廢包殼回取技術(shù)

周萌 趙新梅 岳亮 趙馳

中核四0四有限公司 甘肅蘭州 735100

動力堆乏燃料后處理中間試驗廠（以下簡稱中試廠）目前采用普雷克斯流程處理來自大亞灣的動力堆乏燃料組件，主要利用磷酸三丁酯萃取法從輻照核燃料中回收鈾、钚。溶解器是動力堆乏燃料后處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備。其主要作用是接受剪切機剪切的乏燃料短段，將其中的二氧化鈾芯塊溶解成硝酸鈾酰溶液，供下一工序使用。此外，溶解器還需要對溶解完的廢包殼進行蒸煮，進一步除去包殼中殘留的鈾，以保證廢包殼達到外運的輻射要求。

1 溶解管殘渣來源及其后果

剪切后的燃料包殼盛裝在溶解器大吊籃內(nèi)，由于大吊籃壁上開孔為長圓形在溶解器溶解和蒸煮操作以及大吊籃的吊運過程中，有少量殘渣或碎屑（長形片狀）通過大吊籃壁上的長圓形孔漏出，漏出的殘渣或碎屑大部分進入小吊籃內(nèi)由小吊籃接收，少部分殘渣或碎屑落在小吊籃座上。按照中試廠現(xiàn)行運行要求，為防止小吊籃內(nèi)殘渣積存過多，影響小吊籃的起吊操作，因此每運行16批料后，即對小吊籃進行吊出檢查更換。在起吊過程中，小吊籃底座上的殘渣或碎屑落入溶解管底部堆積，而且在小吊籃回裝過程中，由于小吊籃底座上殘留有碎屑，導致小吊籃回裝后不到位，底座與小吊籃邊緣有縫隙，殘渣積累于此，長此以往，導致溶解管底部積累殘渣過多，以至于沒過蒸汽噴射泵吸入口[1]。

溶解器作為后處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備，如果不及時有效的對溶解器溶解管內(nèi)的廢包殼進行回取，將直接導致溶解器內(nèi)料液無法送往下一工序，甚至導致整臺溶解器報廢，致使整個后處理工藝線的全面停運。

2 溶解管殘渣回取

2.1 回取方案的選擇

針對溶解管內(nèi)殘渣堆積嚴重影響溶解系統(tǒng)運行的現(xiàn)象，曾經(jīng)嘗試使用夾具夾取、試劑溶解、溶解管底部開孔等方式對溶解管內(nèi)的廢包殼殘渣進行處理。但是由于溶解管處于熱室內(nèi)，熱室內(nèi)環(huán)境復雜，劑量水平高，操作人員難以近距離操作，操作難度大，同時考慮到不損壞溶解管本體，上述方法均不適用于中試廠溶解管內(nèi)殘渣的回取工作。

經(jīng)綜合考慮，選用抽真空裝置對溶解管內(nèi)的殘渣進行回取，此方法是采用一抽真空設(shè)備對連接的回取管線內(nèi)制造負壓，通過回取管內(nèi)外壓差作用將溶解管內(nèi)殘渣吸入回取裝置管線中，在真空裝置與回取頭之間設(shè)置中間容器阻礙和處理回取的殘渣。相對于上述幾種方法，次方法操作人員所受劑量相對較少，產(chǎn)生放射性廢物也相對較少。

2.2 抽真空回取溶解管殘渣

（1）抽真空回取裝置簡介。利用現(xiàn)有端頭桶加工改造一中間回取容器，將加工好的回取容器放置在位于溶解器上方的R02熱室，回取容器一端連一造真空裝置（工業(yè)吸塵器），一端連接抽吸用的“耐壓”軟管，耐壓軟管前加端增約2m長的不銹鋼管，將其探入溶解器內(nèi)，利用造真空裝置將廢包殼回取至中間容器內(nèi)。工業(yè)吸塵器的氣體排入橙區(qū)排風系統(tǒng)?；厝〉膹U包殼殘渣在中間容器內(nèi)積累，積累到一定程度后將中間整體作為固體廢物通過端頭桶轉(zhuǎn)運至固體廢物轉(zhuǎn)型站[2]。

（2）回取裝置吸入高度的確定。為保證回取裝置可以順利的將溶解管底部的廢包殼回取，需在進行回取前試驗。將回取裝置安裝在第二檢修廳吊裝孔處（垂直高度20m，高于溶解管最低處至回取裝置最高距離），進行模擬包殼回取試驗，利用造真空裝置將模擬包殼從最低處吸至第二檢修廳吊裝孔處進行揚程測試。通過觀察模擬包殼吸入高度驗證回取裝置是否滿足包殼要求。經(jīng)測試，模擬包殼可以順利的被吸取，滿足包殼回取的要求。

（3）溶解管殘渣回取實施過程。

①廢包殼的回取。首先將造真空裝置吊運至熱室人孔外的平臺處；而后連接整套回取裝置，將造真空裝置排風口連接在橙區(qū)排風管道上并做好密封；連接好之后，將回取裝置轉(zhuǎn)入設(shè)備室內(nèi)，包括回取頭、回取軟管、回取容器；接下來通過動力手和主從機械手相互配合將吸入管送入溶解器內(nèi)。上述工作完成之后現(xiàn)場啟動造真空裝置對溶解器底部廢包殼進行回取，廢包殼會進入回取頭通過塑料軟管落入回取容器內(nèi)?；厝⊥戤吅?，通過臨時攝像頭觀察溶解器底部小吊蘭內(nèi)殘留廢包殼情況[3]。

②廢物處理。在包殼回取過程中產(chǎn)生固體廢物有高壓軟管約40m、視頻線40m、攝像頭1個、鋼絲繩40m、不銹鋼管0.4m、裝有包殼的回取桶等。裝有包殼的回取桶裝入CEFE轉(zhuǎn)運裝置中送固體廢物處理設(shè)施處理，并且將其余高壓軟管、鋼絲繩等通過遠距離操作，用砂輪機切割成300-400m段后，放入端頭桶內(nèi)，同樣利用CEFE轉(zhuǎn)運裝置送固體廢物處理設(shè)施。造真空裝置（工業(yè)吸塵器）的集塵桶在進行清洗去污后裝入縮口桶內(nèi)作為固體廢物處理，其他電器部分進行屏蔽、隔離暫存。

③回取效果。在廢包殼回取過程中，氣載流出物監(jiān)測無異常，熱室氣溶膠數(shù)據(jù)無異常，熱室過濾器芯外照射水平無異常，未對環(huán)境造成影響?；厝『螅ㄟ^臨時攝像頭對溶解管進行觀察發(fā)現(xiàn)：溶解管中廢包殼殘渣回取率達85%，大小吊籃能夠放置到位，溶解器出料順暢，無碎屑堵塞管道現(xiàn)象，滿足溶解器運行要求。

3 結(jié)語

通過對溶解管內(nèi)殘渣的回取工作可得出以下結(jié)論：

（1）溶解管底部殘渣是通過大吊籃孔洞落入小吊籃座上，慢慢積累起來的；

（2）該回取裝置對溶解管殘渣的回取率可達85%；

（3）該裝置對溶解管內(nèi)的殘渣回取后可產(chǎn)生相對較多的放射性固體廢物。