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用于放射性废物的热解和玻璃化的微波增强系统

摘要

通过微波加热,并且在一些情况中,通过微波加热和感应加热的结合执行的热解和玻璃化来减小放射性废料的体积的系统和过程。在一些实施例中,微波增强的玻璃化系统包括微波系统,该微波系统用来结合使用感应加热来玻璃化废料的模块化玻璃化系统处理废料。微波增强的玻璃化系统的最终产物是较密集的、压实的放射性废物产物。

著录项

  • 公开/公告号CN102844819A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2012-12-26

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 库里昂股份有限公司;

    申请/专利号CN201180019603.0

  • 发明设计人 M·S·登顿;

    申请日2011-03-09

  • 分类号

  • 代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;

  • 代理人白皎

  • 地址 美国田纳西

  • 入库时间 2023-12-18 07:51:02

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-03-27

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G21F9/08 授权公告日:20160106 终止日期:20170309 申请日:20110309

    专利权的终止

  • 2016-01-06

    授权

    授权

  • 2013-04-10

    实质审查的生效 IPC(主分类):G21F9/08 申请日:20110309

    实质审查的生效

  • 2012-12-26

    公开

    公开

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2010年3月9日提交的美国临时 申请No.61/312,019、2010年4月2日提交的美国临时申请No. 61/320,511和2010年4月7日提交的美国临时申请No.61/321,623的 权益。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

不适用

技术领域

本发明涉及放射性废物的处理和处置,并且更具体地涉及用来热 解和玻璃化放射性废料以便减小废料的体积并且防止放射性渗入或泄 漏到环境中的系统和过程。

背景技术

放射性废物的稳定化和处置是包括多种技术和方法的复杂的领 域。在一些过程中,是核反应的副产物的放射性同位素与各种掺合物 材料结合,该掺合物材料设计成隔离和俘获特定放射性同位素或使得 紧邻核副产物更安全且更容易操纵。在这里集体地称为介质的各种掺 合物材料包括许多无机和有机物质(包括一些有机树脂)。包括介质 和放射性同位素的混合物在这里总体上称为“放射性废物”、“废料”或 简称为“废物”。

放射性废料的处置是昂贵的过程,该过程高度取决于被处置的废 料的体积。因此,非常希望找到用来压实废料,因此减小要被处置或 存储的废料的体积的方法和系统。

其它稳定化技术可以根据所需的体积和添加剂以变化的程度提供 一些体积减小。虽然无机沉淀物的体积减小受材料的性质(即,完全 无机的并且不能经受热解)限制,但有机沉淀物或有机树脂当全部热 解时可以经受高得多的体积减小。

发明内容

这里公开的是通过微波加热,并且在一些情况中,通过微波加热 和感应加热的结合执行的热解和玻璃化来减小放射性废料的体积的系 统和过程。在一些实施例中,微波增强的玻璃化系统包括微波系统, 该微波系统用来结合使用感应加热来玻璃化废料的模块化玻璃化系统 处理废料;在其它实施例中,微波系统与使用一些其它过程来实现玻 璃化的玻璃化系统结合。微波增强的玻璃化系统的最终产物是较密集 的、压实的放射性废物产物。

本发明在其实施例的一些中提供一种用来处理放射性废料的微波 系统。在一些实施例中,微波系统包括微波波导装置,该微波波导装 置布置成将微波导向废物容器中的放射性废物。微波通过耦合加热激 发废料以便将废料热解和玻璃化为更紧凑的形式。具体地,在进入微 波系统的废物(进入的废料)包括以非密集混合物与放射性同位素结 合的介质的情况下,微波系统通过以下过程用于减小废料的体积:借 助微波加热进入的废料,热解废料,破坏进入的废料的晶体结构,产 生废料成分的熔化的混合物,允许进入的废料内的气体逸出熔化的混 合物,并且允许熔化的混合物冷却为密集的玻璃化的合成物(“最终废 物产物”)。

微波增强的玻璃化系统的一个实施例包括微波源、波导装置和罐。 根据本领域技术人员公知的知识,微波源产生微波,该微波适合于为 了稳定化废料的目的而热解和液化固体放射性废料以便安全存储和处 置。波导装置将微波源产生的微波导向罐内的废料。罐适合于已处理 的放射性废料的长期存储。在一些实施例中,罐由用于外部去污和耐 久性的合适材料(诸如不锈钢)构成。该罐接收未玻璃化的固体进入 废物。最后,罐接收第一层未玻璃化的进入的废料。进入的废物的每 一层具有可以被微波完全穿透的深度。波导装置相对于第一层固体废 物供给布置成使得微波源产生的微波被导向且施加到第一层。在一些 实施例中,微波增强的玻璃化系统为第一层固体废物供给补充启动材 料,诸如碳化硅、铁屑、铁粉或类似物质,该启动材料促进耦合直到 熔化是自我维持的。

在第一层固体废物供给如上述那样被处理之后,第二层进入的废 料被添加到罐使得第二层沉淀在第一层的顶部上。然后,以与第一层 相同的方式处理第二层。根据上面的讨论,固体废物供给的每一个另 外的层被罐接收并且被微波处理,它在性质上可以是连续的或半连续 的。在另外的废料被接收和处理时,罐的下部中的已热解的废物冷却。 当废物冷却时,它形成稳定的玻璃化的最终废物产物。被该系统接收 和处理的固体废物供给的层的数量受罐的尺寸限制。当沉淀在罐内的 固体废物供给已经被处理时,罐根据适当的规定被密封和存储或处置。

在一些实施例中,用来玻璃化废物的微波系统与感应加热系统结 合,该感应加热系统帮助加热进入的废料、热解废料,并且维持材料 的熔化的层,允许气体从熔化的混合物逃逸和废物在冷却为最终废物 产物之前的压实。通常,感应加热由在容纳废物的熔化的层的容器内 的区域附近包围废物容器的加热线圈提供。在其它实施例中,微波系 统与使用除了感应加热外的一些其它过程的玻璃化系统结合以实现玻 璃化的最终废物产物。

在一些实施例中,微波在其中热解进入的废料的废物容器是微波 室,该微波室适合于在使用之后清空玻璃化的最终废物产物并且此后 借助微波再用于处理更多进入的废料。在其它实施例中,废物容器是 适于用作玻璃化的最终废物的最终存储容器的一次性罐。该罐适合于 用作微波容器,在该微波容器内,通过微波处理热解进入的废料。在 一些这种实施例中,该罐还包括被选择用来帮助通过包围罐的加热线 圈的废料的感应加热的材料。

附图说明

通过结合附图阅读本发明的以下详细描述,将更清楚地理解本发 明的上述特征,其中:

图1是用来处理放射性废料的微波系统的一个实施例的方块图;

图2是用于图1中示出的微波系统的实施例的波导装置的一个实 施例的方块图;

图3是用来处理放射性废料的微波系统的另一实施例的代表性 图;

图4是用于图3中示出的微波系统的实施例的波导装置的代表性 图;

图5是包括罐和感应加热线圈的模块化玻璃化系统的透视图;

图6是图5中示出的模块化玻璃化系统的视图,具有示出罐的内 部的剖视图和罐壁的一部分的放大视图;

图7是图5中示出的模块化玻璃化系统的从顶向下的视图,示出 通过其获取图8的视图的截线;

图8是图5中示出的模块化玻璃化系统的剖视图,示出罐的内部;

图9a是模块化玻璃化系统的一个实施例的剖视图,示出罐的放射 性废料的最初填充和第一层废料的热解和液化;

图9b是与图9a中所示相同的罐的剖视图,示出在该过程的较迟 阶段的连续填充和顺序加热过程;

图9c是与图9a和图9b中所示相同的罐的剖视图,示出在该过程 的更迟阶段的连续填充和顺序加热过程;

图10是模块化玻璃化系统的另一实施例的视图,感应加热线圈几 乎延伸罐的全高度;

图11是将微波系统和模块化玻璃化系统结合的微波增强的玻璃 化系统的一个实施例的视图;

图12a是将微波系统和模块化玻璃化系统结合的微波增强的玻璃 化系统的一个实施例的视图,废物罐沿传送器移动到适当位置中,示 出布置罐以接收废料且处理该废料以实现玻璃化的最终废物产物的该 过程中的第一步骤;

图12b是使用图12a中示出的实施例的过程中的后续步骤的视图;

图12c是使用图12a和12b中示出的实施例的过程中的后续步骤 的视图;并且

图12d是使用图12a、12b和12c中示出的实施例的过程中的后续 步骤的视图。

具体实施方式

这里公开的是用来处理放射性废料的微波增强的玻璃化系统和过 程。在一些实施例中,微波增强的玻璃化系统包括微波系统,该微波 系统用来结合使用感应加热来玻璃化废料的模块化玻璃化系统处理废 料。微波增强的玻璃化系统的最终产物是较密集的、压实的放射性废 物产物。

本发明在其实施例的一些中提供一种用来处理放射性废料的微波 系统。在一些实施例中,微波系统包括微波波导装置,该微波波导装 置布置成将微波导向废物容器中的放射性废物。微波通过耦合加热激 发废料以便将废料热解和玻璃化为更紧凑的形式。具体地,在进入微 波系统的废物(“进入的废料”)包括以非密集混合物与放射性同位素 结合的介质的情况下,微波系统通过以下过程用于减小废料的体积: 借助微波加热进入的废料,热解废料,破坏进入的废料的晶体结构, 产生废料成分的熔化的混合物,允许进入的废料内的气体逸出熔化的 混合物,并且允许熔化的混合物冷却为密集的玻璃化的合成物(“最终 废物产物”)。

微波增强的玻璃化系统的一个实施例包括微波源、波导装置和罐。 根据本领域技术人员公知的知识,微波源产生微波,该微波适合于为 了稳定化废料的目的而热解和液化固体放射性废料以便安全存储和处 置。波导装置导向并且在一些实施例中聚焦微波源产生的微波使得微 波向着罐内的废料传播。罐适合于已处理的放射性废料的长期存储。 在一些实施例中,罐由用于外部去污和耐久性的合适材料(诸如不锈 钢)构成。罐接收未玻璃化的固体或浆体的进入的废物。最初,罐接 收第一层未玻璃化的进入的废料。进入的废物的每一层具有可以被微 波完全穿透的深度。波导装置相对于第一层固体废物供给布置成使得 微波源产生的微波导向且施加到第一层。在一些实施例中,微波增强 的玻璃化系统为第一层固体废物供给补充“启动材料”,诸如碳化硅、 铁屑、铁粉或类似物质,该启动材料促进耦合直到熔化是自我维持的。

在第一层固体废物供给如上述那样被处理之后,第二层进入的废 料被添加到罐使得第二层沉积在第一层的顶部上。然后,以与第一层 相同的方式处理第二层。根据上面的讨论,固体废物供给的每一个另 外的层被罐接收并且被微波处理,它在性质上可以是连续的或半连续 的。在另外的废料被接收和处理时,罐的下部中的已热解的废物冷却。 当废物冷却时,它形成稳定的玻璃化的最终废物产物。被该系统接收 和处理的固体废物供给的层的数量受罐的尺寸限制。当沉积在罐内的 固体废物供给已经被处理时,罐根据适当的规定被密封和存储或处置。

在一些实施例中,用来玻璃化废物的微波系统与感应加热系统或 其它玻璃化系统结合,该感应加热系统或其它玻璃化系统帮助加热进 入的废物材料、热解废料并且维持材料的熔化的层,允许气体从熔化 的混合物逃逸和废物在冷却为最终废物产物之前的压实。通常,感应 加热由在容纳废物的熔化的层的容器内的区域附近包围废物容器的加 热线圈提供。

在一些实施例中,微波在其中热解进入的废料的废物容器是微波 室,该微波室适合于在使用之后清空玻璃化的最终废物产物并且此后 借助微波再用于处理更多进入的废料。在其它实施例中,废物容器是 适于用作玻璃化的最终废物的最终存储容器的一次性罐。该罐适合于 用作微波容器,在该微波容器内,通过微波处理热解进入的废料。在 一些这种实施例中,该罐还包括被选择用来帮助通过包围罐的加热线 圈的废料的感应加热的材料。

微波系统的一个实施例由图1中的方块图总体地示出。微波系统 的示出的实施例包括用作废物容器的微波室110;该系统还包括通常 为空腔磁控管的微波源120。微波室110和微波源120由波导装置200 连接,图2中以方块图更详细地示出波导装置的一个实施例。如图2 中所示,波导装置200的示出的实施例包括循环器220、定向耦合器 250、调谐器260和e平面弯管270;e平面弯管270连接到窗口115, 该窗口提供到微波室110的微波通路。电源230和用来冷却的水源240 连接到循环器220。

图3中总体地示出的微波系统的一个实施例,包括由波导装置400 连接的微波室310和微波源320。在一些实施例中,微波室310包括 工作台318,当废料W在微波室310内被处理时,该工作台适合于旋 转废料W。当废料W在微波室310中被处理时,通常建议的是,在 微波室310内维持至少部分真空,或者以诸如氩气的惰性气体吹扫微 波室310。在示出的实施例中,真空管路335将微波室310连接到真 空装置330,该真空装置适合于从微波室310抽出空气以便在室310 内维持部分真空。

在图4中更详细地示出波导装置400。示出的实施例中的波导装 置包括循环器420、定向耦合器450、调谐器460和e平面弯管470, 该e平面弯管将波导装置400连接到微波室310中的窗口315,该窗 口315由适合于允许微波进入微波室310的材料制造。

当在使用中时,根据本发明的实施例构造的微波系统可以使用波 导装置,该波导装置布置成将微波导向微波室中的放射性废物。微波 通过电介质加热激发废料以便将废料热解和玻璃化为更紧凑的形式。 微波系统通过以下过程用于减小废料的体积:用微波电介质加热进入 的废料,热解该废料,破坏进入的废料的晶体结构,产生废料成分的 熔化的混合物,允许进入的废料内的气体逸出熔化的混合物,并且允 许熔化的混合物冷却为密集的玻璃化的最终废物产物。

在实验测试中,许多材料在微波室中以基本上类似于上面描述的 且在图3-4示出的设置被热解。具有旋转工作台的微波室连接到真空 装置,在测试材料的有源微波处理期间,该真空装置在该室内维持部 分真空。包括循环器、定向耦合器和四支脚调谐器的波导装置通过e 平面弯管连接到微波室的窗口中。两个3kW微波电源(220V,35Amp, 单相)为波导装置提供动力。波导循环器连接到水贮存器,该水贮存 器提供循环水以冷却该波导装置。在最初测试中,测试材料放置在由 绝缘材料包围的3英寸直径石英管中。对于最初测试,在2450MHz 下以700w加热测试材料2分钟。测试材料包括许多矿物和树脂,该 矿物和树脂类似于用作介质以便在制造放射性废料中俘获放射性同位 素的那些。表1示出在2分钟之后各种测试材料的内部温度(所有材 料在70华氏度下开始):

表1:两分钟之后测试材料的结束温度

在随后的测试中,许多测试材料在微波室中被处理更长的时间段 以实现测试材料的完全或几乎完全的热解。在这些随后的测试期间, 温度从1200华氏度变动到1600华氏度。测试结果指示热解材料在其 冷却之后的显著体积减小。

根据前述讨论可以确定,根据本发明的示例性实施例的微波系统 在热解进入的废料(包括多种废料介质和掺合物)中具有适用性,以 实现总废物产物的显著体积减小。在本发明的一些实施例中,微波系 统由模块化玻璃化系统补充,该模块化玻璃化系统使用感应加热来辅 助热解和熔化进入的废料。

在模块化玻璃化系统中,废料在用作废物容器的罐中被热解和熔 化。模块化玻璃化系统使用连续的或半连续的填充和顺序熔化方法。 该罐填充有进入的废料,该进入的废料通过罐的顶部装载到罐中并且 被允许向着罐的底部落下并且沉积在那里,首先沉积在罐的底板上并 且随后沉积在已经装载的废物的顶部上。在一些实施例中,一个或更 多个掺合物材料被添加到废料以帮助废料的感应加热或帮助从熔化的 中间产物形成玻璃化的最终产物。在进入的废料填充罐时,在进入的 废料的最顶部水平面上方且紧邻该最顶部水平面的罐的壁被感应线圈 加热以形成辐射腔(黑体辐射),该辐射腔加热最顶部废料的浅的层, 因此热解和液化废料的最顶部层。废料的加热从最靠近罐的壁的废料 的周边开始并且向着废料的层的中心向内前进。

图5中示出根据本发明的模块化玻璃化系统的一个实施例。罐510 被许多感应加热线圈520a-d(下面称为“感应线圈”)包围,该感应加 热线圈通过感应加热加热罐510内的材料。废料通过供给管路545被 供给到罐510中,该供给管路通过罐510的顶部中的孔供给废物。

如图6中的剖视图和近视图中示出的,罐510的壁包括多层材料。 在示出的实施例中,罐壁的最外层512由适合于容易的外部去污并且 适合于容纳放射性废料以便长期存储的材料制造。(如这里使用的, “长期存储”包括显著长于热解和玻璃化过程所需时间的任何时间段, 该时间段从单位数多个热解和玻璃化过程所需时间变动到许多年。) 在许多实施例中,不锈钢用于最外层512。最内层514由石墨或适合 于充当坩埚的类似材料制造,其中进入的废料将通过感应加热被热解 和液化以形成最终玻璃化的废物产物的熔化的前体。在玻璃化过程的 熔化阶段期间,最内或坩埚层514必须能够耐受达到1600摄氏度的温 度。在许多实施例中,石墨用于最内层514,这是因为石墨的抗磁和 芳香族性质使得它可用作感受器以便提高或放大感应加热效果,并且 因为石墨能够耐受实现熔化的中间废物产物所需的高温。在最外层 512和最内层514之间是绝缘层516。在模块化玻璃化系统的一个特别 实施例中,罐壁包括石墨的最内层(2cm厚)、中间绝缘层(1cm厚) 和不锈钢的外层(在3cm和5cm之间厚)。

图7是图5中示出的模块化玻璃化系统的从上到下的视图,并且 图8是相同模块化玻璃化系统的剖视图,该剖视图沿图7中示出的线 截取。参考图7和8,通过罐510的顶部从供给管545供给的废料由 于重力而落下直到它达到罐510的底部或已经被添加的废料。在一些 实施例中,一个或更多个掺合物材料被添加到废料以帮助废料的感应 加热或帮助从熔化的中间产物形成玻璃化的最终产物。在进入的废料 填充罐510时,在进入的废料的最顶部水平面上方且紧邻该最顶部水 平面的罐510的壁被感应线圈520a-520d加热以形成辐射腔,该辐射 腔加热最顶部废料的浅的层,因此热解和液化废料的最顶层。在罐510 缓慢地填充有废料时,可以辨别废料中的两个区域:包括废料的最顶 层的上部区域或“熔化区域”A,其中最新近添加的废料被感应线圈 520a-520d加热并且处于熔化状态,其温度高于废物的熔点;和下部 区域B,其中先前已经被热解和液化的废料冷却以形成密集的紧凑的 玻璃化的最终废物产物。在一些实施例中,模块化玻璃化系统还包括 供给管,该供给管从罐510的顶部穿透一些距离到罐510中并且有助 于导向进入的废料;在一些实施例中,供给管与混合器结合,该混合 器在热解过程之前、期间和之后帮助混合和压实废料。

在一些实施例中,最顶层或上部区域(即,废物的熔化的层)是 近似5cm厚,但本领域技术人员将认识到,熔化的层的厚度将取决于 许多因素而变化,该许多因素包括被添加的废料的类型,和进入的废 料被添加到罐的速率。通常,进入的废料以校准的速率被添加以允许 每一个新的最顶层在添加下一个最顶层之前彻底地热解和液化。此外, 在废料经历热解、液化和玻璃化时,废料放出气体产物,该气体产物 包括被俘获在热解前进入废物的晶体结构中的气体。重要的是,熔化 区域维持充分地薄并且维持熔化持续充分时间段以允许逸出冷却的下 部区域的气体渗透通过熔化的区域。

在罐510的最外层512由不锈钢制造的实施例中,由感应线圈 520a-520d发出的激励能量的频率不需要是很高的频率;例如,低至 30Hz的频率足以保证感应场穿透罐510以加热石墨坩埚层514。

图9a、9b和9c示出罐510内的废料的上升的水平的渐进填充和 顺序熔化的一个实施例。如图7和8中示出的,该系统包括罐510、 供给管路545和多个感应线圈520a-520d。示出的实施例还包括运送 装置524,该运送装置连接到竖直轨道528且连接到保持感应线圈的 框架526。运送装置524沿轨道528上下行进,承载框架526和感应 线圈520a-520d。运送装置524用于相对于罐510布置感应线圈 520a-520d。运送装置524可以呈多种形式,并且本领域技术人员将认 识到,存在用来相对于罐510再布置感应线圈520a-520d的该领域中 已知的其它装置。

首先参考图9a,在废物开始填充罐510时,感应线圈520a-520d 被布置成邻近并且正好在废物的水平面上方;感应线圈520a-520d可 用于感应地加热罐510的底部处的废物,形成第一层熔化的中间混合 物A1。参考图9b,在废物继续填充罐510时,感应线圈520a-520d 移动到罐510上的较高的位置使得它们维持与废物的最顶层近似平 齐。在该过程的这个阶段,被感应线圈加热的废料的最顶层A2处于 熔化状态;下层B2中的材料已经开始冷却,形成玻璃化块状最终废 物产物。图9c示出该过程中的较迟阶段。在罐510继续填充废物,使 得废物的最顶层不断升高并且停靠在增长的量的废料的顶部上时,感 应线圈520a-520d在罐510的外部继续向上移动并且感应地加热废料 的最顶层A3,同时正在冷却的玻璃化的层的下部区域B3继续增长。 这个过程继续,直到罐510充满,或者直到罐510达到玻璃化的放射 性废料的最大安全载荷(如果那个极限小于罐510的全体积)。在这 个示出的实施例中,感应线圈随着上升的熔化区域行进。

在许多实施例中,罐510的外部在填充和玻璃化过程期间被空气 冷却,并且感应线圈520a-520d被感应线圈520a-520d周围的循环水 冷却。

图10示出模块化玻璃化系统的另一实施例,感应线圈522a-522k 几乎延伸罐510′的全高度。在这个实施例中,在罐510′填充有废料时, 替代移动感应线圈以保持靠近废物的最顶层的位置,感应线圈被“电子 分流”,即,在熔化的废料的熔化区域上升时,感应线圈按顺序被激活, 并且随后按顺序被去活性。就是说,在废料的最顶水平面达到罐510′ 内的给定高度时,在该最顶部水平面的紧上方并且邻近该最顶部水平 面的感应线圈被激活,因此废料的最顶水平面经历热解和液化以形成 熔化的中间产物。在废物继续填充罐510′时,下感应线圈被顺序地去 活化(以最下部线圈开始),允许热解的且熔化的废物的下层冷却为 玻璃状最终产物。

废料的加热从最靠近罐的壁的废料的周边开始并且向着废料的层 的中心向内前进。然而,根据上述微波系统,当模块化玻璃化系统的 感应加热与罐内的进入的废料的微波处理结合时,废料的较快的且更 均匀的热解和液化是可能的。

图11示出将微波系统和模块化玻璃化系统结合的微波增强的玻 璃化系统的一个实施例。在示出的实施例中,该系统包括罐1510、微 波源1320、真空装置1330和废物供给管1545。盖1512覆盖罐1510 的顶部。如图10中示出的实施例中,感应线圈1520包围罐1510的侧 壁。类似于上面描述的和图3和4中示出的波导装置的波导装置1400 将微波源1320连接到盖1512中的窗口1515,从微波源1320将微波 导向到罐1510的内部中。废物供给管1545通过盖1512中的气密的孔 将进入的废料供给到罐1510的内部中。真空装置1330同样通过真空 管路1335连接到该罐,该真空管路通过盖1512中的气密的孔进入该 罐。在示出的实施例中,在来自废物供给管1545的废料填充罐1510 时,感应线圈1520顺序地激活以感应地加热进入的废料(如上面对于 图10中示出的实施例描述的),并且由波导装置1400被导向罐1510 中的废料的微波也加热废料。通过将废物的感应加热与微波加热结合, 实现废料的较快且更均匀的热解和液化。真空装置1330有助于从罐 1510抽空在热解、液化和玻璃化期间从废料排出的气体。

通过将废料的微波加热与感应模块化玻璃化(或其它玻璃化方法) 结合,实现多个优点。在诸如前述段落中描述的和图11中示出的系统 的系统中,因为进入的废料被感应线圈和微波加热,因此可行的是, 使用功率较小的感应线圈;微波加热补偿感应线圈的较小加热。借助 微波增强的玻璃化,以较小功率的感应加热装置实现相同的热解和玻 璃化。另外,当使用例如不锈钢废物罐作为熔化坩埚和最终存储容器 时,废料的微波加热避免加热不锈钢罐。此外,在许多应用中,进入 的废料的微波加热比感应加热更高效地用于在该过程期间从废料排出 水。

图12a到图12d示出将微波系统与模块化玻璃化系统结合的微波 增强的玻璃化系统的一个实施例,废物罐沿传送器移动到适当位置中。 在示出的实施例中,罐1510被传送器1600运送到盖1512和感应线圈 1520下面的位置中。(在示出的实施例中,框架臂1525将感应线圈 保持在适当位置中。)在盖1512和感应线圈1520下面的传送器1600 上的指定位置,起重机或液压升降器1650将罐1510举升到升高的和 “锁定的”位置中使得盖1512与罐1510接触并且感应线圈1520在罐的 侧部上包围罐。如上面所述,一旦罐1510处于锁定位置,就从废物供 给管1545以废物填充罐1510,并且罐内的废料通过微波处理和感应 加热被热解、液化和玻璃化。当罐1510已经填充到其最大安全容量并 且其中所有废物已经被玻璃化时,起重机或液压升降器1650降低罐 1510,该罐随后沿传送器1600移动到其下一个目的地。本领域技术人 员将认识到,用来将罐1510移动到适当位置中的替代装置被本发明预 期和包括;例如,传送器1600可以替代地呈轨道系统或转向架系统的 形式。

根据本发明的微波增强的玻璃化系统提供与进入的废料相比具有 减小的体积的均匀的玻璃化的产物。在如上面描述的一些实施例中, 微波增强玻璃化系统使用单个罐玻璃化一批废料,即,不使用熔化和 存储容器。这减小去污和退役成本。另外,该系统能够通过仅仅添加 另外的罐而增加工程的规模。微波增强的玻璃化系统的其它益处包括 消除复杂的且资金量大的耐火材料、水冷却的坩埚或可能出现故障、 泄露挥发或需要维护的砂耐火材料。

虽然本发明已经通过多个实施例的描述被示出,并且虽然说明性 实施例已经被相当详细地描述,但本申请人不意图将所附权利要求的 范围限定或以任何方式限制到这种细节。本领域技术人员将容易想到 另外的优点和改进型。因此,本发明在其较宽阔的方面不限于被示出 且描述的具体细节、代表性设备和方法以及说明性例子。因此,可以 偏离这种细节而不偏离本申请人的总发明构思的精神或范围。

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