一种铀钚溶液贮槽及乏燃料后处理系统

技术领域

本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种铀钚溶液贮槽以及包括该铀钚溶液贮槽的乏燃料后处理系统。

背景技术

乏燃料后处理厂中存在大量的高浓度铀钚溶液，反应性较高，临界安全控制难度较大。在现有技术中，一般使用环形槽贮存此类溶液。如图5、6所示，第一筒体7的中间布置含硼混凝土(为空腔10)，空腔10外部设有环形的第三中子吸收体8，第三中子吸收体8与第一筒体7的筒壁形成环形的第三贮存区域9，高浓度铀钚溶液储存在第三贮存区域9内，但容器中间的空腔10浪费了一部分贮存空间，降低了贮槽的贮存效率。

此外，高浓度铀钚溶液在这样的贮存空间内无法流动，需要人员时常对其进行搅浑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种铀钚溶液贮槽，所述铀钚溶液贮槽能够有效地提升贮槽的有效贮存体积。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种铀钚溶液贮槽，包括筒体、中子吸收组件，所述中子吸收体组件包括第一中子吸收体与第二中子吸收体，所述第一中子吸收体与所述第二中子吸收体均设置筒体内部，且所述第一中子吸收体位于所述筒体的中心，所述第二中子吸收体的横截面为圆环形，所述第一中子吸收体与所述第二中子吸收体将筒体内部分隔成第一贮存区域与第二贮存区域，所述第一贮存区域位于第一中子吸收体与第二中子吸收体之间，所述第二贮存区域位于筒体内壁与第二中子吸收体之间，所述第一贮存区域和所述第二贮存区域均用于存储铀钚溶液。

优选的，所述第二中子吸收体上还开设有溶液通道，所述溶液通道用于连通第一贮存区域与第二贮存区域。

优选的，所述溶液通道包括一个或多个槽口，每个槽口沿着第二中子吸收体的高度方向自上至下贯穿所述第二中子吸收体。

优选的，所述溶液通道包括多组连通孔单元，各组连通孔单元分别沿着所述第二中子吸收体的周向分布，且每组连通孔单元包括多个连通孔，位于同一组的各个连通孔沿着第二中子吸收体的高度自上而下依次设置。

优选的，所述筒体为圆柱形，所述第一中子吸收体为圆柱形。

优选的，所述第一中子吸收体与所述第二中子吸收体的材料采用碳化硼、单质硼、含硼硅酸盐、含硼钛酸盐、钆氧化物、钐氧化物、铪氧化物、铕氧化物、碳化铪、铪酸钐、铪酸铕、钛酸镝、钛酸钐、钛酸铪、钛酸铕、铁酸镝、钛酸铽、铝酸镝、铝酸钆、铝酸铽等中的一种。

优选的，所述筒体的材料采用钛合金、锆合金、铝合金、铜合金、不锈钢中的一种。

本发明还提供一种乏燃料后处理系统，包括乏燃料溶解装置和上述的铀钚溶液贮槽，所述乏燃料溶解装置用于溶解乏燃料，并且所述乏燃料溶解装置的输出端与所述铀钚溶液贮槽相连通，从而将乏燃料溶解后的铀钚溶液储存至铀钚溶液贮槽中。

本发明中的铀钚溶液贮槽采用双层的环形贮存结构，有效地利用了现有技术中溶液贮槽的空腔部分，从而在保证同等临界安全控制水平的前提下，提高了铀钚溶液贮槽贮存效率。

附图说明

图1是本发明实施例1中的铀钚溶液贮槽沿水平方向的剖面图；

图2是本发明实施例1中的铀钚溶液贮槽沿竖直方向的剖面图；

图3是本发明实施例2中的铀钚溶液贮槽沿水平方向的剖面图；

图4是本发明实施例2中的铀钚溶液贮槽沿竖直方向的剖面图；

图5是现有技术中的铀钚溶液贮槽沿水平方向的剖面图；

图6是现有技术中的铀钚溶液贮槽沿竖直方向的剖面图。

图中：1-筒体，2-第一中子吸收体，3-第二中子吸收体，4-第一贮存区域，5-第二贮存区域，6-溶液通道，7-第一筒体，8-第三中子吸收体，9-第三贮存区域，10-空腔。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种铀钚溶液贮槽，包括筒体、中子吸收组件，所述中子吸收体组件包括第一中子吸收体与第二中子吸收体，所述第一中子吸收体与所述第二中子吸收体均设置筒体内部，且所述第一中子吸收体位于所述筒体的中心，所述第二中子吸收体的横截面为圆环形，所述第一中子吸收体与所述第二中子吸收体将筒体内部分隔成第一贮存区域与第二贮存区域，所述第一贮存区域位于第一中子吸收体与第二中子吸收体之间，所述第二贮存区域位于筒体内壁与第二中子吸收体之间，所述第一贮存区域和所述第二贮存区域均用于存储铀钚溶液。

本发明提供一种乏燃料后处理系统，包括乏燃料溶解装置和上述的铀钚溶液贮槽，所述乏燃料溶解装置用于溶解乏燃料，并且所述乏燃料溶解装置的输出端与所述铀钚溶液贮槽相连通，从而将乏燃料溶解后的铀钚溶液储存至铀钚溶液贮槽中。

实施例1

本实施例公开一种铀钚溶液贮槽，包括筒体1、中子吸收组件，中子吸收体组件包括第一中子吸收体2与第二中子吸收体3，第一中子吸收体2与第二中子吸收体3均设置筒体1内部，且第一中子吸收体2位于筒体1的中心，第二中子吸收体3的横截面为圆环形，第一中子吸收体2与第二中子吸收体3将筒体1内部分隔成第一贮存区域4与第二贮存区域5，第一贮存区域4位于第一中子吸收体2与第二中子吸收体3之间，第二贮存区域5位于筒体1内壁与第二中子吸收体3之间，第一贮存区域4和第二贮存区域5均用于存储铀钚溶液。

其中，第一中子吸收体2和第二中子吸收体3采用相同的材料制成。

在本实施例中，第一中子吸收体2与第二中子吸收体3的材料可以采用：碳化硼、单质硼、含硼硅酸盐、含硼钛酸盐、钆氧化物、钐氧化物、铪氧化物、铕氧化物、碳化铪、铪酸钐、铪酸铕、钛酸镝、钛酸钐、钛酸铪、钛酸铕、铁酸镝、钛酸铽、铝酸镝、铝酸钆、铝酸铽等中的一种，或几种的组合。

在本实施例中，筒体1的材料采用钛合金、锆合金、铝合金、铜合金、不锈钢中的一种。

如图1、2所示，筒体1为圆柱形，第一中子吸收体2同样为圆柱形。于是，位于第一中子吸收体2与第二中子吸收体3之间的第一贮存区域4的横截面为圆环形，位于第二中子吸收体3与筒体1内壁之间的第二贮存区域5的横截面为圆环形。

在本实施例中，由于铀钚溶液需要不定时地搅动，所以第二中子吸收体3上还可以开设有溶液通道6，溶液通道6用于连通第一贮存区域4与第二贮存区域5，便于第一贮存区域4内的溶液与第二贮存区域5内的溶液之间相互流通，从而无需人工搅动，并且有利于使得第一贮存区域4内的溶液与第二贮存区域5内的溶液的液位高度一致。

可选的，溶液通道6包括一个或多个槽口，每个槽口沿着第二中子吸收体3的高度方向自上至下贯穿第二中子吸收体3。在本实施例中，槽口开设有两个，两个槽口沿着筒体1的中轴线对称分布在第二中子吸收体3上，并且槽口的形状为方形。第一贮存区域4内的溶液与第二贮存区域5内的溶液通过两个槽口相互流通。

如图5、6所示，传统的铀钚溶液贮槽环形槽的结构包括第一筒体7、第三中子吸收体8，第三中子吸收体8设置在第一筒体7内部，且第三中子吸收体8的内侧为空腔10，不能用于承装铀钚溶液，第三中子吸收体8的外侧与第一筒体7的内壁之间为第三贮存区域9，第三贮存区域9为圆环形，用于贮存铀钚溶液。由于第一筒体7的内部为空腔10结构，从而导致部分容积无法贮存铀钚溶液，进而导致传统的环形槽贮存效率比较低下。

传统的铀钚溶液贮槽中，第一筒体7的直径为2000mm，高度为2000mm，第一贮存区域4的厚度为300mm，第三中子吸收体8的厚度为200mm，由于需要保证环形槽内的铀钚溶液的临界安全，则需要保证贮槽内的有效增殖因子k

如图2所示，在本实施例中，筒体1的高度和直径与第一筒体7的高度与直径保持一致，均为2000mm，第一中子吸收体2的直径为500mm，第二中子吸收体3的厚度为200mm，第二贮存区域5的厚度为300mm，当第一贮存区域4的厚度为250mm时，筒体1内的有效增殖因子为0.7775，此时筒体1内的铀钚溶液的体积与筒体1总体积的71.24％。在保持筒体1体积不变的情况下，当有效增殖因子处于同一水平时，本实施例中的铀钚溶液贮槽的有效容积(铀钚溶液的体积与筒体1总体积的比值)相较于传统的环形槽大约提升了20％。

本实施例中的铀钚溶液贮槽能在保持筒体1原有容积的基础下，以及保持同等临界安全控制水平的前提下，增加筒体1的有效容积，提升贮存效率，从而提高了其经济性。

实施例2

本实施例相较于实施例1的区别在于溶液通道6的形状以及开设方式不同，其他的内容与实施例1相同，这里不再赘述。

如图3、4所示，溶液通道6包括多组连通孔单元，各组连通孔单元分别沿着第二中子吸收体3的周向分布，且每组连通孔单元包括多个连通孔，位于同一组的各个连通孔沿着第二中子吸收体3的高度自上而下依次设置。

在本实施例中，连通孔单元设有两组，两组连通孔单元沿着筒体1的中轴线对称分布在第二中子吸收体3上，每组连通孔单元包括三个连通孔，位于同一组连通孔单元的三个连通孔沿着竖直方向间隔均匀的分布，并且连通孔的形状为方形。

此外，溶液通道6除了可以设置为本实施例中的孔状以及实施例1中的条状槽口，还可以根据铀钚溶液流动角度的需求设置成为带状以及其他形状。

本实施例中的铀钚溶液贮槽能在保持筒体1原有容积的基础下，以及保持同等临界安全控制水平的前提下，增加筒体1的有效容积，提升贮存效率，从而提高了其经济性。

实施例3

本实施例公开一种乏燃料后处理系统，包括乏燃料溶解装置和实施例1或实施例2中的铀钚溶液贮槽，所述乏燃料溶解装置用于溶解乏燃料，并且所述乏燃料溶解装置的输出端与所述铀钚溶液贮槽相连通，从而将乏燃料溶解后的铀钚溶液储存至铀钚溶液贮槽中。

本实施例中的乏燃料后处理系统用于对乏燃料进行溶解并对溶解后的铀钚溶液进行贮存，整个过程高效便捷，并且铀钚溶液贮槽的特殊结构设计能够有效地提高铀钚溶液贮槽的贮存效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。