[发明专利]一种微波高温处理放射性废物连续转化烧结装置

说明书

技术领域

本发明涉及微波高温处理放射性废物连续转化烧结装置。 

背景技术

近些年来我国的原子能科研和生产都取得了突飞猛进的进步，尤其是我国核工业发展迅速，然而在原子能的科研、生产和应用中产生各种含有放射性核素的废液，放射性废液治理工作属于核工业生产链条中的一环，解决核废液治理问题是保障科研安全和国家环境安全的需要，也是我国核能事业可持续发展的前提。通常将放射性废液按比活度（或放射性浓度）分成高放射性废液（高放废液）、中放射性废液（中放废液）和低放射性废液（低放废液）。对于各种不同放射性废液采用不同的处理方法，高放废液长期存放是不安全的，必须将高放废液转化成固体，包装后作最终处置。固化方法有：放射性废物玻璃固化、陶瓷固化等。中放废液的处理方法有：①将废液固化，再将固体废物作最终处置。通常用放射性废物水泥固化或放射性废物沥青固化；②将废液与水泥、粘土等物混合，用高压直接注入页岩深地层中；③用蒸发、化学凝聚、离子交换多种处理手段，将大部分中放废液转变成低放废液；对小量的放射性浓集液进行固化处理。低放射性废液通常用蒸发、离子交换、化学凝聚及隔膜分离等多种手段浓集处理，将大部分低放废液处理到允许排放水平，小量的浓缩液固化处理。 

微波活化核废物处理技术在已经是公认的减容无污染处理技术，不仅仅是对核废物处理，还可对化工原料活化、活性炭活化、化学材料等进行活化处理，目前已经得到业内人士以及国家相关部门的高度重视。现有的微波活化核废料处理装置是以单个磁控管作为微波输入源，内部设有保温材料，虽然此类装置可以处理放射性废物，然而由于磁控管数量限制使得腔体内部电磁场分布不合理，活化效果不佳。而且炉体会直接受到放射性废物的侵蚀，扩大了污染范围，产生大量的二次废物。不能满足社会的需要。 

发明内容

本发明的目的是设计一种处理放射性废物连续转化烧结装置，用于处理核工业废料。 

本发明的技术方案：一种利用微波活化能处理放射性废物连续转化烧结装置，包括炉体支架10、壳体及炉盖，其特征在于，它的壳体由保温层5、炉壁6和外壁7组成；它的炉盖为活动盖，其上设置有压力表1、减压阀2和观察窗3；它的壳体上还设置有磁控管8、冷凝系统入水口9、流量控制器11、入料口12和冷凝系统出水口14；置于壳体内的石英罩19安放在底座15上，其内还设置有外表面缠绕有冷却系统17的反应釜18；固定在炉盖上的热电偶4穿入石英罩19内；石英罩19内还有向反应釜18喷固化剂、水或冷气的喷头20；它还设置有其转动可使反应釜内废液混合均匀传动系统13。 

本发明处理对象为低、中、高放射性废液及残渣。该废液及残渣使用泵送输入微波处理耐高温、耐腐蚀、可穿透微波的储料罐中装置中加入酸液、碱液等使其充分混合。根据需要选择通入保护气体（氮气、氩气、二氧化碳等惰性气体），其流量为0~3000mL/min。先对高放废料氧化转型，控制微波功率为0~50KW，温度短时间内能由室温升至2100℃且温度差控制在0~50℃之间，恒温时间为0~10h，先将废料转型为氧化物，然后加入固化剂使氧化废料与固化剂高温条件搅拌形成熔融态得到固化体，最后采用急冷、慢冷等方式将固化体进一步固化。 

使用时物料经泵送经输料管加入反应釜中，然后加入固化剂，通过温度控制仪控制输出功率微波加热至500℃-1000℃，恒温0.5h-5h，使放射性废料中的酸根离子转型为氧化物，继续升温至1000℃-2100℃，恒温0-20h，使固化剂与氧化物形式放射性废料发生反应形成玻璃/陶瓷体、玻璃体、陶瓷体等固化体。在可控惰性保护气体气氛种类及流量条件下，烧结固化过程通过控制微波输出功率和使废料及固化剂温度在短时间内由室温上升至数千度使物料成熔融状态，使其在高温的环境下经过不同相转化形成固化体最后采取慢冷或急冷方式将固化体冷却，得到可安全处置的放射性废物。