1、核燃料循環復習資料1-2核燃料后處理的任務及其產品形式是什么？答：后處理任務CPPTh回收物.鋅作為核燃料南新使用.去除硼、陣中的放射性裂變產物及吸收中產的裂殳產物;標臺處理放射件廢物，使冗適合長期安全儲存.聲品府式（書本P7-PSh主要商業產品是：鈾和鑄f二同化杯其中，鑄一硝酸缽溶液三氧化鈾（二氧化鈾）鈾,硝酸鈾貌六氟化袖后處理廠的產品形式，取決于乏燃料中易裂變核素的種類和數量、還取決于產品的用途。缽是后處理廠最主要的產品。1-3核燃料后處理廠的特點（書P12）答:后處理廠的特點是工1）各牝工隼元操作設塞設置在重泊凝土墻作屏IK且有不銹銅負面的專用設塞型中：2）豺漫得材料、化學試劑，甘機醇劑

2、，離子史攢樹脂n及成射性兀素的氧化態都要考慮射線對物期所致的輻射損傍.輻射降修、熱效病和化學效應：力必須顯感光溶液儲槽的核臨界宏仝問題：4）要島母重視放射作液端的胞謫滴漏及放附件曖物的處理即處置：5）后處理工藝技術的班兄開發村-泰特穌的模式：6）后轉理廠要接受IABA不敢核武器的監督”1-4核燃料后處理工藝的發展簡史給你什么啟發?(P14)1-5簡述輕水堆鈾燃料循環的主要工藝流程鈾的開采、冶煉、精制及轉化同位素的濃韁例科兀件的利確在反應堆中的燃燒乏電科后處理殘留的核材碑濃度的審新調整u=甫新加工利用其中.“七的祇縮工業上常用方法為氣部獷牘法和圖心港1、乏燃料元件的“冷卻”乏燃料的后處理筒要過程

3、為：，2.乏燃料元件的首段處理工化學分離對于賽化彼的情況，由于現L濃度比所需瞽降低了必須甫新調整濃度+一3和型U濃縮程度更高的鈾相混合在f寸諸于使用方法二12、把貧化鈾作為再濃縮原料重新濃縮臉了把經過后處理得到的缽和”t作為K他反應城原料出售而得到收入之外,說可E這些樓換材料用作反應堆本身燃料晅新使用，2-3理解并會應用描述磷酸三丁酯萃取鈾缽效果的三個概念：分配系數、分離系數、凈化系數。（會計分配系數a:某物質在互不相溶的兩相間達到萃取平衡時,它在有機相和水相中濃度的比值。cocaCo一一某物質在有機相中的平衡濃度Ca一一某物質在水相中的平衡濃度分配系數越大，平衡時，該物質進入有機相的量越多，

4、而在水相中的量越少。分離系數3鈾缽彼此間的分離效果鈾中去缽的分離系數3Pu/U:缽中去鈾的分離系數3U/Pu:S Pu/U 進料中鈣總量，進料中鈾總量軸產品中缽總量/鈾產品中鈾總量進料中鈾總量進料中缽總量缽產品中鈾總量.缽產品中鋅總量凈化系數DF用于表示鈾、缽中對裂片元素的去除程度。料液中裂片元素總量料液中欲提取元素總量JDJr一產品中裂片元素總量產品中欲提取元素總量工料液的總放射性活度-產品的總放射性活度2-4理解、記憶影響磷酸三丁酯萃取鈾缽的因素答：影響TBP萃取鈾的因素：水相中UO2（NO3）2濃度；有機相鈾飽和度；硝酸濃度；TBP濃度；共存的絡合劑；溫度影響TBP萃取缽的因素：硝酸濃度

5、；TBP中的鈾飽和度；TBP濃度；溫度；TBP降解產物的影響2-5磷酸三丁酯對裂變元素的萃取性能。P522-6有機溶劑的降解產物及其對萃取工藝的影響（PPT）降解產物：磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、磷酸、其它。磷酸二丁酯產額最高。降解產物對萃取工藝的影響：1）形成DBPTBP萃取絡合物，增大有機相粘度。2）缽的萃取物很難反萃，降低了缽回收率。3）增加界面乳化，增加分離難度。3-1簡述不同類型反應堆乏燃料元件對后處理工藝的影響（輕水堆+快中子堆,見P70）后處理重點研究領域1. 輕水堆乏燃料2. 重水堆乏燃料鈾-235、钚的含量較低，后處理在經濟上部值得。可回收氚。3. 高溫氣冷堆燃耗深，后處理困難，

6、處于研究階段。4. 快中子堆后處理技術難度大，目前只有英、法建成了公斤級后處理裝置。5.MOX燃料原則上可在輕水堆乏燃料后處理廠進行，但需控制燃料中钚的含量。3-2核燃料后處理工藝原理流程框圖（注：常老師說了不要跟書本一模一樣）PURE流程的主要工藝步驟見書P743-4乏燃料元件運輸中要考慮哪些問題？答：考慮的問題有：首先要考慮運輸方案。可用汽車、火車或者輪船運輸乏燃料元件，如果核電站（或乏燃料中間貯存庫）與后處理廠均有鐵路專線及相應的運輸設備，則鐵路運輸成為首選方案。因為鐵路的運費比汽車低，而且一列軍用列車可運輸額定功率為1GW的核電站一年卸出的核燃料。海上運輸主要受后處理廠和核電站在地里分

7、布上的制約。由于運輸乏燃料沿途可能要經過居民區，因此，確保運輸安全是頭等大事。不但要確保貨包在正常狀態下完好無損，而且在發生事故的條件下，仍要確保不泄漏反射性物質。運輸容器是發燃料元件的關鍵設備，它具有安全性要求高、結構復雜、質量大的特點。容器殼體的選材，要考慮結構材料、屏蔽材料和中子屏蔽材料。3-5簡述快中子增殖堆乏燃料后處理的基本步驟（框圖見書P79）除鈉粉碎/氣化揮發-接收及貯存U拆解妁切溶解U.Pu分眼進料設備產物純化CT7及去沙-H 產物轉化|上一貨物處理一快中子增殖堆乏燃料后處理的基本步驟3-5-1簡述熱中子增殖堆乏燃料后處理的基本步驟答；工藝流程為二事取I*|洗滌反不一個拳取帽環

8、牛產堆笠料元件：西循環流,程或再如國端;爭化指施,助力堆爆料元件：I）蟒加Purrx沛印的茶雙篙環的.=-個萃即端環薄禺2調整Purcx沈杵的藝參數.共去污萃取鏘代用茄酸（2+口】國幾）迸FH防止釬的族化反應），高廉CTrtwML）洗滲（有利于針的去除）的操作方式：a調制其土污刊液時.過行儀化他處理（隨rr措施）也通入莫也將訂冠化成易忖發的舊粒化打：上通入她氧.kLUO度的溫慢F將小樗伯成不必被UP揖取的化學拶式.匕加入高嵇嫌鉀溶液氧牝釬,MnO二沉淀叮吸附陸、規等裂片元案.J池人由氣O/NO:h性抖液中無Oj陸燈的硝酸做緡價和轉變成硝酸棍絡合物.工加入瞅離八假K口陪心或不易被丁BP胃以的皓冠

9、絡合物熱中子堆乏燃料后處理工藝原理流程由從進料準備水池提升燃料組件、元件切斷-浸取首端處理，鈾缽共萃取共去污-分離循環，缽的凈化與尾端處理，鈾的凈化與尾端處理等部分組成。3-6乏燃料組件放置（冷卻）貯存的目的是什么?答；放苴力存的目的是:1）降低乏燃料兀件的放射性活度水平*減少易裂變材料的損失2對U，.型M出產QNp獷2垃C3）使強放射性U衰變完全.次0）產七6總9產7即4-1水法核燃料后處理工藝的首段處理包括那些步驟？（P83）答：預先將燃料包殼除去，然后必須將燃料組件解體、燃料溶解，最后調試制成符合工藝流程要求的原料液。4-2乏燃料元件的脫殼方法有哪幾種？簡述各種優缺點及其實用性（ppt）

10、答：脫殼方法主要有：化學去殼發、機械去殼法、包殼和芯體同時溶解法及機械一化學去殼法四大類。化學去殼法：優點：設備及操作簡單，成本低；缺點：溶解速度慢且不穩定腐蝕嚴重、燃料芯體部分損失，產生了大量高鹽分的高放射性廢液。實用性：曾用于生產堆燃料原件的去殼，主要用于鋁燃料原件的包殼脫除。機械去殼法：優點：不增加廢液量，有利于后續萃取分離；缺點：機械設備復雜，成本高；易造成芯體損失；實用性：現階段傾向于使用這種方法。包殼和芯體同時溶解法：優點：適用于多種不同燃料原件處理；芯體不會損失；缺點：增加放射性廢液；對設備腐蝕大；實用性：現階段較少使用。機械化學去殼法：優點：不產生放射性廢液；不會造成芯體燃料損

11、失；剪切機結構簡單；成本低；缺點：切割設備依舊復雜且需要遙控操作。實用性：使用于處理包殼材料不溶于硝酸的燃料原件，用于處理鋯及其合金包殼、不銹鋼包殼的氧化物燃料元件的去殼，是動力堆乏燃料元件代表性方法。4-41AF料液制備中要考慮那些問題答：為了保證共去污萃取設備的聯系運行，達到規定的鈾钚凈化系數及分離系數必須進行澄清處理并按照第一萃取循環的工藝條件調制料液。因此要考慮乏燃料溶解液中含有的一些由難溶組分形成的沉淀、懸浮物及膠體、溶解條件也有關以及懸浮物的組成合燃料及形態。鈾钚共萃取料液的制備包括：1） 乏燃料溶解液的預處理，除去溶解液中的固體顆粒；2） 調整酸度以滿足高酸流程（硝酸濃度2mol

12、/L）或低酸流程（硝酸濃度為0.5mol/L左右）的要求3） 調整鈾濃度。對天然鈾，1AF中鈾濃度為1.51.8mol/L，對U235富集度較高的燃料，因受臨界安全限制，1AF中鈾濃度較低4） 調整钚的價態，以使鈾钚分別處于易于被TBP萃取的U（VI）和Pu（IV）。4-5試比較生產堆、動力堆和其他堆型乏燃料首端處理的特點和工藝要求動力堆：燃料組件有多種形式，尺寸差別較大，但共同點是燃料UO2填充在金屬或合金管內。由于切斷后用硝酸浸取、溶解UO2芯片，因此在切斷操作中有下列要求：1）切除端頭，使金屬材料盡可能少得進入溶解池。2）切成30-50mm的小段。3）每一小段的兩端不密閉4）剪切室維持負

13、壓，防止放射性氣體與粉塵溢出。動力堆乏燃料組件因燃耗較深，其大型組件的總放射性活度水平可達8.57M09MBq,且對剪切熱室的“粒子密封要求嚴格。在溶芯時僅有極微量的裂變產物未被溶解。溶芯時大部分揮發性的裂變產物惰性氣體被排入溶解尾氣。只有131I比較特殊，當硝酸濃度比較高時，已揮發的碘大部分又在冷凝器中回流，有一部分進入溶解尾氣，需要在尾氣系統進行處理。溶解后，需進行料液調制，即用稀硝酸調節料液的鈾濃度，用濃硝酸調節料液的硝酸濃度，有時還需要調節钚镎的價態，以滿足后續工序對料液的要求。動力堆燃料元件中帶入的硅量不明顯，故僅需在過濾上予以重視，不必進行絮凝處理。生產堆：溶芯時，燃耗較低、冷卻時

14、間較長，131I基本衰變掉了，不需要在尾氣系統進行處理；元件溶芯產品液中存在有亞硝酸，故在供料前料液調制過程中不進行調價也能滿足隨后溶劑萃取工藝對鈾钚價態的要求；生產堆燃料元件中黏結劑帶入的硅量較多，因此進入萃取設備前的絮凝操作是非常必要的。研究試驗堆和材料試驗堆的乏燃料元件待處理量不大，但燃料元件的形狀很復雜；或者芯體材料在硝酸中難溶解；或者在處理高富集鈾燃料元件時，為確保高富集鈾燃料芯體在機械脫殼時無夾帶損失，最好同時溶解包殼和芯體。5-2理解、記憶鈾钚共去污-分離工藝（P101）答：鈾钚共去污分離循環包括鈾钚共萃取共去污、鈾钚分離、鈾的反萃三個單元操作。其中萃取凈化過程包括萃取、洗滌、反

15、萃三個單元操作。PS:所對應的框圖是在課本P102,大家自己畫。5-3簡述幾種還原钚（IV）實現鈾钚分離的方法，針對這些方法的優缺點，你能提出什么新創意？（P115）Fe2+還原缽（IV）,實現鈾缽分離氨基磺酸亞鐵硝酸亞鐵-肼鈾（IV）還原钚（IV），實現鈾钚分離硝酸羥氨還原钚（IV）電解還原钚（IV）（P123）6-1簡述缽凈化循環步驟及主要任務（P126,框圖在P125）答：實現鈾钚分離原理是：選擇合適的還原反萃劑，將钚由Pu（IV）還原到不被TBP萃取的Pu（III），使钚從有機相轉入水相，而鈾仍以鈾（VI）保留在有機相中，從而實現鈾與钚的分離。流程圖見P126钚凈化循環的任務是進一步去

16、除共去污分離循環钚產品液及钚的第二萃取循環的钚產品液中的鈾和裂片元素，同時將钚溶液濃縮。7-1簡述鈾凈化循環流程通常的鈾凈化循環為：鈾萃取流程+鈾反萃流程+硅膠吸附流程（1）鈾萃取流程：強化钚、镎、鋯、鈮、釕的去除。這一流程中最重要的添加物是肼。2）鈾的反萃：采用稀硝酸做反萃液。,經硅膠吸附流程處理后，其（3）硅膠吸附：用于除去錯和鋸（丫放射性活度的主要來源）丫放射性活度降低到可直接加工的水平。7-2在什么情況下需用三個萃取循環凈化鈾？在什么情況下只需用兩個萃取循環加硅膠柱吸附凈化鈾？答：在Purex流程中，經過兩個萃取循環后的硝酸鈾酰溶液，其反射性污染仍超過產品允許標準。那么就要將鈾溶液經過

17、硅膠柱進行吸附處理，可使鈾得到進一步凈化，使其放射性活度降低到可直接加工的水平；若前面的兩個萃取循環步驟所得的鈾/钚的純度已經很高了，且放射性已經滿足要求了，那么就可以不用硅膠吸附了，而改用三個萃取循環的方法。7-3為什么要進行硝酸鈾酰的脫硝和還原？答：經溶劑萃取和硅膠吸附凈化工藝得到的合乎質量要求的硝酸鈾酰溶液，不能直接進入和燃料循環或長期貯存。為便于加工成金屬鈾或其他的鈾化合物形式，必須將硝酸鈾酰轉化為氧化鈾，該過程就叫做硝酸鈾酰的脫硝和還原9-1后處理廠放射性三廢的來源，廢物處理、處置的基本原則，提出你的減量設想（P202、203、PPT）答：反射性三廢來源：核燃料后處理廠的廢物，是從乏

18、燃料后處理中回收鈾、提取钚的過程中伴隨產生含有不同數量的裂片元素、超鈾元素的水相和有機相溶液、氣體和氣溶膠、固體物質和粉塵。放射性廢物的管理原則：減量化、資源化、無害化廢物處理與處置的基本原理：放射性不受外界條件（如物理、化學、生物方法）的影響，在放射性廢物處理過程中：1、靠放射性物質的衰變性質使其放射性衰減，降低放射性危害；2、將放射性物質從廢物中分離出來，濃集、減容、固化，以達安全處置的目的。對放射性廢水處理原則是：稀釋排放、濃縮貯存和回收利用。對放射性廢氣處理原則是：對放射性固體廢物處理原則是：9-2放射性廢水的處理技術(P204)答：反射性廢水處理技術有：1) 凝聚沉淀：是一種化學處理

19、方法，其過程是往廢水中加入某些稱為凝聚劑的化學物質，使廢水中的膠體狀物質聚集成細小的可沉淀顆粒，顆粒與顆粒或與廢水中的懸浮狀物質組合成絨粒，絨粒具有很大的比表面積和吸附能力，吸附更多的溶質形成絮狀物。經過澄清和機械過濾，將沉淀從水中分離。2) 蒸發濃縮：該法是使溶劑水汽化、廢液得到濃縮，二次蒸汽冷凝液返回復用，而將殘液進行玻璃固化處理。3) 離子交換：采用離子交換樹脂可以將極低濃度的溶液中的某些離子進行選擇性的吸附，廣泛用于高中低反射性廢水的處理，且效果明顯。4) 膜分離技術：該法是建立在選擇性滲透原理基礎上，以外界能量或化學位差為推動力，是待分離組分從膜的一邊滲透到膜的另一邊，達到分離、富集

20、的目的。5) 廢液固化：將反射性廢液及泥漿轉化為固體形態的工藝過程稱為固化。固化處理有水泥固化、瀝青固化或聚合物固化幾種方式。9-3高放廢液的綜合利用與最終處置途徑(p228)答：高放廢液的綜合利用及最終處理途徑有：1)槽式貯存：雖然這不是最終的貯存方式，但是在固化之前，是必經的貯存手段。其中用碳鋼槽貯存中性廢液，不銹鋼槽貯存酸性廢液這兩種方法在耐腐蝕方面是相對安全的。2） 次錒系核素和長壽命裂變產物的分離嬗變方案：將MA和LLFP從HLLW中分離出來，然后利用熱中子堆、快中子堆進行嬗變處理，進而固化，不但可以減少反射性，而且還充分利用了鈾資源，確保核不擴散。3） 從高放廢液中提取有使用價值的

21、核素：先將高放廢液中的Sr-90、Cs-137、Am-241、Cm-242和Cm-244等核素提取出來，然后再進行固化和永久貯存，這種方法比直接固化、永久貯存更安全，而且還獲得了有利用價值的裂片元素及超鈾元素。快中子增殖堆乏燃料的幾個特點是什么：答：特點是：1 ）高燃耗、裂變產物含量高（10%）（輕水堆中約4%）。2 ）乏燃料比放射性活度高，要求鈾、钚對裂變產物的去污系數大于107，三個萃取循環以上。3 ）水相和有機相的輻射分解效應大，需提高萃取效率，縮短料液與有機相的接觸時間。4 ）钚的含量高（比熱中子堆的乏燃料高一個數量級），需引入逆流電化學還原反萃法。5 ）高含量的钚存在，需確保萃取過程的核臨界安全。鈾钚分離原理（P111）答：實現鈾钚分離原理是：選擇合適的還原反萃劑，將钚由Pu（IV）還原到不被TBP萃取的Pu（III），使钚從有機相轉入水相，而鈾仍以鈾（VI）保留在有機相中，從而實現鈾與钚的分離。9-6：放射性固體廢物的處理方法有哪些？（P265）答：放射性固體廢物的主要處理方法有：壓實減容、回收錒系元素、固定和封閉等，三