一种球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的回收处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例涉及核化工转化领域，具体涉及一种球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的回收处理装置，其中，不合格U3O8可以来自废UO2核芯、废包覆颗粒和废元件球。本实用新型专利技术实施例提供的球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置，包括硝酸溶解系统和萃取纯化系统，还可以包括氧化焚烧系统和破碎系统。本实用新型专利技术实施例提供的球形核燃料元件生产线不合格U3O8粉末的回收处理装置有效解决了高温气冷堆球形核燃料元件生产中返品处理的问题，实现了使铀重返生产主工艺，极大减少返品元件的库存并且提高了核材料的利用率，保证生产线的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的回收处理装置
本技术属于核化工转化领域，具体涉及一种球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的回收处理装置。
技术介绍
高温气冷堆是国际上第四代核能系统的优先研究开发对象，其核燃料元件生产线包括化工转化、UO2核芯制备、包覆颗粒制备、球形燃料元件制备、基体石墨粉制备等工艺。但是，现有的高温气冷堆球形核燃料元件生产线中无法处理返品，即：不合格U3O8、废UO2核芯、废包覆颗粒和废元件球等无法回收处理，造成了资源浪费和潜在环境问题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
技术目的为解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种球形核燃料元件生产线返品的回收处理装置，其中，返品包括不合格U3O8，不合格U3O8可以来自废UO2核芯、废包覆颗粒和废元件球。本技术实施例中的回收处理装置和回收处理方法有效解决了高温气冷堆球形核燃料元件生产中返品处理的问题，实现了使铀重返生产主工艺，极大减少返品元件的库存并且提高了核材料的利用率，保证生产线的稳定运行。解决方案为实现本技术目的，本技术实施例提供了一种球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置，包括：硝酸溶解系统和萃取纯化系统，其中：所述硝酸溶解系统包括：溶解槽：所述溶解槽上设置有U3O8粉末进料口、去离子水进料口、浓硝酸进料口、蒸汽出口、硝酸铀酰溶液出口；通风柜、平板过滤器、扬液器、溶解液贮槽、配液柱和第一磁力驱动泵：所述溶解槽的硝酸铀酰溶液出口通过管道与设置在通风柜中的平板过滤器入口相连，平板过滤器出口按照液体流动方向依次与扬液器、溶解液贮槽、配液柱和第一磁力驱动泵串联；所述萃取纯化系统包括：待萃液硝酸铀酰高位槽：所述待萃液硝酸铀酰高位槽设置有进液口和出液口，第一磁力驱动泵的出口通过管路与待萃液硝酸铀酰高位槽的进液口相连；混合澄清萃取槽：所述混合澄清萃取槽上分别设置有待萃液进液口、有机相进液口、富有机相出液口、萃残液出液口，混合澄清萃取槽的待萃液进液口与待萃液硝酸铀酰高位槽的出液口相连；有机相贮槽、第二磁力驱动泵、有机相高位槽：有机相贮槽的出液口按照用于萃取的有机相的流动方向依次与第二磁力驱动泵、有机相高位槽串联，所述有机相高位槽的出液口与所述混合澄清萃取槽的有机相进液口相连；混合澄清反萃取槽：所述混合澄清反萃取槽上设置有富有机相进液口、热去离子水进液口、反萃萃取液出液口和贫有机相出液口，混合澄清萃取槽的富有机相出液口与混合澄清反萃取槽的富有机相进液口相连；和反萃萃取液贮槽、第三磁力驱动泵：反萃萃取液贮槽的进液口与所述混合澄清反萃取槽的反萃萃取液出液口相连，所述反萃萃取液贮槽的出液口通过第三磁力驱动泵与生产主工艺相通。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，所述萃取纯化系统还包括：混合澄清洗涤槽：其设置有贫有机相进液口、碳酸钠溶液进液口、稀硝酸进液口、碳酸钠溶液出液口、稀硝酸出液口、贫有机相出液口，所述混合澄清洗涤槽的贫有机相进液口和所述混合澄清反萃取槽的贫有机相出液口相连通；所述混合澄清洗涤槽的贫有机相出液口与所述有机相贮槽开设的贫有机相进液口相连；碳酸钠溶液低位槽、第四磁力驱动泵、碳酸钠溶液高位槽：所述混合澄清洗涤槽的碳酸钠溶液出液口依照碳酸钠溶液的流动方向依次与碳酸钠溶液低位槽、第四磁力驱动泵和碳酸钠溶液高位槽串联；碳酸钠溶液高位槽的出口再与混合澄清洗涤槽的碳酸钠溶液进液口相连通；稀硝酸溶液低位槽、第五磁力驱动泵、稀硝酸溶液高位槽：所述混合澄清洗涤槽的稀硝酸出液口依照稀硝酸的流动方向依次与稀硝酸低位槽、第五磁力驱动泵和稀硝酸高位槽串联，稀硝酸溶液高位槽的出口再与混合澄清洗涤槽的稀硝酸溶液进液口相连通。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，还包括氧化焚烧系统，所述氧化焚烧系统包括箱式电阻炉，所述箱式电阻炉上设置有尾气出口和U3O8粉末出口，所述U3O8粉末出口与所述溶解槽上的U3O8粉末进料口相连通。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，还包括破碎系统，所述破碎系统设置于箱式电阻炉内部且为颚式破碎机和/或对辊式破碎机。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，当不合格U3O8粉末来自废UO2核芯、废包覆颗粒和废元件球时，所述氧化焚烧系统包括第一箱式电阻炉和第二箱式电阻炉，并且所述第二箱式电阻炉中还设置有颚式破碎机和对辊式破碎机。第一箱式电阻炉主要处理杂质含量较低的废UO2核芯，第二箱式电阻炉主要处理杂质含量较高的废元件球、废包覆颗粒等物料。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，所述箱式电阻炉的尾气出口按照尾气流动的方向依次通过水喷射泵、循环液槽进行水洗后，进入排风系统；水喷射泵和循环液槽之间设置有第七磁力驱动泵。第七磁力驱动泵用于将循环液槽内的液体提供给水喷射泵使用。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，所述萃取纯化系统还包括萃残液贮槽，所述萃残液贮槽的进液口与所述混合澄清萃取槽上的萃残液出液口相连通，所述萃残液贮槽出液口通过第六磁力驱动泵与废液处理工序相通。上述球形核燃料元件生产线不合格U3O8的回收处理装置在一种可能的实现方式中，所述溶解槽的蒸汽出口与冷凝器连接；溶解槽的U3O8粉末进料口与微孔过滤器相连。微孔过滤器可将大颗粒拦截，小颗粒排放。本技术实施例还提供了一种使用上述回收处理装置处理球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的处理方法，其包括以下步骤：将去离子水和65％浓硝酸按体积比1：1的比例预先加到溶解槽内，对溶解槽进行加热，当槽内温度达到40℃时，开始将不合格U3O8粉末缓慢加入到溶解槽内进行溶解，溶解温度控制在80-90℃，反应时间2-6h后，将所得硝酸铀酰溶液通往设置在通风柜中的平板过滤器进行过滤；所得滤液通过扬液器送入溶解液贮槽内，溶解液贮槽内的溶液靠高度差自然流入配液柱内，在配液柱中调配硝酸铀酰溶液使铀浓度为(100±10)g/L和酸度为1.5-3.0mol/L后，用第一磁力驱动泵送入待萃液硝酸铀酰高位槽，之后硝酸铀酰溶液流入混合澄清萃取槽；在有机相贮槽内配制萃取所用的有机相，所述萃取所用的有机相为30％磷酸三丁酯和70％磺化煤油(v/v)，用第二磁力驱动泵将萃取所用的有机相送入有机相高位槽；有机相高位槽内的有机相流入混合澄清萃取槽，在混合澄清萃取槽内用有机相萃取硝酸铀酰溶液中的铀，所得萃取液即为富有机相；控制萃残液中的铀浓度≤100mg/L，富有机相铀浓度介于80-100g/L；含铀的富有机相流入混合澄清反萃取槽，用热的去离子水反萃取其中的铀，萃取纯化后的反萃萃取液流入反萃萃取液贮槽，控制反萃萃取液铀浓度介于90-150g/L；然后用第三磁力驱动泵，将反萃萃取液送入重铀酸铵沉淀主工艺；得到的反萃萃取液即为纯化后的硝酸铀酰溶液。本技术中所述铀浓度指的是铀元素的浓度。上述处理方法在一种可能的实现方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的回收处理装置，包括：硝酸溶解系统和萃取纯化系统，其中：所述硝酸溶解系统包括：溶解槽：所述溶解槽上设置有U3O8粉末进料口、去离子水进料口、浓硝酸进料口、蒸汽出口、硝酸铀酰溶液出口；通风柜、平板过滤器、扬液器、溶解液贮槽、配液柱和第一磁力驱动泵：所述溶解槽的硝酸铀酰溶液出口通过管道与设置在通风柜中的平板过滤器入口相连，平板过滤器出口按照液体流动方向依次与扬液器、溶解液贮槽、配液柱和第一磁力驱动泵串联；所述萃取纯化系统包括：待萃液硝酸铀酰高位槽：所述待萃液硝酸铀酰高位槽设置有进液口和出液口，第一磁力驱动泵的出口通过管路与待萃液硝酸铀酰高位槽的进液口相连；混合澄清萃取槽：所述混合澄清萃取槽上分别设置有待萃液进液口、有机相进液口、富有机相出液口、萃残液出液口，混合澄清萃取槽的待萃液进液口与待萃液硝酸铀酰高位槽的出液口相连；有机相贮槽、第二磁力驱动泵、有机相高位槽：有机相贮槽的出液口按照用于萃取的有机相的流动方向依次与第二磁力驱动泵、有机相高位槽串联，所述有机相高位槽的出液口与所述混合澄清萃取槽的有机相进液口相连；混合澄清反萃取槽：所述混合澄清反萃取槽上设置有富有机相进液口、热去离子水进液口、反萃萃取液出液口和贫有机相出液口，混合澄清萃取槽的富有机相出液口与混合澄清反萃取槽的富有机相进液口相连；和反萃萃取液贮槽、第三磁力驱动泵：反萃萃取液贮槽的进液口与所述混合澄清反萃取槽的反萃萃取液出液口相连，所述反萃萃取液贮槽的出液口通过第三磁力驱动泵与生产主工艺相通。...

【技术特征摘要】
1.一种球形核燃料元件生产线中不合格U3O8粉末的回收处理装置，包括：硝酸溶解系统和萃取纯化系统，其中：所述硝酸溶解系统包括：溶解槽：所述溶解槽上设置有U3O8粉末进料口、去离子水进料口、浓硝酸进料口、蒸汽出口、硝酸铀酰溶液出口；通风柜、平板过滤器、扬液器、溶解液贮槽、配液柱和第一磁力驱动泵：所述溶解槽的硝酸铀酰溶液出口通过管道与设置在通风柜中的平板过滤器入口相连，平板过滤器出口按照液体流动方向依次与扬液器、溶解液贮槽、配液柱和第一磁力驱动泵串联；所述萃取纯化系统包括：待萃液硝酸铀酰高位槽：所述待萃液硝酸铀酰高位槽设置有进液口和出液口，第一磁力驱动泵的出口通过管路与待萃液硝酸铀酰高位槽的进液口相连；混合澄清萃取槽：所述混合澄清萃取槽上分别设置有待萃液进液口、有机相进液口、富有机相出液口、萃残液出液口，混合澄清萃取槽的待萃液进液口与待萃液硝酸铀酰高位槽的出液口相连；有机相贮槽、第二磁力驱动泵、有机相高位槽：有机相贮槽的出液口按照用于萃取的有机相的流动方向依次与第二磁力驱动泵、有机相高位槽串联，所述有机相高位槽的出液口与所述混合澄清萃取槽的有机相进液口相连；混合澄清反萃取槽：所述混合澄清反萃取槽上设置有富有机相进液口、热去离子水进液口、反萃萃取液出液口和贫有机相出液口，混合澄清萃取槽的富有机相出液口与混合澄清反萃取槽的富有机相进液口相连；和反萃萃取液贮槽、第三磁力驱动泵：反萃萃取液贮槽的进液口与所述混合澄清反萃取槽的反萃萃取液出液口相连，所述反萃萃取液贮槽的出液口通过第三磁力驱动泵与生产主工艺相通。2.根据权利要求1所述的回收处理装置，其特征在于：所述萃取纯化系统还包括：混合澄清洗涤槽：其设置有贫有机相进液口、碳酸钠溶液进液口、稀硝酸进液口、碳酸钠溶液出液口、稀硝酸出液口、贫有机相出液口，所述混合澄清洗涤槽的贫有机相进液口和所述混合澄清反萃取槽的贫有机相出液口相连通；所述混合澄清洗涤槽的贫有机相出液口与所述有机相贮槽开设的贫有机相进液口...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓彤，徐建军，贺林峰，邵友林，刘兵，唐亚平，刘逸波，沈巍巍，宋君武，程福林，马永安，李建勋，李坚，胡凤岐，杜乐，马春雨，张宇，郭显凤，
申请(专利权)人：清华大学，中核北方核燃料元件有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11