核燃料干法后处理

[外文]：non-aqueous reprocessing of nuclear fuel

在高温、无水状态下处理辐照核燃料（见核燃料循环）的化学工艺过程，是核燃料后处理中正处于研究、试验阶段的一类方法。其中研究比较充分的有氟化挥发流程、熔融精炼流程和盐转移流程等。

利用铀和钚的六氟化物的高度挥发性和大部分裂变产物的氟化物难挥发的特点，使铀、钚与裂变产物分离的过程。处理动力堆的辐照核燃料（二氧化铀，含有钚），可采用选择氟化，即用五氟化溴在300～350℃与经氧化而生成的八氧化三铀反应，生成挥发的 ；氧化钚和裂变产物氧化物与五氟化溴反应，生成不挥发的四氟化钚和裂变产物氟化物，随后在高温下与氟气反应，生成挥发的六氟化钚。经过选择氟化和氟化达到了铀、钚和裂变产物之间的初步分离。 的进一步净化，有精馏法和氟化钠吸附-解吸法；六氟化钚的进一步净化，有热分解法和选择化学还原法等。处理二氧化铀- 二氧化钚混合燃料，可采用全氟化流程，即混合核燃料在高温下与氟气反应，生成 -六氟化钚的混合物，然后经净化，之后再制成二氧化铀-二氧化钚的混合核燃料。

使活泼金属氧化造渣而与钚、铀分离的过程。将辐照过的铀、钚金属核燃料置于二氧化锆坩埚中，在惰性气氛下加热至 1400℃，此时裂变产物中的氙、氪以及气态的碘、铯从核燃料中逸出，活泼性金属如镧系元素以及钡、锶等裂变产物与坩埚中的氧反应，生成氧化物熔渣附着在坩埚内壁；然后将经过净化的熔融状态金属核燃料倾倒出来，与熔渣进行分离。这个过程也称氧化造渣过程。

利用钚、铀和裂变产物在熔盐和熔融合金中的相对溶解度随组成的改变而变化很大的特性，选择适当组成的盐和合金来进行分离的过程。例如金属钚与裂变产物的分离可用镁铜合金（给体）在高温下与钚燃料接触，钚进入给体；含有钚的给体合金再与氯化镁和其他氯化物组成的熔融状态转移盐进行接触，比钚惰性更大的一些裂变产物留在给体合金中，钚与较活泼的裂变产物被氧化而进入盐相；之后盐相再与镁锌合金（受体）接触，钚被还原而进入受体，而活泼的裂变产物仍留在盐相内，从而达到了分离和净化钚的目的。

此外，还有氯化挥发、熔盐萃取、熔融金属萃取、高温电解等处理方法。

与核燃料水法后处理相比，干法后处理具有以下优点：

（1）水法流程采用的有机溶剂在强射线辐照下易发生辐射分解，因此从反应堆中卸出的核燃料必须经过一定的冷却期，再进行处理；而干法流程不存在这样的问题，它可以处理冷却时间很短的核燃料。核燃料的周转周期短，有利于核燃料的利用。

（2）干法流程处理步骤比较少，厂房面积比水法后处理要小。

（3）水法处理产生大量放射性液体，废液的处理是一个相当复杂的工艺过程，而干法处理通常产生的固体废物体积小，易于处理和贮存。

（4）干法后处理由于不使用水溶液一类的中子慢化材料，临界事故危险不像水法那样严重。

干法后处理也存在一些需要解决的困难问题，如大部分高温过程的净化效果较差，高温反应特别是高温卤化反应设备的腐蚀较严重，设备维修和遥控操作都比较困难等。