20.02.2019
219.016.c034

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ ГРУНТОВ, ЗАРАЖЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫМИ НУКЛИДАМИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области обращения твердых радиоактивных отходов. Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радионуклидами, заключается в том, что мелкие классы грунта крупностью менее 20-30 мм подают на ленту сепаратора в виде сплошного потока, который проходит вместе с лентой через два последовательно установленных комбинированных узла измерения, каждый из которых одновременно и раздельно регистрирует гамма- и бета-излучение. Сигнал с узла измерения поступает на разделяющий двухступенчатый механизм. Устройство для осуществления способа состоит из комплекта сит для рассева исходного материала, узла приема фунта, питателя, подающего грунт на ленту сортировочной машины, и разделительного механизма. Сортировочная машина представляет собой раму с вращающимися барабанами, на которые натянуты 2-4 тонкие и узкие автономные ленты с бортами, вдоль которых расположены по два также автономных комбинированных узла измерения, состоящие каждый из блока детекторов бета-излучения, расположенного над лентой сортировочной машины, и блока детекторов гамма-излучения, расположенного под лентой, при этом центральные вертикальные оси обоих блоков совпадают. У переднего конца ленты расположен двухступенчатый разделительный механизм. Изобретение позволяет сортировать грунты при малых массах порций. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обращения твердых радиоактивных отходов, в частности к автоматической (радиометрической) сортировке грунтов, зараженных радионуклидами в результате естественных причин или в результате производственной деятельности при добыче и извлечении радиоактивных металлов и последующего их использования в исследовательских институтах, в атомных реакторах и хранении отходов производства во временных хранилищах и т.п.

Грунты, ставшие радиоактивными в результате указанных причин, на 90-95% представлены в основном мелким материалом крупностью от 20 мм и мельче. Остальная часть представлена крупными кусками пород и строительных материалов, кореньями деревьев, мелкими кустарниками и т.п. Основные долгоживущие радионуклиды, которые могут находиться в грунте: уран, радий, калий, кобальт - 60, стронций - 90, цезий - 137.

В книге (Чечеткин Ю.В., Грачев Л.М. «Обращение с радиоактивными отходами» Самара, Самарский дом печати, 2000 г., с.248) отмечается, что в мире используются различные виды сортировок с целью сокращения количества радиоактивных отходов.

Наиболее близкими являются способ и устройство для автоматической радиометрической сортировки грунтов, предложенные фирмой «Canberra» (см. «Приборы и оборудование для ядерных измерений. «Краткий каталог», 2002 г.).

Суть способа заключается в том, что грунт подается ковшом в бункер и далее питателем слоем от 5 до 30 см передается на движущуюся ленту конвейера, над которой в стальной защите (масса 10 т) расположен узел регистрации гамма-излучения потока грунта, оснащенной германиевыми детекторами или большими кристаллами NaJ (TI). С этого конвейера другим транспортером материал поступает в разделительный механизм. При этом когда передний край порции, выделенной с помощью компьютера по результатам регистрации ее гамма-излучения, достигает «вход» в разделяющий механизм, компьютер дает команду механизму направить определенную порцию в один из трех потоков: сильно-, средне- и неактивного грунта.

Соответственно способу, устройство состоит из узлов приема грунта (бункера), питателя, измерительной камеры, оборудованной двумя германиевыми детекторами или двумя большими кристаллами NaJ (Tl), двух конвейеров и разделительной системы для разделения грунта на продукты. Ширина конвейера, над которым смонтирована измерительная камера, - 76 см. Толщина слоя грунта на ленте этого конвейера может меняться от 5 см до 30 см. Изменение скорости конвейера обеспечивает производительность в целом установки от 1 до 50 т/час. В конструкции камеры имеются средства защиты детекторов от грязи, а также для осушения воздуха.

Недостатки известных способа и устройства для его реализации заключаются в следующем:

- способ не предусматривает возможность сортировки грунтов, содержащих радионуклиды, испускающие бета-излучение (например, стронций-90);

- большое расстояние между зонами измерения и разделения (несколько метров) предопределяет (из-за неизбежной нестабильности скорости движения конвейера и других причин), частичное перераспределение порций, выделенных компьютером, по сортам их активности.

И, наконец, самое главное, в способе и устройстве сортировка производится большими порциями, массой от нескольких килограммов и до десятков и даже сотен килограммов, что при малых размерах зерен грунта (обычно менее 20 мм) не может обеспечить их высокоэффективное разделение. Из теории и практики известно, что эффективность сортировки тем больше, чем меньше масса разделяемых порций и чем выше их контрастность (степень неравномерности распределения радионуклидов между отдельными порциями).

В целом, известные способ и устройство могут быть использованы только для предварительной крупнопорционной сортировки больших масс грунта, при которой в определенной мере допустимы их вышеперечисленные недостатки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является сортировка грунтов при малых массах выделяемых порций (в зависимости от природной контрастности грунтов по распределению нуклидов) в слабопоточном режиме подачи их в зону измерения и выделения малых порций в потоке с целью их разделения по сортам.

Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что грунты предварительно подвергают рассеву. Мелкие классы крупностью менее 20-30 мм подают на ленту в виде сплошного потока шириной 10-20 см и толщиной не более 2-3 средних по размеру зерен материала, который проходит вместе с лентой через два последовательно установленных комбинированных узла измерения, каждый из которых одновременно и раздельно регистрирует гамма- и бета- излучение.

Сигнал с узлов измерения поступает на разделяющий двухступенчатый механизм, делящий поток грунта на три продукта по активности.

Устройство для осуществления способа, состоящее из комплекта сит для рассева исходного материала с целью выделения классов крупности менее 20-30 мм, узла приема грунта, питателя, подающего грунт на ленту сортировочной машины, узла измерения гамма-излучения, оборудованного двумя большими кристаллами NaJ (TI) и разделительного механизма.

Сортировочная машина представляет раму с укрепленными на ней роликами, на которые параллельно натянуты по две тонкие ленты с ограничительными бортиками. Вдоль лент последовательно расположены по два комбинированных узла регистрации излучений проходящего потока грунта, состоящий каждый из блока детекторов бета-излучения потока грунта, расположенного над лентой сортировочной машины и блока детекторов гамма-излучения, расположенного под лентой, при этом центральные вертикальные оси обоих блоков совпадают. Узел измерения гамма-излучения, оборудован двумя большими кристаллами NaJ (TI). Непосредственно у ленты расположен двухступенчатый разделительный механизм, делящий поток грунта на три продукта по активности.

Вдоль бортов ленты расположены направляющие пластины, регулирующие ширину потока.

В блоке детектирования бета-излучения грунта использованы счетчики СБТ-10 или пластмассовые сцинтилляторы.

Схема устройства для реализации предлагаемого способа сортировки мелких классов грунта представлена на фиг.1 и 2. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, а на фиг.2 - схема узла измерения по сечению А-А (см. фиг.1).

Устройство состоит из рамы (для простоты рисунка на фиг.1 рама не показана), на которой на вращающихся барабанах 1 натянуты две параллельные тонкие прочные ленты 2 (расстояние между продольными осями лент ˜500-600 мм) шириной 250 мм. Длина верхней горизонтальной части ленты ˜2500 мм. Вдоль бортов ленты на расстоянии 200 мм друг от друга расположены направляющие пластины 3, регулирующие ширину потока. Одна из направляющих закреплена в постоянном положении, другая с помощью приспособлений может перемещаться от исходного положения на 100 мм в сторону первой, занимая положение 4, сужая (в случае необходимости) ширину рабочей части ленты, иначе ширину потока грунта, до 100 мм. У начальной части ленты расположено питающее устройство 5, представленное известными типами вибролотков, лотковых питателей или другими приспособлениями, с помощью которого материал грунта сплошным потоком располагается по всей ее рабочей ширине (200 или 100 мм).

Вдоль обоих лент расположены по два автономных, но одинаковой конструкции, комбинированных измерительных электронных узла 6. В нижней части каждого такого узла (непосредственно под лентой) размещены блоки детектирования гамма-квантов 7 в свинцовой защите 8, испускаемых грунтом, находящимся на ленте. В качестве детекторов используются сцинтилляционные кристаллы NaJ (TI) диаметром 63 или 80 мм. В верхней части комбинированного узла смонтированы блоки детектирования бета-частиц 9, испускаемых потоком грунта. В качестве детекторов бета-частиц использованы счетчики СБТ-10 или пластмассовые сцинтилляторы. Сверху детекторы окружены стальной защитой 10, снижающей фон в счетчиках. В зависимости от крупности сортируемого материала расстояние между лентой и чувствительной поверхностью бета-счетчиков регулируется в пределах от 50 до 100 мм.

В головной части устройства (фиг.1) у конца каждой ленты вдоль траектории 11 свободного падения грунта с ленты расположены комбинированные разделяющие механизмы, состоящие из двух шиберных приспособлений, управляемых каждая своим электромагнитом. Любой из них включается в работу только по сигналу, получаемому с узла измерения, после обработки информации от гамма- и бета-излучения грунта. В результате на выходе устройства поток грунта разделяется на три продукта 12 (I, II и III), отличающихся по своей активности. Каждый из получаемых сортов грунта отделяется стенками 13 общей течки.

Способ реализуется следующим образом. Материал грунта, заранее выделенный и подготовленный широко известными способами (грохочение, промывка, классификация, отсадка и т.п.), подается питающим устройством 5 на ленту 2 сепаратора (фиг.1) сплошным потоком толщиной не более 3-4 см. При прохождении потока последовательно через два автономных и одинаковых комбинированных электронных узла 6 в каждом из них осуществляют непрерывную регистрацию в коротких временных интервалах длительностью от 0,1 с до 1,0 с (в зависимости от технологических свойств грунта) блоками 7 и 9 (фиг.2) одновременно гамма- и бета-излучения условных порций грунта.

Различие между электронными узлами 6 состоит только в том, что первый из них настроен на обнаружение в потоке наиболее активных порций грунта, а второй - на обнаружение средне- и малоактивных порций. Соответственно, после обработки зарегистрированной в измерительных узлах 6 информации сигнал на отбор порций в заданный продукт с первого блока подается на верхнее разделяющее устройство 14, а со второго - на нижнее разделяющее устройство 15. Порции, активность которых ниже порога отсечки второго блока 6, свободным падением 11 с лент сепаратора направляют в среднюю течку 13 узла разделения.

В случае необходимости сортировки слабоконтрастного (по активности) грунта, в целях достижения более высокой эффективности разделения, ширину потока грунта сужают с 200 до 100 мм путем перемещения одной из направляющих 3 в положение 4. При этом регистрацию гамма- и бета-излучения осуществляют только блоки детектирования 7 и 9, которые находятся соответственно над и под частью ленты 2, загруженной грунтом.

Способ сортировки грунта, зараженного нуклидами, и устройство для его осуществления разработаны специально для сортировки мелкой части грунта (мельче 20-30 мм), которая в настоящее время практически не подвергается машинной сортировке, исключая вариант, предложенный фирмой «Канберра». Однако используемая технология (сортировка грунта большими порциями, средней массой от нескольких килограммов до нескольких десятков и даже сотен килограммов) практически исключает возможность высокоэффективного разделения порций грунта по активности. Это подтверждается результатами сортировки породы, зараженной ураном в равновесии с радием (таблица).

Материалы таблицы дают представление о возможных результатах переработки грунта малыми порциями. Уже при сортировке класса 25+15 мм порциями с массой 1,1 кг получаются вполне удовлетворительные результаты. При сортировке более мелкого грунта (-15+10 мм) теми же порциями показатели разделения значительно ухудшаются. Уменьшение средней массы порции (в данном случае до 170-200 г) позволяет и на этом классе крупности существенно улучшить показатели разделения.

Таблица
Результаты сортировки грунтов (отвалы пород у карьеров), зараженных ураном
Класс крупности, мм (показатель контрастности, отн. ед.)Средняя масса порций, гПродукты сортировкиВыход, %Средняя активность продуктов, Бк/г·породыРаспределение активности, %
-25+151100Сильноактивный36,65189,8
(М=1,06)Среднеактивный7,0123,9
Слабоактивный56,426,3
Всего10020100
-25+151100Сильноактивный19,73950,4
(М=0,61)Среднеактивный45,51338,4
Слабоактивный34,8511,2
Всего10015100
-15+10200Сильноактивный33,37990,9
(М=1,13)Среднеактивный6,792,1
Слабоактивный60,037,0
Всего10030100
-15+101100Сильноактивный21,53448,0
(М=0,53)Среднеактивный71,11149,3
Слабоактивный7,462,7
Всего10015100
-15+10170Сильноактивный21,14257,2
(М=0,71)Среднеактивный36,11126,2
Слабоактивный41,7616,6
Всего10015100

При организации переработки грунтов следует учитывать общую принципиальную закономерность: показатели сортировки улучшаются с ростом показателя контрастности М (при заданных средней массе порций и крупности грунта) и зависят от содержания радионуклидов в грунте и степени их перемешивания.

1.Способавтоматическойсортировкигрунтов,зараженныхрадионуклидами,заключающийсявтом,чтогрунтыпослевыемкиподаютвприемноеустройство,скоторогоониввидепотокапоступаютналентусепаратора,надкоторойрасположенузелрегистрациигамма-излучений,послечегоматериалпоступаетвразделительныймеханизм,делящийпотокгрунтанатрипотокапоактивности,отличающийсятем,чтомелкиеклассыгрунтакрупностьюменее20-30ммподаютналентуввидесплошногопотокашириной10-20смитолщинойнеболее2-3среднихпоразмерузеренматериала,которыйпроходитвместеслентойчерездвапоследовательноустановленныхкомбинированныхузлаизмерения,каждыйизкоторыходновременноираздельнорегистрируетгамма-ибета-излучения,сигналсузлаизмеренияпоступаетнаразделяющийдвухступенчатыймеханизм.12.Устройстводляосуществленияспособа,состоящееизузлаприемагрунта,питателя,подающегогрунтналентусортировочноймашины,узлаизмерениягамма-излучения,оборудованногодвумябольшимикристалламиNaJ(TI)иразделительногомеханизма,отличающеесятем,чтосортировочнаямашина,предназначеннаядлясортировкиклассовменее20-30мм,представляетсобойрамусвращающимисябарабанами,накоторыенатянутыподветонкиеиузкиеавтономныелентысбортами,вдолькоторыхрасположеныподватакжеавтономныхкомбинированныхузлаизмерения,состоящийкаждыйизблокадетекторовбета-излученияпотокагрунта,расположенногонадлентойсортировочноймашиныиблокадетекторовгамма-излучения,расположенногоподлентой,приэтомцентральныевертикальныеосиобоихблоковсовпадают,непосредственноупереднегоконцалентырасположендвухступенчатыйразделительныймеханизм.23.Устройствопоп.2,отличающеесятем,чтовдольбортовлентырасположенынаправляющиепластины,регулирующиеширинупотока.34.Устройствопоп.2,отличающеесятем,чтовблокедетектированиябета-излученияиспользованысчетчикиСБТ-10илипластмассовыесцинтилляторы.4
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 41.
01.03.2019
№219.016.c9b6

Устройство для формирования установочного импульса

Изобретение относится к области автоматики и импульсной техники и может быть использовано для формирования импульсов. Достигаемый технический результат - формирование установочного импульса гарантированной длительности при подаче на шину питания напряжения с любой длительностью фронта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002296419
Дата охранного документа: 27.03.2007
01.03.2019
№219.016.cc3f

Способ управления электромагнитным приводом

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электромагнитным приводам, и предназначено для использования в магистральных трубопроводах. Способ управления электромагнитным приводом заключается в удержании привода в исходном положении с помощью упругого элемента. Для перевода привода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352846
Дата охранного документа: 20.04.2009
11.03.2019
№219.016.d626

Способ изготовления тонкопленочных резисторов

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для производства микроэлектронных устройств и дискретных элементов. Технический результат: повышение выхода годных резисторов по параметрам точности за счет уменьшения влияния неконтролируемых дестабилизирующих факторов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002270490
Дата охранного документа: 20.02.2006
11.03.2019
№219.016.d718

Сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком

Область техники - генерирование электромагнитных волн. Может быть использовано при создании генераторов мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения. СВЧ-генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком содержит вакуумную камеру, в корпусе которой, коаксиально, без контакта между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002297688
Дата охранного документа: 20.04.2007
10.04.2019
№219.016.ffe4

Способ изготовления композитных проводов

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для работы при температурах жидкого гелия. Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении горячего уплотнения композитной заготовки перед экструзией, не связанного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285966
Дата охранного документа: 20.10.2006
10.04.2019
№219.017.03da

Способ определения концентрации электронов в плазменных устройствах

Изобретение относится к области диагностики плазмы и может быть использовано для измерения электронной концентрации плазменных образований различной геометрии в широком диапазоне исследуемых параметров. Способ определения концентрации электронов в плазменных устройствах включает установку зонда...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002351101
Дата охранного документа: 27.03.2009
19.04.2019
№219.017.2c5b

Пассивный пробоотборник

Изобретение может быть использовано при экологическом мониторинге природных и сточных вод для оценки качества окружающей среды. Пассивный пробоотборник содержит контейнер с открытой верхней частью, крышку с отверстием, съемно соединенную с открытой частью контейнера, и пробоотборный узел....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287144
Дата охранного документа: 10.11.2006
19.04.2019
№219.017.2ca0

Способ имитации свойств плутония

Изобретение относится к области моделирования процессов диспергирования плутония при аварийном взрыве объектов и распространения его аэрозолей в атмосфере и может быть использовано для прогнозирования масштабов радиоактивного загрязнения местности при авариях. Способ имитации свойств плутония...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002298850
Дата охранного документа: 10.05.2007
19.04.2019
№219.017.2cca

Устройство для многоканальной сигнализации

Изобретение относится к технике автоматической сигнализации, его использование позволяет осуществить расширение функциональных возможностей устройства. Устройство для многоканальной сигнализации содержит ячейки (1) сигнализации, блок (2) управления, формирователь (3) сигналов самоконтроля, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002297672
Дата охранного документа: 20.04.2007
19.04.2019
№219.017.2f3c

Генератор высоковольтных импульсов

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к импульсной технике, и может быть использовано для питания импульсных источников света, искровых камер, лазеров и ускорителей, работающих как в импульсном, так и в импульсно-периодическом режиме. В генераторе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352056
Дата охранного документа: 10.04.2009
Показаны записи 1-10 из 18.
27.11.2015
№216.013.9415

Способ покусковой сепарации руд

Изобретение относится к обогащению твердых полезных ископаемых и может быть использовано при покусковой радиометрической сепарации комплексных руд и техногенного сырья и, в частности, рудных отвалов. Технический результат - повышение производительности рентгенофлуоресцентной сепарации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569528
Дата охранного документа: 27.11.2015
23.02.2019
№219.016.c75f

Способ получения фторбериллата аммония

Изобретение может быть использовано для получения фторбериллата аммония в производстве фторида бериллия. Способ получения фторбериллата аммония включает воздействие на бериллийсодержащее сырье водным раствором бифторида аммония при мольном отношении фтора к бериллию, равном 10÷15, и рН 7,5÷9,0...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002310605
Дата охранного документа: 20.11.2007
11.03.2019
№219.016.d69a

Способ получения композиционных материалов

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству керамикометаллических композиционных материалов. Может использоваться при изготовлении защитных экранов от ионизирующего излучения и несущих каркасов в контейнерах для транспортировки и хранения облученного ядерного топлива и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002288964
Дата охранного документа: 10.12.2006
10.04.2019
№219.017.05ed

Способ получения фторидов металлов

Изобретение относится к нанотехнологии по разработке оптически прозрачной нанокерамики на основе простых и сложных фторидов. Изобретение касается способа получения фторидов металлов, заключающегося во взаимодействии газообразного фтористого водорода с соединениями щелочных, щелочноземельных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002328448
Дата охранного документа: 10.07.2008
17.04.2019
№219.017.15cc

Устройство для регистрации ионизирующего излучения

Предложенное изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при поиске, разведке и обогащении полезных ископаемых, в медицине, дефектоскопии и других областях, где используется регистрация ионизирующего излучения. Техническим результатом от реализации данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002312373
Дата охранного документа: 10.12.2007
17.04.2019
№219.017.1617

Способ покусковой сепарации минерального сырья

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и, в частности, его можно использовать в методах покусковой сепарации как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд. Техническим результатом изобретения является оптимизация условий измерения для всех рудных кусков независимо от их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002302906
Дата охранного документа: 20.07.2007
19.04.2019
№219.017.3188

Способ извлечения урана из сорбента фторида натрия

Изобретение может быть использовано при переработке отходов, содержащих фториды урана. Сорбент фторид натрия, содержащий уран (V), обрабатывают парами воды при температуре 100-250°С. Затем извлекают уран фторированием при температуре не выше 400°С. Изобретение позволяет снизить расход фтора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422366
Дата охранного документа: 27.06.2011
29.04.2019
№219.017.4269

Способ растворения диоксида урана

Изобретение относится к способам переработки материалов, содержащих диоксид урана, и может быть использовано для извлечения урана из отработанного ядерного топлива, а также отходов металлургических и механических операций производства изделий из диоксида урана. Способ растворения диоксида урана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339100
Дата охранного документа: 20.11.2008
29.04.2019
№219.017.42af

Способ получения металлов

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролитическому получению металлов из их сульфидов. Электролиз ведут с использованием раствора электролита и положительного электрода, содержащего сульфид получаемого металла, порошок вещества, являющегося акцептором атомов серы, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002307202
Дата охранного документа: 27.09.2007
29.04.2019
№219.017.4509

Способ концентрирования урана из разбавленных растворов

Изобретение может быть использовано при извлечении урана из бедных по урану растворов, содержащих также макро- и микропримеси. Осуществляют сорбцию урана анионитами, отмывку анионита от примесей, донасыщение анионита ураном путем контакта его с частью уранового десорбата, десорбцию урана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002404126
Дата охранного документа: 20.11.2010

Похожие РИД в системе