三門廠址廢物處理設施輥道系統工藝流程和特點分析

摘要：廠址廢物處理設施（SRTF）是三門AP1000核島三廢系統的補充，負責處理核島不能處理的放射性化學廢液和放射性固體廢物。輥道系統是廠址廢物處理設施中廢物流轉的核心，承擔SRTF內裝滿各種廢物的160升和200升桶的轉運工作，其可靠性、穩定性和安全性對整個廠址廢物處理設施的安全、穩定和高效運轉起著至關重要的作用。

關鍵詞：SRTF；廠址廢物處理設施；輥道系統；廢物流轉；放射性化學廢液；放射性固體廢物 文獻標識碼：A

中圖分類號：TL941 文章編號：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進行預處理，并裝在160L或200L桶中，然后由輥道系統分別轉運到超壓機、灌漿站、固化站和加蓋站等進行最終處理。處理完成后再由輥道系統送到養護區進行養護，之后再由輥道轉運到放射性監測裝置處進行一系列測量，并最終被轉運到廢物暫存庫暫存。輥道系統貫穿整個SRTF廠房，系統龐大，不僅自身設備較多，而且與其他系統接口多、控制邏輯復雜。該系統共擁有46段輥道，該系統是全自動化系統，由西門子S7-300 PLC系統控制，共擁有7個控制柜。

2 輥道轉運工藝流程

輥道系統按其轉運廢物桶的區別又分為轉運子系統A和轉運子系統B，子系統A主要用于轉運裝有化學廢液濃縮鹽塊、廢樹脂、干廢物和混合廢物的160L桶，轉運子系統B用于轉運裝有壓縮餅或水過濾器濾芯的200L桶。

2.1 轉運子系統A

根據廢物源的不同，轉運子系統A分為三個主要轉運流程。

2.1.1 裝有干廢物和混合廢物的160L桶轉運：這部分廢物桶來自HVS系統。干廢物和混合廢物在HVS系統經過切割、裝桶、預壓縮和桶內干燥后，通過手動叉車由工作人員推到160L桶送桶間，并通過手動叉車上的拉鏈將160L桶運送到輥道1上。輥道1將桶送到輥道2轉運小車上，轉運小車向前運動并與輥道5轉運小車對接，對接完成后將桶轉運到輥道5轉運小車上，輥道5轉運小車運動到輥道10處，并將桶轉運到輥道10上桶自動加蓋裝置處。在此處，160L桶完成自動加蓋，隨后通過輥道5轉運小車被轉運到輥道14上自動送桶裝裝置處，自動送桶裝置將桶送到超級壓縮機內。超級壓縮機將裝滿廢物的桶壓縮成餅狀后，自動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向前運行，在輥道18上完成高度測量，在輥道19上完成放射性測量，隨后運動到輥道20末端。在輥道20末端由吊車將壓縮并吊裝到壓縮餅儲存區儲存。

2.1.2 裝有化學廢液鹽塊的160L桶轉運：這部分廢物桶來自化學廢液處理系統（CTS）。濃縮化學廢液在CTS系統桶內干燥器烘干成鹽塊后被送到輥道3上的取樣站進行取樣分析，取樣完成后桶被轉運到輥道2轉運小車上。此后的轉運流程和來自HVS系統的桶一樣，先轉運到加蓋處加蓋，隨后進行超級壓縮，完成超級壓縮后被送到高度測量裝置和劑量率測量裝置處進行測量，最終被轉運到壓縮餅儲存區儲存。

2.1.3 裝有廢樹脂的160L桶轉運：這部分廢物桶來自廢樹脂處理系統（RES）。經過錐形干燥器干燥后的廢樹脂被裝填進輥道13上的160L桶內，輥道將桶轉運到自動加蓋站加蓋，隨后進行超級壓縮，完成超級壓縮后被送到高度測量裝置和劑量率測量裝置處進行測量，最終被轉運到壓縮餅儲存區儲存。

2.2 轉運子系統B

根據廢物源和處理階段不同轉運子系統B分為三個處理流程：

2.2.1 裝有水過濾器濾芯的200L桶轉運：這部分廢物桶來自水過濾器濾芯處理系統（FCS）。在NI，放射性水過濾器濾被裝進FCS系統屏蔽轉運容器內的200L桶中，隨后被轉運到SRTF廠房。在SRTF廠房水過濾器濾芯轉運間，裝有水過濾器濾芯的200L桶被水平單軌吊吊到輥道36的可旋轉小車上。可旋轉小車運動到輥道37處并與輥道37對接，對接完成后將桶從輥道36上轉運到輥道37上的200L桶加/取蓋工位。桶加蓋裝置自動將200L桶蓋取下并放在水過濾器濾芯桶蓋存儲位。隨后桶從輥道37返回輥道36，輥道36上的可旋轉小車運動到輥道31處，與輥道31上的轉運小車對接，并將桶轉運到輥道31的轉運小車上。輥道31上轉運小車運動到輥道32處，與其對接，并將桶轉運到輥道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的轉運小車上。輥道31的轉運小車向右移動到輥道36處，與輥道36的旋轉小車對接，并將桶轉運到旋轉小車上。旋轉小車運動到輥道37處與其對接，并將桶轉運到輥道37的200L桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動將200L桶加蓋。隨后控制系統會自動檢測養護區輥道38、39、41和42的占用情況，將桶自動送到有空位的輥道上進行養護。

2.2.2 裝有壓縮餅的200L桶轉運：經過超壓后的壓縮餅被轉運子系統A轉運到壓縮餅存儲區。在此區域，操作員根據壓縮餅的高度和放射性信息對其進行優化裝桶，并送到灌漿站進行灌漿處理。空的200L桶被送到輥道25上，輥道25將桶轉運到輥道28旋轉小車上，旋轉小車向右運動到輥道28上桶加蓋處，桶加蓋裝置自動將200L桶蓋取掉并放在桶蓋裝填匣內。輥道28向左運動到輥道27處，與輥道27對接，并將桶轉運到輥道27的壓縮餅裝填工位。完成裝填后，輥道27將桶轉運到輥道28旋轉小車上，旋轉小車向左運行到輥道29處，與其對接，并將桶轉運到輥道29上。通過輥道29和30，桶被轉運到輥道31轉運小車上。轉運小車向右運動到輥道32處，與其對接，并將桶轉運到輥道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的轉運小車上。輥道31的轉運小車向右移動到輥道36處，與輥道36旋轉小車對接，并將桶轉運到旋轉小車上。旋轉小車運動到輥道37處與其對接，并將桶轉運到輥道37上200L桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動將200L桶加蓋。隨后控制系統會自動檢測養護區輥道38、39、41、42的占用情況，將桶自動送到有空位的輥道上進行養護。

2.2.3 200L中放化學廢液固化桶的轉運：由于中放化學廢液的放射性較高，其處理方式是在固化站直接進行水泥固化。空的200L桶被送到輥道25上，輥道25將桶轉運到輥道28的旋轉小車上，旋轉小車向右運動到輥道28上的桶加蓋處，桶加蓋裝置自動將200L桶蓋取掉并放在桶蓋裝填匣內。輥道28向左運動到輥道29處，與其對接，并將桶轉運到輥道29上。通過輥道29和30，桶被轉運到輥道31轉運小車上。轉運小車向右運動到輥道34處，與其對接，并將桶轉運到輥道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轉運小車上。輥道31轉運小車向右移動到輥道36處，與輥道36旋轉小車對接，并將桶轉運到旋轉小車上。旋轉小車運動到輥道37處與其對接，并將桶轉運到輥道37上200L桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動將200L桶加蓋。隨后控制系統會自動檢測養護區輥道38、39、41和42的占用情況，將桶自動送到有空位的輥道上進行養護。養護完成后的200L桶轉運：在養護區養護完成后，輥道36旋轉小車運動到輥道42處，與其對接，200L桶被轉運到旋轉小車上，旋轉小車繼續向前運動到劑量監測站處。在此處桶從輥道36旋轉小車上被轉運到劑量檢測站轉運小車上，并送到劑量檢測站進行檢測。檢測完成后，桶從劑量檢測站的小車上被轉運到輥道36旋轉小車上，旋轉小車繼續前行到輥道45處，與其對接，桶從輥道36旋轉小車上被轉運到輥道45上并運動到輥道46末端。在此處，廢物暫存庫的吊車將200L桶吊進廢物暫存庫存儲。

3 輥道系統的特點

3.1 安全性高

由于輥道系統轉運的是含有中、低放廢物的桶，因此轉運過程的安全性對整個廢物處理流程至關重要。輥道系統上配備了大量的安全設施以防轉運過程中出現安全事故，主要有氣動安全擋塊和液壓夾具。

3.1.1 氣動安全擋塊：轉運系統的輥道是分段而不是連續的，有些輥道間通過有軌小車銜接。在這些輥道上，為了防止桶轉運到輥道末端時跌落或傾倒，設計時給輥道配備了氣動安全擋塊。氣動安全擋塊由一個FESTO氣缸和一個帶轉軸的彎曲擋塊組成。可以通過汽缸的伸縮來帶動擋塊上下運動來保證轉運過程的安全。當需要防止桶跌落或傾倒時，汽缸伸出，擋板位于上部位置。當需要將桶從輥道上轉運到旋轉小車時，汽缸收縮，擋板位于下部位置，以便旋轉小車與輥道對接。

3.1.2 液壓夾具：在有些輥道上，桶需要進行一些操作，例如裝填壓縮餅、自動加蓋和取蓋。操作時不僅要求桶進行精確定位，同時還要求桶有足夠的穩定性，以防操作過程中出現失誤。這些輥道上配有液壓夾具。這些夾具由一個液壓缸和兩個機械臂組成，當桶運動到指定位置后，液壓夾具動作，抱緊200L桶，以保證其定位精度和穩定性。

3.2 穩定性高

除了安全性外，穩定性對整個廢物處理流程至關重要。為了保證輥道系統能穩定運行，輥道系統配備了雙冗余電機和一套全自動化西門子控制系統。

3.2.1 雙冗余電機：為了保證轉運流程不因電機故障或鏈條斷裂而中斷，所有輥道都配備了雙電機，兩個電機分別布置在輥道兩端。電機通過氣動離合與輥道上鏈輪連接。在轉運過程中，當一個電機出現故障時，另一個電機氣動離合動作，使電機驅動軸與鏈輪耦合并帶動輥道轉動，以保證轉運流程繼續進行。輥道上有很多轉動輥子，這些輥子通過鏈條鏈接。在轉運過程中，如果輥道上某處出現鏈條斷裂情況，那么位于輥道兩端的兩個驅動電機同時啟動，以保證廢物桶能正常轉運。

3.2.2 自動化控制系統：輥道系統由一套全自動化西門子S7-300控制系統控制。該控制系統可靠性高、抗干擾能力強、維護方便，且能實現轉運流程的程序化。在輥道系統中，所有廢物桶的轉運流程都是程序化的，不需要人工現場協調和干涉。操作員在主控室啟動某個轉運流程后，控制系統自動完成所有轉運步驟。這能大大降低人因失誤出現的概率，提高系統運行的穩定性。

4 結語

作為國內首次引進的三代核電放射性廢物處理技術，廠址廢物處理設施的蒸發、桶內干燥、錐形干燥、超壓、灌漿和固化等減容處理技術較為新穎。輥道作為連接這些處理工藝的中樞，其工藝流程較為復雜，囊括了廢物處理的方方面面。本文對輥道的工藝流程和特點進行了分析，以期揭開廠址廢物處理設施這項新處理技術的神秘面紗。

參考文獻

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[2] SMG-RES-VNM-207，Operation Manual Transport System（RES-5100）.

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

作者簡介：王棟（1987-），男，江蘇徐州人，中核集團三門核電有限公司調試處助理工程師，研究方向：三門廠址廢物處理設施調試。

（責任編輯：黃銀芳）