技术领域
[0001] 本
发明涉及核工程
废物处理技术，具体涉及放射性工件高压水清洗关键要素实验方法以及配套实验设备及其使用方法。
背景技术
[0002] 高压水射流
去污技术是在20世纪80年代传入我国的一种高效去污技术，是用高压
泵打出高压水，正向或切向冲击去污物件的表面，利用射流的打击、冲蚀、剥离、
切除等作用来除垢和清洗。高压水射流去污适用于较大的面积；同时对于窄通道、小裂缝和间隙内的去污，以及复杂外形部件的去污等也显示出其优越性。
[0003] 本发明研究的背景是基于压水射流去污技术在核污染物的新应用，使其适用于去除中等结合
力的核污染物，并且容易实现远距离作业，以减少职业性辐照剂量。
发明内容
[0004] 本发明所要找到一种适应于核污染物的放射性工件高压水清洗配套实验设备，同时找到一种科学的方法对清洗要素的合理控制进行实验，从而寻求合理的参数配置。
[0005] 本发明研究的背景是基于压水射流去污技术在核污染物的新应用，使其适用于去除中等结合力的核污染物，并且容易实现远距离作业，以减少职业性辐照剂量。
[0006] 但是，由于本领域的对象是核污染物，因此，经过研究发现，影响高压水射流去污效果的工艺参数包括压力、流量、去污时间、
温度、喷射距离、喷射
角度。各参数对去污效果的影响如下：
[0007] (1)压力：若压力增大，清除污染的强度和能力增大，但水压提高到一定程度之后，去污效果增大不多，增加不必要
废水量。
[0008] (2)流量：流量大，去污效果好，但废水量成正比增加。
[0009] (3)去污时间：去污时间长，去污效果好，但废水量增多。
[0010] (4)温度：温度高可使去污效果有重要影响，但产生的气量多。
[0011] (5)喷射距离、喷射角度：对去污效果都有重要影响。
[0012] 因此，针对不同放射性污染工件，选择何种高压水去污参数配比就显得尤为重要。
[0013] 本发明技术构思是：利用
手套箱在放射性作业场所的应用，本发明提出了一种手套箱与高压水清洗技术结合的技术方案，为了避免增加不必要的废水量、以及在最优参数条件下完成最佳去污效果，该技术方案中，需要对压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度进行综合性的考虑，因此需要获得一种能同时设置上述参量的配套实验设备、以及寻找一种合理的清洗要素实验方法，通过清洗要素实验方法从而寻求最佳压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度用于洗放射性工件。
[0014] 本发明通过下述技术方案实现：
[0015] 放射性工件高压水清洗配套实验设备，
[0016] 包括手套箱、驱动设备、供水设备；
[0017] 所述手套箱包括用于安装放射性工件的
底板和用于安装驱动设备的上板；
[0018] 所述驱动设备还包括行走装置、夹紧装置，夹紧装置装配于行走装置上；
[0019] 供水设备包括高压水枪，高压水枪装配于夹紧装置上；供水设备还包括与高压水枪连通的高压水清洗机及其高压水清洗机控制系统；
[0020] 上板开有高压水枪运动孔道，高压水枪插入到高压水枪运动孔道内。
[0021] 在上述结构中，本
申请借助现有具有屏蔽性质的手套箱，先在其上板上安装行走装置，行走装置，行走装置夹持高压水枪，能带动高压水枪进行行走，可以设置其行走速度，从而通过行程计算去污时间，也就是说，我们只要设置不同行走速度，就可以设置不同的去污时间，然后利用可控的高压水清洗机控制系统，对高压水清洗机的压力、流量进行设置，通过对夹紧装置的调节实现对喷射距离、喷射角度的设置；置于温度参数并非必要，在需要时，可以增设配置给高压水清洗机的水箱加热组件及其加热控制系统，从而通过加热控制系统进行温度设置。
[0022] 本发明通过设置上述速度可调的行走装置、夹紧装置、高压水清洗机控制系统、加热控制系统从而实现对上述对关键要素的参数设置，只需多次实验研究出最佳参数即可，在后续的应用中，可以针对相同放射性工件直接执行最佳参数即可在最低成本下完成污染清除，避免产生过多的
辐射水。
[0023] 优选的，所述行走装置包括桁架、同步轴、2个
齿轮、
电机、2个
齿条、轴线平行且分别设置于高压水枪运动孔道两侧的执行机构
机架；
[0024] 执行机构机架固定于上板上，桁架架设在2个执行机构机架之间与执行机构机架进行滑动配合；电机固定在桁架上，电机的
输出轴与同步轴连接，2个齿轮均套接在同步轴上，2个齿条各自沿2个执行机构机架的轴线方向铺设，2个齿轮各自与2个齿条
啮合；夹紧装置装配于桁架上。可以通过控制电机转速来实现行走速度的控制，可以测量齿条长度来确定行程。
[0025] 优选的，所述执行机构机架上设置有
导轨，桁架底部开有导向槽，执行机构机架的导轨插入到桁架的导向槽。
[0026] 优选的，所述手套箱还包括前板、压紧板，所述前板开有手套孔，手套穿过手套孔后通过压紧板压紧在前板上。
[0027] 优选的，还包括
支架，手套箱的底板安装在支架上。
[0028] 优选的，所述手套箱还包括观察窗。观察窗可以设置在上板与前板之间或上板上或前板上或侧板上或其它
位置。
[0029] 优选的，在需要将温度作为研究参数时，上述结构中的供水设备，还包括配置给高压水清洗机的水箱加热组件及其加热控制系统。
[0030] 为了实现对清洗要素的最优值寻找，本发明为了避免在实验中产生过多的辐射水，因此采用
正交法进行分析，在正交分析前需要获得正交分析数据，为了避免过长时间的清洗，产生过多辐射水，本发明采用1次行程的测试即可，经过实验证明该方法真实可靠。同时考虑温度参数并非必要时和需要温度参数时，因此本发明提出以下2种实验方法，从而基于正交法获得最优参数值。
[0031] 第一种实验方法：使用放射性工件高压水清洗配套实验设备的清洗要素实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0032] A1、清洗前、对放射性工件的放射性污染水平进行测量并记录；
[0033] A2、将放射性工件固定在手套箱的底板上；
[0034] A3、将驱动设备装配在手套箱的上板上，并将高压水枪固定在夹紧装置上；
[0035] A4、进行以下参数的设置：
[0036] 调整高压水枪与放射性工件表面的夹角至θ1并记录；
[0037] 调整高压水枪与放射性工件表面的距离至L1并记录；
[0038] 设置行走装置的行走速度v1；根据行走装置完成一次行走的行程距离S和行走速度v1算出清洗时间t1并记录；
[0039] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流压力P1并记录；
[0040] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流流量Q1并记录；
[0041] A5、开启高压水清洗机、同步启动行走装置；
[0042] A6、行走装置完成一次行走后，高压水清洗机停机；
[0043] A7、取下并测量清洗去污后的放射性工件；
[0044] A8、放射性污染水平进行测量并记录；
[0045] A9、采用正交试验法重复上述步骤A1-A8，逐组对夹角、距离、清洗时间、高压水射流压力、高压水射流流量这五因素进行增大变化或/和减小变化后或/和不变设置后进行实验；
[0046] A10、实验完毕后，对记录数据进行正交分析，找出六因素的最优参数值用于指导放射性工件的高压水清洗。
[0047] 优选的，A10中，实验完毕后，需要对手套箱内表面进行全面冲洗处理。
[0048] 第二种实验方法：使用放射性工件高压水清洗配套实验设备的清洗要素实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0049] 包括以下步骤：
[0050] A1、清洗前、对放射性工件的放射性污染水平进行测量并记录；
[0051] A2、将放射性工件固定在手套箱的底板上；
[0052] A3、将驱动设备装配在手套箱的上板上，并将高压水枪固定在夹紧装置上；
[0053] A4、进行以下参数的设置：
[0054] 调整高压水枪与放射性工件表面的夹角至θ1并记录；
[0055] 调整高压水枪与放射性工件表面的距离至L1并记录；
[0056] 设置行走装置的行走速度v1；根据行走装置完成一次行走的行程距离S和行走速度v1算出清洗时间t1并记录；
[0057] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流压力P1并记录；
[0058] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流流量Q1并记录；
[0059] 通过加热控制系统设置水温度C并记录；
[0060] A5、等待水的温度达到设定水温度C时，开启高压水清洗机、同步启动行走装置；
[0061] A6、行走装置完成一次行走后，高压水清洗机停机；
[0062] A7、取下并测量清洗去污后的放射性工件；
[0063] A8、放射性污染水平进行测量并记录；
[0064] A9、采用正交试验法重复上述步骤A1-A8，逐组对夹角、距离、清洗时间、高压水射流压力、高压水射流流量、水温度这六因素进行增大变化或/和减小变化后或/和不变设置后进行实验；
[0065] A10、实验完毕后，对记录数据进行正交分析，找出六因素的最优参数值用于指导放射性工件的高压水清洗。
[0066] 上述试验主要验证压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度参数对去污效果的影响。
[0067] 本发明的效果在于：完成了高压水清洗放射性工件的试验；避免了高压水清洗放射性工件过程中造成的二次污染；有效地收集了高压水清洗放射性工件过程中产生的放射性废水；减少了工作人员受照剂量；保护了工作人员和环境的安全，具有显著的经济和社会效益。本发明的上述去污效果是指对放射性水平的影响。本发明实质性贡献在于：先设置能同时拥有多影响因素的配套实验设备，同时采用科学的方法将这些多影响因素进行综合分析，从获得最佳去污效果、最小产生辐射水的技术支持方法。其技术难点在于在核辐射这种特殊领域下，需要同时考虑上述多种影响因素的共同综合影响。该技术的实现可以为高压水清洗在放射性工件的清洗工作领域提供技术支持保障。即对不同的放射性工件进行参数标定，从而直接应用不同的最优参数配合来对不同工件进行批量工业化处理提供技术支持。对将来工业化的后处理厂的清洗工序提供重要的
支撑。
附图说明
[0068] 此处所说明的附图用来提供对本发明
实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0069] 图1为手套箱正视图。
[0070] 图2为手套箱侧视图。
[0071] 图3为手套箱上板及驱动设备。
[0072] 图中：
[0073] 1所示为观察窗，2所示为压紧板，3所示为前板，4所示为支架，5所示为上板，6所示为侧板，7所示为底板；
[0074] 8所示为执行机构机架，9所示为桁架，10所示为同步轴，11所示为夹紧装置，12所示为齿轮，13所示为电机，14所示为齿条，15所示为照明装置。
具体实施方式
[0075] 在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
[0076] 实施例1
[0077] 本发明研究的背景是基于压水射流去污技术在核污染物的新应用，使其适用于去除中等结合力的核污染物，并且容易实现远距离作业，以减少职业性辐照剂量。
[0078] 但是，由于本领域的对象是核污染物，因此，经过研究发现，影响高压水射流去污效果的工艺参数包括压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度。各参数对去污效果的影响如下：
[0079] (1)压力：若压力增大，清除污染的强度和能力增大，但水压提高到一定程度之后，去污效果增大不多，增加不必要废水量。
[0080] (2)流量：流量大，去污效果好，但废水量成正比增加。
[0081] (3)去污时间：去污时间长，去污效果好，但废水量增多。
[0082] (4)温度：温度高可使去污效果有重要影响，但产生的气量多。
[0083] (5)喷射距离、喷射角度：对去污效果都有重要影响。
[0084] 因此，针对不同放射性污染工件，选择何种高压水去污参数配比就显得尤为重要。
[0085] 本发明技术构思是：利用手套箱在放射性作业场所的应用，本发明提出了一种手套箱与高压水清洗技术结合的技术方案，为了避免增加不必要的废水量、以及在最优参数条件下完成最佳去污效果，该技术方案中，需要对压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度进行综合性的考虑，因此需要获得一种能同时设置上述参量的配套实验设备、以及寻找一种合理的清洗要素实验方法，通过清洗要素实验方法从而寻求最佳压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度用于洗放射性工件。
[0086] 本实施例所构思的放射性工件高压水清洗配套实验设备，如图1、图2、图3所示；
[0087] 包括手套箱、驱动设备、供水设备；
[0088] 所述手套箱包括用于安装放射性工件的底板7和用于安装驱动设备的上板5；
[0089] 所述驱动设备还包括行走装置、夹紧装置11，夹紧装置11装配于行走装置上；
[0090] 供水设备包括高压水枪，高压水枪装配于夹紧装置11上；供水设备还包括与高压水枪连通的高压水清洗机及其高压水清洗机控制系统；
[0091] 上板5开有高压水枪运动孔道，高压水枪插入到高压水枪运动孔道内。
[0092] 在上述结构中，本申请借助现有具有屏蔽性质的手套箱，先在其上板上安装行走装置，行走装置，行走装置夹持高压水枪，能带动高压水枪进行行走，可以设置其行走速度，从而通过行程计算去污时间，也就是说，我们只要设置不同行走速度，就可以设置不同的去污时间，然后利用可控的高压水清洗机控制系统，对高压水清洗机的压力、流量进行设置，通过对夹紧装置11的调节实现对喷射距离、喷射角度的设置；置于温度参数并非必要，在需要时，可以增设配置给高压水清洗机的水箱加热组件及其加热控制系统，从而通过加热控制系统进行温度设置。
[0093] 本发明通过设置上述速度可调的行走装置、夹紧装置、高压水清洗机控制系统、加热控制系统从而实现对上述对关键要素的参数设置，只需多次实验研究出最佳参数即可，在后续的应用中，可以针对相同放射性工件直接执行最佳参数即可在最低成本下完成污染清除，避免产生过多的辐射水。
[0094] 实施例2
[0095] 如图1、图2、图3所示；在上述实施例的
基础上，优选的，所述行走装置包括桁架9、同步轴10、2个齿轮12、电机13、2个齿条14、轴线平行且分别设置于高压水枪运动孔道两侧的执行机构机架8；
[0096] 执行机构机架8固定于上板5上，桁架9架设在2个执行机构机架8之间与执行机构机架8进行滑动配合；电机13固定在桁架9上，电机13的输出轴与同步轴10连接，2个齿轮12均套接在同步轴10上，2个齿条14各自沿2个执行机构机架8的轴线方向铺设，2个齿轮12各自与2个齿条14啮合；夹紧装置11装配于桁架9上。可以通过控制电机转速来实现行走速度的控制，可以测量齿条14长度来确定行程。
[0097] 所述执行机构机架8上设置有导轨，桁架9底部开有导向槽，执行机构机架8的导轨插入到桁架9的导向槽。
[0098] 所述手套箱还包括前板3、压紧板2，所述前板3开有手套孔，手套穿过手套孔后通过压紧板2压紧在前板3上。
[0099] 还包括支架4，手套箱的底板7安装在支架4上。
[0100] 所述手套箱还包括观察窗1。观察窗1可以设置在上板与前板之间或上板上或前板上或侧板上或其它位置。
[0101] 具体的，手套箱可以视为由观察窗1、前板3、上板5、侧板6、底板7构成，手套箱通过
螺栓固定在支架4上，照明装置15固定在上板5的中间位置；前板3上开有两个手孔，通过压紧板2将手套固定压紧在前板3上；上板5上开有高压水枪运动孔道，执行机构机架8固定在5的上板孔道上部；
[0102] 行走装置主要由执行机构机架8、桁架9、同步轴10、夹紧装置11、齿轮12、电机13、齿条14组成，其中，行走装置的运动就是桁架9沿执行机构机架8作水平方向的运动，桁架9的底部安装有导向槽，它与执行机构机架8的导轨相扣合，限制着桁架9沿执行机构机架8只能作该方向的运动；电机13安装在桁架9上，电机13驱动一根安装有两个齿轮12的同步轴10，两个齿轮12分别于齿条14啮合，带动桁架9整体移动。
[0103] 其中，支架的功能是对试验
箱体提供支撑，主要由角
钢焊接而成，下部带有可移动的放射性废液接收筒，支架通过螺栓固定在预定的试验场所；手套箱的功能是高压水清洗工件的一个包容场所，避免造成二次污染；行走装置的功能是夹紧、固定、带动高压水枪，做
指定速度的一维运动。必要时可以设置变速箱等相关零配件。
[0104] 实施例3
[0105] 在上述实施例的基础上，优选的，在需要将温度作为研究参数时，上述结构中的供水设备，还包括配置给高压水清洗机的水箱加热组件及其加热控制系统。
[0106] 实施例4
[0107] 第一种实验方法：使用放射性工件高压水清洗配套实验设备的清洗要素实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0108] A1、清洗前、对放射性工件的放射性污染水平进行测量并记录；
[0109] A2、将放射性工件固定在手套箱的底板上；
[0110] A3、将驱动设备装配在手套箱的上板上，并将高压水枪固定在夹紧装置11上；
[0111] A4、进行以下参数的设置：
[0112] 调整高压水枪与放射性工件表面的夹角至θ1并记录；
[0113] 调整高压水枪与放射性工件表面的距离至L1并记录；
[0114] 设置行走装置的行走速度v1；根据行走装置完成一次行走的行程距离S和行走速度v1算出清洗时间t1并记录；
[0115] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流压力P1并记录；
[0116] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流流量Q1并记录；
[0117] A5、开启高压水清洗机、同步启动行走装置；
[0118] A6、行走装置完成一次行走后，高压水清洗机停机；
[0119] A7、取下并测量清洗去污后的放射性工件；
[0120] A8、放射性污染水平进行测量并记录；
[0121] A9、采用正交试验法重复上述步骤A1-A8，逐组对夹角、距离、清洗时间、高压水射流压力、高压水射流流量这五因素进行增大变化或/和减小变化后或/和不变设置后进行实验；
[0122] A10、实验完毕后，对记录数据进行正交分析，找出六因素的最优参数值用于指导放射性工件的高压水清洗。
[0123] 优选的，A10中，实验完毕后，需要对手套箱内表面进行全面冲洗处理。
[0124] 实施例5
[0125] 第二种实验方法：使用放射性工件高压水清洗配套实验设备的清洗要素实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0126] 包括以下步骤：
[0127] A1、清洗前、对放射性工件的放射性污染水平进行测量并记录；
[0128] A2、将放射性工件固定在手套箱的底板上；
[0129] A3、将驱动设备装配在手套箱的上板上，并将高压水枪固定在夹紧装置11上；
[0130] A4、进行以下参数的设置：
[0131] 调整高压水枪与放射性工件表面的夹角至θ1并记录；
[0132] 调整高压水枪与放射性工件表面的距离至L1并记录；
[0133] 设置行走装置的行走速度v1；根据行走装置完成一次行走的行程距离S和行走速度v1算出清洗时间t1并记录；
[0134] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流压力P1并记录；
[0135] 通过高压水清洗机控制系统设置高压水射流流量Q1并记录；
[0136] 通过加热控制系统设置水温度C并记录；
[0137] A5、等待水的温度达到设定水温度C时，开启高压水清洗机、同步启动行走装置；
[0138] A6、行走装置完成一次行走后，高压水清洗机停机；
[0139] A7、取下并测量清洗去污后的放射性工件；
[0140] A8、放射性污染水平进行测量并记录；
[0141] A9、采用正交试验法重复上述步骤A1-A8，逐组对夹角、距离、清洗时间、高压水射流压力、高压水射流流量、水温度这六因素进行增大变化或/和减小变化后或/和不变设置后进行实验；
[0142] A10、实验完毕后，对记录数据进行正交分析，找出六因素的最优参数值用于指导放射性工件的高压水清洗。
[0143] 上述2种实验可以实现对清洗要素的最优值寻找，本发明为了避免在实验中产生过多的辐射水，因此采用正交法进行分析，在正交分析前需要获得正交分析数据，为了避免过长时间的清洗，产生过多辐射水，本发明采用1次行程的测试即可，经过实验证明该方法真实可靠。试验主要验证压力、流量、去污时间、温度、喷射距离、喷射角度参数对去污效果的影响。
[0144] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
