MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝制造技術

本發(fā)明專利技術屬于核燃料領域。為解決MOX燃料芯塊廢品濕法回收工藝存在諸多缺陷的問題，本發(fā)明專利技術提供了一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝。該工藝包括以下步驟：一、煅燒MOX燃料芯塊廢品；二、采用破碎機破碎；三、過篩；四、球磨；五、回收利用。本發(fā)明專利技術通過采用破碎?球磨工藝實現了MOX燃料芯塊廢品的粉末化，使其從根本上不同于采用氧化粉碎工藝的UO

Dry process for recovering MOX fuel block waste

The invention belongs to the field of nuclear fuel. In order to solve the problem that the MOX fuel block waste wet recovery process has many defects, the invention provides a dry recovery process for the waste of MOX fuel block. The process comprises the following steps: 1. Calcining the MOX fuel block waste; two, crushing by a crusher; three, sieving; four, ball milling; five. Recovery and utilization. The invention adopts a broken milling process realizes the powdered MOX fuel waste, which is fundamentally different from the oxidation of UO grinding technology

【技術實現步驟摘要】
MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝
本專利技術屬于核燃料領域，具體涉及一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝。
技術介紹
作為一種特殊的核燃料，MOX燃料在其芯塊制造時，會不可避免地產生15～20％性能不合格的芯塊廢品，如果不對這些芯塊廢品加以回收利用，將造成核材料浪費、廢品庫存壓力和生產線劑量嚴重超標等問題，甚至令生產線陷于停產癱瘓狀態(tài)。目前，MOX燃料芯塊廢品的回收主要采用濕法工藝，該工藝先用硝酸溶解MOX燃料芯塊廢品，去除雜質后得到硝酸鈾酰和硝酸钚的混合溶液；然后進行鈾、钚化學分離，得到高純硝酸钚溶液；最后用草酸沉淀，得到草酸钚沉淀，并煅燒成高純PuO2粉末，再返回用于制造MOX燃料芯塊，該濕法回收工藝特別適用于回收化學性能不合格(即雜質含量較高)的MOX燃料芯塊廢品。不過該工藝也存在顯著的缺點，其不僅工藝復雜，而且會產生大量放射性廢液，處理成本也較高。另外，如果濕法處理廠與MOX燃料廠相距較遠，還需要進行嚴格的包裝和長途運輸，增加了安全隱患和成本。根據國內外的實踐經驗來看，在MOX燃料生產線產生的廢品大部分是物理性能不合格的MOX燃料芯塊廢品，其雜質含量實際上并不超過設計限值。對于僅為物理性能不合格的核燃料芯塊廢品的回收，目前已有針對UO2燃料芯塊廢品的干法回收工藝。該干法回收工藝將UO2燃料芯塊廢品氧化為U3O8粉末，從而將其轉化為UO2芯塊制造中的造孔劑，具有工藝簡單、不產生放射性廢液等優(yōu)點。工藝中，化學反應氧化溫度為450～550℃，氧化時間為3h。基于上述情況，理論上講，只要將UO2燃料芯塊廢品的干法回收工藝直接轉用到MOX燃料芯塊廢品的回收中，即可解決MOX燃料芯塊廢品的濕法回收工藝存在的前述問題，但事實并非如此簡單。UO2燃料芯塊廢品的干法回收工藝之所以能夠實現，是因為UO2燃料芯塊在空氣中很容易氧化粉碎成U3O8粉末，實現起來較為容易。而MOX燃料芯塊中含有含量較高的PuO2，其與UO2具有不同的熱力學和化學性能，且在燒結過程中與UO2形成了固溶體，使得MOX燃料芯塊根本無法在空氣中自動氧化粉碎成粉末。為此，若要開發(fā)出MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝以避開濕法回收工藝的種種缺陷，就需要開發(fā)出一條新的技術路線。
技術實現思路
為解決MOX燃料芯塊廢品濕法回收工藝存在的諸多缺陷，而UO2燃料芯塊廢品的干法回收工藝無法適用于MOX燃料芯塊廢品回收的問題，本專利技術提供了一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝。該工藝包括以下步驟：(一)將MOX燃料芯塊廢品置于空氣中煅燒3～6小時，煅燒溫度為700℃～900℃，煅燒后冷卻；(二)采用破碎機對冷卻后的MOX燃料芯塊廢品進行破碎，得到初步破碎回收料，；(三)對所述初步破碎回收料進行過篩，得到粒徑小于1mm的篩分粉末；(四)將所述篩分粉末轉入球磨機中進行球磨，球料比為5:1～3:1，裝料比(即球、料體積之和與球磨罐容積的比值)為1/2～2/3，轉速為350～500rpm，球磨時間5h～17h，得到球磨細粉末；(五)對所述球磨細粉末進行回收，返回利用。所述破碎機優(yōu)選為圓盤式破碎機。所述圓盤式破碎機的圓盤間距優(yōu)選為0.05～1.5mm，以獲得良好的破碎效果。所述圓盤式破碎機采用硬質合金耐磨圓盤為優(yōu)選。所述過篩采用18目不銹鋼篩為優(yōu)選。所述球磨機優(yōu)選為行星式球磨機。所述球磨機采用氧化鋯陶瓷球磨罐和氧化鋯球為優(yōu)選。本專利技術通過采用破碎-球磨工藝實現了MOX燃料芯塊廢品的粉末化，使其從根本上不同于采用氧化粉碎工藝的UO2燃料芯塊廢品的干法回收工藝。實際應用表明，本專利技術的MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝具有回收率高，回收工藝流程短，速度快，設備簡單，成本低，不產生放射性廢液等優(yōu)點，可以在MOX燃料制造廠內完成回收，回收粉末接近普通MOX原料粉末的燒結性能，可與普通原料混合制備MOX燃料芯塊。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術的實施方式做進一步的說明。為降低PuO2的采用所帶來的高度危險性，各實施例中均采用本領域中慣用的以CeO2代替PuO2的方法制備模擬MOX芯塊，以完成驗證。實施例1將模擬MOX(UO2-20％CeO2)芯塊置于空氣中煅燒6小時，煅燒溫度為700℃。冷卻后使用圓盤式破碎機破碎1次。破碎回收料過18目篩，過篩留下的大顆粒存儲起來，留待下次破碎，將過篩后的粉料裝入250ml硬質合金球磨罐，球料比＝3:1，裝料比＝1/2，使用氧化鋯磨球，球徑7mm，行星球磨機進行球磨5小時。回收的模擬MOX粉末中位粒徑在1.13μm左右，滿足回收要求，回收率為98.8％。實施例2將模擬MOX(UO2-20％CeO2)芯塊置于空氣中煅燒5小時，煅燒溫度為800℃。冷卻后使用圓盤式破碎機破碎1次。破碎回收料過18目篩，過篩留下的大顆粒存儲起來，留待下次破碎，將過篩后的粉料裝入250ml硬質合金球磨罐，球料比＝4:1，裝料比＝2/3，使用氧化鋯磨球，球徑7mm，行星球磨機進行球磨11小時。回收的模擬MOX粉末中位粒徑在1.08μm左右，滿足回收要求，回收率為98.0％。實施例3將模擬MOX(UO2-20％CeO2)芯塊置于空氣中煅燒4小時，煅燒溫度為900℃。冷卻后使用圓盤式破碎機破碎1次。破碎回收料過18目篩，過篩留下的大顆粒存儲起來，留待下次破碎，將過篩后的粉料裝入250ml硬質合金球磨罐，球料比＝5:1，裝料比＝2/3，使用氧化鋯磨球，球徑7mm，行星球磨機進行球磨17小時。回收的模擬MOX粉末中位粒徑在0.86μm左右，滿足回收要求，回收率為97.5％。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝，其特征在于：該工藝包括以下步驟：(一)將MOX燃料芯塊廢品置于空氣中煅燒3～6小時，煅燒溫度為700℃～900℃，煅燒后冷卻；(二)采用破碎機對冷卻后的MOX燃料芯塊廢品進行破碎，得到初步破碎回收料，；(三)對所述初步破碎回收料進行過篩，得到粒徑小于1mm的篩分粉末；(四)將所述篩分粉末轉入球磨機中進行球磨，球料比為5:1～3:1，裝料比(即球、料體積之和與球磨罐容積的比值)為1/2～2/3，轉速為350～500rpm，球磨時間5h～17h，得到球磨細粉末；(五)對所述球磨細粉末進行回收，返回利用。

【技術特征摘要】
1.一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝，其特征在于：該工藝包括以下步驟：(一)將MOX燃料芯塊廢品置于空氣中煅燒3～6小時，煅燒溫度為700℃～900℃，煅燒后冷卻；(二)采用破碎機對冷卻后的MOX燃料芯塊廢品進行破碎，得到初步破碎回收料，；(三)對所述初步破碎回收料進行過篩，得到粒徑小于1mm的篩分粉末；(四)將所述篩分粉末轉入球磨機中進行球磨，球料比為5:1～3:1，裝料比(即球、料體積之和與球磨罐容積的比值)為1/2～2/3，轉速為350～500rpm，球磨時間5h～17h，得到球磨細粉末；(五)對所述球磨細粉末進行回收，返回利用。2.如權利要求1所述的MOX燃料芯塊廢品...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄭新海，尹邦躍，
申請(專利權)人：中國原子能科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11