CN204066758U - 一种处理乏燃料元件的溶解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于核燃料后处理技术，具体涉及一种处理乏燃料元件的溶解装置。其结构包括溶解管、循环槽和溜槽，溶解管与循环槽之间通过循环管相连接，用于加入乏燃料的溜槽与溶解管的侧壁连接，其中，在所述循环槽侧壁上设有用于通入蒸汽或冷却剂的蛇形管，在所述溶解管的管壁外侧设有用于通入蒸汽或冷却剂的夹套。本实用新型能够提高乏燃料处理量以及设备的临界安全系数。
Description
技术领域
本实用新型属于核燃料后处理技术，具体涉及一种处理乏燃料元件的溶解装置。
背景技术
核燃料后处理厂采用水法PUREX流程回收乏燃料中的铀钚以及其他有用的核素，水法流程需要首先将乏燃料溶解到水相中，再对铀钚组分进行萃取分离操作，因此，溶解是乏燃料后处理过程中关键的处理步骤之一。
我国核燃料后处理使用的溶解器是批式溶解器，设备结构类似于比利时的欧洲核燃料后处理化学公司和德国的Wackersdorf后处理厂曾经采用的溶解器(O.Meichsner and K.Blinn,Kerntechnik 54(1989)NO.4)，主要由溶解管、循环槽和进料溜槽等组成。其主要功能是完成去壳和溶解铀芯：可加入剪切后的乏燃料元件和溶解用的试剂；能排出溶解液和废气，取出包壳和不溶性残渣；能保持燃料和溶解试剂之间良好的接触；能很好的控制溶解速度；确保临界安全。溶解器的操作过程是先将硝酸送入溶解器，蒸汽预热，当溶解器负压和料液温度达到规定值，溶解器上方的剪切机开始剪切乏燃料，从溶解器溜槽进入溶解管，边剪切边溶解。靠溶解器夹套通蒸汽或水调节液体温度来控制溶解速度。溶解终点由溶解液密度或溶解排气中Kr-85的浓度来确定。溶解排气汇合剪切部分排风进入分凝器，最终进入溶解排气净化系统，每批溶解大约六小时，溶解液冷却后送到接收槽。
现有的溶解器只靠自身的几何尺寸控制临界安全，在使用过程中存在以下方面的缺点：(1)处理量小，每天处理量不到300kgU；(2)对乏燃料的铀-235初始富集度和燃耗有严格要求，临界安全要求高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有乏燃料溶解器所存在的不足，提供一种新型的溶解装置，满足提高乏燃料处理量的要求，同时设置中子吸收装置，提高设备的临界安全系数。
本实用新型的技术方案如下：一种处理乏燃料元件的溶解装置，包括溶解管、循环槽和溜槽，溶解管与循环槽之间通过循环管相连接，用于加入乏燃料的溜槽与溶解管的侧壁连接，其中，在所述循环槽侧壁上设有用于通入蒸汽或冷却剂的蛇形管，在所述溶解管的管壁外侧设有用于通入蒸汽或冷却剂的夹套。
进一步，如上所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其中，在所述的溶解管内设有中子吸收装置。
进一步，如上所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其中，所述的溶解管为竖直管状容器，底部设有椭圆形封头。
进一步，如上所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其中，所述的循环槽为弧状扁形容器，循环槽的上封头设有进液管和排气管。
进一步，如上所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其中，所述的夹套在溶解管外侧呈多段设置，每段单独设有蒸汽入口和冷凝液出口；所述的冷凝液出口能够作为冷却剂入口，所述的蒸汽入口能够作为冷却剂出口。
本实用新型的有益效果如下：
(1)工艺运行可靠，乏燃料处理量可以达到900kg/d；
(2)蒸汽夹套的设置方式避免了酸性废液与热交换管焊缝的接触，降低了焊缝材料腐蚀的概率；
(3)溶解管内部设置了中子吸收装置，可有效保证溶解装置的临界安全。
附图说明
图1为本实用新型一种处理乏燃料组件的溶解装置外形结构示意图；
图2为本实用新型一种处理乏燃料组件的溶解装置结构局部纵剖示意图；
图3为本实用新型一种处理乏燃料组件的溶解装置装置俯视图。
图中，1.循环槽；2.溶解管；3.溜槽；4.蛇形管；5.夹套；6.中子吸收装置；P1.排气管；P2.冷凝液回流管；P3.进液管；P4.备用管；P5.备用管；P6.循环槽上循环管；P7.循环槽中循环管；P8.循环槽下循环管；P9.溶解管回流管；P10～P15.压空管；P16～P19.加热/冷却蛇形管接口管；P20～P25.加热/冷却夹套接口管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1-图3所示，本实用新型所提供的处理乏燃料元件的溶解装置，包括溶解管2、循环槽1和溜槽3，溶解管2与循环槽1之间通过循环管(循环槽上循环管P6、循环槽中循环管P7、循环槽下循环管P8)相连接，用于加入乏燃料的溜槽3与溶解管2的侧壁连接。循环槽为弧状扁形容器，循环槽1的上封头设进液管P3和排气管P1，以实现料液的注入与废气的排出。循环槽与溶解管之间设有上、中、下三个循环管P6、P7、P8，同时在底部设有回流管P9。
循环槽1侧壁上设有用于通入蒸汽或冷却剂的蛇形管4，蛇形管两端分别设有蒸汽入口管P16和冷凝液出口管P17，冷凝液出口管P17能够作为冷却剂入口管P19，蒸汽入口管P16能够作为冷却剂出口管P18。
用于通入蒸汽或冷却剂的夹套5焊接在溶解管2侧面(图1中所示蒸汽夹套分为三段，夹套的长度和数量根据使用要求确定)，溶解管是竖直管状容器，溶解管2的椭圆形下封头设排液管，以实现料液的排出。溶解管2侧壁上设有溜槽3，用作乏燃料短段进入溶解管的通道。
夹套5在溶解管2侧面为多段设置，每段单独设置蒸汽入口和冷凝液出口，蒸汽通过蒸汽入口进入夹套，冷凝液通过冷凝液出口排出。夹套也可以作为蒸发器冷却夹套，通入冷却剂将溶解器内的料液冷却，上述冷凝液出口作为冷却剂入口，蒸汽入口作为冷却剂出口。
在溶解器2内设有大小吊篮以及中子吸收装置。所述的中子吸收装置可以为中子毒物板或毒物棒等结构。
工作状态时，大小吊篮和中子吸收装置就位，料液通过进液管P3注入反应釜，达到设定液位(料液的液位应位于稍高于下循环管处)，蒸汽通过蒸汽入口管P16和P24分别进入循环槽侧壁加热蛇形管和溶解管蒸汽夹套，蒸汽冷凝液分别通过冷凝液出口P17和P21、P23、P25排出，利用加热套管控制反应温度，待反应完全后，停止向加热蛇形管和蒸汽夹套通入蒸汽，通过冷却剂入口P17、和P21、P23、P25分别向蛇形管或夹套内注入冷却剂，待料液冷却到所设温度后，通过排液管P12排出溶解器。继续加料液蒸煮留在大吊篮内的乏燃料包壳，一定时间后，将大吊篮提出并倒出其中的包壳。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种处理乏燃料元件的溶解装置，包括溶解管(2)、循环槽(1)和溜槽(3)，溶解管(2)与循环槽(1)之间通过循环管相连接，用于加入乏燃料的溜槽(3)与溶解管(2)的侧壁连接，其特征在于：在所述循环槽(1)侧壁上设有用于通入蒸汽或冷却剂的蛇形管(4)，在所述溶解管(2)的管壁外侧设有用于通入蒸汽或冷却剂的夹套(5)。
2.如权利要求1所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其特征在于：在所述的溶解管(2)内设有中子吸收装置(6)。
3.如权利要求1或2所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其特征在于：所述的溶解管(2)为竖直管状容器，底部设有椭圆形封头。
4.如权利要求1或2所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其特征在于：所述的循环槽(1)为弧状扁形容器，循环槽的上封头设有进液管和排气管。
5.如权利要求1或2所述的处理乏燃料元件的溶解装置，其特征在于：所述的夹套(5)在溶解管外侧呈多段设置，每段单独设有蒸汽入口和冷凝液出口；所述的冷凝液出口能够作为冷却剂入口，所述的蒸汽入口能够作为冷却剂出口。
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| CN105895176A (zh) * | 2015-01-01 | 2016-08-24 | 杨宝光 | 一种带有螺旋式推料装置的乏燃料元件段连续溶解器 |
| CN112844246A (zh) * | 2020-12-12 | 2021-05-28 | 中国原子能科学研究院 | 一种适合热室应用的公斤级氧化铀粉末溶解系统及方法 |
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