Патент на изобретение №2392675

(54) ИНДУКЦИОННЫЙ ПЛАВИТЕЛЬ С ХОЛОДНЫМ ТИГЛЕМ

(57) Реферат:

Заявляемое устройство относится к области охраны окружающей среды, к переработке радиоактивных отходов (РАО) путем их фиксации в устойчивой твердой среде. Индукционный плавитель с холодным тиглем содержит коллектор подвода охлаждающей воды, снабженный дополнительным патрубком для отвода парогазовой смеси; металлические водоохлаждаемые трубки, образующие корпус тигля, в нижней части объединенные перепускным коллектором, водоохлаждаемое дно металлического тигля выполнено съемным и установлено на перепускном коллекторе; сливное устройство состоит из металлических водоохлаждаемых трубок, по крайней мере две из которых объединены между собой в прямоугольный П-образный элемент, образующий вертикальный зазор выше уровня съемного водоохлаждаемого дна, при этом указанный вертикальный зазор является каналом для выпуска расплава, в котором установлен сливной затвор, указанное сливное устройство является частью корпуса холодного тигля и имеет штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды и направляющий патрубок сливного затвора, расположенный в верхней части вертикального зазора, наконечник водоохлаждаемого сливного затвора является цельновыполненным и имеет форму частично усеченного цилиндра, в котором верхняя часть имеет цилиндрическую форму, а нижняя часть, прилегающая к ней, имеет форму полуцилиндра, верхняя часть сливного затвора снабжена поворотной скобой. Изобретение направлено на расширение области применения устройства для переработки радиоактивных отходов, с получением различных минеральных матриц; повышение надежности работы устройства, качества конечного продукта; снижение опасности работы устройства. 5 ил.

Заявляемое устройство относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки радиоактивных отходов (РАО) путем их фиксации в устойчивой твердой среде. Наиболее эффективно заявляемое устройство может быть реализовано при переводе РАО сложного состава с наличием взвесей и осадков в минеральные (стеклообразные, стеклокристаллические и кристаллические) матрицы. РАО могут представлять смеси гомогенных и гетерогенных жидких радиоактивных отходов (ЖРО) (протечки, растворы от регенерации, дезактивации, ЖРО радиохимических производств), зольного остатка печей сжигания РАО, фракционированные РАО, содержащие радиоактивные элементы актиноидной группы (торий, уран, америций и т.д.), а также цирконий и редкоземельные элементы (Копырин А.А., Карелин А.И., Карелин В.А. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива, Учеб. пособие для вузов. -М.: ЗАО «Издательство Атомэнергоиздат», 2006. 576 с: ил., стр.237-238, 247-248 [1]).

Известно устройство для плавления различных материалов (патент США 3 964 892, 1976 г.[2,]), содержащее металлический каркас, имеющий плоское днище, огнеупорный отражатель, расположенный на внутренних поверхностях металлического каркаса и плоского днища, трубчатый сток для выпуска расплава, размещенный в плоском днище и имеющий суженное входное отверстие, закрывающееся посредством штока, который регулирует выход расплава стекла, расположенные под углом 120 градусов, электроды, змеевиковый охладитель, размещенный на внешней стороне верхней части металлического каркаса, загрузочное устройство и поворотно-перемещающий механизм штока.

Из-за повышенной химической коррозии электродов и огнеупорного отражателя в устройстве существует повышенная опасность работы. Долговечность устройства невысока из-за выгорания электродов и пониженного ресурса работы огнеупорного отражателя. Кроме того, при сливе существует опасность возникновения аварийной ситуации из-за опасности перегрева трубчатого стока, его повышенной химической коррозии, из-за негарантированного вследствие повышенной химической коррозии штока и трубчатого стока запирания его суженного входного отверстия, а также из-за опасности образования в трубчатом стоке трудно удаляемой стеклянной пробки.

Известен способ и устройство для остекловывания радиоактивных материалов (патент Великобритании 1 239 710, 1971 г.[3]). Устройство для остекловывания радиоактивных материалов представляет собой тигель, снабженный охлаждающей системой и индукционной катушкой, соединенной с генератором высокой частоты. Сверху тигель закрыт металлической крышкой с отверстиями, к которым подсоединены кальцинатор и бункер со стеклообразователями, снабженный вибропитателем. В днище тигля имеется сливное устройство, представляющее собой сливной патрубок, снабженный водоохлаждаемой рубашкой и индукционной катушкой, соединенной с генератором высокой частоты.

Из-за повышенной химической коррозии корпуса тигля, опасности его механического разрушения при наличии высоких термонапряжений, вызываемых большой разностью температур на внешней и внутренней поверхностях и неравномерностью охлаждения, указанное устройство обладает повышенной опасностью при работе, кроме того, повышенная опасность связана с отсутствием в сливном устройстве конструктивного элемента, предназначенного для закрытия сливного отверстия в тигле, так как в процессе работы сливное отверстие может самопроизвольно открыться за счет несанкционированного удаления стеклопробки, например, в результате разрушения или местного перегрева.

97114712/25 от 09.09.97, опубликовано 10.07.98 Бюл. 19 [4]). Указанное устройство включает емкость гомогенных жидких радиоактивных отходов, аппарат обезвоживания, металлический тигель с подвижным индуктором, имеющий сливное устройство, емкость со стеклообразователями, снабженную дозатором, а также узел обезвреживания отходящих газов, содержащий систему фильтрации, соединенную с конденсатором системы фильтрации, который своим выход соединен с емкостью конденсатора системы фильтрации, емкость гомогенных жидких радиоактивных отходов, соединена с аппаратом обезвоживания через дополнительно установленную емкость аппарата обезвоживания, через которую также соединены между собой выход концентрата гомогенных жидких радиоактивных отходов аппарата обезвоживания и жидкостный вход аппарата обезвоживания, в качестве которого используют выпарной аппарат, причем коммуникация, соединяющая емкость аппарата обезвоживания с жидкостным входом аппарата обезвоживания, соединена с металлическим тиглем, в качестве которого используют холодный тигель, через дополнительно и последовательно установленные емкость-смеситель, емкость-накопитель, вихревой аппарат и питатель, электрически связанный с механизмом перемещения подвижного индуктора холодного тигля, причем емкость-смеситель соединена через дозатор стеклообразователей с емкостью со стеклообразователями и через дозатор гетерогенных жидких радиоактивных отходов с емкостью гетерогенных жидких радиоактивных отходов, узел обезвреживания отходящих газов выполнен раздельным и состоит из узла обезвреживания отходящих газов аппарата обезвоживания, включающего последовательно подсоединенные к газовому выходу аппарата обезвоживания сепаратор и конденсатор аппарата обезвоживания, и узла обезвреживания отходящих газов холодного тигля, который дополнительно содержит абсорбционную установку, последовательно соединенную с подогревателем, каталитическим реактором и конденсатором каталитического реактора, причем холодный тигель своим газовым выходом соединен с входом системы фильтрации, которая своим газовым выходом соединена с входом конденсатора системы фильтрации, а выходом фильтрата с входом холодного тигля, емкость конденсатора системы фильтрации своим газовым выходом соединена с газовым входом абсорбционной установки, а выходом конденсата – с системой циркуляции промывной жидкости абсорбционной установки, а сливное устройство холодного тигля состоит из сливной трубки, расположенной внутри водоохлаждаемой рубашки, верхней крышки, нижней крышки и водоохлаждаемого сливного затвора с конусообразным наконечником, причем водоохлаждаемая рубашка состоит из имеющей отверстия для подвода воды U-образной стенки, выполненной цельной, причем торцевые части U-образной стенки соединены плоской стенкой, которой водоохлаждаемая рубашка встроена в корпус холодного тигля так, что водоохлаждаемые трубки корпуса холодного тигля соединены с отверстиями для подвода охлаждающей воды U-образной стенки, а плоская стенка водоохлаждаемой рубашки является частью внешней поверхности корпуса холодного тигля, верхняя крышка сливного устройства расположена выше уровня холодного тигля, закрывает сверху сливную трубку и водоохлаждаемую рубашку и имеет отверстия для вывода охлаждающей воды, соединенные с водоохлаждаемыми трубками корпуса холодного тигля, и цилиндрический канал для слива стеклорасплава, расположенный внутри усеченного конуса, являющегося частью корпуса верхней крышки и размещенного так, что его меньшее основание находится внутри сливной трубки, причем сливная трубка и усеченный конус корпуса верхней крышки с цилиндрическим каналом для слива стеклорасплава расположены коаксиально, нижняя крышка закрывает снизу водоохлаждаемую рубашку, встроена в днище холодного тигля и имеет отверстие для вывода сливной трубки за пределы корпуса холодного тигля. Водоохлаждаемый сливной затвор с конусообразным наконечником имеет в своем составе внешнюю трубку, имеющую штуцер отвода охлаждающей воды, и внутреннюю трубку, имеющую штуцер подвода охлаждающей воды, расположенные коаксиально, а конусообразный наконечник состоит из двух усеченных конусов и замыкающего конуса, причем первый усеченный конус закреплен своим большим основанием на нижнем конце внешней трубки, второй усеченный конус своим большим основанием закреплен на меньшем основании первого усеченного конуса, замыкающий конус закреплен своим основанием на меньшем основании второго усеченного конуса, а сами усеченные конусы выполнены полыми и расположены соосно с замыкающим конусом и трубками водоохлаждаемого сливного затвора.

Из чертежа видно, что металлические трубки, образующие боковые стенки и дно тигля в верхней части, объединены коллектором, имеющим штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды.

Недостатками известного индукционного плавителя с холодным тиглем являются:

– невозможность применения устройства для включения РАО в различные по структуре минеральные матрицы, связанная с повышенными механическими нагрузками на элементы сливной секции при разрушении гарнисажного слоя расплава, образующегося на внутренних поверхностях элементов холодного тигля при получении кристаллических и стеклокристаллических минеральных матриц, глуходонная конструкция и расположение канала для выпуска расплава выше уровня дна не позволяет производить переход на другие, заданные составы матриц вследствие невозможности полного удаления из объема холодного тигля расплава прежнего петрургического состава;

– отсутствие надежности работы устройства, связанное с наличием узкой выпускной трубки, способной забиваться при попадании в нее вместе с расплавом крупных кусков гарнисажа, способствующих образованию пробки из застывшего расплава, препятствующей дальнейшему сливу расплава;

– пониженное качество конечного продукта, связанное с расположением сливного затвора в рабочем пространстве холодного тигля и образованием между ним и корпусом холодного тигля наростов и сводов кальцината, препятствующих равномерному распределению и плавлению радиоактивной смеси на поверхности расплава, попаданием нерасплавившегося кальцината в выпускаемый из холодного тигля расплав;

– повышенная опасность работы устройства, связанная с повышенной коррозией корпуса холодного тигля вследствие его недостаточного охлаждения, вызванного образованием в подводящем охлаждающую жидкость коллекторе паровоздушных пробок, образующихся при первичном подключении холодного тигля к системе охлаждения, дросселировании охлаждающей жидкости, выделении растворенных газов при временном прекращении циркуляции охлаждающей жидкости и повышенная коррозия элементов сливного устройства, а также повышенный унос радиоактивных аэрозолей и летучих форм радионуклидов из зон перегрева, из-за расположения сливного устройства внутри рабочего объема холодного тигля, что приводит к увеличению напряженности электромагнитного поля, искажению конфигурации его силовых линий и возникновению постоянного градиента температур по объему расплава с образованием зон локального перегрева.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в расширении области применения устройства для переработки радиоактивных отходов с получением различных минеральных матриц; в повышении надежности работы устройства, повышении качества конечного продукта; снижении опасности работы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагается индукционный плавитель с холодным тиглем, состоящий из индуктора, металлического тигля, состоящего из металлических водоохлаждаемых трубок, образующих корпус тигля и объединенных в верхней части коллекторами подвода и отвода охлаждающей воды, и имеющими штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды; причем коллектор подвода охлаждающей воды снабжен дополнительным патрубком для отвода парогазовой смеси; металлические водоохлаждаемые трубки, образующие корпус тигля, в нижней части объединены перепускным коллектором, обеспечивающим распределение подводимой охлаждающей воды, водоохлаждаемого металлического дна, выполненного съемным и установленным на перепускном коллекторе; сливного устройства, состоящего из металлических водоохлаждаемых трубок, по крайней мере две из которых объединены между собой в прямоугольный П- образный элемент, образующий вертикальный зазор выше уровня съемного водоохлаждаемого дна, при этом указанный вертикальный зазор является каналом для выпуска расплава, в котором установлен водоохлаждаемый сливной затвор, указанное сливное устройство является частью корпуса холодного тигля и имеет штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды и направляющий патрубок водоохлаждаемого сливного затвора, расположенный в верхней части вертикального зазора; водоохлаждаемый сливной затвор имеет в своем составе внешнюю трубку, имеющую штуцер отвода охлаждающей воды, внутреннюю трубку, имеющую штуцер подвода охлаждающей воды, а также снабжен цельновыполненным наконечником, имеющим форму частично усеченного цилиндра, в котором верхняя часть имеет цилиндрическую форму, а нижняя часть, прилегающая к ней, имеет форму полуцилиндра, при этом наконечник выполнен полым, верхняя часть сливного затвора снабжена поворотной скобой.

Отличительными признаками предлагаемого устройства является то, что коллектор подвода охлаждающей воды снабжен дополнительным патрубком для отвода парогазовой смеси; металлические водоохлаждаемые трубки, образующие корпус тигля, в нижней части объединены перепускным коллектором, обеспечивающим распределение подводимой охлаждающей воды, водоохлаждаемое дно металлического тигля выполнено съемным и установлено на перепускном коллекторе; сливное устройство состоит из металлических водоохлаждаемых трубок, по крайней мере две из которых объединены между собой в прямоугольный П-образный элемент, образующий вертикальный зазор выше уровня съемного водоохлаждаемого дна, при этом указанный вертикальный зазор является каналом для выпуска расплава, в котором установлен сливной затвор, указанное сливное устройство является частью корпуса холодного тигля и имеет штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды и направляющий патрубок сливного затвора, расположенный в верхней части вертикального зазора, наконечник водоохлаждаемого сливного затвора является цельновыполненным и имеет форму частично усеченного цилиндра, в котором верхняя часть имеет цилиндрическую форму, а нижняя часть, прилегающая к ней, имеет форму полуцилиндра, верхняя часть сливного затвора снабжена поворотной скобой.

Дополнительный патрубок для отвода парогазовой смеси из коллектора подвода охлаждающей воды предотвращает опасность возникновения аварийной ситуации от разрушения корпуса холодного тигля, происходящего при коррозии его металлических водоохлаждаемых трубок от теплового и электрохимического воздействия расплава, так как при первичном подключении холодного тигля к системе охлаждения, дросселировании охлаждающей воды и выделении растворенных газов при временном прекращении циркуляции охлаждающей воды в коллекторе подвода охлаждающей воды происходит накопление паровоздушной среды, приводящей к образованию паровоздушных пробок, препятствующих равномерному протеканию охлаждающей воды по металлическим водоохлаждаемым трубкам, образующим корпус холодного тигля и их закупориванию, следствием чего является разрушение защитного слоя гарнисажа и прямое воздействие расплава на корпус холодного тигля.

Наличие в нижней части металлических охлаждаемых трубок, образующих корпус тигля, перепускного коллектора, объединяющего их, и установленного на нем съемного металлического водоохлаждаемого дна, обеспечило расширение области применения устройства для включения РАО в различные по структуре минеральные матрицы, с реализацией перехода на другие, заданные составы матриц, путем обеспечения возможности полного удаления матричного материала прежнего петрургического состава из рабочего объема холодного тигля через его съемное дно.

Конструкция водоохлаждаемого сливного затвора обеспечивает расширение области применения устройства для включения РАО в различные по структуре минеральные матрицы и повышает надежность работы устройства за счет цельновыполненного наконечника, имеющего форму частично усеченного цилиндра, способного при повороте относительно своей вертикальной оси разрушать гарнисажный слой расплава различных по структуре и прочности минеральных матриц как путем механического воздействия на гарнисажный слой канала для выпуска расплава, так и путем устранения охлаждающего воздействия на него, обеспечивая беспрепятственный слив расплава и гарантированное запирание канала по окончании выпуска порции расплава, а также за счет поворотной скобы, позволяющей передавать механические усилия и перемещать сливной затвор вокруг своей вертикальной оси.

Наличие направляющего патрубка водоохлаждаемого сливного затвора исключает его смещение в горизонтальной плоскости при разрушении гарнисажного слоя сливного канала и служит для водоохлаждаемого сливного затвора площадью опоры, распределяющей механические нагрузки на корпус тигля, обеспечивая надежное функционирование сливного устройства.

Кроме того, выполнение сливного устройства в виде металлических водоохлаждаемых трубок, по крайней мере две из которых объединены между собой в прямоугольный П-образный элемент, образующий вертикальный зазор выше уровня водоохлаждаемого дна и являющийся каналом для выпуска расплава, в котором установлен сливной затвор, и представляющим собой часть корпуса холодного тиля, способствует повышению качества конечного продукта, исключая образование в рабочем объеме холодного тигля наростов и сводов кальцината между сливным затвором и корпусом холодного тигля, препятствующих равномерному распределению и плавлению радиоактивной смеси на поверхности расплава, снижает опасность работы устройства, исключая искажения конфигурации силовых линий электромагнитного поля и возникновение зон локального перегрева расплава, приводящих к повышенному уносу радиоактивных аэрозолей и летучих форм радионуклидов, за счет исключения наличия охлаждаемых элементов в рабочем пространстве холодного тигля.

На фиг.1 представлен общий вид индукционного плавителя с холодным тиглем; на фиг.2 – общий вид цельновыполненного наконечника водоохлаждаемого сливного затвора; на фиг.3 – фронтальный вид холодного тигля; на фиг.4 – вид сечения холодного тигля, при котором цельновыполненный наконечник водоохлаждаемого сливного затвора усеченной стороной обращен наружу от рабочего пространства холодного тигля; на фиг.5 – вид сечения холодного тигля, при котором цельновыполненный наконечник водоохлаждаемого сливного затвора усеченной стороной обращен внутрь рабочего пространства холодного тигля.

Индукционный плавитель с холодным тиглем включает индуктор 1, холодный тигель 2, коллектор подвода охлаждающей воды 3, штуцер подвода охлаждающей воды 4 в коллектор подвода охлаждающей воды 3, коллектор отвода охлаждающей воды 5, штуцер отвода охлаждающей воды 6 из коллектор отвода охлаждающей воды 5, дополнительный патрубок 7 для отвода парогазовой смеси из коллектора подвода охлаждающей воды 3, штуцеры для подвода 8 и отвода 9 охлаждающей воды сливного устройства, металлические водоохлаждаемые трубки 10 сливного устройства, металлические водоохлаждаемые трубки 11 корпуса холодного тигля 2, перепускной коллектор 12, водоохлаждаемый сливной затвор 13, штуцеры подвода 14 и отвода 15 охлаждающей воды сливного затвора 13, поворотная скоба 16 водоохлаждаемого сливного затвора 13, направляющий патрубок 17 водоохлаждаемого сливного затвора 13, цельновыполненный наконечник 18 водоохлаждаемого сливного затвора 13, канал 19 для выпуска расплава, съемное водоохлаждаемое дно 20, штуцеры подвода 21 и отвода 22 охлаждающей воды съемного водоохлаждаемого дна 20.

Индукционный плавитель с холодным тиглем работает следующим образом. Через штуцеры подвода охлаждающей воды 4, 8, 14 и 21 охлаждающая вода подается соответственно в коллектор подвода охлаждающей воды 3, металлические водоохлаждаемые трубки 10 сливного устройства, водоохлаждаемый затвор 13 и съемное водоохлаждаемое дно 20. Из коллектора подвода охлаждающей воды 3 охлаждающая вода попадает в металлические водоохлаждаемые трубки 11 левой половины корпуса холодного тигля 2, протекает по перепускному коллектору 12 и поступает в металлические водоохлаждаемые трубки 11 правой половины корпуса холодного тигля 2, после протекания по их полостям поток охлаждающей воды объединяется в коллекторе отвода охлаждающей воды 5 и выводится через штуцер отвода охлаждающей воды 6 коллектора отвода охлаждающей воды 5, парогазовая смесь, образующаяся при заполнении внутренних полостей металлических водоохлаждаемых трубок 11 коллектора подвода охлаждающей воды 3 и перепускного коллектора 12, а также при протекании и дросселировании охлаждающей воды и скапливающаяся в коллекторе подвода охлаждающей воды 3, выводится через дополнительный патрубок 7. Из металлических водоохлаждаемых трубок 10 сливного устройства охлаждающая вода выводится через штуцер 9 отвода охлаждающей воды из сливного устройства. По внутренней трубке водоохлаждаемого сливного затвора 13 охлаждающая вода поступает в его полый наконечник 18 и, охлаждая внешнюю трубку водоохлаждаемого сливного затвора 13, выводится через штуцер 15. Из съемного водоохлаждаемого дна 20 охлаждающая вода отводится через штуцер 22.

Используя механическое воздействие на поворотную скобу 16, водоохлаждаемый сливной затвор 13 устанавливается в положение, при котором его наконечник максимально перегораживает канал для выпуска расплава 19, обеспечивая закрытое состояние сливного устройства. В рабочее пространство холодного тигля 2 загружается минералообразующие компоненты матрицы РАО, на индуктор 1 подается переменное напряжение, в результате чего холодный тигель 2 оказывается внутри переменного электромагнитного поля, создаваемого индуктором 1, проникающим в рабочее пространство холодного тигля 2 через зазоры между металлическими водоохлаждаемыми трубками 10 и 11, образующими его корпус. Используя энергию переменного электромагнитного поля, в рабочем пространстве холодного тигля 2 создается стартовый расплав минеральной матрицы заданного состава с образованием слоя гарнисажа, состоящего из застывшего расплава, на поверхности водоохлаждаемых элементов холодного тигля 2, обращенной к расплаву. Затем в рабочее пространство холодного тигля 2 подают порцию смеси РАО с минералообразующими добавками. Под воздействием тепла ранее полученного расплава и переменного электромагнитного поля индуктора 1 происходит нагрев и плавление загруженной порции смеси РАО с минералообразующими добавками, с дальнейшим образованием на поверхности водоохлаждаемого затвора 13 и металлических водоохлаждаемых трубок 10, 11, обращенной к рабочему пространству холодного тигля 2, слоя гарниссажа.

Подачу смеси РАО с минералообразующими добавками осуществляют до тех пор, пока образующимся расплавом не будет заполнен весь рабочий объем холодного тигля 2. Затем, используя механическое воздействие на поворотную скобу 16, водоохлаждаемый сливной затвор 13 поворачивают внутри направляющего патрубка 17 относительно своей продольной вертикальной оси, что приводит к термическому и механическому разрушению гарнисажного слоя, ранее непосредственно соприкасающегося с поверхностью нижней части цельновыполненного наконечника 18, имеющего форму полуцилиндра. В результате канал 19 для выпуска расплава открывается и осуществляется слив расплава из рабочего пространства холодного тигля 2. По окончании слива канал 19 для выпуска расплава закрывают, для чего водоохлаждаемый сливной затвор 13 поворачивают внутри направляющего патрубка 17 относительно своей продольной вертикальной оси в обратную сторону, перегораживая струю расплава вертикальной гранью усеченного цилиндра цельновыполненного наконечника 18 водоохлаждаемого сливного затвора 13 и устанавливая его в исходное положение.

Для продолжения процесса осуществляют последующий цикл загрузки смеси РАО с минералообразующими добавками и получения массы расплава стеклокристаллической матрицы заданного состава. Так как вертикальный зазор, образованный прямоугольным П-образным элементом сливной секции, являющийся каналом 19 для выпуска расплава, расположен выше уровня съемного водоохлаждаемого дна 20 холодного тигля 2, то после каждого слива в рабочем пространстве холодного тигля 2 остается некоторое количество расплава, которое используют в качестве стартового расплава в каждом последующем цикле плавления смеси РАО с минералообразующими добавками. При переходе на другой состав минеральной матрицы съемное водоохлаждаемое дно 20 отсоединяют от перепускного коллектора 12 и удаляют остатки прежнего состава минеральной матрицы через нижнюю часть корпуса холодного тигля 2. Затем съемное водоохлаждаемое дно вновь крепится к перепускному коллектору 12 и процесс возобновляется с получения стартового расплава в рабочем объеме холодного тигля 2.

Таким образом, включение в конструкцию предлагаемого устройства дополнительного патрубка для отвода парогазовой смеси из коллектора подвода охлаждающей воды обеспечивает равномерное охлаждение металлических водоохлаждаемых трубок корпуса холодного тигля, предотвращая их локальный перегрев и разрушение, снижая опасность работы устройства. Включение в конструкцию предлагаемого устройства перепускного коллектора позволило снабдить его съемным водоохлаждаемым дном, позволяющим производить полную замену состава минеральной матрицы, расширяя область применения устройства для переработки различных типов радиоактивных отходов с получением различных типов минеральных матриц заданного состава.

Снабжение предлагаемого устройства индукционного плавителя с холодным тиглем сливным устройством, являющимся частью корпуса холодного тигля и не имеющим водоохлаждаемых элементов в рабочем пространстве холодного тигля по сравнению с прототипом, позволило обеспечить равномерное распределение и плавление радиоактивной смеси без образования сводов кальцината и зон локального перегрева расплава, что в 2÷3 раза увеличило ресурс работы предлагаемого устройства, в 1,2÷4,6 раза снизило унос радиоактивных аэрозолей, а также способствовало повышению качества конечного продукта, понизив выщелачивание радиоактивных элементов из получаемых минеральных матриц на 35÷48%. Особенности конструкции сливного устройства с водоохлаждаемым сливным затвором, имеющим цельновыполненный наконечник в форме частично усеченного цилиндра, позволяет производить гарантированное открывание и закрывание канала для выпуска расплава за счет способности комбинированного разрушающего воздействия на гарнисаж, образуемый расплавом различных по составу и физическим свойствам минеральных матриц, что также расширяет область применения устройства для переработки радиоактивных отходов с получением различных типов минеральных матриц.

В ГУП МосНПО «Радон» разработаны и созданы экспериментальный и опытный образцы предлагаемого устройства «Индукционный плавитель с холодным тиглем».

Формула изобретения

Индукционный плавитель с холодным тиглем, состоящий из индуктора, металлического тигля, состоящего из металлических водооохлаждаемых трубок, образующих корпус тигля и объединенных в верхней части коллекторами подвода и отвода охлаждающей воды, и имеющими патрубки для подвода и отвода охлаждающей воды; водоохлаждаемого дна; сливного устройства, состоящего из канала для слива расплава, водоохлаждаемого сливного затвора с наконечником и имеющим в своем составе внешнюю трубку, имеющую штуцер отвода охлаждающей воды, и внутреннюю трубку, имеющую штуцер подвода охлаждающей воды, отличающийся тем, что коллектор подвода охлаждающей воды снабжен дополнительным патрубком для отвода парогазовой смеси, металлические охлаждаемые трубки, образующие корпус тигля, в нижней части объединены перепускным коллектором, обеспечивающим распределение подводимой охлаждающей воды, водоохлаждаемое дно металлического тигля выполнено съемным и установлено на перепускном коллекторе; сливное устройство состоит из металлических водоохлаждаемых трубок, по крайней мере две из которых объединены между собой в прямоугольный П-образный элемент, образующий вертикальный зазор выше уровня съемного водоохлаждаемого дна, и являющийся каналом для выпуска расплава, в котором установлен водоохлаждаемый сливной затвор, сливное устройство является частью корпуса холодного тигля и имеет штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды и направляющий патрубок водоохлаждаемого сливного затвора, расположенный в верхней части вертикального зазора, наконечник водоохлаждаемого сливного затвора является цельновыполненным и имеет форму частично усеченного цилиндра, в котором верхняя часть имеет цилиндрическую форму, а нижняя часть, прилегающая к ней, имеет форму полуцилиндра, верхняя часть сливного затвора снабжена поворотной скобой.

РИСУНКИ