[发明专利]高温气冷堆燃料元件生产废液的处理方法及处理系统

说明书

本公开提供一种高温气冷堆燃料元件生产废液的处理方法和处理系统，该方法包括：将高温气冷堆燃料元件生产废液置于蒸发器中进行蒸发处理，得到蒸汽和残液；蒸汽进行冷凝，得到冷凝液；残液进行固液分离，得到滤液和滤渣，滤渣经干燥后进行煅烧得到煅烧产物；及回收冷凝液和煅烧产物，以用于高温气冷堆燃料元件的生产。该方法由于不需要添加其它药剂，不会带来二次污染问题，且可回收利用绝大部分废液中的有用物质，实现了资源再生利用，具有显著的环境效益和经济效益。

技术领域

本公开属于放射性废液处理领域，具体涉及一种高温气冷堆燃料元件生产废液的处理方法及处理系统。

背景技术

高温气冷堆(HTGR)的固有安全性、多用途性以及模块化建造等特点与优势，使其在国际核电市场上有一定的竞争力和吸引力。HTGR燃料元件的基本单元是弥散在石墨基体中的全陶瓷包覆颗粒，其中心是核燃料二氧化铀(UO₂)核芯，核芯外面有2～4层厚度、密度各不相同的热解碳和碳化硅包覆层。包覆颗粒独特的结构使其即使在事故条件下，也不会发生放射性物质外泄、危害公众和环境安全的情况，是实现高温气冷核电站固有安全性的重要基础。

UO₂核芯是包覆燃料颗粒的基础，也是整个球型燃料元件的基础，其制备工艺是高温气冷堆关键技术之一。目前主要采用外凝胶法制备球形度、直径、密度等完全符合设计要求的陶瓷UO₂核芯，其湿法过程主要包括溶解、制胶、分散胶凝、陈化、洗涤、干燥等，其中分散、陈化、回收铀、洗涤等工序段，在这些工序过程中会产生大量废液，主要成分为不同浓度的氨水，还有铀络合物、四氢糠醇(4-HF)、硝酸铵、聚乙烯醇(PVA)等。

随着高温气冷堆的商业化发展，燃料元件生产走向规模化，若能从生产废液中回收铀、氨水以及四氢糠醇等，不仅节约了原材料成本，还大大降低了废物的排放量以及放射性元素铀废物和氨氮废水对生态环境造成的危害，同时还免除了氨氮废水的复杂处理过程，为高温气冷堆的可持续发展提供可靠保障。

目前已有针对上述高温气冷堆元件核芯制备工艺废液回收处理的相关报道，例如，中国专利申请CN201310144190.X公开了一种NH₃-N的回收方法，其采用常规蒸氨塔进行氨的蒸发浓缩并回收利用，处理后废液中氨的浓度低于1％。但由于核芯制备工艺废液粘度大，使用常规蒸氨塔会导致塔内结垢，因而需要拆釜处理；此外，处理后的残液量仍较多，且仍然含有约0.2％～1％的游离氨，需要进一步处理除去放射性铀及有机物。

为了进一步处理蒸氨塔处理后残留的放射性废液，研究人员发明了一系列废液处理方法，例如，中国专利申请CN201310143808.0等采用微滤、超滤膜组合过滤法，并结合硅胶吸附和酸碱中和的方法处理蒸氨后废液，中国专利申请CN201410546584.2等采用絮凝沉淀-活性炭吸附-硅胶吸附铀-反渗透浓缩工艺处理蒸氨后废液，中国专利申请CN201710270427.7采用中和沉铀-络合沉铀-活性炭除有机物的方法对上述蒸氨后废液进行处理。然而，上述方法或处理效果不佳，或处理成本较高，或产生二次废液的问题，均不能很好的有效实现废液再生资源化。

为此，亟需一种新的高温气冷堆元件生产废液的处理方法，以解决现有技术中出现的种种问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种高温气冷堆元件生产废液的处理方法及处理系统，该方法由于不需要添加其它药剂，不会带来二次污染问题，且可回收利用绝大部分废液中的有用物质，实现了资源再生利用，具有显著的环境效益和经济效益。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：