[发明专利]制备含八氧化三铀颗粒和二氧化钚颗粒的粉末的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备含U₃O₈颗粒和PuO₂颗粒的紧密混合物且可进一步含ThO₂或NpO₂颗粒的粉末的方法。该方法特征在于，所述方法包括：a)经由草酸沉淀法，制备草酸铀(IV)颗粒的水性悬浮液S₁和草酸钚(IV)颗粒的水性悬浮液S₂；b)混合所述水性悬浮液S₁和所述水性悬浮液S₂以得到含草酸铀(IV)颗粒和草酸钚(IV)颗粒的水性悬浮液S₁₊₂；c)将水性悬浮液S₁₊₂分离为水相和含草酸铀(IV)颗粒和草酸钚(IV)颗粒的固相；以及d)煅烧所述固相以(1)使草酸铀(IV)颗粒转化为八氧化三铀颗粒，且(2)使草酸钚(IV)颗粒转化为二氧化钚(IV)，从而得到粉末；以及特征在于，步骤b)和c)同时或依次进行。本发明还涉及制造MOX型核燃料，如LWR或FNR反应堆的核燃料的应用。

技术领域

本发明涉及回收废核燃料的领域。

更具体地，本发明涉及一种能够利用废核燃料的湿法冶金加工所产生的水性流来制备含八氧化三铀U₃O₈颗粒和二氧化钚PuO₂颗粒的紧密(intimate)混合物的粉末的方法，并且，上述粉末可额外地包括选自钍和镎的四价锕系元素二氧化物颗粒。

所得到的粉末可尤其应用于生产能够例如在轻水反应堆(LWR)或快中子反应堆(FNR)中进行辐照的MOX型(混合氧化物燃料，Mixed OXide Fuel)的新鲜核燃料。

背景技术

在目前的情况下，为了对废核燃料所含的钚再利用且为了生产MOX型燃料而对废核燃料进行的加工/回收尤其包括以下步骤：

1.将废核燃料溶解在硝酸中，以使存在于这些燃料中不同的锕系元素和裂变产物溶解；

2.分离/纯化铀和钚以得到两种水流，一种含纯化的铀(VI)，另一种含纯化的钚(IV)；

3.将存在于这些水流中的铀和钚转化为UO₂和PuO₂二氧化物类型的两种独立的固相；以及

4.经由依次包括对UO₂和PuO₂二氧化物进行混合/压制/烧结步骤的过程生产MOX燃料丸(pellet)，其中炉渣(生产燃料丸的废渣)可任选地得到混合物。

增强核燃料循环来抵抗出于非法目的的钚盗用的风险的一种设想途径是尽可能地限制仅使用纯钚的步骤的数量，特别是在将含硝酸形式的铀(VI)和钚(IV)的水流转化为二氧化物的步骤，如国际申请PCT WO 2007/13517，下文参考文献[1]中所述。

已提出用来共同管理(co-management)铀和钚的若干种方法，具体基于在转化步骤的上游得到铀(VI)和钚(IV)的稳定水性溶液。存在于该水性溶液中的铀(VI)和钚(IV)的转化旨在得到混合的氧化物粉末(U,Pu)O₂或更常见的是得到由UO₂和PuO₂的均匀混合颗粒形成的粉末来作为最终产物。在中试规模或工业规模上开发的不同转化之间的主要区别在于将溶液中的锕系元素转化为固相的步骤。该步骤要么基于热脱硝类型方法，要么基于沉淀/煅烧类型的方法。

关于铀/钚共同管理的热脱硝方法，可提及由Numao等人(GLOBAL 2007:AdvancedNuclear Fuel Cycles and Systems,Boise,USA,9-13 September 2007,下文参考文献[2])和由Felker等人(ATALANTE 2008:Nuclear Fuel Cycles for a SustainableFuture,Montpellier,France,19-23 May 2008,下文参考文献[3])描述的方法。