本發(fā)明屬于核燃料領(lǐng)域，具體涉及一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝。

背景技術(shù)：

作為一種特殊的核燃料，MOX燃料在其芯塊制造時，會不可避免地產(chǎn)生15～20％性能不合格的芯塊廢品，如果不對這些芯塊廢品加以回收利用，將造成核材料浪費、廢品庫存壓力和生產(chǎn)線劑量嚴(yán)重超標(biāo)等問題，甚至令生產(chǎn)線陷于停產(chǎn)癱瘓狀態(tài)。

目前，MOX燃料芯塊廢品的回收主要采用濕法工藝，該工藝先用硝酸溶解MOX燃料芯塊廢品，去除雜質(zhì)后得到硝酸鈾酰和硝酸钚的混合溶液；然后進(jìn)行鈾、钚化學(xué)分離，得到高純硝酸钚溶液；最后用草酸沉淀，得到草酸钚沉淀，并煅燒成高純PuO₂粉末，再返回用于制造MOX燃料芯塊，該濕法回收工藝特別適用于回收化學(xué)性能不合格(即雜質(zhì)含量較高)的MOX燃料芯塊廢品。不過該工藝也存在顯著的缺點，其不僅工藝復(fù)雜，而且會產(chǎn)生大量放射性廢液，處理成本也較高。另外，如果濕法處理廠與MOX燃料廠相距較遠(yuǎn)，還需要進(jìn)行嚴(yán)格的包裝和長途運(yùn)輸，增加了安全隱患和成本。

根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗來看，在MOX燃料生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢品大部分是物理性能不合格的MOX燃料芯塊廢品，其雜質(zhì)含量實際上并不超過設(shè)計限值。

對于僅為物理性能不合格的核燃料芯塊廢品的回收，目前已有針對UO₂燃料芯塊廢品的干法回收工藝。該干法回收工藝將UO₂燃料芯塊廢品氧化為U₃O₈粉末，從而將其轉(zhuǎn)化為UO₂芯塊制造中的造孔劑，具有工藝簡單、不產(chǎn)生放射性廢液等優(yōu)點。工藝中，化學(xué)反應(yīng)氧化溫度為450～550℃，氧化時間為3h。

基于上述情況，理論上講，只要將UO₂燃料芯塊廢品的干法回收工藝直接轉(zhuǎn)用到MOX燃料芯塊廢品的回收中，即可解決MOX燃料芯塊廢品的濕法回收工藝存在的前述問題，但事實并非如此簡單。

UO₂燃料芯塊廢品的干法回收工藝之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是因為UO₂燃料芯塊在空氣中很容易氧化粉碎成U₃O₈粉末，實現(xiàn)起來較為容易。而MOX燃料芯塊中含有含量較高的PuO₂，其與UO₂具有不同的熱力學(xué)和化學(xué)性能，且在燒結(jié)過程中與UO₂形成了固溶體，使得MOX燃料芯塊根本無法在空氣中自動氧化粉碎成粉末。

為此，若要開發(fā)出MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝以避開濕法回收工藝的種種缺陷，就需要開發(fā)出一條新的技術(shù)路線。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決MOX燃料芯塊廢品濕法回收工藝存在的諸多缺陷，而UO₂燃料芯塊廢品的干法回收工藝無法適用于MOX燃料芯塊廢品回收的問題，本發(fā)明提供了一種MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝。

該工藝包括以下步驟：

(一)將MOX燃料芯塊廢品置于空氣中煅燒3～6小時，煅燒溫度為700℃～900℃，煅燒后冷卻；

(二)采用破碎機(jī)對冷卻后的MOX燃料芯塊廢品進(jìn)行破碎，得到初步破碎回收料，；

(三)對所述初步破碎回收料進(jìn)行過篩，得到粒徑小于1mm的篩分粉末；

(四)將所述篩分粉末轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球料比為5:1～3:1，裝料比(即球、料體積之和與球磨罐容積的比值)為1/2～2/3，轉(zhuǎn)速為350～500rpm，球磨時間5h～17h，得到球磨細(xì)粉末；

(五)對所述球磨細(xì)粉末進(jìn)行回收，返回利用。

所述破碎機(jī)優(yōu)選為圓盤式破碎機(jī)。

所述圓盤式破碎機(jī)的圓盤間距優(yōu)選為0.05～1.5mm，以獲得良好的破碎效果。

所述圓盤式破碎機(jī)采用硬質(zhì)合金耐磨圓盤為優(yōu)選。

所述過篩采用18目不銹鋼篩為優(yōu)選。

所述球磨機(jī)優(yōu)選為行星式球磨機(jī)。

所述球磨機(jī)采用氧化鋯陶瓷球磨罐和氧化鋯球為優(yōu)選。

本發(fā)明通過采用破碎-球磨工藝實現(xiàn)了MOX燃料芯塊廢品的粉末化，使其從根本上不同于采用氧化粉碎工藝的UO₂燃料芯塊廢品的干法回收工藝。實際應(yīng)用表明，本發(fā)明的MOX燃料芯塊廢品的干法回收工藝具有回收率高，回收工藝流程短，速度快，設(shè)備簡單，成本低，不產(chǎn)生放射性廢液等優(yōu)點，可以在MOX燃料制造廠內(nèi)完成回收，回收粉末接近普通MOX原料粉末的燒結(jié)性能，可與普通原料混合制備MOX燃料芯塊。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實施方式做進(jìn)一步的說明。為降低PuO₂的采用所帶來的高度危險性，各實施例中均采用本領(lǐng)域中慣用的以CeO₂代替PuO₂的方法制備模擬MOX芯塊，以完成驗證。

實施例1

將模擬MOX(UO₂-20％CeO₂)芯塊置于空氣中煅燒6小時，煅燒溫度為700℃。冷卻后使用圓盤式破碎機(jī)破碎1次。破碎回收料過18目篩，過篩留下的大顆粒存儲起來，留待下次破碎，將過篩后的粉料裝入250ml硬質(zhì)合金球磨罐，球料比＝3:1，裝料比＝1/2，使用氧化鋯磨球，球徑7mm，行星球磨機(jī)進(jìn)行球磨5小時?；厥盏哪MMOX粉末中位粒徑在1.13μm左右，滿足回收要求，回收率為98.8％。

實施例2

將模擬MOX(UO₂-20％CeO₂)芯塊置于空氣中煅燒5小時，煅燒溫度為800℃。冷卻后使用圓盤式破碎機(jī)破碎1次。破碎回收料過18目篩，過篩留下的大顆粒存儲起來，留待下次破碎，將過篩后的粉料裝入250ml硬質(zhì)合金球磨罐，球料比＝4:1，裝料比＝2/3，使用氧化鋯磨球，球徑7mm，行星球磨機(jī)進(jìn)行球磨11小時。回收的模擬MOX粉末中位粒徑在1.08μm左右，滿足回收要求，回收率為98.0％。

實施例3

將模擬MOX(UO₂-20％CeO₂)芯塊置于空氣中煅燒4小時，煅燒溫度為900℃。冷卻后使用圓盤式破碎機(jī)破碎1次。破碎回收料過18目篩，過篩留下的大顆粒存儲起來，留待下次破碎，將過篩后的粉料裝入250ml硬質(zhì)合金球磨罐，球料比＝5:1，裝料比＝2/3，使用氧化鋯磨球，球徑7mm，行星球磨機(jī)進(jìn)行球磨17小時?；厥盏哪MMOX粉末中位粒徑在0.86μm左右，滿足回收要求，回收率為97.5％。