核燃料乾法後處理

在高溫、無水狀態下處理輻照核燃料（見核燃料循環）的化學工藝過程,是核燃料後處理中正處於研究、試驗階段的一類方法。其中研究比較充分的有氟化揮發流程、熔融精煉流程和鹽轉移流程等。

基本介紹

• 中文名：核燃料乾法後處理
• 狀態：高溫、無水狀態
• 定義：核燃料後處理中的一類方法
• 流程：氟化揮發流程、熔融精煉流程等

流程簡介

在高溫、無水狀態下處理輻照核燃料（見核燃料循環）的化學工藝過程,是核燃料後處理中正處於研究、試驗階段的一類方法。其中研究比較充分的有氟化揮發流程、熔融精煉流程和鹽轉移流程等。
氟化揮發流程

利用鈾和鈽的六氟化物的高度揮發性和大部分裂變產物的氟化物難揮發的特點，使鈾、鈽與裂變產物分離的過程。處理動力堆的輻照核燃料（二氧化鈾，含有鈽），可採用選擇氟化，即用五氟化溴在300～350℃與經氧化而生成的八氧化三鈾反應，生成揮發的六氟化鈾；氧化鈽和裂變產物氧化物與五氟化溴反應,生成不揮發的四氟化鈽和裂變產物氟化物,隨後在高溫下與氟氣反應，生成揮發的六氟化鈽。經過選擇氟化和氟化達到了鈾、鈽和裂變產物之間的初步分離。

六氟化鈾的進一步淨化,有精餾法和氟化鈉吸附-解吸法；六氟化鈽的進一步淨化，有熱分解法和選擇化學還原法等。處理二氧化鈾- 二氧化鈽混合燃料，可採用全氟化流程，即混合核燃料在高溫下與氟氣反應,生成六氟化鈾-六氟化鈽的混合物,然後經淨化，最後再製成二氧化鈾-二氧化鈽的混合核燃料。
熔融精煉流程

使活潑金屬氧化造渣而與鈽、鈾分離的過程。將輻照過的鈾、鈽金屬核燃料置於二氧化鋯坩堝中，在惰性氣氛下加熱至 1400℃,此時裂變產物中的氙、氪以及氣態的碘、銫從核燃料中逸出，活潑性金屬如鑭系元素以及鋇、鍶等裂變產物與坩堝中的氧反應，生成氧化物熔渣附著在坩堝內壁；然後將經過淨化的熔融狀態金屬核燃料傾倒出來，與熔渣進行分離。這個過程也稱氧化造渣過程。
鹽轉移流程

利用鈽、鈾和裂變產物在熔鹽和熔融合金中的相對溶解度隨組成的改變而變化很大的特性，選擇適當組成的鹽和合金來進行分離的過程。例如金屬鈽與裂變產物的分離可用鎂銅合金（給體）在高溫下與鈽燃料接觸，鈽進入給體；含有鈽的給體合金再與氯化鎂和其他氯化物組成的熔融狀態轉移鹽進行接觸，比鈽惰性更大的一些裂變產物留在給體合金中，鈽與較活潑的裂變產物被氧化而進入鹽相；最後鹽相再與鎂鋅合金（受體）接觸，鈽被還原而進入受體，而活潑的裂變產物仍留在鹽相內，從而達到了分離和淨化鈽的目的。
此外,還有氯化揮發、熔鹽萃取、熔融金屬萃取、高溫電解等處理方法。

特點

與核燃料水法後處理相比，乾法後處理具有以下優點：

①水法流程採用的有機溶劑在強射線輻照下易發生輻射分解，因此從反應堆中卸出的核燃料必須經過一定的冷卻期，再進行處理；而乾法流程不存在這樣的問題，它可以處理冷卻時間很短的核燃料。核燃料的周轉周期短，有利於核燃料的利用。

②乾法流程處理步驟比較少，廠房面積比水法後處理要小。

③水法處理產生大量放射性液體，廢液的處理是一個相當複雜的工藝過程，而乾法處理通常產生的固體廢物體積小，易於處理和貯存。

④乾法後處理由於不使用水溶液一類的中子慢化材料，臨界事故危險不像水法那樣嚴重。
乾法後處理也存在一些需要解決的困難問題，如大部分高溫過程的淨化效果較差，高溫反應特別是高溫鹵化反應設備的腐蝕較嚴重，設備維修和遙控操作都比較困難等。