[发明专利]用硝酸溶解U3O8的新工艺

说明书

本发明属于核燃料制备中的化工转化工艺，具体地说是一种用硝酸溶解U₃O₈的工艺。

在核燃料的制备中，需要将U₃O₈粉末溶解处理，进行化工转化，以备下一道工艺待用。目前U₃O₈的溶解一般采用硝酸来进行溶解处理，普遍采用三种工艺，第一种是批式正加料工艺，即在反应温度和搅拌条件下缓慢地把硝酸溶液加到溶解槽里的U₃O₈粉末中；第二种是批式反加料工艺，即在反应温度和搅拌条件下缓慢地把U₃O₈粉末加到溶解槽里的硝酸溶液中；第三种是连续加料工艺，即在反应温度和搅拌条件下把硝酸溶液和U₃O₈粉末按一定比例同时加到溶解槽中。这三种工艺都存在由于在反应过程中逸出大量的气体，挟带反应浆体喷出溶解槽，造成“冒槽”事故的问题。“冒槽”事故一旦发生，会造成以下后果：1．核燃料泄漏，造成环境污染，且不易处理干净；2．“冒槽”后的浆体极可能喷射到工作现场的工作人员身上，造成放射性超剂量的人身损害；3．由于“冒槽”料液从溶解槽中喷出，造成经济损失；4，由于“冒槽”具有突然性和猛烈性，因此工作人员在工作中须小心谨慎，精神高度紧张，长期如此，使工作人员身心受到伤害。为了防止“冒槽”事故，一般采用以下措施：工作人员仔细观察，一旦“冒槽”，马上向溶解槽中加冷水，但往往由于其突然性，防不胜防，一旦发现苗头，来不及加冷水就已“冒槽”；在设计上采用大溶解槽，小投料量或设计一“冒槽”的备用槽。在工艺上采用缓慢加料速度和低的反应温度等，但这样产量又低，综上所述，这些措施都不能从根本上解决“冒槽”问题。

本发明的目的在于提供一种既能解决“冒槽”问题又能提高产量的用硝酸溶解U₃O₈的新工艺。

本发明分析了硝酸溶解U₃O₈产生“冒槽”的根本原因是在反应过程中，由于逸出大量的气体，在反应浆体上面形成气(NOx)，固(U₃O₈)、液(水、硝酸、硝酸铀酰)组成的轻相，且粘度大，使生成的气体不易逸出，导致大量气体挟带反应浆体喷出溶解槽。所以，只要能避免轻相的形成，就可避免“冒槽”事故。由于原工艺是缓慢加料，并在搅拌条件下反应，容易使反应物质上浮，导致了轻相的产生，为了避免轻相的形成，本发明采用如下工艺步骤：

1．将U₃O₈粉末加入溶解槽中；

2．加入计算量的去离子水，搅拌；

3．停止搅拌，将计算量的硝酸(浓度为10-15mol／升)快速加入溶解槽中；

4．升温至80-90℃，反应(1-1．5)小时，启动搅拌20-30分钟；

5．停止加热，冷却至30-40℃后过滤。

本发明与现有技术相比，具有以下效果：由于硝酸快速加入U₃O₈粉末，并且在反应过程中不搅拌，使具有一定重量的U₃O₈粉末始终处于液体的下部，反应气体容易逸出，形不成浮于液面的轻相，从而有效地避免了“冒槽”事故的发生。工艺安全简单，溶解速度快，产量比现有技术提高一倍以上。

现结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

称取U₃O₈粉末8kg，加入溶解反应槽中，加去离子水10L，搅拌1分钟，静止2分钟后，快速加入51硝酸(浓度为15mol／升)，加热至80℃，反应1小时后，溶解基本完全，启动搅拌25分钟，停止加热，冷却至30℃过滤。

实施例二

称取U₃O₈粉末10kg，加入溶解反应槽中，加去离子水12L，搅拌1．5分钟，静止2分钟后，快速加入9L硝酸(浓度为10mol／升)，加热至85℃，反应1小时后，溶解基本完全，启动搅拌30分钟，停止加热，冷却至40℃过滤。