的现象。保证样品催化充分的同时，不发生剧烈燃烧。

本发明在所述一级高温燃烧炉内设置有样品回收区，因样品量增大后在燃烧时会产生大量烟雾，膨胀的烟雾会快速从样品周围向外扩散，样品区的供气系统不足以把所有的烟雾吹扫至催化区，因此一部分烟雾向进气方向扩散，进气端在加热区外，温度低，烟雾降温后会吸附在工作管内壁形成黑色的凝结物，这不仅造成了实验结果的误差，而且污染了工作管。

由于在放射性标准药的临床前实验中会产生较多的动物尸体(主要是小白鼠、猴等小动物)、尿液、粪便等，都是可在高温下可燃烧的，因此本发明采用高温灰化的处理方式，将这些废弃物完全灰化，并使用二氧化碳吸附剂吸收灰化过程中产生的二氧化碳。本发明能够处理放射性标准药的研发和临床前测试中所产生的闪烁液、有机塑料瓶、实验用动物尸体、临床人员的衣物、针头、针管、尿液和粪便等废弃物。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。