[發明專利]一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置

有效

• 申請號: 201610849542.5
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106653133B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 王樹威;文明芬;陳靖;王建晨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21F9/28
• 分類號: G21F9/28
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置，該裝置包括一個電解腔、一個圓錐型陰極、至少三個絕緣導軌和一個底部噴嘴。所述的電解腔為電解過程的帶壓容器；所述的圓錐形陰極安裝于所述的電解腔的下方，是裝置功能主體部分；所述的至少三個以上絕緣導軌，均勻布置于所述的圓錐型陰極的內母線上，用于約束活性陽極的滑動，防止電解過程陰陽極短路；所述的底部噴嘴安裝于所述的圓錐型陰極頂點處，是電解液流出處，同時對球形活性陽極進行補充電解。當電解進行時，球形活性陽極被壓在所述的至少三個以上絕緣導軌上，不斷縮小，并沿著所述的至少三個以上絕緣導軌緩慢下滑，直至電解完畢。本發明結構簡單，能耗低，陽極解體率可達99％以上。

技術領域

本發明屬于電化學電解領域，適用于放射性條件下含有球形活性陽極的電解過程。

背景技術

高溫氣冷堆乏燃料實施后處理非常重要。需要針對其使用的球形燃料元件結構上的特殊性，進行專門的解體研究。在各種解體方法中，電化學插層法具有條件溫和，不釋放放射性核素，是較為適宜的方法。

電化學插層方法中，球形燃料元件作為活性陽極不斷縮小，如果陰、陽極采用常規的固定不動電連接的形式，則存在兩個問題：一是陰陽極間距就會不斷增大，導致電解過程的焦耳熱不斷增大，不僅降低了電流的能量效率，也增加了系統的冷卻負擔；二是由于球形活性陽極的形狀和大小不斷變化，難以可靠電連接，且電解過程中，電連接處無法電解，電解終止時遺留體積過大，以往的陽極解體率僅為50％左右。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置，使得電化學插層法解體高溫堆燃料元件基體石墨過程中，進一步降低電解過程的能耗，提高陽極解體率。

本發明的技術方案如下：

一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置，含有球形活性陽極、陽極電連接桿、電解腔和陰極，其特征在于：所述的電解腔上設有加壓電解液入口管；所述的陰極采用向上開口的圓錐型陰極，該圓錐形陰極安裝于所述的電解腔的下方，并在圓錐型陰極頂點處安裝有底部噴嘴，在圓錐型陰極的內母線上均勻布置至少三個絕緣導軌，所述的球形活性陽極采用壓緊式電連接壓緊到所述的絕緣導軌上。

本發明的技術特征是：在所述的電解腔的側壁上設有在電解前讓球形活性陽極滾入的側孔。所述的壓緊式電連接采用氣彈簧或重物。

本發明的又一技術特征是：陽極電連接桿由陽極電連接保護套和陽極電連接接觸片包裹；所述的陽極電連接接觸片與球形活性陽極的接觸為球面接觸。

優選地，所述的絕緣導軌的高度為3-9mm。所述的底部噴嘴采用電的良導體材料制作，并在其中軸處向上凸起一個柱體，其柱體上表面距離電解前的球形活性陽極的最小距離為3-9mm。

本發明具有以下優點及突出性效果：①本發明由于采用了圓錐型陰極結構以及特殊設計的電解腔，使得球形活性陽極與陰極始終保持近距離，因而不僅有效降低了電解過程的電阻，而且陽極解體率可高達99％以上。②該裝置的底部噴嘴安裝于圓錐型陰極頂點處，可使電解液順利噴射流出，同時對球形活性陽極進行補充電解。③該裝置結構，無任何機械可動部件,易維護。④該裝置為不銹鋼制造，成本低廉，耐腐蝕。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置等軸視圖。

圖2為本發明提供的一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置等軸測剖面圖。

圖3為本發明提供的一種基于電化學插層法解體球形活性陽極的裝置剖面圖。

1-陽極電連接桿；2-陽極電連接保護套；3-電解腔；4-陽極電連接接觸片；5-球形活性陽極；6-絕緣導軌；7-圓錐型陰極；8-底部噴嘴。

具體實施方式