[發明專利]一種回收廢鋯包殼中鋯元素的裝置及方法

有效

• 申請號: 202210006852.6
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114480849B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 肖益群;何輝;賈艷虹;晏太紅;王長水;李迅;孟照凱;胡小飛;張凱;宋鵬;宋文臣;楊明帥;陳輝;沈振芳
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B34/14
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 董琳

本公開涉及一種回收廢鋯包殼中鋯元素的裝置及方法，所述裝置包括氯氣瓶、反應器、冷卻器、產物收集罐、尾氣處理器和真空泵；所述反應器的下部和上部分別具有氣體入口和產物出口，所述氣體入口與所述氯氣瓶連通，所述反應器的產物出口通過連接管路與所述冷卻器的入口連通，所述冷卻器的物料出口可拆卸地連接所述產物收集罐，所述冷卻器的尾氣出口分別與尾氣處理器和真空泵連通。該裝置能夠實現對放射性廢鋯包殼的有效處理，不僅從放射性廢鋯包殼中回收鋯元素，實現放射性廢物減量，而且還充分利用氯氣，減少尾氣中氯氣的含量，極大減少尾氣處理量。本公開的方法操作簡單、安全可靠且環保經濟，有效減少環境污染。

技術領域

本公開涉及放射性廢物處理領域，具體地，涉及一種回收廢鋯包殼中鋯元素的裝置及方法。

背景技術

在熱中子反應堆中，包殼通常采用中子吸收截面小的鋯包殼制成。核燃料使用后的廢包殼有較高的放射性活度。在廢鋯包殼處理處置過程中，通常廢包殼通過壓實減容和水泥固化處理，儲存于地質儲存庫中。由于鋯占乏燃料的25％左右，故需占用較多的地質儲存庫的空間用于廢包殼的儲存，產生較多的處理費用。在鈾鋯核燃料元件生產過程中，不可避免會產生一定數量廢元件，廢元件中含有可利用的鈾和鋯，因此有必要對廢元件進行回收處理。目前對鋯包殼核燃料回收處理主要有熔融氟鹽法、氯化揮發法、溶解萃取法等，目前這些方法及相關裝置在處理鋯包殼的過程中都產生較多廢物，對環境造成了嚴重的污染和破壞。

發明內容

本公開的目的是提供一種回收廢鋯包殼中鋯元素的裝置及方法，該裝置能夠實現對放射性廢鋯包殼的有效處理，并且可以有效回收廢鋯包殼中的鋯元素，減少處理過程中產生的廢物。同時該裝置可充分利用氯氣，減少尾氣中氯氣的含量，可極大減少尾氣處理量，該方法操作簡單、安全可靠且環保經濟，有效減少環境污染。

本公開第一方面提供一種回收廢鋯包殼中鋯元素的裝置，所述裝置包括氯氣瓶、反應器、冷卻器、產物收集罐、尾氣處理器和真空泵；所述反應器的下部和上部分別具有氣體入口和產物出口，所述氣體入口與所述氯氣瓶連通，所述反應器的產物出口通過連接管路與所述冷卻器的入口連通，所述冷卻器的物料出口可拆卸地連接所述產物收集罐，所述冷卻器的尾氣出口分別與尾氣處理器和真空泵連通。

可選地，所述氯氣瓶通過氯氣瓶開關、進氣管路和進氣氣路開關與所述反應器的氣體入口連通；所述進氣管路上還連接有惰性氣瓶，所述惰性氣瓶與所述進氣管路之間設有惰性氣瓶開關，沿氣體流向，所述惰性氣瓶設置于所述氯氣瓶的下游。

可選地，所述反應器內置有裝料容器，所述反應器外壁設置有加熱線圈，所述反應器頂部設置有可移動爐蓋，所述爐蓋上設置有壓力表；

所述反應器的材料為鎳基合金，或者，所述反應器的外層材料為鎳基合金、內層材料為石墨；其中，所述鎳基合金選自NS321、NS322、NS334或NS335。

可選地，所述連接管路的外部設有加熱套管。

可選地，所述冷卻器的外部設有控溫線圈，所述冷卻器包括攪拌系統，所述攪拌系統包含攪拌槳和攪拌電機，所述攪拌漿設置于所述冷卻器的腔體內，所述產物收集罐外設有冷卻線圈。

可選地，所述冷卻器的尾氣出口通過尾氣氣路分別與所述真空泵和所述尾氣處理器連通，所述尾氣氣路上設有排氣開關，所述排氣開關與所述真空泵之間設有真空氣路開關，所述排氣開關與所述尾氣處理器之間設有尾氣氣路開關。

本公開第二方面提供一種使用本公開第一方面所述的裝置回收廢鋯包殼中鋯元素的方法，該方法包括以下步驟：

S1、將待處理的廢鋯包殼置于所述反應器內，將所述裝置內的空氣置換為惰性氣體；