一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，包括：加热炉组件

【技术实现步骤摘要】
一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置及方法


[0001]本专利技术属于乏燃料后处理
，具体涉及一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置及方法
。

技术介绍

[0002]后处理过程需要破坏原本用于包覆核燃料芯块的包壳，核裂变所产生的裂变产物也随之释放出来
。
因此，核燃料裂变所产生的绝大部分的氚都将在后处理过程中释放出来
。
氚不能通过常规的三废系统进行处理，因此它是核电厂和核燃料后处理过程中向环境排放的主要放射性核素
。
从乏燃料后处理中分离氚，最为经济的是在首端除氚
。
氧化挥发是一种首端除氚技术，可在溶解前将乏燃料芯块中的绝大部分氚以气体形式排除，并集中存储和管理
。
[0003]当前，针对氧化挥发的研究尚处于实验室阶段，研究内容主要涵盖两个方面，一方面是热实验研究，主要目的是获取真实乏燃料氧化挥发过程数据；另一方面是针对氧化挥发装置的研究，主要目的是为工程设备的设计提供支撑
。
对于热实验研究，其所用设备多为转炉或马弗炉
。
对于转炉，可实现动态氧化挥发，氧化效率高，但需考虑转动部件的密封及热室内操作
、
维修问题；对于马弗炉，静态氧化挥发氧化效率较低，处理量小，包壳与粉末不易分离
。
考虑到乏燃料氧化挥发后续工程化应用，有必要开发新的装置及方法在热室内开展动态氧化挥发研究
。

技术实现思路

[0004]针对现有设计中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置及方法以实现在热室内利用机械手进行操作，有效实现乏燃料动态氧化挥发，实时分离包壳与粉末，极大提高了氧化效率
。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，包括加热炉组件
、
反应室组件
、
传动组件及气路组件，所述反应室组件包括反应腔室及转动轴，所述反应腔室设置于加所述热炉组件内，所述转动轴设置于所述反应腔室的相对两侧，与所述加热炉组件转动配合，且从所述加热炉组件内延伸至所述加热炉组件外；所述传动组件位于所述加热炉组件外，并与所述转动轴连接，以通过所述转动轴驱动所述反应腔室在所述加热炉组件内转动；所述气路组件位于所述加热炉组件外，并与所述反应腔室连通，以向所述反应腔室内输送氧气及排出反应气体
。
[0006]进一步，所述加热炉组件包括加热炉上盖及加热炉本体，所述加热炉本体为一侧开口的腔体，所述加反应腔室位于加所述热炉本体的腔体内，所述加热炉上盖与所述加热炉本体连接，以打开或封闭所述加热炉本体的开口
。
[0007]进一步，所述加热炉上盖和
/
或所述加热炉本体上皆设置有转动凹槽，所述转动轴位于所述转动凹槽内，通过与所述转动凹槽的转动配合，以实现与所述加热炉组件的转动配合
。
[0008]进一步，所述反应腔室包括反应室盖及反应室本体，所述反应室盖与所述反应室本体之间通过蝶形螺母实现连接，所述转动轴分别设置于所述反应室盖及所述反应室本体上
。
[0009]进一步，所述传动组件包括转动驱动件及端部轴承座，所述转动驱动件与所述转动轴连接，以驱动所述转动轴转动，所述端部轴承座位于所述转动轴的相对两侧，并与所述转动轴抵触，且抵触后形成转动配合，以锁定所述转动轴在轴线方向上的位移
。
[0010]进一步，所述热室内乏燃料动态氧化挥发装置还包括台架板，所述端部轴承座滑动连接于所述台架板上，可在所述台架板上沿所述转动轴的轴向方向滑动
。
[0011]进一步，所述转动驱动件包括电机
、
主动齿轮及从动齿轮，所述主动齿轮设置于所述电机的输出轴上，所述从动齿轮与所述转动轴形成传动，且与所述主动齿轮啮合，以实现通过所述电机驱所述动转动轴的转动
。
[0012]进一步，所述传动轴上设置有散热片及定位件，所述散热片位于所述加热炉组件外，且位于所述传动轴上，所述端部轴承座与所述加热炉组件之间的位置；所述定位件的数量为两个，两个所述定位件之间的距离等于所述加热炉组件沿所述转动轴
22
轴线方向的长度
。
[0013]进一步，所述气路组件包括进氧口
、
排气口
、
压缩空气进气口及喷嘴，所述进氧口及所述排气口皆与所述反应腔室连通，以向所述反应腔室内送入氧气及排出反应气体，所述压缩空气进气口与所述喷嘴
44
连通，所述喷嘴设置于所述加热炉组件外，且位于所述反应腔室的两侧，持续向所述转动轴与所述加热炉组件的转动配合处喷送压缩空气，以实现对转动配合处的冷却降温
。
[0014]本专利技术还提供一种热室内乏燃料动态氧化挥发方法，其包括步骤：
[0015]利用机械手打开加热炉上盖，并使两端端部轴承座向外移动与转动轴脱开；
[0016]取出反应室组件，打开反应室盖，待元件短段投入反应腔室内，将反应室盖与反应腔室合上锁死，并重新放到加热炉本体内原位置上，利用端部轴承座的抵触锁死固定；
[0017]合上加热炉上盖，设定转速
、
温度，启动电机和加热炉；
[0018]开启压缩空气定量持续喷向反应室组件两端冷却动密封部分，以延长动密封的使用寿命；调节氧气流量计，将氧气定量通入反应腔室内，以使物料在加热过程中进行氧化反应，尾气通过出气口排出；
[0019]氧化反应结束后，停止进氧气，停止加热，待反应腔室内温度冷却至
150℃
以下后，关闭电机，使反应室组件停止转动，并停止进压缩空气；
[0020]打开加热炉上盖，取出反应室组件，打开反应室盖，将氧化后的物料倒出，再装好反应室盖，将反应室组件放回加热炉本体中，结束整个一次进出料操作流程
。
[0021]本专利技术的效果在于：可实现主要部件如加热炉组件
、
反应室组件
、
传动组件等均可采用采用机械手或专用工装进行操作，相比于静态氧化挥发装置，反应室组件的转动实现了包壳与粉末实时分离，增加了乏燃料的转化率，缩短了反应时间
。
同时，可为后续的热实验装置的设计提供较好的参考
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的一种热室乏燃料动态氧化挥发装置的结构示意图；
[0023]附图标记说明：
[0024]1、
加热炉组件；
2、
反应室组件；
3、
传动组件；
4、
气路组件；
5、
台架板；
11、
加热炉上盖；
12、
加热炉本体；
21、
反应腔室；
22、
转动轴；
23、
散热片；
31、
转动驱动件；
32、
端部轴承座；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于，包括：加热炉组件
、
反应室组件
、
传动组件及气路组件，所述反应室组件包括反应腔室及转动轴，所述反应腔室设置于加所述热炉组件内，所述转动轴设置于所述反应腔室的相对两侧，与所述加热炉组件转动配合，且从所述加热炉组件内延伸至所述加热炉组件外；所述传动组件位于所述加热炉组件外，并与所述转动轴连接，以通过所述转动轴驱动所述反应腔室在所述加热炉组件内转动；所述气路组件位于所述加热炉组件外，并与所述反应腔室连通，以向所述反应腔室内输送氧气及排出反应气体
。2.
如权利要求1所述的一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于：所述加热炉组件包括加热炉上盖及加热炉本体，所述加热炉本体为一侧开口的腔体，所述加反应腔室位于加所述热炉本体的腔体内，所述加热炉上盖与所述加热炉本体连接，以打开或封闭所述加热炉本体的开口
。3.
如权利要求2所述的一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于：所述加热炉上盖和
/
或所述加热炉本体上皆设置有转动凹槽，所述转动轴位于所述转动凹槽内，通过与所述转动凹槽的转动配合，以实现与所述加热炉组件的转动配合
。4.
如权利要求1所述的一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于：所述反应腔室包括反应室盖及反应室本体，所述反应室盖与所述反应室本体之间通过蝶形螺母实现连接，所述转动轴分别设置于所述反应室盖及所述反应室本体上
。5.
如权利要求1所述的一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于：所述传动组件包括转动驱动件及端部轴承座，所述转动驱动件与所述转动轴连接，以驱动所述转动轴转动，所述端部轴承座位于所述转动轴的相对两侧，并与所述转动轴抵触，且抵触后形成转动配合，以锁定所述转动轴在轴线方向上的位移
。6.
如权利要求5所述的一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于：所述热室内乏燃料动态氧化挥发装置还包括台架板，所述端部轴承座滑动连接于所述台架板上，可在所述台架板上沿所述转动轴的轴向方向滑动
。7.
如权利要求1所述的一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，其特征在于
:
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙艳东，刘方，李天驰，郭建华，白杨，周佳，张秋月，郑卫芳，晏太红，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：