[發(fā)明專(zhuān)利]一種電解法制備四價(jià)鈾的裝置及乏燃料后處理系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011245097.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112553638A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡夢(mèng)琦;李思凡;劉郢;劉繼連;王冬;邢運(yùn)曈;王興旺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)核電工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25B1/01
• 分類(lèi)號(hào): C25B1/01;C22B60/02;G21C19/50
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

本發(fā)明公開(kāi)一種電解法制備四價(jià)鈾的裝置，包括電解槽，所述電解槽包括槽體，所述槽體中設(shè)有多個(gè)隔板，多個(gè)所述隔板依次設(shè)于槽體內(nèi)，將槽體分隔成多個(gè)隔間，各隔間中置有電解液，且各隔間內(nèi)均設(shè)有陰極板和陽(yáng)極板；多個(gè)隔間之間依次連通，且每個(gè)隔間與其相鄰的上游隔間的上部/下部連通，并與其相連的下游隔間的下部/上部連通。本發(fā)明還公開(kāi)一種包括以上所述的電解法制備四價(jià)鈾的裝置的乏燃料后處理系統(tǒng)。本發(fā)明可將六價(jià)鈾還原成四價(jià)鈾的還原率提高至85％以上，提高四價(jià)鈾的產(chǎn)量，從而降低鈾钚分離中還原劑的用量，提高鈾钚分離效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解法制備四價(jià)鈾的裝置及乏燃料后處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，世界各國(guó)的核燃料后處理廠(chǎng)大多采用PUREX流程，主要由共去污系統(tǒng)、鈾钚分離系統(tǒng)、钚純化系統(tǒng)、鈾純化系統(tǒng)及鈾钚尾端組成。其中，鈾钚分離是利用還原劑將含鈾钚有機(jī)料液中的钚從四價(jià)還原成三價(jià)，進(jìn)入水相，而鈾仍以六價(jià)的形式保留在有機(jī)相中，從而實(shí)現(xiàn)鈾钚分離。氨基磺酸亞鐵是鈾钚分離過(guò)程中最常見(jiàn)的還原劑，但是，采用氨基磺酸亞鐵作還原劑會(huì)引入鐵離子，使得廢液中的含鹽量增加，增加處理難度，同時(shí)，還會(huì)引入硫酸根離子，會(huì)加速對(duì)鈾钚分離設(shè)備的腐蝕。無(wú)鹽還原劑四價(jià)鈾，因其不會(huì)引入任何外來(lái)雜質(zhì)，已開(kāi)始在世界各國(guó)的后處理廠(chǎng)中得到廣泛使用。

無(wú)鹽還原劑四價(jià)鈾(簡(jiǎn)稱(chēng)四價(jià)鈾)通常可通過(guò)電解法制得，初始電解液中的主要成分為硝酸鈾酰(UO₂(NO₃)₂)、硝酸(HNO₃)和硝酸肼(N₂H₄·HNO₃)，電解過(guò)程的總反應(yīng)式為：

2(UO₂)²⁺+(N₂H₅)⁺+3H⁺＝N₂+2U⁴⁺+4H₂O

其中，陰極主要發(fā)生(UO₂)²⁺的還原反應(yīng)為：

(UO₂)²⁺+4H⁺+2e^-＝U⁴⁺+2H₂O

陽(yáng)極主要發(fā)生(N₂H₅)⁺的氧化反應(yīng)為：

(N₂H₅)⁺-4e^-＝5H⁺+N₂

然而，現(xiàn)階段用于電解法制備四價(jià)鈾的電解設(shè)備至少還存在如下問(wèn)題：流道設(shè)計(jì)不合理，易形成溝流；陰、陽(yáng)極漏電；電解放熱不能及時(shí)排出造成溫度上升而使副反應(yīng)增加等不足，從而導(dǎo)致電解液中的六價(jià)鈾還原率較低，難以超過(guò)75％，電解后的四價(jià)鈾溶液中六價(jià)鈾濃度偏高、四價(jià)鈾濃度偏低，進(jìn)而導(dǎo)致鈾钚分離效果不佳，增加了后續(xù)鈾純化過(guò)程的處理負(fù)荷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，提供一種電解法制備四價(jià)鈾的裝置及乏燃料后處理系統(tǒng)，可以提高六價(jià)鈾的還原率，降低鈾钚分離中還原劑的用量，提高鈾钚分離效果。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電解法制備四價(jià)鈾的裝置，其技術(shù)方案如下：

一種電解法制備四價(jià)鈾的裝置，包括電解槽，所述電解槽包括槽體，所述槽體中設(shè)有多個(gè)隔板，

多個(gè)所述隔板依次設(shè)于槽體內(nèi)，將槽體分隔成多個(gè)隔間，各隔間中置有電解液，且各隔間內(nèi)均設(shè)有陰極板和陽(yáng)極板；

多個(gè)隔間之間依次連通，且每個(gè)隔間與其相鄰的上游隔間的上部/下部連通，并與其相連的下游隔間的下部/上部連通。