[发明专利]一种乏燃料短段氧化装置及其方法

说明书

本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种乏燃料短段氧化装置及其方法。该装置包括密封并且能够加热的炉体；设置在炉体的内腔中的密封的保护罩，通过传动轴设置在保护罩内的圆筒状的氧化反应器，传动轴沿氧化反应器的中心轴位置设置，并能带动氧化反应器一起旋转，传动轴位于氧化反应器内的部分设有螺旋叶片；氧化反应器的筒壁均匀设置若干通孔；还包括尾端与氧化反应器的顶端连通、顶端串设在炉体上方外部的进料管；还包括顶端与保护罩连通、尾端串设在炉体外部的反应气进气管；还包括位于氧化反应器下方的粉末接收器，粉末接收器的粉末出口延伸到炉体下方外部；还包括顶端与氧化反应器的尾端连通、尾端穿设在炉体下方外部的包壳排放管。

技术领域

本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种乏燃料短段氧化装置及其方法。

背景技术

乏燃料后处理是实现核电厂乏燃料后处理妥善管理的一种重要方式。目前，反应堆裂变产生的氚，大部分在乏燃料后处理工艺过程中释放，对于传统的后处理厂来说，整个流程每吨重金属将会产生约100m³的含氚废水。但由于氧化形态氚(HTO、DTO和T2O)能直接参与体液的循环，其放射性毒性比元素气体氚(HT、DT和T2)强10000倍。因此，从安全和环保的角度考虑，实现氚的集中管理变得非常必要。目前乏燃料的一般过程是先将其剪成短段，然后用硝酸溶解二氧化铀芯块，最后采用萃取工艺实现铀钚等元素的提取。硝酸的溶解过程会将乏燃料中所含的氚转移到水溶液中，由于氚和氢是同位素，使得氚的集中管理变得不现实。在传统的乏燃料后处理首端溶解工艺之前，通过将乏燃料短段中的二氧化铀芯块氧化为八氧化三铀粉末，提前把乏燃料元件中的绝大部分氚以气体方式集中排除，并通过净化装置浓缩吸收处理，避免氚进入核燃料后处理的工艺流程中，对于后处理氚的集中管理和处理具有重要的意义。此外，将乏燃料短段中的二氧化铀芯块氧化为八氧化三铀粉末，也能较大的便利后续的溶解过程。

乏燃料短段的氧化装置是实现此过程的关键技术之一。该装置要求能快速完全的氧化二氧化铀芯块，以实现乏燃料芯块中氚最大程度的释放，同时需要实现氧化后所得八氧化三铀粉末与包壳的分离。目前，有报道的乏燃料氧化装置普遍为批式操作，存在结构复杂、处理速度慢、处理能力低，无法实现氧化后所得八氧化三铀粉末与包壳之间的有效分离等不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现存技术的不足而提供一种快速氧化乏燃料短段的装置及方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种乏燃料短段氧化装置，用于对乏燃料短段进行氧化处理，其中，包括密封并且能够加热的炉体；设置在所述炉体的内腔中的密封的保护罩，通过传动轴设置在所述保护罩内的圆筒状的氧化反应器，所述传动轴沿所述氧化反应器的中心轴位置设置，并能带动所述氧化反应器一起旋转，所述传动轴位于所述氧化反应器内的部分设有与所述氧化反应器和所述传动轴都相连的螺旋叶片；所述氧化反应器的筒壁均匀设置若干通孔；还包括尾端与所述氧化反应器的顶端连通、顶端串设在所述炉体上方外部的进料管；还包括顶端与所述保护罩连通、尾端串设在所述炉体外部的反应气进气管；还包括位于所述氧化反应器下方的粉末接收器，所述粉末接收器的粉末出口延伸到所述炉体下方外部；还包括顶端与所述氧化反应器的尾端连通、尾端穿设在所述炉体下方外部的包壳排放管。

进一步，所述传动轴的两端延伸到所述炉体之外，其中一端通过减速器与调频电机相连，所述氧化反应器的筒壁的内侧设有若干拨片，所述炉体内侧设有保温层；还包括尾端与所述内腔连通，顶端穿设在所述炉体上方外部的第一尾气排放管；还包括尾端与所述保护罩连通，顶端穿设在所述炉体上方外部的第二尾气排放管。

进一步，还包括穿设在所述炉体上的测温管，用于测量所述内腔的内部环境温度；所述传动轴的两端设有冷却保护套，用于保证所述传动轴与所述炉体之间的密封。