核燃料循环答案整理剖析

核燃料循环复习资料

1-2 核燃料后处理的任务及其产品形式是什么？

后处理厂的产品形式，取决于乏燃料中易裂变核素的种类和数量、还取决于产品的用途。钚是后处理厂最主要的产品。

1-3 核燃料后处理厂的特点（书P12）

1-4核燃料后处理工艺的发展简史给你什么启发？（P14）

1-5 简述轻水堆铀燃料循环的主要工艺流程

2-3 理解并会应用描述磷酸三丁酯萃取铀钚效果的三个概念：分配系数、分离系数、净化系数。

（会计算）

分配系数α：某物质在互不相溶的两相间达到萃取平衡时，它在有机相和水相中浓度的比值。

a

C C O

O C ——某物质在有机相中的平衡浓度

a C ——某物质在水相中的平衡浓度

分配系数越大，平衡时，该物质进入有机相的量越多，而在水相中的量越少。

分离系数β——铀钚彼此间的分离效果

铀中去钚的分离系数βPu/U ：

钚中去铀的分离系数βU/Pu ：

净化系数DF ——用于表示铀、钚中对裂片元素的去除程度。

2-4 理解、记忆影响磷酸三丁酯萃取铀钚的因素

答：影响TBP 萃取铀的因素：水相中UO2(NO3)2浓度；有机相铀饱和度；硝酸浓度；TBP 浓度；共存的络合剂；温度

影响TBP 萃取钚的因素：硝酸浓度；TBP 中的铀饱和度；TBP 浓度；温度；TBP 降解产物的影响

2-5 磷酸三丁酯对裂变元素的萃取性能。P52

2-6 有机溶剂的降解产物及其对萃取工艺的影响(PPT)

降解产物：磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、磷酸、其它。磷酸二丁酯产额最高。

降解产物对萃取工艺的影响：

1）形成DBP·TBP萃取络合物，增大有机相粘度。

2）钚的萃取物很难反萃，降低了钚回收率。

3）增加界面乳化，增加分离难度。

3-1简述不同类型反应堆乏燃料元件对后处理工艺的

影响（轻水堆+快中子堆,见P70）

1.轻水堆乏燃料后处理重点研究领域

2.重水堆乏燃料铀-235、钚的含量较低，后处理在经济上部值得。可回收氚。

3.高温气冷堆燃耗深，后处理困难，处于研究阶段。

4.快中子堆后处理技术难度大，目前只有英、法建成了公斤级后处理装置。

5.MOX燃料原则上可在轻水堆乏燃料后处理厂进行，但需控制燃料中钚的含量。

3-2核燃料后处理工艺原理流程框图（注：常老师说

了不要跟书本一模一样）

PUREX流程的主要工艺步骤见书P74

3-4 乏燃料元件运输中要考虑哪些问题？

答：考虑的问题有：

首先要考虑运输方案。可用汽车、火车或者轮船运输乏燃料元件，如果核电站（或乏燃料中间贮存库）与后处理厂均有铁路专线及相应的运输设备，则铁路运输成为首选方案。

因为铁路的运费比汽车低，而且一列军用列车可运输额定功率为1GW的核电站一年卸出的核燃料。海上运输主要受后处理厂和核电站在地里分布上的制约。

由于运输乏燃料沿途可能要经过居民区，因此，确保运输安全是头等大事。不但要确保货包在正常状态下完好无损，而且在发生事故的条件下，仍要确保不泄漏反射性物质。

运输容器是发燃料元件的关键设备，它具有安全性要求高、结构复杂、质量大的特点。

容器壳体的选材，要考虑结构材料、屏蔽材料和中子屏蔽材料。

3-5 简述快中子增殖堆乏燃料后处理的基本步骤（框图见书P79）

3-5-1简述热中子增殖堆乏燃料后处理的基本步骤

热中子堆乏燃料后处理工艺原理流程由从进料准备水池提升燃料组件、元件切断-浸取首端处理，铀钚共萃取共去污-分离循环，钚的净化与尾端处理，铀的净化与尾端处理等部

分组成。

3-6 乏燃料组件放置（冷却）贮存的目的是什么？

4-1 水法核燃料后处理工艺的首段处理包括那些步骤？（P83）

答：预先将燃料包壳除去，然后必须将燃料组件解体、燃料溶解，最后调试制成符合工艺流程要求的原料液。

4-2 乏燃料元件的脱壳方法有哪几种？简述各种优

缺点及其实用性(ppt)

答：脱壳方法主要有：化学去壳发、机械去壳法、包壳和芯体同时溶解法及机械—化学去壳

法四大类。

化学去壳法：优点：设备及操作简单，成本低；

缺点：溶解速度慢且不稳定腐蚀严重、燃料芯体部分损失，产生了大量高盐分的高放射性废液。

实用性：曾用于生产堆燃料原件的去壳，主要用于铝燃料原件的包壳脱除。

机械去壳法：优点：不增加废液量，有利于后续萃取分离；

缺点：机械设备复杂，成本高；易造成芯体损失；

实用性：现阶段倾向于使用这种方法。

包壳和芯体同时溶解法：优点：适用于多种不同燃料原件处理；芯体不会损失；

缺点：增加放射性废液；对设备腐蚀大；

实用性：现阶段较少使用。

机械—化学去壳法：

优点：不产生放射性废液；不会造成芯体燃料损失；剪切机结构简单；成本低；

缺点：切割设备依旧复杂且需要遥控操作。

实用性：使用于处理包壳材料不溶于硝酸的燃料原件，用于处理锆及其合金包壳、不锈钢包壳的氧化物燃料元件的去壳，是动力堆乏燃料元件代表性方法。

4-4 1AF料液制备中要考虑那些问题?(P97)

答：为了保证共去污萃取设备的联系运行，达到规定的铀钚净化系数及分离系数必须进行澄

清处理并按照第一萃取循环的工艺条件调制料液。

因此要考虑乏燃料溶解液中含有的一些由难溶组分形成的沉淀、悬浮物及胶体、溶解条件也有关以及悬浮物的组成合燃料及形态。

铀钚共萃取料液的制备包括：

1) 乏燃料溶解液的预处理，除去溶解液中的固体颗粒；

2) 调整酸度以满足高酸流程（硝酸浓度>2mol/L）或低酸流程（硝酸浓度为0.5mol/L左右）的要求

3) 调整铀浓度。对天然铀，1AF中铀浓度为 1.5—1.8mol/L，对U235富集度较高的燃料，因受临界安全限制，1AF中铀浓度较低

4) 调整钚的价态，以使铀钚分别处于易于被TBP 萃取的U（VI ）和Pu（IV ）。

4-5试比较生产堆、动力堆和其他堆型乏燃料首端处