Рубка и растворение ОЯТ

Подготовка ОЯТ к химической переработке включает в себя:

1. Удаление излишнего конструкционного материала (разборка чехлов, ТВС на ТВЭЛы, удаление концевых деталей у ТВС. Если конструкция неразборная, то применяют механическую резку, а также применяется электроконтактная, лазерная резка).

2. Вскрытие топливной композиции может проводится как с разделением материалов оболочки, так и без нее.

Группы способов:

2.1 Механические способы – используются с целью полного разделения материалов оболочки и сердечника, либо для измельчения ТВС.

1) продавливание через фильеры (фильеры - отверстия, размер которых меньше размера оболочки ТВЭЛа), с предварительной обрезкой концевых деталей. Данный метод чувствителен к точности размеров и неприменим к хрупким сердечникам. Метод применяется для ТВЭЛов, которых топливом является металлический уран, а оболочка выполнена из алюминия.

2) выдавливание – сила действует на сердечник.

3) гидравлическое расширение – на ТВЭЛе делаются надрезы, в которые под давлением вводят масло (масло – несжимаемое вещество; диаметр оболочки увеличивается на 10 мкм).

Недостатки метода: - масло загрязняется;

- топливо загрязняется маслом.

4) продольное разрезание оболочки.

Недостатки метода: - возможно снятие верхнего слоя ЯТ;

- ухудшение качества ножей со временем.

5) Деформация оболочки – может предшествовать рубке, позволяет раскрошить ОЯТ, увеличивается скорость растворения.

Механические методы

2.2 Химические методы – наиболее распространены для ТВЭЛов с алюминиевой и магниевой оболочками. Не требуют сложного оборудования.

Недостатки: 1. образование ЖРО с высокой коррозионной активностью; 2. выделение взрывоопасных газов;

3. образование больших количеств сильнозасоленных ЖРО.

Химические и механические способы снятия оболочек применяют для ТВЭЛов, сердечники которых состоят из металлического урана.

2.3 Пирометаллургические методы – расплавление оболочки или ее растворение в расплавах других металлов.

Основа метода – разные температуры плавления и различная растворимость материалов в расплавах солей.

« - » Метод энергозатратный

2.4 Пирохимический метод – обеспечивает растворение при безводных методах при повышенной температуре. Используются газообразные реагенты, расплавы солей.

Недостатки: - использование высокотемпературного нагрева и агрессивных реагентов, что усложняет аппаратурное оформление.

- возможны потери компонентов.

2.5 Охрупчивание – обработка оболочки газом (Н₂, СО, СО₂, N₂)

2.6 Рубка – практичный метод, с последующим растворением сердечника. Применяют при переработке оксидного топлива. Используются ножи с гидравлическим приводом. На заводе РТ-1 ТВЭЛы режут на небольшие куски (примерно 40 мм).

Достоинства метода:

+ возможность предварительной деформации ТВЭЛов.

+ возможно осуществление операции волоксидации (процесс предусмотрем в проекте РТ-2) – нагрев нарезанного ОЯТ в окислительной атмосфере до t = 500 – 800^оС с отделением образующихся газов; при этом изменяется структура топлива:

UO₂ → U₃O₈

При этом операция растворения идет легче, но могут образовываться труднорастворимые соединения (например, оксид молибдена).

Химическое и механическое снятие оболочек применяют для ТВЭЛов, сердечник которых состоит из металлического урана; рубку производят при переработке оксидного топлива.

Измельченное ОЯТ подают на операцию растворения.