废包壳回取技术

周萌 赵新梅 岳亮 赵驰

中核四0四有限公司 甘肃兰州 735100

动力堆乏燃料后处理中间试验厂（以下简称中试厂）目前采用普雷克斯流程处理来自大亚湾的动力堆乏燃料组件，主要利用磷酸三丁酯萃取法从辐照核燃料中回收铀、钚。溶解器是动力堆乏燃料后处理工艺的关键设备。其主要作用是接受剪切机剪切的乏燃料短段，将其中的二氧化铀芯块溶解成硝酸铀酰溶液，供下一工序使用。此外，溶解器还需要对溶解完的废包壳进行蒸煮，进一步除去包壳中残留的铀，以保证废包壳达到外运的辐射要求。

1 溶解管残渣来源及其后果

剪切后的燃料包壳盛装在溶解器大吊篮内，由于大吊篮壁上开孔为长圆形在溶解器溶解和蒸煮操作以及大吊篮的吊运过程中，有少量残渣或碎屑（长形片状）通过大吊篮壁上的长圆形孔漏出，漏出的残渣或碎屑大部分进入小吊篮内由小吊篮接收，少部分残渣或碎屑落在小吊篮座上。按照中试厂现行运行要求，为防止小吊篮内残渣积存过多，影响小吊篮的起吊操作，因此每运行16批料后，即对小吊篮进行吊出检查更换。在起吊过程中，小吊篮底座上的残渣或碎屑落入溶解管底部堆积，而且在小吊篮回装过程中，由于小吊篮底座上残留有碎屑，导致小吊篮回装后不到位，底座与小吊篮边缘有缝隙，残渣积累于此，长此以往，导致溶解管底部积累残渣过多，以至于没过蒸汽喷射泵吸入口[1]。

溶解器作为后处理工艺的关键设备，如果不及时有效的对溶解器溶解管内的废包壳进行回取，将直接导致溶解器内料液无法送往下一工序，甚至导致整台溶解器报废，致使整个后处理工艺线的全面停运。

2 溶解管残渣回取

2.1 回取方案的选择

针对溶解管内残渣堆积严重影响溶解系统运行的现象，曾经尝试使用夹具夹取、试剂溶解、溶解管底部开孔等方式对溶解管内的废包壳残渣进行处理。但是由于溶解管处于热室内，热室内环境复杂，剂量水平高，操作人员难以近距离操作，操作难度大，同时考虑到不损坏溶解管本体，上述方法均不适用于中试厂溶解管内残渣的回取工作。

经综合考虑，选用抽真空装置对溶解管内的残渣进行回取，此方法是采用一抽真空设备对连接的回取管线内制造负压，通过回取管内外压差作用将溶解管内残渣吸入回取装置管线中，在真空装置与回取头之间设置中间容器阻碍和处理回取的残渣。相对于上述几种方法，次方法操作人员所受剂量相对较少，产生放射性废物也相对较少。

2.2 抽真空回取溶解管残渣

（1）抽真空回取装置简介。利用现有端头桶加工改造一中间回取容器，将加工好的回取容器放置在位于溶解器上方的R02热室，回取容器一端连一造真空装置（工业吸尘器），一端连接抽吸用的“耐压”软管，耐压软管前加端增约2m长的不锈钢管，将其探入溶解器内，利用造真空装置将废包壳回取至中间容器内。工业吸尘器的气体排入橙区排风系统。回取的废包壳残渣在中间容器内积累，积累到一定程度后将中间整体作为固体废物通过端头桶转运至固体废物转型站[2]。

（2）回取装置吸入高度的确定。为保证回取装置可以顺利的将溶解管底部的废包壳回取，需在进行回取前试验。将回取装置安装在第二检修厅吊装孔处（垂直高度20m，高于溶解管最低处至回取装置最高距离），进行模拟包壳回取试验，利用造真空装置将模拟包壳从最低处吸至第二检修厅吊装孔处进行扬程测试。通过观察模拟包壳吸入高度验证回取装置是否满足包壳要求。经测试，模拟包壳可以顺利的被吸取，满足包壳回取的要求。

（3）溶解管残渣回取实施过程。

①废包壳的回取。首先将造真空装置吊运至热室人孔外的平台处；而后连接整套回取装置，将造真空装置排风口连接在橙区排风管道上并做好密封；连接好之后，将回取装置转入设备室内，包括回取头、回取软管、回取容器；接下来通过动力手和主从机械手相互配合将吸入管送入溶解器内。上述工作完成之后现场启动造真空装置对溶解器底部废包壳进行回取，废包壳会进入回取头通过塑料软管落入回取容器内。回取完毕后，通过临时摄像头观察溶解器底部小吊兰内残留废包壳情况[3]。

②废物处理。在包壳回取过程中产生固体废物有高压软管约40m、视频线40m、摄像头1个、钢丝绳40m、不锈钢管0.4m、装有包壳的回取桶等。装有包壳的回取桶装入CEFE转运装置中送固体废物处理设施处理，并且将其余高压软管、钢丝绳等通过远距离操作，用砂轮机切割成300-400m段后，放入端头桶内，同样利用CEFE转运装置送固体废物处理设施。造真空装置（工业吸尘器）的集尘桶在进行清洗去污后装入缩口桶内作为固体废物处理，其他电器部分进行屏蔽、隔离暂存。

③回取效果。在废包壳回取过程中，气载流出物监测无异常，热室气溶胶数据无异常，热室过滤器芯外照射水平无异常，未对环境造成影响。回取后，通过临时摄像头对溶解管进行观察发现：溶解管中废包壳残渣回取率达85%，大小吊篮能够放置到位，溶解器出料顺畅，无碎屑堵塞管道现象，满足溶解器运行要求。

3 结语

通过对溶解管内残渣的回取工作可得出以下结论：

（1）溶解管底部残渣是通过大吊篮孔洞落入小吊篮座上，慢慢积累起来的；

（2）该回取装置对溶解管残渣的回取率可达85%；

（3）该装置对溶解管内的残渣回取后可产生相对较多的放射性固体废物。