垃圾焚烧余热炉的安装施工工艺研究

结合具体的工程案例,对生活垃圾处理厂的余热锅炉的施工进行分析,从锅炉钢架、受热面、汽包等方面,探讨具体的施工工艺,希望能够为类似工程的安装施工提供参考和借鉴。

基于高斯克里金代理模型对模拟高放废液煅烧产物性能影响因素的研究

高放废液煅烧产物是两步法冷坩埚玻璃固化工艺中间过程产物,其性能(如:煅烧产物含水率和堆积密度、脱硝率等)对于整体系统工艺控制和玻璃产品质量有较为重要的影响。通常影响煅烧产物性能的因素包括:回转煅烧炉加热温度、炉体倾角(倾角)、炉体转速(转速)、模拟废液组分等。为了获得不同煅烧产物影响因素对其性能影响程度,采用高斯克里金代理模型对燃耗33 GW·d/t(以U计,下同)和45 GW·d/t乏燃料模拟高放废液在台架开展的转形工艺试验数据进行影响因素计算和分析,结果显示:该试验条件下,煅烧产物堆积密度的影响因素排序是模拟废液组分>倾角>转速;含水率主要影响因素排序是倾角>模拟废液组分>转速等。同时,采用建立的代理模型对高放废液转形试验四种加热温度、五种倾角和两种模拟废液组分产生的煅烧产物含水率和堆积密度进行预测,显示前两区加热温度在540~680℃、炉体倾角为3%作为试验参数对于煅烧产物性能较为合适。由此,通过代理模型方法用于辨识煅烧产物性能影响因素的研究分析方法可为工艺优化过程提供基础数据和技术支撑。

Ф100冷坩埚玻璃固化高频电源多物理场耦合仿真研究

高频电源是冷坩埚高放废液玻璃固化系统的重要组成部件,但由于每套高频电源参数出厂后参数不可调节且价格昂贵,因此一直未能开展电源参数对冷坩埚的匹配性研究,无法确定高频电源的最优参数组合以及最佳匹配状态。利用价格低廉且参数可微调的小型高频电源建立Ф100冷坩埚实验装置并开展电源与埚体的匹配性规律研究是解决上述问题的有效途径,但由于实验变量过多,实验测量可获取的有效数据较少,因此本文开展了Ф100冷坩埚玻璃固化高频电源多物理场耦合的仿真研究,利用COMSOL,以电流强度、频率、线圈匝数等条件为变量开展对熔融玻璃液的温度场、流场及磁场的多场耦合仿真。结果表明,适当增加电流强度和频率可改善熔制能力,适当增加线圈直径、间距、匝数可提高能量利用率,线圈高度处于中部位置偏下可提高温度场磁场分布,圆形线圈及冷坩埚较椭圆形更具优势。与实验结果相比,经过初步电源参数优化后的冷坩埚熔池体积提高了22.8%、平均温度提高了35%,较大幅度地改善了冷坩埚的熔制效果。

超临界CO_(2)流体萃取碱渣中的铀

采用氟化氢铵法全溶解碱渣,并用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定了其中铀的含量,得到铀质量分数为(16.7±0.3)%(n=6);采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)结合的分析方法,得到了碱渣中铀的主要赋存形态为UO_(3)单体、氟化物(CaF_(2)、NaF、MgF_(2)、UF_(4)等)、SiO_(2)-P_(2)O_(5)-UO_(3)、Cr_(2)O_(3)-Fe_(2)O_(3)等固体熔融体及UO_(3)被上述固熔体包裹的形式。以磷酸三丁酯(TBP)-HNO 3为配位剂,在超临界CO_(2)流体萃取实验室平台上研究了各因素对萃取过程的影响,建立了最佳萃取条件,即碱渣粒径0.250~0.420 mm、w=25%碱渣的饱和Al(NO_(3))_(3)溶液作为盐析剂、在TBP-HNO_(3)/U摩尔比≥50、萃取温度50℃和压力20 MPa时静态萃取2 h,铀的萃取率可达98.5%。本工作为碱渣中铀的回收再利用提供了一种新方法。

LiCl-KCl体系中液态Zn阴极熔盐电解提取镨

利用液态金属作为阴极分离、提取稀土元素有很多优点。以液态金属Zn为阴极,研究Pr(Ⅲ)离子在液态Zn阴极上还原的电化学机理。在LiCl-KCl-PrCl_(3)熔盐中,分别采用循环伏安法、半积分法研究W电极和液态Zn电极上Pr(Ⅲ)的电化学还原过程。结果表明,在该实验温度下,只有一种富锌的Pr_(x)Zn_(y)金属间化合物生成。通过循环伏安法和半微分法计算了LiCl-KCl熔盐中Pr(Ⅲ)的扩散系数。根据电化学机理研究,采用液态金属Zn为阴极恒电位电解提取稀土Pr。电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)结果表明,随着电解时间的增长,熔盐中Pr(Ⅲ)离子的浓度逐渐降低。电解2 h后,提取效率为45.38%,当电解时间达到40 h时,提取效率为99.48%。X射线衍射(XRD)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)点分析结果表明,恒电位电解2 h得到的沉积物为Zn_(11)Pr_(3)。

氘化锂粉末与O_2,CO_2和水汽的反应动力学研究

研究了28℃下,氘化锂粉末与O2,CO2和水汽的反应动力学。结果表明,氘化锂与O2,CO2的反应很微弱,而与水汽的反应速率相对要大得多。室温下氘化锂与水汽的反应可用收缩未反应芯模型来描述,界面化学反应为二级反应,反应速率常数为0 281kPa-1·min-1。

核电站低中放固体废物热等离子体处理研究进展

结合核电站中产生的低中放固体废物现有处理技术的不足,介绍了热等离子体处理废物的原理、优点和处理放射性废物的进展,重点介绍了现有典型装置的反应器与系统构成,探讨了等离子体装置处理放射性废物值得注意的问题、技术难点与解决方向,以期为国内开展相关的研究提供参考。

铀矿冶放射性固体废物最小化

介绍放射性废物最小化的概念与内涵,从管理最优化、源项减少、循环与再利用、减容处理4个方面详细总结和探讨了实现铀矿冶放射性固体废物最小化的策略与方法,分析了实施废物最小化策略所带来的经济效益,并对开展这方面的研究工作提出展望。

含铀氟化钙渣的产生控制及清洁解控条件研究

含铀氟化钙渣是核燃料循环前段中的重要废物之一,通常要求其应能清洁解控。本文根据我国含铀氟化钙渣产生的主要特点,经过理论计算,推导出生产和废液处理工艺中控制含铀氟化钙渣放射性活度浓度的技术条件,如核燃料厂应控制进入固氟蒸氨工艺的废液处理量V和铀的质量浓度C1,满足VC1<723g的要求。本文还对含铀氟化钙中铀的监测提出了以监测沉淀工艺废液中的铀为主,氟化钙渣中铀的测量为辅的监测思路,对含铀氟化钙渣的回收再利用提出了统一规划、协调管理、标准化解控程序的建议。

模拟高放玻璃固化体在多重介质下的腐蚀行为

考察了模拟高放玻璃固化体在多重介质下关键元素的浸出和玻璃表面的腐蚀行为。在90℃下,北山二长花岗岩、高庙子膨润土和北山地下水按一定质量比加入微型反应釜中,将玻璃片放入膨润土中,反应从7 d持续至720 d。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)/电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析溶液中元素的浸出浓度。采用扫描电子显微镜和电子能谱分析玻璃断面的形貌和腐蚀界面的元素分布。结果表明,玻璃体腐蚀实验180 d后,各元素的浸出浓度趋近饱和。玻璃的腐蚀在初期较为缓慢,90 d后在玻璃表面有明显的腐蚀层形成。实验360 d后,玻璃表面发生非均匀腐蚀,在断面形成楔形的腐蚀区域。在多重介质下,玻璃体的平均腐蚀速率为0.4μm/d。

TRPO-TBP/煤油体系对高放废液中镅、铀、钚和锝等的萃取和反萃

比较研究了混合三烷基氧膦 ( TRPO) -磷酸三丁酯 ( TBP) /煤油混合体系和 TRPO/煤油体系对铀和硝酸的萃取容量 ,结果表明 ,混合体系的萃取容量比 TRPO/煤油体系高。测定了 2 0 % TRPO- 2 0 %TBP/煤油混合体系对二十余种离子的萃取分配比 ,结果表明在较宽的 HNO3浓度范围 ( 0 .5～ 5mol/L)内 ,该混合体系对低浓度 UO2 2 +、低浓度 U4 +、Pu4 +、Pu3+、Np O2 2 +、Np4 +都有较高的萃取能力 ;低酸条件( <1.0 mol/L)下 ,混合体系对 Tc O4 -、Am3+、Eu3+、Y3+有较高的分配比 ;混合体系对 Np O2 +、Sr2 +、Cs+等的萃取能力较弱。TRPO- TBP/煤油有机相中萃取的镅、铀、钚和锝可以分别用高浓度硝酸、碳酸铵溶液、羟基乙酸和高浓度硝酸 (或碳酸盐 )反萃下来。

微生物作用下放射性废物水泥固化体的长期稳定性测试程序

水泥制品因其表观结构的完整性,已广泛用作中、低水平放射性废物的胶结固化材料。天然环境中普遍存在各种类型微生物。地下放射性废物处置库和废物存放场地存在的腐蚀性微生物——氧化硫硫杆菌会影响废物处置的长期(300～500 a)稳定性和安全性。本文介绍了美国核管会制定的加速水泥固化体微生物降解的测试程序及其改进程序,供我国监管部门、核废物产生者和处置业主参考。

模拟镧系元素固化的掺La_(2)O_(3)玄武岩玻璃的结构与性能研究

以玄武岩玻璃为基体,使用La元素模拟高水平放射性废物(HLW)中的核素U,采用熔融-热处理的方法制备掺La_(2)O_(3)玄武岩玻璃固化体,研究了不同La_(2)O_(3)含量的玻璃固化体的结构、热稳定性和抗浸出性能的变化。XRD和SEM分析表明,当La_(2)O_(3)含量增加到12%(质量分数)时,所得样品均表现为玻璃相。Raman分析表明,随着La_(2)O_(3)的加入,玻璃网络中多元环和四元环的Si-O-Si键断裂,Al^(3+)反而会更多地参与网络连接,并且La_(2)O_(3)的加入有助于提高玻璃网络的聚合度。根据DSC分析可知,随着La_(2)O_(3)含量的增加,玻璃固化体的结构刚性提高,热稳定性总体来说有所增强。采用产品一致性试验法(Product consistency test, PCT)计算样品的归一化浸出率,结果表明所有样品都具有较好的化学稳定性,La和Fe的浸出率比其他元素低三个数量级。其中,浸出28 d后,样品L12的La元素归一化浸出率最低。

放射性岩棉玻璃固化过程中的关键工艺参数

针对放射性岩棉的玻璃固化配方,分别进行了高温粘度及低温粘度研究,对按照优化工艺参数制得的放射性岩棉玻璃固化体进行性能验证与评价。结果表明:优化配方玻璃熔融体高温粘度曲线方程为η=1.27×10-8×e29 794.11/T,相关系数达到0.999 1,预测优选熔化温度为1 181℃、成型操作前期温度范围为1 034~914℃、成型操作后期温度范围为914~619℃;优选退火温度范围为544~574℃;按照优化工艺参数制得的玻璃体均匀性好,密度满足玻璃固化体要求,玻璃化程度高,机械强度较高,表明研究所得的工艺参数为适用于放射性岩棉配方的优化结果,为等离子体高温焚烧装置的优化设计及放射性岩棉玻璃固化配方的工程应用提供了参考依据。

次临界系统处理钚及高放锕系元素的概念研究

对加速器驱动的次临界反应堆处理反应堆级钚和高放锕系废物进行了概念性设计的研究 .建立了以液态铋系合金金属为载热剂的次临界堆芯模型 ,利用 ADVBISON程序对该问题进行了数值计算 ,得到了满意的中子学。

放射性废石墨的焚烧处理

石墨用作燃料套管、慢化剂和反射层的反应堆退役后产生大量的放射性废石墨,面临处理。焚烧作为研究较为深入的处理技术之一,可实现其大幅度减容,且产物具有较高的安全性和稳定性。本文介绍了目前典型的焚烧技术有固定床焚烧法、流化床焚烧法、激光焚烧法等,其中流化床焚烧技术在燃烧效率和技术成熟度上具有优势。

加速器驱动反应堆的靶实验及核废料嬗变与焚化

对加速器辅助驱动次临界核反应堆的最近研究进展 ,特别是靶实验结果 ,进行了评述 .通过对靶实验首次全产物截面的测定 ,达到了剥离反应与裂变反应二者产物的完全识别 .

UO_(2)-不锈钢燃料棒的光纤激光切割研究

为验证光纤激光用于燃料组件解体和燃料棒切割的可行性,研究光纤激光用于热物性差别很大的UO_(2)芯块-不锈钢包壳管复合结构的切割和铀芯块的切割质量,本文采用光纤激光切割UO_(2)芯块-316Ti包壳管元件棒,并通过扫描电子显微镜、能谱和X射线衍射对UO_(2)芯块的切断面进行微观表征分析,研究激光切割过程对铀芯块切断的表面微观形貌、元素组成及物相的影响。研究结果表明,光纤激光可用于切割UO_(2)芯块-316Ti包壳管元件棒,激光切割过程虽会造成铀芯块切断面出现大量微孔和碎渣,但不会造成UO_(2)的相变。以上结果表明,光纤激光可用于UO_(2)芯块-316Ti包壳管元件棒的切割,通过后续对激光切割系统的抗辐射屏蔽防护,可应用于乏燃料组件解体和乏燃料棒切割。

铀污染过滤器芯钙钛锆石玻璃陶瓷固化研究

以B2O3、CaO、TiO2和ZrO2为固化原料,以Ce作为铀的模拟核素,开展了铀污染过滤器芯钙钛锆石玻璃陶瓷固化体的影响因素研究,利用XRD、SEM、ICP-MS等分析方法对固化体进行了结构性能表征。研究结果表明,通过向铀污染过滤器芯中添加成核剂可以形成钙钛锆石玻璃陶瓷固化体,其最佳晶化温度约为1 050℃;钙钛锆石玻璃陶瓷中晶体的形成与B2O3、TiO2及ZrO2添加量密切相关,其最佳含量分别为8.09%、9.17%和7.05%;钙钛锆石玻璃陶瓷固化体中Ce元素的归一化浸出率低于10-10g·cm-2·d-1数量级,固化体对模拟核素Ce具有良好的包容性能。

SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)-ZnO基材低温固化处理含碘敷银硅胶的研究

敷银硅胶常被用于处理核工业所产生的碘废物,在这一过程中会产生大量的含碘敷银硅胶(AgIs)。然而,AgIs具有不稳定性,需要被有效处理。本研究以SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)-ZnO为原料制备玻璃粉,并以此作为基材来固定AgIs。XRD结果表明,在1300℃下可以获得非晶化较好的SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)-ZnO玻璃基材。为了研究获得的玻璃粉固化处理AgIs的能力,将不同碘负载量(15wt%、20wt%、25wt%、30wt%)的AgIs与获得的玻璃粉体进行混合烧结,并研究了其物相、微观结构与形貌、元素分布和密度。结果表明在处理温度为500℃、碘负载量为25wt%时获得的固化体中AgI的衍射峰强度最低,其非晶化指数也相对最高(0.73),部分AgI被包裹于获得的玻璃网络结构中。SEM-EDS结果表明,碘元素在玻璃体内的分布是均匀的。本工作为利用玻璃基材低温固化AgIs提供了一定的理论参考。