[发明专利]用于核燃料脱壳的方法和利用包壳变形的粉碎机

说明书

技术领域

本发明的主题是一种用于从包壳中释放核燃料的方法和一种用于通过对包壳实施变形而粉碎处于密实状态的该燃料的机器。

背景技术

核燃料的处理和回收通常包括剪切所述包壳以使剪切所释放的燃料和保持容纳在片状的被剪切的包壳(也称为壳体)中的燃料在硝酸中溶解。

关于非放射性的MOX、RNR或LWR燃料的包壳，以前期望通过使包壳的燃料含量排空来分离包壳和燃料，这是因为燃料不容易与壳体一起溶解，并且另外芯块形式的燃料在溶解处理之前必须粉碎，以通过增大酸侵蚀的表面积来改善这种处理。

一种用于核燃料脱壳的常规方法包括使用工具打开包壳，然后倾斜所述包壳使得燃料能够漏出。然而在许多情况下存在困难，特别是当燃料芯块与包壳具有很小的间隙(小于约0.2mm)时，如果他们已经在包壳和脱壳之间膨胀，或者如果他们已经变得碎裂，破裂的渣屑导致包壳内的芯块堵塞。结果，芯块不能在倾斜包壳时得到释放。

其他脱壳方法已经取得了专利权。人们可能提到文件HU-A-48046(经过摘要XP 002 469 759获得)、EP-A-0 169 129或FR-A-1 452 479。这几份文件使用辊子对包壳实施塑性变形以产生接触压力，导致包壳材料粉碎以减小其厚度以及相关地增大其直径。根据这些专利，仍保持密实的燃料的间隙增大，由此便于燃料的释放。然而，这些方法首先取决于包壳内存在处于密实状态的连续芯块，其次取决于芯块在减小包壳的厚度所需要的滚轧压力的影响下仍保持密实状态(完整的芯块)。这些方法因此在存在易碎芯块时可能仍然不能胜任，这些易碎芯块的直径是不均匀的和/或这些易碎芯块在包壳中碎裂，因此导致在这些点处的减小厚度的包壳变劣或中断这些点处的包壳厚度的减小，并因此中断包壳直径的期望增加，并且导致包壳形状的不规则并由此因燃料拥挤而形成燃料释放的进一步障碍。

适当施用这些方法的另一重要条件是打开包壳以使燃料释放的切割必须与第一燃料芯块齐平以免辊子压力在这个开口处产生缩颈，这将阻碍芯块的释放。即使开口和燃料的端部之间的距离小到0.5或1米，也能确定该收缩。还有，开口通常开在距离燃料一定距离处，燃料可能损坏与其接触的切割工具，并且燃料的端部无论如何都是很难确定的：因此发生收缩，并且这将阻碍燃料的释放。

文件JP-A-63 182 559描述了燃料包壳穿过多对相当紧密地放置的辊子，由此使包壳成为非常显著的椭圆形以粉碎燃料，即使其从被分隔成正常形状的芯块的密实状态变成芯块被碎裂成小块或粉末的破碎状态。这种方法的一个缺点是由最后一对辊子所进行的椭圆化是决定性的，并且如果粉碎不彻底，还可能因此危及燃料的释放。

发明内容

本发明提出了用于核燃料脱壳的改进方法，该方法需要包壳变形，变形的程度足以粉碎初始处于密实状态的燃料。本发明的特点在于，包壳的段的变形不是决定性的，恰恰相反，包壳的段的变形在最后一步减小了以便至少在很大程度上恢复包壳的原始圆形(处理后包壳直径的变化小于0.05mm)。这两重原始化在保证燃料移除与以前已知方法相比是非常改进的方面发挥重要作用。

本发明的一个方面因此是一种用于核燃料脱壳的方法，所述燃料处于密实状态，所述方法包括由将包壳放到使包壳变形的机器中，所述机器利用经过多个周期的重复椭圆化引起包壳塑性变形所组成的步骤，其特征在于，经过多个周期的椭圆化是从一个周期到另一个周期地逐渐增加，然后递减，以便粉碎燃料却使包壳保持原始的圆形形状。

椭圆化是初始圆形段经过压扁变形成椭圆形。椭圆化周期对应包壳的半圈(包壳被放置成恒速旋转)，从而由辊子进行变形的包壳的段的每个点达到辊子经过一个周期所形成的限定的椭圆形的最大半径和最小半径。强椭圆化对应使一段包壳更加扁平。当包壳在辊子之间移动时，递增椭圆化对应于当一段包壳在辊子之间移动时，使同一段包壳从一个周期到另一个周期地渐增地更加扁平，并且相反地递减椭圆化对应于从一个周期到另一个周期地渐减地减小扁平。当所述段的一个点经过椭圆形的最大半径或最小半径时，可以限定一个周期内的最大椭圆化。椭圆化能够使用任意标准测量，说明椭圆形的最大半径和最小半径之间的差或比，或者这些半径中的一个与变形前圆形形状的初始半径之间的差或比。

椭圆化优选使用相当大的力经过至少40个周期粉碎燃料以保证燃料被精细地粉碎。

椭圆化能够实施达到一定程度，使得与密实芯块状态时的直径相比燃料的直径至少减小3％。