RU2007131674A - Способ и установка для переработки отработанного топлива - Google Patents

Claims (19)

1. Способ регенерации оборотного ядерного топлива, в том числе энергетических реакторов на тепловых нейтронах, реакторов на быстрых нейтронах, зоны воспроизводства реакторов на быстрых нейтронах и топлива некоторых других реакторов, включающий стадию фторирования топлива с переводом урана в гексафторид, раздельную переработку гексафторида урана (для его очистки от низкокипящих продуктов деления с дальнейшим превращением в топливные компоненты) и высококипящих остатков фторирования, отличающийся тем, что процесс фторирования топлива проводят в таком режиме, чтобы плутоний оставался вместе с высококипящими остатками фторирования, затем их последовательно превращают вначале в оксиды, а далее хлорируют при высокой температуре, полученные хлориды разделяют при их конденсации в зонах с разной температурой, трихлорид плутония используют для производства компонентов топлива для атомных реакторов различных типов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что превращение высококипящих остатков фторирования в оксиды проводят пирогидролизом в пламенном аппарате с дополнительной энергодобавляющей реакцией горения водорода в кислороде.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорирование оксидов после их конверсии проводят в пламенном аппарате с использованием хлористого водорода с дополнительной энергодобавляющей реакцией горения водорода в хлоре.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что окислительно-восстановительной способностью среды управляют изменением отношения водорода к хлору.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что в зону горения факела вводят дополнительно восстановитель в виде паров натрия, или мелкого порошка урана (в металлическом состоянии), или тригидрида урана, или трихлорида урана.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что конденсацию хлоридов проводят из зоны вокруг факела и далее из восходящего потока газов (по мере снижения их температуры) по зонам (участкам), из которых организовано удаление продуктов.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что конденсацию проводят в твердом состоянии, для вывода продуктов периодически расплавляют хлориды и отводят их из зоны конденсации.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что конденсацию проводят в твердом состоянии, а для перевода продукта в жидкое состояние на соответствующие полки подают легкоплавкую хлоридную соль.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что конденсацию проводят в жидком состоянии с непрерывным отводом продуктов.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что организуют частичный переток жидкости через буртики с вышележащих участков на нижележащие.

11. Способ по п.6, отличающийся тем, что выведенные из конденсатора продукты гранулируют путем каплеобразования и их затвердевания в легкокипящей негорючей жидкости.

12. Способ по п.6, отличающийся тем, что из полученных предварительно разделенных хлоридов производят целевые продукты (топливные компоненты) с дополнительной очисткой от продуктов деления в непрерывных процессах.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при фторировании оборотного ядерного топлива некоторое количество урана оставляют в высококипящих остатках фторирования, а после операции хлорирования и разделения хлорид урана снова превращают в оксид и возвращают на фторирование.

14. Установка для переработки оборотного ядерного топлива, в том числе энергетических реакторов на тепловых нейтронах, реакторов на быстрых нейтронах, зоны воспроизводства реакторов на быстрых нейтронах и топлива некоторых других реакторов включает в себя три последовательно размещенных по технологической цепочке аппарата (для фторирования, пирогидролиза высококипящих остатков фторирования и хлорирования оксидов после пирогидролиза) с возможностью работы в непрерывном режиме, причем два последних - пламенные; оборудование переделов для очистки и корректирования изотопного состава гексафторида урана, изготовления из него топливных компонентов; оборудование для переработки смеси трихлорида плутония с некоторыми продуктами деления (после ее отделения от остатков урана и других продуктов деления) в топливные компоненты с частичной очисткой от продуктов деления; оборудование для рециркуляции реагентов и для жизнеобеспечения каждого передела.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что в аппарате хлорирования-конденсации-грануляции первая зона конденсации выполнена с расширением в виде груши, имеющей глубокую вмятину в нижней полусфере, из нижней точки имеется выход жидких продуктов конденсации, цилиндрическая поверхность зон конденсации снабжена буртиками, делящими ее на участки, каждый из которых имеет выход через отверстия в корпусе.

16. Установка по п.15, отличающаяся тем, что буртики выполнены коническими, верхняя кромка горизонтальная, а нижняя - наклонная с одним отверстием в нижней точке для возможности полного стока жидкости при остановке аппарата.

17. Установка по п.15, отличающаяся тем, что выходы из участков объединены коллекторами и снабжены обогревателями для сохранения продуктов в жидком виде.

18. Установка по п.15, отличающаяся тем, что хлоратор-конденсатор-гранулятор имеет устройства для каплеобразования и затвердевания капель в легкокипящей негорючей жидкости, извлечения гранул, их сушки и транспортирования.

19. Установка по п.15, отличающаяся тем, что после конденсатора хлоридов на пути газов предусмотрены интенсивно охлаждаемые контрольные ловушки с возможностью удаления продуктов конденсации из них.