一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法技术

本发明专利技术属于核安全控制技术领域，涉及一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法。所述的控制方法包括限制混合澄清槽单级宽度、相口尺寸，并在混合澄清槽外壁上设置中子毒物。利用本发明专利技术的核燃料后处理中混合澄清槽临界安全控制方法，能够根据中子毒物的类型、厚度以及混合澄清槽的宽度，使混合澄清槽在满足临界安全要求的前提下处理能力得到显著提升。

A critical safety control method of mixed clarifier in nuclear fuel reprocessing

【技术实现步骤摘要】
一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法
本专利技术属于核安全控制
，涉及一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法。
技术介绍
我国核工业发展迅速，产生的乏燃料组件也日益增多，这对我国的核燃料后处理提出了较高的要求。乏燃料的后处理是我国闭合核燃料循环的重要组成部分，其处理工艺过程主要包括首段剪切溶解处理、共去污分离处理、钚线和铀线处理过程，其中采用的萃取工艺是用于核燃料后处理的一种有效的和适应性强的分离办法，而混合澄清槽是核燃料萃取工艺中重要且常用的设备。由于涉及到裂变核素的处理，核燃料后处理中包括萃取工艺在内的许多工艺环节均需要临界安全控制设计和分析。核燃料后处理中，在处理高浓度铀钚溶液时，往往使用扁平混合澄清槽来进行萃取。以往对此种混合澄清槽进行临界安全设计时，往往采用几何控制的方法，限制槽中料液的高度，以保证足够的中子泄漏来维持其临界安全特性。但这限制了混合澄清槽的处理能力，随着我国对乏燃料后处理能力提升的要求，对萃取工艺的处理能力也提出了更高的要求。为了不使萃取设备成为后处理能力提升瓶颈，提高混合澄清槽的处理能力，应对混合澄清槽使用多种临界安全控制手段，其中几何控制和使用中子毒物是常用且较为有效的临界安全控制手段。关于核燃料后处理中的临界安全控制，现有技术中有一些报道，例如中国专利申请201410271524.4公开了一种环状固体中子毒物分区布置的溶解器临界安全控制方法，中国专利申请201410271775.2公开了一种离散式固体中子毒物布置的溶解器临界安全控制方法，中国专利申请201410323481.X公开了一种溶液贮罐中中子毒物的布置结构，但它们均不涉及核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，以能够根据中子毒物的类型、厚度以及混合澄清槽的宽度，使混合澄清槽在满足临界安全要求的前提下处理能力得到显著提升。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，所述的控制方法包括限制混合澄清槽单级宽度、相口尺寸，并在混合澄清槽外壁上设置中子毒物。这样，在减小中子泄漏率的同时通过设置的中子毒物以及对混合澄清槽相关参数的限值来保证对中子的吸收效应，可以在保证临界安全的前提下使设备可处理的料液高度升高，提升混合澄清槽的处理能力。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其中所述的混合澄清槽的级数为1-20。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其中所述的混合澄清槽的单级宽度为0.1-150mm。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其中当相口横截面形状为圆形时，其直径为0.1-50mm。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其中当相口横截面形状不为圆形时，其横截面等效面积应小于相应圆形相口下的横截面等效面积。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其中所述的中子毒物选自镉、钆、含硼水泥、含硼聚乙烯、硼铝合金、硼钢等材料中的一种或几种。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其中在混合澄清槽外壁上设置中子毒物的厚度为0.1-100mm。本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的核燃料后处理中混合澄清槽临界安全控制方法，能够根据中子毒物的类型、厚度以及混合澄清槽的宽度，使混合澄清槽在满足临界安全要求的前提下处理能力得到显著提升。附图说明图1为核燃料后处理中通用单级混合澄清槽结构简图。图2为核燃料后处理中通用多级混合澄清槽结构简图(三级)。图3为本专利技术设计的混合澄清槽的横截面图。图4为本专利技术设计的混合澄清槽的纵截面图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作出进一步的说明。核燃料后处理中通用单级混合澄清槽结构如图1所示。混合室11与澄清室12之间被隔板13隔开。混合室11侧壁上设置轻相入口15、重相入口16(用以接收外来料液)。澄清室12非隔板13的侧壁上设置轻相出口18、重相出口19(用以排出本级混合澄清槽处理的料液)。隔板13上设置混合相口17(用以料液的传输)。和其他级混合澄清槽连接的侧壁板为级板14。核燃料后处理中通用多级混合澄清槽结构如图2所示。其中每一级混合澄清槽包括混合室21、澄清室22以及隔开它们的隔板23。混合室21侧壁上设置轻相入口25、重相入口26(用以接收外来料液)。澄清室22非隔板23的侧壁上设置轻相出口28、重相出口29(用以排出本级混合澄清槽处理的料液)。隔板23上设置混合相口27(用以料液的传输)。和其他级混合澄清槽连接的侧壁板为级板24。在图1、图2所示混合澄清槽的基础上经改进得到如图3、图4所示的本专利技术设计的混合澄清槽。图3、图4中，每一级混合澄清槽包括混合室31、澄清室32以及隔开它们的隔板。隔板、每一级混合澄清槽的侧壁板及底板均为不锈钢板33。在不锈钢板33外设置中子毒物层34，其厚度为1-100mm。中子毒物选自镉、钆、含硼水泥、含硼聚乙烯、硼铝合金、硼钢中的一种或几种。当然，若采用中子毒物耐腐蚀、撞击等性能较差时，对其外包覆一层包覆层也不偏离本专利技术的实质。混合澄清槽的单级宽度为0.1-150mm，宽度主要根据所贮存料液成分，所使用中子毒物的类型，以及所希望的混合澄清槽的高度来确定，当料液浓度较低，中子毒物吸收能力较强，所希望的混合澄清槽高度较低时，单级宽度可以较大，反之则较小。单级长度不做限制。当多级混合澄清槽连在一起时，轻相入口、重相入口、轻相出口、重相出口将直接与其它级混合澄清槽的料液联通，没有中子毒物的吸收作用，需对相口的尺寸进行一定的限制。当相口横截面形状为圆形时，其直径为0.1-50mm，直径主要根据所贮存的料液成分，以及混合澄清槽单级宽度来确定，当料液浓度较低，单机宽度较小时，相口直径较大，反之则较小；当相口横截面形状不为圆形时，其横截面等效面积应小于相应圆形相口下的横截面等效面积。通过以上对混合澄清槽的设计，可显著提高混合澄清槽的处理能力。以无限多个单级长度800mm、宽度100mm、相口直径20mm的混合澄清槽沿宽度方向并联，处理Pu浓度为100g/L的料液为例，若级板外不包覆中子毒物，为满足临界安全要求，必须限制级板高度小于70mm；若外包覆5mm厚含硼聚乙烯(B4C质量含量20％)，则级板高度限制可以达到170mm，处理能力为原来的2.4倍，极大提高了混合澄清槽的处理效率。可见，该设计并不影响混合澄清槽内对料液的操作，同时在几何控制和毒物控制的联合作用下，使混合澄清槽具有较好的临界安全特性，提高了混合澄清槽的处理效率。以上仅对混合澄清槽外全包覆中子毒物的情况进行说明，当由于某种需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括限制混合澄清槽单级宽度、相口尺寸，并在混合澄清槽外壁上设置中子毒物。/n

【技术特征摘要】
1.一种核燃料后处理中混合澄清槽的临界安全控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括限制混合澄清槽单级宽度、相口尺寸，并在混合澄清槽外壁上设置中子毒物。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述的混合澄清槽的级数为1-20。


3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述的混合澄清槽的单级宽度为0.1-150mm。


4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：当相口横截面形状为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云龙，易璇，邵增，霍小东，杨海峰，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11