[发明专利]一种铝基体汞催化技术溶解系统

说明书

本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种铝基体汞催化技术溶解系统，用于利用汞催化溶解反应对镎靶件的铝基体环进行溶解，包括耐强酸耐高温并设有加料溜槽(18)、用于进行所述汞催化溶解反应的溶解罐(1)，溶解罐(1)外围设有调节溶解罐(1)温度的控温装置；溶解罐(1)上还穿设有用于加入硝酸的滴加管(22)，用于加入硝酸汞溶液的进料管(20)，用于向溶解罐(1)内的溶解液中通入氮气的鼓泡管(23)，用于排出溶解了铝基体环的溶解液的出料管(21)；在溶解罐(1)的顶部还设有排气口(25)。本发明能够控制和回收溶解反应中产生的大量H₂和NOx气体；控制溶解反应的速度，避免H₂浓度过高导致的爆炸风险。

技术领域

本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种铝基体汞催化技术溶解系统。

背景技术

镎靶件在反应堆中辐照出堆后，含有转换生产的钚及剩余的镎等放射性元素，均弥散在高纯铝的铝基体环内(图1)，铝的纯度为99.999％，使用化学萃取和分离方法提取其中的镎、钚元素前，首先需要溶解含有镎、钚元素的铝基体环。

由于铝金属比较活泼，在硝酸中氧化易生成氧化膜保护层，阻碍溶解的进行，无法直接用硝酸来溶解。一般采用汞做催化剂，硝酸加热的方法进行溶解。采用汞催化溶解的原理是，二价汞离子接触到铝基体的表面，被还原成汞金属，汞金属与铝形成铝汞齐，破坏氧化层。铝汞齐被硝酸溶解，从而实现铝的溶解。汞重新变成二价汞。该反应十分迅速，控制较为困难，会产生大量的气体。汞催化溶解铝可以发生以下几种反应(反应式(1)-(5))，产生大量的H₂和NO_x气体。

Al+3HNO₃→Al(NO₃)₃+1.5H₂↑ (1)

Al+3.6HNO₃→Al(NO₃)₃+0.3N₂↑+1.8H₂O (2)

Al+3.75HNO₃→Al(NO₃)₃+0.375N₂O↑+1.875H₂O (3)

Al+4HNO₃→Al(NO₃)₃+NO↑+2H₂↑ (4)

Al+6HNO₃→Al(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O (5)

发明内容

针对汞催化溶解难以控制的问题，本发明的目的是设计一种能够控制和回收汞催化溶解反应中产生的大量H₂和NOx气体，控制汞催化溶解反应的速度，避免H₂浓度过高导致的爆炸风险的汞催化溶解装置。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种铝基体汞催化技术溶解系统，用于利用汞催化溶解反应对镎靶件的铝基体环进行溶解，其中，包括耐强酸耐高温并设有加料溜槽、用于进行所述汞催化溶解反应的溶解罐，所述溶解罐外围设有调节所述溶解罐温度的控温装置；所述溶解罐上还穿设有用于加入硝酸的滴加管，用于加入硝酸汞溶液的进料管，用于向所述溶解罐内的溶解液中通入氮气的鼓泡管，用于排出溶解了所述铝基体环的所述溶解液的出料管；在所述溶解罐的顶部还设有排气口。