[發明專利]二氧化鈾粉末穩定化系統、后處理系統及穩定化方法

在審

• 申請號: 202310183543.0
• 申請日: 2023-02-28
• 公開（公告）號: CN116199262A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 黃相振;李冠華;范志東;張飛翔;李國輝;何廣昌;侯超;孫曙光;李超;張立維;王本龍;原玉濤;吳偉杰;姬中祥;朱江;劉桐桐;田志峰;王豪森;黃瓊;喬倩;賈敬毅
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: C01G43/025
• 分類號: C01G43/025;B01J19/00;B01J19/24;B01J4/00;B01D46/00;G21C21/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 賈旭;劉磊

本發明提出了一種二氧化鈾粉末穩定化系統，后處理系統以及穩定化處理方法。二氧化鈾粉末穩定化系統包括處理單元，進料單元，穩定化進氣單元，進料單元連接處理單元，二氧化鈾粉末通過進料單元進入處理單元，穩定化進氣單元連接處理單元，穩定化進氣單元向處理單元通入含氧氣體混合物，對處理單元內的二氧化鈾粉末進行穩定化處理，其特征在于，還包括隔離單元，隔離單元連接進料單元，隔離單元控制進料單元的開啟和閉合，并且防止在閉合狀態下進料單元中的氫氣和/或水蒸氣進入處理單元。本申請提出的二氧化鈾粉末穩定化系統，通過設置隔離單元，避免制備單元中的氫氣和水蒸氣進入處理單元，提高了二氧化鈾的氧鈾比，并且實現了連續化處理。

技術領域

本發明涉及核化工技術領域，具體而言，涉及二氧化鈾粉末穩定化系統，后處理系統及穩定化方法。

背景技術

隨著我國對環境保護的日益重視，我國核燃料元件制造領域逐漸由濕法工藝轉變為干法工藝生產二氧化鈾粉末。干法生產工藝已經十分成熟，其采用一體化轉爐，將氣態六氟化鈾、水蒸氣和氫氣通過一體化反應生成二氧化鈾粉末。

然而干法工藝在實際生產過程中為了盡量降低產物的氟含量，往往需要通入過量的氫氣，過量的氫氣使得二氧化鈾粉體中的氧鈾比較低，并且過量的氫氣會進入二氧化鈾粉體的后處理工序中，進一步影響最終二氧化鈾的氧鈾比。因此，如何對干法工藝產生的低氧鈾比的二氧化鈾粉末進行后處理，避免氫氣進入后續處理工序，提高二氧化鈾的氧鈾比成為了迫切需要解決的問題。另一方面，干法轉化為連續出料工藝，如何連續收集并且避免收集粉末過程中水蒸氣進入粉末收集容器，也是一個迫切需要解決的問題。

專利CN1042321C公開了二氧化鈾粉末的方法和設備，還原反應結束后打開回轉閥將UO₂粉末卸入到穩定化床中，由夾套的水冷卻，冷至40℃時引入含空氣的氮氣穩定化20分鐘就制得陶瓷級的UO₂粉末，成品UO₂粉末被吸送到混料筒內。生產過程中過濾器可定時反吹。該專利并未解決氫氣和水蒸氣進入后處理系統的解決方案，也不能對二氧化鈾的氧鈾比進行調節。

專利CN101254950A公開了二氧化鈾粉末表面氧化處理的方法，其特征在于有以下步驟：1)取UO₂粉末，放入管式氣氛爐內，在氧化介質條件下加熱，升溫速率為5～20℃/min，加熱至250℃～400℃，保溫2～6小時；2)待UO₂粉末在爐內冷卻到100℃至室溫時，取出于空氣中冷卻，即得表面經氧化處理的二氧化鈾粉末。雖然該專利提出了二氧化鈾氧化處理方法，但是單獨對粉體處理，不能實現二氧化鈾粉體連續化后處理，并且不涉及對粉體中的水蒸氣和氫氣進行去除。

鑒于以上技術問題，特推出本發明。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種二氧化鈾粉末穩定化系統，后處理系統及穩定化處理方法，防止氫氣和水蒸氣進入處理單元中，調節二氧化鈾粉末的氧鈾比。

為了實現上述目的，本發明提供了一種二氧化鈾粉末穩定化系統，包括處理單元，進料單元，穩定化進氣單元，進料單元連接處理單元，二氧化鈾粉末通過進料單元進入處理單元，穩定化進氣單元連接處理單元，穩定化進氣單元向處理單元通入含氧氣體混合物，對處理單元內的二氧化鈾粉末進行穩定化處理，還包括隔離單元，隔離單元連接進料單元，隔離單元控制進料單元的開啟和閉合，并且防止在閉合狀態下進料單元中的氫氣和/或水蒸氣進入處理單元。

進一步的，隔離單元包括第一閥體，第一閥體設置在進料單元上。

進一步的，隔離單元還包括隔離氣體管道，隔離氣體管道與進料單元連通，并向第一閥體靠近處理單元的一側通入中性氣體，使第一閥體在靠近和遠離處理單元的兩側形成壓差。

進一步的，隔離單元還包括第二閥體，第二閥體與第一閥體串聯設置在進料單元，并且位于第一閥體的進料下游。

進一步的，隔離氣體管道位于第一閥體和第二閥體所在的進料單元的支路上。