一种核电厂超临界水氧化反应器及其处理方法技术

本发明专利技术提供一种核电厂超临界水氧化反应器，用于处理核电厂放射性废树脂，所述氧化反应器包括内部具有容置空间的主体部，以及若干个与容置空间分别连通的进料通道和出料通道，还包括：过滤容器，设置在所述容置空间内，所述进料通道延伸至所述过滤容器内；搅拌装置，可转动地设置在过滤容器内，用于对废树脂进行粉碎搅浑；氧气通道，设置在过滤容器外，用于喷射氧气；经搅拌氧化后的料液穿过过滤容器的滤网、并经出料通道排出。本发明专利技术还提供一种核电厂超临界水处理方法，使用上述的超临界水氧化反应器。本发明专利技术提供的超临界水氧化反应器及其处理方法大大增加了废树脂和超临界水的接触面积和反应时间，从而有效保证放射性废树脂的充分氧化处理。

A supercritical water oxidation reactor for nuclear power plant and its treatment method

The present invention provides a supercritical water oxidation reactor for treating radioactive waste resins in nuclear power plants. The oxidation reactor comprises a main part with a storage space inside, a plurality of feeding and discharging channels respectively connected with the storage space, and a filter container arranged in the storage space. The feed channel extends to the filter container, the stirring device is rotatably arranged in the filter container for crushing and stirring waste resin, the oxygen channel is arranged outside the filter container for ejecting oxygen, and the stirred and oxidized feed liquid passes through the filter screen of the filter container and is discharged through the discharge channel. The invention also provides a supercritical water treatment method for a nuclear power plant, using the supercritical water oxidation reactor. The supercritical water oxidation reactor and its treatment method greatly increase the contact area and reaction time of the waste resin and the supercritical water, thereby effectively ensuring the full oxidation treatment of the radioactive waste resin.

【技术实现步骤摘要】
一种核电厂超临界水氧化反应器及其处理方法
本专利技术涉及核电厂废弃物处理及其装置
，尤其涉及一种核电厂处理放射性废树脂的超临界水氧化反应器及其处理方法。
技术介绍
核电厂、核设施在运行和维修期间会产生一定数量的放射性废树脂，这些废树脂含有放射性，且容易发生热解和生物降解，给公众带来辐射危害的同时会造成严重的环境污染。而与之相对的，超临界水氧化技术是一种利用超临界水的物理性质，如特殊的溶解度、较低的表面张力和较高的扩散性等，通过添加氧化剂，使有机物在超临界水环境中发生氧化反应，转化成CO2和H2O等无机小分子，从而达到减容、减重的目的。但是，采用超临界水氧化技术处理放射性废树脂时，由于树脂粒径大，在进入超临界水反应器后，与超临界水形成了非均相反应介质，因此需要较长的反应时间才能使得废树脂充分氧化，同时也增大了反应器容积，不利于反应器结构设计，也增加了设备采购成本，从而限制了超临界水氧化处理放射性废树脂的技术应用和推广。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足之处，提供了一种核电厂超临界水氧化反应器及其处理方法，有效保证放射性废树脂的充分氧化处理。本专利技术的技术解决方案如下：一方面，提供一种核电厂超临界水氧化反应器，用于处理核电厂放射性废树脂，所述超临界水氧化反应器包括内部具有容置空间的主体部，以及若干个与所述容置空间分别连通的进料通道和出料通道，所述超临界水氧化反应器还包括：过滤容器，设置在所述容置空间内，每一所述进料通道延伸至所述过滤容器内，用于导入水和废树脂；搅拌装置，可转动地设置在所述过滤容器内，用于对通过所述进料通道输入至所述过滤容器的废树脂进行粉碎搅浑，增加废树脂与超临界水的接触面积；至少一个氧气通道，设置在所述过滤容器外，用于向过滤容器内喷射氧气，增加废树脂与氧气的接触面积；所述过滤容器在超临界水氧化状态下，将搅拌氧化后的料液穿过其滤网，并经所述出料通道排出。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述主体部包括外筒体和与所述外筒体可拆卸连接的顶盖，所述超临界水氧化反应器还包括：电动机，相对所述外筒体设置在所述顶盖的另一侧，用于提供驱动力；转动杆，所述转动杆的一端连接所述电动机，所述转动杆的另一端穿过所述顶盖向过滤容器内延伸并悬空设置，所述搅拌装置安装在所述转动杆上，所述转动杆在电动机的驱动下带动所述搅拌装置进行转动；多级轴封系统，套设在所述转动杆外并密封连接所述顶盖，用于封闭所述转动杆与顶盖的结合处。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，还包括套设在所述过滤容器和外筒体之间的内筒体，所述过滤容器和内筒体的一端安装在所述顶盖上，所述过滤容器和内筒体的另一端朝向所述外筒体内延伸，所述内筒体的长度大于过滤容器；所述内筒体与外筒体之间间隔设置形成环状间隙。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述出料通道包括：第一出料通道，设置在所述外筒体上端，所述第一出料通道通过所述环状间隙连通所述内筒体内的反应区域，料液中的气液混合物通过所述环状间隙再经所述第一出料通道排出；第二出料通道，设置在所述外筒体底部，所述容置空间朝向第二出料通道逐渐收缩并连通所述第二出料通道，所述第二出料通道处于常闭状态，用于在打开后将料液中沉淀到外筒体底部的固液混合物排出。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述主体部上开设有至少一个氧气入口，每一所述氧气通道的一端穿过对应的氧气入口用于接入氧气，每一所述氧气通道的另一端朝向所述过滤容器外延伸并设置有氧气喷嘴，其中一个所述氧气通道的氧气喷嘴平行所述过滤容器底部设置，用于在逆流状态下向所述过滤容器内喷射氧气。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述顶盖上开设有至少一个进料口，每一所述进料通道的一端穿过所述进料口，每一所述进料通道的另一端延伸至所述过滤容器内，用于引入废树脂和水；其中，废树脂和水的进料方式包括分别通过单独的进料通道导入的单独进料方式和通过同一所述进料通道导入的混合进料方式。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述多级轴封系统包括沿远离所述顶盖方向依次设置的一级轴封、二级轴封和三级轴封，所述一级轴封与所述顶盖之间设置有高压轴封水注入口，用于注入高压轴封水；所述二级轴封和三级轴封之间设置有低压轴封水注入口，用于注入低压轴封水；所述三级轴封与电动机之间设置有轴封水出口，用于排出轴封水。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述顶盖上还开设有监测口，所述超临界水氧化反应器还包括监测装置，所述监测装置的一端穿过所述监测口，所述监测装置的另一端延伸至所述内筒体内，用于监测所述内筒体内的温度和压力。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述过滤容器包括沿所述外筒体轴向设置的内滤网，以及分别盖设在所述内滤网上下两端的上部滤网和下部滤网，所述上部滤网安装在所述顶盖上，用于防止所述外筒体内的废树脂通过所述转动杆与顶盖的结合处进入多级轴封系统；所述下部滤网用于过滤排出已充分氧化的料液。本专利技术上述的超临界水氧化反应器中，所述外筒体靠近所述顶盖的一端设置有连通所述容置空间的上部开口，所述上部开口处设置有连接法兰，所述顶盖通过螺栓连接所述连接法兰，用于封闭所述上部开口形成所述容置空间。另一方面，本专利技术还提供一种核电厂超临界水处理方法，使用上述的超临界水氧化反应器，用于处理核电厂放射性废树脂，所述超临界水处理方法包括以下步骤：S10、将水和废树脂通过进料通道导入到过滤容器内，使废树脂发生超临界水氧化反应；S20、通过搅拌装置对输入至所述过滤容器的废树脂进行粉碎搅浑，增加废树脂和超临界水的接触面积；同时，通过至少一个的氧气通道向所述过滤容器内喷射氧气，增加废树脂与氧气的接触面积；S30、在超临界水氧化状态下，经搅拌氧化后的料液穿过所述过滤容器的滤网，并经出料通道排出。本专利技术上述的超临界水处理方法中，所述步骤S30具体包括：经搅拌氧化后，料液中的气液混合物穿过所述过滤容器的滤网后，通过内筒体与外筒体之间的环状间隙并经第一出料通道排出；经搅拌氧化后，料液中的固液混合物穿过所述过滤容器的滤网后，在重力的作用下沉淀到外筒体底部，可打开第二出料通道将外筒体底部的固液混合物排出。本专利技术提供的一种核电厂超临界水氧化反应器及其处理方法具有以下技术效果：所述超临界水氧化反应器采用新型结构设计，通过在反应器内部设置过滤容器、搅拌装置和氧气通道，大大增加了废树脂和超临界水的接触面积和有机物反应时间，从而有效保证放射性废树脂的充分氧化处理。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术提供的超临界水氧化反应器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的超临界水处理方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的技术目的、技术方案以及技术效果更加清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本专利技术，下面将结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供的用于处理核电厂放射性废树脂的超临界水氧化反应器包括内部具有容置空间的主体部，以及若干个与所述容置空间分别连通的进料通道和出料通道，所述容置空间内的温度大于超临界温度，所述容置空间内的压力大于超临界压力，以使氧化反应器内的水达到温度≥374℃，压力≥22.05MPa的超临界状态，为废树脂提供超临界水氧化处理的反应场所。所述氧化反应器还包括：设置在所述容置空间内的过滤容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核电厂超临界水氧化反应器，用于处理核电厂放射性废树脂，所述超临界水氧化反应器包括内部具有容置空间的主体部，以及若干个与所述容置空间分别连通的进料通道和出料通道，其特征在于，所述超临界水氧化反应器还包括：过滤容器，设置在所述容置空间内，每一所述进料通道延伸至所述过滤容器内，用于导入水和废树脂；搅拌装置，可转动地设置在所述过滤容器内，用于对通过所述进料通道输入至所述过滤容器的废树脂进行粉碎搅浑，增加废树脂与超临界水的接触面积；至少一个氧气通道，设置在所述过滤容器外，用于向过滤容器内喷射氧气，增加废树脂与氧气的接触面积；所述过滤容器在超临界水氧化状态下，将搅拌氧化后的料液穿过其滤网，并经所述出料通道排出。

【技术特征摘要】
1.一种核电厂超临界水氧化反应器，用于处理核电厂放射性废树脂，所述超临界水氧化反应器包括内部具有容置空间的主体部，以及若干个与所述容置空间分别连通的进料通道和出料通道，其特征在于，所述超临界水氧化反应器还包括：过滤容器，设置在所述容置空间内，每一所述进料通道延伸至所述过滤容器内，用于导入水和废树脂；搅拌装置，可转动地设置在所述过滤容器内，用于对通过所述进料通道输入至所述过滤容器的废树脂进行粉碎搅浑，增加废树脂与超临界水的接触面积；至少一个氧气通道，设置在所述过滤容器外，用于向过滤容器内喷射氧气，增加废树脂与氧气的接触面积；所述过滤容器在超临界水氧化状态下，将搅拌氧化后的料液穿过其滤网，并经所述出料通道排出。2.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述主体部包括外筒体和与所述外筒体可拆卸连接的顶盖，所述超临界水氧化反应器还包括：电动机，相对所述外筒体设置在所述顶盖的另一侧，用于提供驱动力；转动杆，所述转动杆的一端连接所述电动机，所述转动杆的另一端穿过所述顶盖向过滤容器内延伸并悬空设置，所述搅拌装置安装在所述转动杆上，所述转动杆在电动机的驱动下带动所述搅拌装置进行转动；多级轴封系统，套设在所述转动杆外并密封连接所述顶盖，用于封闭所述转动杆与顶盖的结合处。3.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，还包括套设在所述过滤容器和外筒体之间的内筒体，所述过滤容器和内筒体的一端安装在所述顶盖上，所述过滤容器和内筒体的另一端朝向所述外筒体内延伸并悬空设置，所述内筒体的长度大于过滤容器；所述内筒体与外筒体之间间隔设置形成环状间隙。4.根据权利要求3所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述出料通道包括：第一出料通道，设置在所述外筒体上端，所述第一出料通道通过所述环状间隙连通所述内筒体内的反应区域，料液中的气液混合物通过所述环状间隙再经所述第一出料通道排出；第二出料通道，设置在所述外筒体底部，所述容置空间朝向第二出料通道逐渐收缩并连通所述第二出料通道，所述第二出料通道处于常闭状态，用于在打开后将料液中沉淀到外筒体底部的固液混合物排出。5.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述主体部上开设有至少一个氧气入口，每一所述氧气通道的一端穿过对应的氧气入口用于接入氧气，每一所述氧气通道的另一端朝向所述过滤容器外延伸并设置有氧气喷嘴，其中一个所述氧气通道的氧气喷嘴平行所述过滤容器底部设置，用于在逆流状态下向所述过滤容器内喷射氧气。6.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述顶盖上开...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘跃龙，张志东，杨林君，霍明，张学岭，
申请(专利权)人：深圳中广核工程设计有限公司，中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44