核燃料後處理工程

基本介紹

• 書名：核燃料後處理工程
• 作者：周賢玉
• ISBN：9787811334036
• 定價：48.00元
• 出版社：哈爾濱工程大學出版社
• 出版時間：2009-5-1
• 開本： 16開

內容簡介

核燃料後處理是裂變核能可持續利用的關鍵環節。本書可作為高等院校核工程專業、核化工專業、核燃料工程專業及環境保護專業的主幹課教材，也可作為相關專業的選修課教材。

編輯推薦

本書全面、系統地介紹了核燃料後處理工程的科學管理、技術細節、尚存問題及研究前沿，核燃料循環概念、各種反應堆乏燃料元件的基本特性、核燃料後處理的任務、核燃料後處理廠的特點、核燃料後處理工藝發展簡史，溶劑萃取工藝的化學原理，乏燃料元件的類型、運輸、貯存及後處理工藝的基本過程，乏燃料元件的首端處理，鈾鈽共去污分離循環，鈽的淨化循環和尾端處理，鈾的淨化循環和尾端處理，溶劑萃取循環的主要設備，放射性三廢的處理與處置，後處理廠的監測手段，輻射防護與核臨界安全控制。

圖書目錄

第1章　緒論

1.1　核燃料循環

1.2　反應堆乏燃料元件的基本特性

1.3　核燃料後處理的任務

1.4　核燃料後處理廠的特點

1.5　核燃料後處理工藝發展簡史

複習思考題

第2章　溶劑萃取工藝的化學原理

2.1　錒系元素與裂片元素的水溶液化學

2.2　磷酸三丁酯的萃取性能

2.3　有機溶劑的降解及其對萃取工藝的影響

2.4　多級逆流萃取－洗滌過程及其定量描述

複習思考題

第3章　核燃料元件的類型及後處理工藝的基本過程

3.1　不同類型反應堆乏燃料元件對後處理工藝的影響

3.2　核燃料後處理工藝原理流程

3.3　乏燃料元件的運輸與貯存

複習思考題

第4章　乏燃料元件的首端處理

4.1　乏燃料元件的脫殼方法

4.2　乏燃料元件的首端處理

4.3　燃料芯體的溶解設備

4.4　鈾鈽共萃取料液的製備

複習思考題

第5章　鈾鈽共去污－分離循環

5.1　鈾鈽共去污－分離工藝過程

5.2　鈾鈽共萃取共去污1A槽（柱）

5.3　鈾鈽分離1B槽（柱）

5.4　鈾的反萃取1C槽（柱）

複習思考題

第6章　鈽的淨化循環和尾端處理

6.1　概述

6.2　鈽的第二萃取淨化循環

6.3　草酸鈽（Ⅳ）的沉澱

6.4　幾種沉澱鈽的方法比較

6.5　草酸鈽（Ⅳ）的煅燒

6.6　二氧化鈽的性質

6.7　鈾鈽氧化物混合燃料的製備

6.8　工藝設備中聚積的草酸鈽（Ⅳ）沉澱及含鈽有機相的處理

複習思考題

第7章　鈾的淨化循環和尾端處理

7.1　概述

7.2　鈾的萃取淨化循環

7.3　矽膠吸附法淨化鈾

7.4　硝酸鈾醯的脫硝與還原

7.5　一步法脫硝－還原生產二氧化鈾

複習思考題

第8章　溶劑萃取循環的主要設備

8.1　對溶劑萃取設備的要求

8.2　混合澄清槽

8.3　脈衝萃取柱

8.4　離心萃取器

8.5　其他設備

複習思考題

第9章　放射性三廢的處理與處置

9.1　概述

9.2　放射性廢水的處理技術

9.3　高放廢液的綜合利用與最終處置

9.4　污溶劑的淨化與再生

9.5　放射性廢氣的處理

9.6　放射性固體廢物的處理與處置

複習思考題

附錄

參考文獻

放化工程

核燃料後處理廠便於退役的新建最佳化設計展望

大型新建核放化工程便於退役總體基本思路這一問題的提出，是基於在我國的核工業走入迅速發展階段，新建核電、乏燃料後處理工程日新月異的形勢下，時代在發展、新形勢在逼人。核燃料後處理廠便於退役的標準和設計導則尚未出台，由於沒有明確的要求作為設計遵循的依據和指導，具體設計實踐及要求的認識也沒有統一，以上問題迫在眉睫急待解決。

核燃料後處理工程

國外經驗

國外同類型工程新建最佳化設計經驗概述

國外掌握先進核燃料循環技術國家在發展退役事業中有兩個重要經驗不容忽視，一方面針對現有核設施退役非常重視和發展退役相關技術，做好眼前工作；另一方面針對新建核設施非常重視將“設計特點導致的固有病症”及
時反饋到前端的建造階段，提出退役預案，改進和最佳化新建設計，為未來退役做好鋪墊和準備。經驗表明很多“病
症、頑疾”如果早期預防，其實是可以避免的。我國在核退役技術領域上的發展思路，亦可循此途徑追趕優秀的退役理念和技術，通過引進、消化和吸收通過最終實現掌握技術，最終實現我們的目標。

國外在新建設計階段，都有退役專業、退役專家的參與，由退役人士提出設計要求，這種疊代和最佳化設計的互動活動，對方便未來退役是非常必要和重要的。國外核燃料後處理廠新建最佳化設計經驗來源於最終退役獲得的經驗反饋，設計和建造階段重點從廠址選擇、總平面布置、工藝設計、設備設計及輻射分區等方面出發，在確保工廠正常運行狀態的前提下，同時兼顧廠房考慮退役的便利性——從控制污染、減少受照劑量、便於源項調查、去污和拆除，以及有利於放射性廢物管理等退役內容和要求上，提出具體的物資準備和應預留的廠房條件。

國內現狀

國內後處理廠退役難點及現狀分析

我國大型核軍工設施退役治理專項工作已進展將近三十年，積累了不少退役方面設計、實施和管理方面的經驗，同時也遇到了巨大的困難與挑戰。

早期核燃料後處理工程在眾多種類的核與輻射設施之中當屬退役難度大、且集中，其原因在於：（1）通常廠房布置緊湊，空間環境複雜；（2）工藝設備結構複雜；（3）源項水平高、源分布不均勻且輻射場水平很高。上述因素導致人工難以接近，這些本身的困難加之新建設計又缺少對退役的考慮，這就等於雪上加霜、難上加難。

商用核燃料後處理廠今後退役將面臨同樣的問題，而且處境會更加惡劣，因為燃耗變深了，早期後處理廠處理的燃料元件輻照時間短，而動力堆的輻照時間長，且處理通過量較之前增大，這就帶來了放射性裂變產物的增多，比放射性活度更高，放射性後移給反應堆後段的各項操作都帶來了更多、更大的困難，例如禁止防護體變厚了，隨之而來的是鋼筋混凝土更難拆了，工藝設備尺寸加大，設備機械結構複雜，加之接觸的放射性水平更高，這將使強放射性區域設備的拆除難度增大，增加了遙控拆除操作的可能性。這些區域和設備應該如何退役，沒有相應的退役預案。

設計展望

核燃料後處理廠新建最佳化設計展望

（1）新建最佳化設計的實現途徑

針對新建後處理廠便於退役的考慮，該如何納入現行設計程式。首先，應立足於退役經驗，由退役專業向新建各專業介紹退役概念，以及如何做好工程退役。其次，退役專業提出新建設計便於退役的總體內容與要求，使新建後處理設計的科技工作者熟悉如何方便退役的設計思路和要求，在此基礎上開展新建設計。之後，在退役專業取得新建設計方案後，制定相應的退役預案，最後向新建設計主工藝及相關專業提出具體的最佳化設計要求，對建設方案進行最佳化、改進。如此經過疊代設計的過程，最終實現設計最佳化。

針對後處理工程建設方案的內容與要求。建設內容應包含有利於方便最終退役的物資或現場條件的提供及準
備。如果工廠在設計與建造階段不具備該現場條件，將導致最終退役困難，則應當在工程初期提供條件，並包含對此類事項的考慮。為了確保上述現場條件、物資等事項儘可能的考慮周全，因此建議在建設方案中應當包括與放射性子項、系統與設備相對應的退役方案。新建設計中包含的退役方案建議稱為退役預案，因為此時尚沒有真正的源項作為基準，設施也不是最終的退役狀態。為了便於提出明確、且可行的最佳化設計要求，制定退役預案的內容和深度，建議與退役初步設計階段編制的實施方案的內容與深度相等同。

針對新建設施便於退役的最佳化設計在時機選擇上應如何考慮。借鑑國外便於退役的最佳化設計經驗，結合我國核燃料後處理建設項目審批程式和設計程式，建議我國核燃料後處理廠新建設計便於退役的最佳化設計時機應在項目可行性研究階段，且不應遲於該階段開展便於退役的最佳化設計工作，從而確保諸如投資、面積等關鍵性指標涵蓋設計最佳化的內容。

（2）確定新建最佳化設計的原則

以上探討給出了核燃料後處理廠最佳化設計的一種實現途徑，可融入到現行的核放化類工程的新建設計與策劃程式中。為了確定便於退役新建設計的總體內容與要求，進而需要確定總體設計的原則與界面。

便於退役的最佳化設計第一原則：最佳化設計內容與要求應當確保設施具備良好的工藝運行功能，這是前提，使設施具備便於退役的功能和條件在任何情況下都應當服從於這個先決條件。在疊代設計過程中，要平衡處理好這兩種功能相互矛盾的關係，不能作簡單的加減法取捨，由於工程需求始終牽引方案的導向，因此，要研究後處理廠設計方法，將最佳化設計的總體要求看作是更為可取的設計實踐。

便於退役的最佳化設計第二原則：針對那些如果在建造階段未考慮包含的事項或未提供廠房條件，將會給未來退役造成難以解決的問題或困難，建議應當對此類內容開展便於退役的最佳化設計。針對那些如果建造階段未考慮，但不會影響未來退役難以開展工作的事項或廠房條件，建議應當由退役階段考慮。只有在最佳化設計原則中給出劃分建設與退役二者之間界面的判據，才能理清和解決最佳化設計涵蓋範圍容易糾纏不清的關係。

便於退役的最佳化設計原則還應當遵循ALARA（合理可行且儘量低）原則、廢物最小化原則、易於去污和便於
拆除原則等，具體原則落實在設計團隊各相關專業的設計之中。

（3）確定新建最佳化設計的總體內容和要求

針對後處理廠建造和設計階段便於退役的總體內容與要求，如何確定。對早期遺留後處理廠退役典型的難點區域進行剖析，如：強放設備室，大型廢液貯槽，管道與管溝，箱室類設備等，發現上述廠房區域或工藝裝備在退役時採用遙控拆除的可能性較大，隨之帶來拆除技術的複雜程度顯著增大。除此以外，廠房的其它區域，在以往退役實踐中，也都暴露了一些設計特點引起的困難，為了給日後退役涉及的源項調查、廢物回取、系統去污和設備拆除時提供便利條件，結合上述退役活動各環節常採用的技術路線、退役裝備及操作工藝，對下述內容提出最佳化設計要求：

廠區周邊環境（廠房外的周邊環境；廠房外空地；地下通道和地下結構空間；屋頂和牆面；廠房內部和建築結構）。

廠房內部（有毒有害物質的使用情況；大型/重型設備的布置；禁止牆和防護樓板）。

系統和設備（停閉過渡期的系統狀態；切斷公用、服務系統與其他設施的聯繫；管道和管溝；貯槽；沉澱物聚集區；分析實驗室；箱室類設備；熱室；設備室）。

污染控制（牆、地面和頂棚；地坑和排水；可去污的能力）。

源項調查。

以上給出了最佳化設計總體思路的內容框架，在設計和策劃實踐中可結合新建後處理工程內容在此基礎上調整增減。