本發(fā)明屬于放射性廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于放射性廢液冷坩堝玻璃固化處理的啟動方法。

背景技術(shù)：

冷坩堝玻璃固化技術(shù)是從工業(yè)高溫冶金行業(yè)移植過來的玻璃熔制技術(shù),它采用高頻(10⁵～10⁶Hz)感應(yīng)加熱,水冷坩堝由數(shù)個弧形塊或管組成，弧形塊或管內(nèi)通有冷卻水。保持冷壁，各個弧形塊或管間縫隙充填耐火材料，彼此絕緣不構(gòu)成回路，這種分瓣結(jié)構(gòu)是為了減少坩堝對電磁場的屏蔽。坩堝外繞有水冷螺旋式感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈與電源相連，以產(chǎn)生交變電磁場。冷壁的存在有效地保護(hù)坩堝壁免受高溫熔融體腐蝕，因此熔爐壽命可以很長。同時由于不受爐體材料的限制，爐內(nèi)熔融體的溫度也可以更高，可達(dá)2000℃以上。由于冷坩堝具有這些其他固化技術(shù)所不能比擬的優(yōu)點，使得其目前已成為國際公認(rèn)的一種用于高放廢液處理的先進(jìn)固化技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。

冷坩堝實現(xiàn)感應(yīng)加熱的前提是要加熱的物質(zhì)必須具有導(dǎo)電性，而玻璃在常溫下是不導(dǎo)電的，只有在高溫熔融狀態(tài)才具有導(dǎo)電性。將玻璃從室溫加熱到熔融狀態(tài)這一過程就是冷坩堝的“啟動”過程。啟動方法通常是需要一個外部加熱源在冷坩堝內(nèi)部材料中心處先建立一個熔化的“種區(qū)”，這一熔化的“種區(qū)”吸收高頻磁場的能量后逐步擴(kuò)大，最終實現(xiàn)對全部材料的熔化。民用冷坩堝技術(shù)對于“種區(qū)”的形成可以有很多的方法，如利用熱輻射能熔化、利用火焰熔化、將原料的一部分預(yù)先在普通的加熱爐中熔化，然后將熔體引入其中；將一導(dǎo)電的高熔點金屬塊放入待熔材料中，高頻電場首先將這些金屬加熱，當(dāng)與這些金屬相接觸的材料熔化時，再將這些金屬提出來等等，但這些方法基本都不適用于放射性廢物的固化處理。放射性廢物玻璃固化處理,尤其是高放廢液的玻璃固化處理是在熱室內(nèi),采用遠(yuǎn)距離操作,且冷坩堝熔爐堝蓋上部安裝有進(jìn)料裝置、攪拌裝置、熱電偶等，沒有過多的空間用來進(jìn)行比較復(fù)雜的啟動操作。因此在冷坩堝固化技術(shù)用來處理放射性廢物時，建立一種簡單、高效、無放射性泄露、且對固化產(chǎn)品質(zhì)量無影響的啟動技術(shù)是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種簡單、高效、易操作、無放射性泄露、且對固化產(chǎn)品質(zhì)量無影響的放射性廢液冷坩堝玻璃固化處理的啟動方法。

(二)技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種用于放射性廢液冷坩堝玻璃固化處理的啟動方法，關(guān)鍵在于，該方法包括以下步驟：

(1)在冷坩堝內(nèi)加入啟動玻璃，然后將啟動材料置于啟動玻璃上；

(2)在啟動材料上再次加入啟動玻璃；

(3)啟動冷坩堝的高頻電源，調(diào)節(jié)頻率至啟動材料啟動的頻率，并逐步增加功率，啟動材料逐漸被加熱，直至啟動材料燃燒；

(4)向冷坩堝內(nèi)通入氧氣，直至啟動材料燃盡，停止通入氧氣；

(5)調(diào)整高頻電源頻率至啟動玻璃熔融頻率，繼續(xù)提高高頻電源功率直至所加入的啟動玻璃完全熔融。

進(jìn)一步，所述啟動材料是石墨；

進(jìn)一步，所述石墨為石墨環(huán)，石墨環(huán)的直徑大小介于冷坩堝直徑的1/2-3/4之間；

進(jìn)一步，所述加入的啟動玻璃為在1100-1200℃下的電阻率為1-10Ω·cm的啟動玻璃；

進(jìn)一步，所述加入的啟動玻璃高度應(yīng)控制在冷坩堝中感應(yīng)線圈高度的1/3-3/4位置；

進(jìn)一步，所述啟動玻璃加入熔爐內(nèi)的高度是感應(yīng)線圈高度的3/5位置；

進(jìn)一步，所述步驟(2)加入的啟動玻璃覆蓋住石墨環(huán)；

進(jìn)一步，所述啟動玻璃覆蓋住石墨環(huán)1cm。

(三)有益效果

本發(fā)明提供了一種用于放射性廢液冷坩堝玻璃固化處理的啟動新方法，該方法適用于空間狹小、操作復(fù)雜，且需要遠(yuǎn)程操作的高放射性環(huán)境，方法操作安全，無放射性泄露、且對固化產(chǎn)品質(zhì)量無影響。

該方法啟動材料為石墨，燃燒放出的大量熱量能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動，整個啟動過程時間僅需1-2小時；放置好啟動玻璃和啟動材料后，僅需調(diào)節(jié)電源功率即可，啟動過程簡單、高效、易操作；啟動材料燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)為氣體，避免了對玻璃組分的影響，對固化產(chǎn)品質(zhì)量無影響；啟動材料能夠完全燃盡，不涉及將剩余啟動材料從熔爐內(nèi)取出的問題，大大提高了在熱室內(nèi)操作的安全性，無放射性泄露。

附圖說明

圖1啟動前冷坩堝內(nèi)的啟動玻璃及啟動材料放置位置的示意圖

圖2啟動完成后冷坩堝內(nèi)玻璃已經(jīng)熔融成為熔融玻璃的示意圖

1:冷坩堝 2:感應(yīng)線圈 3:石墨環(huán) 4:啟動玻璃 5:熔融玻璃

具體實施方式

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

一種用于放射性廢液冷坩堝玻璃固化處理的啟動方法，該方法包括以下步驟：

(1)在冷坩堝1內(nèi)加入啟動玻璃4，然后將啟動材料置于啟動玻璃4上；

(2)在啟動材料上再次加入啟動玻璃4；

(3)啟動冷坩堝1的高頻電源，調(diào)節(jié)頻率至啟動材料啟動的頻率，并逐步增加功率，啟動材料逐漸被加熱，直至啟動材料燃燒；

(4)向冷坩堝1內(nèi)通入氧氣，直至啟動材料燃盡，停止通入氧氣；

(5)調(diào)整高頻電源頻率至啟動玻璃4熔融頻率，繼續(xù)提高高頻電源功率直至所加入的啟動玻璃4完全熔融。

實施例1

首先將啟動玻璃4，放入Φ300mm的冷坩堝1內(nèi)，加入的啟動玻璃4為在1100-1200℃下的電阻率應(yīng)在1-10Ωcm的啟動玻璃4。加入啟動玻璃4的高度為感應(yīng)線圈2的1/3位置。再放入40g、Φ150mm的石墨環(huán)3，；然后再放入啟動玻璃4用來將石墨環(huán)3覆蓋，如圖1所示，加入的啟動玻璃4覆蓋住石墨環(huán)3厚度為1cm；將冷坩堝1的高頻電源調(diào)節(jié)頻率至石墨環(huán)3的啟動頻率——以30kW的功率啟動，然后每十分鐘增加5kW，直到70kW；石墨環(huán)3逐漸被加熱，直至燃燒，在石墨環(huán)3開始燃燒后，以6m³/h的速率向冷坩堝1內(nèi)通入氧氣，石墨燃燒放出大量的熱將周圍玻璃熔化。約30min后石墨環(huán)3基本燃燒完全，并形成了一定的玻璃熔區(qū)；停止通入氧氣；保持此功率，調(diào)整高頻電源頻率，使得頻率適用于玻璃熔融，繼續(xù)提高高頻電源功率，玻璃熔區(qū)逐漸擴(kuò)大，直至所加入的啟動玻璃4完全熔融，形成熔融玻璃5，啟動完成，如圖2所示，整個過程共耗時約1.5h。

實施例2

本實施例同實施例1，其不同之處在于，首先將啟動玻璃4放入Φ300mm冷坩堝1內(nèi)后，加入啟動玻璃4的高度為感應(yīng)線圈2的3/4位置，放入40g、Φ225mm的石墨片，整個過程共耗時約2h。

實施例3

本實施例同實施例1，其不同之處在于，首先將啟動玻璃4放入Φ300mm冷坩堝1內(nèi)后，加入啟動玻璃4的高度為感應(yīng)線圈2的3/5位置，整個過程共耗時約1h。