三門廠址廢物處理設(shè)施輥道系統(tǒng)工藝流程和特點(diǎn)分析

摘要：廠址廢物處理設(shè)施（SRTF）是三門AP1000核島三廢系統(tǒng)的補(bǔ)充，負(fù)責(zé)處理核島不能處理的放射性化學(xué)廢液和放射性固體廢物。輥道系統(tǒng)是廠址廢物處理設(shè)施中廢物流轉(zhuǎn)的核心，承擔(dān)SRTF內(nèi)裝滿各種廢物的160升和200升桶的轉(zhuǎn)運(yùn)工作，其可靠性、穩(wěn)定性和安全性對(duì)整個(gè)廠址廢物處理設(shè)施的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：SRTF；廠址廢物處理設(shè)施；輥道系統(tǒng)；廢物流轉(zhuǎn)；放射性化學(xué)廢液；放射性固體廢物 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TL941 文章編號(hào)：1009-2374（2015）16-0084-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.041

1 概述

SRTF處理的廢物主要包含來自核島的化學(xué)廢液，暖通過濾器濾芯、干廢物和混合廢物，廢樹脂，水過濾器濾芯。這些放射性廢物首先被送到各子系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理，并裝在160L或200L桶中，然后由輥道系統(tǒng)分別轉(zhuǎn)運(yùn)到超壓機(jī)、灌漿站、固化站和加蓋站等進(jìn)行最終處理。處理完成后再由輥道系統(tǒng)送到養(yǎng)護(hù)區(qū)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，之后再由輥道轉(zhuǎn)運(yùn)到放射性監(jiān)測(cè)裝置處進(jìn)行一系列測(cè)量，并最終被轉(zhuǎn)運(yùn)到廢物暫存庫暫存。輥道系統(tǒng)貫穿整個(gè)SRTF廠房，系統(tǒng)龐大，不僅自身設(shè)備較多，而且與其他系統(tǒng)接口多、控制邏輯復(fù)雜。該系統(tǒng)共擁有46段輥道，該系統(tǒng)是全自動(dòng)化系統(tǒng)，由西門子S7-300 PLC系統(tǒng)控制，共擁有7個(gè)控制柜。

2 輥道轉(zhuǎn)運(yùn)工藝流程

輥道系統(tǒng)按其轉(zhuǎn)運(yùn)廢物桶的區(qū)別又分為轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)A和轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)B，子系統(tǒng)A主要用于轉(zhuǎn)運(yùn)裝有化學(xué)廢液濃縮鹽塊、廢樹脂、干廢物和混合廢物的160L桶，轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)B用于轉(zhuǎn)運(yùn)裝有壓縮餅或水過濾器濾芯的200L桶。

2.1 轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)A

根據(jù)廢物源的不同，轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)A分為三個(gè)主要轉(zhuǎn)運(yùn)流程。

2.1.1 裝有干廢物和混合廢物的160L桶轉(zhuǎn)運(yùn)：這部分廢物桶來自HVS系統(tǒng)。干廢物和混合廢物在HVS系統(tǒng)經(jīng)過切割、裝桶、預(yù)壓縮和桶內(nèi)干燥后，通過手動(dòng)叉車由工作人員推到160L桶送桶間，并通過手動(dòng)叉車上的拉鏈將160L桶運(yùn)送到輥道1上。輥道1將桶送到輥道2轉(zhuǎn)運(yùn)小車上，轉(zhuǎn)運(yùn)小車向前運(yùn)動(dòng)并與輥道5轉(zhuǎn)運(yùn)小車對(duì)接，對(duì)接完成后將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道5轉(zhuǎn)運(yùn)小車上，輥道5轉(zhuǎn)運(yùn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道10處，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道10上桶自動(dòng)加蓋裝置處。在此處，160L桶完成自動(dòng)加蓋，隨后通過輥道5轉(zhuǎn)運(yùn)小車被轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道14上自動(dòng)送桶裝裝置處，自動(dòng)送桶裝置將桶送到超級(jí)壓縮機(jī)內(nèi)。超級(jí)壓縮機(jī)將裝滿廢物的桶壓縮成餅狀后，自動(dòng)送桶裝置將壓縮餅取出放到輥道14上。壓縮餅在輥道上繼續(xù)向前運(yùn)行，在輥道18上完成高度測(cè)量，在輥道19上完成放射性測(cè)量，隨后運(yùn)動(dòng)到輥道20末端。在輥道20末端由吊車將壓縮并吊裝到壓縮餅儲(chǔ)存區(qū)儲(chǔ)存。

2.1.2 裝有化學(xué)廢液鹽塊的160L桶轉(zhuǎn)運(yùn)：這部分廢物桶來自化學(xué)廢液處理系統(tǒng)（CTS）。濃縮化學(xué)廢液在CTS系統(tǒng)桶內(nèi)干燥器烘干成鹽塊后被送到輥道3上的取樣站進(jìn)行取樣分析，取樣完成后桶被轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道2轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。此后的轉(zhuǎn)運(yùn)流程和來自HVS系統(tǒng)的桶一樣，先轉(zhuǎn)運(yùn)到加蓋處加蓋，隨后進(jìn)行超級(jí)壓縮，完成超級(jí)壓縮后被送到高度測(cè)量裝置和劑量率測(cè)量裝置處進(jìn)行測(cè)量，最終被轉(zhuǎn)運(yùn)到壓縮餅儲(chǔ)存區(qū)儲(chǔ)存。

2.1.3 裝有廢樹脂的160L桶轉(zhuǎn)運(yùn)：這部分廢物桶來自廢樹脂處理系統(tǒng)（RES）。經(jīng)過錐形干燥器干燥后的廢樹脂被裝填進(jìn)輥道13上的160L桶內(nèi)，輥道將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到自動(dòng)加蓋站加蓋，隨后進(jìn)行超級(jí)壓縮，完成超級(jí)壓縮后被送到高度測(cè)量裝置和劑量率測(cè)量裝置處進(jìn)行測(cè)量，最終被轉(zhuǎn)運(yùn)到壓縮餅儲(chǔ)存區(qū)儲(chǔ)存。

2.2 轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)B

根據(jù)廢物源和處理階段不同轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)B分為三個(gè)處理流程：

2.2.1 裝有水過濾器濾芯的200L桶轉(zhuǎn)運(yùn)：這部分廢物桶來自水過濾器濾芯處理系統(tǒng)（FCS）。在NI，放射性水過濾器濾被裝進(jìn)FCS系統(tǒng)屏蔽轉(zhuǎn)運(yùn)容器內(nèi)的200L桶中，隨后被轉(zhuǎn)運(yùn)到SRTF廠房。在SRTF廠房水過濾器濾芯轉(zhuǎn)運(yùn)間，裝有水過濾器濾芯的200L桶被水平單軌吊吊到輥道36的可旋轉(zhuǎn)小車上?？尚D(zhuǎn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道37處并與輥道37對(duì)接，對(duì)接完成后將桶從輥道36上轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道37上的200L桶加/取蓋工位。桶加蓋裝置自動(dòng)將200L桶蓋取下并放在水過濾器濾芯桶蓋存儲(chǔ)位。隨后桶從輥道37返回輥道36，輥道36上的可旋轉(zhuǎn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道31處，與輥道31上的轉(zhuǎn)運(yùn)小車對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道31的轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。輥道31上轉(zhuǎn)運(yùn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道32處，與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道32上的灌漿工位。在此位置，200L桶完成灌漿操作。灌漿完成后，桶從輥道32上返回到輥道31的轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。輥道31的轉(zhuǎn)運(yùn)小車向右移動(dòng)到輥道36處，與輥道36的旋轉(zhuǎn)小車對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到旋轉(zhuǎn)小車上。旋轉(zhuǎn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道37處與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道37的200L桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動(dòng)將200L桶加蓋。隨后控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)養(yǎng)護(hù)區(qū)輥道38、39、41和42的占用情況，將桶自動(dòng)送到有空位的輥道上進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.2.2 裝有壓縮餅的200L桶轉(zhuǎn)運(yùn)：經(jīng)過超壓后的壓縮餅被轉(zhuǎn)運(yùn)子系統(tǒng)A轉(zhuǎn)運(yùn)到壓縮餅存儲(chǔ)區(qū)。在此區(qū)域，操作員根據(jù)壓縮餅的高度和放射性信息對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化裝桶，并送到灌漿站進(jìn)行灌漿處理。空的200L桶被送到輥道25上，輥道25將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道28旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車向右運(yùn)動(dòng)到輥道28上桶加蓋處，桶加蓋裝置自動(dòng)將200L桶蓋取掉并放在桶蓋裝填匣內(nèi)。輥道28向左運(yùn)動(dòng)到輥道27處，與輥道27對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道27的壓縮餅裝填工位。完成裝填后，輥道27將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道28旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車向左運(yùn)行到輥道29處，與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道29上。通過輥道29和30，桶被轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道31轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。轉(zhuǎn)運(yùn)小車向右運(yùn)動(dòng)到輥道32處，與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道32上灌漿工位。在此位置，200L桶完成灌漿操作。灌漿完成后，桶從輥道32上返回到輥道31的轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。輥道31的轉(zhuǎn)運(yùn)小車向右移動(dòng)到輥道36處，與輥道36旋轉(zhuǎn)小車對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到旋轉(zhuǎn)小車上。旋轉(zhuǎn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道37處與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道37上200L桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動(dòng)將200L桶加蓋。隨后控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)養(yǎng)護(hù)區(qū)輥道38、39、41、42的占用情況，將桶自動(dòng)送到有空位的輥道上進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.2.3 200L中放化學(xué)廢液固化桶的轉(zhuǎn)運(yùn)：由于中放化學(xué)廢液的放射性較高，其處理方式是在固化站直接進(jìn)行水泥固化?？盏?00L桶被送到輥道25上，輥道25將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道28的旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車向右運(yùn)動(dòng)到輥道28上的桶加蓋處，桶加蓋裝置自動(dòng)將200L桶蓋取掉并放在桶蓋裝填匣內(nèi)。輥道28向左運(yùn)動(dòng)到輥道29處，與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道29上。通過輥道29和30，桶被轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道31轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。轉(zhuǎn)運(yùn)小車向右運(yùn)動(dòng)到輥道34處，與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道34上固化工位。在此位置，200L桶完成固化操作。固化完成后，桶從輥道33上返回到輥道31轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。輥道31轉(zhuǎn)運(yùn)小車向右移動(dòng)到輥道36處，與輥道36旋轉(zhuǎn)小車對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到旋轉(zhuǎn)小車上。旋轉(zhuǎn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道37處與其對(duì)接，并將桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道37上200L桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動(dòng)將200L桶加蓋。隨后控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)養(yǎng)護(hù)區(qū)輥道38、39、41和42的占用情況，將桶自動(dòng)送到有空位的輥道上進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)完成后的200L桶轉(zhuǎn)運(yùn)：在養(yǎng)護(hù)區(qū)養(yǎng)護(hù)完成后，輥道36旋轉(zhuǎn)小車運(yùn)動(dòng)到輥道42處，與其對(duì)接，200L桶被轉(zhuǎn)運(yùn)到旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng)到劑量監(jiān)測(cè)站處。在此處桶從輥道36旋轉(zhuǎn)小車上被轉(zhuǎn)運(yùn)到劑量檢測(cè)站轉(zhuǎn)運(yùn)小車上，并送到劑量檢測(cè)站進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完成后，桶從劑量檢測(cè)站的小車上被轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道36旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車?yán)^續(xù)前行到輥道45處，與其對(duì)接，桶從輥道36旋轉(zhuǎn)小車上被轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道45上并運(yùn)動(dòng)到輥道46末端。在此處，廢物暫存庫的吊車將200L桶吊進(jìn)廢物暫存庫存儲(chǔ)。

3 輥道系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1 安全性高

由于輥道系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)的是含有中、低放廢物的桶，因此轉(zhuǎn)運(yùn)過程的安全性對(duì)整個(gè)廢物處理流程至關(guān)重要。輥道系統(tǒng)上配備了大量的安全設(shè)施以防轉(zhuǎn)運(yùn)過程中出現(xiàn)安全事故，主要有氣動(dòng)安全擋塊和液壓夾具。

3.1.1 氣動(dòng)安全擋塊：轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的輥道是分段而不是連續(xù)的，有些輥道間通過有軌小車銜接。在這些輥道上，為了防止桶轉(zhuǎn)運(yùn)到輥道末端時(shí)跌落或傾倒，設(shè)計(jì)時(shí)給輥道配備了氣動(dòng)安全擋塊。氣動(dòng)安全擋塊由一個(gè)FESTO氣缸和一個(gè)帶轉(zhuǎn)軸的彎曲擋塊組成?？梢酝ㄟ^汽缸的伸縮來帶動(dòng)擋塊上下運(yùn)動(dòng)來保證轉(zhuǎn)運(yùn)過程的安全。當(dāng)需要防止桶跌落或傾倒時(shí)，汽缸伸出，擋板位于上部位置。當(dāng)需要將桶從輥道上轉(zhuǎn)運(yùn)到旋轉(zhuǎn)小車時(shí)，汽缸收縮，擋板位于下部位置，以便旋轉(zhuǎn)小車與輥道對(duì)接。

3.1.2 液壓夾具：在有些輥道上，桶需要進(jìn)行一些操作，例如裝填壓縮餅、自動(dòng)加蓋和取蓋。操作時(shí)不僅要求桶進(jìn)行精確定位，同時(shí)還要求桶有足夠的穩(wěn)定性，以防操作過程中出現(xiàn)失誤。這些輥道上配有液壓夾具。這些夾具由一個(gè)液壓缸和兩個(gè)機(jī)械臂組成，當(dāng)桶運(yùn)動(dòng)到指定位置后，液壓夾具動(dòng)作，抱緊200L桶，以保證其定位精度和穩(wěn)定性。

3.2 穩(wěn)定性高

除了安全性外，穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)廢物處理流程至關(guān)重要。為了保證輥道系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，輥道系統(tǒng)配備了雙冗余電機(jī)和一套全自動(dòng)化西門子控制系統(tǒng)。

3.2.1 雙冗余電機(jī)：為了保證轉(zhuǎn)運(yùn)流程不因電機(jī)故障或鏈條斷裂而中斷，所有輥道都配備了雙電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)分別布置在輥道兩端。電機(jī)通過氣動(dòng)離合與輥道上鏈輪連接。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，當(dāng)一個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電機(jī)氣動(dòng)離合動(dòng)作，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與鏈輪耦合并帶動(dòng)輥道轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證轉(zhuǎn)運(yùn)流程繼續(xù)進(jìn)行。輥道上有很多轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)?，這些輥?zhàn)油ㄟ^鏈條鏈接。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，如果輥道上某處出現(xiàn)鏈條斷裂情況，那么位于輥道兩端的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，以保證廢物桶能正常轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.2.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)：輥道系統(tǒng)由一套全自動(dòng)化西門子S7-300控制系統(tǒng)控制。該控制系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)方便，且能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)流程的程序化。在輥道系統(tǒng)中，所有廢物桶的轉(zhuǎn)運(yùn)流程都是程序化的，不需要人工現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)和干涉。操作員在主控室啟動(dòng)某個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)流程后，控制系統(tǒng)自動(dòng)完成所有轉(zhuǎn)運(yùn)步驟。這能大大降低人因失誤出現(xiàn)的概率，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

作為國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)的三代核電放射性廢物處理技術(shù)，廠址廢物處理設(shè)施的蒸發(fā)、桶內(nèi)干燥、錐形干燥、超壓、灌漿和固化等減容處理技術(shù)較為新穎。輥道作為連接這些處理工藝的中樞，其工藝流程較為復(fù)雜，囊括了廢物處理的方方面面。本文對(duì)輥道的工藝流程和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，以期揭開廠址廢物處理設(shè)施這項(xiàng)新處理技術(shù)的神秘面紗。

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[4] SMG-RES-V2K-291，Transport A/B General Drawing.

作者簡(jiǎn)介：王棟（1987-），男，江蘇徐州人，中核集團(tuán)三門核電有限公司調(diào)試處助理工程師，研究方向：三門廠址廢物處理設(shè)施調(diào)試。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）