摘要
ANSTO的Synroc技术旨在为放射性废物的最终处置和固定提供安全、安全的基质。Synroc技术将用于控制放射性同位素钼-99 (Mo-99)产生的放射性废物。
本文将用直接提及煅烧，热处理技术和Synroc方法的主要元素来描述流程开发的不同阶段。1 - 2
旋转热处理系统包括:优化的组件模块化设计，便于在热电池中进行远程维护，符合热电池的可维护性、可靠性和安全性的放射性环境标准，尖端的加热元件设计，便于远程维护和操作，增强了可靠性。
随着核医学生产废物的热处理，该技术提供了各种各样的解决方案核材料加工欧洲杯足球竞彩如硝酸铀酰的脱硝、UO的氧化等2粉末、颗粒和碎屑到美国3.O.8.,烧结UO2用于反应堆燃料棒的芯块和UO的氢氟化2颗粒。本文还将另外概述各种核应用的热处理解决方案。
介绍
钼-99核医学产生的废物管理是生产者和监管机构都关心的一个重要国际问题。
ANSTO的目标是将同位素生产过程中含有碱性化学成分的所有中级液体废物转化为符合处置和储存监管标准的耐磨固体废物形式。
ANSTO战略的一个关键要素是采用技术，增加废物在一种形式的废物内的装载量，无论是深地质或近地表存储库处理和存储，这种形式的废物都是持久的。ANSTO设计了一个模块化系统，该系统结合了多个已在行业规模上得到验证的技术。3.
工程设计已精制，以确认核材料加工厂的可靠性和可维护性。欧洲杯足球竞彩
采用旋转管式炉的热处理技术不仅对颗粒和相的形成至关重要，而且还影响到热等静压(HIP)加工的下游效果，最终影响到废料的寿命。
在此过程中，将废添加剂和废液结合在一起，可产生高度均匀的自由流动的粉末(含20 wt.%的水)，并送入煅烧炉。在煅烧过程中，粉末内部的残余水被提取出来，同时也产生了一定的致密和相形成。
将液体废物转化为固体耐用废物形式的工艺流程如下图1所示。
粉末加工是第一步，其中中间水平废物与定制于废物组合物的添加剂混合。薄膜蒸发器将该液体混合物转化为造粒粉末，并将粉末倒入料斗中进行热处理。
在旋转管式炉内对含有放射性废物的粉末进行焙烧，远程调节以处理放射性粉末。煅烧粉末自由地漫游到计量柱，在那里的材料是可重复填充到不锈钢罐HIP。
在髋关节程序之前，罐被密封并抽空。臀部是在创建耐用废物形式中的下一阶段，这在施加压力和热量时产生的，同时施加致密的无机紧凑型。该过程减少了废物包装的最终体积。
图1所示。中液面废物处理的Synroc工艺流程。图片来源:哈珀国际
讨论
在ANSTO的全球招标过程后，Harper国际公司被委托通过工厂验收测试计划、设计和测试这种重要的粉末加工技术的性能，如图1所示。
生产了两个旋转煅烧炉：Ansto设施的工程演示之一，第二个用于Synroc废物处理厂（SWTP）。由于热细胞周围环境，这些旋转煅烧炉有几种规格。合作方法用于评估炉子的关键特征的开发和设计。
在某种程度上，这个项目的有效性是每个团队协作的结果。在屏蔽热槽外壳内的旋转煅烧炉的预期功能产生了一些新的系统要求。
对材料及其结构、远程使用能力和高系统完整性的特殊要求欧洲杯足球竞彩，构成了复杂的系统设计挑战。该系统必须通过旋转式分解炉系统一侧的屏蔽墙的入口，方便远程操作、拆卸、组装和服务。
远程重组和拆卸的效率对于限制服务位置和任何可能的工厂停机时间内的个人时间至关重要。除了替代零件的易于易于替代的替代方案中，这是一个有效的周转至关重要。
除了对远程可用性的精确要求外，还根据核质量保证-1 (NQA-1)标准创建了定制的质量计划，包括文件证据。
这个计划是清晰的，完整的，高度结构化的，并且完全遵守。该计划的关键方面是:伪造检查、认证的COTS材料、认证的性能测试、认证的第三方无损检测、100%尺寸检查、认证的制造工艺如焊接、认证的材料以及检验和欧洲杯足球竞彩测试计划(ITPs)。
每一种材料都被系统地处理欧洲杯足球竞彩，被很好地识别、分离和处置，并明确规定它们的可用性和生产状态。过程被严格控制，系统被验证为符合要求，因为严格遵循质量计划。
旋转分解炉系统的要求
该项目的目的是设计和生产完全适合核热细胞环境的旋转煅烧炉。这种旋转煅烧炉安装在粉末生产系统的内部。设计、概念化和提供一个可靠的系统来包含在热电池中是一个关键的挑战。
在无障碍设计、建筑材料和空间方面存在一些限制。欧洲杯足球竞彩该设计的一个主要要求是将用于维护和操作的手套端口结合在一起，以便通过一侧的屏蔽墙进入。
回转窑用于加工几种类型的自由流动的材料，粉末，颗粒。欧洲杯足球竞彩图2展示了一个典型的旋转系统的设计。进料通过系统前端的给料机进入旋转管。合金管的倾斜度一般在0.5到5度之间。
随着管的旋转，管的角度分布的材料跨越管的长度，并允许控制停留时间。这使得该机制移动材料进出加热区域。
粉末材料在管道出口处移动到排出罩，在那里它通过滑槽分配到产品收集设备。2020欧洲杯下注官网旋转煅烧炉系统在旋转管的出口和入口处构造有大气密封，以将室内空气从旋转系统内部分开。
将处理气体粉碎到出射室中，并在逆流方向上移动到进入腔室。用密封件产生排放罩和进料器，以阻止灰尘或窑气氛的出口逃避系统。
图2。典型回转系统的主要组成部分。图片来源:哈珀国际
该过程被保存在一个屏蔽热槽内，用于旋转煅烧炉的SWTP实现，800毫米的混凝土墙，以屏蔽裂变产物衰变的伽马辐射辐射。
若干内部外壳被控制在热室内，其中一个是煅烧炉。ANSTO设计了一种用于高形状粉末生产的系统，在该系统中，添加剂和液体废物进入外壳，并利用重力引导进入料斗进入旋转煅烧炉，转化为自由流动的粉末。
在任何安排的维护之前，将用完包括放射性的原料材料，从而在维修之前减少放射性库存。欧洲杯足球竞彩由于对热电池环境的有限访问，需要通过屏蔽壁的限制通路来预应于旋转煅烧炉的远程可维护性。
为此，考虑了旋转系统的子组件用于远程提取和运输到工厂的不同区域进行维护。
关键的子部件是出口导风罩、出口耳轴、加热元件、进口导风罩和密封、合金工艺管、进口耳轴和潜水电机以及螺旋给料机。
所有的子系统都被建立起来，以便在热室内远程移除，并运送到一个可以进行维护的区域。
图3概述了用于远程替换和移除的关键子组件。这些子系统还可以作为重要的备件使用，因此备件的替换可以提供一种高效的维修方法。
图3。旋转煅烧炉远程拆卸。图片来源:哈珀国际
项目交付策略
采用逐步的方法来确保遵循总体设计意图和书面规范。在工程阶段，对每个子组件进行测试，以确保其符合远程拆卸、建筑材料和最终子组件评估和测试的计划。欧洲杯足球竞彩
确保项目成功的“质量”基础
由于它的复杂性，对于系统的性能和项目的执行有高度具体的需求。
这是Harper接受过的最严格的项目，这意味着在ANSTO的协作和指导下，为项目定制了质量计划。
一个关键的特点是开发组件级检验和测试计划，并创建供应商和内部支持流程，以帮助他们在设计发布到制造和采购之前。
对于每个关键的子组件，设计并遵守独立的ITP。例如，结构焊接件将包括这些主要元素:制造部件的尺寸检验报告、材料证书、认证检验员、焊工和焊接程序，以及所有焊接和无损检验说明的非常详细的图纸和焊接图。
对于重要的购买组件，ITPS将提供从制造商的规范的一致性证明，以及适当的校准认证或测试性能结果。
在其他例子中，比如变速箱，在产品进入装配阶段之前，精确的范围划分和相关规格被确定、执行和确认。
大会级别的系统级功能测试也是根据客户的工厂验收测试（FAT）和ITP的要求，以获得运输批准并验证绩效。在最后阶段，对所有文档进行了详细审计，以确保这种方法是普遍进行并记录的。
高级旋转特色
下面列举了几个例子，概述了热室环境中旋转煅烧炉的一些解决方案和挑战。这并不是先进特性的全面清单，而是概述了旋转分解炉的几个优点。
先进的加热元件设计
加热元件的设计对热电池环境有一些额外的要求。加热系统需要坚固和冗余的加热组件，能够远程组装和拆卸。
在先进的加热组件的建造和设计过程中，每一个特殊要求都得到了解决和完善。先进的加热元件构造了一个远程支架，从回转窑移走后放置。利用定位销将发热体定位在回转窑架内。
终端连接位于通过手套端口从操作人员的访问侧。在元件设计中加入了一个冗余部件，这样系统就不会因为单个部件的故障而无法正常工作。详细的规格，坚固的元件制造设计，以及确认的可重复性，允许在组装期间的可重复性结果。
在运送到过程工厂设施之前，可以在工厂的远程维护和操作方便地进行正确评估这种先进的加热元件设计。
旋转管驱动系统
旋转管驱动系统需要为旋转炉提供不同的旋转速度，以坚持材料的结构限制，并可远程拆卸维护。
在该系统的开发中使用了设计和精炼策略。评估了使用3D建模创建的设计评估，用于评估可访问性。
对特定子组件和组件的供应商反馈意味着对系统的更新和修改是为了增加的功能。ANSTO和HARPER的共用工作确保了与热电池提升系统和屏蔽墙兼容的兼容性，该屏蔽墙与旋转煅烧炉一起生产。
大多数子组件都安装在销钉上，并通过特制的手动锁定装置固定在合适的位置上，可以从屏蔽墙的入口进入。在旋转管驱动的例子中，需要进一步的步骤来连接入口耳轴组件上的驱动联轴器。
旋转管上的一个齿轮与入口耳轴系统啮合。齿轮和联轴器系统的正确定位对旋转传动系统的正常运行至关重要。入口耳轴系统首先安装在基础梁上，以便进行系统组装。
起重机提升支架支架在重心构造，并策略性地定位，以确保通过屏蔽壁接入端口移动。引导销最初用于定位入口耳轴，然后用量制的锁定销固定到位。
下一个用于组装的子组件是驱动器。驱动器是利用位于重心的提升支撑支架定位的。当安装在槽上时，驱动器能够向前移动，与进口耳轴组件上的联轴器接合。
在驱动系统处于适当位置后，锁销啮合。然后，管总成将被定位在耳轴系统上，以啮合传动装置。从详细设计到概念设计，一系列的设计审查都伴随着对人体工程学和定位硬件的可及性的严格评估而进行。
3D建模工具用于将远程装配和拆卸方式显示为优先的设计。选择性设计和工程精密定制对准和锁定元件及其随后的评估提供了基本且可靠的多组件远程结构。
进一步证明，组件可以在两个旋转煅烧炉之间互换，这激发了人们的信心，未来的备件采购可以在这种情况下组装。变速箱需要对建筑材料进行彻底的评估，以确保这些材料与伽马辐射兼容。欧洲杯足球竞彩
变速箱还需要一个程序来清除不符合要求的材料(特别是润滑脂)。欧洲杯足球竞彩为此过程生产了一个ITP，以确认所有非符合伽马的材料都被消除、重新组装和清洁。欧洲杯足球竞彩然后使用专用的抗伽马辐射润滑脂涂覆系统。
在详细测试功能并将其与项目需求相关联之后，在产品发布给下一个供应商之前，执行、应用并确认了准确的范围划分和相关规范。对涉及远程拆卸和装配的每个组件进行了评估。在这个过程中产生了高度特异性的ITPs。
工厂系统测试
工厂验收测试（FAT）在旋转煅烧炉结构完成后进行。模拟盾墙(图5)与SWTP中规划的开口一起构建，以测试所需的远程拆卸和重组的新元素。
这个模拟盾构墙被用来调查所有的远程操作。出货前进行整体拆装，工厂验收测试。这样就有可能精确地调整特征和程序。
加热组件的组装如图6所示。注意访问位置与终端连接的接近程度。在工厂验收测试中，模拟维护、装配和操作有效地执行了两个熔炉。
在仿真过程中，炉子完全组装，然后拆卸比运输前的目标时间快得多。在比较两个炉子时，在时序报告了不到10％的差异。居住和信心与炉子一起聚集在一起，以及模拟屏蔽墙接入区域的功效。
图5。旋转煅烧炉试验用模拟盾构墙。图片来源:哈珀国际
图6。将加热元件组装到回转窑中。图片来源:哈珀国际
在工程演示设施测试旋转分解炉
为了增强Synroc技术的技术成熟度，安装了具有定制设计和相同模块化设计的第二个旋转煅烧炉，以验证，开发和测试生产粉末的运营过程参数（图7）．4.
旋转分解炉已成功安装到工厂，生产的粉末满足下游处理的标准。图8是粉体在旋转管内流动的模拟。
进料速度达到每小时3.5 kg，满足加工工艺要求。在建筑完工后，在最终的废物处理厂内，将新增一个具有相同结构和设计的单元。
图7。哈珀旋转分解炉内的ANSTO Synroc示范工厂。图片来源:哈珀国际
图8。煅烧粉末与废刺激剂从该装置集成在Synroc的非活性工程演示。图片来源:哈珀国际
煅烧炉安装，集成和调试到最终植物
在2020年代后预测的建筑物的切换发生了最终废物处理厂的建造。已经配置和设计了包括第二个旋转煅烧炉的锅生产阶段设备的布局和设备的配置2020欧洲杯下注官网在非活动工程演示者的屏蔽外壳内部。
在大厦移交后，废物处理设施和工厂的设备将在试运行阶段之前进行舾装。2020欧洲杯下注官网
核材料加工应用技术解决方案欧洲杯足球竞彩
本文中概述的屏蔽热电区围栏的旋转煅烧炉的设计是客户和供应商如何合作以执行废物管理项目的技术解决方案的复杂示例。
伴随着对生产放射性同位素所产生的固体和液体废物的处理热过程技术可以应用于广泛的遗留核废物，专业知识可以通过定制的旋转煅烧煤矿设计概念来解决复杂的处理需求。
旋转煅烧炉还可以作为许多大学和政府实验室研究项目的动态测试设备。旋转煅烧炉的进一步应用是在毒性或粉尘控制是关键需要的处理过程中，即UO的氢氟化2、硝酸铀酰的脱硝。
这种热技术的进一步广泛应用发生在核燃料制造工厂，回收损坏的偏离规格的燃料粉末、碎片和球团，然后在氧化环境中处理，以改变废物的UO2到你3.O.8.在受限制的访问位置或当包含在热室和热单元设置中时。
然后将这种材料再加工回绿色UO2在燃料制造周期中，球团作为原料进入烧结阶段。这种热工技术也可应用于核燃料制造中，用于烧结绿色UO的窑炉和氢气还原气氛推进隧道炉2然后在反应堆燃料棒中使用的芯块。
结论
来自哈珀的旋转煅烧炉为处理放射性同位素生产的废液流的煅烧阶段提供了成功的技术解决方案。旋转煅烧炉的制造充分结合了Synroc的模块化工艺技术。这个项目的有效性是多方面考虑的结果。
系统，设计和建立测试期间Ansto和Harper International之间的相互集体方法，以满足书面要求以及整体设计意图，解决了设备维护的技术缺点和在热细胞环境中的废物禁止。2020欧洲杯下注官网
随着设计的挑战，严格遵守高质量规格和建筑材料标准的范围创造了一个项目，达到并远远超过相关的，项目特定的质量标准。
在工厂验收测试期间，根据SWTP预测的访问限制，有效验证了旋转分解炉的远程可用性、操作以及远程组装或拆卸。
实际的物理限制和对服务环境细节的关注，这些服务环境产生于一个能够有效地用于这些维护和操作功能的系统中。这种为热槽环境生产的旋转煅烧炉已经在ANSTO的工程演示设备中投入使用。
非活性材料由演示设备通过煅烧炉，测试设计并确定后续实施的工艺条件。在ANSTO的SWTP内利用旋转分解炉处理放射性物质的工作计划于2021年进行。
虽然预计设计的分解炉具有非凡的加工能力，但这些模块化热处理单元的设计和尺寸为扩大其产能创造了机会。这种容量的增加可以通过几条平行线来实现。该解决方案提供了低风险的扩展，同时减少了服务区域内的流程材料数量。
首字母缩略词
濒死经历:无损检测
检验和测试计划
NQA-1:核质量保证
婴儿床：商业现货
脂肪：工厂验收测试
Synroc废物处理厂
HIP:热等静压
致谢
由彼得·威汀原创的材料制作欧洲杯足球竞彩1,杰森Gwin1，Tom O'Connor.1，罗汉福尔摩斯2Abboud,阿曼达2威廉·汤森2,迈克尔Deurra2和Gerry Triani2从;
1.哈珀国际公司
2.ANSTO
参考资料及进一步阅读
- D.J.格雷格，E.R.万斯，" Synroc量身定制的锕系元素固定废物形式"，radiochem。学报。， 105(11)， 907- 925 (2017)
- M.L. Carter, H. Li, Y. Zhang, E.R. Vance and D.R.G. Mitchell，“钛酸盐陶瓷用于固定产生99 Mo的富铀放射性废物”，《核科学学报》，Vol 384 (3)， 322-326 (2009)
- R. Holmes, D.J. Gregg, E.R. Vance, M. Smith和G. Triani;“用于裂变生产钼-99的Synroc废物处理设施”废物管理研讨会，凤凰城，亚利桑那州，美国(2019)-19335
- R. Holmes，A. Abboud，B. Bigrigg，D.J.格雷格和G. Triani;“Ansto Synroc的工程示威者”废物管理研讨会，凤凰城，亚利桑那州，美国（2019）-19342
这些信息已经从哈珀国际提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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