水平密封转运装置的应用研究

Abstract： PADIRAC can realize the transfer of radioactive materials between boxes and rooms， reduce personnel exposure dose， this paper mainly introduces its structure， working principle， and its specific application， its advantages and disadvantages were analyzed， has a good reference for practical application.

Key words： PADIRAC; Application research;

1 前言

在核工程中，会产生一定量的 α 放射性废物，由于此类废物具有很长的半衰期和很高的放射毒性，随着粉尘吸入人体的内照射危害很大，因此，必须加以固定和封闭，以防止通过不同途径被人吸入。为满足上述α 废物处置过程中的转运要求，根据国内外目前的技术现状，采用水平密封转运装置（PADIRAC）是转运 α废物常用方法之一。

PADIRAC 特点是结构简单、操作方便、体积小，满足放射性厂房互换性、包容性、屏蔽等要求。PADIRAC 能够实现箱室间的物料转运功能，该设备安装于箱室设备，利用特殊的机械结构与箱室设备对接联通。设备在保证操作人员不受 α、β、γ 等射线辐射下，不破坏箱室密封环境、不造成交叉污染的前提下，实现物料的转运功能。

2 设备概述

水平密封装置装置PADIRAC 结构主要包括转运接口、预埋通道（补偿屏蔽块）、升降屏蔽门、吊具、密封转运桶、防护容器、升降小车、存放容器和操纵杆及电气控制系统。

1 转运接口 2 预埋通道 3 补偿屏蔽块 4 升降屏蔽门 5 吊具

6 密封转运桶 7 防护容器 8 升降小车（含轨道） 9 存放容器

2.1 转运接口

转运接口分为密封门和法兰两部分，密封门安装在法兰上，法兰安装在预埋通道上，预埋通道与热室壳体焊接。密封门关闭时可以保证热室的密封性，法兰上带有锁紧装置，解锁后才能打开密封门，完成热室门与转运桶的连接。

转运接口主要由热定门、热室门、桶对接传感器、盖锁紧传感器及电动推 / 气动推杆组成。由电动推杆 /气动推杆驱动密封门的锁紧机构。密封门上安装有限位传感器，传感器能够反馈转运容器在转运时的关键位置信息，确保不发生误操作；密封门关闭时可以保证热室密封性。

2.2 升降屏蔽门

升降屏蔽门主要由滑动门、补充屏蔽、旋转屏蔽和主屏蔽组成。升降屏蔽门位于检修区，安装在后部屏蔽层开洞处，平时处于关闭状态以保证对射线的屏蔽。工作时，屏蔽门与防护容器对接啮合，通过升降小车的电动机构将防护容器与屏蔽门一同打开。升降屏蔽门设有活动屏蔽块可以保证打开后位于检修区的操作人员不受转运出的废物的辐射影响。

2.3 密封转运桶

密封转运桶由桶盖与桶体及唇式密封件组成。桶盖与桶体接口处为平滑的斜面，唇式密封件在接口处与桶盖斜面处形成 2 道环形密封，隔绝了内外气体的交换，桶与热室对接过程中及长期储存时，桶内的有害气体都不会发生泄露。

2.4 吊具

吊具主要由吊环、左右提升叉、弹簧座、连接螺杆、插销和锁销组成。吊具用于防护容器的移动。左右提升叉通过安装孔满足防护容器吊装和转运过程中的接口对接、吊装安全性及平稳性要求。

图6 吊具结构示意图

2.5 防护容器

防护容器主要由防护容器体和容器防护门组成。防护容器和密封转运桶组成转运单元。防护容器由具有屏蔽功能的滑动门、滑动门锁紧机构、容器吊具及容器对接夹具组成。防护容器可用于物料的长期存放，存放时，防护容器一般立放于屏蔽支架上（密封转运桶桶口向上），存放容器具有单独的保护罩外壳，能够保证圆柱形的防护容器在立放时不会发生倾翻。

2.6 升降小车

升降小车由螺旋顶升机构、屏蔽架、车架、手动驱动轮、从动轮、容器支架和导轨等主要部件组成。车轮组件具有独立调节高度的螺杆，能够保证防护容器与转运通道的中心轴线保持一致。

2.7 存放容器及操纵杆

存放容器主要由支架、容器体、吊环及底拖组成，其主要功能是用于将防护容器成竖直状态存放的作用。

2.8 双盖密封结构

升降小车由螺旋顶升机构、屏蔽架、车架、手动驱动轮、从动轮、容器支架和导轨等主要部件组成。车轮组件具有独立调节高度的螺杆，能够保证防护容器与转运通道的中心轴线保持一致。

PADIRAC 采用双盖密封结构，双盖密封是为了在 α 废物转运过程中，实现热室和容器接口孔盖的外表面始终不会有与热室或容器内腔的气氛交流或与废物接触而造成的α 放射性污染。

双盖密封结构包括上盖和下盖， 下盖分别为两个对接容器 （或热室）的密封盖（或门），容器（热室）的密封盖（或门）密封完好的情 容器（或热室）外表面是未被污染的。两个容器对接时， 封盖连为一体，两个未污染面之间通过其中盖上的唇形密封圈与 未被污染；通过执行机构将合为体的密封盖移至某一个容器 进行物料转运工作；工作完成后，密封盖复位，断开两个密封盖之间的连 关关 面始终是未被污染的。

通过双盖密封进行连接各容器之间的废物转运，可以保证容器与工作人员直接接触的面始终是未被污染的。同时可以防止容器内部气溶胶向外扩散。

3 使用要求

3.1 气密性试验要求

试验方法采用充氦法（也成负压法），试验过程选用氦质谱检漏仪，试验过程中将被检件连接在氦质谱检漏仪的检漏口，用仪器的真空系统对被检间进行抽真空处理，直至接近真空条件（满足检漏口出压力 < 1500Pa），保持被检件与质谱管连接状态，然后用喷枪向密封圈处喷吹氦气。当有漏孔存在时，氦气通过漏孔进入质谱管，实现泄露检测。

综上所述，PADIRAC 与热室对接及在转运过程中满足气密性要求，达到α 废物转运使用要求。

3.2 设备互换性要求

为了满足每个容器与每个转运接口配合，互相配合稳定，功能可达。需确保在设计阶段提供统一接口，同一制造厂加工，保证相同工艺及原材料，在安装阶段必须保证其安装精度，确保预埋精度、装配公差。

对桶盖与密封盖之间、密封转运桶、密封盖及桶与热室法兰之间密封试验，试验结果均满足 m3/s。

综上所述，水平密封转运装置（PADIRAC）在核工程中的应用较为广泛，为了保证该设备运行稳定可靠，需注意设备安装要求，并满足气密性和互换性要求。特别注意的是热室内转运接口，电动或气动推杆等热室部件维修在运行期间难度大，不便在红区内进行检修，在后续工程应用时需对热室内的部件进行优化整改，以便后期运行维护。

参考文献：

[1] EJ/T 940-1995 核燃料后处理厂放射性废物管理技术规定