[發明專利]坩堝連接裝置及物料處理設備、系統

有效

• 申請號: 202110684815.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113432422B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 郄東生;朱冬冬;李玉松;王澤學
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/14;F27B14/08;G21F9/30;G21F9/16;C03B5/02;C03B5/16
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 劉向輝

一種坩堝連接裝置及物料處理設備、系統。所述坩堝連接裝置包括：安裝件，安裝于所述開孔處，以封閉所述開孔，所述安裝件開設有安裝孔，所述安裝孔具有延伸方向不同的多個孔段；連接件，部分穿過所述安裝孔，用于實現所述電源與所述坩堝的電連接，以使所述電源的電能經所述連接件傳遞至所述坩堝，以使所述坩堝對放射性物料進行加熱處理。這種坩堝連接裝置及物料處理設備、系統在實現所述電源與所述坩堝的電連接的同時，還能通過延伸方向不同的多個孔段避免放射性物質進入電源對應的空間，且坩堝連接裝置安裝方便，能便捷地使得不同空間的電源以及坩堝實現電連接。

技術領域

本申請涉及坩堝技術領域，具體涉及一種坩堝連接裝置及物料處理設備、系統。

背景技術

坩堝可以對物料進行高溫加熱處理，例如，坩堝可以為冷坩堝。冷坩堝玻璃固化技術具有工作溫度高、處理范圍廣、使用壽命長、熔體均一、設備體積小、退役容易等特點。冷坩堝玻璃固化技術不僅可用于核電站產生的固體廢物、樹脂、濃縮物等低、中水平放射性廢物；還可用于高水平放射性廢液及其它一些腐蝕性較強的難處理廢物。因此，該技術的研究進展受到廣泛關注。在核電運行中，勢必產生大量放射性廢物。其中，乏燃料后處理及其產生的高水平放射性廢液，由于具有放射性比活度高、釋熱率高、并含有一些半衰期長、生物毒性高的核素等特點，其處理處置成為制約核電及核燃料循環工業可持續發展的關鍵問題之一。冷坩堝玻璃固化技術作為一種新的核廢物處理技術，在核電廢物和高水平放射性廢液處理方面，有其獨特的優勢。

冷坩堝是由數個弧形塊或管組成的圓形或橢圓形容器，弧形塊或管內通入冷卻水以保持冷壁，各個弧形塊或管間縫隙充填絕緣物質，通過電磁場對其內部物料進行加熱，冷坩堝外有由銅管繞制而成的水冷線圈。由于冷坩堝采用水冷結構，因而在靠近冷卻管溫度低的區域會形成一層固態玻璃殼層，避免了熔融物對冷坩堝的腐蝕。冷坩堝玻璃固化系統主要包括：冷坩堝、進料子系統、玻璃出料子系統、煙氣凈化子系統及儀表控制系統等。冷坩堝玻璃固化工藝主要有三種形式，分別為：兩步法玻璃固化工藝、一步法玻璃固化工藝和一步法焚燒玻璃固化工藝。兩步法玻璃固化工藝是先將廢液在鍛燒爐內煅燒后與玻璃基料混合，送人冷坩堝；一步法玻璃固化工藝是廢液與玻璃基料直接送入冷坩堝；一步法焚燒玻璃固化工藝是將可燃固體廢物與玻璃基料混合后，送入冷坩堝。前兩種工藝主要用于處理廢液，后一種工藝主要用于處理固體廢物。

根據使用方式不同，可以把電磁冷坩堝分為間歇式和連續鑄造式2種，但是基本原理一樣，主要由水冷坩堝、電源和其它輔助設施組成。坩堝外繞有螺旋式感應線圈，感應線圈與電源相連，以產生交變電磁場。當線圈通入交變電流時，在線圈內部和周圍產生1個交變電磁場。由于冷坩堝的每根金屬管之間彼此絕緣，所以每根管內都產生感應電流。當感應線圈的瞬間電流為逆時針方向時，則在每根管的截面內同時產生順時針方向的感生電流，相鄰兩管的截面上電流方向則相反，彼此在管間建立的磁場方向相同，向外表現為磁場增強效應。因此冷坩堝的每一縫隙處都是1個強磁場，冷坩堝如同強流器一樣，將磁力線聚集到坩堝內的物料上，坩堝內的物料就被這個交變磁場的磁力線所切割。根據電磁場理論，坩堝內的物料中就產生感應電動勢，由于感應電動勢的存在，物料的熔體表面薄層內將形成封閉的電流回路。通常把這種電流稱為渦流，渦流的大小服從歐姆定律。由于渦流回路的電阻通常很小，故能達到很高的值，使渦流回路產生大量的熱，從而使金屬熔化，其熱量可由歐姆定律確定。

冷坩堝的電磁場由感應線圈產生，感應線圈與電源相連，以產生交變電磁場，因此，電源對冷坩堝的正常運行至關重要。冷坩堝的電源可以為高頻電源，高頻電源采用電子管作為主電子器件。目前,適用使用較為廣泛的是絕緣柵雙極晶體管(I GBT)或功率場效應晶體管(MOSF ET)研制的新型高頻感應加熱電源驅動電路。以I GBT作為主電子器件的電源驅動電路，在冷坩堝玻璃固化裝置中的高頻電源感應系統要求有較高的頻率和較大的輸出功率，MOS FET驅動電路的特點比較符合該技術的要求。它具有電路結構簡單、工作頻率高、成本低、易實現、延時小、抗干擾能力強等優點。