用于核电站异形件内部放射性废物的清洁解控装置及方法与流程

本发明属于放射性废物处置，具体涉及一种用于核电站异形件内部放射性废物的清洁解控装置及方法。

背景技术：

1、目前，国内外核电站对于固体放射性废物的去污方式以机械去污和化学去污为主。机械去污法包括擦拭刷洗、打磨、高压水冲洗、超声波浸没去污等；化学去污法包括高浓度化学去污法和低浓度化学去污法。但机械打磨、擦拭法的效率慢，对人员受辐照剂量大；高压水冲洗产生的二次废液较多；超声波浸没法需要根据去污部件的不同设计去污槽，去污后二次废液难以处理；化学法主要用于在线管道、构造复杂部件去污，去污效率高，但是也存在二次废液，而且配比不对容易损伤基体材料，并对人员健康造成伤害。

2、干冰去污和激光去污技术作为新兴发展的去污技术在核电站逐渐应用，对于特定污染部件的去污效果较好。但是，随着核电站内产生的固体废物种类不断增多，包括废金属、废过滤器、废塑料、混凝土等，尺寸结构也从金属板块变成管道类等异形构件，而单一的激光去污和干冰技术难以满足异形构件废物的现场去污需求：激光具有方向性，只能去除激光达到的区域，狭小管道及沟槽内的污染物激光不可达，起不到去污作用；干冰去污主要针对油漆、油污类附着类污染物，对于锈蚀、氧化物等难以完全去除。两种去污技术单独使用时都难以保证构件达到清洁解控标准，且使用范围受到限制。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于核电站异形件内部放射性废物的清洁解控装置及方法，能够有效解决异形件结构复杂、内部放射性废物种类繁多的问题，使更多的异形件内部的放射性废物满足清洁解控标准，提高现场去污效率和去污效果。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

3、本发明的一个目的是提供一种用于核电站异形件内部放射性废物的清洁解控装置，包括激光去污组件、干冰去污组件、切换模块、检测探头、传导组件和控制主机，所述传导组件的一端与所述控制主机连接，所述传导组件的另一端与所述切换模块连接，所述激光去污组件、干冰去污组件及检测探头均与所述切换模块连接；所述检测探头用于检测所述异形件内部去污前后的污染剂量率，所述切换模块用于切换所述清洁解控装置的工作模式，所述清洁解控装置的工作模式包括激光去污模式和干冰去污模式，所述传导组件用于带动所述激光去污组件、干冰去污组件和检测探头伸入所述异形件内部。控制主机用于控制传导组件的移动、激光去污组件以及干冰去污组件的启动与关闭等工作；所述异形件包括内径大于或等于200mm的管道和沟槽。

4、通过将激光去污与干冰去污两种去污模式复合，能够解决单一的去污方式的去污效果欠佳的问题，两种去污模式相结合，能够使更多的放射性废物满足清洁解控标准；此外，传导组件的设置便于将激光去污组件和干冰去污组件伸入管道和沟槽的内部，可以满足管道和沟槽类异形件的在线去污需求，扩大去污范围。

5、根据本发明的一些优选实施方面，所述激光去污组件包括激光头、旋转电机和第一连接件，所述旋转电机的一端与所述激光头连接，所述旋转电机的另一端与所述第一连接件连接，所述第一连接件远离所述旋转电机的一端与所述切换模块连接。通过设置旋转电机，使激光头能够实现360°的旋转和往复式运动。本发明的一些实施方面，激光头的光斑形状可以为圆形或矩形，光斑的尺寸也可根据实际去污需求进行调节。

6、根据本发明的一些优选实施方面，所述干冰去污组件包括喷嘴、喷枪和第二连接件，所述喷枪的一端与所述喷嘴转动连接，所述喷枪的另一端与所述第二连接件连接，所述第二连接件远离所述喷枪的一端与所述切换模块连接。

7、根据本发明的一些优选实施方面，所述干冰去污组件还包括喷冰管，所述喷冰管的一端与所述控制主机连接，所述喷冰管的另一端穿过所述切换模块及第二连接件的内部与所述喷枪连接，所述喷冰管与所述喷枪连通，所述喷枪与所述喷嘴连通，所述喷冰管用于将干冰颗粒输送至所述喷枪。干冰去污组件的所采用的干冰原料为块状干冰，块状干冰在干冰主机中通过旋转式切削设计将块状干冰破碎成干冰颗粒输送给喷冰管。

8、根据本发明的一些优选实施方面，所述喷嘴包括筒体和密封板，所述密封板位于所述筒体远离所述喷枪的一端，所述密封板上开设有贯穿其厚度方向的多个第一通孔，所述筒体靠近所述密封板的一端部的侧壁上开设有贯穿其厚度方向的第二通孔，所述喷枪内的干冰颗粒通过所述喷嘴的第一通孔和第二通孔向外喷出。本发明的一些实施方面，采用的喷嘴为内孔发散式喷嘴，一端旋转式安装在喷枪上，另一端通过设置密封板将端部封闭，再通过在密封板及筒体上开设第一通孔和第二通孔，使干冰颗粒从通孔中喷射而出，进行去污操作。

9、根据本发明的一些优选实施方面，所述传导组件包括多个传导关节，相邻两个传导关节之间设置有连接壳体，所述传导关节包括关节连接体和位于所述关节连接体两端的关节延伸体，所述关节延伸体与关节连接体转动连接，所述连接壳体用于连接相互靠近的一个所述传导关节的关节延伸体与相邻的一个所述传导关节的关节延伸体。

10、根据本发明的一些优选实施方面，所述连接壳体、关节连接体和关节延伸体的内部均具有容置空间，每个所述传导关节的所述关节连接体的内部均设置有伺服电机，每个所述伺服电机的导线均与所述控制主机连接；所述清洁解控装置还包括光纤和信号线，所述光纤的一端与所述控制主机连接，所述光纤的另一端穿过多个所述传导关节和连接壳体的内部与所述激光头连接，所述信号线的一端与所述控制主机连接，所述信号线的另一端穿过多个所述传导关节和连接壳体的内部与所述切换模块连接。

11、根据本发明的一些优选实施方面，所述伺服电机的输出轴的两端分别由所述伺服电机的端部向外延伸，所述伺服电机的输出轴的前端设置有第一偏心凸轮，所述伺服电机的输出轴的后端设置有第二偏心凸轮，所述伺服电机的输出轴的前端通过所述第一偏心凸轮与对应的一个所述关节延伸体连接，所述伺服电机的输出轴的后端通过所述第二偏心凸轮与对应的另一个所述关节延伸体连接，所述第一偏心凸轮的直径大于所述第二偏心凸轮的直径；所述伺服电机用于带动所述关节延伸体转动。传导组件的长度可随着每个传导关节中关节延伸体的转动角度而改变，从而通过关节延伸体的转动使得整个传动组件逐渐进入到异形件的内部。本发明的一些实施例中，控制主机可以单独控制一个关节连接体中的伺服电机，进而使得每个伺服电机带动位于其输出轴两端的关节延伸体转动，使得每个传导关节都能独立工作。当伺服电机转动时，分别通过第一偏心凸轮和第二偏心凸轮带动位于伺服电机前端的一个关节延伸体和位于伺服电机后端的一个关节延伸体分别转动，使得整个传导组件逐步向前移动，便于传导组件带着位于其一端的激光去污组件、干冰去污组件及检测探头进入异形件的内部且有效避免部件与异形件内壁之间发生碰撞。由于第一偏心凸轮的直径大于第二偏心凸轮的直径，使得位于伺服电机前端的关节延伸体的转动角度大于位于伺服电机后端的关节延伸体的转动角度，避免传导关节被卡在异形件内部。关节延伸体相对于关节连接体转动的角度可通过控制主机控制对应的伺服电机的输出轴的转动圈数进行调整。此外，每个传导关节的关节连接体和两个关节延伸体均设置为中空结构，其具有容置空间，保证光纤和信号线能够从中穿过，从而有效减少空间占用，保证传导组件的传导灵活度。

12、根据本发明的一些优选实施方面，包括监测模块，所述监测模块与所述切换模块连接；所述检测探头具有报警单元，当所述检测探头检测到所述异形件内部的放射性废物的污染剂量率大于或等于1μsv/h时，所述报警单元发出警报。监测模块用于实时监测该清洁解控装置对异形件内部放射性废物的去污效果，能够清楚且直观地观察到去污位置的去污效果，同时，监测模块也能够实时显示传导组件在移动过程中的路况，便于操作人员实时调整传导组件的移动方向和路径，避免发生碰撞。

13、本发明的另一个目的是提供一种用于核电站异形件内部放射性废物的清洁解控方法，所述清洁解控方法利用上述的清洁解控装置，所述清洁解控方法包括如下步骤：

14、使清洁解控装置进入异形件内部；

15、根据监测模块监测到的异形件内部的放射性废物情况和检测探头的检测结果，确定异形件内部的去污位置及放射性废物类型并对异形件内部的放射性废物进行清洁；

16、当检测探头检测到异形件内部的放射性废物的污染剂量率小于40nsv/h时，完成清洁解控；否则继续清洁直至异形件内部的放射性废物的污染剂量率小于40nsv/h。

17、根据本发明的一些优选实施方面，所述放射性废物类型包括油污类，对于油污类放射性废物进行清洁的方法为：先选择干冰去污模式对去污位置的油污进行去污直至监测模块监测到油污被去除；若检测探头检测到去污位置去除油污后的污染剂量率大于40nsv/h时，则切换至激光去污模式进行去污直至去污位置的污染剂量率小于40nsv/h。

18、根据本发明的一些优选实施方面，所述放射性废物类型包括氧化物类，对于氧化物类放射性废物进行清洁的方法为：先选择激光去污模式对去污位置的氧化物进行去污至监测模块监测到氧化物被去除；若检测探头检测到去污位置去除氧化物后的污染剂量率大于40nsv/h时，则切换至干冰去污模式进行去污直至去污位置的污染剂量率小于40nsv/h。激光去污后容易产生粉尘附着，再利用干冰去污可以将附着物清扫，并对剩余的污染物进行二次清洁。

19、进一步地，在放射性废物清楚的过程中，有可能存在通过监测模块发现去污位置没有明显的油污类放射性废物或氧化物类放射性废物，但是检测探头检测到该位置的放射性废物的污染剂量率还是高于40nsv/h的情况，此时仍然需要对该位置进行去污。因此，检测探头所反馈的异形件内部的放射性废物的污染剂量率是主要的参考依据。

20、由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的用于核电站异形件内部放射性废物的清洁解控装置及方法的有益之处在于：通过将激光去污与干冰去污两种去污模式复合，能够有效解决异形件内部放射性废物种类繁多且不易完全清除的问题，有利于使更多的异形件内部的放射性废物满足清洁解控标准，提高现场去污效率和去污效果，减少核电站后续放射性废物的处置成本；此外，传导组件的设置可以满足管道、沟槽类异形件的去污需求，有利于扩大去污范围。