[发明专利]一种含钚料液的氧化装置及方法

说明书

本发明属于核燃料后处理领域，主要是涉及一种含钚料液的氧化装置，该装置包括：氧化剂供给系统、料液供给系统、反应系统和尾气处理装置；其中氧化剂供给系统，用于提供氧化剂；料液供给系统，用于提供料液；反应系统包括：反应塔和存储罐，其中反应塔，在反应塔的中部设置有氧化剂进料口，氧化剂进料口与氧化剂供给系统连接，并且在反应塔的顶部设置有料液进料口，料液进料口与料液供给系统连接；存储罐，反应塔穿过存储罐延伸进入存储罐的底部；其中尾气处理装置与存储罐连接。可以用机械手操作、在热室内可实现的用四氧化二氮(N₂O₄)高效氧化还原剂和钚料液、清除剩余亚硝酸、调节酸度。

技术领域

本发明属于核燃料后处理领域，主要是涉及一种含钚料液的氧化装置及方法。

背景技术

一方面，在Purex流程中的Pu纯化循环段，需要将含钚料液中剩余的还原剂彻底氧化，并将Pu(III)氧化至Pu(IV)，然后调节酸度作为2AF进料料液，然后进行萃取和反萃，使Pu料液进一步纯化浓缩。另外，Pu纯化循环中所得到的Pu产品料液中含有Pu(III)和剩余的还原剂，同样需要将其中的还原剂和Pu(III)氧化，然后调酸后进行草酸钚沉淀。另一方面，因为钚具有较强的放射性，尤其是动力堆产生的未经长久放置使各元素发生衰变的乏燃料，其中钚的放射性更强，通常需要在热室内完成钚纯化循环工艺操作。热室是带负压抽气和辐射防护功能的封闭性实验室，需要通过操作人员使用机械手完成热室内的各项操作。因为机械手可操作的范围较小，并且可实现的操作功能较少，因此对各设备的操作简单性、运行稳定可靠性等具有较高的要求，应尽量避免出现更换或者维修情况。

传统的调价方法是用亚硝酸钠氧化还原剂，亚硝酸钠给流程中引入了钠离子，生成含硝酸钠的α废物，给废物处置增加了负担。

目前的现有的调价方式主要为并流接触方式与逆流接触方式两种，它们的主要缺点为：①现有的逆流或并流接触方式的尾气吸收装置均与反应塔的顶端相连，氧化剂与还原剂和钚料液在反应塔中剧烈反应时产生的泡沫和液体有时容易冲入至尾气吸收瓶中，溶液中的钚与尾气吸收瓶中的碱可反应生成沉淀并难以回收，从而造成钚的损失。

②现有的逆流或并流接触方式要求氧化剂气体必须连续进料，若氧化反应期间氧化剂偶然断流则部分还原剂和钚料液便未经氧化便进入至存储罐中，使得还原剂和钚料液氧化不彻底。

③现有的逆流或并流接触方式中氧化剂加热后气化后生成的气体压强较小，很容易因反应塔内因氧化还原反应产生的压力，或者通入至反应塔中的空气将氧化剂气体顶住使得氧化剂无法持续进入反应塔中与还原剂和钚料液发生反应，使得还原剂和钚料液氧化不彻底。

发明内容

(一)发明的目的

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种可适用于用机械手操作、在热室内可实现用四氧化二氮(N₂O₄)高效氧化还原剂和钚料液、清除剩余亚硝酸、调节酸度的一体化装置。

(二)技术方案

一种含钚料液的氧化装置，该装置包括：氧化剂供给系统、料液供给系统、反应系统和尾气处理装置；

其中所述氧化剂供给系统，用于提供氧化剂；

所述料液供给系统，用于提供料液；

所述反应系统包括：反应塔和存储罐，在所述反应塔的中部设置有氧化剂进料口，氧化剂进料口与所述氧化剂供给系统连接，并且在所述反应塔的顶部设置有料液进料口，料液进料口与所述料液供给系统连接；所述反应塔穿过所述存储罐延伸进入所述存储罐的底部；

其中所述尾气处理装置与存储罐连接。

所述反应塔为填料塔型结构；所述反应塔的下部设置有填料筛板。

所述反应塔的底部还设置有用于连通存储罐的开口。