一种适用于金属乏燃料的干法后处理工艺的制作方法

本发明属于乏燃料后处理，具体涉及一种适用于金属乏燃料的干法后处理工艺。

背景技术：

1、后处理是先进快堆燃料循环的关键环节，而后处理技术的选择与燃料的特点息息相关。快堆燃料具有高燃耗、高钚含量、强放射性、高释热率的特点，现有技术采用水法处理此类燃料存在诸多问题，比如：水法处理产生的液体废物量较大，处理成本较高；由于体系中存在水和有机溶剂，有临界事故发生的危险，同时有机溶剂易辐解；乏燃料离堆贮存时间较长，厂房较大，投资较多，运行费用较高；较高的铀、钚分离系数，还不利于反核扩散。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，使用该工艺能够对反应堆辐照后的金属乏燃料进行妥善处理，将其中的有用核素回收，并妥善处理放射性废物。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，包括以下步骤：

4、s1、将反应堆卸出的乏燃料组件转移至接收暂存热室内，然后转移至乏燃料组件检测系统检测；

5、s2、对检测合格的乏燃料组件进行组件拆解和棒束切割，切割为乏燃料短段；

6、s3、对乏燃料短段进行锕系分离和产品纯化，获得铀金属产品和锕系合金产品。

7、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s1具体为：

8、s11、使用运输容器将反应堆卸出的乏燃料组件送至干法处理厂接收大厅，通过垂直吊装将所述运输容器转入地下接收通道，通过水平转运小车将所述运输容器运送至所述接收暂存热室的双盖密封门底部；

9、s12、通过顶升机构将所述运输容器与所述双盖密封门对接，打开双盖密封门；

10、s13、使用组件接收机构抓取乏燃料组件，转移至所述接收暂存热室内；再通过所述组件接收机构将乏燃料组件转移至所述乏燃料组件检测系统检测，经检测合格后转移至乏燃料暂存阱暂存。

11、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s1中所述乏燃料组件检测系统对乏燃料组件的检测内容包括燃耗、破损、外观、尺寸和温度。

12、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s11中所述运输容器用于采用地上或地下转运的方式将反应堆卸出的乏燃料组件送至干法处理厂；所述顶升机构安装在所述转运小车或所述双盖密封门下方正对地面上。

13、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s13中所述组件接收机构具有乏燃料组件冷却功能；所述乏燃料暂存阱布置在所述接收暂存热室内，自带冷却循环系统，用于导出乏燃料组件释放的热量。

14、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s2具体为：

15、s21、通过所述组件接收机构将所述乏燃料暂存阱中的乏燃料组件提升翻转成水平状态后，通过转运通道水平转运至机械首端处理热室内；

16、s22、通过组件拆解设备对乏燃料组件进行拆解，去除端头和外套管，取出燃料单棒；

17、s23、通过切割设备将多根燃料单棒剪切去除气腔后，将乏燃料单棒切割为10-80mm乏燃料短段，批次收集在乏燃料短段收集容器内，转运至锕系分离热室。

18、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s3具体为：

19、s31、使用电解精炼设备对所述乏燃料短段进行电解，所述乏燃料短段在阳极篮中溶解，在阴极获得铀粗产品；将所述铀粗产品转入铀粗产品蒸馏设备中，采用高温减压蒸馏原理去除所述铀粗产品中的熔盐物质；将蒸馏后的产品转入金属铀熔锭设备中熔锭，熔锭并冷却后获得所述铀金属产品；将所述铀金属产品转移至产品暂存热室；

20、s32、将电解精炼后设备中的熔盐导出，输送至电解提取设备，通过对所述熔盐电解获得锕系-镉合金产品；将所述锕系-镉合金产品转移至蒸馏除镉设备，通过减压蒸馏方式去除镉，并经过熔锭冷却，获得所述锕系合金产品；将所述锕系合金产品转移至产品暂存热室。

21、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s31中所述金属铀熔锭设备的熔锭工作温度高于1200℃。

22、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，步骤s3后还包括：

23、所述工艺中产生的废盐经收集后进入熔盐回收复用系统，净化后合格熔盐转入配料设备复用；废盐渣进入废盐渣处理系统，采用玻璃陶瓷复合固化处理和脱氯-玻璃固化处理方法处理所述废盐渣；

24、所述工艺中产生的尾气进入尾气吸收系统净化处理。

25、进一步，如上所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，所述乏燃料短段、所述铀金属产品和所述锕系合金产品的转运，通过热室间的转运通道水平转运或通过热室底部的转运通道进行转运。

26、与现有技术相比，本发明提供的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，具有以下有益效果：

27、本发明采用高温液态熔盐电解技术对反应堆辐照后的金属乏燃料进行锕系分离，从而获得铀金属及锕系合金两种产品，使得深燃耗、强放射性的金属乏燃料实现了短期内处理，回堆复用。

28、本发明提供的干法后处理工艺采用无机非水试剂，具有较高的辐照稳定性，适合处理燃耗深、冷却时间短的快堆乏燃料；同时干法后处理还有缩短快堆系统倍增时间、废物量少、临界风险小、安全性高的优点。在经济性上，干法处理过程设备紧凑，适合临堆建设，造价和运行成本低。因此，干法后处理是未来先进快堆燃料后处理的优选技术。总之，该工艺流程短、临界风险低，可有效降低投资成本。

技术特征：

1.一种适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s1具体为：

3.根据权利要求2所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s1中所述乏燃料组件检测系统对乏燃料组件的检测内容包括燃耗、破损、外观、尺寸和温度。

4.根据权利要求3所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s11中所述运输容器用于采用地上或地下转运的方式将反应堆卸出的乏燃料组件送至干法处理厂；所述顶升机构安装在所述转运小车或所述双盖密封门下方正对地面上。

5.根据权利要求2-4任一项所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s13中所述组件接收机构具有乏燃料组件冷却功能；所述乏燃料暂存阱布置在所述接收暂存热室内，自带冷却循环系统，用于导出乏燃料组件释放的热量。

6.根据权利要求5所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s2具体为：

7.根据权利要求6所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s3具体为：

8.根据权利要求7所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s31中所述金属铀熔锭设备的熔锭工作温度高于1200℃。

9.根据权利要求7所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，步骤s3后还包括：

10.根据权利要求6-9任一项所述的适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，其特征在于，所述乏燃料短段、所述铀金属产品和所述锕系合金产品的转运，通过热室间的转运通道水平转运或通过热室底部的转运通道进行转运。

技术总结本发明公开了一种适用于金属乏燃料的干法后处理工艺，涉及乏燃料后处理技术领域，该方法包括以下步骤：S1、将反应堆卸出的乏燃料组件转移至接收暂存热室内，然后转移至乏燃料组件检测系统检测；S2、对检测合格的乏燃料组件进行组件拆解和棒束切割，切割为乏燃料短段；S3、对乏燃料短段进行锕系分离和产品纯化，获得铀金属产品和锕系合金产品。本发明所提供的工艺能够对反应堆辐照后的金属乏燃料进行妥善处理，使得深燃耗、强放射性的金属乏燃料实现短期内处理，回堆复用。技术研发人员：林如山,张磊,陈志华,张金宇,唐洪彬,叶国安受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/8