核燃料循環(huán)復(fù)習(xí)資料整理

核燃料循環(huán)復(fù)習(xí)資料2核燃料后處理的任務(wù)及其產(chǎn)品形式是什么?答：右處理II旁CPPTii⑴回收鈾?缽作為噴燃斜棗新帙用⑵去除鈾、縛中的放射性裂變嚴(yán)拘繪敏收中P的裂變嚴(yán)物二⑶緣合處理族射件廢物，魄芯適合口辰劇I安全幡存.盧甜彩式（擋本P7YB）：主矍商業(yè)產(chǎn)品足：釧和^1f-ft化環(huán)其中，］硝酸杯辟液［三氧化鈾（二氧化^）柚-硝酸鈾麒［六氟化鈾后處理廠的產(chǎn)品形式，取決于乏燃料中易裂變核素的種類和數(shù)量、還取決于產(chǎn)品的用途。钚是后處理廠最主要的產(chǎn)品。1-3核燃料后處理廠的特點(diǎn)（書P12）答：玩蚯理廠茁將點(diǎn)是：1）各化工單元操悵設(shè)備設(shè)置在重池離隹土墻作屏藏且有不銹鋼負(fù)而的?！鲇迷O(shè)備室中；2）苛欣篙材料、化學(xué)試削、月機(jī)濟(jì)刑h離子便換樹畤口瑕底射件兀索的標(biāo)比東祁□關(guān)-考堪聊線時(shí)物朋所致的輻射報(bào)傷、幅射■降鮮、熱效陶和化學(xué)效戰(zhàn)；引必?zé)┰露压ひ娪我簝?chǔ)槽的拔臨界安仝伺總；①吧品虞審現(xiàn)放射忙液盤的抱胃滴潮艇述黏樣股抑的處鄧和處^;F各處理工藝技術(shù)的叭冗開發(fā)脊套霸賺的模式*6）后址理廠嚓接受IAEA”不擴(kuò)敝做試器的幅籽”

4核燃料后處理工藝的發(fā)展簡(jiǎn)史給你什么啟發(fā)?(P14)1-5簡(jiǎn)述輕水堆鈾燃料循環(huán)的主要工藝流程鈾的殲采、抬煉、精制及轉(zhuǎn)化在反應(yīng)堆中=>殘留的垓材斛燃料兒fi的制型精制及轉(zhuǎn)化在反應(yīng)堆中=>殘留的垓材斛的越燒濃吃的甫新調(diào)警的越燒其中.②的濃縮工業(yè)上常用方扭為氣體擴(kuò)^注和^心注1、乏燃料元件的丁令卻”⑤藝I?料購(gòu)后處理簡(jiǎn)耍過理從乏懣料元件的忡段處理k化學(xué)分離⑥對(duì)『茲化鈾的情況，由尸現(xiàn)濃度比所需婪降低了「必須甫新調(diào)馨濃度[L和濃縮程哎更高的鈾柑混合在付謂于使用h注：“[匕把貧化鈾作為再濃縮愎料直斯?jié)饩嶰除了把疑過后處理再到的環(huán)和如L作為威他反晦it原料出售而得到收入上外*還可杷這程扶抉材料用作反陶帶示身世:料呃新性用■:3理解并會(huì)應(yīng)用描述磷酸三丁酯萃取鈾杯效果的三個(gè)概念：分配系數(shù)、分離系數(shù)、凈化系數(shù)。（會(huì)計(jì)算）它在有機(jī)相和水相中濃度的分配系數(shù)a:某物質(zhì)在互不相溶的兩相間達(dá)到萃取平衡時(shí)，比值。它在有機(jī)相和水相中濃度的COCO--某物質(zhì)在有機(jī)相中的平衡濃度Ca--某物質(zhì)在水相中的平衡濃度分配系數(shù)越大，平衡時(shí)，該物質(zhì)進(jìn)入有機(jī)相的量越多，而在水相中的量越少。分離系數(shù)B--鈾钚彼此間的分離效果鈾中去钚的分離系數(shù)BPu/U:钚中去鈾的分離系數(shù)BU/Pu:B=進(jìn)料中環(huán)總量'進(jìn)料中鈾意量鈾產(chǎn)品中環(huán)總量/鈾產(chǎn)品中鈾總量—進(jìn)料中鈾總量進(jìn)料中環(huán)總量且u護(hù)＜1=-環(huán)產(chǎn)品中鈾池量.環(huán)產(chǎn)品中環(huán)總量?jī)艋禂?shù)DF——用于表示鈾、钚中對(duì)裂片兀素的去除程度。DF—料液中裂片元素總量料液中欲提取元素總量-產(chǎn)品中裂片元素總量/產(chǎn)品中欲提取元素總量Dr料液的總放射性活度—產(chǎn)品的總放射性潔度4理解、記憶影響磷酸三丁酯萃取鈾杯的因素答：影響TBP萃取鈾的因素：水相中UO2（NO3）2濃度；有機(jī)相鈾飽和度；硝酸濃度；TBP濃度；共存的絡(luò)合劑；溫度影響TBP萃取钚的因素：硝酸濃度；TBP中的鈾飽和度；TBP濃度；溫度；TBP降解產(chǎn)物的影響2-5磷酸三丁酯對(duì)裂變?cè)氐妮腿⌒阅?。P526有機(jī)溶劑的降解產(chǎn)物及其對(duì)萃取工藝的影響（PPT）降解產(chǎn)物：磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、磷酸、其它。磷酸二丁酯產(chǎn)額最高。降解產(chǎn)物對(duì)萃取工藝的影響：1）形成DBPBP萃取絡(luò)合物，增大有機(jī)相粘度。2）钚的萃取物很難反萃，降低了钚回收率。3）增加界面乳化，增加分離難度。1簡(jiǎn)述不同類型反應(yīng)堆乏燃料元件對(duì)后處理工藝的影響（輕水堆+快中子堆，見P70）

1.輕水堆乏燃料后處理重點(diǎn)研究領(lǐng)域重水堆乏燃料鈾-235、钚的含量較低，后處理在經(jīng)濟(jì)上部值得?？苫厥针?。1.輕水堆乏燃料后處理重點(diǎn)研究領(lǐng)域高溫氣冷堆燃耗深，后處理困難，處于研究階段?？熘凶佣押筇幚砑夹g(shù)難度大，目前只有英、法建成了公斤級(jí)后處理裝置。MOX燃料原則上可在輕水堆乏燃料后處理廠進(jìn)行，但需控制燃料中钚的含量。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）PUREX流程的主要工藝步驟見書P743-4乏燃料元件運(yùn)輸中要考慮哪些問題？答：考慮的問題有：首先要考慮運(yùn)輸方案?？捎闷嚒⒒疖嚮蛘咻喆\(yùn)輸乏燃料元件，如果核電站（或乏燃料中間貯存庫(kù)）與后處理廠均有鐵路專線及相應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備，則鐵路運(yùn)輸成為首選方案。因?yàn)殍F路的運(yùn)費(fèi)比汽車低，而且一列軍用列車可運(yùn)輸額定功率為1GW的核電站一年卸出的核燃料。海上運(yùn)輸主要受后處理廠和核電站在地里分布上的制約。由于運(yùn)輸乏燃料沿途可能要經(jīng)過居民區(qū)，因此，確保運(yùn)輸安全是頭等大事。不但要確保貨包在正常狀態(tài)下完好無損，而且在發(fā)生事故的條件下，仍要確保不泄漏反射性物質(zhì)。運(yùn)輸容器是發(fā)燃料元件的關(guān)鍵設(shè)備，它具有安全性要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大的特點(diǎn)。容器殼體的選材，要考慮結(jié)構(gòu)材料、屏蔽材料和中子屏蔽材料。3-5簡(jiǎn)述快中子增殖堆乏燃料后處理的基本步驟（框圖見書P79）

除鈉接收及貯存上d—拆側(cè)坦切分離-TTr-蜀司應(yīng)〔進(jìn)料設(shè)希除鈉產(chǎn)物純化產(chǎn)物餐化iL快中子土亶殖堆乏燃料后處理的基本步曝3-5-1簡(jiǎn)述熱中子增殖堆乏燃料后處理的基本步驟答；匚藝謊禪為；I—”[—H攀取洗麻反舉]_亍窣取諭坯卡產(chǎn)堆燃列此件土腳硒壞潼和或再川i遑端〉爭(zhēng)化押鼠勁力堆燃料兀件：I】姻加Pttrix啟如勺的蘋鍛月重環(huán)馨.=-■個(gè)萃取循壞流岸2）調(diào)整PurcK淤柑的「王苓數(shù).共去污蘋U又褂^用高蔽（2-3劇他）進(jìn)FH防止訐的歧化反應(yīng)）、苻隈Wrtw^,t_）撫滌（有利于豹的去除）的抹作方式：和調(diào)制苴山污訓(xùn)減時(shí)*蛙廳輒化預(yù)社珅＜Arrm施】比通入巫札垢訂轉(zhuǎn)化誡期押笈的凹訊化訂：認(rèn)血入純氧.6-LUO度的溫度F椅燈轉(zhuǎn)化誡不M被TBJA燼U又的化學(xué)形工「5入森鏈酸稗溶淮^化釘Mn＜）7沉淀町噸附裕、E翟誓裂片尤索.山迪入硝丸＜人O/NO:h他科碳中亞砧霰釘?shù)牡A(chǔ)隈恨鸛冷拘轉(zhuǎn)老嚨硝釀桎絡(luò)舍掏.⑺如入飆離煮慢氏與怙附欣用文寸被MP承U又的怙虹絡(luò)制譏熱中子堆乏燃料后處理工藝原理流程由從進(jìn)料準(zhǔn)備水池提升燃料組件、元件切斷-浸取首端處理，鈾钚共萃取共去污-分離循環(huán)，钚的凈化與尾端處理，鈾的凈化與尾端處理等部分組成。3-6乏燃料組件放置。令卻）貯存的目的是什么？

答；施宜芒存的日的是;1）降低乏燃料元件的放射性活度水平.3）3）減少易裂變材料的擁^n嚀"239的廠233MC3）便強(qiáng)放肘性匕七營(yíng)變?nèi)○ぃ▏\門伐*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(yù)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(diào)試制成符合工藝流程要求的原料液。2乏燃料元件的脫殼方法有哪幾種？簡(jiǎn)述各種優(yōu)缺點(diǎn)及其實(shí)用性（ppt）答：脫殼方法主要有：化學(xué)去殼發(fā)、機(jī)械去殼法、包殼和芯體同時(shí)溶解法及機(jī)械一化學(xué)去殼法四大類?；瘜W(xué)去殼法：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備及操作簡(jiǎn)單，成本低；缺點(diǎn)：溶解速度慢且不穩(wěn)定腐蝕嚴(yán)重、燃料芯體部分損失，產(chǎn)生了大量高鹽分的高放射性廢液。實(shí)用性：曾用于生產(chǎn)堆燃料原件的去殼，主要用于鋁燃料原件的包殼脫除。機(jī)械去殼法：優(yōu)點(diǎn)：不增加廢液量，有利于后續(xù)萃取分離；缺點(diǎn)：機(jī)械設(shè)備復(fù)雜，成本高；易造成芯體損失；實(shí)用性：現(xiàn)階段傾向于使用這種方法。包殼和芯體同時(shí)溶解法：優(yōu)點(diǎn)：適用于多種不同燃料原件處理；芯體不會(huì)損失；缺點(diǎn)：增加放射性廢液；對(duì)設(shè)備腐蝕大;實(shí)用性：現(xiàn)階段較少使用。機(jī)械一化學(xué)去殼法：優(yōu)點(diǎn)：不產(chǎn)生放射性廢液；不會(huì)造成芯體燃料損失；剪切機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；成本低；缺點(diǎn)：切割設(shè)備依舊復(fù)雜且需要遙控操作。實(shí)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(dòng)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？（P97）答：為了保證共去污萃取設(shè)備的聯(lián)系運(yùn)行，達(dá)到規(guī)定的鈾钚凈化系數(shù)及分離系數(shù)必須進(jìn)行澄清處理并按照第一萃取循環(huán)的工藝條件調(diào)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(guān)以及懸浮物的組成合燃料及形態(tài)。鈾钚共萃取料液的制備包括：1）乏燃料溶解液的預(yù)處理，除去溶解液中的固體顆粒；2）調(diào)整酸度以滿足高酸流程（硝酸濃度＞2mol/L）或低酸流程（硝酸濃度為0.5mol/L左右）的要求3）調(diào)整鈾濃度。對(duì)天然鈾，1AF中鈾濃度為1.5—1.8mol/L，對(duì)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(diào)整钚的價(jià)態(tài)，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(chǎn)堆、動(dòng)力堆和其他堆型乏燃料首端處理的特點(diǎn)和工藝要求動(dòng)力堆：①燃料組件有多種形式，尺寸差別較大，但共同點(diǎn)是燃料U02填充在金屬或合金管內(nèi)。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(jìn)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(fù)壓，防止放射性氣體與粉塵溢出。②動(dòng)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(dá)8.57XW9MBq,且對(duì)剪切熱室的a粒子密封要求嚴(yán)格。在溶芯時(shí)僅有極微量的裂變產(chǎn)物未被溶解。③溶芯時(shí)大部分揮發(fā)性的裂變產(chǎn)物惰性氣體被排入溶解尾氣。只有i3il比較特殊，當(dāng)硝酸濃度比較高時(shí)，已揮發(fā)的碘大部分又在冷凝器中回流，有一部分進(jìn)入溶解尾氣，需要在尾氣系統(tǒng)進(jìn)行處理。④溶解后，需進(jìn)行料液調(diào)制，即用稀硝酸調(diào)節(jié)料液的鈾濃度，用濃硝酸調(diào)節(jié)料液的硝酸濃度，有時(shí)還需要調(diào)節(jié)钚鋒的價(jià)態(tài)，以滿足后續(xù)工序?qū)α弦旱囊蟆＂輨?dòng)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(jìn)行絮凝處理。生產(chǎn)堆：溶芯時(shí)，燃耗較低、冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，i3il基本衰變掉了，不需要在尾氣系統(tǒng)進(jìn)行處理；元件溶芯產(chǎn)品液中存在有亞硝酸，故在供料前料液調(diào)制過程中不進(jìn)行調(diào)價(jià)也能滿足隨后溶劑萃取工藝對(duì)鈾钚價(jià)態(tài)的要求；生產(chǎn)堆燃料元件中黏結(jié)劑帶入的硅量較多，因此進(jìn)入萃取設(shè)備前的絮凝操作是非常必要的。研究試驗(yàn)堆和材料試驗(yàn)堆的乏燃料元件待處理量不大，但燃料元件的形狀很復(fù)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(shí)，為確保高富集鈾燃料芯體在機(jī)械脫殼時(shí)無夾帶損失，最好同時(shí)溶解包殼和芯體。5-2理解、記憶鈾钚共去污-分離工藝（P101）答：鈾钚共去污一分離循環(huán)包括鈾钚共萃取共去污、鈾钚分離、鈾的反萃三個(gè)單元操作。其中萃取凈化過程包括萃取、洗滌、反萃三個(gè)單元操作。PS：所對(duì)應(yīng)的框圖是在課本P102,大家自己畫。3簡(jiǎn)述幾種還原钚（IV）實(shí)現(xiàn)鈾钚分離的方法，針對(duì)這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，你能提出什么新創(chuàng)意？（P115）Fe2+還原钚（田），實(shí)現(xiàn)鈾钚分離氨基磺酸亞鐵硝酸亞鐵-肼鈾（IV）還原钚（IV），實(shí)現(xiàn)鈾钚分離硝酸羥氨還原钚（IV）電解還原钚（IV）（P123）1簡(jiǎn)述钚凈化循環(huán)步驟及主要任務(wù)（P126,框圖在P125）答：實(shí)現(xiàn)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(jī)相轉(zhuǎn)入水相，而鈾仍以鈾（VI）保留在有機(jī)相中，從而實(shí)現(xiàn)鈾與钚的分離。流程圖見P126钚凈化循環(huán)的任務(wù)是進(jìn)一步去除共去污分離循環(huán)钚產(chǎn)品液及钚的第二萃取循環(huán)的钚產(chǎn)品液中的鈾和裂片元素，同時(shí)將钚溶液濃縮。1簡(jiǎn)述鈾凈化循環(huán)流程通常的鈾凈化循環(huán)為：鈾萃取流程+鈾反萃流程+硅膠吸附流程（1）鈾萃取流程：強(qiáng)化钚、鋒、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。（3）硅膠吸附：用于除去鋯和鈮（丫放射性活度的主要來源），經(jīng)硅膠吸附流程處理后，其丫放射性活度降低到可直接加工的水平。7-2在什么情）兄下需用三個(gè)萃取循環(huán)凈化鈾？在什么情況下只需用兩個(gè)萃取循環(huán)加硅膠柱吸附凈化鈾？答：在Purex流程中，經(jīng)過兩個(gè)萃取循環(huán)后的硝酸鈾酰溶液，其反射性污染仍超過產(chǎn)品允許標(biāo)準(zhǔn)。那么就要將鈾溶液經(jīng)過硅膠柱進(jìn)行吸附處理，可使鈾得到進(jìn)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(gè)萃取循環(huán)步驟所得的鈾/钚的純度已經(jīng)很高了，且放射性已經(jīng)滿足要求了，那么就可以不用硅膠吸附了，而改用三個(gè)萃取循環(huán)的方法。7-3為什么要進(jìn)行硝酸鈾酰的脫硝和還原？答：經(jīng)溶劑萃取和硅膠吸附凈化工藝得到的合乎質(zhì)量要求的硝酸鈾酰溶液，不能直接進(jìn)入和燃料循環(huán)或長(zhǎng)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(zhuǎn)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(shè)想（P202、203、PPT）答：反射性三廢來源：核燃料后處理廠的廢物，是從乏燃料后處理中回收鈾、提取钚的過程中伴隨產(chǎn)生含有不同數(shù)量的裂片元素、超鈾元素的水相和有機(jī)相溶液、氣體和氣溶膠、固體物質(zhì)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(xué)、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(zhì)的衰變性質(zhì)使其放射性衰減，降低放射性危害；2、將放射性物質(zhì)從廢物中分離出來，濃集、減容、固化，以達(dá)安全處置的目的。對(duì)放射性廢水處理原則是：稀釋排放、濃縮貯存和回收利用。對(duì)放射性廢氣處理原則是：對(duì)放射性固體廢物處理原則是：9-2放射性廢水的處理技術(shù)（P204）答：反射性廢水處理技術(shù)有：凝聚沉淀：是一種化學(xué)處理方法，其過程是往廢水中加入某些稱為凝聚劑的化學(xué)物質(zhì)，使廢水中的膠體狀物質(zhì)聚集成細(xì)小的可沉淀顆粒，顆粒與顆?；蚺c廢水中的懸浮狀物質(zhì)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(zhì)形成絮狀物。經(jīng)過澄清和機(jī)械過濾，將沉淀從水中分離。蒸發(fā)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(fù)用，而將殘液進(jìn)行玻璃固化處理。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(jìn)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。膜分離技術(shù)：該法是建立在選擇性滲透原理基礎(chǔ)上，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，是待分離組分從膜的一邊滲透到膜的另一邊，達(dá)到分離、富集的目的。廢液固化：將反射性廢液及泥漿轉(zhuǎn)化為固體形態(tài)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：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(jīng)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(duì)安全的。次錒系核素和長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物的分離一嬗變方案：將MA和LLFP從HLLW中分離出來，然后利用熱中子堆、快中子堆進(jìn)行嬗變處理，進(jìn)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(kuò)散。從高放廢液中提取有使用價(jià)值的核素：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(jìn)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(jià)值的裂片元素及超鈾元素?？熘凶釉鲋扯逊θ剂系膸讉€(gè)特點(diǎn)是什么：答：特點(diǎn)是：1）高燃耗、裂變產(chǎn)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(duì)裂變產(chǎn)物的去污系數(shù)大于107,三個(gè)萃取循環(huán)以上。3）水相和有機(jī)相的輻射分解效應(yīng)大，需提高萃取效率，縮短料液與有機(jī)相的接觸時(shí)間。4）钚的含量高（比熱中子堆的乏燃料高一個(gè)數(shù)量級(jí)），需引入逆流電化學(xué)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(shí)現(xiàn)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(jī)相轉(zhuǎn)入水相，而鈾仍以鈾（VI）保留在有機(jī)相中，從而實(shí)現(xiàn)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(shí)減容、回收錒系元素、固定和封閉等，三者