DE1533055A1 - Verfahren zum Entfernen der Huelle von Kernbrennstoffelementen - Google Patents

Verfahren zum Entfernen der Huelle von Kernbrennstoffelementen

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DE1533055A1
DE1533055A1 DE19661533055 DE1533055A DE1533055A1 DE 1533055 A1 DE1533055 A1 DE 1533055A1 DE 19661533055 DE19661533055 DE 19661533055 DE 1533055 A DE1533055 A DE 1533055A DE 1533055 A1 DE1533055 A1 DE 1533055A1
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solvent
shell material
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fuel
dissolution
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DE19661533055
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Robert Peray
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/34—Apparatus or processes for dismantling nuclear fuel, e.g. before reprocessing ; Apparatus or processes for dismantling strings of spent fuel elements
    • G21C19/38—Chemical means only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Description

410-11.3HP 25.3.1366
Commissariat ä 1 »Energie Atomique, Paris (Prankreich.)
Verfahren sum Entfernen der Hülle von Kernbrennst offelementen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen der Hülle von Kernbrennstoffelementen.
Die Entfernung der Hülle von Brennstoffelementen ist u.a. für bestimmte Messungen und Untersuchungen am Brennstoff erforderlich. In diesem Falle muß besonders darauf geachtet werden, daß der Brennstoff beim Entfernen der Hülle nicht deformiert oder in seinen Eigenschaften verändert wird,
Bei den bisher angewandten Verfahren wird die Hülle ,mechanisch abgearbeitet oder deformiert; unter diesen Verfahren sind das Abschälen oder Abhobeln oder das Abziehen bzw· Abstreifen oder Abreisen zu nennen; dabei sind unterschiedliche Methoden in Gebrauoh, wie beispielsweise das Abtrennen einer aufgeschnittenen A-Ie unter luftanwendung oder das Einsetzen eines Werkzeuges zwischen Brennstoff und Hülle und deren Abarbeitung.
(6)
5AD ORIGINAL 809849/QiAS
Als weitere Verfahren werden z.B. das Wegschmelzen des Hüllenmaterials empfohlen, wenn sein Schmelzpunkt niedriger ist als der des Brennstoffs oder auch die Sublimation des Hüllenmaterials im Vakuum.
Diese verschiedenen Verfahren haben den Nachteil, daß der Brennstoff dabei infolge der Beanspruchungen währendlder mechanischen Behandlung deformiert oder in seinen Eigenschaften durch die Wärmeeinwirkung während der Entfernung der Hülle durph einen Schmelz- oder Sublimationsvorgang verändert wird.
Ziel der Erfindung ist es daher vor allem, den Vorgang der Entfernung der Hülle von Brennstoffelementen derart zu verbessern, daß er besser als bisher den praktischen Erfordernissen genügt und insbesondere, daß der behandelte Brennstoff keinerlei Deformation oder Änderung seiner Eigenschaften erleidet, und damit In der Gesamtheit in vollständig unverändeter Porm Im gleichen Zustand wi· er dtn Reaktor verläßt für Messungen zur Verfügung steht.
Di···« Ziel wird gemäß der Erfindung Im wesentlichen durch Auflöetn des Eüllenmaterials bei niedriger Temperatur in einem metallischen Lösungsmittel erreicht, wobei das Brennstoffelement nach der vollständigen Auflösung des Hüllenmaterials gewonnen und das Lösungsmittel durch Trennung der Bestandteile der resultierenden Zusammensetzung aus Lösungsmittel und Hüllenmaterial regeneriert wird.
909849/0445 BAD 0R1G1NAL
Die Erfindung umfaßt neben diesen hauptsächlichen Merkmalen weitere Besonderheiten, die vorzugsweise gleichzeitig zum !Tragen kommen sollen, aber auch getrennt oder in allen technisch möglichen Kombinationen vorgesehen werden können. Es sind dies insbesondere;
- Der Kernbrennstoff ist uran;
- das Hüllenmaterial ist Magnesium; ^|
- das metallische Lösungsmittel ist Quecksilber;
- die Lösungstemperatur ist die Umgebungstemperatur;
- die Auflösung des Hüllenmaterials wird durch Anwendung von Ultraschall beschleunigt;
- die Regenerierung des Lösungsmittels wird durch Destillation des Lösungsmittels erreicht;
- die Regenerierung bzw. Trennung wird durch Kontakt mit* einer Lösung erreicht, die das Hüllenmaterial auflöst;
- diese Lösung ist eine wässrige Salpetersäurelösung;
- die Trennung wird durch. Kontakt mit atmosphärischer Luft J ausgeführt;
- die Trennung findet gleichzeitig mit der Ab- bzw. Auflösung des Hüllenmaterials statt, wobei das metallische Lösungsmittel während der Lößungsoperation mit einem Lösungsmittel für das Hüllenmaterial überschichtet wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung, die selbstverständlich nur zur Erläuterung und nicht einschränkend gegeben wird, besser verständlich werden.
909849/044$
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht' auf einer Auflösung dos Hulloninaterials in einom Iletall oder einer Legierung bei einer genügend niedri^n Temperatur (beispielsweise unterhalb von 25O0C), um den Brennstoff nicht in unzulässiger Weise ?λ\ deformieren oder au verändern, wobei insbesondere das al« Lösungsmittel wirkend«? Metall bzw. die legierung mit dem Brennstoff nicht oder 3 raktioch nicht reagiert, α ο dal/ keiner.] <ύ Gefahr einer aiuili nur irgendwie gearteten Beeinträchtigung doß Brennstoffs besteht.
Go bildet bei Verwendung von Quecksilber als Lösungsmittel bei ümrebungatemperatur dieses keine Legierung mit Uranj es bildet dagegen mit dem Magnesium einn flüssige Lösung mit 0,37$ Magnesium und definierie Verbindungen, wie MgHg«, MgHg usw., die sich vom Brennstoff ablösen.
Als Produkte dienen* Operation erhält man zum einen das vollständig unversehrte "bssw. unveränderte Uran und andererseits ein Magnesiumamalgam. Das Quecksilber wird dann durch irgendeine geo'gncte Methode r.ur Trennung der Bestandteile des Amalgams regeneriert. Dabei nii;d die folgenden Möglichkeiten besondere SjU empfehlen.
1) yfenii die verwendete QueckDilbennenge derart ist, daß das erhaltene Amalgam nicht gesättigt ist, d.h. einen Magnesiumgehalt von weniger als 0,3$ aufweist, wird die Trennung Quecksilber-Magnesium durch Destillation des Quecksilbers
ausgeführt oder durch Kontakt mit einer geeigneten Lösung, beispielsweise mit einer 10bigen wässrigen Salpetersäurelösung, die das Magnesium auflöst,
2) Wenn die Quecksilbermenge derart ist, daß das erhaltene Amalgam an Magnesium gesättigt ist, läßt man es mit atmosphärischer Luft in Kontakt, was zu einer Zersetzung des Amalgam«? und der Bildung von Quecksilber und Magnesiumoxyd oder -nitrid führt.
3) Bine weitere Variante, die sich an die beiden vorangehenden anlehnt, besteht darin, oberhalb des Quecksilbers während der Auflösung des Hüllenmaterials eine geeignete Lösung, beispielsweise ein· 1O#ige Salpetersäurelösung vorzusehen.
Die Auflösung der Hülle in dem Quecksilber und die Regenerierung des Lösungemittels finden dann gleichzeitig statt.
4) line weiter« Variant·, die besonders interessant st, wenn man lediglich den Brennstoff rückgewinnen will, ohne Ihn speiiellen Messungen bu unterwerfen, besteht in der Anwendung beliebiger Mittel, di· eine Beschleunigung dee Eindringens von Quecksilber in die Hülle und der Ablösung der Reaktionsprodukte Quecksilber-Magnesium ermöglichen. Man kann in diesem TaIX die Verwendung von Ultraschall und/oder die Irhöhung der LöBungatemperatür (beispielsweise auf etwa 10O0O) vorsehen.
8elbstv«?etiln<p.iea ist 41· Erfindung keinesfalls auf di· beschriebenen AuBführungebeispiele beschränkt; sie umfaßt vielmehr alle im fiahaen des Erfindung«gedankens mbglLuhaij Tarianien.
gor"""" BAD0RlfflNAL

Claims (1)

153"3ObS
<rv.
Pat entansprüche
1. Verfahren zur Entfernung der Hülle von Kernbrennstoffelementen , dadurch gekennzeichnet, daß man das Hüllenmaterial bei niedriger !Temperatur in einem metallischen Lösungsmittel auflöst, den vollständig von Hüllenmaterial befreiten Brennstoff sammelt bzw. abfängt und das lösungsmittel durch Trennung der Bestandteile der erhaltenen Zusammensetzung Lösungsmittel-Hüllenmaterial regeneriert,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus Uran besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllenmaterial Magnesium ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Lösungsmittel Quecksilber ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung bei Umgebungstemperatur stattfindet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung des Hüllenmaterial· durch Anwendung von Ultraschall beschleunigt wird·
7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Bestandteile durch Destillation des Lösungsmittels erreicht wird.
009849/0445
8« Verfahren nach Anspruch 1, dadu ch gekennzeichnet, daß die !Trennung durch Kontakt mit einer Lösung ausgeführt wird, die das Hüllenmaterial auflöst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lösung eine wässrige Salpetersäurelösung ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung durch Kontakt mit atmosphärischer Luft ausgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Trennung gleichzeitig mit der Auflösung des Hüllenmaterials vorgenommen wird, in dem das metallische Lösungsmittel während der Lösungsoperation mit einem Lösungsmittel für das Hüllenmaterial üherschichtet wird.
BAD OBlGlNAU 9Q9849/CU4S
DE19661533055 1965-03-31 1966-03-25 Verfahren zum Entfernen der Huelle von Kernbrennstoffelementen Pending DE1533055A1 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1533097A1 (de) * 1966-12-12 1969-12-04 Kernforschungsanlage Juelich Verfahren zum Aufbereiten von Brenn- oder Brutelementen sowie von beschichteten Brenn- oder Brutstoffpartikeln

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