温度与气压对LiF蒸发速率的影响

减压蒸馏技术是钍基熔盐反应堆燃料处理中回收和纯化核燃料载体氟盐(7LiF-BeF2)可选的技术。本工作使用自行设计并研制的热失重蒸发炉,通过观察燃料载体盐的主要成分LiF在减压蒸馏过程中的失重行为,研究了蒸发温度和气压对LiF蒸发速率的影响。结果表明:LiF的蒸发速率在随着蒸发温度的升高以及气压下降而增大的变化中存在着明显的拐点,蒸发速率的突变可以用熔盐在低气压条件下的沸腾来解释。并进一步讨论了熔盐的沸腾对减压蒸馏回收和纯化燃料载体氟盐的影响。     

钍基熔盐堆核能系统中熔盐的蒸馏纯化与分离

氟盐具有化学与辐射稳定性高、热容量大、传热性能好、运行温度高和蒸汽压低等优点,被用作熔盐堆的燃料载体和冷却剂。随着熔盐堆技术的发展,开发熔盐的净化、回收工艺非常必要。熔盐减压蒸馏技术基于物质挥发性差异进行组分分离,由于过程操作简单、不引入新的物质等特点,在燃料处理过程中有广泛应用。利用减压蒸馏技术对钍基熔盐堆核能系统的载体盐回收、电解产物纯化、模拟燃料球去除浸渗熔盐等方面进行了研究。研究结果表明,含CsF、SrF_2、LaF_3和ThF_4的FLiNaK盐经减压蒸馏处理,可从FLiNaK中除去SrF_2和LaF_3,去污因子分别为4.4×10~3和1.9×10~3,Th的去污因子为94;通过蒸馏可去除电解产物表面夹带的氟盐,纯化电解产物;燃料球中浸渗熔盐在1 085℃下处理37h可去除石墨球中94%的浸渗熔盐。     

镧系及锕系元素在离子液体中的电化学行为

乏燃料回收是核燃料循环的核心,对核安全和核能可持续发展具有重要的意义,其分为使用水溶液的湿法和不使用水溶液的干法处理。熔盐电解技术是乏燃料干法回收的重要方法之一,但其工艺温度往往在数百摄氏度,对设备和能耗要求都很高。离子液体具有电化学窗口宽、低熔点、低蒸汽压、热稳定性好等优点,有望替代高温熔盐用于乏燃料干法回收。本文概述了镧系元素和锕系元素在离子液体中电化学方面的研究状况,表明离子液体用于乏燃料干法回收是可行的,但需要更多的基础性研究。     

FLiNaK熔盐中CsF的蒸发与分离

Cs的同位素是核裂变的主要产物之一,在熔盐反应堆液态燃料盐中以Cs F的化学形态存在,定期从燃料盐中除去或减少其含量将有助于提高反应堆的中子经济性。本文用FLi Na K熔盐模拟熔盐堆载体盐FLi Be体系,研究了Cs F在不同蒸发条件下的蒸发行为,并尝试进行了减压蒸馏和金属Li还原蒸发技术分离Cs F的实验研究。研究表明,在5 Pa蒸馏压力下,Cs F的蒸发量随温度呈线性上升趋势,780oC时Cs F的含量由1%降到0.14%,分离率达86%,但此时载体盐的蒸发量达9.5%;在常压、700oC条件下,熔盐中Cs F的蒸发比例随还原剂Li的添加量而提高,当添加的金属Li的摩尔浓度与Cs F为120:1时,Cs F分离率达91%。研究结果为了解Cs F在氟盐体系中的蒸发行为和建立可行的分离方法提供基础实验依据。     

氧化物沉淀-减压蒸馏耦合分离FLiNaK熔盐中的NdF_3

利用氧化物沉淀-减压蒸馏耦合法研究FLiNaK熔盐体系中氟化物的蒸发行为及稀土Nd的分离。高温下氧化物CaO与稀土氟化物NdF_3反应形成难溶于熔盐的稀土氧化物,通过减压蒸馏蒸发、收集冷凝FLiNaK熔盐,提高稀土与熔盐的分离度,促进熔盐的回收利用。研究表明,含有NdF_3(w=3%)的FLiNaK熔盐中加入CaO,730°C下反应6 h,n(NdF_3):n(CaO)=1:3时NdF_3的转化率达95%。X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析表明生成的Nd_2O_3主要沉淀在熔盐的底部。经730°C高温沉淀、930°C熔盐蒸馏,冷凝盐中稀土Nd的去污因子达9.4′105,而未经沉淀处理Nd的去污因子为3.1′104,表明高温沉淀蒸馏耦合法使稀土NdF_3转化为氧化物Nd_2O_3,显著增大稀土与FLiNaK的分离度,提高收集盐的纯度。     

荷企启动熔盐实验研究

正【英国《国际核工程》网站2019年12月24日报道】荷兰核能研究与咨询集团(NRG)2019年12月18日宣布,已在位于佩腾的高通量反应堆(HFR)中启动一项新实验,模拟熔盐冷却至150℃以下时发生的情况。该实验利用了暂存于水池中的乏燃料释放的强γ场。这项实验是核研咨集团熔盐技术研究计划的一部分。实验结果将有助于熔盐堆的安全性分析。     

熔盐电解法乏燃料干法后处理技术研究进展

熔盐电解法是目前最有前途的干法后处理技术,适合于处理氧化物和金属等不同类型乏燃料。熔盐电解法主要包括四个核心流程,即首端处理、电解还原、电解精炼和提取以及废物处理。本文以国际上最新的研究进展为蓝本,综述熔盐电解法乏燃料后处理技术的基本流程以及待解决的关键问题。     

熔盐体系中UF4的氟化挥发工艺技术

高温氟化挥发技术是分离回收乏燃料中铀的干法分离技术之一。在KF-ZrF₄（摩尔分数为42%-58%，FKZr）熔盐体系中进行铀氟化挥发实验，并将傅里叶红外光谱技术用于氟化过程的在线监测，通过低温多级冷凝方式收集挥发产物UF₆。氟化反应后熔盐中的铀质量分数降至2.5×10-3%以下，UF4的转化率高于99.9%，产物冷凝回收率达到90%以上。结果表明：红外光谱在线监测技术可用于熔盐体系铀氟化反应过程的监测，氟化挥发过程对模拟裂片元素，尤其是碱金属和稀土元素去污效果较好，去污因子为103~105。     

秦山第二核电厂乏燃料水池失去冷却后最短响应时间分析

全厂断电事故工况下,反应堆乏燃料水池冷却和处理系统存在较大的停运风险。为避免反应堆乏燃料水池失去冷却事故工况的进一步恶化,使用ORIGEN-S程序计算了不同状态下从乏燃料水池失去冷却到乏燃料组件裸露的最短时间。结果表明,在最恶劣工况下,乏燃料组件裸露的最短时间为79.2h,该结果也被用于制定秦山第二核电厂的应急响应行动计划。     

俄罗斯氧化物乏燃料电沉积流程研究进展

高温熔盐干法后处理以熔盐作为电解质,通过电解精炼和电沉积回收核燃料中的铀和钚。目前,俄罗斯、美国、日本、韩国和欧盟等国均在积极发展乏燃料高温熔盐干法后处理技术的研究,其中俄罗斯的金属氧化物核燃料电沉积流程是经典的流程之一。本文对俄罗斯原子反应堆研究所(Research Institute of Atomic Reactors, RIAR)发展的氧化物乏燃料高温熔盐电沉积干法后处理的发展现状、流程及特点进行了综述。     

氟化物熔盐体系中碘元素含量测定

使用NaClO氧化-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析技术测定了氟化物熔盐中碘元素含量,拟用于模拟熔盐反应堆环境中碘的行为研究。结果表明:含CsI的FLiNaK熔盐经NaClO氧化前处理,可使用ICP-MS有效测量其中的碘含量(以IO^-₃形式存在的碘),当FLiNaK盐取样量为0.1 g时,方法检出限为0.066μg/g,加标回收率为103.1%~104.3%,相对标准偏差(s r)<6%(n=6)。使用该方法与直接使用离子色谱法测量的结果一致,且该方法具有测量速度更快、检出限更低的优势,证实NaClO氧化-ICP-MS测量法可用于氟化物熔盐中低含量碘的有效测量。     

俄罗斯氧化物乏燃料电沉积流程研究进展

高温熔盐干法后处理以熔盐作为电解质，通过电解精炼和电沉积回收核燃料中的铀和钚。目前，俄罗斯、美国、日本、韩国和欧盟等国均在积极发展乏燃料高温熔盐干法后处理技术的研究，其中俄罗斯的金属氧化物核燃料电沉积流程是经典的流程之一。本文对俄罗斯原子反应堆研究所（Research Institute of Atomic Reactors,RIAR）发展的氧化物乏燃料高温熔盐电沉积干法后处理的发展现状、流程及特点进行了综述。     

乏燃料反应堆ATWS事故分析

低温乏燃料反应堆(FRD反应堆)采用商业压水堆核电站换料卸出的乏燃料组件，利用其剩余的裂变材料，在低温下将裂变能转换为热能。FRD反应堆采用池壳式布置，在低温、常压下运行，设备简化、系统简单，具有良好的固有安全性。反应堆可建在沿海地区或城市附近，用于海水淡化、区域供热或制冷，是一种安全、经济、可靠的洁净能源，具有很好的发展前景。     

干法后处理流程中电解精炼设备研发进展北大核心CSCD

高燃耗快堆乏燃料具有高钚含量、强放射性、高释热率等特点。基于溶剂萃取原理的水法后处理工艺存在溶剂易辐解等问题,宜对高燃耗快堆乏燃料采用干法后处理工艺进行处理。熔盐电解干法工艺采用耐辐照的无机盐为介质,通过电化学方法分离回收锕系元素,是最具应用前景的干法后处理技术。在熔盐电解干法工艺流程中,承担锕系元素分离任务的电解精炼单元是核心环节。本文调研了乏燃料干法后处理过程中电解精炼设备的研发进展,分析了电解精炼设备关键技术和发展趋势,为我国快堆乏燃料电解精炼设备的研发提供了参考。     

俄罗斯原子能部升级马亚克后处理厂

【美国《核燃料》 1998年 11月 2日报道】　在前苏联为后处理 VVER- 10 0 0乏燃料而开始在中西伯利亚的克拉斯诺亚尔斯克(Krasnoyarsk) - 2 6建造一个大型后处理厂十余年以来 ,俄罗斯原子能部 (Minatom)由于经济与技术上的原因最终不得不中止了这一计划。Minatom第一副部长 Ivanov说 ,为取代这项计划 ,拟建造一个前端处理车间处理VVER- 10 0 0反应堆乏燃料来“改建”位于乌拉尔地区马亚克的 RT- 1后处理联合企业。RT- 1是用来处理 VVER- 44 0反应堆乏燃料以及潜艇反应堆、研究堆和快堆的乏燃料。现在还不能用来处理 VVER- 10 0 0…     

TRU燃料热谱MSR定期换料及嬗变特性数值研究

熔盐反应堆（MSR）燃料制备方便、中子经济性好、燃料管理灵活,具有直接利用轻水堆乏燃料中超铀核素（TRU）的潜力。本文通过优化燃料选取、栅格参数及燃料/石墨体积分数和去除裂变气体和惰性金属等方法,对TRU燃料热谱MSR堆芯寿期、TRU核素积存量、次锕系核素MA嬗变支持比和TRU焚毁率等进行计算分析,证明TRU燃料热谱MSR可实现长周期定期换料,减少在线换料的难度,同时对MA和TRU核素具有一定的嬗变能力,可降低乏燃料放射性毒性。      

美核管理委员会建议修改乏燃料贮存条例

【美国《核新闻》1995年10月刊第51—52页报道】美国核管理委员会(NRC)正在考虑修改其对已贮存的反应堆乏燃料实施核保障的有关条例。目的在于明确要求,减少监管的不确定性,同时继续确保公众的健康和安全。 该修正案将不适用于在运行中的核电站进行的乏燃料池式贮存,而适用于在如下场所的乏燃料贮存: 已停止运行的核电站。 位于或远离反应堆场地的独立的乏燃料贮存设施。 美国能源部(DOE)未来可能开     

乏燃料运输并非难题

问:何谓乏燃料? 答:反应堆运行中,随着铀的消耗,裂变产物逐渐在燃料内部积累。最终,必须将这些乏燃料卸出反应堆,并用新燃料替换。 镁诺克斯堆和改进型气冷堆(AGR)的乏燃料被送至场外进行贮存及后处理,以便使裂变产物与未燃耗的铀分离。 问:乏燃料被立即转移吗? 答:不是,因为燃料自反应堆缷出后,依     

轻水堆乏燃料和钍燃料在ACR-700利用的探索

轻水堆乏燃料和钍燃料的利用是解决乏燃料后处理问题和核燃料短缺的有效途径之一。本工作以ACR-700标准燃料为参考,研究了4种不同混合比例的轻水堆乏燃料及钍燃料在ACR-700中的k_∞和燃耗。研究结果表明,将裂变产物分离后,轻水堆乏燃料的重锕系核素在ACR-700中可作为一很好的燃料;只要加入足够的启动燃料,钍燃料也可作为很好的转换燃料,使反应堆内生成²³³U的速率大于易裂变燃料的消耗速率,²³³U的生成对反应堆运行后期维持临界起重要作用。     

液态金属反应堆湿式燃料贮存桶内部事件概率安全分析

液态金属冷却剂在给反应堆带来运行安全与热效率优势的同时,也给反应堆带来了复杂的换料系统,其中大型液态金属反应堆采用的湿式乏燃料贮存桶是乏燃料卸料过程的核心设备,临时装载了大量的乏燃料组件,具备一定的安全风险。本文采用概率安全分析（PSA）方法对乏燃料贮存桶进行风险评价,通过运行状态分析、始发事件分析、事故序列分析以及简单的定量化,初步获得其导致乏燃料组件发生损伤的事故序列和最小割集,识别了关键系统与设备。结果表明,相对于反应堆本身的风险,乏燃料贮存桶本身风险虽低但依然不可忽略,且风险评价结果对反应堆的运行方式以及清洗系统的可靠性较为敏感。此外还对该系统的设计改进与安全优化进行了讨论。