ПЕРЕРАБОТКА НЕКОНДИЦИОННЫХ ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК

СЕВЕРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ПЕРЕРАБОТКА НЕКОНДИЦИОННЫХ
ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК UO2
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Фиськов А.А., Хохлов В.А., Макасеев А.Ю.
АКТУАЛЬНОСТЬ
На предприятиях, производящих топливные сборки
накопилось
значительное
количество
некондиционных топливных таблеток UO2
Существующие способы переработки сложны в
аппаратурном оформлении и растянуты во времени
ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
Разработать одностадийный плазмохимический
процесс,
позволяющий
перерабатывать
некондиционное
ядерное
топливо
в
порошкообразный диоксид урана, пригодный для
повторного прессования топливных таблеток
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ
НЕКОНДИЦИОННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
Генерация
Генерация
пароводянной
пароводянной
плазмы
4000плазмы
- 4500 K
4000 - 4500 K
Спирт
Приготовление
Приготовление
исходного
исходного
раствора
раствора
Измельчение
Измельчение
некондиционных
некондиционных
таблеток UO2
таблеток UO2
HNO3
(5-10% )
Плазмохимическая
Плазмохимическая
денитрация
денитрация
1200 -1800 K
1200 -1800 K
Сбросные
газы
NO, NO2 и H 2O
Сепарация
Сепарация
твердых
продуктов
твердых продуктов
500 - 600 K
500 - 600 K
Готовые
Готовые
таблетки
таблетки
UO2
UO2
Конденсация
Конденсация
разбавленной
разбавленной
HNO3 (10% )
HNO3 (10% )
Мокрое
Мокрое
улавливание
улавливание
оксидов
азота в
оксидов
скруббереазота
600С0 в
скруббере 60 С
Санитарная
Санитарная
очистка
NOочистка
и NO2
NO и NO
2
В атмосферу
CO(NO2)2
АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
UO2(NO3)2.xH2O → NO + NO2 + UO2 + 3/2O2 + xH2O
NO + NO2 + CO(NH2)2 = 2N2 + CO2 + 2H2O
1 - Смеситель; 2 - Емкость с исходным раствором; 3а,3 - реакционная и охлаждающая зоны
плазмохимического реактора; 4 - Три электродуговых плазмотрона; 5 - Распылитель рабочего
раствора; 6 - Циклон; 7 - Металлокерамический фильтр; 8 – Конденсатор разбавленной азотной
кислоты; 9 - Скруббер; 10 - Сборники растворов HNO3; 11 - Абсорбер - нейтрализатор NO и NO2;
12 -Подогреватель рабочего раствора; 13 - Насосы; 14 - Фильтр Петрянова; а - Место
пробоотбора; 15 – Дезинтегратор.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ
ОПЫТНОЙ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Характеристики и параметры установки
Число плазмотронов
Суммарная мощность трех плазмотронов, кВт
Значение
3
120
Расход исходного раствора, л/ч
10-20
Производительность установки по оксидам
урана, кг/ч
1,5-3,5
Расход плазмообразующего газа (азота), нм3/ч
20-30
Расход распыляемого газа (азот), нм3/л раствора
0,25-0,5
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
НЕКОНДИЦИОННОГО ТОПЛИВА
Рабочая
мощность,
кВт
Расход
раствора,
л/час
Расход
восстановителя,
моль C2H5OH/моль UO2
Индекс “х”
в UOx
90
16
8,4
2,51
110
17
16,8
2,13
120
11
16,8
2,08
140
25
16,8
2,29
ВЫВОДЫ
Разработана компактная, производительная
и
практически
безотходная
плазмохимическая
технология
переработки
некондиционных
топливных таблеток;
В процессе переработки материал не загрязняется;
Расчетно
показана
и
экспериментально
подтверждена
возможность
плазмохимического
получения
оксидов
урана,
требуемого
стехиометрического
состава
UO(2-2,5)
при
использовании восстановителя.
Спасибо за внимание!