乏燃料溶解

切斷后的元件和去殼后的的核燃料芯體一般用硝酸溶解，燒結(jié)的二氧化钚、釷和二氧化釷在硝酸中溶解緩慢，可以加入氟離子作催化劑，以便加快溶解過程，即使如此，氧化釷在硝酸中的溶解仍是緩慢的。對(duì)鈾-鋁合金元件可用硝酸溶解，但需以硝酸汞催化劑使鋁溶解加快，亦可用氫氧化鈉-硝酸鈉溶液將鋁溶去，再用硝酸的溶解鈾。

乏燃料溶解包括兩個(gè)部分:一是去殼;二是溶芯。對(duì)于生產(chǎn)堆元件國外均采用化學(xué)去殼法。對(duì)于鋁合金殼均采用堿溶解的方法。

鋁是一種兩性金屬，它既溶于酸，又能深于堿，而鈾則不溶于堿。因此元件的鋁包殼通?？捎脷溲趸c溶解。鋁殼與氫氧化鈉發(fā)生如下反應(yīng):

2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H1↑

氫氣與空氣混合，在濃度為4-75%(體積)的范圍內(nèi)，達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)可引起爆炸。為了保證過程的安全，需盡量減少反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣量。在氫氧化鈉溶液中加入適量的硝酸鈾，可將上述反應(yīng)生成的氫氣抑制在最小值。其近似的總反應(yīng)為:

Al+0.85NaOH+1.05NaNo3→NaAl2+0.9NaNo2+0.15NH3↑+0.2H2O

習(xí)慣上稱氫氧化鈉與硝酸鈉的混合液為混合堿。它與鋁殼反應(yīng)生成的氨氣與空氣混合，在濃度為15.7-27.4%(體積)的范圍內(nèi)也有爆炸的危險(xiǎn)，但爆炸限比氫氣窄得多，因而較易控制。所以用堿深解鋁殼時(shí)都加入硝酸鈉。

先在溶解器內(nèi)加一定量的潤濕水(上一批元件去殼后的漂洗水)，再加入元件和濃混合堿，通入稀釋空氣和攪拌空氣，通過溶解器夾套用蒸汽加熱升溫至沸點(diǎn)。鋁殼完全溶解所需的時(shí)間是通過實(shí)驗(yàn)確定的。溶殼完畢后，向溶解器夾套通入冷卻水，待降至50℃后，將偏鋁酸鈉廢液從溶解器中轉(zhuǎn)出，并送至廢水處理和貯存廠房。然后用去離子水漂洗鈾芯，漂洗水抽出后留作下批元件去殼時(shí)的稀釋水(即潤濕水)。

包殼有鋁包殼、不銹鋼包殼、鋯或鋯合金包殼等;燃料芯的材料有鈾燃料(金屬鈾，二氧化鈾，鈾合金，陶瓷體)、钚燃料、釷燃料等不同類型。對(duì)于不同的燃料芯，以及考慮到采用的化學(xué)分離過程中的特殊要求，所用的溶解方法也不相同。