化工流化床技術(shù)在鈾燃料循環(huán)工業(yè)中的應(yīng)用

劉 馬 林

（清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084）

流化床作為一種化工中常見的反應(yīng)器，特別適宜用于有氣相、液相和固相等多相存在的非均相化學(xué)反應(yīng)過程，是自20世紀(jì)50年代以來逐漸發(fā)展并形成的一門獨(dú)立的化工學(xué)科分支。因?yàn)槠鋫鳠峥?、混合均勻等?yōu)良特征，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在核燃料循環(huán)過程中也有很多流化床技術(shù)的具體實(shí)踐。在早期的文獻(xiàn)中對(duì)此也有所報(bào)道[1]，一些書籍也涉及了這方面的評(píng)述[2]，最近的一些應(yīng)用進(jìn)展則散見于一些核能科技類和化工類學(xué)術(shù)期刊，現(xiàn)有報(bào)道尚未有很好的總結(jié)和評(píng)述。本文擬對(duì)鈾燃料工業(yè)中涉及的流化床技術(shù)進(jìn)行全面綜述，包括鈾礦石浸析、鈾化學(xué)轉(zhuǎn)化、鈾同位素富集、壓水堆燃料元件制備、高溫氣冷堆燃料元件制備、乏燃料后處理、鈾燃料工業(yè)三廢處理以及新型流化床核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)等過程，梳理出核燃料工業(yè)中流化床的種類、范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合具體應(yīng)用過程評(píng)價(jià)了流化床的改造設(shè)計(jì)過程以及可能的改進(jìn)和發(fā)展方向，為開發(fā)更好的流化床應(yīng)用技術(shù)提供研究范圍和基礎(chǔ)，也為促進(jìn)核燃料工業(yè)和流態(tài)化學(xué)科的交叉發(fā)展提供借鑒和參考。

1 鈾循環(huán)過程

鈾循環(huán)過程以反應(yīng)堆為中心，劃分為堆前部分（前段）和堆后部分（后段），包括礦石開采-粉碎浸析-轉(zhuǎn)化-富集-燃料元件制造-核電站-乏燃料儲(chǔ)存-回收利用以及高放廢物儲(chǔ)存，如圖1所示。從開采鈾資源開始，開采出來的鈾礦石需經(jīng)過粉碎、精選，一般礦石中鈾品位都比較低，需要用化學(xué)轉(zhuǎn)化法將鈾浸析出來并濃集、純化?！?br>