[发明专利]一种草酸盐沉淀过滤母液中草酸根的破坏装置及破坏方法

说明书

本发明属于核燃料后处理技术领域，涉及一种草酸盐沉淀过滤母液中草酸根的破坏装置及破坏方法。所述的破坏装置包括母液破坏槽、夹套、冷凝冷却器，母液破坏槽为双筒结构，双筒的内筒中填充固定中子吸收材料，双筒之间形成横截面为环形的环形槽，环形槽用于通入草酸盐沉淀过滤母液和高锰酸钾溶液进行破坏反应；夹套位于母液破坏槽的外筒的外侧；冷凝冷却器用于对母液破坏槽的破坏反应产生的排气进行冷却。利用本发明的破坏装置及破坏方法，能够在核燃料后处理的一种产品的尾端处理过程中，既能够深度破坏草酸盐沉淀过滤母液中的草酸根，又能够有效防止破坏草酸根时产品的挥发损失，并能够使破坏装置满足核临界安全的要求。

技术领域

本发明属于核燃料后处理技术领域，涉及一种草酸盐沉淀过滤母液中草酸根的破坏装置及破坏方法。

背景技术

当前核燃料后处理厂应用最广泛、最成熟的核燃料后处理工艺流程是Purex流程，它包括乏燃料首端处理过程、化学分离纯化过程和两种产品的尾端处理过程等。其中，放射性金属氧化物产品的尾端处理过程主要是对来自化学分离纯化过程的草酸盐产品溶液进行调价调酸、草酸盐沉淀、过滤、煅烧和尾气处理等工序来制备氧化物产品。

在该尾端处理过程中，草酸盐沉淀过滤母液中会残留少量的产品物质，浓度通常可达到0.5-0.1g/L。为了回收草酸盐沉淀过滤母液中的产品，可将过滤母液返回化学分离纯化系统。但是草酸盐沉淀过滤母液中含有草酸根，草酸根在化学分离纯化过程采用的萃取剂TBP中也有一定的分配系数，在2A萃取柱会产生草酸盐沉淀而造成产品物质流失；而当草酸进入2B反萃柱并达到相当浓度时，在2B柱低酸体系下三价产品物质会与草酸根生成草酸盐(III)沉淀而析出。因此，在草酸盐沉淀过滤母液返回化学分离纯化系统前，需要将其进行处理以除去其中的草酸根。研究表明，只有将草酸盐沉淀过滤母液中草酸根浓度降低到0.05g/L以下时，才不会导致纯化循环中产品的流失。

降低草酸盐沉淀过滤母液中草酸根浓度，即破坏草酸根的一般方法是在加热条件下利用氧化剂氧化除去草酸根。草酸盐沉淀过滤母液处于2.5mol/L的硝酸体系，在加热条件下，通常可采用Mn²⁺作为催化剂，此时，草酸盐沉淀过滤母液中的硝酸可以氧化破坏草酸根。

草酸盐沉淀过滤母液中草酸根破坏所采用的设备以及所采用的工艺条件直接决定了破坏草酸根能否达到深度破坏的效果；同时，由于草酸盐沉淀过滤母液中含有产品物质，母液破坏槽还必须满足核临界安全的要求。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种草酸盐沉淀过滤母液中草酸根的破坏装置，以能够在核燃料后处理的放射性金属氧化物产品的尾端处理过程中，既能够深度破坏草酸盐沉淀过滤母液中的草酸根，又能够有效防止破坏草酸根时产品的挥发损失，并能够使破坏装置满足核临界安全的要求。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种草酸盐沉淀过滤母液中草酸根的破坏装置，所述的破坏装置包括母液破坏槽、夹套、冷凝冷却器，

所述的母液破坏槽为双筒结构，双筒的内筒中填充固定中子吸收材料，双筒之间形成横截面为环形的环形槽，所述的环形槽用于通入草酸盐沉淀过滤母液和高锰酸钾溶液进行破坏反应；

所述的夹套位于所述的母液破坏槽的外筒的外侧，用于在其中通入蒸汽对所述的母液破坏槽中的破坏反应进行加热，或在其中通入冷却水对所述的母液破坏槽中完成破坏反应的草酸盐沉淀过滤母液进行冷却；

所述的冷凝冷却器用于对所述的母液破坏槽的破坏反应产生的排气进行冷却。

本发明的破坏反应的机理涉及如下两个反应方程式：

5H₂C₂O₄+2KMnO₄+6HNO₃→2KNO₃+2Mn(NO₃)₂+10CO₂↑+8H₂O