核燃料后處理工程

本書全面、系統(tǒng)地介紹了核燃料后處理工程的科學管理、技術細節(jié)、尚存問題及研究前沿，核燃料循環(huán)概念、各種反應堆乏燃料元件的基本特性、核燃料后處理的任務、核燃料后處理廠的特點、核燃料后處理工藝發(fā)展簡史，溶劑萃取工藝的化學原理，乏燃料元件的類型、運輸、貯存及后處理工藝的基本過程，乏燃料元件的首端處理，鈾钚共去污分離循環(huán)，钚的凈化循環(huán)和尾端處理，鈾的凈化循環(huán)和尾端處理，溶劑萃取循環(huán)的主要設備，放射性三廢的處理與處置，后處理廠的監(jiān)測手段，輻射防護與核臨界安全控制。

核燃料后處理廠便于退役的新建優(yōu)化設計展望

大型新建核放化工程便于退役總體基本思路這一問題的提出，是基于在我國的核工業(yè)走入迅速發(fā)展階段，新建核電、乏燃料后處理工程日新月異的形勢下，時代在發(fā)展、新形勢在逼人。核燃料后處理廠便于退役的標準和設計導則尚未出臺，由于沒有明確的要求作為設計遵循的依據(jù)和指導，具體設計實踐及要求的認識也沒有統(tǒng)一，以上問題迫在眉睫急待解決。

核燃料后處理工程國外經驗

國外同類型工程新建優(yōu)化設計經驗概述

國外掌握先進核燃料循環(huán)技術國家在發(fā)展退役事業(yè)中有兩個重要經驗不容忽視，一方面針對現(xiàn)有核設施退役非常重視和發(fā)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癥”及

時反饋到前端的建造階段，提出退役預案，改進和優(yōu)化新建設計，為未來退役做好鋪墊和準備。經驗表明很多“病

癥、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(fā)展思路，亦可循此途徑追趕優(yōu)秀的退役理念和技術，通過引進、消化和吸收通過最終實現(xiàn)掌握技術，最終實現(xiàn)我們的目標。

國外在新建設計階段，都有退役專業(yè)、退役專家的參與，由退役人士提出設計要求，這種迭代和優(yōu)化設計的互動活動，對方便未來退役是非常必要和重要的。國外核燃料后處理廠新建優(yōu)化設計經驗來源于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(qū)等方面出發(fā)，在確保工廠正常運行狀態(tài)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、便于源項調查、去污和拆除，以及有利于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。

核燃料后處理工程國內現(xiàn)狀

國內后處理廠退役難點及現(xiàn)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(zhàn)。

早期核燃料后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，其原因在于：（1）通常廠房布置緊湊，空間環(huán)境復雜；（2）工藝設備結構復雜；（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，這就等于雪上加霜、難上加難。

商用核燃料后處理廠今后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，早期后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，放射性后移給反應堆后段的各項操作都帶來了更多、更大的困難，例如屏蔽防護體變厚了，隨之而來的是鋼筋混凝土更難拆了，工藝設備尺寸加大，設備機械結構復雜，加之接觸的放射性水平更高，這將使強放射性區(qū)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(qū)域和設備應該如何退役，沒有相應的退役預案。

核燃料后處理工程設計展望

核燃料后處理廠新建優(yōu)化設計展望

（1）新建優(yōu)化設計的實現(xiàn)途徑

針對新建后處理廠便于退役的考慮，該如何納入現(xiàn)行設計程序。首先，應立足于退役經驗，由退役專業(yè)向新建各專業(yè)介紹退役概念，以及如何做好工程退役。其次，退役專業(yè)提出新建設計便于退役的總體內容與要求，使新建后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。之后，在退役專業(yè)取得新建設計方案后，制定相應的退役預案，最后向新建設計主工藝及相關專業(yè)提出具體的優(yōu)化設計要求，對建設方案進行優(yōu)化、改進。如此經過迭代設計的過程，最終實現(xiàn)設計優(yōu)化。

針對后處理工程建設方案的內容與要求。建設內容應包含有利于方便最終退役的物資或現(xiàn)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(xiàn)場條件，將導致最終退役困難，則應當在工程初期提供條件，并包含對此類事項的考慮。為了確保上述現(xiàn)場條件、物資等事項盡可能的考慮周全，因此建議在建設方案中應當包括與放射性子項、系統(tǒng)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(tài)。為了便于提出明確、且可行的優(yōu)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。

針對新建設施便于退役的優(yōu)化設計在時機選擇上應如何考慮。借鑒國外便于退役的優(yōu)化設計經驗，結合我國核燃料后處理建設項目審批程序和設計程序，建議我國核燃料后處理廠新建設計便于退役的優(yōu)化設計時機應在項目可行性研究階段，且不應遲于該階段開展便于退役的優(yōu)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優(yōu)化的內容。

（2）確定新建優(yōu)化設計的原則

以上探討給出了核燃料后處理廠優(yōu)化設計的一種實現(xiàn)途徑，可融入到現(xiàn)行的核放化類工程的新建設計與策劃程序中。為了確定便于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。

便于退役的優(yōu)化設計第一原則：優(yōu)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，使設施具備便于退役的功能和條件在任何情況下都應當服從于這個先決條件。在迭代設計過程中，要平衡處理好這兩種功能相互矛盾的關系，不能作簡單的加減法取舍，由于工程需求始終牽引方案的導向，因此，要研究后處理廠設計方法，將優(yōu)化設計的總體要求看作是更為可取的設計實踐。

便于退役的優(yōu)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于退役的優(yōu)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。只有在優(yōu)化設計原則中給出劃分建設與退役二者之間界面的判據(jù)，才能理清和解決優(yōu)化設計涵蓋范圍容易糾纏不清的關系。

便于退役的優(yōu)化設計原則還應當遵循ALARA（合理可行且盡量低）原則、廢物最小化原則、易于去污和便于

拆除原則等，具體原則落實在設計團隊各相關專業(yè)的設計之中。

（3）確定新建優(yōu)化設計的總體內容和要求

針對后處理廠建造和設計階段便于退役的總體內容與要求，如何確定。對早期遺留后處理廠退役典型的難點區(qū)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(fā)現(xiàn)上述廠房區(qū)域或工藝裝備在退役時采用遙控拆除的可能性較大，隨之帶來拆除技術的復雜程度顯著增大。除此以外，廠房的其它區(qū)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，為了給日后退役涉及的源項調查、廢物回取、系統(tǒng)去污和設備拆除時提供便利條件，結合上述退役活動各環(huán)節(jié)常采用的技術路線、退役裝備及操作工藝，對下述內容提出優(yōu)化設計要求：

廠區(qū)周邊環(huán)境（廠房外的周邊環(huán)境；廠房外空地；地下通道和地下結構空間；屋頂和墻面；廠房內部和建筑結構）。

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

系統(tǒng)和設備（停閉過渡期的系統(tǒng)狀態(tài)；切斷公用、服務系統(tǒng)與其他設施的聯(lián)系；管道和管溝；貯槽；沉淀物聚集區(qū)；分析實驗室；箱室類設備；熱室；設備室）。

污染控制（墻、地面和頂棚；地坑和排水；可去污的能力）。

源項調查。

以上給出了優(yōu)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后處理工程內容在此基礎上調整增減。2100433B

核燃料后處理是裂變核能可持續(xù)利用的關鍵環(huán)節(jié)。本書可作為高等院校核工程專業(yè)、核化工專業(yè)、核燃料工程專業(yè)及環(huán)境保護專業(yè)的主干課教材，也可作為相關專業(yè)的選修課教材。

第1章　緒論

1.1　核燃料循環(huán)

1.2　反應堆乏燃料元件的基本特性

1.3　核燃料后處理的任務

1.4　核燃料后處理廠的特點

1.5　核燃料后處理工藝發(fā)展簡史

復習思考題

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

復習思考題

第3章　核燃料元件的類型及后處理工藝的基本過程

3.1　不同類型反應堆乏燃料元件對后處理工藝的影響

3.2　核燃料后處理工藝原理流程

3.3　乏燃料元件的運輸與貯存

復習思考題

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　鈾钚共萃取料液的制備

復習思考題

第5章　鈾钚共去污－分離循環(huán)

5.1　鈾钚共去污－分離工藝過程

5.2　鈾钚共萃取共去污1A槽（柱）

5.3　鈾钚分離1B槽（柱）

5.4　鈾的反萃取1C槽（柱）

復習思考題

第6章　钚的凈化循環(huán)和尾端處理

6.1　概述

6.2　钚的第二萃取凈化循環(huán)

6.3　草酸钚（Ⅳ）的沉淀

6.4　幾種沉淀钚的方法比較

6.5　草酸钚（Ⅳ）的煅燒

6.6　二氧化钚的性質

6.7　鈾钚氧化物混合燃料的制備

6.8　工藝設備中聚積的草酸钚（Ⅳ）沉淀及含钚有機相的處理

復習思考題

第7章　鈾的凈化循環(huán)和尾端處理

7.1　概述

7.2　鈾的萃取凈化循環(huán)

7.3　硅膠吸附法凈化鈾

7.4　硝酸鈾酰的脫硝與還原

7.5　一步法脫硝－還原生產二氧化鈾

復習思考題

第8章　溶劑萃取循環(huán)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　脈沖萃取柱

8.4　離心萃取器

8.5　其他設備

復習思考題

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　污溶劑的凈化與再生

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

復習思考題

附錄

參考文獻

核工業(yè)中，通常是指從后處理中提取的鈾、懷和其他產品中去除裂變產物的程度。去污程度用去污系數(shù)表示罐(f'eeci adjuwtment tatty)。進行料液調制工作的設備為調料。月J來調節(jié)料液的酸度、金屬濃度和價態(tài)，以滿足}}rrex流程分離工藝的要求。后處理中還包 括對萃取料液的預處理和料液的調節(jié)。

高填方路基后處理技術，是一種新型路基處理技術，在已進行全部或部分填方路基施工的標高處，施工無砂混凝土小樁、CFG樁，然后再進行后填路基或墊層施工?！稁r土工程新技術及工程應用叢書：高填方路基后處理及工程應用》的研究主要包括三個方面：高填方路基后處理技術作用機理研究、高填方路基變剛度后處理研究、高填方路基后處理在擴寬工程中的應用。

除了理論研究成果，作者還詳細講述了高填方路基后處理技術在黃土地區(qū)的應用，變剛度后處理路基技術的工程實例，以及后處理技術在擴寬改造工程、軟土地基、膨脹土地基、加固處理既有構筑物地基中的應用。

《巖土工程新技術及工程應用叢書：高填方路基后處理及工程應用》適合從事巖土工程的技術人員、施工人員及管理人員參考學習。