綜合知識(shí)第五章

核燃料循環(huán)設(shè)施-2-

內(nèi)容

第一節(jié)

鈾礦地質(zhì)勘探第二節(jié)

鈾礦開采第三節(jié)

鈾的提取和精制第四節(jié)鈾化合物的轉(zhuǎn)化第五節(jié)

鈾濃縮

第六節(jié)

燃料組（元）件制造第七節(jié)乏燃料及其后處理-3-內(nèi)容

核燃料循環(huán)：核燃料所經(jīng)歷的包括燃料提取和加工、核能利用和乏燃料后處理等一系列步驟。核燃料循環(huán)前段：鈾礦勘探、開采與冶煉、鈾轉(zhuǎn)化、鈾同位素富集（鈾濃縮）、燃料元件制造。核燃料循環(huán)后段：乏燃料后處理、回收鈾再富集、鈾/钚再制成燃料。

回收鈾輸電網(wǎng)鈾礦勘探鈾礦勘探、開采精制（純化）鈾濃縮鈾轉(zhuǎn)化濃縮六氟化鈾天然六氟化鈾貧化鈾反應(yīng)堆廢物處理和處置乏燃料后處理钚乏燃料燃料元件制造發(fā)電機(jī)新燃料組件水冶-5-第四節(jié)鈾化合物的轉(zhuǎn)化一、鈾轉(zhuǎn)化的主要過程及其工藝特點(diǎn)鈾化合物(形態(tài)、價(jià)態(tài))的轉(zhuǎn)化（簡(jiǎn)稱“鈾轉(zhuǎn)化”）過程是核原料生產(chǎn)工藝的一部分，是聯(lián)系各個(gè)環(huán)節(jié)的紐帶。（鈾礦水冶精制、元件加工UO2粉末制備、乏燃料后處理尾端都有鈾轉(zhuǎn)化過程）本節(jié)僅講述由天然鈾精制的鈾氧化物制成UF4，再轉(zhuǎn)成UF6，及其還原的過程。-6--7-一、鈾轉(zhuǎn)化的主要過程及其工藝特點(diǎn)（續(xù)）干法氣-固相反應(yīng)，工藝特點(diǎn)：固體的反應(yīng)性（活性）很重要。固體顆粒的形貌及結(jié)構(gòu)與原料有關(guān)。體系處于瞬變狀態(tài)。有較高（≥95％）的轉(zhuǎn)化率。在較高的溫度下進(jìn)行，伴隨發(fā)熱。在含HF、F2等強(qiáng)腐蝕性的氣體中進(jìn)行（設(shè)備用耐腐蝕材料制備）。-8-二、四氟化鈾的生產(chǎn)UF4—制備金屬鈾和UF6的原料。制備金屬鈾（金屬品位）和生產(chǎn)UF６（級(jí)聯(lián)品位）。前者的質(zhì)量要求比后者高。1．UF4制備有濕法與干法方法比較濕法：溶解UO2，加入氫氟酸，生成的沉淀經(jīng)過濾、干燥和煅燒，得無水UF4。有純化作用，但工序多，廢液多，成本高。干法：高溫下用氣態(tài)無水氟化氫（HF）與UO2反應(yīng)得UF4。鈾回收率高、廢液量很少、工藝簡(jiǎn)化、成本低，但對(duì)原料要求嚴(yán)，流程適應(yīng)性差，無水HF過剩量較大，對(duì)雜質(zhì)的純化差。-9-二、四氟化鈾的生產(chǎn)（續(xù)）2．UO2氫氟化工藝過程及其主體設(shè)備干法生產(chǎn)工藝組成：由UO2原料與無水HF的供給系統(tǒng)、UF4反應(yīng)器系統(tǒng)、尾氣中HF回收及處理、產(chǎn)品處理及包裝幾部分。設(shè)備主要有：臥式攪拌床、流化床和移動(dòng)床三類。流化床反應(yīng)器氣-固相接觸好，能強(qiáng)化反應(yīng)，反應(yīng)速率快，傳熱與傳質(zhì)效率高，溫度均勻，設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度大而且簡(jiǎn)單。目前工業(yè)上常采用兩極串聯(lián)流化床。-10-三、六氟化鈾的生產(chǎn)制備UF6

UF6是唯一的一種既穩(wěn)定（氣、液、固三態(tài)的變化）又具高度揮發(fā)性的鈾化合物，被用于鈾同位素富集工廠的供料。生產(chǎn)UF6用核純級(jí)的UF4在高溫下與F2發(fā)生作用。氟化要使用過量的氟氣，而且過量的氟氣須再循環(huán)。UF6生產(chǎn)：由氟化、UF6冷凝收集、氟氣回收和尾氣處理四部分組成。-11-三、六氟化鈾的生生產(chǎn)（續(xù)））⑴制備UF6反應(yīng)器（由由UF4氟化）火焰爐反應(yīng)應(yīng)器：UF4細(xì)粉末分散散在350-537℃的氟氣氣中發(fā)生燃燃燒，反應(yīng)應(yīng)在火焰中中進(jìn)行。設(shè)設(shè)備緊湊，，生產(chǎn)強(qiáng)度度大，但對(duì)對(duì)UF4粉末的純度度、粒度及及其分散裝裝置要求嚴(yán)嚴(yán)，爐體腐腐蝕重，殘殘?jiān)慷啵?，氟氣過剩剩量大。流化床反應(yīng)應(yīng)器：反應(yīng)應(yīng)器內(nèi)的固固體顆粒能能迅速混合合，全床層層處于等溫溫狀態(tài)，易易控制溫度度，傳熱與與傳質(zhì)優(yōu)良良。床料燒燒結(jié)少。對(duì)對(duì)原料的適適應(yīng)性強(qiáng)，，易操作調(diào)調(diào)節(jié)，但設(shè)設(shè)備尺寸大大，生產(chǎn)強(qiáng)強(qiáng)度低，且且氟氣剩于于量大和灰灰渣率多。。-12-三、六氟化鈾的生生產(chǎn)（續(xù)））立式氟化爐爐：兼容火火焰爐和流流化床的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，有良良好的氣-固相接觸觸，一定程程度逆流，，氟氣過剩剩量?。换一以蕵O低低；生產(chǎn)強(qiáng)強(qiáng)度小于火火焰爐，但但比流化床床高；設(shè)備備簡(jiǎn)單，工工作溫度低低，對(duì)原料料中的Na、K含量要求不不嚴(yán)。我國(guó)國(guó)是采用立式氟氟化爐制備備UF6臥式攪拌爐爐：完全的的氣-固相相逆流接觸觸，氟氣耗耗量接近化化學(xué)計(jì)算量量。但設(shè)備備傳熱性不不好，只適適合在較低低溫度下氟氟化，產(chǎn)率率低，容易易發(fā)生中間間氟化物燒燒結(jié)，操作作困難。-13-三、六氟化鈾的生生產(chǎn)（續(xù)））⑵UF６產(chǎn)品的收集集氟化后混合合氣中UF６含量30%-90%，其余為為F2、HF、N2、O2等不凝性氣氣體。收集UF６有凝華和液液化兩種過過程：凝華過程：：由氣態(tài)經(jīng)經(jīng)冷卻直接接轉(zhuǎn)變?yōu)楣坦虘B(tài)的過程程。冷凝器器內(nèi)設(shè)有檔檔板或翅片片。按冷卻卻劑（如乙乙二醇水溶溶液）帶走走熱量的方方式，分內(nèi)內(nèi)冷式和外外冷式。常常用兩級(jí)串串聯(lián)間歇操操作。冷凝凝器出口處處設(shè)高效濾濾網(wǎng)。-14-三、六氟化鈾的生生產(chǎn)（續(xù)））液化過程：：將含UF6的混合氣體體壓縮至151.7kPa以上且導(dǎo)入入冷凝器（（水冷卻）），UF6即被液化。。此傳熱效率率比冷凝成成固態(tài)UF6時(shí)要大得多多，缺點(diǎn)是是壓縮的壓壓力高，且且一次回收收率低，須須加一級(jí)冷冷凍冷凝。。-15-三、、六六氟化化鈾鈾的的生生產(chǎn)產(chǎn)（（續(xù)續(xù)））UF6裝運(yùn)容器：由于受臨界質(zhì)質(zhì)量的限制，，富集度超過過3%用內(nèi)徑徑5英寸的鋼鋼瓶；天然鈾鈾和貧化鈾用用內(nèi)徑為30英寸和48英寸的鋼瓶瓶。鋼瓶中的UF6在常溫下則為為固態(tài)。需要要使用UF6時(shí)，將其加熱熱到三相點(diǎn)溫溫度（64.1℃）以上上，UF6變成氣態(tài)用作作供料。-16-三、六氟化鈾的生產(chǎn)產(chǎn)（續(xù)）⑶氟氣回收收由氟化反應(yīng)器器排出的氣體體中含20%-40%F2，須設(shè)氣體凈化化并循環(huán)利用用系統(tǒng)。一部分補(bǔ)加F2再循環(huán)到氟化化反應(yīng)器中；；其余導(dǎo)往二二次反應(yīng)系統(tǒng)統(tǒng)（氟氣凈化化系統(tǒng)）與過過量的UF4反應(yīng)，生成中中間氟化物和和UF6。所得固體返回回氟化反應(yīng)器器作為供料，，氣體則經(jīng)過過濾后送入二二級(jí)冷凝器進(jìn)進(jìn)一步收集UF6，尾氣送吸收收系統(tǒng)處理。。-17-三、六氟化鈾的生產(chǎn)產(chǎn)（續(xù)）⑷尾氣處理理從第二級(jí)冷凝凝器排出的不不凝氣體中，，殘留有UF6、F2和少量HF等有害氣體，，排放前處理理，以回收鈾鈾并防止鈾和和氟對(duì)環(huán)境的的污染。固體化學(xué)阱法法—用活性Al2O3、CaSO4、NaF、活性碳和堿堿石灰等捕集集。UF4吸收法—用UF4來吸收F2。堿液洗滌法——用堿液（KOH或K2CO3溶液）洗滌第第二級(jí)冷凝器器排出的尾氣氣。-18-三、六氟化鈾的生產(chǎn)產(chǎn)（續(xù)）3．由再循環(huán)環(huán)鈾生產(chǎn)UF6⑴再循環(huán)鈾的特特點(diǎn)：又稱后后處理鈾（REU），放射性活度比比天然鈾大得得多，含少量量放射性裂變變產(chǎn)物（如99Tc和106Ru）和超鈾元素（（钚、镎等））；另有232U和236U。232U衰變子體積累累使其γ劑量率隨時(shí)間間而顯著增加加，須增設(shè)屏屏蔽。236U是一種中子吸吸收劑，用循循環(huán)鈾再富集集時(shí)需要額外外的分離功。。⑵再循環(huán)鈾鈾的轉(zhuǎn)化：化化學(xué)轉(zhuǎn)化過程程無區(qū)別，但但需考慮廠房房與設(shè)備的屏屏蔽和氣密性性問題；對(duì)富富集鈾應(yīng)注意意核臨界安全全。轉(zhuǎn)化過程程可對(duì)產(chǎn)品實(shí)實(shí)現(xiàn)凈化。-19-四、六氟化鈾鈾還原六氟化鈾最終終加工成UO2或金屬鈾。前前者可直接用用于反應(yīng)堆的的燃料芯體制制造；后者則則先要將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成UF4，再用Ca或Mg還原成金屬。。六氟化鈾還原原成UF4方法：⑴氫氣還原原法—目前應(yīng)應(yīng)用最廣，產(chǎn)產(chǎn)品的堆密度度大、生產(chǎn)能能力大，而且且操作特性好好。⑵四氯化碳碳還原法—控控制溫度150度以上，且CCl4過剩（小批量量且高富集度度）。⑶氨還原法法—與NH3反應(yīng)生成中間間產(chǎn)物NH4UF5，再在惰性氣氣氛中分解得得UF4。-20-第五節(jié)鈾鈾濃縮一、鈾濃縮的的基本概念1．鈾濃縮的的必要性和重重要性鈾-235是是唯一天然存存在的易裂變變核素，在天天然鈾中豐度度為0.711%；鈾-238占99%以上。。在熱堆中，除除少數(shù)重水堆堆、石墨氣冷冷堆用天然鈾鈾外，輕水堆堆需用鈾-235豐度約約為2—5%低濃縮鈾燃燃料；一些研研究試驗(yàn)堆和和快堆要用富富集度更高的的燃料；高通通量的材料試試驗(yàn)堆則需要要90%以上上的高濃鈾。。鈾濃縮指用人人工方法使鈾鈾-235豐豐度增加的過過程。鈾濃縮任務(wù)：：將天然UF6生產(chǎn)濃縮UF6。-21-一、鈾濃縮的的基本概念（（續(xù)）2．分離功的的基本概念和和定義濃縮鈾的度量量單位。把一一定量的鈾富富集到一定的的鈾-235豐度所需要要投入的工作作量叫做分離離功（SWU），以kgSWU或tSWU為單位。-22-二、濃縮鈾生生產(chǎn)的基本原原理鈾-235和和鈾-238的化學(xué)性質(zhì)質(zhì)相同而僅在在質(zhì)量上有微微小差別。生生產(chǎn)方法：1．氣體擴(kuò)散散法原理：基于兩兩種不同分子子量的氣體UF6混合物在熱運(yùn)運(yùn)動(dòng)平衡時(shí)，，兩種分子具具有相同的平平均動(dòng)能而速速度不同。較較輕分子的平平均速度大，，與容器壁或或多孔隔膜的的碰撞次數(shù)（（幾率）相對(duì)對(duì)重分子多。。隔膜含有容容許分子通過過的無數(shù)微孔孔。兩種組分分就以不同的的速度通過多多孔膜（又稱稱擴(kuò)散膜或分分離膜）而擴(kuò)擴(kuò)散。當(dāng)UF6氣體通過擴(kuò)散散分離時(shí)，在在過膜的低壓壓側(cè)鈾-235有微小加加濃，在不過過膜的高壓側(cè)側(cè)鈾-235被貧化。-23-二、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的基本原理理（續(xù)）1．氣體擴(kuò)散散法（續(xù)）擴(kuò)散分離級(jí)的的主要組成部部分：①分離器—圓圓筒形，內(nèi)裝裝幾千支膜管管（直徑幾厘厘米，長(zhǎng)約1—1.5m）。②壓縮機(jī)—往分分離器連續(xù)供供料并提供為為維持?jǐn)U散膜膜兩側(cè)壓差所所需的壓頭。。③熱交換器——UF6氣體被壓縮后后，溫度升高高，用熱交換換器帶走熱量量，使溫度保保持恒定。氣體擴(kuò)散法-25-二、濃縮鈾生生產(chǎn)的基本原原理（續(xù)）1．氣體擴(kuò)散散法（續(xù)）分離系數(shù)-分離效果的量度，分離離級(jí)前后所需需同位素（鈾鈾-235））的相對(duì)豐度度比。-理論分離系系數(shù)1.0043；實(shí)際際分離系數(shù)為為1.002。-由于單級(jí)的的分離效果極極小，為得3%的低濃鈾鈾產(chǎn)品，需把把一千多級(jí)擴(kuò)擴(kuò)散級(jí)串聯(lián)起起來組成級(jí)聯(lián)聯(lián)。-由于必須把把氣體不斷地地重新壓縮，，使它通過擴(kuò)擴(kuò)散膜，要消消耗大量的電電能。-26-二、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的基本原理理（續(xù)）2．氣體離心心法在高速旋轉(zhuǎn)的的離心機(jī)中，，由于離心力力場(chǎng)的作用，，較重的分子子靠近外周富富集，較輕的的分子靠近軸軸線富集。從從外周和中心心分別引出氣氣體流，可得得略為貧化和和略為富集的的兩股流分。。為提高分離離效應(yīng)，可用用加熱或機(jī)械械方法驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的的氣體造成一一個(gè)軸向流動(dòng)動(dòng)的逆向環(huán)流流。離心機(jī)（見圖圖3－2）的的能力取決于于轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速和長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)速越高，，分離能力越越大。用高比比強(qiáng)度材料（（如高強(qiáng)鋁合合金、馬氏體體時(shí)效鋼、玻玻璃纖維和碳碳纖維復(fù)合材材料）提高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；或發(fā)展展超臨界離心心機(jī)，增加轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。。-27-二、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的基本原理理（續(xù)）2．氣體離心心法（續(xù)）氣體離心法的的優(yōu)點(diǎn)①比能耗低，，約為氣體擴(kuò)擴(kuò)散法的4——10％。②單機(jī)濃縮系系數(shù)（分離系系數(shù)與1之差差）大。離心心機(jī)在0.2，而氣體擴(kuò)擴(kuò)散法僅為0.002。。為得3%的的低濃鈾，氣氣體離心法只只需要十幾級(jí)級(jí)的級(jí)聯(lián)。氣氣體擴(kuò)散法需需要近千級(jí)的的級(jí)聯(lián)，相差差兩個(gè)數(shù)量級(jí)級(jí)。③技術(shù)發(fā)展?jié)摑摿Υ?，單機(jī)機(jī)分離能力可可不斷提高，，分離功成本本大降。實(shí)用時(shí)，在各各級(jí)中并聯(lián)很多單機(jī)；離離心機(jī)廠需并并聯(lián)、串聯(lián)幾幾萬臺(tái)甚至幾幾十萬臺(tái)離心心機(jī)；實(shí)際應(yīng)應(yīng)用的關(guān)鍵在在于離心機(jī)造造價(jià)低、運(yùn)行行壽命長(zhǎng)。-28-二、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的基本原理理（續(xù)）3．激光法優(yōu)點(diǎn)是分離系系數(shù)大，一次次分離即可獲獲得高濃縮鈾鈾，但技術(shù)難難度大，離工工業(yè)應(yīng)用較遠(yuǎn)遠(yuǎn)。處于開發(fā)階段段，基本原理理：利用同位位素質(zhì)量差所所引起的激發(fā)發(fā)能差別，根根據(jù)不同同位位素原子（或或由其組成的的分子）在吸吸收光譜上的的微小差別（（稱為同位素素位移），用用線寬極窄即即單色性極好好的激光，選選擇性地將某某一種原子（（或分子）激激發(fā)到特定的的激發(fā)態(tài)，再再用物理或化化學(xué)方法使之之與未激發(fā)的的原子（或分分子）相分離離。-29-三、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的工藝流程程1．級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)的組成單單位是分離級(jí)級(jí)；分離級(jí)間間串聯(lián)組合級(jí)聯(lián)。分分離級(jí)可是一一個(gè)分離單元元，也可是并聯(lián)的數(shù)個(gè)分離單單元。工廠中中，每一級(jí)的的精料作為下下一級(jí)的供料料，同時(shí)每一一級(jí)的貧料返返到上一個(gè)較較低豐度的級(jí)級(jí)再參與分離離，形成與不不斷濃縮的精精料流反向流流動(dòng)的貧料流流，稱為逆流流型級(jí)聯(lián)。級(jí)聯(lián)的最少分分離級(jí)數(shù)與分分離系數(shù)有關(guān)關(guān)。-30-三、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的工藝流程程（續(xù)）2．工藝流程程概述原料UF6經(jīng)加熱以氣態(tài)態(tài)供入級(jí)聯(lián)分分離，當(dāng)235U被濃縮到所需需豐度時(shí)，裝裝入冷凍狀態(tài)態(tài)下的產(chǎn)品容容器，再液化化均質(zhì)，取樣樣合格后入成成品庫(kù)；貧料料UF6裝入冷凍狀態(tài)態(tài)下的貧料容容器，固態(tài)化化后送貧料場(chǎng)場(chǎng)暫存。主工藝系統(tǒng)：：級(jí)聯(lián)、供取取料、產(chǎn)品液液化倒料、物物料貯存運(yùn)輸輸、沾污容器器和設(shè)備清洗洗、廢液處理理、設(shè)備檢修修等。公用系系統(tǒng)：供電供供水、水處理理、冷凍水、、汽、壓空、、液氮、空調(diào)調(diào)、通訊與報(bào)報(bào)警、實(shí)物保保護(hù)、防火等等。-31-三、濃縮鈾生產(chǎn)產(chǎn)的工藝流程程（續(xù)）3．鈾濃縮工工廠的基本特特點(diǎn)⑴工作介質(zhì)為為六氟化鈾，，化學(xué)性質(zhì)活潑潑，腐蝕性強(qiáng)強(qiáng)。⑵工藝系統(tǒng)的的高度密封性和和清潔度—主工藝回路路負(fù)壓下工作作，須保持其其真空密封。。若遭破壞，，空氣中水份份與六氟化鈾鈾作用后會(huì)形形成霧狀物。。⑶長(zhǎng)期運(yùn)行的的安全性與可靠靠性—級(jí)聯(lián)裝置一一旦啟動(dòng)，要要求壽期內(nèi)連連續(xù)運(yùn)行。要要求可靠的供供電。-32-第六節(jié)燃燃料元（組））件制造一、核燃料組組件簡(jiǎn)述核燃料組件是核電廠廠的發(fā)熱源。。PWR核燃料組件：：由封裝了易易裂變材料的的核燃料元件件棒按一定規(guī)規(guī)律排列組成成。主要由上上下管座、格格架、控制棒棒導(dǎo)向管和燃燃料元件棒組組成。核燃料的能量量高度集中。。一座1GW的PWR核電機(jī)組每年年補(bǔ)充新燃料料約24tLEU，在堆內(nèi)使用3—5a。燃料組件在堆堆內(nèi)處于強(qiáng)中中子場(chǎng)中，經(jīng)經(jīng)受高溫、高高壓、高流速速冷卻劑的沖沖刷，同時(shí)承承受裂變產(chǎn)物物化學(xué)作用和和復(fù)雜的機(jī)械械載荷，工作作條件十分苛苛刻，要求有有高度的可靠靠性和安全性性。-33-一、核燃料組組件簡(jiǎn)述（續(xù)續(xù)）燃料組件設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)考慮的技術(shù)要求：燃料芯塊和包包殼的溫度絕絕不允許超過過其熔點(diǎn)，且且留有安全裕裕度。包殼應(yīng)有足夠夠的機(jī)械強(qiáng)度度和剛度，最最大容許應(yīng)變變量不超過1%。包殼的最大腐腐蝕深度應(yīng)低低于壁厚的10%。包殼內(nèi)的氣體體壓力應(yīng)與外外部壓力值相相近。包殼的吸氫量量低，因過量量氫能使鋯合合金包殼脆化化破損。-34-二、制造工藝：：UO2粉末、芯塊、、棒、組件⑴化工轉(zhuǎn)化化－制備UO2粉末（包括干干法濕法）干法濕法比較較：重鈾酸銨（ADU）工藝—原料既既可是UF6也可是UO2(NO3)2，可回收廢料，，缺點(diǎn)是流程程長(zhǎng)，產(chǎn)生大大量廢水，產(chǎn)產(chǎn)品組成復(fù)雜雜，粉末再現(xiàn)現(xiàn)性不好，氟氟含量高等。。一體化干法（（IDR）工藝—將UF6送入回轉(zhuǎn)爐反反應(yīng)器，入口口處與部分水蒸汽形成UO2F2，再與H2和蒸汽逆流反反應(yīng)生成UO2粉末。工序短短，產(chǎn)量大，，廢液量極少少，轉(zhuǎn)化在一一臺(tái)設(shè)備內(nèi)完完成，生產(chǎn)可可連續(xù)化、自自動(dòng)化，UO2粉末壓制燒結(jié)結(jié)性能好，尾尾氣中的HF易回收等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)；缺點(diǎn)是粉粉末流動(dòng)性差差，需要制粒粒工序，不能能處理UO2(NO3)2來料。-35-二、核燃料組件件的制造工藝藝（續(xù)）UF6制備UO2粉末的濕法工藝過程：①UF6氣化②水解生成成UO2F2③沉淀—用過量氨水水沉淀成多種種鈾酸鹽ADU（控制條件：T、pH、濃度、反應(yīng)時(shí)時(shí)間）④過濾和洗洗滌ADU除氟⑤干燥—使使ADU含水降到10%以下。⑥分解、還還原和脫氟—在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)內(nèi)ADU煅燒分解，用用氫還原成UO2粉末，用水蒸蒸氣除氟。ADU沉淀?xiàng)l件和分分解、還原工工藝參數(shù)是制制備適宜性能能UO2粉末的關(guān)鍵。。-36-二、核燃料組件件的制造工藝藝（續(xù)）⑵UO2芯塊制備先合批勻化，，再制粒、壓壓塊、破碎和和篩分，按規(guī)規(guī)定粒度配比比，使粉末有有好的流動(dòng)性性。芯塊壓制，生生坯在旋轉(zhuǎn)壓壓機(jī)或多沖頭頭壓機(jī)上等壓壓壓制。芯塊燒結(jié)，采采用連續(xù)燒結(jié)結(jié)爐，把生坯坯放在鉬舟中中，再將鉬舟舟連續(xù)送入有有還原氣氛(氫氣)的燒燒結(jié)爐中燒結(jié)結(jié)（溫度1700℃）芯塊磨削，保保證外形尺寸寸和表面光潔潔度，再經(jīng)清清洗干燥、外外觀完整性檢檢查。-37-二、核燃料組件件的制造工藝藝（續(xù)）（3）燃料元件件棒制備主要工序：鋯鋯合金管準(zhǔn)備備、下端塞焊焊接、裝入芯芯塊、彈簧和和隔熱塊、上上端塞焊接、、充氦和堵孔孔焊接。鋯合金管入廠廠復(fù)驗(yàn)，用電電子束或鎢極極保護(hù)氣體(TIG)焊接端塞，再再在150ooC下經(jīng)1—2h烘干。芯塊裝裝管采用機(jī)械械化自動(dòng)裝管管工藝，也可可手工裝管。。焊接質(zhì)量采用用超聲檢測(cè)和和X光透射檢測(cè)。。組裝好的元件件棒要經(jīng)過芯芯塊間隔檢查查和同位素豐豐度檢查。-38--39-二、核燃料組件件的制造工藝藝（續(xù)）（４）組件件零部件制造造元件棒端塞、、上下管座、、定位格架和和控制棒導(dǎo)向向管等的制造造。上下管座由低低鈷不誘鋼制制成。座面上上導(dǎo)向管的位位置公差要求求嚴(yán)格。用精精密程控加工工。定位格架的彈彈簧和條帶采采用雙金屬格格架，加工工工藝有條帶沖沖制、彈簧成成型和焊接（（用接觸電阻阻焊將彈簧與與格架條帶焊焊接，組裝成成型后再用釬釬焊或激光焊焊接方法將條條帶焊接在一一起組成格架架）。-40-二、核燃料料組件的的制造工工藝（續(xù)續(xù)）⑸組件件組裝壓水堆燃燃料組件件全長(zhǎng)4－5m，重量550－670kg，是大型而而又精密密的高技技術(shù)產(chǎn)品品。組件的組組裝包括括骨架組組裝和拉拉棒或推推棒。先先把格架架和控制制棒導(dǎo)向向管點(diǎn)焊焊組成組組件骨架架，再將將燃料棒棒拉（或或推）入入骨架。。要注意意防止棒棒被劃傷傷。組裝的最最后工序序是將上上下管座座與裝好好燃料棒棒的骨架架用導(dǎo)向向管連接接起來。。-41-第七節(jié)乏乏燃燃料及其其后處理理一、乏燃燃料的特特性“乏燃料料”定義：在在核反應(yīng)應(yīng)堆內(nèi)使使用（輻輻照）達(dá)達(dá)到計(jì)劃劃的卸料料比燃耗耗后，自自反應(yīng)堆堆內(nèi)卸出出且不再再在該堆堆中使用用的核燃燃料。乏乏燃料中中有大量量裂變產(chǎn)產(chǎn)物、次次錒系元元素、剩剩余的鈾鈾和新生生成的易易裂變物物質(zhì)。裂變產(chǎn)物物有36種元素素，其原原子序號(hào)號(hào)自30（鋅））至65（鋱）），質(zhì)量量數(shù)從72至161。。核素有有二三百百種之多多。裂變產(chǎn)物物少部分分是穩(wěn)定定的，大大多具有有強(qiáng)β/γ放射性，，但相當(dāng)當(dāng)多的核核素半衰衰期極短短，而產(chǎn)產(chǎn)額較大大而半衰衰期又適適中（或或更長(zhǎng)））且對(duì)乏乏燃料隨隨后的工工藝具有有重要意意義的有有：3H、85Kr、129,131I、133Xe（以上為氣氣態(tài)）和和90Sr、95Zr、95Nb、99Tc、103,106Ru、137Cs、144Ce、147Pm、151Sm等。-42-一、乏燃燃料的特特性（續(xù)續(xù)）錒系產(chǎn)物物由鈾同同位素中中子俘獲獲反應(yīng)（（有時(shí)伴伴隨衰變變）而生生成，最最重要的的是钚的的各種同同位素，，尤以239Pu為主，其其他產(chǎn)物物有镎、、镅、鋦鋦等（又又稱“次次錒系元元素”））。各核核素的產(chǎn)產(chǎn)額隨其其電荷數(shù)數(shù)和質(zhì)量量數(shù)的增增加而減減少。大大多具有有半衰期期較長(zhǎng)的的α/γ放射性，，而且伴伴有一定定的中子子發(fā)射率率。乏燃料本本身會(huì)發(fā)發(fā)出各種種極強(qiáng)的的射線和中中子，并由此此伴隨放出熱量量。此外，，還具有有生物毒毒性。-43-二、乏燃燃料貯存存目的：使使短半衰衰期放射射性核素素衰變（（“冷卻卻”），，并帶走走其衰變變熱。(1)顯顯著降降低其放放射性水水平。剛剛停堆時(shí)時(shí)放射性性比活度度極高，，貯存初初期放射射性衰減減很快，，但經(jīng)5a冷卻后衰衰減就大大為變慢慢。這對(duì)對(duì)隨后的的運(yùn)輸及及后處理理有重要要意義。。(2)確確保轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成易易裂變物物質(zhì)。某某些可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的核核素吸收收中子后后生成的的中間產(chǎn)產(chǎn)物須有有足夠的的衰變時(shí)時(shí)間才能能完全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為易易裂變物物質(zhì)。(3)讓讓某些些放射性性很強(qiáng)的的鈾同位位素衰變變。為使使237U衰減到與與天然鈾鈾相當(dāng)?shù)牡姆派湫孕运?，，一般需需冷卻160－－180d。貯存時(shí)間間除上述述考慮外外，還要要兼顧貯貯存裝置置的容量量、乏燃燃料積存存對(duì)燃料料循環(huán)經(jīng)經(jīng)濟(jì)性的的影響以以及適宜宜后處理理的時(shí)機(jī)機(jī)。輕水水堆乏燃燃料在反反應(yīng)堆現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)至少少貯存一一年才被被運(yùn)出。。-44-二、乏燃燃料貯存存（續(xù)））按貯存設(shè)設(shè)施的所所在地分分為：““在堆貯貯存”指指在反應(yīng)應(yīng)堆現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)；“離離堆貯存存”指將將乏燃料料運(yùn)輸?shù)降竭h(yuǎn)離反反應(yīng)堆的的地方（（通常是是后處理理廠廠址址）集中中貯存。。絕大部分分貯存方方式采用用“濕式式”，即即將乏燃燃料存放放于水池池內(nèi)的格格架上。。池水既既可起放放射性屏屏蔽隔離離作用，，又可帶帶走乏燃燃料的熱熱量。須須配備池池水處理理系統(tǒng)和和熱交換換系統(tǒng)；；貯存時(shí)時(shí)間可長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)20－30a。還開發(fā)了了“干式式”貯存存，包括括干井、、金屬或或混凝土土容器、、土圓倉(cāng)倉(cāng)、地窖窖等，貯貯存時(shí)間間可更長(zhǎng)長(zhǎng)（50－100a）。-45-二、乏燃燃料貯存存（續(xù)））乏燃料濕濕式貯存存的安全性水池結(jié)構(gòu)構(gòu)的完整整性。應(yīng)應(yīng)保證在在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)發(fā)生地震震時(shí)仍能能結(jié)構(gòu)完完好；卸卸料水池池底部要要有良好好的吸震震性能，，以免萬萬一發(fā)生生容器墜墜落，水水池的不不銹鋼覆覆面仍不不破損。。確保乏燃燃料處于于次臨界界狀態(tài)。。盡可能能使乏燃燃料排列列緊密，，但要注注意核臨臨界安全全。往池池水中加加入可溶溶性中子子毒物和和/或采采用含有有中子毒毒物的材材料制成成的貯存存格架，，都可使使乏燃料料貯存更更加密集集化。此此外，還還應(yīng)考慮慮貯存乏乏燃料組組件的格格架在地地震時(shí)發(fā)發(fā)生位移移和傾倒倒時(shí)對(duì)臨臨界安全全影響。。-46-三、乏燃料料運(yùn)輸1．運(yùn)輸輸容器容器是乏乏燃料運(yùn)運(yùn)輸安全全的關(guān)鍵鍵裝備，，必須有有足夠的的機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度。圓圓柱型容容器由帶帶底的開開口圓筒筒、內(nèi)腔腔籃筐和和頂蓋及及O型密封圈圈等組成成。圓筒筒上附設(shè)設(shè)有吊耳耳。運(yùn)輸輸過程中中，容器器的兩端端聯(lián)有防防沖撞的的減震器器（內(nèi)用用木塊吸吸震）。。圓筒和頂頂蓋內(nèi)設(shè)設(shè)有能阻阻擋各種種射線（（特別是是γ放射性））的屏蔽蔽層（材材料為鉛鉛或鍛鋼鋼，少數(shù)數(shù)選用球球鐵或貧貧鈾）。。裝運(yùn)大大于20GWd/tU燃料的容容器，還還須設(shè)中中子吸收收層（水水或有機(jī)機(jī)樹酯材材料）。。容器內(nèi)內(nèi)腔裝有有金屬籃籃筐。乏乏燃料組組件在籃籃筐內(nèi)的的排列要要緊密又又確保臨臨界安全全。-47-三、乏燃燃料運(yùn)輸輸（續(xù)））1．運(yùn)輸輸容器（（續(xù)）容器設(shè)計(jì)計(jì)中，各各層材料料之間要要有良好好的導(dǎo)熱熱；某些些容器外外殼上焊焊有金屬屬翅片。。濕式容容器內(nèi)部部充的水水也是傳傳熱介質(zhì)質(zhì)。對(duì)冷卻期期長(zhǎng)乏燃燃料，已已開發(fā)出出金屬或或混凝土土制成、、既能用用于運(yùn)輸輸又可用用來貯存存的雙用用途容器器。容器的設(shè)設(shè)計(jì)、制制造和檢檢驗(yàn)均有有非常嚴(yán)嚴(yán)格的規(guī)規(guī)范和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，且且實(shí)行許許可證制制度。研研制時(shí)要要做水密密封、貫貫穿、自自由跌落落和高溫溫下火燒燒等試驗(yàn)驗(yàn)。運(yùn)輸容器器的容量量應(yīng)盡可可能大，，又因有有屏蔽層層厚，容容器很重重。大型型輕水堆堆核電站站乏燃料料容器已已達(dá)120t級(jí)，可容容20多多個(gè)組件件。-48-三、乏燃料料運(yùn)輸（（續(xù)）2．運(yùn)輸輸方式(1)公公路運(yùn)運(yùn)輸具有有“門到到門”的的優(yōu)點(diǎn)，，適于運(yùn)運(yùn)距不太太長(zhǎng)和抵抵、離鐵鐵路車站站或水路路碼頭接接駁時(shí)采采用，但但對(duì)沿途途的干擾擾大而且且效率低低、成本本高。(2)鐵鐵路運(yùn)運(yùn)輸適于于中長(zhǎng)距距離，對(duì)對(duì)沿途的的影響較較小，費(fèi)費(fèi)用適中中，但貨貨包的起起運(yùn)點(diǎn)和和終點(diǎn)常常無鐵路路通達(dá)，，此時(shí)還還須汽車車接駁。。(3)水水路運(yùn)運(yùn)輸適于于中長(zhǎng)運(yùn)運(yùn)距，成成本低而而效率高高，須采采用特制制的船舶舶。運(yùn)輸涉及及重大安安全和保保衛(wèi)問題題，須由由培訓(xùn)過過的專業(yè)業(yè)人員實(shí)實(shí)施。運(yùn)運(yùn)輸過程程要保證證有最大大的安全全性，并并有事故故應(yīng)急預(yù)預(yù)案。世世界乏燃燃料運(yùn)輸輸業(yè)務(wù)雖雖然繁忙忙，但未未發(fā)生過過一次放放射性泄泄漏事故故。-49-四、后處處理的意意義和特特點(diǎn)1．核燃燃料循環(huán)環(huán)的模式式⑴后處理理—將反反應(yīng)堆中中燒“乏乏”的燃燃料通過過化工后后處理過過程將殘殘留的和和新生成成的燃料料提取出出來，經(jīng)經(jīng)加工后后再制成成元件，，重新返返回堆中中使用，，構(gòu)成完完整核燃燃料循環(huán)環(huán)，也稱稱“閉路路循環(huán)””。⑵一次通通過—讓讓乏燃料料先暫時(shí)時(shí)貯存，，然后將將其直接接處置，，不再經(jīng)經(jīng)后處理理。核燃燃料僅在在反應(yīng)堆堆中使用用一次，，又稱““開路循循環(huán)”。。⑶等著瞧瞧—即當(dāng)當(dāng)前先將將乏燃料料長(zhǎng)期貯貯存著，，等待時(shí)時(shí)機(jī)成熟熟時(shí)再做做出抉擇擇。一種種權(quán)宜之之計(jì)，而而且將當(dāng)當(dāng)代人的的職責(zé)留留存給后后代人去去負(fù)擔(dān)。。⑷PWR乏燃料直直接在CANDU堆中利用用，將壓壓水堆的的乏燃料料經(jīng)簡(jiǎn)單單的高溫溫氧化揮揮發(fā)處理理，再將將粉末狀狀的二氧氧化鈾燒燒結(jié)成芯芯塊，制制成CANDU堆燃料。。國(guó)內(nèi)進(jìn)進(jìn)行等效效天然鈾鈾的使用用，節(jié)省省天然鈾鈾資源。。-50-四、后處理理的意義義和特點(diǎn)點(diǎn)（續(xù)））2．后處理理的意義義“后處理理”的定定義：對(duì)對(duì)反應(yīng)堆堆中用過過的乏燃燃料進(jìn)行行處理，，以除去去裂變產(chǎn)產(chǎn)物和次次錒系產(chǎn)產(chǎn)物并回回收易裂裂變材料料和可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換材料料的過程程。目的和任任務(wù)是：：①回收收和凈化化乏燃料料中殘剩剩的和新新產(chǎn)生的的易裂變變材料；；②回回收和凈凈化未發(fā)發(fā)生核反反應(yīng)的可可轉(zhuǎn)換材材料；③③提取有有用的放放射性同同位素和和某些貴貴金屬材材料；④④便于更更安全地地處理和和處置放放射性廢廢物。-51-四、后處理理的意義義和特點(diǎn)點(diǎn)（續(xù)續(xù)）2．后處處理的意意義（續(xù)續(xù)）后處理可可充分利利用核燃燃料資源源—以PWR為例，如如果燃料料“一次次通過””，鈾資資源利用用僅0.37%；如果果后處理理并再循循環(huán)一次次，可省省25%天然鈾鈾；如果果發(fā)展快快增殖堆堆，則鈾鈾資源的的利用率率可高達(dá)達(dá)60%—70%。后處理有有利于核核廢物的的長(zhǎng)期安安全管理理—乏燃燃料中某某些裂變變產(chǎn)物和和次錒系系產(chǎn)物有有很長(zhǎng)的的半衰期期，因而而對(duì)環(huán)保保特別重重要。通通過后處處理將其其作為副副產(chǎn)品分分離，并并經(jīng)嬗變變使之轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為便便于近地地表處置置的中短短壽命放放射性核核素，或或轉(zhuǎn)化成成可利用用的燃料料，消除除人們對(duì)對(duì)發(fā)展核核電的疑疑慮。-52-四、后處處理的的意義義和特特點(diǎn)（（續(xù)續(xù)）3．后后處理理的特特點(diǎn)(1)產(chǎn)產(chǎn)品回回收率率很高高后處理理產(chǎn)品品貴重重，也也不允允許對(duì)對(duì)環(huán)境境有顯顯著排排放，，產(chǎn)品品的總總回收收率大大于99%，每每一步步操作作的回回收率率大于于99.9%。。(2)產(chǎn)產(chǎn)品純純度極極高①β/γγ放射性性的裂裂變產(chǎn)產(chǎn)物的的去除除—其其原則則是從從后處處理得得到的的鈾產(chǎn)產(chǎn)品要要像天天然鈾鈾一樣樣進(jìn)行行直接接操作作，钚钚產(chǎn)品品也只只在具具有薄薄屏蔽蔽層的的工作作箱內(nèi)內(nèi)加工工。用“去去污系系數(shù)””表征征對(duì)裂裂變產(chǎn)產(chǎn)物的的去除除程度度。工工廠的的總?cè)トノ巯迪禂?shù)往往往高高達(dá)106－108。-53-四、后后處理理的意意義和和特點(diǎn)點(diǎn)（（續(xù)））3．后后處理理的特特點(diǎn)（（續(xù)））②鈾鈾、钚钚產(chǎn)品品的分分離——對(duì)鈾鈾、钚钚兩種種產(chǎn)品品的互互相分分離要要求，，用分分離系系數(shù)β（指兩種種物質(zhì)質(zhì)在分分離前前原料料中含含量的的比值值與分分離后后產(chǎn)品品中含含量的的比值值之比比）來來表征征，一一般在在104－106量級(jí)。。要求求鈾中中去钚钚的分分離系系數(shù)較較高；；而钚钚中去去鈾的的分離離系數(shù)數(shù)則稍稍低。。③化化學(xué)雜雜質(zhì)的的去除除—裂裂變產(chǎn)產(chǎn)物中中還存存在其其他穩(wěn)穩(wěn)定同同位素素雜質(zhì)質(zhì)和某某些中中子吸吸收截截面很很大的的毒物物，而而產(chǎn)品品必須須達(dá)到到核級(jí)級(jí)純度度。對(duì)對(duì)化學(xué)學(xué)雜質(zhì)質(zhì)的含含量一一般都都在10-6數(shù)量級(jí)級(jí)；而而所有有雜質(zhì)質(zhì)的中中子吸吸收截截面最最多只只能相相當(dāng)于于含10B量8ppm的中子子吸收收截面面。-54-四、后后處理理的意意義和和特點(diǎn)點(diǎn)（（續(xù)））(3)遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離離操作作與控控制后處理理工廠廠的工工藝設(shè)設(shè)備與與管道道等均均須置置于屏屏蔽層層后面面，而而采用用遠(yuǎn)距距離操操作和和控制制的方方式，，部分分設(shè)備備還采采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離離維修修。這這種遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離離方式式帶來來復(fù)雜雜技術(shù)術(shù)問題題，并并由此此大增增工廠廠投資資。(4)十十分嚴(yán)嚴(yán)格的的安全全要求求后處理理物料料有：：強(qiáng)放放射性性、化化學(xué)毒毒性、、腐蝕蝕性和和易燃燃、易易爆性性，后后處理理工廠廠有一一般化化工廠廠的密密閉、、通風(fēng)風(fēng)、防防腐、、防火火、防防爆等等要求求。工工廠更更有特特殊安安全要要求。。廠房房及其其內(nèi)部部的區(qū)區(qū)域必必須按按照輻輻射的的性質(zhì)質(zhì)和強(qiáng)強(qiáng)弱施施行分分區(qū)布布置，，以保保人流流、物物流和和風(fēng)向向均有有合理理走向向；凡凡有易易裂變變物質(zhì)質(zhì)存在在且可可能達(dá)達(dá)到核核臨界界狀態(tài)態(tài)而造造成事事故的的場(chǎng)合合均需需嚴(yán)加加防范范（實(shí)實(shí)務(wù)講講）。。-55-五、后后處理理工藝藝過程程簡(jiǎn)介介依據(jù)后后處理理工藝藝是否否涉及及水介介質(zhì)，，分為為濕法（水法法）和和干法兩大類類。水水法曾曾用的的沉淀淀法和和離子子交換換法已已經(jīng)淘淘汰，，以溶溶劑萃萃取法法所替替代。。干法法中又又可分分為高高溫冶冶金法法、高高溫化化學(xué)法法和氟氟化揮揮發(fā)法法三種種。干法的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是強(qiáng)強(qiáng)輻照照條件件對(duì)其其影響響不大大，但但存在在許多多工程程性技技術(shù)難難題，，僅由由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室研研究進(jìn)進(jìn)展到到中試試驗(yàn)證證階段段。當(dāng)今工工業(yè)規(guī)規(guī)模應(yīng)應(yīng)用的的全部部是以以溶劑萃萃取法法為核心心的水水法工工藝。。包括：：首端過過程、、溶劑劑萃取取過程程、尾端過過程。。-56-五、后后處理理工藝藝過程程簡(jiǎn)介介1．首首端過過程將乏燃燃料制制備成成可供供溶劑劑萃取取分離離用的的合格格料液液的全全過程程。(1)機(jī)機(jī)械剪剪切LWR燃料元元件的的包殼殼和組組件的的格架架使用用鋯合合金或或不銹銹鋼材材料，，難溶溶；又又，若若將其其溶解解，會(huì)會(huì)使高高放廢廢液中中含鹽鹽量大大增，，減少少濃縮縮倍數(shù)數(shù)。因因此，，將整整個(gè)燃燃料組組件剪剪切成成長(zhǎng)約約5cm的元件件段，，暴露露出兩兩端燃燃料芯芯體。。元件件段經(jīng)經(jīng)溜槽槽和分分配器器落入入溶解解器吊吊籃。。此系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)術(shù)復(fù)雜雜，造造價(jià)高高昂，，須布布置在在大型型屏蔽蔽熱室室中，，采用用遠(yuǎn)距距離操操作和和維修修方式式，還還要解解決粉粉末回回收、、防止止鋯屑屑自燃燃及氣氣溶膠膠處理理等問問題。。-57-工藝過過程簡(jiǎn)簡(jiǎn)介（（續(xù)））(2)化化學(xué)溶溶解往溶解解器中中加入入硝酸酸，在在稍低低于沸沸點(diǎn)溫溫度下下，硝硝酸與與二氧氧化鈾鈾芯體體發(fā)生生反應(yīng)應(yīng)使其其溶解解（浸浸?。?。溶溶解結(jié)結(jié)束提提出吊吊籃，，稀酸酸漂洗洗并儀儀器檢檢測(cè)殘殘余燃燃料量量（損損失率率≤0.1%））。對(duì)生產(chǎn)堆堆天然鈾鈾金屬屬燃料料，先先用NaOH溶液溶溶去包包殼，，漂洗洗后再再用HNO3溶芯；；對(duì)以以鋁（（或鎂鎂）合合金作作包殼殼、以以鋁（（或鎂鎂）與與富集集鈾金金屬?gòu)洀浬Ⅲw體為芯芯體的的研究究堆燃燃料，，用硝硝酸一一次性性溶解解。溶解過過程可可分批批或（（半））連續(xù)續(xù)地進(jìn)進(jìn)行。。應(yīng)考慮慮溶解解器為為幾何何安全全或幾幾何良良好的的圓柱柱狀，，對(duì)形形狀和和尺寸寸有限限制。。-58-工藝過過程簡(jiǎn)簡(jiǎn)介（（續(xù)））(3)料料液預(yù)預(yù)處理理溶解產(chǎn)產(chǎn)品液液預(yù)先先處理理。首首先經(jīng)經(jīng)過過過濾或或靠離離心的的作用用使料料液澄澄清，，以除除去其其中細(xì)細(xì)的不不溶性性顆粒粒（主主要是是剪切切過程程產(chǎn)生生的包包殼粉粉末和和未完完全溶溶解及及化學(xué)學(xué)上極極難溶溶解的的組分分）。。澄清所所得料料液加加入化化學(xué)試試劑調(diào)調(diào)節(jié)鈾鈾濃度度、酸酸度和和镎、、钚的的化學(xué)學(xué)價(jià)態(tài)態(tài)。溶溶解以以后，，鈾處處于最最易被被萃取取的ⅥⅥ價(jià)；；而钚钚須靠靠NaNO2穩(wěn)定在在易被被萃取取的ⅣⅣ價(jià)。。有時(shí)時(shí)為改改善對(duì)對(duì)某些些裂變變產(chǎn)物物（如如釕））的去去污，，也用用試劑劑處理理。制備成成合格格的溶溶劑萃萃取料料液。。-59-工藝過過程簡(jiǎn)簡(jiǎn)介（（續(xù)））2．溶劑萃萃取過過程在后處處理工工藝中中應(yīng)用用得最最普遍遍也最最為成成功的的是以以30%磷磷酸三三丁酯酯（TBP）為萃取取劑、、以硝硝酸為為鹽析析劑的的普雷雷克斯斯（PUREX，為“钚钚、鈾鈾還原原萃取取”的的英文文詞頭頭縮寫寫）流流程。。一些使使用其其他萃萃取劑劑的流流程（（如：：用甲甲基異異丁基基酮的的REDOX流程；；用二二丁基基卡必必醇的的BUTEX流程等等）都都早已已廢棄棄。-60-五、后后處理理工藝藝過程程簡(jiǎn)介介（續(xù)續(xù)）2．溶溶劑萃萃取過過程（（續(xù)））(1)萃萃取分分離基基礎(chǔ)用與水水基本本不互互溶的的有機(jī)機(jī)溶劑劑從水水相中中選擇擇性地地提取取某種種物質(zhì)質(zhì)，使使之與與其余余雜質(zhì)質(zhì)分離離的過過程稱稱為溶溶劑萃萃取法法。有機(jī)溶溶劑的的特點(diǎn)點(diǎn)：①①選擇擇性高高；②②與水水基本本不互互溶；；③化化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性和輻輻照穩(wěn)穩(wěn)定性性好；；④與與水相相有一一定的的密度度差，，而粘粘度較較低；；⑤價(jià)價(jià)格低低且可可回收收；⑥⑥毒性性小，，著火火點(diǎn)高高。TBP符合，，但粘粘度較較大，，使用用時(shí)要要以烷烷烴（（如煤煤油））作稀稀釋劑劑，通通常配配制成成30%（（體積積比））的濃濃度。。-61-五、后后處理理工藝藝過程程簡(jiǎn)介介（續(xù)續(xù)）2．溶溶劑萃萃取過過程（（續(xù)））易被TBP萃取的的只有有UO2(NO3)2和Pu(NO3)4，而Ⅲ價(jià)價(jià)钚和和絕大大部分分裂變變產(chǎn)物物及其其他超超鈾元元素（（如镎镎、镅镅、鋦鋦等））均難難被萃萃取。。分配比比（D）定義：：在達(dá)達(dá)到萃萃取平平衡以以后，，某元元素或或離子子在有有機(jī)相相中的的濃度度與其其在水水相中中的濃濃度之之比。。利用用或改改變?nèi)苋軇┹洼腿∵^過程中中影響響D的因素素，控控制各各種金金屬離離子的的D值來實(shí)實(shí)現(xiàn)回回收或或分離離。Ⅰ、ⅡⅡ、ⅢⅢ價(jià)的的金屬屬離子子易被被去除除，而而高價(jià)價(jià)或有有變價(jià)價(jià)的金金屬離離子則則較為為困難難。如如：95Zr－－95Nb和106Ru－－106Rh是“麻麻煩制制造者者”；；而對(duì)對(duì)長(zhǎng)冷冷卻期期高燃燃耗燃燃料，，重視視99Tc和237Np的去除除。-62-五、后后處理理工藝藝過程程簡(jiǎn)介介（續(xù)續(xù)）2．溶劑萃取取過程（續(xù)））(2)普雷雷克斯型工藝藝流程經(jīng)歷一個(gè)萃取取、洗滌和反反萃取的過程程稱為一個(gè)溶溶劑萃取循環(huán)環(huán)。典型的普普雷克斯流程程對(duì)每種產(chǎn)品品而言須經(jīng)歷歷三個(gè)循環(huán)；；后來已縮減減為二個(gè)循環(huán)環(huán)。典型的普雷克克斯工藝流程程示意圖。-63-典型的普雷克克斯工藝流程程示意圖鈾/钚第二純純化循環(huán)1A1B1C2D2E3D3E2