[发明专利]核燃料粉末处理方法及设备

说明书

本发明涉及核燃料粉末的处理方法及设备。

本发明尤其针对氧化物如UO₂类粉末的处理，该氧化物经过一个转变阶段由一种化合物如UF₆形成。该粉末经过该转变阶段后进入缩细其组成颗粒平均尺寸阶段。

可用不同方法获得UO₂。第一种方法所谓湿法，可获得粗聚集体，其平均直径约1毫米。在这种情况下，缩细颗粒平均尺寸阶段在于整体移动粒度谱，但不改变该粒度谱的总体类型。这通常采用机械设备，如球磨机、锤碎机或喷气粉碎机破碎实现。构成燃料粉末的全部颗粒都承受这些机械破碎机的作用。

然而，这种已知的方法具有一些缺陷。球磨机流量小，出料时会造成污染，此外噪声大且不能解决粉末再结块问题。锤碎机除了噪声大外，不能保证获得均匀性令人满意的粉末。

喷气粉碎机造成堵塞和过热，因此，只能以小流量工作。使用这类破碎机还需添加气体再处理设备。

另外，现有一些采用干法将UF₆转变成UO₂的方法，比用湿法制成的粉末细，由平均尺寸约100微米的聚合颗粒组成。不过该粉末含有UO₂F₂类的含氟颗粒，其尺寸比粉末中其余的组成颗粒的尺寸大。当这些含氟颗粒的尺寸超过约300微米的临界尺寸时会引起特别是与烧结有关的问题，因此需将它们清除。

为此，众所周知，可采用筛分法阻挡尺寸大于上述临界尺寸的颗粒。所以流过筛子的颗粒的平均尺寸小于过筛前允许的颗粒尺寸。与整体移动粒度谱的技术相反，这里采用削峰法用以改变粒度谱的总体类型。

对于被筛子网眼挡住的大尺寸颗粒需进行再循环及脱氟操作，以便于它们以后与较细的颗粒混合。

这种筛分法同样具有一些缺陷。实际上，未流过筛子的颗粒成为所谓的“筛余物”，需定期清除，这会造成频繁停产。这种清除大部分时间人工操作，所以特别容易污染。

由于机械结构的缘故，筛子的强度差，易断。这样就得对流经涉及到的筛子的全部粉末进行再处理。迫于这种易损性，还得频繁更换这些筛子。

损坏的筛子可以修理以减少费用，但是，维修的结果是过滤面减小。

如果粉末的流动性差，使用筛子时，由于粉末堆积堵塞筛子，会引发堵塞问题。因此需通过如超声波或撞击排除堵塞，这就造成筛子机械损耗。

本发明试图采用一种能够对付上述各种旧工艺方法所固有的全部缺陷的核燃料粉末处理方法。

为此，本发明涉及一种氧化物如UO₂类核燃料粉末的处理方法，所述处理方法尤其是在一个由化合物如UF₆到所述氧化物的转换阶段之后进行。所述处理方法包括一个使粉末通过颗粒平均尺寸缩细装置的阶段，导致颗粒粒度谱总体类型改变，在此阶段中，在缩细装置中留下了尺寸大于预定尺寸或临界尺寸的所谓粗颗粒，而让尺寸小于临界尺寸的所谓细颗粒自由流过，其特征是连续地在缩细装置中缩细粗颗粒的尺寸以形成尺寸小于临界尺寸的颗粒，或缩细颗粒，并把缩细颗粒分送到自由细颗粒流中去。

本发明还涉及含氧化物如UO₂的核燃料粉末的处理设备，该处理设备尤其设置在一个将化合物如UF₆转变成所述氧化物的装置的下游，该处理设备具有一个使组成粉末的颗粒平均尺寸缩细而改变颗粒粒度谱总体类型的装置，该装置具有大于预定尺寸或临界尺寸的所谓粗颗粒的阻挡装置，该阻挡装置适于让尺寸小于临界尺寸的所谓细颗粒自由流过，其特征是所述缩细装置还具有连续地缩细粗颗粒以形成尺寸小于临界尺寸的所谓缩细颗粒的装置，以及将缩细颗粒分送到自由细颗粒流中去的分送装置。

本发明可实现上述目标。其实，缩细尺寸大于临界尺寸的颗粒以便将它们分散在自由流过的颗粒中的做法，使得在不允许确定的一小部分粉末通过的同时，还不必对所述不能通过的部分象在采用筛子的旧工艺中那样进行清除。因此，本发明的处理方法比采用这种筛子的处理方法污染性明显小。此外，采用本发明的处理方法可连续处理，流束无明显间断，需要时还可使用不同质的连续流动的粉末工作。本发明的处理方法还可以处理流量大幅度变化的粉末。

在所有从缩细装置出口流出的颗粒尺寸确实小于预定的临界尺寸的条件下，本发明的处理方法具有很高的效率。

由于不必对可能有的分离物进行再处理，也不必对为缩细颗粒尺寸而可能使用的流体进行再处理，本发明的处理方法在很大程度上保证了无污染。

本发明的核燃料粉末处理设备适应性很强。实际上，它能够处理丰度甚至性质不同的产品。鉴于本发明的处理设备不设有粉末阻挡区，在由一种产品转为另一种产品时无需进行任何清洗。