用于去除液体中放射性核素的装置和方法制造方法及图纸

一种用于从液体中去除放射性核素的器皿。该器皿包括屏蔽壳体，其包括外部外壳以及置于外部外壳内的内部外壳。在内部外壳与外部外壳之间，屏蔽壳体限定离子交换腔室。器皿还包括：与离子交换腔室流体联接的入口，该入口配置成与液体源流体连通；以及与离子交换腔室流体联接的出口，该出口配置成与液体的目的地流体连通。器皿还包括在器皿的外部与内部外壳之间延伸的第一流体通道以及在器皿的外部与内部外壳之间延伸的第二流体通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液体中放射性核素的处理和处置。
技术介绍
众所周知，放射性材料广泛地应用于工业、医学、农业，以及环保活动等中。例如，放射性废弃物在核设施处产生，并且在需要处理以去除放射性污染物的核设施处有大量液体工艺和废弃物流。该废弃物的管理通常包括处理、临时存储，以及将废弃物运输至永久性处置站点。例如，萨瓦纳河站点(SRS)和汉福德站点是美国能源署(DOE)拥有的核专用地，并且分别位于南卡罗来纳州和华盛顿。在这些站点的液体废弃物运营合约分别由由URSCorporation领导的公司团队的萨瓦纳河整治(SRR)和华盛顿河保护解决方案(WRPS)来保持。这些合约的主要的重点是与过去在这些站点所进行的工作有关的清理活动。具体地，大、高毒性量的高含量放射性废弃物位于SRS和汉福德站点。在SRS，含有亿万居里的几乎4千万加仑的该废弃物以淤泥、盐，和液体的形式被发现。主要的放射性核素是钚、锶-90，以及铯-137。锶和铯占有放射性核素的95％以上。大量的超铀(TRU)废弃物也存储在站点。在汉福德，存在几乎6千万加仑的类似的废弃物。处理这些废弃物的目前的计划是经由在汉福德的再生离子交换以及在SRS的液体-液体溶剂萃取和非再生离子交换来首先预处理废弃物，以去除各种放射性核素。如已知的，再生离子交换和溶剂萃取对于将大量流体的放射性含量分别转换成少量提取液和剥离废水是有效的，并且非再生离子交换对于将大量流体的放射性含量转换成少量固体是有效的。虽然离子交换工艺可以以各种方式来实现，但离子交换介质的最常见的用途是作为器皿中的填充床。更具体地，通常，离子交换介质包含在不锈钢压力器皿内，该不锈钢压力器皿具有改造的入口、出口，以及流量分配系统以允许流体以指定的流速均匀渗透穿过介质床。为此，可获得离子交换介质的多种类型包括无机和有机合成介质。在汉福德、在SRS，来自离子交换或溶剂萃取工艺的二次废弃物最终与沉淀固体混合，并且通过称为玻璃化的工艺固定。在高温情况下，形成材料的玻璃将被添加到废弃物中以形成熔融玻璃。随后，熔融材料将倒入不锈钢容器中，在那里，当玻璃冷却时，玻璃将变硬。该废弃物仍然是放射性的，但不再流动(因此不能够很容易地扩散到环境中)。在SRS，称为国防废弃物处理设施(DWPF)的玻璃化设施已经在过去15年一直运营，每天大约一百万美元的运营开支。在这段时间内，箱中的废弃物量和淤泥量实际上增加，这是因为能力不足以处理液体废弃物。在汉福德，称为废弃物处理厂(WTP)的玻璃化设施在过去11年已经开工建设，但直到2019年或超过2019年，预计不会开始运营。不幸的是，汉福德具有在玻璃化工艺操作之前需要处理的多个泄漏箱。
技术实现思路
本专利技术认识并解决了现有技术中结构和方法的各种事项。在这方面，本专利技术的实施例提供了一种器皿，用于从液体中去除放射性核素。该器皿包括壳体，其限定其中的离子交换腔室。壳体具有下部部分和上部部分。器皿还包括支撑壳体的基体、与离子交换腔室流体连通的过程入口，以及与离子交换腔室流体连通的过程出口。此外，器皿包括围绕所述壳体下部部分的第一屏蔽和围绕所述壳体上部部分的第二屏蔽。第一屏蔽比第二屏蔽具有更大的厚度。根据其它的实施例，本专利技术提供了一种器皿，用于从液体中去除放射性核素。该器皿包括屏蔽壳体，其包括外部外壳和置于外部外壳内的内部外壳。壳体限定在内部外壳与外部外壳之间的离子交换腔室。器皿还包括：与离子交换腔室流体联接的入口，该入口配置成与所述液体源流体连通；以及与离子交换腔室流体联接的出口，该出口配置成与流体的目的地流体连通。器皿还包括在器皿的外部与内部外壳之间延伸的第一流体通道以及在器皿的外部与内部外壳之间延伸的第二流体通道。根据另一实施例，本专利技术提供了一种组件，其配置成定位在含有放射性液体的存储箱附近并且配置成从所述流体中去除放射性核素。组件包括有至少一个过滤器的过滤器器皿以及多个离子交换器皿。每个离子交换器皿包括屏蔽壳体，其包括外部外壳和设置在外部外壳内的内部外壳。壳体限定在内部外壳与外部外壳之间的离子交换腔室。离子交换器皿还包括与离子交换腔室流体连通的过程入口以及与离子交换腔室流体连通的过程出口。另外，每个离子交换器皿包括在器皿的外部与内部外壳之间延伸的第一流体通道以及在器皿的外部与内部外壳之间延伸的第二流体通道。根据其它的实施例，本专利技术提供了一种器皿，用于处理放射性液体。该器皿包括屏蔽壳体，其限定其中的离子交换腔室。离子交换腔室配置成在内部顶部表面与内部底部表面之间的其内部接收离子交换介质。器皿还包括置于离子交换腔室中靠近底部表面的入口扩散器以及置于离子交换腔室中靠近顶部表面的出口采集头。此外，器皿包括与入口扩散器流体连通的过程入口以及与出口采集头流体连通的过程出口。在另一实施例中，本专利技术提供了一种处理放射性液体的方法。该方法包括步骤：提供至少一个离子交换器皿，该至少一个离子交换器皿限定其中的离子交换腔室。离子交换腔室具有内部顶部表面和内部底部表面。至少一个离子交换器皿还包括置于离子交换腔室中靠近底部表面的流体入口以及置于离子交换腔室中靠近顶部表面的液体出口。该方法还包括步骤：在离子交换腔室中提供离子交换介质。该方法还包括将至少一个离子交换器皿的液体入口与放射性液体源流体联接，使得放射性液体向上流动通过离子交换介质。此外，该方法包括从放射性液体中去除放射性核素以产生处理过的液体。最终，该方法包括在液体出口处收集处理过的液体，使得处理过的液体转移出至少一个离子交换器皿。在结合附图阅读以下优选实施例的详细描述之后，本领域技术人员将理解本专利技术的范围并且认识到本专利技术的其它方面。附图说明针对本领域的普通技术人员中的一个，参照所附附图，一个完整和能够实施的包括其最佳模式的本专利技术的公开在说明书中阐述，其中：图1A-图1B是依照本专利技术的一实施例的在核设施处的示例性废水处理系统的示意图，其包括近箱过滤和离子交换组件。图2是可以与图1A-图1B的系统一起使用的依照本专利技术的实施例的近箱过滤和离子交换组件的立体视图。图3是图2的近箱过滤和离子交换组件的侧视图。图4是图2的近箱过滤和离子交换组件的俯视图。图5是图2的近箱过滤和离子交换组件的端视图。图6是可以与图1A-图1B的系统一起使用的示例性的离子交换器皿的立体图，例如作为图2的过滤和离子交换组件的一部分。图7是图6的离子交换器皿的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从液体中去除放射性核素的器皿，所述器皿包括：壳体，其限定其中的离子交换腔室，所述壳体具有下部部分和上部部分；基体，其支撑所述壳体；过程入口，其与所述离子交换腔室流体连通；过程出口，其与所述离子交换腔室流体连通；第一屏蔽，其围绕所述壳体的所述下部部分；以及第二屏蔽，其围绕所述壳体的所述上部部分；其中，所述第一屏蔽比所述第二屏蔽具有更大的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 61/788,230;2014.01.13 US 14/153,277;1.一种用于从液体中去除放射性核素的器皿，所述器皿包括：
壳体，其限定其中的离子交换腔室，所述壳体具有下部部分和上部部分；
基体，其支撑所述壳体；
过程入口，其与所述离子交换腔室流体连通；
过程出口，其与所述离子交换腔室流体连通；
第一屏蔽，其围绕所述壳体的所述下部部分；以及
第二屏蔽，其围绕所述壳体的所述上部部分；
其中，所述第一屏蔽比所述第二屏蔽具有更大的厚度。
2.根据权利要求1所述的器皿，还包括位于靠近所述离子交换腔室的底
部的入口扩散器以及位于靠所述离子交换腔室的顶部的出口采集头，其中，
所述过程入口与所述入口扩散器流体连通并且所述过程出口与所述出口采
集头流体连通。
3.根据权利要求1所述的器皿，其中，所述壳体还包括限定其中的上部
腔室的提升器。
4.根据权利要求3所述的器皿，其中，所述上部腔室填充有铅粒。
5.根据权利要求3所述的器皿，所述提升器包括与所述离子交换腔室连
通的至少一个检查端口。
6.根据权利要求1所述的器皿，其中，所述第一和第二屏蔽包括多个铅
片。
7.根据权利要求1所述的器皿，所述壳体包括与所述离子交换腔室分离
的在所述壳体中延伸的内部外壳。
8.根据权利要求7所述的器皿，还包括在所述器皿的外部与所述内部外
壳之间延伸的第一流体通道以及在所述器皿的外部与所述内部外壳之间延
伸的第二流体通道。
9.根据权利要求8所述的器皿，其中，所述器皿准许在所述第一流体通
道、所述内部外壳，与所述第二流体通道之间对流空气流。
10.根据权利要求1所述的器皿，所述基体包括多个堆叠板。
11.根据权利要求10所述的器皿，还包括沿所述第一流体通道设置的通
风孔屏蔽叠层。
12.一种用于从液体中去除放射性核素的器皿，所述器皿包括：
屏蔽壳体，其包括外部外壳和置于所述外部外壳内的内部外壳，所述壳
体在所述内部外壳与所述外部外壳之间限定离子交换腔室；
入口，其与所述离子交换腔室流体联接，所述入口配置成与所述液体源
流体连通；
出口，其与所述离子交换腔室流体联接，所述出口配置成与所述液体的
目的地流体连通；
第一流体通道，其在所述器皿的外部与所述内部外壳之间延伸；以及
第二流体通道，其在所述器皿的外部与所述内部外壳之间延伸。
13.根据权利要求12所述的器皿，其中，所述屏蔽的厚度沿所述壳体的
长度改变。
14.根据权利要求12所述的器皿，其中，所述屏蔽包括围绕所述壳体缠
绕的多个铅片。
15.根据权利要求12所述的器皿，还包括位于靠近所述离子交换腔室的
底部的入口扩散器以及位于靠近所述离子交换腔室的顶部的出口采集头，其
中，所述入口与所述入口扩散器流体连通并且所述出口与所述出口采集头流
体连通。
16.根据权利要求15所述的器皿，还包括在所述入口与所述入口扩散器
之间延伸的入口滑柱以及在所述出口与所述出口采集头之间延伸的出口滑
柱。
17.根据权利要求16所述的器皿，其中，所述入口滑柱与所述出口滑柱
的至少一个部分在所述内部外壳中延伸。
18.根据权利要求12所述的器皿，还包括支撑所述壳体的基体。
19.根据权利要求18所述的器皿，其中，所述基体包括多个堆叠板。
20.根据权利要求18所述的器皿，其中，所述第一流体通道延伸通过所
述基体。
21.根据权利要求12所述的器皿，还包括沿所述第一流体通道设置的通
气孔屏蔽叠层。
22.根据权利要求12所述的器皿，其中，所述器皿准许在所述第一流体
通道、所述内部外壳，，与所述第二流体通道之间对流空气流动。
23.一种配置成定位在含有放射性液体的存储箱附近的组件，所述组件

\t配置成从所述流体中去除放射性核素，所述组件包括：
过滤器器皿，其包括至少一个过滤器；以及
多个离子交换器皿，所述离子交换器皿的每个包括：
屏蔽壳体，其包括外部外壳和设置在所述外部外壳内的内部外壳，
在所述外部外壳与所述内部外壳之间，所述壳体限定离子交换腔室；
过程入口，其与所述离子交换腔室...

【专利技术属性】
技术研发人员：TA巴克，JL布朗，
申请(专利权)人：爱万科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US