專利名稱:棋盤(pán)式剪切體積縮減系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)材料進(jìn)行體積縮減和處置的方法及設(shè)備，主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及經(jīng)輻射的放射性物質(zhì)。尤其是，本發(fā)明涉及用于將壓力管和加熱管從CANDU核反應(yīng)堆中取出、處理以及處置的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
為了延長(zhǎng)CANDU核反應(yīng)堆的工作壽命，必須著手大規(guī)模地對(duì)燃料管道進(jìn)行更換。對(duì)燃料管道進(jìn)行大規(guī)模更換的一個(gè)關(guān)鍵步驟是將高放射性的壓力管和加熱管從反應(yīng)堆芯部取出。
常規(guī)步驟涉及將約6米長(zhǎng)的壓力管和加熱管整體取出，或者在它們的中點(diǎn)處裁成兩段。在導(dǎo)管移動(dòng)方向上的一側(cè)，不允許有人在反應(yīng)堆拱頂(thereactor vault)周圍，這就使得無(wú)法并行地展開(kāi)工作并且由此延緩工作進(jìn)度。一種非常大型并且笨重的灌鉛容器被用來(lái)將壓力管輸送出反應(yīng)堆拱頂之外，以進(jìn)行處置。將這樣尺寸的容器穿過(guò)CANDU型核反應(yīng)堆的防泄漏結(jié)構(gòu)，是一項(xiàng)困難并且耗時(shí)的任務(wù)，需要起重機(jī)或者其它重型的材料處理設(shè)備，并且需要將人員從工作區(qū)域疏散。這樣會(huì)中斷材料、設(shè)備以及人員的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)堆停機(jī)，并且在工作進(jìn)度安排和統(tǒng)籌考慮方面產(chǎn)生重大損失。因此，所希望的是使得將壓力管和加熱管取出和處置的方法更為經(jīng)濟(jì)、有吸引力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)擠壓平整和隨后剪切成小的切片提供了一種用于縮減圓柱形導(dǎo)管的體積以便進(jìn)行處置的方法和設(shè)備。剪切操作最好在一個(gè)由多個(gè)交叉平面形成的棋盤(pán)狀格柵上進(jìn)行，并且最終的切片最好基本上呈正方形。
根據(jù)本發(fā)明，在此提供了一種用于縮減細(xì)長(zhǎng)圓柱形導(dǎo)管的處置體積的設(shè)備，包括一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K、用于使得所述模塊在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)的裝置以及用于將所述圓柱形導(dǎo)管的端部置于位于打開(kāi)位置的模塊之間的輸送裝置，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，這些模塊中之一上的各個(gè)所述刀具適合于在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)緊密地容置在另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)，來(lái)依次將所述端部擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且將其剪切成大量切片。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在此提供了一種用于縮減經(jīng)輻射的放射性核反應(yīng)堆圓柱形導(dǎo)管的處置體積的設(shè)備，包括可移動(dòng)的安裝底座，該安裝底座適合于在選定的導(dǎo)管位置處操作性地位于反應(yīng)堆表面的附近；安裝在所述底座上的輸送單元，用于夾持住所述選定導(dǎo)管并且將其前移出反應(yīng)堆之外；安裝在所述底座上的壓制組件，包括一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K和用于使得所述模塊在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)的裝置，所述模塊被設(shè)置成于打開(kāi)位置處在它們之間接收所述選定導(dǎo)管，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，所述模塊中之一上的各個(gè)刀具適合于緊密地容置于另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)，由此在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)，所述端部被依次擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且被剪切成大量切片。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，在此提供了一種用于縮減細(xì)長(zhǎng)圓柱形導(dǎo)管的處置體積的方法，包括(a)將所述圓柱形導(dǎo)管的端部置于一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K之間，所述模塊可以在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，這些模塊中之一上的各個(gè)刀具適合于在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)緊密地容置在另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)；(b)將所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，來(lái)依次將所述端部擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且將其剪切成大量切片；以及(c)重復(fù)步驟(a)和(b)，直至所述圓柱形導(dǎo)管被裁切成切片。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在此提供了一種用于縮減經(jīng)輻射的放射性核反應(yīng)堆圓柱形導(dǎo)管的處置體積的方法，包括(a)在反應(yīng)堆表面處與一根選定導(dǎo)管的端部發(fā)生配合，并且將所述選定導(dǎo)管的一部分前移出反應(yīng)堆之外；(b)將所述圓柱形導(dǎo)管的端部置于一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K之間，所述模塊可以在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，這些模塊中之一上的各個(gè)刀具適合于在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)緊密地容置在另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)；(c)將所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，來(lái)依次將所述端部擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且將其剪切成大量切片；以及(d)重復(fù)步驟(b)和(c)，直至所述圓柱形導(dǎo)管被裁切成切片。
當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，本發(fā)明中的工作結(jié)構(gòu)和工作方法將通過(guò)下面對(duì)特定實(shí)施例的描述得以最佳理解。



圖1是本發(fā)明中處置體積縮減系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖2是壓制組件的透視圖。
圖3是壓制組件的正視圖。
圖4是一個(gè)透視圖，示出了棋盤(pán)狀模塊與刀具的排布方式。
圖5是回縮單元的透視圖。
圖6是回縮插塞的橫剖側(cè)視圖。
圖7是輸送組件的透視圖。
圖8是輸送組件的局部橫剖正視圖。
圖9是容裝組件(the flask assembly)在卸載過(guò)程中的橫剖正視圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明中的棋盤(pán)式剪切體積縮減系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括回縮單元100、壓制組件200、輸送組件300以及容裝組件400。該壓力管體積縮減系統(tǒng)被安裝在工作平臺(tái)500上，工作平臺(tái)500能夠水平橫向運(yùn)動(dòng)，以便在柵格點(diǎn)(lattice sites)之間移動(dòng)，能夠向內(nèi)/向外運(yùn)動(dòng)，以便朝向和背離柵格區(qū)域(the lattice sheet)進(jìn)行移動(dòng)，以及能夠豎直運(yùn)動(dòng)，以便相對(duì)于柵格區(qū)域向上和向下移動(dòng)。在圖1中示出的圓柱形壓力管10處于進(jìn)行體積縮減的位置。
下面參照?qǐng)D2和3，較為詳細(xì)地示出了壓制組件200。壓制組件200包括底座202和端板204。端板204由箱式框架208、底板201以及平行系板(stapes)210卡持成相對(duì)固定。系板210被螺栓連接在箱式框架208的四個(gè)拐角處。
液壓缸214被固定安裝在端板204上，同時(shí)活塞桿218從端板204向內(nèi)延伸?；钊麠U218在它們的遠(yuǎn)端處由缸體螺栓222連接在臺(tái)板220(platen)上。臺(tái)板220被螺栓連接在模塊226上。模塊226通過(guò)位于它們四個(gè)拐角處的鉆孔224安裝在導(dǎo)桿212上，并且適合于在液壓缸214的控制下相向或者相背地往復(fù)式水平滑動(dòng)。對(duì)置的模塊226被承載在臺(tái)板220的內(nèi)向表面上。模塊226中包含一組交錯(cuò)分布的工具鋼剪刀具片，其細(xì)節(jié)構(gòu)造可以在圖4中看出。
下面參照?qǐng)D4，可以看出模塊226的細(xì)節(jié)構(gòu)造。各個(gè)模塊226均被機(jī)械加工成帶有一個(gè)棋盤(pán)狀圖案，該棋盤(pán)圖案由突起的刀具228和下陷的凹槽230組成，在凹槽230中包含有彈射裝置232。當(dāng)進(jìn)入面對(duì)面的關(guān)系時(shí)，一個(gè)對(duì)置模塊226上的突起刀具228被容置在另一對(duì)置模塊226上包含有彈射裝置232的凹槽230中。盡管在圖4中示出的棋盤(pán)狀圖案包括4×8排交替排布的突起刀具228和下陷凹槽230，但是應(yīng)該明白，根據(jù)待處理圓柱形材料的尺寸和形狀，也可以選擇其它圖案。
刀具228的內(nèi)向表面229被切割刃23 1環(huán)繞起來(lái)。表面229的輪廓使得各個(gè)上邊緣和下邊緣231的中點(diǎn)突起。彈射裝置232的內(nèi)向表面傾斜設(shè)置，以有利于將材料彈射出來(lái)。
橫跨模塊226的表面，刀具228從模塊226向內(nèi)突伸的距離均勻減小。尤其是，與較為靠近模塊226上的側(cè)面262的刀具228相比，較為靠近模塊226上的側(cè)面260的刀具228向內(nèi)突伸更長(zhǎng)的距離，其中所述側(cè)面262位于較為靠近反應(yīng)堆表面的邊緣處，而所述側(cè)面260較為遠(yuǎn)離反應(yīng)堆的表面。結(jié)果是，與較為靠近反應(yīng)堆表面的對(duì)置刀具228和凹槽230相比，較為遠(yuǎn)離反應(yīng)堆表面的對(duì)置刀具228和凹槽230之間的間距較小。因此，將從圓柱形導(dǎo)管10的端部開(kāi)始依次進(jìn)行擠壓和剪切操作，并且朝向反應(yīng)堆表面前進(jìn)。
再次參照?qǐng)D3，彈射裝置232包括桿240，這些桿240延伸穿過(guò)模塊226中的水平鉆孔242。豎直排列的成對(duì)彈射桿240在它們的端部處被連接在一個(gè)倒置“L”形的彈射橫桿238上，該彈射橫桿238被承載在模塊226上的一條細(xì)長(zhǎng)切槽中。下方的橫桿擋塊244在模塊226的下方被水平設(shè)置在底座202的上表面上，而上方的橫桿擋塊246被水平設(shè)置在端板204的內(nèi)向表面上。彈射橫桿238被加工成使得它們的端部與橫桿止擋件244和246發(fā)生配合。隨著模塊226在液壓缸214發(fā)生回縮時(shí)相互遠(yuǎn)離，彈射桿240和彈射橫桿238朝向端板204移動(dòng)，直至彈射橫桿238與下方橫桿止擋件244和上方橫桿止擋件246發(fā)生配合。液壓缸214的持續(xù)回縮將會(huì)把模塊226拉扯至橫桿止擋件244與246之間，同時(shí)彈射橫桿238保持置靠在橫桿止擋件244和246上。模塊226與彈射橫桿238的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致彈射裝置232被迫在模塊226上的凹槽230中向外移動(dòng)，來(lái)清除任何未卸下的切割材料?？梢匀斯げ僮鲝椛溲b置232來(lái)協(xié)助將卡塞材料從模塊226中去除。
壓制組件200還包括恰好安裝在模塊226下方和容裝組件400上方的下方門(mén)(lower door)250。門(mén)250由液壓缸252和聯(lián)動(dòng)裝置254進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且用于兩個(gè)主要目的。首先，它們?cè)谡麄€(gè)擠壓/剪切操作過(guò)程中保持所有的壓碎/剪切材料位于壓制區(qū)域之內(nèi)，以確保完成體積縮減。其次，它們提供了一個(gè)裝置，用于在容器換出過(guò)程中關(guān)閉壓制組件200下方的開(kāi)口。這就減輕了潛在的污染擴(kuò)散現(xiàn)象，避免在容器更換過(guò)程中小的壓力管碎片從系統(tǒng)中跌落，并且允許在復(fù)原模式情況中在壓力管處于體積縮減單元內(nèi)部的條件下進(jìn)行容器更換。為了例證目的，一個(gè)門(mén)250被圖示為處于打開(kāi)位置，而另外一個(gè)門(mén)處于閉合位置。應(yīng)該明白，在實(shí)際中，兩個(gè)門(mén)250在剪切過(guò)程中被同時(shí)移動(dòng)至閉合位置，并且為了允許排出剪切下來(lái)的材料，兩個(gè)門(mén)250被同時(shí)移動(dòng)至打開(kāi)位置。
下面參照?qǐng)D5，較為詳細(xì)地示出了回縮單元組件100。回縮單元組件100被用于在起始階段將壓力管拉入體積縮減系統(tǒng)之內(nèi)進(jìn)行處理?；乜s單元100緊靠壓制組件200的外側(cè)安裝，并且包括回縮插塞110、鏈盒160、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)170以及液壓軟管卷盤(pán)180。鏈盒160中包括一根SerapidTM鏈條162，該鏈條162由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)170沿著任一方向進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。SerapidTM鏈條162是一根機(jī)器鏈條，僅可以沿著一個(gè)方向發(fā)生撓曲，從而使其在拉伸或者壓縮狀態(tài)下使用。由于SerapidTM鏈條162可以支撐拉伸和壓縮載荷，其可以被用來(lái)將壓力管拉出加熱管之外，或者在某些旋出情況下(under certain back-outscenarios)將壓力管回推入加熱管之內(nèi)。
回縮插塞110被安裝在SerapidTM鏈條162的端部處。當(dāng)SerapidTM鏈條162在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)170的作用下延伸時(shí)，回縮插塞110前移穿過(guò)壓制組件200中的對(duì)置模塊226之間的間隙234，穿過(guò)輸送組件300，并且進(jìn)入待取出壓力管的端部之內(nèi)。
如圖6中所示，回縮插塞110包括鼻狀物112，該鼻狀物112被加工成能夠緊密容置于待取出壓力管的端部?jī)?nèi)部。指狀物114被固定安裝在徑向設(shè)置的液壓活塞116中。在鼻狀物112中機(jī)械加工出的徑向設(shè)置液壓缸膛118內(nèi)容置著液壓活塞116。液壓管線126從軟管卷盤(pán)180延伸至液壓缸膛118。當(dāng)回縮插塞110配合在待取出壓力管的端部中時(shí)，在液壓缸膛118上施加液壓壓力，液壓活塞116和指狀物114向外徑向延伸至與待取出壓力管的內(nèi)側(cè)壁發(fā)生卡持配合。指狀物114的端部124可以帶有斜角、尖端或者經(jīng)過(guò)其它表面處理，以提高與壓力管的配合能力。鼻狀物112借助于止推軸承132和螺母134被軸向固定在回縮插塞底座130上。鼻狀物112能夠相對(duì)于回縮插塞底座130環(huán)繞其軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便在從反應(yīng)堆回縮的過(guò)程中使得壓力管發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。油路溝槽136和O形環(huán)138用于橫跨鼻狀物112與回縮插塞130之間的旋轉(zhuǎn)交界面140進(jìn)行液壓連接。轉(zhuǎn)接塊150將SerapidTM鏈條162連接到回縮插塞底座130上。
下面參照?qǐng)D7和8，較為詳細(xì)地示出了輸送組件300。輸送組件300包括滑架302，該滑架302被可滑動(dòng)地安裝成在直線式導(dǎo)軌304上可逆地縱向移動(dòng)?；?02利用由電動(dòng)馬達(dá)308旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠306在導(dǎo)軌304上受到驅(qū)動(dòng)?？ㄗ?10被水平地設(shè)置在所處理壓力管的縱軸的上方和下方?？ㄗ?10利用帶有單個(gè)共用小齒輪314的兩根齒條312進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述小齒輪314由液壓缸318進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。小齒輪314被安裝在滾珠花鍵(ball spline)316上，以便使得其在載荷作用下與滑架302一同行進(jìn)。
在每個(gè)擠壓/剪切循環(huán)之后，輸送組件300用于將壓力管從反應(yīng)堆表面輸送入壓制組件200之內(nèi)。這種輸送運(yùn)動(dòng)通過(guò)借助于馬達(dá)308將滑架302驅(qū)動(dòng)至其內(nèi)側(cè)位置(即朝向反應(yīng)堆表面)并且將卡爪310閉合至壓力管的外側(cè)上來(lái)實(shí)現(xiàn)?；?02隨后被沿著相反方向進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，將壓力管的端部置于壓制組件200之內(nèi)。卡爪310豎直動(dòng)作，這樣允許它們進(jìn)入壓制組件之內(nèi)并且保持固定住壓力管，直至刀具228與其發(fā)生接觸?？梢越?jīng)由滾珠絲杠306和液壓缸托架322人工驅(qū)動(dòng)壓力管輸送卡爪310和滑架302，來(lái)協(xié)助復(fù)原。
刮片320被安裝在下方卡爪310上，并且用于將可能收集在輸送組件區(qū)域中的任何碎屑掃入容器之內(nèi)。
下面參照?qǐng)D9，較為詳細(xì)地示出了容裝組件400。容裝組件400包括圓柱形容器402和圓柱形襯里404。頂部裝載門(mén)406被安置在容器402的頂壁408上，用于水平滑動(dòng)。頂部裝載門(mén)406可以通過(guò)借助于適當(dāng)控制(比如液壓力)使得其發(fā)生滑動(dòng)而被打開(kāi)，將一個(gè)縱向長(zhǎng)方形開(kāi)口410直接暴露在模塊226所在區(qū)域的下方。由于模塊226的作用所切割下來(lái)的切片通過(guò)開(kāi)口410跌落入襯里404之內(nèi)。
襯里404是一個(gè)由不銹鋼制成的單次使用(一次性)容器。一旦襯里404中充滿切片，那么襯里404將被從容器402中取出，進(jìn)行永久處置。襯里404被安裝在容器402之內(nèi)，并且由處置門(mén)(disposal door)412卡持住。處置門(mén)412被安置在容器402的底部，用于水平滑動(dòng)。處置門(mén)412可以通過(guò)借助于適當(dāng)控制(比如液壓力)使得其發(fā)生滑動(dòng)而被打開(kāi)，來(lái)將圓形開(kāi)口416暴露于襯里404的下側(cè)面附近。
首先將容器402從本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)送至處理區(qū)域430。襯里處置工具420包括提升桿422，它們被利用合適方式在下端部處可拆卸地固附在襯里404的頂壁424上，比如利用螺紋配合。提升桿422穿過(guò)頂壁408中的開(kāi)口，并且在它們的上端部處由橫桿426連接起來(lái)。通過(guò)固附在提升桿422上，通過(guò)在提升索眼428處上提橫桿426來(lái)提升起襯里404，滑動(dòng)打開(kāi)處置門(mén)412，以及將襯里404下降至處置區(qū)域內(nèi)，使襯里404得以處置。一個(gè)新的襯里404可以隨后被提升入容器402之內(nèi)，并且該容器被重新組裝入本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)內(nèi)。容器的尺寸可以發(fā)生變化，來(lái)滿足屏蔽要求和工作平臺(tái)的有效提升能力。
本發(fā)明的工作過(guò)程由一個(gè)基于PLC的控制裝置加以控制，并對(duì)該基于PLC的控制裝置進(jìn)行編程，使其自動(dòng)運(yùn)行程序，且?guī)в新?lián)動(dòng)裝置，以防止發(fā)生失序現(xiàn)象。主控制站位于反應(yīng)堆拱頂中，但是遠(yuǎn)離最高輻射場(chǎng)。將可以對(duì)所有功能進(jìn)行遠(yuǎn)程人工控制?？梢栽谒鲶w積縮減單元附近設(shè)置一個(gè)衛(wèi)星控制面板。
下面將對(duì)本發(fā)明中的壓力管體積縮減系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行描述。在開(kāi)始進(jìn)行壓力管體積縮減工藝之前，所有的端部配件和送料裝置被去除?？梢酝瑫r(shí)在各個(gè)反應(yīng)堆表面上進(jìn)行工作。體積縮減系統(tǒng)被安裝在工作平臺(tái)上，而控制站被組建在反應(yīng)堆拱頂中。柵格狀導(dǎo)管和波紋管形防護(hù)套被安裝在所有帶有臨時(shí)性柵格狀導(dǎo)管屏蔽塞(或者等同物)的通道上。
一個(gè)空的容裝組件400被裝載到所述體積縮減設(shè)備上。一旦通道的位置得以確定，那么體積縮減系統(tǒng)將與該通道對(duì)齊，并且將柵格狀導(dǎo)管屏蔽塞去除。所述體積縮減系統(tǒng)被最終與所述通道對(duì)齊，并且通過(guò)在柵格狀導(dǎo)管防護(hù)套上使用任何標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械式閂鎖而被鎖定在所述通道上。SerapidTM鏈條162由液壓馬達(dá)170向前驅(qū)動(dòng)，從而使回縮插塞110向前移動(dòng)，并且將其插入壓力管的端部之內(nèi)。指狀物114和壓力管的端部配合，SerapidTM鏈條162沿著相反方向受到驅(qū)動(dòng)，使得壓力管的端部穿過(guò)模塊226之間的間隙234往回運(yùn)動(dòng)?；?02被驅(qū)動(dòng)至前向內(nèi)側(cè)極限點(diǎn)(the forward inboardlimit)，而壓力管輸送卡爪310發(fā)生閉合，來(lái)夾持住所述壓力管。下方壓制門(mén)250被關(guān)閉。指狀物114被回縮至與壓力管脫離配合，而SerapidTM鏈條162被沿著相反方向進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)，來(lái)將回縮插塞110移動(dòng)至間隙324之外。模塊226被一同驅(qū)動(dòng)至完全閉合位置。這將導(dǎo)致位于間隙234中的147/16英寸長(zhǎng)的壓力管首先被在內(nèi)向表面229之間擠壓平整，并且隨后由刀具228剪切成21/16英寸的正方形切片，同時(shí)壓力管在工作過(guò)程中保持以反應(yīng)堆上的柵格點(diǎn)為中心。下方壓制門(mén)250被打開(kāi)，并且模塊226被完全打開(kāi)，以通過(guò)開(kāi)口410將所有的壓力管切片彈射入容器402之內(nèi)。
滑架302受到驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)離開(kāi)反應(yīng)堆表面，直至壓力管的端部被再次置于模塊226之間。下方壓制門(mén)250被關(guān)閉，并且模塊226被一同驅(qū)動(dòng)至50％閉合位置。壓力管輸送卡爪310隨后打開(kāi)，并且模塊226被完全閉合，同時(shí)滑架302被驅(qū)動(dòng)至最大內(nèi)側(cè)位置。壓力管輸送卡爪310被閉合，來(lái)卡持住所述壓力管，并且下方壓制門(mén)250被打開(kāi)。模塊226被完全打開(kāi)，來(lái)將所有的壓力管切片彈射入容器402之內(nèi)。
壓制/卡持循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，直至整根壓力管被處理成切片。此后，系統(tǒng)脫離所述通道，柵格狀導(dǎo)管屏蔽塞被放回原位，對(duì)容器中已處理壓力管的數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)，所述體積縮減系統(tǒng)被與下一個(gè)待處理通道對(duì)齊，并且被鎖定在該下一個(gè)待處理通道上。
一旦容器402充滿，其脫離體積縮減系統(tǒng)，并且被提升離開(kāi)所述工作平臺(tái)。一個(gè)空的容器隨后被安裝到體積縮減系統(tǒng)的下方，并且所述操作持續(xù)至所有壓力管均已經(jīng)得以處理。
體積縮減系統(tǒng)的內(nèi)部空間，包括壓制組件和輸送組件的內(nèi)部容積，均保持輕微負(fù)壓，以防止由于所產(chǎn)生的任何氧化物灰塵或者其它細(xì)小顆粒造成污染擴(kuò)散現(xiàn)象。一個(gè)經(jīng)屏蔽的過(guò)濾裝置被用來(lái)收集活性灰塵。
利用本發(fā)明中的方法實(shí)施的分步操作允許在任何時(shí)間長(zhǎng)時(shí)間地停止和隨時(shí)重新啟動(dòng)。這有助于應(yīng)對(duì)維修或者故障，以及諸如停電、換班或者非體積縮減相關(guān)中斷這樣的事故。
回縮單元100、壓制組件200和輸送組件300均為模塊化設(shè)計(jì)，以允許快速地現(xiàn)場(chǎng)更換獨(dú)立的子系統(tǒng)，而并非對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行更換，由此減少污染擴(kuò)散現(xiàn)象和由于維修所流逝的時(shí)間。由于所有的液壓缸、電動(dòng)馬達(dá)以及其它致動(dòng)器均進(jìn)行了外部屏蔽，所以如果需要，可以在放射性壓力管存在于體積縮減系統(tǒng)中的條件下對(duì)它們進(jìn)行維修或者更換。這樣允許在故障發(fā)生時(shí)，在放射性材料仍舊存在于所述系統(tǒng)中的同時(shí)，進(jìn)行維修或者維護(hù)活動(dòng)。由于無(wú)需利用一個(gè)旋出裝置將放射性壓力管取出以便進(jìn)行維修或者維護(hù)操作，所以這就大大簡(jiǎn)化了恢復(fù)情況。此外，本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)的緊湊模塊化設(shè)計(jì)允許其組件易于裝備屏蔽物。在圖1中壓制和輸送組件的上方可以看到頂部屏蔽構(gòu)件，但是如果附圖用于例證目的，從平衡角度將其省略。
如前所述，本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)組合使用了將壓力管擠壓平整和在由多個(gè)交叉平面形成的棋盤(pán)狀格柵上進(jìn)行剪切。擠壓操作通常使得壓力管沿著其垂直于擠壓力的側(cè)面發(fā)生整齊斷裂，將壓力管分成兩個(gè)保持完整的部分。在模塊226的內(nèi)部立即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從擠壓區(qū)域至未擠壓區(qū)域的平滑過(guò)渡部。經(jīng)過(guò)高等級(jí)輻射后的材料會(huì)發(fā)生相當(dāng)大的材料性能變化。對(duì)于Zr-2.5％Nb型壓力管來(lái)說(shuō)，這方面包括極限抗拉強(qiáng)度的增大和總體延伸量(可延展性)的減少。
刀具228的表面輪廓形成這樣一個(gè)切割刃，即其產(chǎn)生一種漸進(jìn)式剪切動(dòng)作，這就減小了所需的最大剪切力。此外，刀具228從模塊226向內(nèi)突伸的長(zhǎng)度發(fā)生變化提供了一種順序式剪切動(dòng)作，與遠(yuǎn)離壓力管的端部相距較遠(yuǎn)的刀具相比，靠近壓力管的端部相距較近的刀具較早發(fā)揮作用。這也減小了最大剪切力。應(yīng)該明白，可以使用除了在圖3中所示之外的表面輪廓，并且對(duì)置刀具的間距可以發(fā)生變化，來(lái)減小最大剪切力。還有，刀具228無(wú)需呈正方形，而是可以被構(gòu)造成能夠生產(chǎn)具有其它形狀的切片。
本發(fā)明中用于將壓力管縮減成小的平整切片的單步式擠壓和剪切工藝具有許多優(yōu)點(diǎn)。其具有最少的材料處理要求，從而使得無(wú)需額外設(shè)備來(lái)盛裝經(jīng)輻射的廢料，并且無(wú)需對(duì)材料進(jìn)行后續(xù)處理。所述切片可以隨機(jī)地簡(jiǎn)單地跌落到容器之內(nèi)，避免了系統(tǒng)的復(fù)雜性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，否則將需要用于對(duì)材料進(jìn)行排列或者堆放的機(jī)構(gòu)。這就簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作，消除了可能存在的故障模式，并且保持一個(gè)緊湊的總體尺寸。其次，廢料的形式不會(huì)約束后續(xù)被屏蔽起來(lái)的容器的尺寸或者形狀，從而使得可以選擇最佳的容器尺寸和形狀來(lái)接收所需量的材料，以便優(yōu)化材料處理、稱量、輸送、處置以及存儲(chǔ)問(wèn)題。例如，廢料總體積的減小允許使用一個(gè)較小和較輕的經(jīng)屏蔽容器來(lái)將它們運(yùn)送至處置地點(diǎn)，由此加速整個(gè)取出/處置工作，使得更為經(jīng)濟(jì)可行。本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，足以現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用在各種場(chǎng)合，同時(shí)仍舊被完全屏蔽起來(lái)，以便人員可以存在于設(shè)備處或者附近。
盡管已經(jīng)針對(duì)與壓力管一同使用對(duì)本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)進(jìn)行了描述，但是其也可以被用于取出和處理加熱管或者具有各種橫剖面形狀的其它中空?qǐng)A柱形構(gòu)件。將加熱管取出可以與壓力管分開(kāi)進(jìn)行，或者同時(shí)進(jìn)行。因此，輸送卡爪310的行程和模塊226的行程可以被設(shè)定為適應(yīng)較大直徑的加熱管。也可以進(jìn)行進(jìn)一步縮放來(lái)適用于處理其它構(gòu)件的系統(tǒng)。本發(fā)明中的棋盤(pán)式剪切技術(shù)能夠?qū)哂休^大厚度(經(jīng)驗(yàn)證，對(duì)于厚達(dá)10毫米的構(gòu)件是可行的)的構(gòu)件進(jìn)行處理，并且可以輕易地縮放來(lái)與應(yīng)用領(lǐng)域的要求相匹配。本發(fā)明中的體積縮減系統(tǒng)可以具有其它商業(yè)應(yīng)用，比如對(duì)放射性地點(diǎn)進(jìn)行整修和/或退役處理(decommissioning)，以及用于對(duì)非核工業(yè)中的無(wú)放射性構(gòu)件進(jìn)行體積縮減，比如廢物管理工業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種用于縮減細(xì)長(zhǎng)圓柱形導(dǎo)管的處置體積的設(shè)備，包括一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K、用于使得所述模塊在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)的裝置以及用于將所述圓柱形導(dǎo)管的端部置于處于打開(kāi)位置的模塊之間的輸送裝置，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，這些模塊中之一上的各個(gè)所述刀具適合于在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)緊密地容置在另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)，從而依次將所述端部擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且將其剪切成大量切片。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的設(shè)備，其特征在于各個(gè)所述刀具均具有內(nèi)向表面，用于與所述圓柱形構(gòu)件擠壓配合，和環(huán)繞在所述表面周圍的切割刃，所述切割刃的輪廓形成為能夠利用漸進(jìn)的剪切動(dòng)作裁切出一個(gè)所述切片。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的設(shè)備，其特征在于所述切割刃基本上呈正方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的設(shè)備，其特征在于所述刀具上的切割刃和相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列發(fā)生變化，從而使得隨著所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，依次剪切出切片。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的設(shè)備，其特征在于所述刀具上的切割刃與相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列逐步增大，從而使得從所述圓柱形導(dǎo)管的端部開(kāi)始，依次剪切出切片。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的設(shè)備，包括位于各個(gè)所述凹槽中的彈射裝置，用于彈射出剪切下來(lái)的切片。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6中所述的設(shè)備，其特征在于響應(yīng)所述模塊從閉合位置移動(dòng)至打開(kāi)位置的運(yùn)動(dòng)，所述彈射裝置受到驅(qū)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7中所述的設(shè)備，其特征在于各個(gè)所述模塊均被安裝成相對(duì)于固定支架進(jìn)行移動(dòng)，所述支架包括止擋裝置，所述彈射裝置包括細(xì)長(zhǎng)的固定元件，該固定元件被可滑動(dòng)地安裝成穿過(guò)所述模塊，并且在所述凹槽與所述模塊的外側(cè)面之間延伸，所述彈射裝置的外側(cè)端部被設(shè)置成在所述模塊從閉合位置移動(dòng)至打開(kāi)位置時(shí)與所述止擋裝置發(fā)生配合，從而使另一端部延伸入所述凹槽之內(nèi)，并與切片發(fā)生接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的設(shè)備，其特征在于所述模塊利用安裝在所述固定支架上的液壓缸在打開(kāi)與閉合位置之間移動(dòng)。
10.一種用于縮減經(jīng)輻射的放射性核反應(yīng)堆圓柱形導(dǎo)管的處置體積的設(shè)備，包括可移動(dòng)的安裝底座，該安裝底座適合于在選定的導(dǎo)管位置處操作性地位于反應(yīng)堆表面的附近；安裝在所述底座上的輸送單元，用于夾持住所述選定導(dǎo)管并且將其前移出反應(yīng)堆之外；安裝在所述底座上的壓制組件，包括一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K和用于使得所述模塊在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)的裝置，所述模塊被設(shè)置成在打開(kāi)位置處在它們之間接收所述選定導(dǎo)管，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，所述模塊中之一上的各個(gè)刀具適合于緊密地容置于另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)，由此在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)，所述端部被依次擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且被剪切成大量切片。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，還包括安裝在所述底座上的回縮單元，用于夾持住所述選定導(dǎo)管的端部，并且將其從反應(yīng)堆表面拉入被所述輸送裝置操作性?shī)A持的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，還包括位于所述模塊下方的可拆卸容器，用于接收所述剪切下來(lái)的切片。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12中所述的設(shè)備，還包括位于所述壓制組件下方和容器上方的門(mén)裝置，所述門(mén)裝置被選擇性地從用于接收所述剪切下來(lái)的切片的閉合位置移動(dòng)至用于將所述切片排入可取出容器內(nèi)的打開(kāi)位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，其特征在于各個(gè)所述刀具均具有內(nèi)向表面，用于與所述圓柱形構(gòu)件擠壓配合，和環(huán)繞在所述表面周圍的切割刃，所述切割刃的輪廓形成為能夠利用漸進(jìn)的剪切動(dòng)作裁切出一個(gè)所述切片。
15.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，其特征在于所述切割刃基本上呈正方形。
16.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，其特征在于所述刀具上的切割刃和相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列發(fā)生變化，從而使得隨著所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，依次剪切出切片。
17.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，其特征在于所述刀具上的切割刃與相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列逐步增大，從而使得從所述圓柱形導(dǎo)管的端部開(kāi)始，依次剪切出切片。
18.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，包括位于各個(gè)所述凹槽中的彈射裝置，用于彈射出剪切出的切片。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18中所述的設(shè)備，其特征在于響應(yīng)所述模塊從閉合位置移動(dòng)至打開(kāi)位置的運(yùn)動(dòng)，所述彈射裝置受到驅(qū)動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19中所述的設(shè)備，包括固定于所述底座上的止擋裝置，所述彈射裝置包括細(xì)長(zhǎng)的固定元件，該固定元件被可滑動(dòng)地安裝成穿過(guò)所述模塊，并且在所述凹槽與所述模塊的外側(cè)面之間延伸，所述彈射裝置的外側(cè)端部被設(shè)置成在所述模塊從閉合位置移動(dòng)至打開(kāi)位置時(shí)與所述止擋裝置發(fā)生配合，由此另一端部延伸入所述凹槽之內(nèi)與所述切片發(fā)生接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的設(shè)備，其特征在于所述模塊利用安裝在所述固定支架上的液壓缸在打開(kāi)與閉合位置之間移動(dòng)。
22.一種用于縮減細(xì)長(zhǎng)圓柱形導(dǎo)管的處置體積的方法，包括(a)將所述圓柱形導(dǎo)管的端部置于一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K之間，所述模塊可以在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，這些模塊中之一上的各個(gè)刀具適合于在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)緊密地容置在另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)；(b)將所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，來(lái)依次將所述端部擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且將其剪切成大量切片；(c)重復(fù)步驟(a)和(b)，直至所述圓柱形導(dǎo)管被裁切成切片。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22中所述的方法，其特征在于各個(gè)所述刀具均具有內(nèi)向表面，用于與所述圓柱形構(gòu)件擠壓配合，和環(huán)繞在所述表面周圍的切割刃，所述切割刃的輪廓形成為能夠利用漸進(jìn)的剪切動(dòng)作裁切出一個(gè)所述切片。
24.根據(jù)權(quán)利要求
22中所述的方法，其特征在于所述切割刃基本上呈正方形。
25.根據(jù)權(quán)利要求
22中所述的方法，其特征在于所述刀具上的切割刃和相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列發(fā)生變化，從而使得隨著所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，依次剪切出切片。
26.根據(jù)權(quán)利要求
22中所述的方法，其特征在于所述刀具上的切割刃與相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列逐步增大，從而使得從所述圓柱形導(dǎo)管的端部開(kāi)始，依次剪切出切片。
27.一種用于縮減經(jīng)輻射的放射性核反應(yīng)堆圓柱形導(dǎo)管的處置體積的方法，包括(a)在反應(yīng)堆表面處與一根選定導(dǎo)管的端部發(fā)生配合，并且將所述選定導(dǎo)管的一部分前移出反應(yīng)堆之外；(b)將所述圓柱形導(dǎo)管的端部置于一對(duì)內(nèi)向?qū)χ玫哪K之間，所述模塊可以在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)，各個(gè)所述模塊均包括一組突起的刀具和下陷的凹槽，這些模塊中之一上的各個(gè)刀具適合于在所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置時(shí)緊密地容置在另一模塊上的對(duì)置凹槽內(nèi)；(c)將所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，來(lái)依次將所述端部擠壓成基本上平整的構(gòu)造，并且將其剪切成大量切片；(d)重復(fù)步驟(b)和(c)，直至所述圓柱形導(dǎo)管被裁切成切片。
28.根據(jù)權(quán)利要求
27中所述的方法，其特征在于各個(gè)所述刀具均具有內(nèi)向表面，用于與所述圓柱形構(gòu)件擠壓配合，和環(huán)繞在所述表面周圍的切割刃，所述切割刃的輪廓形成為能夠利用漸進(jìn)的剪切動(dòng)作裁切出一個(gè)所述切片。
29.根據(jù)權(quán)利要求
27中所述的方法，其特征在于所述切割刃基本上呈正方形。
30.根據(jù)權(quán)利要求
27中所述的方法，其特征在于所述刀具上的切割刃和相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列發(fā)生變化，從而使得隨著所述模塊從打開(kāi)位置移動(dòng)至閉合位置，依次剪切出切片。
31.根據(jù)權(quán)利要求
27中所述的方法，其特征在于所述刀具上的切割刃與相應(yīng)的對(duì)置凹槽之間的間隔沿著排列逐步增大，從而使得從所述圓柱形導(dǎo)管的端部開(kāi)始，依次剪切出切片。
32.根據(jù)權(quán)利要求
27中所述的方法，其特征在于利用液壓缸使得所述模塊在所述打開(kāi)與閉合位置之間移動(dòng)。根據(jù)權(quán)利要求
30中所述的方法，包括將所述剪切下來(lái)的切片容置于位于所述模塊下方的容器中。本發(fā)明提供一種用于通過(guò)擠壓平整和隨后剪切成小的切片來(lái)縮減圓柱形導(dǎo)管的體積以便進(jìn)行處置的方法和設(shè)備。剪切操作最好在多重相交的平面的棋盤(pán)狀格柵上完成，并且，最終的切片最好基本上呈正方形。
專利摘要
一種用于通過(guò)擠壓平整和隨后剪切成小的切片來(lái)縮減圓柱形導(dǎo)管的體積以便進(jìn)行處置的方法和設(shè)備。剪切操作利用對(duì)置的模塊來(lái)完成，所述模塊具有由切割刃組成的棋盤(pán)狀格柵。最終的切片最好基本上呈正方形。本發(fā)明尤其適用于縮減來(lái)自于核反應(yīng)堆的經(jīng)輻射的放射性壓力管的存儲(chǔ)體積。
文檔編號(hào)G21C19/375GKCN1541394SQ02815807
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2002年6月14日
發(fā)明者詹姆斯·M·金, 克萊爾·A·考克斯, A 考克斯, 詹姆斯 M 金 申請(qǐng)人:加拿大原子能有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan