[發明專利]冷坩堝底座及其放料方法

有效

• 申請號: 202110599794.8
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113137858B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 裴廣慶;唐景平;陳樹彬;陳慶希;凡思軍;錢敏;鄒兆松;薛天鋒;胡麗麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/10;F27B14/14;F27B14/18;F27B14/20
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種冷坩堝底座和放料方法，所述冷坩堝底座結構包括漏料管、中心漏料口、水冷金屬分瓣結構及中頻感應加熱系統，本發明可實現坩堝中心凍融閥放料遠程操作，該冷坩堝底座具有結構簡單、易遠距離維修更換、可靠性好、壽命長，便于貴金屬排放等優點。

技術領域

本發明涉及核廢料玻璃固化領域，具體涉及一種冷坩堝底座及其放料方法。

背景技術

冷坩堝裝置是核廢料玻璃固化設備的核心單元。在這個裝置里需要完成進料、熔化、攪拌、鼓泡和放料等工序，并配置冷卻水系統、高頻感應加熱系統、尾氣處理系統和自動控制系統等。

冷坩堝堝壁(1)通常為分段結構，分段金屬管或弧形金屬板內通有冷卻水。因坩堝壁溫度一般不超過200℃，與冷壁接觸的玻璃會凝固，進而形成“冷殼”，該冷殼厚度通常為1cm左右。坩堝的底部也是水冷金屬板，玻璃完全包含在固體玻璃“冷殼”中，因此被稱為冷坩堝感應加熱熔爐。坩堝周圍環繞著一個高頻感應線圈(2)，線圈提供高頻磁場，在熔融玻璃中產生感應電流，通過焦耳加熱效應加熱坩堝內熔體，實現玻璃的感應熔煉過程。整個堝體和堝底都固定在耐火底座(4)上。由于冷殼的存在，使得冷坩堝不易被腐蝕，使用壽命長。待冷坩堝內玻璃達到穩定狀態后，使用凍融閥或閘板閥將高溫玻璃卸入玻璃儲存罐，達到預定放料重量后，完成放料工序。此后再進行加料、熔化和放料等周期性操作。

法國原子能委員會公開了一種閘板閥放料結構(CN00802430.8)，該結構對難熔玻璃的兼容性好，但玻璃的放料流量不易受控制，容易造成玻璃儲存罐溢流，形成事故。同時，閘板閥結構復雜，不易更換，高放射性環境遠距離檢修困難。

美國IdahoFalls公開了一種冷坩堝凍融閥放料結構(US2005/0111518A1)，該凍融閥采用中頻感應加熱，可實現快速放料、關閉操作，但其對難熔玻璃的兼容性差、容易析晶導致重復放料困難甚至堵料。同時，溫度控制不好會對凍融閥的材質造成侵蝕，尤其是對難熔高放廢物的玻璃固化進行操作時，需升高溫度，進而影響使用壽命。

韓國水力原子力株式會社公開了一種冷坩堝凍融閥底座放料結構(CN103180682B)，該底座采用偏心于一側的向下傾斜水冷底板，結合偏心凍融閥漏料，可提高高頻感應加熱效率，從而使難熔材料也能被排出。但其底座結構設計相對復雜，漏料管采用水冷格柵結構，出料溫度不易控制，放料流速不易控制。

中國原子能科學研究院公開了一種用于冷坩堝的高溫熔體凍融閥卸料裝置(CN201610478762.1)，該結構相對簡單，但漏料管直接伸進坩堝底以上2cm，不利于貴金屬的排出，且漏料管出現變形或損壞時不易遠距離更換。

同時，受高頻、中頻電磁感應的影響，常用的測溫熱電偶抗干擾能力較差，不利于放料的遠程操作。因此，放料的溫度控制是影響冷坩堝玻璃固化放料操作遠程控制的瓶頸之一，以上專利都未涉及。

另外，放料孔的位置選擇也是冷坩堝底部設計的關鍵參數，大多數冷坩堝通常采用偏心結構設計，結合頂部水冷攪拌機械結構，利于玻璃在較高的溫度處(趨膚深度)放出。但水冷機械攪拌機械結構設計復雜，增加了坩堝頂部結構的裝配難度。不僅如此，攪拌槳金屬材料易受高溫玻璃的氣相和液相侵蝕，可靠性較差。

發明內容

為克服現有冷坩堝底部設計的不足，本發明提供一種冷坩堝底座和放料方法，該冷坩堝底座可以實現冷坩堝中心凍融閥放料遠程控制，該冷坩堝底座具有結構簡單、易遠距離維修更換、可靠性好和便于貴金屬排放等優點。

本發明的技術解決方案如下：

一種冷坩堝底座，其特征在于：所述的水冷坩堝底座包括漏料管、中心漏料口、水冷金屬分瓣結構和中頻感應加熱系統，