一种SiC弥散燃料中铀回收方法与流程

本发明涉及核燃料回收，尤其涉及一种sic弥散燃料中铀回收方法。

背景技术：

1、弥散型燃料元件是核燃料元件的重要组成部分，常见的燃料核芯为uo2、uc、uco、un等微球。弥散燃料基体为石墨、碳化硅等，已经成功地应用于核反应堆中，但在各种弥散燃料元件生产过程中，不可避免的会产生不合格弥散燃料元件，因此需要对其进行铀的回收。

2、常规核燃料元件为锆包壳uo2陶瓷芯块，其回收方法通常为先将管型组件进行剪切，再将带包壳的uo2陶瓷芯块经过高温煅烧氧化，将uo2陶瓷芯块氧化为u3o8粉末，实现uo2与包壳的物理分离，最后u3o8粉末经过硝酸溶解后返回生产线。但上述方法不适于弥散燃料元件中铀的回收，尤其对于sic基体的弥散燃料。由于sic基体的弥散型燃料中基体材料与核燃料分散的更加均匀，接触更为紧密，因此，无法实现物理上的基体材料与核燃料的有效分离，且由于sic具有很好的化学稳定性,在高温、强酸和强碱性条件下均可以稳定存在，无法直接采用强酸浸取来回收铀。

3、通常的回收工艺包括返料预处理(如剪切、破碎)、氧化煅烧、酸溶解、过滤、萃取纯化等，得到纯净的铀酰溶液，再根据燃料元件的需求进一步进行转化处理。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种sic弥散燃料中铀回收方法，解决常规核燃料元件回收方法难以回收sic基体弥散型燃料元件的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种sic弥散燃料中铀回收方法，包括以下步骤：步骤一：将sic弥散燃料元件进行物理破碎，使得其内部的燃料核芯完全裸露；步骤二：将破碎后的sic弥散燃料元件过筛后进行氧化煅烧，使sic弥散燃料元件中的燃料核芯转化为u3o8粉末；步骤三：采用硝酸对破碎、氧化后的sic弥散燃料元件粉末进行溶解、过滤，得到硝酸铀酰滤液作为返回液用于弥散燃料元件制备。

4、步骤一中的sic弥散燃料元件为圆柱形芯块、中空的环形芯块或者板型元件。

5、步骤一中，先采用压机和/或对辊机将sic弥散燃料元件进行初步破碎，压力范围为6-8吨。

6、初步破碎后，采用玛瑙球研磨机对sic弥散燃料碎块进一步研磨破碎，破碎后颗粒的直径小于sic弥散燃料元件中燃料核芯的直径。

7、步骤二中，将破碎后的sic弥散燃料元件放入高温氧化炉，煅烧氧化时间为2～8h，煅烧氧化温度为550～850℃。

8、进一步地，氧化煅烧过程的气氛为空气或者氧气。

9、进一步地，空气或者氧气的流量范围为0.2～0.5m3/h。

10、步骤三中，硝酸的加入量为u3o8与hno3的摩尔比为1:5～1:15，去离子水的加入量为u3o8与h2o的摩尔比为1:20～1:70。

11、进一步地，u3o8溶解过程的溶解温度为50～90℃。

12、进一步地，u3o8溶解过程的溶解时间为1.0～12.0h。

13、与现有技术相比，本发明提供的sic弥散燃料中铀回收方法具有以下有益效果：

14、本发明提供的回收方法能够sic弥散燃料中的铀，本回收方法流程短、操作简单，二次废物少，收率高等优点。

15、在回收流程上，仅包括物理破碎、氧化煅烧、硝酸溶解、过滤四步，回收过程所使用试剂仅为硝酸一种，且试剂消耗少，整个回收过程除了过滤得到的铀溶解液可继续用于弥散燃料制备外，基本不会产生其他的含铀废液，实现了最大程度简化回收工艺，降低回收过程的能耗。

技术特征：

1.一种sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，步骤一中的sic弥散燃料元件为圆柱形芯块、中空的环形芯块或者板型元件。

3.根据权利要求1所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，步骤一中，采用压机和/或对辊机将sic弥散燃料元件进行初步破碎，压力范围为6-8吨。

4.根据权利要求3所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，初步破碎后，采用玛瑙球研磨机对sic弥散燃料碎块进一步研磨破碎，破碎后颗粒的直径小于sic弥散燃料元件中燃料核芯的直径。

5.根据权利要求1所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，步骤二中，将破碎后的sic弥散燃料元件放入高温氧化炉，煅烧氧化时间为2～8h，煅烧氧化温度为550～850℃。

6.根据权利要求5所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，氧化煅烧过程的气氛为空气或者氧气。

7.根据权利要求6所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，空气或者氧气的流量范围为0.2～0.5m3/h。

8.根据权利要求1所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，步骤三中，硝酸的加入量为u3o8与hno3的摩尔比为1:5～1:15，去离子水的加入量为u3o8与h2o的摩尔比为1:20～1:70。

9.根据权利要求8所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，u3o8溶解过程的溶解温度为50～90℃。

10.根据权利要求8所述的sic弥散燃料中铀回收方法，其特征在于，u3o8溶解过程的溶解时间为1.0～12.0h。

技术总结本发明提供了一种SiC弥散燃料中铀回收方法，包括以下步骤：步骤一：将SiC弥散燃料元件进行物理破碎，使得其内部的燃料核芯完全裸露；步骤二：将破碎后的SiC弥散燃料元件过筛后进行氧化煅烧，使SiC弥散燃料元件中的燃料核芯转化为U3O8粉末；步骤三：采用硝酸对破碎、氧化后的SiC弥散燃料元件粉末进行溶解、过滤，得到硝酸铀酰滤液作为返回液用于弥散燃料元件制备。本发明提供的回收方法能够SiC弥散燃料中的铀，本回收方法流程短、操作简单，二次废物少，收率高等优点。技术研发人员：郭波龙,于晓波,张凡,盖石琨,刘文涛,陈钰,钱跃庆,孟莹,胡亚蒙,李秀清,朱淦受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13