[发明专利]用于制备金属铀的系统和方法

说明书

本发明的实施例提供一种用于制备金属铀的系统和方法，包括：第一反应装置、第二反应装置和循环装置，其中所述第一反应装置用于在熔盐中利用还原剂对氧化铀进行还原反应以获得金属铀和氧化物杂质；所述第二反应装置用于在卤化气体中进行所述熔盐的提纯；所述循环装置配置成使所述第一反应装置和所述第二反应装置流体连通，以将所述第一反应装置中的所述熔盐引入所述第二反应装置进行提纯，并将在所述第二反应装置提纯后的所述熔盐引入所述第一反应装置。根据本发明实施例的用于制备金属铀的系统和方法能够保证还原反应的不断进行并且无需耗费大量熔盐，以便工业化的使用。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种用于制备金属铀系统和方法。

背景技术

将氧化铀转换为金属铀是核燃料干法后处理中的重要步骤，现有技术中将氧化铀转换为金属铀的方法主要包括热还原法和电化学还原法两种。

相较于电化学还原，热还原的技术更为简单、更加节能，但是现有技术在热还原的过程中常存在效率不高的问题，甚至出现反应中断等现象，因此热还原法目前尚无法进行工业应用。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于制备金属铀的系统和方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种用于制备金属铀的系统，包括：第一反应装置、第二反应装置和循环装置，其中所述第一反应装置用于在熔盐中利用还原剂对氧化铀进行还原反应以获得金属铀和氧化物杂质，其中所述氧化物杂质溶解在所述熔盐中；所述第二反应装置用于在卤化气体中进行所述熔盐的提纯以去除所述熔盐中溶解的所述氧化物杂质；所述循环装置配置成使所述第一反应装置和所述第二反应装置流体连通，以将所述第一反应装置中的所述熔盐引入所述第二反应装置进行提纯，并将在所述第二反应装置提纯后的所述熔盐引入所述第一反应装置。

可选地，所述第一反应装置包括：第一反应容器，用于容纳所述熔盐、所述还原剂和所述氧化铀，以提供所述还原反应的场所；第一加热件，用于对所述第一反应容器加热以提供所述还原反应所需的温度；第一搅拌件，可拆卸地设置在所述第一反应容器内部，用于对所述熔盐进行搅拌。

可选地，所述第一反应装置还包括：开设在所述第一反应容器的第一进料口、第二进料口和出料口，其中所述第一进料口用于引入氧化铀；所述第二进料口用于引入还原剂；所述出料口用于引出所述还原反应获得的所述金属铀。

可选地，所述第一反应装置还包括：开设在所述第一反应容器的取样口，用于在所述还原反应过程中对所述熔盐进行取样，以获取所述熔盐中溶解的所述氧化杂质的浓度。

可选地，所述第二反应装置包括：第二反应容器，所述第二反应容器用于容纳所述熔盐；开设在所述第二反应容器的气体入口，用于向所述第二反应容器引入所述卤化气体，以对所述熔盐进行提纯；第二加热件，用于对所述第二反应容器加热以提供所述熔盐提纯需要的温度；第二搅拌件，可拆卸地设置在所述第二反应容器内部，用于对所述熔盐进行搅拌。

可选地，所述循环装置包括第一管路和第二管路，所述第一管路配置成使所述第一反应装置和所述第二反应装置流体连通，用于将所述第一反应装置中的所述熔盐引入所述第二反应装置进行提纯；所述第二管路配置成使所述第一反应装置和所述第二反应装置流体连通，用于将在所述第二反应装置提纯后的所述熔盐引入所述第一反应装置。

可选地，所述循环装置还包括：设置在所述第一管路和/或所述第二管路的循环泵，用于控制所述熔盐在所述循环装置中的流动。

可选地，所述循环装置还包括：

储存件，配置成通过所述第二管路与所述第一反应装置和所述第二反应装置流体连通，所述储存件用于在所述第一反应装置中的所述熔盐量大于第一预设阈值时接收所述第二反应装置提纯的所述熔盐并储存，并在所述第一反应装置中的所述熔盐量小于等于第一预设阈值时将所储存的所述熔盐引入所述第一反应装置。