核燃料后處理工程放化工程

核燃料后處理廠便于退役的新建優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)代在發(fā)展、新形勢在逼人。核燃料后處理廠便于退役的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)導(dǎo)則尚未出臺(tái)，由于沒有明確的要求作為設(shè)計(jì)遵循的依據(jù)和指導(dǎo)，具體設(shè)計(jì)實(shí)踐及要求的認(rèn)識(shí)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(jīng)驗(yàn)

國外同類型工程新建優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)概述

國外掌握先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)國家在發(fā)展退役事業(yè)中有兩個(gè)重要經(jīng)驗(yàn)不容忽視，一方面針對現(xiàn)有核設(shè)施退役非常重視和發(fā)展退役相關(guān)技術(shù)，做好眼前工作；另一方面針對新建核設(shè)施非常重視將“設(shè)計(jì)特點(diǎn)導(dǎo)致的固有病癥”及

時(shí)反饋到前端的建造階段，提出退役預(yù)案，改進(jìn)和優(yōu)化新建設(shè)計(jì)，為未來退役做好鋪墊和準(zhǔn)備。經(jīng)驗(yàn)表明很多“病

癥、頑疾”如果早期預(yù)防，其實(shí)是可以避免的。我國在核退役技術(shù)領(lǐng)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(shù)，通過引進(jìn)、消化和吸收通過最終實(shí)現(xiàn)掌握技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。

國外在新建設(shè)計(jì)階段，都有退役專業(yè)、退役專家的參與，由退役人士提出設(shè)計(jì)要求，這種迭代和優(yōu)化設(shè)計(jì)的互動(dòng)活動(dòng)，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(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來源于最終退役獲得的經(jīng)驗(yàn)反饋，設(shè)計(jì)和建造階段重點(diǎn)從廠址選擇、總平面布置、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)及輻射分區(qū)等方面出發(fā)，在確保工廠正常運(yùn)行狀態(tài)的前提下，同時(shí)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(xiàng)調(diào)查、去污和拆除，以及有利于放射性廢物管理等退役內(nèi)容和要求上，提出具體的物資準(zhǔn)備和應(yīng)預(yù)留的廠房條件。

核燃料后處理工程國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)后處理廠退役難點(diǎn)及現(xiàn)狀分析

我國大型核軍工設(shè)施退役治理專項(xiàng)工作已進(jìn)展將近三十年，積累了不少退役方面設(shè)計(jì)、實(shí)施和管理方面的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)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(shè)施之中當(dāng)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(fù)雜；（2）工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜；（3）源項(xiàng)水平高、源分布不均勻且輻射場水平很高。上述因素導(dǎo)致人工難以接近，這些本身的困難加之新建設(shè)計(jì)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(huì)更加惡劣，因?yàn)槿己淖兩盍?，早期后處理廠處理的燃料元件輻照時(shí)間短，而動(dòng)力堆的輻照時(shí)間長，且處理通過量較之前增大，這就帶來了放射性裂變產(chǎn)物的增多，比放射性活度更高，放射性后移給反應(yīng)堆后段的各項(xiàng)操作都帶來了更多、更大的困難，例如屏蔽防護(hù)體變厚了，隨之而來的是鋼筋混凝土更難拆了，工藝設(shè)備尺寸加大，設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之接觸的放射性水平更高，這將使強(qiáng)放射性區(qū)域設(shè)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(shè)備應(yīng)該如何退役，沒有相應(yīng)的退役預(yù)案。

核燃料后處理工程設(shè)計(jì)展望

核燃料后處理廠新建優(yōu)化設(shè)計(jì)展望

（1）新建優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)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(shè)計(jì)程序。首先，應(yīng)立足于退役經(jīng)驗(yàn)，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(shè)計(jì)便于退役的總體內(nèi)容與要求，使新建后處理設(shè)計(jì)的科技工作者熟悉如何方便退役的設(shè)計(jì)思路和要求，在此基礎(chǔ)上開展新建設(shè)計(jì)。之后，在退役專業(yè)取得新建設(shè)計(jì)方案后，制定相應(yīng)的退役預(yù)案，最后向新建設(shè)計(jì)主工藝及相關(guān)專業(yè)提出具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，對建設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。如此經(jīng)過迭代設(shè)計(jì)的過程，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

針對后處理工程建設(shè)方案的內(nèi)容與要求。建設(shè)內(nèi)容應(yīng)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(zhǔn)

備。如果工廠在設(shè)計(jì)與建造階段不具備該現(xiàn)場條件，將導(dǎo)致最終退役困難，則應(yīng)當(dāng)在工程初期提供條件，并包含對此類事項(xiàng)的考慮。為了確保上述現(xiàn)場條件、物資等事項(xiàng)盡可能的考慮周全，因此建議在建設(shè)方案中應(yīng)當(dāng)包括與放射性子項(xiàng)、系統(tǒng)與設(shè)備相對應(yīng)的退役方案。新建設(shè)計(jì)中包含的退役方案建議稱為退役預(yù)案，因?yàn)榇藭r(shí)尚沒有真正的源項(xiàng)作為基準(zhǔn)，設(shè)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(shè)計(jì)要求，制定退役預(yù)案的內(nèi)容和深度，建議與退役初步設(shè)計(jì)階段編制的實(shí)施方案的內(nèi)容與深度相等同。

針對新建設(shè)施便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)在時(shí)機(jī)選擇上應(yīng)如何考慮。借鑒國外便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國核燃料后處理建設(shè)項(xiàng)目審批程序和設(shè)計(jì)程序，建議我國核燃料后處理廠新建設(shè)計(jì)便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)應(yīng)在項(xiàng)目可行性研究階段，且不應(yīng)遲于該階段開展便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，從而確保諸如投資、面積等關(guān)鍵性指標(biāo)涵蓋設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容。

（2）確定新建優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則

以上探討給出了核燃料后處理廠優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種實(shí)現(xiàn)途徑，可融入到現(xiàn)行的核放化類工程的新建設(shè)計(jì)與策劃程序中。為了確定便于退役新建設(shè)計(jì)的總體內(nèi)容與要求，進(jìn)而需要確定總體設(shè)計(jì)的原則與界面。

便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)第一原則：優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求應(yīng)當(dāng)確保設(shè)施具備良好的工藝運(yùn)行功能，這是前提，使設(shè)施具備便于退役的功能和條件在任何情況下都應(yīng)當(dāng)服從于這個(gè)先決條件。在迭代設(shè)計(jì)過程中，要平衡處理好這兩種功能相互矛盾的關(guān)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(dǎo)向，因此，要研究后處理廠設(shè)計(jì)方法，將優(yōu)化設(shè)計(jì)的總體要求看作是更為可取的設(shè)計(jì)實(shí)踐。

便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)第二原則：針對那些如果在建造階段未考慮包含的事項(xiàng)或未提供廠房條件，將會(huì)給未來退役造成難以解決的問題或困難，建議應(yīng)當(dāng)對此類內(nèi)容開展便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對那些如果建造階段未考慮，但不會(huì)影響未來退役難以開展工作的事項(xiàng)或廠房條件，建議應(yīng)當(dāng)由退役階段考慮。只有在優(yōu)化設(shè)計(jì)原則中給出劃分建設(shè)與退役二者之間界面的判據(jù)，才能理清和解決優(yōu)化設(shè)計(jì)涵蓋范圍容易糾纏不清的關(guān)系。

便于退役的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則還應(yīng)當(dāng)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(shí)在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)各相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)之中。

（3）確定新建優(yōu)化設(shè)計(jì)的總體內(nèi)容和要求

針對后處理廠建造和設(shè)計(jì)階段便于退役的總體內(nèi)容與要求，如何確定。對早期遺留后處理廠退役典型的難點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行剖析，如：強(qiáng)放設(shè)備室，大型廢液貯槽，管道與管溝，箱室類設(shè)備等，發(fā)現(xiàn)上述廠房區(qū)域或工藝裝備在退役時(shí)采用遙控拆除的可能性較大，隨之帶來拆除技術(shù)的復(fù)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(shí)踐中，也都暴露了一些設(shè)計(jì)特點(diǎn)引起的困難，為了給日后退役涉及的源項(xiàng)調(diào)查、廢物回取、系統(tǒng)去污和設(shè)備拆除時(shí)提供便利條件，結(jié)合上述退役活動(dòng)各環(huán)節(jié)常采用的技術(shù)路線、退役裝備及操作工藝，對下述內(nèi)容提出優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)空間；屋頂和墻面；廠房內(nèi)部和建筑結(jié)構(gòu)）。

廠房內(nèi)部（有毒有害物質(zhì)的使用情況；大型/重型設(shè)備的布置；屏蔽墻和防護(hù)樓板）。

系統(tǒng)和設(shè)備（停閉過渡期的系統(tǒng)狀態(tài)；切斷公用、服務(wù)系統(tǒng)與其他設(shè)施的聯(lián)系；管道和管溝；貯槽；沉淀物聚集區(qū)；分析實(shí)驗(yàn)室；箱室類設(shè)備；熱室；設(shè)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(xiàng)調(diào)查。

以上給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)總體思路的內(nèi)容框架，在設(shè)計(jì)和策劃實(shí)踐中可結(jié)合新建后處理工程內(nèi)容在此基礎(chǔ)上調(diào)整增減。2100433B

第1章　緒論

1.1　核燃料循環(huán)

1.2　反應(yīng)堆乏燃料元件的基本特性

1.3　核燃料后處理的任務(wù)

1.4　核燃料后處理廠的特點(diǎn)

1.5　核燃料后處理工藝發(fā)展簡史

復(fù)習(xí)思考題

第2章　溶劑萃取工藝的化學(xué)原理

2.1　錒系元素與裂片元素的水溶液化學(xué)

2.2　磷酸三丁酯的萃取性能

2.3　有機(jī)溶劑的降解及其對萃取工藝的影響

2.4　多級(jí)逆流萃取－洗滌過程及其定量描述

復(fù)習(xí)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(yīng)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(yùn)輸與貯存

復(fù)習(xí)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(shè)備

4.4　鈾钚共萃取料液的制備

復(fù)習(xí)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(fù)習(xí)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(zhì)

6.7　鈾钚氧化物混合燃料的制備

6.8　工藝設(shè)備中聚積的草酸钚（Ⅳ）沉淀及含钚有機(jī)相的處理

復(fù)習(xí)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(chǎn)二氧化鈾

復(fù)習(xí)思考題

第8章　溶劑萃取循環(huán)的主要設(shè)備

8.1　對溶劑萃取設(shè)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(shè)備

復(fù)習(xí)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(shù)

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(fù)習(xí)思考題

附錄

參考文獻(xiàn)

本書全面、系統(tǒng)地介紹了核燃料后處理工程的科學(xué)管理、技術(shù)細(xì)節(jié)、尚存問題及研究前沿，核燃料循環(huán)概念、各種反應(yīng)堆乏燃料元件的基本特性、核燃料后處理的任務(wù)、核燃料后處理廠的特點(diǎn)、核燃料后處理工藝發(fā)展簡史，溶劑萃取工藝的化學(xué)原理，乏燃料元件的類型、運(yùn)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(shè)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(hù)與核臨界安全控制。

核燃料后處理是裂變核能可持續(xù)利用的關(guān)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(hù)專業(yè)的主干課教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的選修課教材。

核工業(yè)中，通常是指從后處理中提取的鈾、懷和其他產(chǎn)品中去除裂變產(chǎn)物的程度。去污程度用去污系數(shù)表示罐(f'eeci adjuwtment tatty)。進(jìn)行料液調(diào)制工作的設(shè)備為調(diào)料。月J來調(diào)節(jié)料液的酸度、金屬濃度和價(jià)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(yù)處理和料液的調(diào)節(jié)。

高填方路基后處理技術(shù)，是一種新型路基處理技術(shù)，在已進(jìn)行全部或部分填方路基施工的標(biāo)高處，施工無砂混凝土小樁、CFG樁，然后再進(jìn)行后填路基或墊層施工?！稁r土工程新技術(shù)及工程應(yīng)用叢書：高填方路基后處理及工程應(yīng)用》的研究主要包括三個(gè)方面：高填方路基后處理技術(shù)作用機(jī)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(kuò)寬工程中的應(yīng)用。

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

《巖土工程新技術(shù)及工程應(yīng)用叢書：高填方路基后處理及工程應(yīng)用》適合從事巖土工程的技術(shù)人員、施工人員及管理人員參考學(xué)習(xí)。