CN113465378B - 放射性废物处理***及其电源的功率控制方法 - Google Patents

Abstract

一种放射性废物处理***及其电源的功率控制方法，放射性废物处理***包括煅烧装置和熔融***，所述熔融***包括坩埚和电源，放射性废物进入到所述煅烧装置中进行煅烧转形，得到的物料再与玻璃基料一同进入到所述坩埚中进行熔融并形成熔融玻璃，所述电源用于向所述坩埚提供电能。控制方法包括：控制电源以初始功率开启；控制所述电源以初始功率运行至第一预定时间后，将电源的功率升高，直至功率升高至第一预定功率；控制所述电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率；控制所述电源以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

Description

放射性废物处理***及其电源的功率控制方法

技术领域

本申请涉及放射性废物处理技术领域，具体涉及一种放射性废物处理***及其电源的功率控制方法。

背景技术

目前，在核工业领域中，冷坩埚玻璃固化技术由于具有处理温度高、可处理废物类型广、熔炉使用寿命长、退役容易等优点，成为国内及国际上用于放射性废物处理采用的较为先进的工艺手段。由于冷坩埚的埚体的容积有限，在处理主要以液态存在的放射性废物（即放射性废液）时，可以通过配备一台煅烧炉（例如回转煅烧炉）提前对放射性废液进行预处理，这种方式被称为两步法冷坩埚玻璃固化技术。两步法冷坩埚玻璃固化技术的主要设备包括煅烧炉和冷坩埚。

煅烧炉通常采用回转煅烧炉，回转煅烧炉包括支架、可转动地设置在支架上的炉管、用于加热炉管的加热部件、与炉管的第一端连通的进料管及与炉管的第二端连通的出料管，炉管可沿自身轴线转动。放射性废液及其他添加剂通过进料管进入到炉管中，通过加热部件对炉管进行加热，与此同时炉管沿自身轴线进行转动，放射性废液逐渐被煅烧转形至固体粉末状物料。

冷坩埚是利用电源产生高频（105～106Hz）电流，再通过感应线圈转换成电磁流透入待处理物料，形成涡流产生热量，实现待处理物料的直接加热熔融。冷坩埚主要包括冷坩埚埚体和熔融加热结构，冷坩埚埚体是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器（容器形状主要有圆形或椭圆形），熔融加热结构包括缠绕在冷坩埚埚体的外侧的感应线圈和与感应线圈电性连接的高频感应电源。当待处理物料放置在冷坩埚埚体内后，打开高频感应电源向感应线圈通电，通过感应线圈将电流转换成电磁流并透过冷坩埚埚体的壁体进入待处理物料内部，从而在待处理物料内部形成涡流产生热量，进而实现对待处理物料的加热。冷坩埚工作时金属弧形块或管内连续通入冷却水，冷坩埚埚体内的熔融物的温度很高，一般可高达2000℃以上，但冷坩埚埚体的壁体仍保持较低温度，一般小于200℃，从而使熔融物靠近冷坩埚埚体的壁体的低温区域形成一层2～3cm厚的固态物（冷壁），因此称为“冷”坩埚。

发明内容

本申请提供了一种放射性废物处理***，其中，包括煅烧装置和熔融***，所述熔融***包括坩埚和电源，放射性废物进入到所述煅烧装置中进行煅烧转形，得到的物料再与玻璃基料一同进入到所述坩埚中进行熔融并形成熔融玻璃，所述电源用于向所述坩埚提供电能。

可选地，放射性废物处理***还包括电源切换装置，所述电源切换装置包括：支撑件，用于支撑至少两个电源；驱动件，用于驱动所述支撑件移动，以调整所述至少两个电源的位置，任一个所述电源通过所述支撑件的移动具有与坩埚对应的位置，处于与所述坩埚对应的位置的所述电源用于向所述坩埚提供电能。

可选地，放射性废物处理***还包括连接组件，所述电源电连接开设有第一开孔的电源连接部，所述坩埚电连接开设有第二开孔的坩埚连接部，所述连接组件包括：连接件，穿过所述第一开孔以及所述第二开孔，并具有伸出所述第一开孔远离所述第二开孔的一侧的第一端，以及伸出所述第二开孔远离所述第一开孔的一侧的第二端；至少一个偏心轮，每个所述偏心轮与所述第一端以及所述第二端中的一个转动连接，每个所述偏心轮的转动用于与所述第一端以及所述第二端中的另一个共同实现所述电源连接部与所述坩埚连接部的可拆卸连接，所述电源连接部与所述坩埚连接部的连接用于实现所述电源的电能传递至所述坩埚。

可选地，放射性废物处理***还包括用于容纳装置的坩埚连接装置，所述容纳装置包括容纳件以及分隔件，所述分隔件将所述容纳件限定出的内部空间分隔为容纳电源的第一子空间以及容纳坩埚的第二子空间，且所述分隔件开设有用于连通所述第一子空间以及所述第二子空间的开孔，其中，所述坩埚连接装置包括：第二安装件，安装于所述开孔处，以封闭所述开孔，所述第二安装件开设有安装孔，所述安装孔具有延伸方向不同的多个孔段；连接件，部分穿过所述安装孔，用于实现所述电源与所述坩埚的电连接，以使所述电源的电能经所述连接件传递至所述坩埚，以使所述坩埚对放射性物料进行加热处理。

本申请还提供了一种用于放射性废物处理***的电源的功率控制方法，所述坩埚为冷坩埚，其中，所述控制方法包括：控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融；控制所述电源以所述初始功率运行至第一预定时间后，将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率；控制所述电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率；控制所述电源以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

本申请还提供了一种用于放射性废物处理***的电源的功率控制方法，所述坩埚为冷坩埚，其中，所述控制方法包括：控制冷坩埚的感应线圈的电源以预设功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融；控制所述电源以所述预设功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本申请实施例一的电源切换装置的第一状态的示意图；

图2是根据本申请实施例一的电源切换装置的第二状态的示意图；

图3是根据本申请实施例一的电源切换设备的第一状态的示意图；

图4是根据本申请实施例一的电源切换设备的第二状态的示意图；

图5是图3所示电源切换设备的俯视图；

图6是根据本申请实施例二的电源的结构示意图；

图7是根据本申请实施例二的坩埚的结构示意图；

图8是根据本申请实施例二的连接组件与电源连接部以及坩埚连接部在第一状态时的剖视图；

图9是根据本申请实施例二的连接组件与电源连接部以及坩埚连接部在第二状态时的剖视图；

图10是根据本申请实施例二的连接组件的结构示意图；

图11是根据本申请实施例三的容纳装置的结构示意图；

图12是根据本申请实施例三的容纳装置、电源、坩埚以及坩埚连接装置的装配图；

图13是根据本申请实施例三的坩埚连接装置的结构示意图；

图14是根据本申请实施例三的一个第二安装件的剖视图；

图15是根据本申请实施例三的另一个第二安装件的剖视图；

图16是根据本申请实施例四的冷坩埚的结构示意图；

图17是根据本申请实施例四的功率控制方法的流程图；

图18是根据本申请实施例四的第一种功率随时间变化的示意图；

图19是根据本申请实施例四的第二种功率随时间变化的示意图；

图20是根据本申请实施例四的第三种功率随时间变化的示意图；

图21是根据本申请实施例四的第四种功率随时间变化的示意图；

图22是根据本申请实施例四的第五种功率随时间变化的示意图；

图23是根据本申请实施例五的功率控制方法的流程图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本申请实施例提供了一种放射性废物处理***，放射性废物处理***包括煅烧装置和熔融***，熔融***包括坩埚300和电源200，放射性废物进入到煅烧装置中进行煅烧转形，得到的物料再与玻璃基料一同进入到坩埚300中进行熔融并形成熔融玻璃，电源200用于向坩埚300提供电能。

实施例一

放射性废物处理***还包括电源切换装置100。图1是根据本申请实施例一的电源切换装置100的第一状态的示意图；图2是根据本申请实施例一的电源切换装置100的第二状态的示意图。如图1以及图2所示，第一状态以及第二状态表示支撑件110处于不同的位置状态。

可以理解地，坩埚可以为冷坩埚，冷坩埚是利用电源产生高频电流，再通过感应线圈（可以为高频感应线圈）转换成电磁流透入待加热物料内部形成涡流产生热量，实现物料的直接加热熔融。冷坩埚的腔体是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器，容器形状主要有圆形或椭圆形，冷坩埚工作时金属管内连续通冷却水，冷坩埚内熔融物的温度可高达2000℃以上，但腔体的壁面仍保持较低温度（一般小于200℃），使其在运行过程中物料在其内壁面形成低温区域形成一层固态的壳。冷坩埚不需要耐火材料，不用电极加热，形成的固态的壳可以减少物料对冷坩埚的腐蚀作用，延长冷坩埚的使用寿命，使得冷坩埚可以对腐蚀性物料进行处理，其中，冷坩埚的卸料口可以位于加热腔的底部。

冷坩埚工作时，感应线圈通入交变电流，在感应线圈内部和周围产生一个交变电磁场。由于冷坩埚的每根金属管之间彼此绝缘，所以每根管内都产生感应电流，相邻两管的截面上电流方向则相反，彼此在管间建立的磁场方向相同，向外表现为磁场增强效应。因此冷坩埚的每一缝隙处都是一个强磁场，冷坩埚如同强流器一样，将磁力线聚集到坩埚内的物料上，坩埚内的物料就被这个交变的磁场的磁力线所切割，坩埚内的物料中就产生感应电动势，由于感应电动势的存在，物料的熔体表面薄层内将形成封闭的电流回路，由于涡流回路产生大量的热，从而使物料熔化。

其中，冷坩埚可以用于两步法玻璃固化工艺，两步法玻璃固化工艺中，先使放射性待处理物料在回转煅烧炉中经过预处理，转化为泥浆或者固体粉末状态，然后将预处理后物料与玻璃基料一起加入冷坩埚，并在冷坩埚内熔融成玻璃，由此，可以避免放射性物质对环境的危害。

其中，回转煅烧炉传热过程主要包括炉内、炉壁和炉外三部分。回转炉内的温度依次分几个不同温度逐渐升高的区域，物料在炉内高温状态下持续时间长，炉内气体湍流程度高，搅拌效果好，且气、固体接触良好，物料在回转炉高温状态下持续时间长，有利于物料煅烧处理，炉内无移动的机械组件，操作稳定，控制方便，能实现连续出料，产生的二次废物较少，同时煅烧后的氧化物比表面积大，易于后续固化处理。

如图1以及图2所示，电源切换装置100包括支撑件110以及驱动件120。支撑件110用于支撑至少两个电源200。驱动件120用于驱动所述支撑件110移动，以调整所述至少两个电源200的位置，任一个所述电源200通过所述支撑件110的移动具有与坩埚300对应的位置，处于与所述坩埚300对应的位置的所述电源200用于向所述坩埚300提供电能。

可以理解地，电源200处于与坩埚300对应的位置才能向坩埚300提供电能。通过本申请实施例提供的这种电源切换装置100可以在向坩埚300供电的电源故障时，快速切换电源，以使得另外一个电源200向坩埚300提供电能，从而不会严重影响坩埚300对物料的加热过程。

在本申请的一些实施例中，电源200可以为高频电源，坩埚可以为冷坩埚。可以理解地，高频电源可以为冷坩埚熔炉玻璃固化物料加热提供高频能量，高频电源的故障将会导致水冷冷坩埚熔炉内的高温玻璃熔体迅速降温凝固，为保障高频能量的供给，本申请的实施例采用两台高频电源互为热备的方式保证冷坩埚熔炉的连续稳定运行，该电源切换装置100实现两台高频电源到一路汇流排输出的快速切换。

在本申请的一些实施例中，电源切换装置100还可以包括第一安装件130，第一安装件130用于安装所述支撑件110以及所述驱动件120，且所述驱动件120用于驱动所述支撑件110相对于所述第一安装件130移动。由此，使得整个电源切换装置100便于安装、运输等，提升用户体验。

在本申请的一些实施例中，每个所述电源200具有靠近所述坩埚300的第一端，处于与所述坩埚300对应的位置的所述电源200的所述第一端用于与所述坩埚300电连接以提供所述电能。由此，减少电源200与坩埚300之间的走线的长度以及复杂程度，从而提升用户体验。

在本申请的一些实施例中，每个所述电源200还具有远离所述坩埚300的第二端，至少两个相邻的所述电源200的所述第一端间的距离小于所述第二端间的距离。

由此，使得在切换向坩埚300供电的电源200时，驱动件120只需要驱动所述支撑件110移动较少的行程，并且，同时由于所述第二端间的距离较大，因此，提供了较大的维修电源200的空间，便于维修人员进行维修电源200的操作。

在本申请的一些实施例中，所述第一安装件130包括底板131、第一侧板132以及第二侧板133。

第一侧板132由所述底板131靠近所述坩埚300的边缘向上延伸；第二侧板133由所述底板131远离所述坩埚300的边缘向上延伸；所述第一侧板132以及所述第二侧板133用于对所述支撑件110的移动方向进行限制。也就是说，所述第一侧板132以及所述第二侧板133可以对所述支撑件110进行导向，避免支撑件110脱离运动的轨迹。

在本申请的一些实施例中，所述底板131包括第一边缘以及第二边缘，所述第一边缘以及所述第二边缘的布置方向与所述第一侧板132以及所述第二侧板133的布置方向垂直。所述第一安装件130还可以包括安装板134，安装板134由所述第一边缘以及所述第二边缘中的一个向上延伸，用于安装所述驱动件120。所述安装板134连接所述第一侧板132以及所述第二侧板133，由此，提高整个电源切换装置100的结构强度。

所述第一安装件130还可以包括止挡板，止挡板由所述第一边缘以及所述第二边缘中的另一个向上延伸，用于对所述支撑件110在所述第一边缘以及所述第二边缘的布置方向上的移动距离进行限制，从而避免支撑件脱离运动的轨迹。

所述支撑件110可以通过承载于所述第一侧板132以及所述第二侧板133以安装于所述第一安装件130。由此，简化了电源切换装置100的安装以及加工过程。

在本申请的一些实施例中，至少一个所述电源200具有位于所述第一侧板132和/或所述第二侧板133正上方的部分，由此，保证对电源200的支撑效果。

至少一个所述电源200包括至少一个防滑垫，所述至少一个防滑垫设置于所述电源200的底部，以减少所述电源200与所述支撑件110的滑动摩擦。也就是说，防滑垫可以减少所述电源200与所述支撑件110之间的滑动。

其中，每台电源200可以由整流机柜和逆变机柜组成，两机柜间使用柔性电缆连接，逆变机柜的末端采用水冷铜排的方式输出高频电流，主、备两台逆变机柜固定在支撑件110上，通过支撑件110的移动实现向坩埚300输送电能的电源的切换。

在一些实施例中，可以通过连接组件实现电源200与坩埚300的快速安装以及拆卸。所述电源200电连接开设有第一开孔的电源连接部，所述坩埚300电连接开设有第二开孔的受电连接部，其中，所述连接组件包括连接件以及至少一个偏心轮。连接件穿过所述第一开孔以及所述第二开孔，并具有伸出所述第一开孔远离所述第二开孔的一侧的第一端，以及伸出所述第二开孔远离所述第一开孔的一侧的第二端；每个所述偏心轮与所述第一端以及所述第二端中的一个转动连接，每个所述偏心轮的转动用于与所述第一端以及所述第二端中的另一个共同实现所述电源连接部与所述受电连接部的可拆卸连接，所述电源连接部与所述受电连接部的连接用于实现所述电源200的电能传递至所述坩埚300。连接组件的所述第一端以及所述第二端中与每个所述偏心轮转动连接的一个开设有固定孔。所述连接组件还可以包括旋转轴，旋转轴固定于所述固定孔，并与每个所述偏心轮转动连接，从而实现每个所述偏心轮与所述第一端以及所述第二端中的一个转动连接。所述至少一个偏心轮可以为沿所述旋转轴的轴线方向延伸的多个偏心轮。连接组件还可以包括第一固定件以及受力结构。第一固定件固定连接每个所述偏心轮，受力结构与所述第一固定件固定连接，用于接收使所述第一固定件旋转的外力，所述第一固定件的旋转用于实现每个所述偏心轮的旋转。在一些实施例中，所述受力结构与所述第一固定件可拆卸地固定连接。所述旋转轴设置有限位部，用于限制至少一个所述偏心轮在所述旋转轴的轴线方向上的移动。连接组件还可以包括至少一个第二固定件，每个所述第二固定件固定连接所述旋转轴，以及，所述电源连接部与所述受电连接部中靠近所述旋转轴的一个。

本申请的实施例一还提供了一种电源切换设备，图3是根据本申请实施例一的电源切换设备的第一状态的示意图；图4是根据本申请实施例一的电源切换设备的第二状态的示意图；图5是图3所示电源切换设备的俯视图。如图3、图4以及图5所示，第一状态以及第二状态表示支撑件110处于不同的位置状态。

电源切换设备包括上述任一所述电源切换装置100、至少两个电源200以及坩埚300。所述至少两个电源200支撑于所述电源切换装置100的所述支撑件110，坩埚300从处于与所述坩埚300对应的位置的所述电源200接收电能。关于所述电源切换装置100、至少两个电源200以及坩埚300的其他相关内容可以参考前述实施例，此处不再赘述。

可以理解地，电源200处于与坩埚300对应的位置才能向坩埚300提供电能。通过本申请实施例提供的这种电源切换设备可以在向坩埚300供电的电源故障时，快速切换电源，以使得另外一个电源200向坩埚300提供电能，从而不会严重影响坩埚300对物料的加热过程。

实施例二

放射性废物处理***还包括连接组件400，所述电源200电连接开设有第一开孔211的电源连接部210，所述坩埚300电连接开设有第二开孔311的坩埚连接部310。图6是根据本申请实施例二的电源200的结构示意图；图7是根据本申请实施例二的坩埚300的结构示意图。

所述连接组件400包括连接件410以及至少一个偏心轮420。连接件410穿过所述第一开孔211以及所述第二开孔311，并具有伸出所述第一开孔211远离所述第二开孔311的一侧的第一端411，以及伸出所述第二开孔311远离所述第一开孔211的一侧的第二端412。每个所述偏心轮420与所述第一端411以及所述第二端412中的一个转动连接，每个所述偏心轮420的转动用于与所述第一端411以及所述第二端412中的另一个共同实现所述电源连接部210与所述坩埚连接部310的可拆卸连接，所述电源连接部210与所述坩埚连接部310的连接用于实现所述电源200的电能传递至所述坩埚300。

图8是根据本申请实施例二的连接组件400与电源连接部210以及坩埚连接部310在第一状态时的剖视图；图9是根据本申请实施例二的连接组件400与电源连接部210以及坩埚连接部310在第二状态时的剖视图；图10是根据本申请实施例二的连接组件400的结构示意图。

可以理解地，偏心轮420具有远离其旋转中心的一端以及靠近其旋转中心的一端。当其转动得使得其远离其旋转中心的一端更靠近电源连接部210以及坩埚连接部310时，使得所述电源连接部210与所述坩埚连接部310连接，即图8中第一状态。当其转动得使得其靠近其旋转中心的一端更靠近电源连接部210以及坩埚连接部310时，使得所述电源连接部210与所述坩埚连接部310的可拆卸，即图9中第二状态。

若电源200产生故障，需要切换电源200时，通过转动偏心轮420，就可以使得所述电源连接部210与所述坩埚连接部310拆卸，从而可以更换电源200，以保障坩埚300能正常工作，便于实现坩埚300的电源200的切换。

可以理解地，坩埚可以为冷坩埚，冷坩埚是利用电源产生高频电流，再通过感应线圈（可以为高频感应线圈）转换成电磁流透入待加热物料内部形成涡流产生热量，实现物料的直接加热熔融。冷坩埚的腔体是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器，容器形状主要有圆形或椭圆形，冷坩埚工作时金属管内连续通冷却水，冷坩埚内熔融物的温度可高达2000℃以上，但腔体的壁面仍保持较低温度（一般小于200℃），使其在运行过程中物料在其内壁面形成低温区域形成一层固态的壳。冷坩埚不需要耐火材料，不用电极加热，形成的固态的壳可以减少物料对冷坩埚的腐蚀作用，延长冷坩埚的使用寿命，使得冷坩埚可以对腐蚀性物料进行处理，其中，冷坩埚的卸料口可以位于加热腔的底部。

冷坩埚工作时，感应线圈通入交变电流，在感应线圈内部和周围产生一个交变电磁场。由于冷坩埚的每根金属管之间彼此绝缘，所以每根管内都产生感应电流，相邻两管的截面上电流方向则相反，彼此在管间建立的磁场方向相同，向外表现为磁场增强效应。因此冷坩埚的每一缝隙处都是一个强磁场，冷坩埚如同强流器一样，将磁力线聚集到坩埚内的物料上，坩埚内的物料就被这个交变的磁场的磁力线所切割，坩埚内的物料中就产生感应电动势，由于感应电动势的存在，物料的熔体表面薄层内将形成封闭的电流回路，由于涡流回路产生大量的热，从而使物料熔化。

其中，冷坩埚可以用于两步法玻璃固化工艺，两步法玻璃固化工艺中，先使放射性待处理物料在回转煅烧炉中经过预处理，转化为泥浆或者固体粉末状态，然后将预处理后物料与玻璃基料一起加入冷坩埚，并在冷坩埚内熔融成玻璃，由此，可以避免放射性物质对环境的危害。

其中，回转煅烧炉传热过程主要包括炉内、炉壁和炉外三部分。回转炉内的温度依次分几个不同温度逐渐升高的区域，物料在炉内高温状态下持续时间长，炉内气体湍流程度高，搅拌效果好，且气、固体接触良好，物料在回转炉高温状态下持续时间长，有利于物料煅烧处理，炉内无移动的机械组件，操作稳定，控制方便，能实现连续出料，产生的二次废物较少，同时煅烧后的氧化物比表面积大，易于后续固化处理。

在本申请的一些实施例中，所述第一端411以及所述第二端412中与每个所述偏心轮420转动连接的一个开设有固定孔，所述连接组件400还包括旋转轴430，旋转轴430固定于所述固定孔，并与每个所述偏心轮420转动连接，从而实现每个所述偏心轮420与所述第一端411以及所述第二端412中的一个转动连接。

在本申请的一些实施例中，所述至少一个偏心轮420为沿所述旋转轴430的轴线方向延伸的多个偏心轮420。由此，使得所述电源连接部210与所述坩埚连接部310连接时，可以提高连接的效果。

在本申请的一些实施例中，连接组件400还包括第一固定件440以及受力结构450，第一固定件440固定连接每个所述偏心轮420。受力结构450与所述第一固定件440固定连接，用于接收使所述第一固定件440旋转的外力，所述第一固定件440的旋转用于实现每个所述偏心轮420的旋转。

具体地，固定件340可以为固定杆，受力结构450可以为手柄、手环等。由此，便于用户施力，提升用户体验。

在本申请的一些实施例中，所述受力结构450与所述第一固定件440可拆卸地固定连接。由此，便于受力结构450的维修以及更换等。

在本申请的一些实施例中，所述旋转轴430设置有限位部，限位部用于限制至少一个所述偏心轮420在所述旋转轴430的轴线方向上的移动。具体地，限位部可以为限位凸起或凹槽，从而避免偏心轮420脱离旋转轴430。

连接组件400还可以包括至少一个第二固定件，每个所述第二固定件固定连接所述旋转轴430，以及，所述电源连接部210与所述坩埚连接部310中靠近所述旋转轴430的一个，从而加强对旋转轴430的固定。

在本申请的一些实施例中，所述至少一个第二固定件为固定连接所述旋转轴430的轴线方向上不同区域的多个第二固定件，从而保证对旋转轴430的不同区域的固定效果。所述多个第二固定件可以等间隔均匀布置，从而使得在第二固定件的数量一定时，不会有某个区域的连接强度过低。

所述第一开孔211具有沿所述第一开孔211以及所述第二开孔311的布置方向布置的第一开口以及第二开口；所述第二开孔311具有沿所述第一开孔211以及所述第二开孔311的布置方向布置的第三开口以及第四开口；所述第一开孔211还具有连接部分所述第一开口以及部分所述第二开口的第五开口，所述第二开孔311还具有连接部分所述第三开口以及部分所述第四开口的第六开口，所述第五开口与所述第六开口的位置对应，以提供所述连接件410脱离至所述第一开孔211以及所述第二开孔311外的通道。由此，便于连接组件400与电源连接部210以及坩埚连接部310的安装以及拆卸。

本申请的实施例还提供了一种坩埚***，坩埚***包括电源200、坩埚300以及上述任一连接组件400。

电源200电连接开设有第一开孔211的电源连接部210，坩埚300电连接开设有第二开孔311的坩埚连接部310，连接组件400用于实现所述电源连接部210与所述坩埚连接部310的可拆卸连接，所述电源连接部210与所述坩埚连接部310的连接用于实现所述电源200的电能传递至所述坩埚300。关于所述电源200、坩埚300以及连接组件400的其他相关内容可以参考前述实施例，此处不再赘述。

所述坩埚300可以包括腔体320以及感应器330。所述腔体320限定出用于对物料进行加热的加热腔。所述感应器330环绕所述加热腔，并配置成在所述电源连接部210与所述坩埚连接部310连接时，接收来自所述电源200的电能，以产生对所述加热腔内的物料进行加热的磁场。

若电源200产生故障，需要切换电源200时，通过转动偏心轮420，就可以使得所述电源连接部210与所述坩埚连接部310拆卸，从而可以更换电源200，以保障坩埚300能正常工作，便于实现坩埚300的电源200的切换。

实施例三

本申请的实施例首先提供了一种用于容纳装置500的坩埚连接装置600，所述容纳装置500包括容纳件510以及分隔件520，所述分隔件520将所述容纳件510限定出的内部空间分隔为容纳电源200的第一子空间511以及容纳坩埚300的第二子空间512，且所述分隔件520开设有用于连通所述第一子空间511以及所述第二子空间512的开孔521。

图11是根据本申请实施例三的容纳装置500的结构示意图，图12是根据本申请实施例三的容纳装置500、电源200、坩埚300以及坩埚连接装置600的装配图，图13是根据本申请实施例三的坩埚连接装置600的结构示意图。

其中，容纳件510以及分隔件520可以由能够屏蔽放射性物质的材料制成，例如，可以由水泥、混凝土等材料制成，从而可以避免坩埚300对放射性物料进行加热处理时，放射性物质进入电源200对应的空间。可以理解地，在坩埚40的运行过程中，可能需要操作人员对电源进行操作，例如，进行控制、调整、维修、切换等各种操作，若，放射性物质进入电源200对应的空间，则会对操作人员的生命安全造成威胁。

所述坩埚连接装置600包括第二安装件610以及连接件。第二安装件610安装于所述开孔521处，以封闭所述开孔521，所述第二安装件610开设有安装孔613，所述安装孔613具有延伸方向不同的多个孔段。连接件部分穿过所述安装孔613，用于实现所述电源200与所述坩埚300的电连接，以使所述电源200的电能经所述连接件传递至所述坩埚300，以使所述坩埚300对放射性物料进行加热处理。

本申请的实施例提供的这种坩埚连接装置600在实现所述电源200与所述坩埚300的电连接的同时，还能通过延伸方向不同的多个孔段避免放射性物质进入电源200对应的空间，且坩埚连接装置600安装方便，能便捷地使得不同空间的电源200以及坩埚300实现电连接。

可以理解地，坩埚300可以为冷坩埚，冷坩埚是利用电源产生高频电流，再通过感应线圈（可以为高频感应线圈）转换成电磁流透入待加热物料内部形成涡流产生热量，实现物料的直接加热熔融。冷坩埚的腔体是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器，容器形状主要有圆形或椭圆形，冷坩埚工作时金属管内连续通冷却水，冷坩埚内熔融物的温度可高达2000℃以上，但腔体的壁面仍保持较低温度（一般小于200℃），使其在运行过程中物料在其内壁面形成低温区域形成一层固态的壳。冷坩埚不需要耐火材料，不用电极加热，形成的固态的壳可以减少物料对冷坩埚的腐蚀作用，延长冷坩埚的使用寿命，使得冷坩埚可以对腐蚀性物料进行处理，其中，冷坩埚的卸料口可以位于加热腔的底部。

冷坩埚工作时，感应线圈通入交变电流，在感应线圈内部和周围产生一个交变电磁场。由于冷坩埚的每根金属管之间彼此绝缘，所以每根管内都产生感应电流，相邻两管的截面上电流方向则相反，彼此在管间建立的磁场方向相同，向外表现为磁场增强效应。因此冷坩埚的每一缝隙处都是一个强磁场，冷坩埚如同强流器一样，将磁力线聚集到坩埚内的物料上，坩埚内的物料就被这个交变的磁场的磁力线所切割，坩埚内的物料中就产生感应电动势，由于感应电动势的存在，物料的熔体表面薄层内将形成封闭的电流回路，由于涡流回路产生大量的热，从而使物料熔化。

其中，冷坩埚可以用于两步法玻璃固化工艺，两步法玻璃固化工艺中，先使放射性待处理物料在回转煅烧炉中经过预处理，转化为泥浆或者固体粉末状态，然后将预处理后物料与玻璃基料一起加入冷坩埚，并在冷坩埚内熔融成玻璃，由此，可以避免放射性物质对环境的危害。

回转煅烧炉传热过程主要包括炉内、炉壁和炉外三部分。回转炉内的温度依次分几个不同温度逐渐升高的区域，物料在炉内高温状态下持续时间长，炉内气体湍流程度高，搅拌效果好，且气、固体接触良好，物料在回转炉高温状态下持续时间长，有利于物料煅烧处理，炉内无移动的机械组件，操作稳定，控制方便，能实现连续出料，产生的二次废物较少，同时煅烧后的氧化物比表面积大，易于后续固化处理。

在本申请的一些实施例中，所述连接件可以包括第一子连接件620、第二子连接件630以及第三子连接件。第一子连接件620设置于所述第二安装件610朝向所述第一子空间511的一端，用于与所述电源200电连接；第二子连接件630设置于所述第二安装件610朝向所述第二子空间512的一端，用于与所述坩埚300电连接；第三子连接件穿过所述安装孔613，并电连接所述第一子连接件620以及所述第二子连接件630。这种连接件结构简单，可以理解地，第一子连接件620、第二子连接件630以及第三子连接件可以一体成型，从而简化装配流程。

其中，第一子连接件620、第二子连接件630以及第三子连接件可以都为导线，且第一子连接件620可以由所述第二安装件610朝向所述第一子空间511的一端延伸一定长度，第二子连接件630可以由所述第二安装件610朝向所述第二子空间512的一端延伸一定长度，从而便于对电源200以及坩埚300的位置进行调整，从而提升用户体验。

所述安装孔613可以具有第一开口611以及第二开口612，所述安装孔613与所述第一子空间511通过所述第一开口611连通，所述安装孔613与所述第二子空间512通过所述第二开口612连通。且所述第一开口611与所述第二开口612的布置方向不同于所述第一子空间511与所述第二子空间512的布置方向。

图14是根据本申请实施例三的一个第二安装件的剖视图。如图14所示，在一些实施例中，所述多个孔段包括具有所述第一开口611的第一孔段414以及具有所述第二开口612的第二孔段415，所述第一孔段414与所述第二孔段415相邻。由此，使得第二安装件在避免放射性物质进入电源200对应的空间的同时，还能具有相对简单的结构，便于制造，提高制造的效率。

在一些实施例中，所述第一孔段414的延伸方向不同于所述第一子空间511与所述第二子空间512的布置方向。在另一些实施例中，所述第二孔段415的延伸方向不同于所述第一子空间511与所述第二子空间512的布置方向。由此，使得所述多个孔段的整体长度较长，延长放射性物质进入电源200对应的区域的路径，避免放射性物质进入电源200对应的区域。

如图14所示，所述第二安装件610可以包括多个区段416，所述多个区段416与所述多个孔段一一对应，所述多个区段416通过拼接组成所述第二安装件610。即一个区段416形成有一个孔段，由此，便于所述多个孔段的加工，且不同数量的区段416可以组合以适应不同厚度的分隔件520。

图15是根据本申请实施例三的另一个安装件的剖视图。如图15所示，第二安装件610可以包括第一子安装件417以及第二子安装件418。

第一子安装件417限定出具有部分所述第一开口611以及部分所述第二开口612的第一子安装孔。第二子安装件418限定出具有另一部分所述第一开口611以及另一部分所述第二开口612的第二子安装孔。所述第一子安装件417与所述第二子安装件418通过拼接组成所述第二安装件610，并使所述第一子安装孔与所述第二子安装孔拼接组成所述安装孔613。由此，便于所述多个孔段的加工。

在本申请的一些实施例中，坩埚连接装置600还可以包括密封件，密封件设置于所述第二安装件610上与所述开孔521对应的位置处，以使所述第二安装件610通过所述密封件实现与所述分隔件520的密封连接。密封件可以进一步避免放射性物质进入电源200对应的区域。具体地，密封件可以为橡胶垫圈等。

本申请的实施例还提供了一种用于容纳装置500的物料处理设备，所述容纳装置500包括容纳件510以及分隔件520，所述分隔件520将所述容纳件510限定出的内部空间分隔为第一子空间511以及第二子空间512，且所述分隔件520开设有用于连通所述第一子空间511以及所述第二子空间512的开孔521。其中，所述物料处理设备包括电源200、坩埚300以及上述任一坩埚连接装置600。

电源200设置于所述第一子空间511，坩埚300设置于所述第二子空间512。坩埚连接装置600的第二安装件610安装于所述开孔521处，以封闭所述开孔521，所述坩埚连接装置600的连接件用于实现所述电源200与所述坩埚300的电连接，以使所述电源200的电能经所述连接件传递至所述坩埚300，以使所述坩埚300对放射性物料进行加热处理。

其中，容纳装置500、电源200、坩埚300等其他相关内容可以参照前述实施例，此处不再赘述。本申请的实施例提供的这种物料处理设置在实现所述电源200与所述坩埚300的电连接的同时，还能通过延伸方向不同的多个孔段避免放射性物质进入电源200对应的空间，且坩埚连接装置600安装方便，能便捷地使得不同空间的电源200以及坩埚300实现电连接。

本申请的实施例还提供了一种物料处理***，物料处理***包括容纳装置500、电源200、坩埚300以及上述任一坩埚连接装置600。

容纳装置500包括容纳件510以及分隔件520，所述分隔件520将所述容纳件510限定出的内部空间分隔为第一子空间511以及第二子空间512，且所述分隔件520开设有用于连通所述第一子空间511以及所述第二子空间512的开孔521。电源200设置于所述第一子空间511。坩埚300设置于所述第二子空间512。所述坩埚连接装置600的第二安装件610安装于所述开孔521处，以封闭所述开孔521，所述坩埚连接装置600的连接件用于实现所述电源200与所述坩埚300的电连接，以使所述电源200的电能经所述连接件传递至所述坩埚300，以使所述坩埚300对放射性物料进行加热处理。

其中，容纳装置500、电源200、坩埚300等其他相关内容可以参照前述实施例，此处不再赘述。本申请的实施例提供的这种物料处理***在实现所述电源200与所述坩埚300的电连接的同时，还能通过延伸方向不同的多个孔段避免放射性物质进入电源200对应的空间，且坩埚连接装置600安装方便，能便捷地使得不同空间的电源200以及坩埚300实现电连接。

实施例四

本发明实施例所提供的功率控制方法可以应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程。这种控制方法可以用于上述任一种放射性废物处理***的电源200的功率控制方法，坩埚300可以为冷坩埚10。

图16是根据本申请实施例四的冷坩埚的结构示意图。其包括冷坩埚10，冷坩埚10外侧围绕有感应线圈12，感应线圈12与电源（图中未示出）连接。向冷坩埚10内加入玻璃20以及加热材料30后，可以开启感应线圈12的电源，以使感应线圈12在冷坩埚内产生电磁场，加热材料30在电磁场的作用下发热甚至燃烧，玻璃20在加热材料30的加热下开始熔融并形成一定的玻璃熔体，所述玻璃熔体可以在电磁场的感应加热下逐渐扩大至玻璃20完全熔融。在这一玻璃熔融的过程中，可以对感应线圈12的电源的功率进行控制。

图17是根据本申请实施例四的功率控制方法的流程图。如图17所示，本实施例中的方法，可以包括以下步骤。

步骤S110、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。

具体地，所述电源可以为高频电源，用于为感应线圈12提供电流以使感应线圈12在冷坩埚10内产生电磁场。一般地，电源的功率越大，感应线圈12所产生的电磁场的强度越大。控制冷坩埚10的感应线圈12的电源以初始功率P ₀开启，感应线圈12可以在冷坩埚10内产生初始强度的电磁场，在该电磁场下，冷坩埚10内的加热材料30被感应加热并燃烧，其生成的热量对与加热材料30接触的玻璃进行加热，使玻璃开始熔融并形成一定的玻璃熔体。并且，形成的玻璃熔体也可以在该电磁场下被感应加热并逐渐扩大。其中，所述初始功率P₀可以根据加热材料的性质、玻璃的性质等条件进行选择，本实施例对初始功率P ₀的具体数值并不进行限制。

步骤S120、控制所述电源以所述初始功率运行至第一预定时间后，将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率。

当所述电源以初始功率P ₀开启后，控制所述电源以该初始功率P ₀运行至第一预定时间t ₁，然后将所述电源的功率升高，直至电源的功率升高至第一预定功率P ₁。

可选的，可以基于所述冷坩埚10内的玻璃20的熔融速率，来确定所述第一预定时间t ₁。在所述电源以初始功率P ₀运行时，加热材料30被加热至燃烧使玻璃开始熔融，当加热材料30完全燃尽后，不再提供热量给玻璃，玻璃只能在电磁场的感应加热下熔融，此时玻璃的熔融速率会明显减小，并且此时的电源功率为初始功率P ₀，并不适于玻璃熔融，玻璃的熔融速率会逐渐减小。为了扩大玻璃熔体并且使玻璃快速熔融，以减少整个玻璃熔融过程的时间，可以控制所述电源以初始功率运行至第一预定时间后，将电源的功率升高，该第一预定时间t ₁可以根据冷坩埚10内玻璃的熔融速率来确定。

具体地，当电源以所述初始速率P ₀运行至所述玻璃的熔融速率小于或等于预设速率阈值时，可以将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率P ₁。即，电源运行至所述第一预定时间t ₁时，所述玻璃的熔融速率小于或等于预设速率阈值，此时，将电源的功率升高，以使电源的功率适于玻璃熔融，进而加快玻璃熔融的速率。需要说明的是，预设速率阈值以及第一预定功率P ₁可以根据实际的生产需求进行合理选择，本实施例对预设速率阈值和第一预定功率并不进行限制。

步骤S130、控制所述电源以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率。

当将电源的功率升高至第一预定功率P ₁后，控制所述电源以第一预定功率P ₁运行至第二预定时间t ₂，然后将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率P₂。

可选的，可以基于所述冷坩埚10内的玻璃熔体的温度，来确定所述第二预定时间t₂。当所述电源以第一预定功率P ₁运行时，冷坩埚10内的玻璃不断的熔融形成玻璃熔体，并且玻璃熔体的温度会不断升高。为了防止冷坩埚10内的玻璃熔体的温度过高，可以降低电源的功率以减缓玻璃熔融的速率，使冷坩埚10内的玻璃熔体温度不再继续升高。

具体地，当电源以所述第一预定功率P ₁运行至所述玻璃熔体的温度大于或等于预设温度阈值时，可以将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率P ₂。即，所述电源运行至所述第二预定时间t ₂时，所述玻璃熔体的温度大于或等于预设速率阈值，此时，将电源的功率降低，以减缓玻璃熔融的速率，防止玻璃熔体的温度过高。需要说明的是，预设温度阈值以及第二预定功率P ₂可以根据冷坩埚的设计参数以及实际的生产需求进行合理选择，本实施例对预设温度阈值和第二预定功率并不进行限制。

步骤S140、控制所述电源以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

当将所述电源的功率降低至第二预定功率P ₂时，可以控制所述电源以所述第二预定功率P ₂运行，直至冷坩埚10内的玻璃20完全熔融，以完成玻璃熔融过程。

在一些实施例中，所述第二预定功率大于所述初始功率。当电源以初始功率P ₀运行时，主要是用于对冷坩埚10内的加热材料进行感应加热。将第二预定功率P ₂设置为大于初始功率P ₀，使电源的功率较高，并且适于玻璃的熔融，可以在防止玻璃熔体的温度过高的同时，使玻璃以较快的速率熔融。

采用本实施例中的方法对感应线圈的功率进行控制，由于在玻璃熔融过程中，电源并没有持续以较高的功率运行，可以减少电力的消耗，并且电源也没有持续以较低的功率运行，可以平衡玻璃熔融的用时和电力的消耗，以较短的时间和较少的电力消耗完成冷坩埚内的玻璃熔融过程，以启动对待处理的放射性废物的熔炼。

需要说明的是，可以采用任何方法将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率P ₁。

可选的，所述将所述电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，可以包括：将所述电源的功率直接调整为所述第一预定功率，或者，将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率。其中，将所述电源的功率逐渐升高至第一预定功率时，也可以采用任意方法来控制电源的功率逐渐升高，例如，将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率，或者，将所述电源的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率。

同样地，也可以采用任何方法将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率P ₂。

可选的，所述将所述电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，可以包括：将所述电源的功率直接调整为所述第二预定功率，或者，将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率。其中，将所述电源的功率逐渐降低至第二预定功率时，也可以采用任意方法来控制电源的功率逐渐降低，例如，将所述电源的功率阶梯式地降低至第二预定功率，或者，将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率。

在一些实施方式中，玻璃熔融过程中所使用的加热材料可以为铝热剂或者石墨材料。

需要说明的是，本实施例中的功率控制方法不仅可以用于玻璃原料熔融过程中，还可以用于玻璃体的熔融过程中。其中玻璃体为玻璃原料或者玻璃原料和待处理放射性废物在冷坩埚内熔融后由于失去加热源而冷却固化形成的玻璃体。

图18是根据本申请实施例四的第一种功率随时间变化的示意图。如图18所示，本实施例中的功率控制方法包括以下步骤。

步骤S111、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率P ₀开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。

步骤S121、控制所述电源以所述初始功率P ₀运行至第一预定时间t ₁后，将所述电源的功率直接调整为所述第一预定功率P ₁。

步骤S131、控制所述电源以所述第一预定功率P ₁运行至第二预定时间t ₂后，将所述电源的功率直接调整为所述第二预定功率P ₂。

步骤S141、控制所述电源以第二预定功率P ₂运行，直至所述玻璃完全熔融。

具体地，首先控制电源以初始功率P ₀开启，例如P ₀为50kW，然后控制电源以该初始功率P ₀运行至第一预定时间，该第一预定时间t ₁可以根据冷坩埚内玻璃的熔融速率确定，例如可以为20分钟。在电源运行至第一预定时间t ₁时，将电源的功率直接调整为第一预定功率P ₁，该第一预定功率可以根据冷坩埚的运行参数、玻璃性质等进行选择，例如，可以为120kW，然后控制电源以该第一预定功率P ₁运行至第二预定时间。该第二预定时间t ₂可以根据冷坩埚内玻璃熔体的温度确定，例如可以为60分钟。接着将电源的功率直接调整为第二预定功率P ₂，该第二预定功率可以根据冷坩埚的运行参数、玻璃性质、玻璃熔体温度等条件进行选择，例如，可以为90kW。最后控制电源以该第二预定功率P ₂运行，直至冷坩埚内的玻璃完全熔融。

图19是根据本申请实施例四的第二种功率随时间变化的示意图。如图19所示，本实施例中的功率控制方法包括以下步骤。

步骤S112、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率P ₀开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。

步骤S122、控制所述电源以所述初始功率P ₀运行至第一预定时间t ₁后，将所述电源的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率P ₁。

具体地，当电源运行至第一预定时间时，可以控制电源的功率从初始功率P ₀线性升高至第一预定功率P ₁，功率升高的速率可以为第一速率，例如，10kW/min。需要说明的是，所述第一速率可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，本实施中不进行限制。

步骤S132、控制所述电源以所述第一预定功率P ₁运行至第二预定时间t ₂后，将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率P ₂。

具体地，当电源运行至第二预定时间时，可以控制电源的功率从第一预定功率P ₁线性降低至第二预定功率P ₂，功率降低的速率可以为第二速率，例如，5kW/min。需要说明的是，所述第二速率可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，第二速率可以与所述第一速率相同，也可以不同于第一速率，本实施中不进行限制。

步骤S142、控制所述电源以第二预定功率P ₂运行，直至所述玻璃完全熔融。

此外，本实施例中的其他过程与实施例一中的过程相同，此处，不再赘述。

图20是根据本申请实施例四的第三种功率随时间变化的示意图。如图20所示，本实施例中的功率控制方法与实施例二的不同之处在于，在步骤S122中，将电源的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率时，采用了不同的方法控制电源的功率升高。

在控制所述电源以所述初始功率P ₀运行至第一预定时间t ₁后，将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率P ₁。具体地，当电源运行至第一预定时间时，控制电源的功率从初始功率P ₀阶梯式地升高至第一预定功率P ₁，可以每过一预定时间段后控制电源功率升高预定值，例如，每过2分钟升高20kW。需要说明的是，所述预定时间段和所述预定值可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，另外，在不同的时间段内，升高的预定值可以相同，也可以不同，本实施中不进行限制。

此外，本实施例中的其他过程与实施例二中的过程相同，此处，不再赘述。

图21是根据本申请实施例四的第四种功率随时间变化的示意图。如图21所示，本实施例中的功率控制方法与实施例一的不同之处在于，在步骤S131中，将电源的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率时，采用了不同的方法控制电源的功率降低。

当控制所述电源以所述第一预定功率P ₁运行至第二预定时间t ₂后，将所述电源的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率P ₂。具体地，当电源运行至第二预定时间t ₂时，可以控制电源的功率从第一预定功率P ₁线性降低至第二预定功率P ₂，功率降低的速率可以为第二速率，例如，5kW/min。需要说明的是，所述第二速率可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，本实施中不进行限制。

此外，本实施例中的其他过程与实施例一中的过程相同，此处，不再赘述。

图22是根据本申请实施例四的第五种功率随时间变化的示意图。如图22所示，本实施例中的功率控制方法包括以下步骤。

步骤S115、控制冷坩埚的感应线圈的电源以初始功率P ₀开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。

步骤S125、控制所述电源以所述初始功率P ₀运行至第一预定时间t ₁后，将所述电源的功率阶梯式地升高至第一预定功率P ₁。

步骤S135、控制所述电源以所述第一预定功率P ₁运行至第二预定时间t ₂后，将所述电源的功率阶梯式地降低至第二预定功率P ₂。

具体地，当电源运行至第一预定时间时，控制电源的功率从第一预定功率P ₁阶梯式地升高至第二预定功率P ₂，可以在每过一预定时间段后控制电源功率降低预定值，例如，每过3分钟降低10kW。需要说明的是，所述预定时间段和所述预定值可以根据实际的生产需要和冷坩埚的运行参数等条件进行设置，另外，在不同的时间段内，降低的预定值可以相同，也可以不同，本实施中不进行限制。

步骤S145、控制所述电源以第二预定功率P ₂运行，直至所述玻璃完全熔融。

此外，本实施例中的其他过程与实施例三中的过程相同，此处，不再赘述。

实施例五

本发明实施例所提供的功率控制方法可以应用于采用冷坩埚进行放射性废物玻璃固化中的玻璃熔融过程。这种控制方法可以用于上述任一种放射性废物处理***的电源200的功率控制方法，坩埚300可以为冷坩埚10。图23是根据本申请实施例五的功率控制方法的流程图。如图23所示，本实施的功率控制方法具体包括以下步骤。

步骤S210、控制冷坩埚的感应线圈的电源以预设功率开启，所述电源开启后所述感应线圈在所述冷坩埚内产生电磁场，以使所述冷坩埚内的玻璃开始熔融。

步骤S220、控制所述电源以所述预设功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

具体地，在向所述冷坩埚10内加入玻璃和加热材料之后，控制冷坩埚的感应线圈12的电源以预设功率开启，感应线圈12可以在冷坩埚10内产生预设强度的电磁场，所述加热材料在所述电磁场的作用下被感应加热并燃烧并产生热量，其生成的热量对与加热材料30接触的玻璃进行加热，使玻璃开始熔融并形成一定的玻璃熔体。并且，该预设功率也适于对玻璃进行熔融，形成的玻璃熔体也可以在该电磁场下被感应加热并逐渐扩大。控制电源的功率持续以所述预设功率运行，直至冷坩埚内的玻璃完全熔融，即可完成玻璃熔融过程，以启动对待处理放射性废物的熔炼。

其中，可以基于所述加热材料的性质、所述加热材料的加入量以及所述玻璃的性质中的至少一种，来确定所述预设功率。在相同的加入量下，不同加热材料所产生的热量有所不同，从而不同的加热材料所能够熔融的玻璃质量也不同，并且不同性质的玻璃熔融所需的热量也不相同。根据所述加热材料的性质、所述加热材料的加入量以及所述玻璃的性质，来确定所述预设功率，使得冷坩埚内的玻璃能够在该预设功率下完全熔融。

本实施例控制电源持续以预设功率运行直至冷坩埚内的玻璃完全熔融，可以减少玻璃熔融所需的时间，并且，在玻璃熔融过程中，无需操作人员对电源的功率进行调整，减少了人工操作量，采用本实施例的功率控制方法，可以在较短的时间和较少的人工干预下完全冷坩埚内玻璃的熔融过程。

在一些实施方式中，所述加热材料可以为铝热剂或者石墨材料。其中，铝热剂包括按比例混合的第一金属和第二金属氧化物，并且第一金属比第二金属的性质活泼。第一金属可以包括铝、镁和钛中的一种，第二金属氧化物可以包括三氧化二铁、四氧化三铁和氧化铜中的一种。在本实施例中，对第一金属和第二金属氧化物的种类并不进行限制，在其他实施方式中，也可以为其他种类的金属和金属氧化物，例如，第二金属的氧化物还可以为三氧化二铬或者二氧化锰等。此外，按比例混合第一金属和第二金属氧化物时，可以是按照所述铝热剂发生铝热反应时的化学计量系数为摩尔比来混合第一金属和第二金属氧化物。当然，在其他实施方式中，也可以采用其他比例。

当采用铝热剂作为加热材料时，无需向冷坩埚内输入氧气，铝热剂即可在电磁场的作用下被逐渐加热至燃烧，并发生铝热反应，铝热反应能够产生大量的热量，使得与铝热剂接触的玻璃开始熔融，形成一定的玻璃熔体。本实施例采用铝热剂作为加热材料，铝热剂是磁感应的良导体，其对强磁场的依赖性较弱，可以放置在冷坩埚中较为宽泛的磁场区域内，无需严格控制加热材料在冷坩埚内的放置位置，即可被感应加热以实现对玻璃的加热和熔融。

在一些实施方式中，所述石墨材料可以包括石墨片、石墨环或者石墨球。当采用石墨材料作为加热材料时，石墨材料在电磁场的作用下被逐渐加热至燃烧，产生的热量可以使与石墨材料接触的玻璃熔融，并开始形成玻璃熔体。

需要说明的是，本实施例中所使用的铝热剂可以为颗粒状和/或粉末状，石墨材料可以为小尺寸的多个石墨球。由于加热材料的尺寸较小，可以通过冷坩埚10的盖体11上所开设的投料口13加入到冷坩埚内，不需要完全拆开冷坩埚，即可将加热材料加入至冷坩埚内，操作简单，极大地减少了操作工序。此外，当采用多个石墨球作为加热材料时，相比于相同质量的石墨环等大尺寸材料，无需向冷坩埚内输入氧气，多个石墨球即可在电磁场和冷坩埚内空气的作用下被逐渐加热至燃烧，操作简单。

在一些实施方式中，所述冷坩埚10内的玻璃20可以是玻璃原料或者玻璃体。其中，玻璃体为玻璃原料或者玻璃原料和待处理放射性废物在冷坩埚内熔融后由于失去加热源而冷却固化形成的玻璃体。在玻璃固化过程中，可能出现由于故障、停电等原因不得不停机的情况，此时，冷坩埚内的玻璃原料可能未完全熔融，或者玻璃原料和待处理放射性废物还未熔炼完全，或者冷坩埚内残留有未熔炼完全的玻璃原料和待处理放射性废物，由于失去加热源，冷坩埚内的物质冷却固化而形成了玻璃体，而玻璃体的再次熔融较为困难。本实施例中的功率控制方法不仅可以用于玻璃原料熔融过程中，还可以用于玻璃体的熔融过程中。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (52)

1.一种放射性废物处理***，其中，包括煅烧装置和熔融***，所述熔融***包括坩埚（300）和电源（200），放射性废物进入到所述煅烧装置中进行煅烧转形，得到的物料再与玻璃基料一同进入到所述坩埚（300）中进行熔融并形成熔融玻璃，所述电源（200）用于向所述坩埚（300）提供电能；

还包括连接组件（400），所述电源（200）电连接开设有第一开孔（211）的电源连接部（210），所述坩埚（300）电连接开设有第二开孔（311）的坩埚连接部（310），所述连接组件（400）包括：

连接件（410），穿过所述第一开孔（211）以及所述第二开孔（311），并具有伸出所述第一开孔（211）远离所述第二开孔（311）的一侧的第一端（411），以及伸出所述第二开孔（311）远离所述第一开孔（211）的一侧的第二端（412）；

至少一个偏心轮（420），每个所述偏心轮（420）与所述第一端（411）以及所述第二端（412）中的一个转动连接，每个所述偏心轮（420）的转动用于与所述第一端（411）以及所述第二端（412）中的另一个共同实现所述电源连接部（210）与所述坩埚连接部（310）的可拆卸连接，所述电源连接部（210）与所述坩埚连接部（310）的连接用于实现所述电源（200）的电能传递至所述坩埚（300）。

2.根据权利要求1所述的放射性废物处理***，其中，还包括电源切换装置（100），所述电源切换装置（100）包括：

支撑件（110），用于支撑至少两个电源（200）；

驱动件（120），用于驱动所述支撑件（110）移动，以调整所述至少两个电源（200）的位置，任一个所述电源（200）通过所述支撑件（110）的移动具有与坩埚（300）对应的位置，处于与所述坩埚（300）对应的位置的所述电源（200）用于向所述坩埚（300）提供电能。

3.根据权利要求2所述的放射性废物处理***，其中，所述电源切换装置（100）还包括：

第一安装件（130），用于安装所述支撑件（110）以及所述驱动件（120），且所述驱动件（120）用于驱动所述支撑件（110）相对于所述第一安装件（130）移动。

4.根据权利要求3所述的放射性废物处理***，其中，

每个所述电源（200）具有靠近所述坩埚（300）的第一端，处于与所述坩埚（300）对应的位置的所述电源（200）的所述第一端用于与所述坩埚（300）电连接以提供所述电能。

5.根据权利要求4所述的放射性废物处理***，其中，

每个所述电源（200）还具有远离所述坩埚（300）的第二端，至少两个相邻的所述电源（200）的所述第一端间的距离小于所述第二端间的距离。

6.根据权利要求3所述的放射性废物处理***，其中，所述第一安装件（130）包括：

底板（131）；

第一侧板（132），由所述底板（131）靠近所述坩埚（300）的边缘向上延伸；

第二侧板（133），由所述底板（131）远离所述坩埚（300）的边缘向上延伸；

所述第一侧板（132）以及所述第二侧板（133）用于对所述支撑件（110）的移动方向进行限制。

7.根据权利要求6所述的放射性废物处理***，其中，所述底板（131）包括第一边缘以及第二边缘，所述第一边缘以及所述第二边缘的布置方向与所述第一侧板（132）以及所述第二侧板（133）的布置方向垂直；所述第一安装件（130）还包括：

安装板（134），由所述第一边缘以及所述第二边缘中的一个向上延伸，用于安装所述驱动件（120）。

8.根据权利要求7所述的放射性废物处理***，其中，

所述安装板（134）连接所述第一侧板（132）以及所述第二侧板（133）。

9.根据权利要求7所述的放射性废物处理***，其中，所述第一安装件（130）还包括：

止挡板，由所述第一边缘以及所述第二边缘中的另一个向上延伸，用于对所述支撑件（110）在所述第一边缘以及所述第二边缘的布置方向上的移动距离进行限制。

10.根据权利要求6所述的放射性废物处理***，其中，

所述支撑件（110）通过承载于所述第一侧板（132）以及所述第二侧板（133）以安装于所述第一安装件（130）。

11.根据权利要求10所述的放射性废物处理***，其中，

至少一个所述电源（200）具有位于所述第一侧板（132）和/或所述第二侧板（133）正上方的部分。

12.根据权利要求2所述的放射性废物处理***，其中，至少一个所述电源（200）包括：

至少一个防滑垫，设置于所述电源（200）的底部，以减少所述电源（200）与所述支撑件（110）的滑动摩擦。

13.根据权利要求1所述的放射性废物处理***，其中，所述第一端（411）以及所述第二端（412）中与每个所述偏心轮（420）转动连接的一个开设有固定孔，所述连接组件（400）还包括：

旋转轴（430），固定于所述固定孔，并与每个所述偏心轮（420）转动连接，从而实现每个所述偏心轮（420）与所述第一端（411）以及所述第二端（412）中的一个转动连接。

14.根据权利要求13所述的放射性废物处理***，其中，

所述至少一个偏心轮（420）为沿所述旋转轴（430）的轴线方向延伸的多个偏心轮（420）。

15.根据权利要求14所述的放射性废物处理***，其中，所述连接组件（400）还包括：

第一固定件（440），固定连接每个所述偏心轮（420）；

受力结构（450），与所述第一固定件（440）固定连接，用于接收使所述第一固定件（440）旋转的外力，所述第一固定件（440）的旋转用于实现每个所述偏心轮（420）的旋转。

16.根据权利要求15所述的放射性废物处理***，其中，

所述受力结构（450）与所述第一固定件（440）可拆卸地固定连接。

17.根据权利要求13所述的放射性废物处理***，其中，

所述旋转轴（430）设置有限位部，用于限制至少一个所述偏心轮（420）在所述旋转轴（430）的轴线方向上的移动。

18.根据权利要求13所述的放射性废物处理***，其中，所述连接组件（400）还包括：

至少一个第二固定件，每个所述第二固定件固定连接所述旋转轴（430），以及，所述电源连接部（210）与所述坩埚连接部（310）中靠近所述旋转轴（430）的一个。

19.根据权利要求18所述的放射性废物处理***，其中，

所述至少一个第二固定件为固定连接所述旋转轴（430）的轴线方向上不同区域的多个第二固定件。

20.根据权利要求19所述的放射性废物处理***，其中，

所述多个第二固定件等间隔均匀布置。

21.根据权利要求1所述的放射性废物处理***，其中，

所述第一开孔（211）具有沿所述第一开孔（211）以及所述第二开孔（311）的布置方向布置的第一开口以及第二开口；

所述第二开孔（311）具有沿所述第一开孔（211）以及所述第二开孔（311）的布置方向布置的第三开口以及第四开口；

所述第一开孔（211）还具有连接部分所述第一开口以及部分所述第二开口的第五开口，所述第二开孔（311）还具有连接部分所述第三开口以及部分所述第四开口的第六开口，所述第五开口与所述第六开口的位置对应，以提供所述连接件（410）脱离至所述第一开孔（211）以及所述第二开孔（311）外的通道。

22.根据权利要求1所述的放射性废物处理***，其中，还包括用于容纳装置（500）的坩埚连接装置（600），所述容纳装置（500）包括容纳件（510）以及分隔件（520），所述分隔件（520）将所述容纳件（510）限定出的内部空间分隔为容纳电源（200）的第一子空间（511）以及容纳坩埚（300）的第二子空间（512），且所述分隔件（520）开设有用于连通所述第一子空间（511）以及所述第二子空间（512）的开孔（521），其中，所述坩埚连接装置（600）包括：

第二安装件（610），安装于所述开孔（521）处，以封闭所述开孔（521），所述第二安装件（610）开设有安装孔（613），所述安装孔（613）具有延伸方向不同的多个孔段；

连接件，部分穿过所述安装孔（613），用于实现所述电源（200）与所述坩埚（300）的电连接，以使所述电源（200）的电能经所述连接件传递至所述坩埚（300），以使所述坩埚（300）对放射性物料进行加热处理。

23.根据权利要求22所述的放射性废物处理***，其中，所述连接件包括：

第一子连接件（620），设置于所述第二安装件（610）朝向所述第一子空间（511）的一端，用于与所述电源（200）电连接；

第二子连接件（630），设置于所述第二安装件（610）朝向所述第二子空间（512）的一端，用于与所述坩埚（300）电连接；

第三子连接件，穿过所述安装孔（613），并电连接所述第一子连接件（620）以及所述第二子连接件（630）。

24.根据权利要求22所述的放射性废物处理***，其中，所述安装孔（613）具有第一开口（611）以及第二开口（612），所述安装孔（613）与所述第一子空间（511）通过所述第一开口（611）连通，所述安装孔（613）与所述第二子空间（512）通过所述第二开口（612）连通；且

所述第一开口（611）与所述第二开口（612）的布置方向，不同于，所述第一子空间（511）与所述第二子空间（512）的布置方向。

25.根据权利要求24所述的放射性废物处理***，其中，

所述多个孔段包括具有所述第一开口（611）的第一孔段（414）以及具有所述第二开口（612）的第二孔段（415），所述第一孔段（414）与所述第二孔段（415）相邻。

26.根据权利要求25所述的放射性废物处理***，其中，

所述第一孔段（414）的延伸方向，不同于，所述第一子空间（511）与所述第二子空间（512）的布置方向。

27.根据权利要求25所述的放射性废物处理***，其中，

所述第二孔段（415）的延伸方向，不同于，所述第一子空间（511）与所述第二子空间（512）的布置方向。

28.根据权利要求25所述的放射性废物处理***，其中，所述第二安装件（610）包括：

多个区段（416），所述多个区段（416）与所述多个孔段一一对应，所述多个区段（416）通过拼接组成所述第二安装件（610）。

29.根据权利要求25所述的放射性废物处理***，其中，所述第二安装件（610）包括：

第一子安装件（417），其限定出具有部分所述第一开口（611）以及部分所述第二开口（612）的第一子安装孔；

第二子安装件（418），其限定出具有另一部分所述第一开口（611）以及另一部分所述第二开口（612）的第二子安装孔；

所述第一子安装件（417）与所述第二子安装件（418）通过拼接组成所述第二安装件（610），并使所述第一子安装孔与所述第二子安装孔拼接组成所述安装孔（613）。

30.根据权利要求23所述的放射性废物处理***，其中，

所述第一子连接件（620）、所述第二子连接件（630）以及所述第三子连接件一体成型。

31.根据权利要求22所述的放射性废物处理***，其中，所述坩埚连接装置（600）还包括：

密封件，设置于所述第二安装件（610）上与所述开孔（521）对应的位置处，以使所述第二安装件（610）通过所述密封件实现与所述分隔件（520）的密封连接。

32.一种用于根据权利要求1至31中任一项所述的放射性废物处理***的电源（200）的功率控制方法，所述坩埚（300）为冷坩埚（10），其中，所述控制方法包括：

控制冷坩埚（10）的感应线圈的电源（200）以初始功率开启，所述电源（200）开启后所述感应线圈在所述冷坩埚（10）内产生电磁场，以使所述冷坩埚（10）内的玻璃开始熔融；

控制所述电源（200）以所述初始功率运行至第一预定时间后，将所述电源（200）的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率；

控制所述电源（200）以所述第一预定功率运行至第二预定时间后，将所述电源（200）的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率；

控制所述电源（200）以第二预定功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，基于所述冷坩埚（10）内所述玻璃的熔融速率，确定所述第一预定时间。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，

所述电源（200）运行至所述第一预定时间时，所述熔融速率小于或等于预设速率阈值。

35.根据权利要求32所述的方法，其中，基于所述冷坩埚（10）内的玻璃熔体的温度，确定所述第二预定时间。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，

所述电源（200）运行至所述第二预定时间时，所述玻璃熔体的温度大于或等于预设温度阈值。

37.根据权利要求32-36任一项所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率直接调整为所述第一预定功率。

38.根据权利要求32-36任一项所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率升高，直至所述功率升高至第一预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率逐渐升高至第一预定功率。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率逐渐升高至第一预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率阶梯式地升高至第一预定功率。

40.根据权利要求38所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率逐渐升高至第一预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率以第一速率线性地升高至第一预定功率。

41.根据权利要求32-36任一项所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率直接调整为所述第二预定功率。

42.根据权利要求32-36任一项所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率降低，直至所述功率降低至第二预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率逐渐降低至第二预定功率。

43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率逐渐降低至第二预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率阶梯式地降低至第二预定功率。

44.根据权利要求42所述的方法，其中，所述将所述电源（200）的功率逐渐降低至第二预定功率，包括：

将所述电源（200）的功率以第二速率线性地降低至第二预定功率。

45.根据权利要求32所述的方法，其中，所述第二预定功率大于所述初始功率。

46.一种用于根据权利要求1至31中任一项所述的放射性废物处理***的电源（200）的功率控制方法，所述坩埚（300）为冷坩埚（10），其中，所述控制方法包括：

控制冷坩埚（10）的感应线圈的电源（200）以预设功率开启，所述电源（200）开启后所述感应线圈在所述冷坩埚（10）内产生电磁场，以使所述冷坩埚（10）内的玻璃开始熔融；

控制所述电源（200）以所述预设功率运行，直至所述玻璃完全熔融。

47.根据权利要求46所述的方法，其中，向所述冷坩埚（10）内加入加热材料之后，控制所述冷坩埚（10）的感应线圈的电源（200）开启；

其中，所述加热材料在所述电磁场的作用下产生热量使所述玻璃开始熔融；

所述加热材料包括铝热剂或石墨材料。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，

所述铝热剂包括：按比例混合的第一金属和第二金属氧化物；

所述第一金属比第二金属的性质活泼。

49.根据权利要求48所述的方法，其中，

所述第一金属包括：铝、镁和钛中的一种；

所述第二金属氧化物包括：三氧化二铁、四氧化三铁和氧化铜中的一种。

50.根据权利要求47所述的方法，其中，

所述石墨材料包括：石墨片、石墨环或者石墨球。

51.根据权利要求47所述的方法，其中，基于所述加热材料的性质、所述加热材料的加入量、所述玻璃的性质中的至少一种，确定所述预设功率。

52.根据权利要求46-51任一项所述的方法，其中，所述玻璃包括：玻璃原料或者玻璃体；

其中，所述玻璃体包括：所述玻璃原料或者所述玻璃原料和待处理物料在所述冷坩埚（10）内熔融后由于失去加热源而冷却固化形成的玻璃体。

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