[科普中国]-元件切断去壳法

目前除了对镁合金包壳采用机械去壳或准备采用高温生华方法之外，对其他类型的动力堆乏燃料几乎都倾向于使用“切断-浸取”法。也就是将棒束状元件用剪切机床切断成短段，使燃料芯暴露出来，然后用硝酸溶解铀和钚的氧化物，空包壳淋洗后作为固体废物处理。

一、分类

乏燃料切成短段的方法主要有机械剪切法和激光切割法。后者在英国、法国和日本都进行过研究，并建成3kW二氧化碳激光器的试验装置。激光切割法的主要优点是活动部件少，因而维修少，不存在刀具的磨损，产生的废物体积小等。但目前还没有国家使用，尚处于研制阶段。因而，目前较为成熟且为各后处理大厂采用的是机械剪切法。

二、机械剪切机

机械剪切机是动力堆乏燃料元件后处理的关键设备，也是“切断-浸取法”后处理工艺手段过程的核心。用机械方法将燃料元件拆卸、分解和剥壳处理是最早研究的课题。

现代后处理厂所采用的一般为水平送料卧式剪切机。但不可避免地需将立式贮存和转运来的乏燃料组件进行翻转操作，从而加大了首端机械热室的空间和增加一定的投资。

剪切机是一个复杂、庞大的机、电一体化系统，综合使用了机械、电气、液压、气动、计算机等专业技术。剪切机采用电动送料、液压剪切，最大剪力为5-6吨。剪短后的元件短段经溜槽和分配器引入元件溶解吊篮，或转送到溶解工序或直接进入溶解工序，剪切方式多数采用整束元件切割。

三、机械剪切法的缺点

机械剪切法优点很多，对大型工厂尤其突出，因此在现有工厂中得到广泛应用。但它的缺点是设备复杂、剪切机造价高、检修较困难等。此外还有燃料粉末收集回收、锆切屑防止自然以及气溶胶处理等问题1。

本词条内容贡献者为:

宋培峰 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心