[發(fā)明專利]一種鋁基體汞催化技術(shù)溶解系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010022663.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111187902B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常尚文;郭建華;劉聰;何輝;唐洪彬;李斌;朱禮洋;葉國安;申震;劉占元;劉協(xié)春;李峰峰;蔣德祥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: C22B1/00
• 分類號: C22B1/00;C22B60/02;C22B60/04;C22B7/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發(fā)明屬于乏燃料后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基體汞催化技術(shù)溶解系統(tǒng)，用于利用汞催化溶解反應(yīng)對镎靶件的鋁基體環(huán)進行溶解，包括耐強酸耐高溫并設(shè)有加料溜槽(18)、用于進行所述汞催化溶解反應(yīng)的溶解罐(1)，溶解罐(1)外圍設(shè)有調(diào)節(jié)溶解罐(1)溫度的控溫裝置；溶解罐(1)上還穿設(shè)有用于加入硝酸的滴加管(22)，用于加入硝酸汞溶液的進料管(20)，用于向溶解罐(1)內(nèi)的溶解液中通入氮氣的鼓泡管(23)，用于排出溶解了鋁基體環(huán)的溶解液的出料管(21)；在溶解罐(1)的頂部還設(shè)有排氣口(25)。本發(fā)明能夠控制和回收溶解反應(yīng)中產(chǎn)生的大量H₂和NOx氣體；控制溶解反應(yīng)的速度，避免H₂濃度過高導(dǎo)致的爆炸風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于乏燃料后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基體汞催化技術(shù)溶解系統(tǒng)。

背景技術(shù)

镎靶件在反應(yīng)堆中輻照出堆后，含有轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的钚及剩余的镎等放射性元素，均彌散在高純鋁的鋁基體環(huán)內(nèi)(圖1)，鋁的純度為99.999％，使用化學(xué)萃取和分離方法提取其中的镎、钚元素前，首先需要溶解含有镎、钚元素的鋁基體環(huán)。

由于鋁金屬比較活潑，在硝酸中氧化易生成氧化膜保護層，阻礙溶解的進行，無法直接用硝酸來溶解。一般采用汞做催化劑，硝酸加熱的方法進行溶解。采用汞催化溶解的原理是，二價汞離子接觸到鋁基體的表面，被還原成汞金屬，汞金屬與鋁形成鋁汞齊，破壞氧化層。鋁汞齊被硝酸溶解，從而實現(xiàn)鋁的溶解。汞重新變成二價汞。該反應(yīng)十分迅速，控制較為困難，會產(chǎn)生大量的氣體。汞催化溶解鋁可以發(fā)生以下幾種反應(yīng)(反應(yīng)式(1)-(5))，產(chǎn)生大量的H₂和NO_x氣體。

Al+3HNO₃→Al(NO₃)₃+1.5H₂↑ (1)

Al+3.6HNO₃→Al(NO₃)₃+0.3N₂↑+1.8H₂O (2)

Al+3.75HNO₃→Al(NO₃)₃+0.375N₂O↑+1.875H₂O (3)

Al+4HNO₃→Al(NO₃)₃+NO↑+2H₂↑ (4)

Al+6HNO₃→Al(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O (5)

發(fā)明內(nèi)容

針對汞催化溶解難以控制的問題，本發(fā)明的目的是設(shè)計一種能夠控制和回收汞催化溶解反應(yīng)中產(chǎn)生的大量H₂和NOx氣體，控制汞催化溶解反應(yīng)的速度，避免H₂濃度過高導(dǎo)致的爆炸風(fēng)險的汞催化溶解裝置。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種鋁基體汞催化技術(shù)溶解系統(tǒng)，用于利用汞催化溶解反應(yīng)對镎靶件的鋁基體環(huán)進行溶解，其中，包括耐強酸耐高溫并設(shè)有加料溜槽、用于進行所述汞催化溶解反應(yīng)的溶解罐，所述溶解罐外圍設(shè)有調(diào)節(jié)所述溶解罐溫度的控溫裝置；所述溶解罐上還穿設(shè)有用于加入硝酸的滴加管，用于加入硝酸汞溶液的進料管，用于向所述溶解罐內(nèi)的溶解液中通入氮氣的鼓泡管，用于排出溶解了所述鋁基體環(huán)的所述溶解液的出料管；在所述溶解罐的頂部還設(shè)有排氣口。