RU2489760C1

RU2489760C1 - Method for removing deposit of mox-fuel from electrolysis cathode

Info

Publication number: RU2489760C1
Application number: RU2012107745/07A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Донатович Варгасов; Юрий Васильевич Чамовских; Дмитрий Александрович Прохоров; Николай Гаврилович Сергеев; Леонид Вячеславович Шелепов; Сергей Александрович Редькин; Павел Иванович Давыдов
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-08-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method for removing deposit of MOX-fuel from an electrolysis unit cathode involves removal of the cathode with deposit of MOX-fuel from molten metal in the electrolysis unit and supply of cooling agent. After the cathode with deposit is removed from molten metal, it is exposed above molten metal till its complete efflux from the deposit. Then, the cathode with deposit of MOX-fuel is placed into a container into which cooling agent is supplied in the form of jets of liquid nitrogen or its vapours, which are directed to the deposit surface, to surface of deposit of MOX-fuel till cracks appear on the deposit; after that, the deposit is destructed mechanically and unloaded from the container.

EFFECT: improvement of the method.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки материалов с радиоактивным заражением и может быть использовано в радиохимическом производстве при получении смешанного оксидного уран-плутониевого топлива (МОХ-топлива), пригодного для снаряжения им тепловыделяющих элементов для ядерных энергетических реакторов на быстрых нейтронах (БН-реакторов).The invention relates to the field of processing materials with radioactive contamination and can be used in radiochemical production for the production of mixed oxide uranium-plutonium fuel (MOX fuel), suitable for equipping it with fuel elements for fast nuclear power reactors (BN reactors).

Получение чистых и особо чистых металлов: плутония, бериллия, оксидов урана и плутония плотностью, близкой к теоретической, МОХ-топлива осуществляется методами высокотемпературной электрохимии и пирохимии, так как эти процессы являются безводными. А, как известно, безводная технология в радиохимической промышленности - самое перспективное направление в научно-техническом совершенствовании производства ценных продуктов. Она более безопасна экологически и более экономична по материальным и энергетическим затратам в сравнении со всеми вариантами водной технологии. Это относится к процессам регенерации отработавшего ядерного топлива, синтеза уранового и уран-плутониевого оксидного топлива, а также электрохимического совместного осаждения диоксидов урана и плутония на твердом, преимущественно графитовом, катоде электролизера. При этом до осуществления электролиза производят смешивание исходных оксидов урана и плутония, затем растворение оксидов урана и плутония в расплаве хлорида щелочных металлов в аппарате для приготовления эвтектических расплавов хлоридов, откуда расплав подают в электролизер для электрохимического совместного осаждения диоксидов урана и плутония на графитовом катоде. Далее с катода следует удалить полученный осадок и раздробить его, чтобы с помощью вакуумной отгонки очистить от солевых примесей и получить чистую смесь диоксидов урана и плутония, после чего полученный продукт транспортируют на следующий технологический передел - производство кондиционного МОХ-топлива, пригодного для снаряжения им тепловыделяющих элементов для БН-реакторов.The production of pure and highly pure metals: plutonium, beryllium, uranium oxides and plutonium with a density close to theoretical, MOX fuel is carried out by methods of high-temperature electrochemistry and pyrochemistry, since these processes are anhydrous. And, as you know, anhydrous technology in the radiochemical industry is the most promising direction in the scientific and technological improvement of the production of valuable products. It is safer ecologically and more economical in terms of material and energy costs in comparison with all variants of water technology. This refers to the processes of spent nuclear fuel regeneration, synthesis of uranium and uranium-plutonium oxide fuel, as well as electrochemical co-deposition of uranium and plutonium dioxide on a solid, mainly graphite, cathode of the electrolyzer. In this case, before the electrolysis is carried out, the initial uranium and plutonium oxides are mixed, then the uranium and plutonium oxides are dissolved in the alkali metal chloride melt in the apparatus for preparing eutectic chloride melts, from where the melt is fed to the electrolyzer for the electrochemical co-deposition of uranium and plutonium dioxides on a graphite cathode. Next, the precipitate should be removed from the cathode and crushed to remove salt impurities by vacuum distillation and to obtain a clean mixture of uranium and plutonium dioxides, after which the resulting product will be transported to the next process stage - the production of conditioned MOX fuel suitable for equipping fuel elements for BN reactors.

Удалить с катода осадок из диоксидов урана и плутония и как это сделать в конкретных производственных условиях - серьезная проблема. Дело в том, что катодный осадок представляет собой расположенный на графитовом катоде монолит весьма высокой твердости, имеющий высокий уровень радиоактивности в связи с присутствием плутония в катодном осадке. Но так как осадок все-таки должен быть удален с катода для того, чтобы осуществлять с ним следующие технологические операции с целью получения продукта, пригодного для производства ядерного топлива для БН-реакторов атомных электростанций, то при удалении его с катода обязательным к исполнению условием является обеспечение безопасности. Удаление осадка допустимо только в биологически защитной камере, в режиме дистанционного обслуживания через манипуляторы и с помощью средств дистанционного автоматического управления.Removing the precipitate from uranium and plutonium dioxide from the cathode and how to do it under specific production conditions is a serious problem. The fact is that the cathode deposit is a monolith located on a graphite cathode of very high hardness, having a high level of radioactivity due to the presence of plutonium in the cathode deposit. But since the precipitate must still be removed from the cathode in order to carry out the following technological operations with it in order to obtain a product suitable for the production of nuclear fuel for BN reactors of nuclear power plants, the condition is mandatory when removing it from the cathode security. Sludge removal is permissible only in a biologically protective chamber, in the remote maintenance mode through manipulators and using remote automatic control means.

Кроме того, способ удаления осадка МОХ-топлива должен включать те операции, которые бы обеспечивали такие затраты времени на разрушение осадка и удаление его с катода, чтобы не происходило сбоя в производственном ритме осуществления от начала до конца (на всех технологических переделах) процесса получения целевого продукта - МОХ-топлива. Такое решение технической задачи исключит снижение производительности получения МОХ-топлива из-за непроизводительных простоев последующих технологических переделов по причине неудовлетворительных временных затрат на удаление осадка с катода.In addition, the method for removing the sediment of MOX fuel should include those operations that would provide such a time consuming for the destruction of the sediment and its removal from the cathode so that there would not be a malfunction in the production rhythm of the process from the beginning to the end (at all technological stages) of obtaining the target product - MOX fuel. Such a solution to the technical problem will eliminate the decrease in the productivity of producing MOX fuel due to unproductive downtime of subsequent technological conversions due to unsatisfactory time spent on the removal of sludge from the cathode.

При проведении заявителями патентного поиска с целью выявления из уровня техники решений, напрямую аналогичных заявляемому по технической сущности и по достигаемому результату заявляемому, не выявлено. Выявлено единственное техническое решение, защищенное авторским свидетельством СССР №633314 - это электролизер, в описании работы которого косвенно разъясняется процесс удаления осадка с катода непосредственно в аппарате. Способ удаления осадка с катода в нем осуществляется так: «Для съема осадка с катода вал 5 поворачивают на 120°. При этом один из указанных катодов 3 оказывается над лотком 6. После этого в полость этого катода через полый вал 5 и трубки 4 подают порцию хладоагента, в частности жидкого CCU, который быстро испаряется и охлаждает катод 3. Пары хладоагента удаляются через специальные отверстия в каналах (не показаны). Вследствие охлаждения размеры катода уменьшаются, между ним и осадком образуется зазор, и осадок по лотку 6 сползает в приемник 7. (Катодный осадок, имеющий небольшой коэффициент теплопроводности, не успевает при этом охладиться).».When the applicants conducted a patent search in order to identify solutions from the prior art that were not directly analogous to those claimed by their technical nature and by the achieved result, they were not identified. The only technical solution that is protected by the USSR copyright certificate No. 633314 is revealed - this is an electrolyzer, in the description of which it indirectly explains the process of removing the precipitate from the cathode directly in the apparatus. The method of removing sediment from the cathode in it is as follows: “To remove the sediment from the cathode, the shaft 5 is rotated 120 °. In this case, one of these cathodes 3 is located above the tray 6. After that, a portion of the refrigerant, in particular liquid CCU, is fed through the hollow shaft 5 and tubes 4 into the cavity of this cathode, which quickly evaporates and cools the cathode 3. The vapor of the refrigerant is removed through special openings in the channels (not shown). Due to cooling, the dimensions of the cathode decrease, a gap forms between it and the precipitate, and the precipitate slides along the tray 6 into the receiver 7. (The cathode precipitate, which has a small coefficient of thermal conductivity, does not have time to cool down. ”)

Описанный процесс и проведенный сравнительный анализ признаков известного и заявляемого технических решений показал, что сходными признаками являются извлечение катода с осадком из расплава в электролизере, подача хладоагента и выгрузка удаленного с катода осадка, в связи с чем известный способ принят в качестве прототипа.The described process and a comparative analysis of the features of the known and claimed technical solutions showed that similar features are the extraction of the cathode with the precipitate from the melt in the electrolyzer, the supply of refrigerant and the unloading of the precipitate removed from the cathode, in connection with which the known method is adopted as a prototype.

Известный способ не может быть использован для удаления осадка МОХ-топлива с катода электролизера. И вот почему.The known method cannot be used to remove sediment MOX fuel from the cathode of the cell. And that's why.

1. Размещение катода с осадком над лотком для удаления осадка и сползания его в приемник непременно обусловит отекание расплава с извлеченного из расплава катода в приемник в течение операции охлаждения его хладоагентом, а затем в стекший расплав скатится и осадок, что недопустимо, так как поступающий на следующий технологический передел осадок МОХ-топлива не должен содержать выше минимально допустимого количества примесей. В известном техническом решении это превышение неизбежно, в связи с чем потребуется дополнительная обработка осадка для очистки от примесей, что увеличит временные затраты и снизит производительность всего технологического процесса производства МОХ-топлива, а также капитальные и эксплуатационные затраты и так очень дорогой технологии получения МОХ-топлива, пригодного для снаряжения тепловыделяющих элементов для БН-реакторов.1. Placing a cathode with sediment above the tray to remove the sediment and sliding it into the receiver will certainly cause the melt to flow from the cathode extracted from the melt into the receiver during the cooling operation with its coolant, and then the precipitate will also slide into the high melt, which is unacceptable, since the next technological redistribution of the MOX fuel sediment should not contain above the minimum allowable amount of impurities. In the well-known technical solution, this excess is inevitable, and therefore additional processing of the sludge will be required to remove impurities, which will increase time and reduce the productivity of the entire technological process for the production of MOX fuel, as well as capital and operating costs and so very expensive technology for producing MOX- fuel suitable for equipping fuel elements for BN reactors.

2. Удаление осадка подачей хладоагента CCL» в полость катода возможно только когда катод металлический (как в прототипе), так как металл в условиях низких температур сужается, и осадок получает возможность отделиться от катода. Но в случае получения МОХ-топлива путем электролиза по технологическим требованиям преимущественно допустимо использование катода из пирографита. И если осуществлять подачу хладоагента в полость катода, как в известном способе, то горячий пирографитовый катод от воздействия хладоагента, имеющего значительную минусовую температуру, разрушится, что нарушит и сам процесс удаления осадка, и режим осуществления единого процесса получения МОХ-топлива, пригодного для производства ядерного топлива для БН-реакторов.2. Removal of the precipitate by applying the CCL refrigerant to the cathode cavity is possible only when the cathode is metallic (as in the prototype), since the metal narrows at low temperatures and the precipitate is able to separate from the cathode. But in the case of obtaining MOX fuel by electrolysis according to technological requirements, it is preferable to use a pyrographite cathode. And if the coolant is supplied to the cathode cavity, as in the known method, the hot pyrographite cathode will be destroyed by the influence of the coolant having a significant minus temperature, which will violate the process of removing the precipitate and the mode of implementation of a single process for producing MOX fuel suitable for production nuclear fuel for BN reactors.

При проведении совместных исследовательских работ по удалению осадка МОХ-топлива с пирографитового катода специалисты - сотрудники предприятий-заявителей создали новое техническое решение - способ удаления осадка МОХ-топлива с катода электролизера, который является объектом патентной защиты по настоящей заявке.When conducting joint research work on the removal of the MOX fuel sediment from the pyrographic cathode, specialists - employees of the applicant enterprises created a new technical solution - a method for removing the MOX fuel sediment from the cathode of the electrolyzer, which is the subject of patent protection for this application.

В заявляемом способе недостатки способа-прототипа отсутствуют, так как в совокупности существенных признаков присутствуют только те признаки, которые необходимы и достаточны для достижения поставленной цели - исключения загрязнения полученного осадка примесями, надежное осуществление удаления осадка МОХ-топлива с катода для дальнейшего транспортирования осадка на следующие технологические переделы.In the inventive method, the disadvantages of the prototype method are absent, since in the aggregate of essential features there are only those signs that are necessary and sufficient to achieve the goal - elimination of contamination of the precipitate obtained by impurities, reliable removal of the MOX fuel sediment from the cathode for further transportation of the sediment to the following technological redistribution.

Подтверждением тому являются приведенные ниже описания собственно способа и его осуществления в производстве.This is confirmed by the following descriptions of the actual method and its implementation in production.

Заявляемый способ, как и прототип, включает извлечение катода с осадком из расплава в электролизере и подачу хладоагента.The inventive method, like the prototype, involves removing the cathode with the precipitate from the melt in the cell and supplying a refrigerant.

Способ отличается от прототипа тем, что после извлечения из расплава катод с осадком выдерживают над расплавом до полного истечения его с осадка, затем помещают катод с осадком МОХ-топлива в контейнер, в который осуществляют подачу хладоагента в виде направляемых на поверхность осадка струй жидкого азота или его паров до появления трещин на осадке, после чего осуществляют механическое разрушение осадка и выгружают из контейнера.The method differs from the prototype in that after extraction from the melt, the cathode with the precipitate is held above the melt until it completely expires from the precipitate, then the cathode with the MOX fuel precipitate is placed in a container into which coolant is supplied in the form of liquid nitrogen jets directed to the surface of the sediment or its vapor until cracks appear on the sediment, after which the mechanical destruction of the sediment is carried out and unloaded from the container.

Заявляемое техническое решение отвечает всем условиям патентоспособности, так как:The claimed technical solution meets all the conditions of patentability, as:

- в качестве изобретения заявляется техническое решение, относящееся к способу - процессу осуществления действий над материальным объектом - осадком МОХ-топлива, находящимся на катоде электролизера, с помощью материальных средств: контейнера, струй жидкого азота или его паров, устройств для механического разрушения осадка и т.д.- as an invention, a technical solution is claimed relating to a method - a process for carrying out actions on a material object - a deposit of MOX fuel located on the cathode of the electrolyzer using material means: a container, jets of liquid nitrogen or its vapor, devices for mechanical destruction of the sediment, and t .d.

- изобретение является новым, потому что оно не известно из уровня техники, что подтверждено сведениями из сравнительного анализа заявляемого и известного технических решений.- the invention is new because it is not known from the prior art, which is confirmed by information from a comparative analysis of the claimed and known technical solutions.

- изобретение по настоящей заявке имеет изобретательский уровень, так как для специалиста оно явным образом не следует из уровня техники, то есть еще ни одному специалисту, кроме авторов данного изобретения, не удалось создать идентичного способа.- the invention according to the present application has an inventive step, since for a specialist it does not explicitly follow from the prior art, that is, no specialist, except the authors of this invention, has been able to create an identical method.

- изобретение промышленно применимо, так как оно может быть использовано в конкретной отрасли промышленности - радиохимическом производстве. Сам способ и каждый из его признаков воспроизводимы; вся совокупность признаков и каждый отдельно взятый признак формулы этого изобретения не противоречат использованию способа в промышленном производстве, что подтверждается приведенным ниже описанием его осуществления с помощью устройства для удаления осадка МОХ-топлива с катода электролизера.- the invention is industrially applicable, as it can be used in a specific industry - radiochemical production. The method itself and each of its features are reproducible; the whole set of features and each individual feature of the formula of this invention does not contradict the use of the method in industrial production, which is confirmed by the description of its implementation using the device for removing MOX fuel sediment from the cathode of the electrolyzer below.

На приведенных чертежах изображено используемое для осуществления заявляемого способа устройство: на фиг.1 - общий вид его; на фиг.2 - общий вид в разрезе.The drawings show the device used to implement the proposed method: in Fig. 1 is a general view of it; figure 2 is a General view in section.

Устройство содержит плиту-основание 1 с размещенным в центре ее переносным цилиндрическим контейнером 2, снаружи которого установлены соединенные с плитой-основанием 1 направляющие стержни 3, а на периферии плиты-основания 1 расположены противоположно друг другу устройства для разрушения осадка МОХ-топлива и перпендикулярно им - устройства для подачи в контейнер 2 струй жидкого азота или его паров, при этом контейнер 2 снабжен двустворчатым дном 4 и патрубками 5 для приема струй жидкого азота или его паров. Каждое устройство для разрушения осадка МОХ-топлива выполнено из горизонтальных скалывающих рабочих органов 6, вертикальной стойки 7 и пневмопривода, шток 8 поршня 9 которого кинематически, то есть через подвижный рычаг 10, связан со скалывающими рабочими органами 6, а цилиндр 11 кинематически, то есть через ось 12, связан с вертикальной стойкой 7, жестко соединенной с плитой-основанием 1.The device comprises a base plate 1 with its portable cylindrical container 2 located in the center, outside of which guide rods 3 connected to the base plate 1 are installed, and on the periphery of the base plate 1 there are opposite devices for destroying the MOX fuel sediment and perpendicular to them - devices for feeding into the container 2 jets of liquid nitrogen or its vapors, while the container 2 is provided with a bivalve bottom 4 and nozzles 5 for receiving jets of liquid nitrogen or its vapors. Each device for destroying the sediment of MOX fuel is made of horizontal shearing working bodies 6, a vertical strut 7 and a pneumatic actuator, the piston rod 8 of which 9 is kinematically, that is, through the movable lever 10, connected to the shearing working bodies 6, and the cylinder 11 is kinematically, i.e. through the axis 12, is connected with a vertical rack 7, rigidly connected to the base plate 1.

Каждое устройство для подачи в контейнер 2 струй жидкого азота или его паров выполнено в виде сообщенного с источником жидкого азота или его паров (на чертеже не показан) корпуса 13, снабженного форсунками 14, расположенными напротив патрубков 5 для приема струй жидкого азота или его паров контейнера 2. Для обеспечения вертикального положения катода 15 с осадком 16 внутри контейнера 2 последний оснащен узлом крепления катода 15 с возможностью изменения высоты этого крепления. Узел может быть выполнен, например, в виде соединенных с контейнером опор 17, связанных между собой кольцом 18.Each device for feeding 2 jets of liquid nitrogen or its vapors into a container is made in the form of a housing 13 provided with a source of liquid nitrogen or its vapors (not shown), equipped with nozzles 14 located opposite the nozzles 5 for receiving jets of liquid nitrogen or its vapors of a container 2. To ensure the vertical position of the cathode 15 with the sediment 16 inside the container 2, the latter is equipped with a mounting unit of the cathode 15 with the ability to change the height of this mount. The node can be made, for example, in the form of supports connected to the container 17, interconnected by a ring 18.

Способ реализуют следующим образом. По окончании работы электролизера на его катоде 15 образуется осадок 16 смешанного уран-плутониевого топлива (МОХ-топлива), который необходимо удалить для получения на следующих технологических операциях кондиционного конечного продукта.The method is implemented as follows. At the end of the operation of the cell at its cathode 15, a precipitate 16 of mixed uranium-plutonium fuel (MOX fuel) is formed, which must be removed to obtain a conditional final product in the following technological operations.

Весь описанный ниже процесс производится дистанционно.The entire process described below is done remotely.

Для осуществления удаления осадка 16 МОХ-топлива с катода 15 над электролизером размещают снабженный двустворчатым дном 4 контейнер 2, в который необходимо поместить катод 15 с осадком МОХ-топлива. Последний извлекают из электролизера и некоторое время выдерживают над ним для того, чтобы расплав полностью стек с поверхности осадка 16 МОХ-топлива, после чего через раскрытые створки двустворчатого дна 4 катод 15 помещают в контейнер 2 и закрепляют в нем вертикально с помощью узла крепления. Створки дна 4 закрывают, контейнер 2 переносят к устройству для удаления осадка 16 МОХ-топлива с катода 15 и устанавливают его на плиту-основание 1. Ориентирование контейнера 2 при установке его на плиту-основание 1 происходит благодаря направляющим стержням 3. Затем в корпус 13 устройства для подачи жидкого азота или его паров из источника, например, из сосуда Дьюара (на чертеже не показан), подают жидкий азот, который поступает в форсунки 14 эжекторного типа, а из них через расположенные напротив патрубки 5 контейнера 2 осуществляют подачу хладоагента в виде направляемых на поверхность осадка 16 МОХ-топлива струй жидкого азота с температурой - 196°С или его паров с температурой - 123°С. Благодаря отрицательной температуре жидкого азота или его паров осадок 16 МОХ-топлива переходит в состояние хладоломкости, и на его поверхности образуется множество трещин, появлению которых способствует и присутствие в осадке 16 МОХ-топлива кроме оксидов урана и плутония солевых включений, притянутых в процессе электролиза катодом 15 из электролитического расплава, заливаемого в ванну электролизера. Как показали экспериментальные исследования именно по местам расположения в осадке 16 МОХ-топлива солевых включений и благодаря тому, что в этих местах находящиеся там материалы заметно отличаются коэффициентами теплового расширения, возникают значительные микронапряжения, и осадок 16 МОХ-топлива становится хрупким, непрочным. Поэтому прекращают подачу жидкого азота или его паров на поверхность осадка 16 МОХ-топлива и далее осуществляют механическое разрушение его, для чего вступают в работу устройства для разрушения осадка 16 МОХ-топлива на катоде 15. Включают пневмоприводы, приводящие в движение с противоположных сторон поршни 9 и штоки 8. Через подвижные рычаги 10 движение передается скалывающим рабочим органам 6 в сторону катода 15 с расположенным на его поверхности осадком 16 МОХ-топлива. Скалывающие рабочие органы 6 с силой ударяют по растресковавшемуся осадку 16 МОХ-топлива, его куски падают на дно 4 контейнера 2. Скалывание осадка 16 МОХ-топлива может быть произведено несколько раз, чтобы на поверхности катода 15 не осталось ни одного фрагмента осадка 16 МОХ-топлива, как строго учитываемого продукта. Куски разрушенного осадка 16 МОХ-топлива падают на дно 4 контейнера 2, откуда удаленное с катода 15 МОХ-топливо через открытые створки дна 4 выгружают в специальный сборник (на чертеже не показан), в котором МОХ-топливо транспортируют на следующий за электролизом технологический передел.To carry out the removal of the MOX fuel sediment 16 from the cathode 15, a container 2 equipped with a bivalve bottom 4 is placed above the electrolyzer in which the cathode 15 with the MOX fuel precipitate must be placed. The latter is removed from the electrolyzer and kept for some time over it so that the melt completely stacks off the surface of the sediment 16 of MOX fuel, after which, through the open leaves of the bivalve bottom 4, the cathode 15 is placed in the container 2 and fixed vertically in it using the attachment unit. The flaps of the bottom 4 are closed, the container 2 is transferred to the device for removing the sediment 16 of MOX fuel from the cathode 15 and installed on the base plate 1. The orientation of the container 2 when installing it on the base plate 1 is due to the guide rods 3. Then into the housing 13 devices for supplying liquid nitrogen or its vapors from a source, for example, from a Dewar vessel (not shown in the drawing), supply liquid nitrogen, which enters the nozzles 14 of the ejector type, and from them through the opposite nozzles 5 of the container 2 carry out the supply of refrigerant entent in the form of streams of liquid nitrogen directed to the surface of the sediment 16 MOX fuel with a temperature of 196 ° C or its vapor with a temperature of 123 ° C. Owing to the negative temperature of liquid nitrogen or its vapors, the MOX fuel deposit 16 becomes cold brittle, and many cracks form on its surface, the appearance of which is facilitated by the presence of MOX in the sediment 16, in addition to uranium and plutonium oxides, attracted by salt cathode during electrolysis 15 from an electrolytic melt poured into the cell bath. As experimental studies have shown precisely at the locations in the sediment of 16 MOX fuel of salt inclusions and due to the fact that the materials located there noticeably differ in thermal expansion coefficients, significant microstresses arise, and the sediment 16 of MOX fuel becomes brittle, fragile. Therefore, the supply of liquid nitrogen or its vapors to the surface of the sediment 16 of MOX fuel is stopped, and then it is mechanically destroyed, for which purpose devices for destroying the sediment 16 of MOX fuel at the cathode 15 come into operation. Pneumatic actuators are turned on, driving pistons 9 from opposite sides 9 and rods 8. Through the movable levers 10, the movement is transmitted to the shearing working bodies 6 towards the cathode 15 with the MOX fuel sediment 16 located on its surface. The shearing working bodies 6 forcefully hit the cracked sediment 16 of MOX fuel, its pieces fall to the bottom 4 of container 2. Cleavage of the sediment 16 of MOX fuel can be performed several times so that not a single fragment of the MOX sediment 16 remains on the cathode 15 fuel as a strictly accounted product. Pieces of the destroyed MOX fuel sediment 16 fall to the bottom 4 of the container 2, from where the MOX fuel removed from the cathode 15 is unloaded through open bottom flaps 4 into a special collection box (not shown in the drawing), in which the MOX fuel is transported to the next technological stage after electrolysis .

Следует отметить, что при проведении испытательных работ по электролизу и дальнейшему удалению осадка с катода были получены положительные результаты. Испытания проводили на имитаторе, но механические характеристики натурального продукта и имитатора были идентичны. После первого же удара скалывающих рабочих органов по осадку 16 МОХ-топлива он полностью разрушился и упал на дно контейнера 2.It should be noted that when conducting tests on electrolysis and further removal of sludge from the cathode, positive results were obtained. The tests were carried out on a simulator, but the mechanical characteristics of the natural product and the simulator were identical. After the very first impact of the shearing working bodies on the sediment 16 of MOX fuel, it completely collapsed and fell to the bottom of container 2.

Преимущества заявляемого способа неоспоримы.The advantages of the proposed method are undeniable.

Во-первых предложенный способ значителен тем, что создано остро необходимое решение для механизированного снятия высокорадиоактивного осадка МОХ-топлива с катода электролизера в связи с присутствием в нем плутония с катода электролизера в условиях дистанционного обслуживания.Firstly, the proposed method is significant in that it has created an urgently needed solution for the mechanized removal of highly radioactive sludge from MOX fuel from the cathode of the electrolyzer in connection with the presence of plutonium from the cathode of the electrolysis cell under remote maintenance conditions.

Во-вторых, обработка именно осадка, а не внутренней полости катода струями жидкого азота или его паров ускорит как сам процесс разрушения, так и удаление осадка с катода без разрушения последнего, что обусловит надежное осуществление всего технологического процесса производства МОХ-топлива, пригодного для снаряжения им тепловыделяющих элементов для ядерных энергетических реакторов на быстрых нейтронах.Secondly, the processing of the precipitate, and not the internal cavity of the cathode with jets of liquid nitrogen or its vapor, will accelerate both the destruction process and the removal of the precipitate from the cathode without destroying the latter, which will ensure the reliable implementation of the entire technological process for the production of MOX fuel suitable for equipment them fuel elements for nuclear fast-neutron power reactors.

Claims

A method for removing MOX fuel sludge from the cathode of the electrolyzer, including removing the cathode with MOX fuel sludge from the melt in the electrolyzer and supplying a coolant, characterized in that after extraction from the melt, the cathode with sludge is held over the melt until it expires from the precipitate, then the cathode with MOX fuel sediment in a container into which coolant is supplied in the form of jets of liquid nitrogen or its vapor directed to the surface of the sediment until cracks appear in the sediment, after which the sediment and discharge are mechanically destroyed ute from the container.