Способ разрушения твэлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»631454

Союз Советских

Социалистических

Респубяни (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 210375 (2I) 2116307/23-26 (23) ПРиоРитЕт- (32) 24.03.74 (3l) ПВ-2134-74 (83) ЧССР (43) Опубликовано 05.1178:Бюллетень,% 41 (45} Дата онублиноваиия описания 05.11з8 (5l) М. Кл.

01 G 25/00

G 2l С 19/36

Государственный комитет

Совета Министров СССР но релам иэобретений и открытий (53) УДК661,968 (088 ° 8) Иностранцы

Богуслав Чех, Томаш Ганслик и Эвжен Кадерабек (ЧССР) P2) Авторы изобретения

Иностранное предприятие Ческословенска йкадемие Вед (ЧССР) PI) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЙ ТВЭЛОВ

Изобретение относится к способам разрушения твэлов, эаключенных в металлическую оболочку на основе цирко" ния, и может быть использовано для удаления оболочек твэлов химическими б методами.

Известен способ разрушения твэлов, заключенных в металлическую оболочку на основе циркония, путем обработки беэводньм хлористым водородом при

350-800 С (1)

Известен также способ снятия обо лочки твэлов на основе циркония путем обработки газовой смесью, содержащей 20«90% кислорода и 10-80% Фтористого водорода, при 500-800 С $23 . Недостаток вышеуказанных способовнеобходимость использования агрессивных реагентов (Н Г, НСС) при высоких температурах, что приводит к интенсивной коррозии применяемого оборудования.

Из известных наиболее близким к предлагаемому по технической сущнос" ти и получаемому результату является способ разрушения твэлов, эаключенных в металлическую оболочку на основе циркония, путем гидрнрования оболочки при 600-800 С газообразным водородом.

Высокая температура процесса необходи-З0 ма, так как поверхность металлического циркония почти всегда покрыта пленкой, затрудняющей доступ водорода к металлическому цирконию (3).

Недостаток способа — необходимость проведения процесса при относительно высоких температурах, что вызывает технические и технологические трудности, возникающие при нагревании систе» мы тепловыделяющих элементов (например кассета иэ реактора ВВЭР) до красного каления.

Цель изобретения - снижение температуры гидрирования.

Это достигается благодаря тому, что процесс ведут нри давлении водорода от 1,5 до .50 атм. При этом темпера« туру процесса целесообразно поддерживать в пределах от .200 до 550 С.

Процесс гидрогенизации циркониевой оболочки проходит в сущности по двум механизмам, которые применяются в различных фазах реакции. Прежде всего это молекулярная диффузия водорода через окисную пленку, скорость которой зазисит от температуры и первой степени давления. Поэтому нужно, чтобы ðåàêционное давление водорода было сначала больше. Второй механизм, атомарная

631454

Формула изобретения

Составитель B.Íå÷èïopåíêo

Техред H.ÜHäðåé÷óê Корректор Л.Василина

Редактор Л.Курасова

Заказ 6273/22 Тираж 613 Подписное

ЦБИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 диФФуэия водорода s цирконии, зависит от температуры и квадратного корня давления водорода.Зто означает,что ускорение давлением не является уж таким значительным. Второй механизм применяется главным образом после преодо6 ления окисного барьера.На этом основа-" нии реакциюр как правило проводят сначала при максимальных давлениях и температуре. после преодоления окисного барьера давление может упасть, при этом периодически добавляют водород.

ТемператуРу водорода, как и давление, нужно сохранять только в таких пределах, чтобы реакция протекала с достаточной скоростью.

16

Пример 1 . Гетерогенный комплекс керамических таблеток цилиндрической Форьж диаметром 8 мм и высотой от 5 до 10 мм, состоящий преимущественно из,ц0,и трубы из циркониевого сплава с добавленным ниобием(1 вес.Ъ) с толщиной стенки 1 мм, вводят в нагретый автоклав. После заполнения чистым электролитическим водородом давление водорода повышают до .30 атм. и автоклав закрывают. Затем автоклав нагревают при постоянном вращении до температуры от 450 до 500 С. До получения этой температуры давление водорода в автоклаве снижается вследствие быстрой экзотермической реакции 30 водорода с находящимся в нем циркониевым сплавом. Продолжительность реакции не больше 5 мин.Затем емкость охлаждают, промывают при нормальном давлении азотом. Содержимое колонны 35 переводят в отделительную колонну, в которой механическим путем отделяют оболочку от двуокиси урана„

Пример 2 . Предназначенный для переработки топливный элемент, заключенный в трубу из циркониевого сплава с добавкой ниобия в размере

2,5 эес.В и с толщиной стенок примерно 2 мм, после выемки иэ реактора переводят в автоклав, как это указано 45 в примере 1. После этого начинают гидрирование при постоянном давлении водорода примерно в 20 атм, и при нагреве, причем температура в автоклаве повышается автоматически до

550 С. Как только температура начнет повышаться, нагрев отключают и автоклав начинают охлаждать. После охлаждения содержимое в аэтоклаве дробят механическим путем, недробящиеся стальные части отделяют на грубом сите, а часть, прошедшую через сито, подают в нанну, заполненную сплавом с низкой точкой плавления. Измельченные гидриды остаются на поверхности, ванны и затем удалаются.

Пример 3. Автоклав загружают системой заключенных в кассету облученных топливных элементов, причем облицовочный и конструкционный материал представляет собой сплав циркония и ниобия. Затем автоклав заполняют водородом под давлением 10 атм. За

30 мин времени температура загруженного материала поднимается до 400420 С. Зту температуру выдерживают еще 30 мин. Давление водорода одновременно снижается до конечной величины 1,5 атм. После охлаждения всей системы облицовочный и конструкционный материалы оказываются полностью разрушенными гидрированием, затем керамическое топливо высвобождают из оболочки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить температуру гидрирования и тем самым требования к конструкционным материалам гидрирующего оборудования в отношении термической стойкости и водородного охрупчивания.

1. Способ разрушения твэлов, эаключенных в металлическую оболочку на основе циркония, включающий гидрирование оболочки при нагревании газообразным водородом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения температуры гидрирования, процесс ведут при давлении водорода от 1,5 до

50 атм.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что гидрирование ведут при 200-550 С.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США Р 3149909, кл. 23-14.5, 1964„

2 Патент США Р 3294492, кл. 23-32.4, 1966.

3. Патент США Р 29623711 кл. 75-84.1, 1960.