Remy, Roger (1515 Eubank S.E, Albuquerque, NM, 87123, US)
| 1. | Procedimiento para la eliminación de residuos contenidos en contenedores metálicos y similares, que tienen la capacidad de llevar a cabo en una fase previa a la captación y evaluación automática de muestras de cada contenedor antes del inicio del tratamiento para adecuar su compatibilidad, procediendo a continuación a la colocación de un armazón de refuerzo externo del contenedor, que tiene la capacidad de la eventual apertura automática de las paredes de dicho contenedor, procediendo a continuación a neutralizar el recipiente y su contenido en una fase única de disociación molecular con un torbellino de plasma direccionado envolvente que comprende en su interior la totalidad del recipiente a una temperatura comprendida entre 8.000 y 14.000 °K durante un tiempo de permanencia en el interior de la cámara de disociación que es controlado en tiempo real y regulado según la proporción de destrucción de las partículas de materiales a eliminar. |
| 2. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 1, con la capacidad de someter al contenedor portador de los productos a eliminar a una fase de apertura mediante explosivos situados en un armazón de refuerzo colocado previamente sobre el contenedor de los desperdicios. |
| 3. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 1, que utiliza plasma RF dopado con FE y/o lantánidos u otros gases tales como helio o hidrógeno para incrementar la temperatura y estabilizar el plasma. |
| 4. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 1, que regula el tiempo de permanencia de las partículas, en la fase de disociación, mediante la generación de un núcleo de plasma secundario. |
| 5. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 1, caracterizado porque los contenedores quedan soportados en el interior de la cámara de disociación mediante soportes de un solo uso artificiales. |
| 6. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 1, caracterizado porque los recipientes y desperdicios a eliminar quedan soportados en el interior de la cámara de disociación mediante la acción de un potente campo magnético para la suspensión del contenedor sin carga dentro de la cámara. |
| 7. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 6, caracterizado porque los contenedores están dotados de un armazón metálico capaz de absorber una gran cantidad de flujo magnético para su suspensión sin contacto con las paredes internas de la cámara. |
| 8. | Procedimiento para la eliminación de residuos, según la reivindicación 1, caracterizado por la recogida de las moléculas separadas resultantes de la disociación de los residuos mediante captadores específicos, dependiendo de su naturaleza. |
| 9. | Aparato para llevar a cabo el procedimiento objeto de las anteriores reivindicaciones 1 a 8, que comprende en una unidad única, transportable, una cámara de tratamiento principal dimensionada para recibir un tambor barril de residuos a eliminar, y con la capacidad de crear y direccionar un flujo de plasma RF a temperatura superior a 10.000 °K, en disposición completamente envolvente del recipiente, para efectuar su disociación completa, poseyendo la cámara capacidad para recoger y seleccionar separadamente los tipos de materiales resultado de la disociación, arrastrados por un flujo de plasma generado por gas argón u otros gases inyectados en un extremo de la cámara principal, en la que está situado el separador/acondicionador de gas; presentando dicha cámara el proceso de tratamiento principal con antenas embebidas para la emisión de radiofrecuencia para la producción y mantenimiento del núcleo de plasma y quedando asociada a : a) una unidad robotizada para la colocación de los tambores/barriles de desperdicios en el interior de la cámara principal; b) una unidad generadora de RF; c) una unidad de refrigeración de la cámara principal y de órganos accesorios; d) unidad de control y seguimiento de todo el proceso; e) generador de potencia con sus órganos para regular sus funciones y f) una base de datos para la compatibilidad/inventario de productos. |
| 10. | 10 Aparato, según la reivindicación 9, caracterizado porque la cámara principal queda integrada por un conjunto de pared externa envolvente y pared interna formada por segmentos individuales ajustados entre sí, con la estructura de armazón principal e interrelacionados mediante un sistema de enlaces articulados accionados mediante motores lineales, llamados controladores, cuya función principal es mantener en todo momento debidamente ajustada la pared interna de la cámara. |
| 11. | Aparato, según la reivindicación 9, caracterizado porque tanto la pared externa como la pared interna llevan incorporados circuitos independientes de refrigeración. |
| 12. | Aparato, según la reivindicación 9, caracterizado porque tanto el extremo portador del conjunto de inyectores de gases plasmágenos como el extremo de recogida disociado del colector de partículas de desperdicios presentan sus propios conjuntos de refrigeración y antenas RF embebidas en la masa de los mismos, igual que las paredes principales de la cámara, para generar y controlar la propagación de RF. |
| 13. | Aparato, según la reivindicación 9, caracterizado porque las paredes de la cámara de tratamiento están realizadas en un material transparente a las radiaciones RF. |
| 14. | Aparato, según la reivindicación 9, caracterizado porque las paredes de la cámara están realizadas en óxido de berilio (BeO) u otro material similar, con propiedades similares. |
| 15. | Aparato, según la reivindicación 1, que incorpora el control de la forma del torbellino de plasma por medio de dispositivos magnetohidrodinámicos próximos a los inyectores y próximos al colector, para conformar respectivamente la parte intermedia de la corriente de plasma y para permitir el control del tiempo de permanencia de las moléculas a disociar. |
| 16. | Aparato, según la reivindicación 9, en el que el extremo alejado de la unidad inyectora comprende varios depósitos de gas plasmágeno que son alimentados desde un depósito central externo y cada uno de los depósitos es alimentado por la unidad inyectora con intermedio del controlador de flujo de gas y mediante un regulador de la corriente de gas para cada inyector individual. |
| 17. | Aparato, según la reivindicación 9, en el que la cámara de tratamiento contiene una puerta de acceso para la carga de tambores de desperdicios tóxicos totalmente automatizada, poseyendo dicha puerta sus propios medios de refrigeración y dispositivo de antena RF así como los medios de supervisión correspondientes. |
Se conocen en la actualidad múltiples procedimientos y aparatos para la eliminación de desperdicios tóxicos de tipos muy variados. Así por ejemplo, existen aparatos para la eliminación de los residuos por pirólisis, sometiendo los mismos a temperaturas muy elevadas que producen su transformación en compuestos o gases inocuos, que en muchos casos presentan por sí mismos ciertos peligros para el medio ambiente de acuerdo con las normas actuales, dependiendo de la eficacia del proceso. Por estas razones, estas técnicas aplicadas a dispositivos o instalaciones de tratamiento en funcionamiento están sometidas a estrictas normas oficiales. Otros sistemas o métodos de eliminación se basan en someter los residuos tóxicos a la acción de plasma de tipo arco (también llamado plasma resistivo), o RF (radiofrecuencia) también llamado plasma inductivo.
En el primer caso, se han observado notables desventajas, tales como la erosión de los electrodos creando, por lo tanto, problemas de mantenimiento, y también el control del núcleo del plasma, en el sentido de : forma, con la temperatura y homogeneidad del mismo. La técnica de arco de plasma se utiliza principalmente para un proceso del tipo llamado en fusión, que requiere una infraestructura substancial y permanente. En un segundo caso, no se utilizan todavía técnicas de plasma inducido para tratar cantidades grandes de desperdicios en un solo lote. Estas técnicas requieren también una gran infraestructura. En cualquier caso, no hay técnicas a disposición capaces de neutralizar un tambor de 55/65 galones de una sola vez, con seguridad y en circuito cerrado, sin exponer el medio ambiente a contaminaciones.
Varios estudios han examinado la generación de acoplamiento de plasma RF. El acoplamiento de plasma RF es un fenómeno bien conocido que ha sido estudiado desde 1947, para diferentes aplicaciones comprendidas desde la generación de fusión, propulsión, metalurgia, recubrimiento, decapado, procedimientos cerámicos y, más recientemente para destrucción de desperdicios a elevada temperatura. Se ha utilizado RF para inducción de plasma, o en algunos casos, para confinación (efecto de capa doble eléctrica, EDL) o ambos.
El inventor, basándose en las técnicas conocidas con anterioridad, es decir, en el estado de la técnica, ha procedido a un estudio de plasma acoplado RF a elevada temperatura, utilizando modelos de simulación de varios fenómenos físicos no lineales. El modelado del plasma ha requerido una descripción de fluido doble con la correspondiente solución de las ecuaciones de Maxwell.
Siguiendo estos estudios, el inventor ha llevado a cabo también con resultados positivos una prueba preliminar del concepto, a nivel de laboratorio para determinar : A) la factibilidad; B) dimensionado básico del aparato objeto de la invención, que incluye (sin que ello sea limitativo) el volumen de gas plasmágeno, y el flujo del núcleo de plasma en sí mismo, su caudal, forma y control, varios fluidos refrigerantes necesarios para los métodos, y exigencias de potencia; C) otros equipos periféricos del aparato; D) varios tipos de materiales a utilizar para la fabricación de los diferentes componentes del aparato, tal como se ha mencionado en la presente solicitud de Patente.
El objeto de la presente invención consiste en aplicar un método de eliminación de desperdicios altamente tóxicos envasados en bidones de 55/65 galones (aproximadamente 200 a 250 litros) por medio de plasma acoplado RF a alta temperatura, en una operación solamente, en una cámara única, y en un dispositivo transportable. Además de la complejidad del problema, se debe mencionar que estos tambores/barriles han sido utilizados habitualmente en el sector militar y civil, para su manipulación, envasado, y almacenamiento de este tipo de productos o desperdicios peligrosos. Algunos de estos tambores/barriles realizados en acero, que no ha recibido tratamiento ninguno durante períodos muy prolongados de almacenamiento, son en la actualidad muy frágiles. Esta situación crítica y de mal estado presenta el problema de riesgos en el transporte de dichos recipientes y de sus peligrosos contenidos. Como ejemplo, se pueden citar algunos de estos productos, tales como : dibenzo dioxines/furanos policlorados (PCDD-PCPF), bifenilos policlorados (PCB) y otros, tales como gases militares, por ejemplo, gases neurotóxicos y otros materiales para la guerra bio-química. Como consecuencia, estos barriles que se deben transportar requieren autorizaciones especiales. El conseguir este tipo de autorización, resulta muy complejo y oneroso. Además, puede requerir años antes de su aprobación. En la actualidad, no existen métodos o aparatos para la eliminación rápida y segura de estos barriles, que requiere realmente grandes y costosas instalaciones para su almacenamiento, que presentan también graves peligros.
Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de la presente invención consiste en solucionar dichos graves problemas producidos por la existencia de estas grandes cantidades de materiales tóxicos y/o peligrosos almacenados en diferentes lugares, de muchos países.
Otros factores que contribuyen al problema deben ser también tenidos en cuenta : la naturaleza de los desperdicios, la antigüedad del material, su situación e integridad, constituyen la razón por la que dichos barriles no pueden ser manipulados fácilmente : en algunos casos, los inventarios de existencias son muy inexactos, en especial por la descripción del contenido. Por lo tanto, solamente un dispositivo automatizado, completamente transportable, capaz de manipular, identificar, y registrar (antes del tratamiento), y de destruir los mencionados barriles o tambores, puede funcionar con un nivel de seguridad adecuado.
Con el objetivo de solucionar los problemas antes mencionados, el inventor, después de un largo proceso de investigación y de desarrollo, ha conseguido la presente invención, que consiste en un método basado en la utilización específica de acoplamiento de plasma RF a elevada temperatura, controlado por métodos magneto hidrodinámicos (MHD), para la destrucción completa de desperdicios tóxicos y/o peligrosos envasados de la forma indicada, reduciéndolos a componentes elementales que son completamente separados y recogidos, en un sistema de bucle cerrado y en una única cámara operativa.
Simultáneamente, el inventor ha desarrollado un aparato, que permite la aplicación del método antes mencionado de utilización de acoplamiento de plasma RF a elevada temperatura aplicado a barriles o tambores completos sin necesidad de transferir, manipular, o tratar previamente su contenido. Además, en este proceso de neutralización de desperdicios, que es objeto de la presente invención, no se requiere el aplastamiento o corte del tambor o barril tal como se lleva a cabo en otros sistemas conocidos actualmente. Una parte de la presente invención consiste en un método destinado a captar y separar los elementos químicos a nivel molecular, lo cual es resultado del proceso de disociación a elevada temperatura de los desperdicios de manera tal que eviten su recombinación.
Otro de los objetivos de la presente invención es que el aparato que es objeto de la misma, sea transportable antes de llevar a cabo la descripción de dichos tambores/barriles, de manera tal que eviten las dificultades que aparecen en la manipulación de desperdicios tóxicos y/o peligrosos entre su lugar de almacenamiento y el lugar específico en el que se lleva a cabo su destrucción, tal como se requiere en la actualidad. La presente invención da a conocer un aparato capaz de llevar a cabo el proceso, objeto de la invención, de destrucción completa de los desperdicios tóxicos y/o peligrosos por disociación a nivel molecular, que es transportable por avión, ferrocarril, camión u otros medios, al lugar al lugar en el que están almacenados los residuos tóxicos y/o peligrosos a destruir. También se debe mencionar que, al destruir los desperdicios embalados de esta manera en los mencionados tambores o barriles, se prevé que se disminuirá drásticamente el coste de la destrucción de los desperdicios, puesto que se solucionará el problema casi insoluble de transporte y de los peligros asociados para el medio ambiente.
En el desarrollo de la presente invención, el inventor ha tomado en consideración diferentes temas determinados a partir de sus investigaciones anteriores y trabajo de desarrollo, que comprenden los siguientes : 1. Tiempo de permanencia de las moléculas del material a destruir dentro del núcleo de plasma. Es crítico asegurar que los componentes tóxicos queden completamente disociados (a una concentración inferior a 1 ppb) y que, no tiene lugar recombinación alguna durante el proceso de neutralización.
2. Modelo de flujo del material tóxico. Es necesario que el material tóxico, después de que el tambor es abierto y desmontado, pase por el torbellino del plasma y no alrededor del mismo. Por lo tanto, es necesario tener la capacidad de manipular y controlar el flujo del material tóxico o peligroso en proceso de disociación, dentro del núcleo del plasma.
3. Efecto del tiempo de permanencia. El llamado tiempo de permanencia es el tiempo que el material disociado permanece expuesto al plasma. Es necesario que el proceso térmico del plasma sea suficientemente largo a efectos de vaporizar/disociar el tambor/barril y su contenido. Además, el núcleo del plasma tiene que alcanzar temperaturas no inferiores a 10.000 K. Es, por lo tanto, una cuestión de posicionado del barril en la geometría apropiada dentro del torbellino del núcleo de plasma.
4. Eficacia del plasma y su control. A efectos de mantener el núcleo del plasma a elevada temperatura (mayor de 10. 000 °K), será crítico mantener las pérdidas de plasma en un mínimo, para hacer máximo el rendimiento de la conversión termoeléctrica, y para hacer máximo rendimiento de la descomposición molecular, es decir, a tiempo de permanencia.
5. Temas de materiales. En cuanto a las características de las paredes de la cámara, las llamadas paredes internas, diferentes elementos activos tales como la antena y sus dispositivos de refrigeración, quedarán embebidos en dichas paredes. Por lo tanto, dicho material debe ser transparente a la propagación de RF. Este material debe ser capaz de resistir el medio ambiente hostil creado por la reacción del proceso de disociación molecular a alta temperatura (fenómeno químico de alta temperatura). Se ha seleccionado el óxido de berilio (BeO) como material, si bien otros materiales podrían ser también seleccionados.
El aparato destinado a llevar a cabo la presente invención será transportable y tendrá la capacidad de neutralizar barriles con una capacidad aproximada comprendida entre 240 y 350 litros (55/65 galones) o bien cualquier otro tipo de contenedor metálico en una cámara única que se designará como cámara de neutralización o de disociación de una sola vez, es decir, en un único"disparo", utilizando la técnica de acoplamiento de plasma RF de manera que el plasma pueda envolver el tambor o barril o contenedor similar y su contenido. También poseerá medios para recoger, reciclar o neutralizar cualquier recombinación secundaria en un sistema de bucle cerrado, dentro de dicha cámara única, debiéndose comprender que todo el proceso de neutralización debe ser llevado a cabo con observación de las pertinentes normas de seguridad. A efectos de llevar a cabo este proceso de neutralización, el aparato, objeto de la presente invención, requiere diferentes técnicas o métodos integrados en varios elementos o unidades, todos los cuales tendrán diferentes funciones y que se pueden numerar de la siguiente manera : Unidad 1 : Unidad principal, que consiste en la cámara de neutralización.
Unidad 2 : Unidad de refrigeración entre cuyas funciones se encuentran la de mantener el gradiente de temperatura de la antena RF y otros elementos por debajo de 600°C, preferentemente a niveles aproximadamente de 500°C.
Unidad 3 : Generador de radiofrecuencia diseñado para generar suficiente potencia a la frecuencia adecuada para mantener el torbellino del núcleo del plasma.
Unidad 4 : Unidad robot diseñada para reconocer y seleccionar el tambor o barril a neutralizar, así como otras funciones tales como manipulación, transporte y toma de muestras.
Unidad 5 : Generador de potencia diseñado para proporcionar suficiente potencia para todos el sistema de la invención.
Unidad 6 : Entrada de aire y regulador de la misma.
Unidad 7 : Regulador de los gases de escape procedentes del generador de potencia.
Unidad 8 : Depósito de combustible del generador de potencia y unidad de suministro de combustible.
Unidad 9 : Unidad de control/monitorización principal.
Unidad 10 : Unidad de monitorización/suministro.
Unidad 11 : Unidad de suministro de contaminante de plasma.
Unidad 12 : Unidad de suministro de gas plasmágeno.
Unidad 13 : Depósito de refrigerante para almacenar, mantener y suministrar fluido de refrigeración a las diferentes unidades de refrigeración.
Unidad 14 : Generador de potencia de refuerzo.
Unidad 15 : Cámara de análisis/toma de muestras, diseñada para llevar a cabo el análisis de muestras de los tambores que contienen los productos a destruir antes del tratamiento, en una cámara herméticamente cerrada y asegurada.
Para su comprensión adicional se ha incluido una serie de dibujos que se describen a continuación.
Figura 1 : Diagrama de bloques representativo de la totalidad de componentes del aparato que, de forma combinada, constituyen la presente invención.
Figura 2 : Vista exterior de la cámara principal del aparato.
Figura 2b : Sección transversal del aparato mostrado en la figura 1.
Figura 3 : Esquema longitudinal interno del aparato, mostrando sus diferentes compartimientos.
Figura 4 : Diagrama general de bloques que muestra las líneas de vacío.
Figura 5 : Diagrama general que muestra los circuitos básicos que controlan los gases y fluidos.
Figura 6 : Vista esquemática del compartimiento posterior.
Figura 6 bis : Sección transversal del compartimiento posterior.
Figura 7 : Diagrama general del circuito básico de refrigeración.
Figura 8 : Vista esquemática de la unidad de recogida de gas/separador.
Figura 9 : Vista en perspectiva de la configuración del módulo de pared interna de la cámara, la antena incorporada R F, la puerta y guía magnética.
Figura 10 : Sección transversal detallada de las estructura de la cámara principal, su pared interna y estructura externa.
Figuras 11 y 12 : Detalle de la estructura el armazón y acoplamiento del mismo.
Figura 13 : Sección transversal representativa del aislamiento térmico del aparato y protección Faraday.
Figuras 14 y 15 : Vistas en perspectiva de un módulo de la pared interna del reactor.
Figuras 16 y 17 : Detalles esquemáticos del compartimiento del inyector.
Figura 18 : Configuración del núcleo del plasma concéntrico.
Figuras 19; 20; 21; 22 : Detalles de la puerta de carga que incluyen mecanismo RF, de refrigeración y otros varios mecanismos y detectores.
El método, objeto de la presente invención, está destinado específicamente a la total destrucción por disociación de los tambores/barriles y su contenido completo. Por ejemplo, tambores en los que se han mantenido este tipo de desperdicios de modo convencional, serán procesados con los siguientes protocolos y etapas : Se procederá a evaluar las muestras de cada tambor/barril antes de iniciar el tratamiento a efectos de determinar la compatibilidad del producto a neutralizar y las características del aparato, mediante protocolos de proceso y de seguridad.
Se preparará cada tambor/barril por medio de soportes anulares metálicos que rodearán el tambor o barril por extremos. Dichos soportes anulares metálicos tendrán las siguientes funciones : A) Incrementar la masa metálica del tambor que se debe tratar dentro del aparato creando las condiciones necesarias para que dicho tambor sea mantenido y posicionado dentro de la cámara de tratamiento por una guía magnética, de forma que se evite cualquier contacto entre el tambor y las paredes internas de la cámara; B) medios de integración para la apertura/desmontaje sincronizados y repentinos de la envolvente del tambor, preferentemente por medio de un dispositivo explosivo destinado a poner en marcha una serie de microexplosiones controladas, a efectos de evitar cualquier riesgo de explosión del tambor antes mencionado dentro de la cámara de tratamiento, cuya microexplosión provocará la abertura, destrucción y desintegración de la envolvente o cuerpo del tambor o barril de manera que se dirija de manera apropiada el flujo de material a disociar dentro del torbellino del núcleo de plasma.
Se utilizará eventualmente una serie de soportes de un solo uso en vez de soporte magnético.
Exposición del tambor/barril dentro de la cámara de tratamiento a plasma acoplado R F y controlado por MHD, con una temperatura comprendida entre 8000 y 14000 grados K, durante un corto período de tiempo, que puede ser variable (de 1 a 6 segundos), dependiendo de las características de los desperdicios a disociar.
Utilizar elementos contaminantes, tales como (sin que ello sea limitativo) lantánidos, Fe, o cualesquiera otros metales con efectos similares, y/o una mezcla de otros gases plasmágenos tales como (sin que ello sea limitativo) Hidrógeno o Helio, a efectos de aumentar las características del plasma, particularmente su temperatura.
Utilizar dos núcleos de plasma concéntricos llamados plasma primario y plasma secundario.
El núcleo de plasma primario rodeará el tambor o barril de manera homogénea, particularmente en cuanto a temperatura. El núcleo de plasma secundario rodeará el primer torbellino de plasma primario a efectos de captar en su totalidad el material a disociar, mantenerlo en el flujo de plasma hacia el colector/separador a una temperatura homogénea.
Utilizar un dispositivo MHD para controlar los diferentes núcleos de plasma dentro de la cámara de tratamiento del modo siguiente : A) para conformar el torbellino primario secundario de plazo; B) controlar el tiempo de permanencia, a efectos de permitir el tiempo de exposición conveniente a la temperatura más elevada para disociar las moléculas.
Recoger mediante detectores específicos en análisis de tiempo real los elementos disociados, a efectos de verificar el proceso de disociación. Estos dispositivos forman también parte del proceso de seguridad del aparato.
El aparato diseñado para llevar a cabo la presente invención, está formado esencialmente por las unidades que se han descrito anteriormente, que en su conjunto pueden ser comprendidas de manera más completa, por medio de la siguiente descripción detallada que hace referencia a los esquemas y dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra, en forma de diagrama de bloques, la cámara de disociación para el tratamiento de tambores o barriles que contienen los productos de desperdicio a destruir, así como los sistemas para control y supervisión, incluyendo la unidad magno hidrodinámica (MHD) y todos sus dispositivos periféricos que se describirán más adelante de manera más detallada.
Esta unidad principal comprende las diferentes áreas de recogida de gases, incluyendo el separador de gases - 101-, el compartimiento de inyectores-U16-y el compartimiento posterior-102-. También incluye el compartimiento de neutralización, la unidad de refrigeración y el compartimiento de reciclado y otros componentes periféricos que constituyen esta unidad. La cámara de tratamiento de neutralización debe ser de suficiente volumen, a efectos de poder llevar a cabo sus funciones como cámara de expansión y también de neutralización. La función de la unidad principal está dirigida a la neutralización de tambores o barriles de desperdicio, siendo las diferentes partes que constituyen esta unidad, el compartimiento de acondicionamiento de gases indicado con el numeral-101-, separador de gases, área de filtrado, compartimiento de gases, cámara principal que comprende las unidades RF, su sistema de refrigeración y regulación, guía magnética, colector que comprende su antena, su sistema de refrigeración y enfriamiento. También contiene el llamado compartimiento de inyectores que incluye todos los medios de inyección de gas plasmágeno capaces de mantener un núcleo de plasma en las condiciones que se han descrito anteriormente.
También contiene el compartimiento posterior que incluye el compartimiento neutralizador en el que está situado el depósito de fluido neutralizador y su unidad periférica de supervisión/control, la unidad de refrigeración, el compartimiento de reciclado que incluye todas las unidades de seguridad y sus medios de supervisión/control, en el depósito de fluido dopante y el depósito de plasmágeno. La unidad RF será embebida en la pared interna que se designa como"módulo", de manera tal que puede ser desmontada de la cámara a efectos de mantenimiento e inspección. La unidad-1-comprende una puerta de carga que presenta su propio sistema RF y unidad de refrigeración y periféricos.
Incorporado en la unidad-1-se encuentra la unidad-10-que es una unidad de control y mantenimiento, que lleva a cabo las siguientes tareas : - Control/supervisión de todas las conducciones de vacío-V1-,-V2-,-V3-,-V4-,-V5-,-V6-,-V7- mostrados en las figuras 3 y 4.
-Control/supervisión de la unidad de refrigeración y de todos sus sistemas de supervisión periféricos, medidores y control de fluídos (figuras 5 y 6).
- Control/supervisión de la unidad colectora y sus sistemas periféricos (figuras 3,8).
-Control/supervisión de una unidad de neutralización y sus periféricos (figuras 3,6).
- Control/supervisión del compartimiento de reciclado (figuras 3,5).
- Control/supervisión de la unidad de la puerta y sus periféricos (figuras 3,12).
-Control/supervisión del plasma desde la ignición al flujo de gas plasmágeno, así como la temperatura del plasma y forma que incluye todos los dispositivos relacionados con el control/supervisión de dichas tareas.
- Control/supervisión de la unidad magneto hidrodinámica (MHD) y todos sus dispositivos periféricos relacionados (refrigeración, imanes, suministro de potencia).
- Control/supervisión de la antena de transmisión de radio frecuencia y todos los dispositivos periféricos relacionados (refrigeración, suministro de potencia).
- Control/supervisión de la estructura en el caso de fallo de la misma o de las paredes internas, o de la integridad de piezas principales y paredes externas incluyendo todos los dispositivos relacionados con dicho control/supervisión.
- Control/supervisión de todos los procesos de trabajo del aparato, incluyendo los procesos de seguridad/registro.
-Control/supervisión del análisis de neutralización de desperdicios"en línea"incluyendo todos sus dispositivos periféricos relacionados y procesos de seguridad.
-Control/supervisión de los engranajes de tracción que permiten la movilidad del aparato en su lugar de funcionamiento (en caso necesario).
- Control/supervisión de la pared interna, su integridad y también del material del colector en el caso de que tenga lugar una modificación dinámica molecular del material (modificación de las características estructurales del material) en un ambiente super hostil (debido a los efectos químicos de la alta temperatura), incluyendo cualesquiera fugas asociadas con dichos efectos o cualesquiera otros fallos que pudieran afectar la integridad del aparato.
- Control/supervisión de la detección de fugas de cualquier fluido, líquido, gas, de todo tipo relativo a un proceso de seguridad.
Los siguientes componentes adicionales deben ser indicados en la figura 1 : unidad de control de refrigeración-103-que interacciona con las otras unidades que se explican; unidad de control de radiofrecuencia-104-que interacciona de manera similar con otras unidades; conexión-105-que indica la interrelación con las unidades-Ul-y-U10- ; elemento - 106-que representa la conexión de-U5-con-U1--U14- ; - 107-que representa la conexión a la base de datos; - 108-que muestra la conexión a las unidades-U1-y - U13- ;-109-que indican la conexión a los elementos de seguridad y refuerzo y elemento-110-que muestra la conexión a la unidad-U15-de la base de datos.
En las figuras 2 y 2b se puede apreciar una estructura externa de la unidad principal. Los puntos más importantes son la unidad-201-, el bloque de la puerta frontal, el compartimiento-202-compresos/separador de gas; la estructura del compartimiento de la unidad de acoplamiento-203- ; el compartimiento colector-204- ; la estructura del compartimiento de la unidad de acoplamiento-205-, las guías para la abertura de la puerta frontal-206- ; la puerta de carga para los barriles o tambores-207-, la puerta-208-y la guía de la puerta-209-. El numeral-210-indica la puerta externa o el llamado manguito del aparato y los numerales - 211-,-212-y-213-, muestran respectivamente elementos de acoplamiento de doble estructura, así como las guías de deslizamiento posteriores. El numeral-214-indica la puerta posterior del compartimiento posterior. Con los <BR> <BR> numerales-215-, -216-y-217-se indican respectivamente unidades hidráulicas.
Los numerales-218-y-219-indican respectivamente, elementos de la estructura principal y el soporte principal del aparato.
El numeral-220-representa un mecanismo para la puerta de carga y el numeral-221-representa otro soporte para la estructura principal del aparato.
La puerta de carga es activada por medio de una unidad hidráulica para neumática-222-.
Una estructura de soporte principal se ha indicado con el numeral-223- ; los numerales-224-,-225- y-226-indican, respectivamente asimismo, unidades hidráulicas.
La puerta posterior está fijada a una guía de deslizamiento-227-y la puerta frontal a la guía de deslizamiento-228-. La puerta extrema frontal está representada por el numeral-229-en la figura 2 b, en la que los amortiguadores pueden ser también observados con el numeral-230-.
La figura 3 muestra la sección longitudinal de la cámara principal, en la que se puede observar el área del separador de gas-301- ; varios depósitos de gas-302- en los que se separan los gases; el área de filtrado - 203- ; la entrada de gas-304- ; el área del dispositivo magneto hidrodinámico-305- ; la estructura de la pared - 306- ; la estructura de armazón-307- ; la estructura de la pared externa-308- ; la guía magnética-309- ; la antena de radiofrecuencia-310- ; las paredes internas - 311- ; el compartimiento de inyectores-312- ; el compartimiento posterior-313- ; el colector-314-, así como su antena embebida-315-y el área magneto hidrodinámica-316-, siendo visible asimismo, el área de carga-317-, la estructura de soporte del armazón principal-318-, la antena de radiofrecuencia (RF)-319-, el compartimiento de compresores-320-, las líneas de refrigeración-321-de la antena de radiofrecuencia, las conducciones de refrigeración magneto dinámica-322-y unidades-323-de las ruedas de tracción, que permiten movilidad adicional del aparato sobre el suelo. En la misma figura es posible observar el llamado compartimiento trasero-313-destinado a las unidades de neutralización, reciclado y refrigeración y otros sistemas de regulación y control.
Varias áreas de vacío han sido indicadas en esta figura por-V1-a-V6-.
La figura 4 es un diagrama del acondicionamiento y reciclado; la unidad-503-que detecta eventuales contaminaciones; el compresor-404 y su compartimiento-405-, representando el numeral-406-, los interfaces desde todos los dispositivos de cierre de puertas en el caso de que ocurran fugas químicas hacia las unidades detectoras/analizadoras que forman parte del proceso de seguridad del aparato.
Se han designado-E1-a-E10-los circuitos electrónicos de control remoto y-EV1- (indicando Electro Valves) a-EV8-que muestran las diferentes válvulas electromagnéticas. Las bombas de vacío han sido indicadas - VP-y las bombas de fluidos han sido indicadas-FP-. el compartimiento para el separador de gas, ha sido designado-GCC-y el compartimiento de inyectores ha sido abreviado-IC-. El numeral-406-representa la conexión a los circuitos de control remoto y la conexión-407-es el interfaz de la electro válvula.
La figura 5 muestra un diagrama detallado del sistema de supervisión y control de gas que no incluye las conducciones de refrigeración.
En las figuras anteriormente mencionadas-V1- a-V6-representan zonas de vacío-T1-y-T2-, indican compartimientos de depósitos y el depósito-AR- (de Argón) respectivamente, representado-F-los fluídos y - F1-el neutralizador. Se indica con-F2-el fluido caliente-F3-. Se indican los gases plasmágenos por-F4- ; - U1-indica la unidad principal;-U9-el control principal y-U10-la unidad de control-U1-. Se indica con el numeral-501-el compartimiento posterior; el numeral-502-el compartimiento de gases; el numeral -503-el compartimiento de neutralización ; el numeral - 505-el mezclador; el numeral-506-el bypass y-507- representa otro mezclador. Se indica con la abreviatura - NC-el compartimiento de neutralización y-CC-el compartimiento de compresores, siendo la abreviatura-NT- la que designa el depósito de fluido neutralizador y-CU- la unidad de refrigeración.
De manera similar, el numeral-508-indica el vertido de emergencia;-509-muestra la salida hacia la unidad-U9-y los numerales-510-a-513-son interfaces hacia los detectores de control, el numeral-514-es el interfaz hacia el espectrómetro de masa o similares; el numeral-515-representa el interfaz con respecto a un cromatógrafo o similar; el numeral-516-muestra la interfaz al analizador de medio ambiente, el numeral - 517-es la unidad de supervisión del colector; el numeral-519-muestra la supervisión de RF/proceso hidrodinámico y el numeral-552-la supervisión y control de la pared del reactor en cuanto a su integridad.
Las figuras 6 y 6 BIS representan en detalle el compartimiento posterior con una sección, el numeral - 601-muestra una unidad que controla y supervisa el proceso de descontaminación ; el numeral-602-muestra el contenedor de reciclado; el numeral-603-el depósito de fluido dopante; el numeral-604-el depósito de gas plasmágeno; el numeral-605-es la unidad de refrigeración; el numeral-606-indica el compartimiento de refrigeración, el numeral-607-muestra el compartimiento de neutralización, el numeral-608- muestra el depósito de fluido de neutralización y el numeral-609-indica compartimiento de inyectores.
Con la utilización de las mismas abreviaturas que las que se han mencionado, se han designado las áreas de vacío (V), las bombas de fluídos (FP) y la unidad principal (U1).
En la figura 7 se ha mostrado un diagrama general de los circuitos de refrigeración del aparato de la invención, en el que es posible observar la unidad principal (-U1-) y el conjunto de circuitos de refrigeración. A la unidad principal (-U1-) están acopladas conducciones de refrigeración-733-y-734-y la unidad magneto dinámica y las otras líneas-735-y -736-de la unidad RF que sucesivamente conducen a la unidad de supervisión y control, tal como se ha indicado con el numeral-701- (las otras no han sido numeradas, a efectos de mayor claridad), después de lo cual y con intermedio de las válvulas electromagnéticas-703-y - 704-se conduce al dispositivo de refrigeración por medio de las unidades de control de supervisión-702-y electro válvulas-705-hacia otras unidades de refrigeración tales como la unidad de refrigeración -706-, en la que se dispone el depósito de refrigerante -707-, un compresor de refrigerante-708-y una unidad de intercambio calorífico-709-. Los circuitos contienen bombas de fluido de refrigeración, tales como las indicadas por los numerales-710-y-711-y otros mecanismos de regulación, interfaces, bombas y electroválvulas para el resto de circuitos que no se han mostrado en el diagrama. La unidad de refrigeración incluye también un dispositivo de refrigeración-726- embebido en el colector-727-que está conectado mediante la electroválvula-728-a la conducción-702-que, junto con la línea-733-, completa el bucle de refrigeración de las salidas anteriormente indicadas.
La figura 8 muestra un colector y el soporte circundante-801-con la estructura externa-802-y la antena RF-803-, embebida en la pared interna-804-. Es igualmente posible observar los deflectores de gas posteriores-805-y el torbellino de plasma que también está representado por su sección posterior-806-. La ruta que siguen los elementos en el proceso de disociación queda indicada también con el numeral-807-y el área del cuerpo circundante del hiper filtro-808-. También es posible apreciar en-809-y-810-los elementos de la estructura y el numeral-811-representa el soporte interno. El colector que comprende un conjunto de antenas inductivas embebidas-812-y una conducción de refrigeración-813-comprende asimismo un dispositivo de alimentación-815-. También el posible observar la pared interior de soporte/estructura-815-, así como la superficie interna-816-del propio colector. El numeral - 817 representa la unidad magneto hidrodinámica-818- representa el área RF. Se ha indicado con los numerales - 819-y-820-respectivamente, la estructura y el soporte del colector/separador.
La figura 9 es un diagrama de uno de los llamados módulos, parte de la cámara principal, en el que es posible observar la antena RF-901-embebida en la pared interna-902-del modelo. El módulo muestra la apertura de la tapa-903-que formará parte del mecanismo de dicha zona de puerta, tal como se ha indicado con el numeral-904-. Del mismo modo, es posible observar la guía magnética-905-que, a su vez retendrá el contenedor/tambor de desperdicios a procesar. El numeral - 906-representa la apertura para la inserción de la puerta.
La figura 10 muestra un diagrama de la constitución de la parte correspondiente a la cámara principal.
Dicha figura muestra los elementos que constituyen la cámara, incluyendo la pared externa, llamada también manguito o faldón-1002-con una estructura de armazón-1003-para la pared externa y un armazón principal-1004-y-1005-con rodillos-1001-en posición intermedia. La estructura tiene travesaños - 1006-y un soporte-1007-para soportar la pared interna. La conexión entre la pared externa y la pared interna de la cámara se realiza por medio de unidades de control, es decir, las que se han designado como controlador-1008-con su propio soporte-1009-. También se puede observar el dispositivo óptico-1010-para la alineación óptica de la pared interna, siendo accionado dicho controlador por un motor lineal-1011-. El controlador posee brazos articulados-1012-.
Los numerales-1013-y-1014-respectivamente, representan el dispositivo de alimentación de potencia RF y la antena RF. El numeral-1015-representa un soporte para el control de la pared interna. Los numerales-1016- y-1017-representan respectivamente el armazón principal y las guías de la pared externa que permiten el deslizamiento de los llamados manguitos o faldones, a efectos de mantenimiento.
El numeral-1018-representa la disposición del soporte de la pared externa y el numeral-1019-la guía de soporte de la pared interna-1020-.
La conducción de refrigeración está indicada con el numeral-1021-y el motor lineal de control (no representado) se encuentra en-1022-.
El numeral-1023-representa varias secciones que constituyen la pared interna, que son intercambiables en forma de módulo. Los numerales-1024-y-1025- indican respectivamente las unidades de refrigeración RF, superior e inferior, habiéndose representado la pared interna con el numeral-1026-.
Se han detallado secciones de la estructura del armazón en las figuras 11 y 12. En particular la figura 11 muestra la pared externa-1101-, la pared interna -1111-, el control-1102- ; la estructura de la pared externa-1103-, el armazón principal-1104-, un travesaño - 1105-y un control-1106-de un controlador de averías -1107-, así como la guía magnética con la pared interna - 1108-y la ranura de disposición del soporte-1109-de la pared interna. También es posible observar el soporte - 1110-de la pared interna y el controlador-1112-del soporte, así como el mecanismo-1113-del propio controlador.
La figura 12 representa la guía-1201-de la pared externa-1202-, el armazón-1203-de la pared externa y un rodillo-1204-que como la ranura-1205- para el rodillo en el armazón principal-1206-. Es igualmente posible observar el mecanismo de detección de averías-1207-que controla la pared interna-1210-y su mecanismo de control-1208-así como el dispositivo de control de averías-1209-. La disposición del soporte - 1212-de la pared interna y la ranura del soporte de la pared-1212-así como la guía-1213-de la pared interna y la pared del accionador-14-del motor lineal pueden ser también observados.
La figura 13 muestra un diagrama el aislamiento térmico del aparato y de la protección mediante pantalla de Faraday que rodea el soporte de la pared interna, siendo-1301-la representación del soporte de Faraday externo y-1302-el aislamiento térmico externo y también el soporte-1303-del controlador. Se representa con el numeral-1304-el aislador interno, el soporte de la pared interna está indicado con el numeral-1305-. El aislamiento de la pared interna-1305-y de la pantalla de Faraday están indicados con el numeral-1306-. La pared interna de la cámara está realizada por medio de varios módulos similares-1307-.
Las figuras 14 y 15 son un diagrama de un módulo de la pared interna del reactor. Este módulo constituye parte de la pared interna representada con el numeral-1401-que incluye la conducción de refrigeración - 1402-y la antena R F embebida en la parte antes mencionada de la pared interna-1403-. La conducción de refrigeración-1402-corresponde a la parte interna y la conducción de refrigeración-1404-corresponde a la parte externa. El numeral-1405-representa las guías del módulo y el numeral-1406-representa el alimentador de la línea de refrigeración superior y el numeral-1407- representa el alimentador de la conducción de refrigeración inferior. El alimentador de la antena R F se ha representado con el numeral-1408-en el esquema.
Las figuras 16 y 17 son vistas esquemáticas del conjunto de inyectores de la presente invención.
Si bien el número de inyectores puede ser variable, los diagramas han mostrado solamente tres de ellos, con un separador estructural-1601- (gases, estanco a los fluidos), que establece los límites del compartimiento de los inyectores así como el separador - 1602-y la pared externa-1603-y la estructura externa -1604-. Se representa en el diagrama con el numeral - 1605-la estructura del compartimiento de inyectores y con el numeral-1606-el colector que contiene los inyectores (en este ejemplo tres de ellos).
Se representa con el numeral-1607-un colector de gas plasmágeno, con el numeral-1608-un inyector central y con el numeral-1609-un control del flujo de gas. El numeral-1610-es el segundo colector del inyector central y el numeral-11-es uno de los tres depósitos de gas a presión para alimentar individualmente los inyectores. Cada uno de los depósitos de gas individuales está alimentado mediante una bomba-1612- para gas a un regulador de presión-1613-y al colector -1614-.
El colector de los inyectores está representado con el numeral-1615-y sus soportes-1616-para la unidad magnetohidrodinámica-1617-. El compartimiento de inyectores está soportado por una estructura-1618-y fijada al armazón principal-1619-.
El mismo esquema muestra otra unidad magnetohidrodinámica-1620-así como unidad de supervisión y control-1621-.
La pared interna tiene un soporte-1622-y un separador/aislante-1623-de la misma pared interna - 1624-.
La antena RF está representada por el numeral -1625-.
Es posible apreciar de dicha figura 16 que el gas procederá de un depósito principal externo que no ha sido mostrado a través de las bombas-1626-, que se encontrarán en el mismo número que los depósitos de gas plasmágeno-1611-y dispositivo de inyección de gases. Se representa con el numeral-1627-una unidad de control para la admisión de gas plasmágeno. En la misma figura, las conexiones-1628-a las unidades-U9-y-U10-,-1629- <BR> <BR> a las unidades-U9-y-U10-, -1630-a las unidades-U9-, - U10-y-U12-,-1631-a las unidades-U9-y-U10-y <BR> <BR> - 1632-a las unidades-U9-, -U10-y-U12-. Las conexiones - 1633-,-1634-y-1635-a los respectivos inyectores pueden ser también apreciadas en la figura.
La figura 18 muestra la configuración concéntrica del plasma que muestra el compartimiento de separador de gases-1801- ; el colector-1802-, un dispositivo MHD para el control de tiempo de permanencia del material en el proceso a disociar, y expuesto a radiación térmica ;-1804-muestra una antena RF;-1805- un dispositivo MHD para el control de la forma del plasma secundario;-1806-muestra un control de MHD para la forma del plasma primario; los numerales-1807-,-1808- y-1809-los inyectores para los gases plasmágenos; - 1810-el compartimiento posterior de la cámara de <BR> <BR> disociación ; -1811-el compartimiento de inyectores; - 1812-el inyector de gases plasmágenos;-1813-el tambor/barril;-1814-la guía magnética;-1815-la cola del plasma primario o NLTE (Non Local Thermal Equilibrium) ("Equilibrio Término No Local");-1817- indica el torbellino de núcleo de plasma secundario o LTE (Local Thermal Equilibrium) ("Equilibrio Térmico Local"); - 1817-muestra el torbellino de núcleo de plasma secundario o LTE; y-1818-la cola de plasma secundario o NLTE.
En las figuras 19 a 22, se pueden apreciar los diferentes elementos para el control de la puerta para la carga de los tambores/barriles dentro de la cámara de tratamiento.
En estas figuras, es posible apreciar la doble membrana de la unidad de estanqueización interna (-231-); la unidad de estanqueización externa (vacío) (-232-); la guía magnética (-233-) y los soportes (-236-y-237-) de los módulos de la pared interna (-234-y-235-). Una doble membrana de la unidad de estanqueización (238) se puede apreciar en las figuras 19 a 22, así como la unidad estanqueización (-239-) del vacío externo (-9-).
Un portador (-240-) tendrá capacidad de soportar la puerta (-208-) permitiendo su deslizamiento a lo largo de la estructura externa (-212-) y, junto con la unidad de manipulación o grúa (-243-), soportar la puerta tal como se ha mostrado en las figuras 19 a 22.
También se puede apreciar en estas figuras la pared externa (-244-) y la doble membrana (interna) desde la unidad de estanqueización (-245-), así como la pared interna (-246-) de la cámara del reactor y la doble membrana (interna) de la unidad de estanqueidad (-247-).
La puerta (-208-) quedará compuesta por una estructura interna y una estructura externa (-249-), conectadas por medios estructurales, es decir, un controlador, al que se hace también referencia en la figura 10 (-248-) y brazos de conexión (-241-).
También se puede apreciar en estas figuras la unidad de estanqueización externa (vacío) (-250-) y la doble membrana de dicha unidad de estanqueización (-252-).
Las dimensiones, que se han mostrado en metros y pies en algunas figuras son solamente ilustrativas y no significan limitación alguna de la presente invención.
Si bien la presente invención ha sido descrita en relación con la realización explicada y descrita de manera detallada se comprenderá que cualquier técnico con conocimientos ordinarios en la materia encontrará muchas formas, después de comprender todo el material contenido en la descripción, reivindicaciones y dibujos de la presente solicitud, para introducir mejoras y modificaciones, que no se apartarán del ámbito de la presente invención según se define en las siguientes reivindicaciones.