核燃料循环重点

《核燃料循环重点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核燃料循环重点（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 核燃料后处理各章问题答案核燃料后处理各章问题答案 第一章第一章 绪论绪论 1-2、核燃料后处理的任务及其产品形式是什么？、核燃料后处理的任务及其产品形式是什么？ 答：后处理任务（PPT） ： 回收铀、钚作为核燃料重新使用。 去除铀、钚中的放射性裂变产物及吸收中子的裂变产物。 综合处理放射性废物，使其适合于长期安全储存。 产品形式(书本 P7-P8)： 主要商业产品是：铀和钚 其中，钚 硝酸钚溶液二氧化钚铀 六氟化铀硝酸铀酰二氧化铀三氧化铀)(1-3：简述核燃料后处理厂的特点。：简述核燃料后处理厂的特点。 （书 P12） ： 答：后处理厂的特点是： 1) 各化工单元操作设备设置在重混凝土墙作屏

2、蔽且有不锈钢负面的专用设备室中； 2) 对设备材料、化学试剂、有机溶剂、离子交换树脂以及放射性元素的氧化态都要考虑射线对物质所致的辐射损伤、辐射降解、热效应和化学效应； 3) 必须考虑工艺溶液储槽的核临界安全问题； 4) 要高度重视放射性液流的跑冒滴漏及放射性废物的处理和处置； 5) 后处理工艺技术的研究开发有一套特殊的模式； 6) 后处理厂要接受 IAEA“不扩散核武器的监督” 。 1-5、简述轻水堆铀燃料循环的主要工艺过程。、简述轻水堆铀燃料循环的主要工艺过程。 1 2 3 4 5 6 7 其中， 2235U 的浓缩工业上常用方法为气体扩散法和离心法 5 乏燃料的后处理简要过程为： 、化学

3、分离理、乏燃料元件的首段处”、乏燃料元件的“冷却3216 对于贫化铀的情况，由于235U 浓度比所需要降低了，必须重新调整浓度 方法： 原料重新浓缩、把贫化铀作为再浓缩合在付诸于使用浓缩程度更高的铀相混、和21235U7 除了把经过后处理得到的钚和233U 作为其他反应堆原料出售而得到收入之外，还可把这些转换材料用作反应堆本身燃料重新使用。 铀的开采、 冶炼、 精制及转化 U235 同位素的浓缩 燃料元件的制造 在反应堆中 的燃烧 乏燃料后处理 残留的核材料 浓度的重新调整重新加工利用 第二章第二章 溶剂萃取工艺的化学原理溶剂萃取工艺的化学原理 2-4、 影响磷酸三丁酯萃取铀、钚的因素分别是什

4、么？影响磷酸三丁酯萃取铀、钚的因素分别是什么？（P7） 答：影响 TBP 萃取铀的因素 1）水相中 UO2(NO3)2 浓度 2）有机相铀饱和度 3）硝酸浓度 4）TBP 浓度 5）共存的络合剂 6）温度 影响 TBP 萃取钚的因素 1) 硝酸浓度 2) TBP 中的铀饱和度 3) TBP 浓度 4) 温度 5) TBP 降解产物的影响 第三章第三章 核燃料元件的类型及后处理工艺的基本过程核燃料元件的类型及后处理工艺的基本过程 3-4、乏燃料元件运输中药考虑哪些问题？、乏燃料元件运输中药考虑哪些问题？（P80） 答：考虑的问题有： 1）首先要考虑运输方案。可用汽车、火车或者轮船运输乏燃料元件，

5、如果核电站（或乏燃料中间贮存库）与后处理厂均有铁路专线及相应的运输设备，则铁路运输成为首选方案。 2）确保运输安全是头等大事。不但要确保货包在正常状态下完好无损，而且在发生事故的条件下，仍要确保不泄漏反射性物质。运输容器是发燃料元件的关键设备，它具有安全性要求高、结构复杂、质量大的特点。容器壳体的选材，要考虑结构材料、屏蔽材料和中子屏蔽材料。 3-6、乏燃料组件放置（冷却）贮存的目的是什么？、乏燃料组件放置（冷却）贮存的目的是什么？（P82） 答：放置贮存的目的是： 1）降低乏燃料元件的放射性活度水平。 2）减少易裂变材料的损失。 PuNpUUdn23933. 2,239min5 .23,23

6、9),(238 （3）使强放射性237U 衰变完全。 NpUUUdnn23775. 6,237),(236),(235 3-7：热中子堆乏燃料后处理工艺原理流程：热中子堆乏燃料后处理工艺原理流程(PPT) 答：工艺流程为： 萃取 洗涤 反萃 一个萃取循环 生产堆燃料元件：两循环流程或再加尾端净化措施。 动力堆燃料元件： 1）增加 Purex 流程的萃取循环数。三个萃取循环流程 2） 调整 Purex 流程的工艺参数。 共去污萃取器采用高酸(2-3mol/L)进料 （防止钚的歧化反应） 、高酸(2-4mol/L)洗涤（有利于钌的去除）的操作方式。 3）调制共去污料液时，进行氧化预处理（除钌措施）

7、 。 a.通入臭氧，将钌转化成易挥发的四氧化钌。 b.通入纯氧，在 100 度的温度下将钌转化成不易被 TBP 萃取的化学形式。 c.加入高锰酸钾溶液氧化钌，MnO2沉淀可吸附锆、铌等裂片元素。 d.通入硝气（NO/NO2） ，使料液中亚硝酰钌的硝酸根络合物转变成 硝酸根络合物。 e.加入氟离子，使其与锆形成不易被 TBP 萃取的锆氟络合物。 3-8：快中子增殖堆乏燃料的几个特点是什么？：快中子增殖堆乏燃料的几个特点是什么？(PPT) 答：特点是： 1）高燃耗、裂变产物含量高（10%） （轻水堆中约 4%） 。 2）乏燃料比放射性活度高，要求铀、钚对裂变产物的去污系数大于 107，三个萃取循环

8、以上。 3）水相和有机相的辐射分解效应大，需提高萃取效率，缩短料液与有机相的接触时间。 4）钚的含量高（比热中子堆的乏燃料高一个数量级） ，需引入逆流电化学还原反萃法。 5）高含量的钚存在，需确保萃取过程的核临界安全。 第四章第四章 乏燃料元件的首段处理乏燃料元件的首段处理 4-1 水法核燃料后处理工艺的首段处理包括哪些步骤？水法核燃料后处理工艺的首段处理包括哪些步骤？（书 P83） 答：预先将燃料包壳除去，然后必须将燃料组件解体、燃料溶解，最后调试制成符合工艺流程要求的原料液。 4-2：乏燃料原件的脱壳方法有哪几种？简述各类脱壳方法的优缺点及其实用性。：乏燃料原件的脱壳方法有哪几种？简述各类

9、脱壳方法的优缺点及其实用性。 （PPT） 答：脱壳方法主要有：化学去壳发、机械去壳法、包壳和芯体同时溶解法及机械化学去壳法四大类。 化学去壳法：优点：设备及操作简单，成本低； 缺点：溶解速度慢且不稳定，产生了大量高盐分的高放射性废液。 实用性：曾用于生产堆燃料原件的去壳，主要用于铝燃料原件的包壳脱除。 机械去壳法：优点：不增加废液量，有利于后续萃取分离； 缺点：机械设备复杂，成本高；易造成芯体损失； 实用性：现阶段倾向于使用这种方法。 包壳和芯体同时溶解的法：优点：适用于多种不同燃料原件处理；芯体不会损失； 缺点：增加放射性废液；对设备腐蚀大； 实用性：现阶段较少使用。 机械化学去壳法： 优点

10、：不产生放射性废液；不会造成芯体燃料损失；剪切机结构简单；成本低； 缺点：切割设备依旧复杂且需要控操作。 实用性：使用于处理包壳材料不溶于硝酸的燃料原件，用于处理锆及其合金包壳、不锈钢包壳的氧化物燃料元件的去壳，是动力堆乏燃料元件代表性方法。 4-4：1AF 料液制备中要考虑哪些因素？料液制备中要考虑哪些因素？（P97） （不确定） 答： 为了保证共去污萃取设备的联系运行， 达到规定的铀钚净化系数及分离系数必须进行澄清处理并按照第一萃取循环的工艺条件调制料液。 因此要考虑乏燃料溶解液中含有的一些由难溶组分形成的沉淀、悬浮物及胶体、溶解条件也有关以及悬浮物的组成合燃料及形态。 另外一种答案： 1

11、) 乏燃料溶解液的预处理，除去溶解液中的固体颗粒； 2) 调整酸度以满足高酸流程或低酸流程的要求 3) 调整铀浓度 4) 调整钚的价态，以使铀钚分别处于易于被 TBP 萃取的 U（VI）和 Pu（IV） 。 第五章第五章 铀钚共去污分离循环铀钚共去污分离循环 5-2：铀钚共去污分离工艺过程。：铀钚共去污分离工艺过程。 （书 P101） 答：铀钚共去污分离循环包括铀钚共萃取共去污、铀钚分离、铀的反萃三个单元操作。其中萃取净化过程包括萃取、洗涤、反萃三个单元操作。 PS：所对应的框图是在课本 P102，大家自己画。 5-6：铀和钚分离原理是什么？：铀和钚分离原理是什么？（书 P111） 答：实现铀

12、钚分离原理是：选择合适的还原反萃剂，将钚由 Pu（IV）还原到不被 TBP 萃取的 Pu（III） ，使钚从有机相转入水相，而铀仍以铀（VI）保留在有机相中，从而实现铀与钚的分离。 5-7：第三代、第四代后处理技术有哪些？：第三代、第四代后处理技术有哪些？（PPT） 答：第三代后处理有： 第一类是带有一体化特征的全分离流程研发，对传统 PUREX 流程进行较大改变，统一考虑铀钚、次锕系核素、LLFP 的走向与分离，同时使用多种方法和试剂。例如：Urex 流程； NEXT 流程； ERIX 流程；法国的 GANEX 流程 第二类是改进的 Purex 流程作为主流程附加其它分离流程。 目前已研究了

13、众多的分离流程，但尚未达到中试阶段。研发中的分离流程一般先对 HLLW 中相关组分进行组分离，然后分别进行阿系镧系分离和锶铯提取。 例如：用于组分离的流程有：含磷类的 TRUEX 流程; TRPO 流程; DIDPA 流程。含氮类的ARTIST 流程; DIAMEX 流程。 组分离后进行三价锕系、镧系分离的有：磷酸类的 TALSPEAK 流程; CTH 流程。软配体类的 SANEX 流程，包含硫代膦酸类的 Cyanex-301 流程;ALINA 流程, 和含氮类的 BTPs 流程. 在组分离和锕系镧系分离基础上组合直接萃取或反萃取进行锕、镧分离的流程有DIDPA+DTPA 流程;SETFICS

14、(CMPO+DTPA) 流程;PALADIN(HDEHP+双酰胺)流程。 另外还有：分离锶铯的有 CCD-PEG 流程；用冠醚分离锶的 SREX 流程；用杯冠化合物直接萃取铯的 CSEX 流程。 第四类后处理技术有： 主要采用的是干法后处理技术。 主要用于在水溶液中难以溶解的辐照燃料及靶件、 金属元件快堆乏燃料中锕系元素的回收分离。 主要有以下二种方法： 1) 氟化物挥发法： 铀钚的六氟化物易挥发，且有合适差异的沸点。在对铀附加净化 后对裂片元素的去污系数和铀钚分离系数接近水法。 可以处理金属或氧化物燃料元 件，尤其适合于熔盐堆的在线后处理。 2) 熔盐电解法： 美国的金属锂还原熔盐电解精炼流

15、程； 俄罗斯的金属氧化物电沉积流 程。 第六章第六章 钚的净化和尾端处理钚的净化和尾端处理 6-5：钚的净化循环过程及主要任务是什么？：钚的净化循环过程及主要任务是什么？（P126，框图在 P125，P125） 答：钚的循环净化过程：萃取、洗涤、反萃过程，主要是将难溶性钚的沉淀物进行精炼。 主要任务： 进一步去除共去污分离循环钚产品液及钚的第二萃取循环的钚产品液中的铀和裂片元素，同时将钚溶液浓缩。 第七章第七章 铀的净化循环和尾端处理铀的净化循环和尾端处理 7-2：在什么情况下需用三个萃取循环净化铀？在什么情况下只需用两个萃取循环加硅胶吸：在什么情况下需用三个萃取循环净化铀？在什么情况下只需用两个萃取循环加硅胶吸 附净化铀？附净化铀？ 答： 在 Purex 流程中，经过两个萃取循环后的硝酸铀酰溶液，其反射性污染仍超过产品允 许标准。那么就要将铀溶液经过硅胶柱进行吸附处理，可使铀得到进一步净化，使其放射性 活度降低到可直接加工的水平； 若前面的两个萃取循环步骤所得的铀/钚的纯度已经很高了， 且放射性已经满足要求了，那么就可以不用硅胶吸附了，而改用三个萃取循环的方法。 PS：这个是我上课听老师讲的时候记下的一点点东西，大家有知道的可以告诉我，我给你们 补充。 第九章第九章 反射性三废的处理与处置反射性三