[发明专利]超铀燃料及其制备方法和嬗变方法有效

专利信息
申请号: 202010407707.X 申请日: 2020-05-14
公开(公告)号: CN111627569B 公开(公告)日: 2022-07-26
发明(设计)人: 邹春燕;余呈刚;伍建辉;陈金根;蔡翔舟;邹杨 申请(专利权)人: 中国科学院上海应用物理研究所
主分类号: G21C3/54 分类号: G21C3/54;G21G1/02
代理公司: 上海弼兴律师事务所 31283 代理人: 薛琦;邹玲
地址: 201800 上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 燃料 及其 制备 方法 嬗变
【权利要求书】:

1.一种超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,其包括将超铀燃料作为液态熔盐堆的燃料并运行所述液态熔盐堆;其中,

所述液态熔盐堆为石墨慢化通道式液态熔盐堆,其堆芯内部布置有若干个含通道的石墨慢化组件,所述超铀燃料填充于所述石墨慢化组件的通道中;

所述超铀燃料与所述石墨慢化组件的体积比不超过25%;

所述超铀燃料,其包括基盐和超铀元素的氟盐,其中,所述超铀元素包括钚元素和次锕系元素,所述次锕系元素的含量不低于50%,所述百分比为所述次锕系元素占所述超铀元素的摩尔百分比;所述次锕系元素包括镎、镅、锔、锫、锎、锿和镄各自同位素中的一种或多种;所述钚元素包括Pu-238(3.1%)、Pu-239(52.4%)、Pu-240(24.6%)、Pu-241(12.2%)和Pu-242(7.7%),所述百分比为各核素占所述钚元素总摩尔数的摩尔百分比;

所述超铀燃料中所述超铀元素的氟盐的初始摩尔百分比为0.01%~0.5%;

在运行过程中在线补加所述超铀元素的氟盐,以维持堆芯反应的临界值为1.0~1.01,且不超过所述超铀元素的氟盐在所述基盐中的溶解上限。

2.根据权利要求1所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述次锕系元素的含量为55%~65%,所述百分比为所述次锕系元素占所述超铀元素的摩尔百分比。

3.根据权利要求2所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述次锕系元素的含量为60%;

和/或,所述次锕系元素包括Np、Am和Cm各自同位素中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述次锕系元素包括Np-237、Am-241、Am-243、Cm-242、Cm-243、Cm-244、Cm-245、Cm-246、Cm-247和Cm-248中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述次锕系元素包括Np-237、Am-241、Am-243、Cm-244和Cm-245。

6.根据权利要求5所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述次锕系元素包括Np-237(50.4%)、Am-241(27.2%)、Am-243(15.2%)、Cm-244(6.4%)和Cm-245(0.8%),所述百分比为各核素占所述次锕系元素总摩尔数的摩尔百分比。

7.根据权利要求1所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述超铀元素的氟盐为TRUF3

和/或,所述基盐为FLiBe,其中Li的丰度为99.995%。

8.根据权利要求1所述的超铀燃料的嬗变方法,所述超铀燃料的制备方法,其包括以下步骤:

(1)提供所述基盐和所述超铀元素的氟盐;

(2)将所述基盐和所述超铀元素的氟盐混合均匀即可。

9.根据权利要求8所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,步骤(1)中,所述超铀元素的氟盐基于乏燃料来制备,从乏燃料中提取超铀元素,按照前述比例进行配比,即得。

10.根据权利要求1所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述超铀燃料与所述石墨慢化组件的体积比为5%~25%;

和/或,所述超铀燃料中所述超铀元素的氟盐的初始摩尔百分比为0.05%~0.15%。

11.根据权利要求10所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述超铀燃料与所述石墨慢化组件的体积比为10%、15%或20%。

12.根据权利要求10所述的超铀燃料的嬗变方法,其特征在于,所述次锕系元素占所述超铀元素的摩尔百分比为50%,且所述超铀燃料与所述石墨慢化组件的体积比为10%、15%或20%。

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