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La présente invention se rapporte à une ultracentrifu- gauss pour séparer un mélange de gaz en deux cons compor- tant une cuve tabulaire pourvue de tourillons, dans lesquelles passent les conduits d'alimentation du mélange et d'évacuation des constituants. L'invention concerne également un procède pour la fabrication d'une telle centrifugeuse et plus particulièrement pour la fabrication de la paroi cylindrioue de la cuve de cette centrifugeuse.
Pour séparer des -mélanges d'isotopes gazeux on a déjà propose des ultracentrifugeuses, c'est-à-dire des centrifugeuses tournant à des vitesses de 40.000 tours par minute et plus.
En considération de la solidité nécessaire du matériau,
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les dites centrifugeuses ont jusqu'ici été construites en métal.
L'invention concerne la fabrication plus simple et moins onéreuse de telles centrifugeuses: Suivant l'invention la paroi de la cuve de la centrifugeuse est fabriquée au moyen de fibres de verre, ou d'autres fibres analogues, liées par une résine synthétique. Bien que la résistance à-la traction d'une masse de fibres de verre liées par une résine synthétique soit plus faible que celle d'un. métal appropriée il apparaît qu'un tel matériau puisse quand même être utilisé pour des ultraaentri- fugeuses, étant donné que son poids est sensiblement inférieur à celui d'un tel métal. Les forces centrifuges sont donc également plus faibles.
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D'autre part, une masse de fibres de verre noyées dans une résine synthétique a l'avantage de pouvoir être conformée aisément de la manière désirée. Elle est également .calorifuge et en prévision d'un chauffage elle peut, de façon très simple;, être pourvue de fils de résistance électrique, ou être rendue con- ductrice elle-même, en utilisant une résine synthétique mélan- gée avec un matériau électro-conducteur, comme par exemple de la poudre de carbone. Grâce à ces moyens destinés à. obtenir des résistances électriques dans les parois de la cuve, on peut réaliser des températures locales d'une valeur déterminée, ce qui a une grande importance pour produire un tourbillonnement du gaz dans la cuve de la centrifugeuse, très avantageux pour le processus de séparation.
Pour maintenir ce tourbillonnement, les parois d'extrémité de la cuve de la centrifugeuse ou une d'entre elles, sont pourvues de moyens de chauffage électrique de façon que pendant là Marche, une des parois soit plus chaude que l'autre.
Pour réaliser la paroi cylindrique d'une ultracentri- fugeuse suivant l'invention, on peut revêtir le côté intérieur de la paroi cylindrique d'une cuve tubulaire, au moyen d'une nappe de fibres de verre,' ou d'autres fibres analogues, humecter cette nappe l'aide d'une résine synthétique rendue liquide, coagulable ou
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durcissable, avant ou pendant que la cuve tourne rapidement., autour de son axe, et maintenir cette cuve en rotation jusqu'à ce que la niasse constituée par les fibres liées par la résine synthétique soit devenue solide. On obtient ainsi une paroi' cylindrique de grande solidité.
Onpeut alors placer dans la cuve cylindrique, la nappe enroulée dans un sens déteminé, puis faire tourner cette cuve @ dans le sens opposé.à celui de l'enroulement de la nappe. Sous l'effet de la force centrifuge le rouleau -se déroule alors partielle- ment et la masse de fibres vient se placer, sous une forte pression, contre la paroi de cette cuve. Les parois d'extrémité peuvent être pressées entre des matrices et, après durcissement, être fixées par collage sur la paroi cylindrique obtenue comme décrit plus haut. Pendant la formation de la paroi cylindrique on peut intro- duire dans celle-ci un fil de résistance enroulé en spirale, et ce de façon que ce dernier soit noyé dans la paroi durcie.
On peut aussi prévoir une paroi qui soit elle même conductrice afin de servir comme résistance de chauffage électrique, oar exemple en ajou- tant au liant un.matériau conducteur comme de la poudre de car- bone. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin annexé.
La fig. 1 est une vue partiellement en coupe d'une ultra- centrifugeuse suivant l'invention, et la fig. 2 montre, à plus grande échelle, une coupe axiale d'une partie de la centrifugeuse.
Dans le dessin, le chiffre de référence 1 désigne la cuve de la centrifugeuse comportant une paroi cylindrique 2 et des parois d'extrémité 3, 4. Les parois 2,3,4 de cette cuve sont réa- lisées au moyen de fibres de verre ou d'autres fibres liées par une résine synthétique. La paroi cylindrique 2 est obtenue par centri- fugation . A cet effet, la paroi intérieure d'une centrifugeuse tubulaire est d'abord revêtue d'une nappe de fibres de verre qui est ensuite humectée à l'aide d'une résine synthétique liquide, laquelle peut se solidifier en refroidissement, ou se solidifier par poly-
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irisation ou polyaddition.
La solidification de la masse se produit pendant que la centrifugeuse tourne. Les parois d'extrémité 3 et 4 peuvent être formées entre des matrices. Elles sont fixées par coll age à la paroi cylindrique 1.
,Dans la niasse de fibres liées par une résine synthétique, sont logés des fils de résistance 5,6,7, à l'aide desquels la paroi et le contenu de la cuve de la centrifugeuse peuvent être chauffés. Les fils de résistance 5 et 7 sont reliés par une de leurs extrémités aux bagues collectrices 8 et 9 et par leur autre extraite au fil de résistance 6. Les fils 5, 6 et 7 sont donc montés en série. Des balais de contact 10 et 11 coopèrent avec les bagues collectrices 8, 9. Dans certains cas il peut être nécessaire de ne chauffer qu'une seule des parois d'extraite et de refroidir l'autre, ou de refroidir les deux parois d'extrémité.
Ce refroidis- sement peut se faire à l'aide de dispositifs de refroidissement montés à l'extérieur des parties de parois à refroidir.
Les parois d'extraite 3 et 4 sont fixées à des touril- lons creux 12 et 13 montés dans des paliers 14 et 15'. La. centri- fugeuse est entraînée à l'aide d'un 'acteur à grande vitesse, non représenté.
Le mélange à séparer est amené par un conduit central 16. Le constituent le plus lourd est évacué par le conduit 17 passa:].! dans le tourillon 12 et le constituant le plus léger 'par le conduit 18 passant dans le tourillon 13.
Pour réaliser l'effet désirée il est avantageux oue la langueur de la cuve de la centrifugeuse ait environ la et que son diamètre soit d'environ 0,15m. La centrifugeuse) décrite ci-dessus peut avantagousencent être utilisée pour augmenter la teneur en U235 d'un mélange d'isotopes U233 et U235. On centrifuge alors dans cet appareil le gaz UF6.
Ce gaz est ament par le tube 16 il. une pression d'environ 2 mm de mercure. Pendant la contrifugation il règne près de la paroi 2 dela cuve de la centrifugeuse une ures- sion d'environ 760 mm de mercure, c'est-à-dire la pression atmopshé-
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rique. On tend à réaliser et à maintenir un tourbillonnement 19 dans la. cuve. Un tel tourbillonnement est avantageux pour le pro- cossus de séparation et se produit principalement lorsque la paroi d'extrémité 5 est Maintenue à une température supérieure à celle de la paroi d'extrémité 4.
Pour éviter une condensation du gaz UF6
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à la pression at;?osph4r.tque, il est avantageux d'avoir une tempéra- ture de plus de 20 C,. On obtient de bons résultats lorsque la paroi
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d'extrémité 3 est % une température à.'environ 80 C et la paroi d'extrlniité 1 est a Une température -dlenviron 40 C. La. température de la paroi cylindric'ue 2 doit se situer alors entre ces deux temaera-
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tures. Ces, conditions peuvent être rpalisues aisément en provoyant dans la paroi d'extrémité 3 un fil de chauffage 5 enroula en spirale serrer comportant plus de ,?pires que le fil 7 place dans la
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paroi d'extrciitd 4 .
Le constituant le plus lourde c'est-à-dire celui ayant
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la plus grande teneur et U 238 , est vacti, par le conduit 17 passant dans le tourillon 12e tandis que le constituant le plus léger sest--dire celui ayant la plus grande ten'mr '5 est évacue par le conduit 18 passant dans le tourillon 13.
Il est évident qu'avec la centrifugeuse décrite ci- dessus on peut aussi traiter d'autres mélanges d'isotopes.
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R l Y 2 il D I C .'- T 1 0 Fi 1.- Ultrs.centrifu":euse pour la sppration d'un mélange gazeux on deux constituants, comportant une cuve tubulaire portée par des tourillons dans lesquelles passent les conduits d'alimenta-
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tion C111 i1' 1".?."1,,.','G et d'évacuation des constituants, G'H,re¯Ct('2'iF,if en ce que la paroi de la cuve de la CGYI'ri:f'ü!;C:la'E:
4'±t constituée par des fibres de verre ou fibres analogues 13.'"C,S Luic;- résine , ¯711t1e"''¯ tique.
2.- Ultracentrlfu.';;eLT.f;e fuivant li: revenc'lc."t1.on caractérisa en'ce qu'un fil de rc:9:Litû..lCC: IC;Ctx':LO'1.1.G' est noyé dans
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The present invention relates to an ultracentrifugauss for separating a mixture of gases into two components comprising a tubular vessel provided with journals, through which the ducts for supplying the mixture and for discharging the components pass. The invention also relates to a process for the manufacture of such a centrifuge and more particularly for the manufacture of the cylindrical wall of the tank of this centrifuge.
To separate mixtures of gaseous isotopes, ultracentrifuges have already been proposed, that is to say centrifuges rotating at speeds of 40,000 revolutions per minute and more.
Considering the necessary strength of the material,
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so-called centrifuges have so far been made of metal.
The invention relates to the simpler and less expensive manufacture of such centrifuges: According to the invention, the wall of the centrifuge tank is made by means of glass fibers, or other similar fibers, bound by a synthetic resin. Although the tensile strength of a mass of glass fibers bonded with synthetic resin is lower than that of a. suitable metal It appears that such a material can still be used for ultra-ventilators, since its weight is significantly less than that of such a metal. The centrifugal forces are therefore also lower.
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On the other hand, a mass of glass fibers embedded in a synthetic resin has the advantage of being able to be easily shaped in the desired manner. It is also heat-insulating and in anticipation of heating it can very simply be provided with electric resistance wires, or be made conductive itself, using a synthetic resin mixed with a material. electrically conductive, such as carbon powder. Thanks to these means intended for. obtaining electrical resistances in the walls of the tank, it is possible to achieve local temperatures of a determined value, which is of great importance for producing a swirling of the gas in the tank of the centrifuge, very advantageous for the separation process.
To maintain this swirling, the end walls of the centrifuge bowl or one of them are provided with electric heating means so that during operation, one of the walls is hotter than the other.
To produce the cylindrical wall of an ultracentrifuge according to the invention, the inside of the cylindrical wall of a tubular vessel can be coated by means of a sheet of glass fibers, or other similar fibers. , moisten this sheet using a synthetic resin made liquid, coagulable or
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curable, before or while the tank rotates rapidly., around its axis, and keep this tank in rotation until the mass formed by the fibers bound by the synthetic resin has become solid. A cylindrical wall of great strength is thus obtained.
We can then place in the cylindrical tank, the sheet wound in a determined direction, then rotate this tank @ in the opposite direction to that of the winding of the sheet. Under the effect of centrifugal force, the roll then partially unwinds and the mass of fibers is placed, under high pressure, against the wall of this tank. The end walls can be pressed between dies and, after hardening, be fixed by gluing on the cylindrical wall obtained as described above. During the formation of the cylindrical wall it is possible to introduce therein a resistance wire wound in a spiral, so that the latter is embedded in the hardened wall.
It is also possible to provide a wall which is itself conductive in order to serve as an electric heating resistor, for example by adding to the binder a conductive material such as carbon powder. The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 is a partially sectional view of an ultra-centrifuge according to the invention, and FIG. 2 shows, on a larger scale, an axial section of part of the centrifuge.
In the drawing, the reference numeral 1 designates the centrifuge tank comprising a cylindrical wall 2 and end walls 3, 4. The walls 2, 3, 4 of this tank are produced by means of glass fibers. or other fibers bonded by a synthetic resin. The cylindrical wall 2 is obtained by centrifugation. For this purpose, the inner wall of a tubular centrifuge is first coated with a sheet of glass fibers which is then moistened with a liquid synthetic resin, which can solidify on cooling, or solidify. by poly-
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iridescence or polyaddition.
Solidification of the mass occurs while the centrifuge is spinning. End walls 3 and 4 can be formed between dies. They are fixed by gluing to the cylindrical wall 1.
In the mass of fibers bound by a synthetic resin, are housed son of resistance 5,6,7, with the help of which the wall and the contents of the centrifuge tank can be heated. The resistance wires 5 and 7 are connected by one of their ends to the slip rings 8 and 9 and by their other extracted to the resistance wire 6. The wires 5, 6 and 7 are therefore connected in series. Contact brushes 10 and 11 cooperate with the slip rings 8, 9. In some cases it may be necessary to heat only one of the extract walls and to cool the other, or to cool both sides of the extract. end.
This cooling can take place with the aid of cooling devices mounted on the outside of the parts of the walls to be cooled.
The extract walls 3 and 4 are fixed to hollow pins 12 and 13 mounted in bearings 14 and 15 '. The centrifuge is driven using a high speed actor, not shown.
The mixture to be separated is brought through a central pipe 16. The heaviest constituent is discharged through pipe 17 passed:].! in the journal 12 and the lightest component through the conduit 18 passing through the journal 13.
In order to achieve the desired effect, it is advantageous that the length of the centrifuge bowl is about 1 and that its diameter is about 0.15 m. The centrifuge) described above can advantageously be used to increase the U235 content of a mixture of U233 and U235 isotopes. The UF6 gas is then centrifuged in this apparatus.
This gas is fed through tube 16 il. a pressure of about 2 mm of mercury. During the centrifugation there is a pressure of about 760 mm of mercury near the wall 2 of the centrifuge tank, that is to say the atmospheric pressure.
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rique. We tend to achieve and maintain a swirl 19 in the. tank. Such swirling is advantageous for the separation process and mainly occurs when the end wall 5 is maintained at a temperature higher than that of the end wall 4.
To avoid condensation of UF6 gas
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at at; osph4r.tque pressure, it is advantageous to have a temperature above 20 ° C. Good results are obtained when the wall
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end 3 is a temperature of about 80 C and the outer wall 1 is at a temperature of about 40 C. The temperature of the cylindrical wall 2 must then be between these two temaera-
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tures. These conditions can be easily achieved by providing in the end wall 3 a tightly coiled heater wire 5 having more than.
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end wall 4.
The heaviest component, i.e. the one having
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the largest content and U 238, is vacti, through the conduit 17 passing through the journal 12e while the lightest component - ie the one with the highest ten'mr '5 is discharged through the conduit 18 passing into the trunnion 13.
It is obvious that with the centrifuge described above it is also possible to process other mixtures of isotopes.
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R l Y 2 il DIC .'- T 1 0 Fi 1.- Ultrs.centrifu ": euse for the sppration of a gas mixture of two constituents, comprising a tubular vessel carried by journals in which pass the feed conduits. -
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tion C111 i1 '1 ".?." 1 ,,.', 'G and evacuation of constituents, G'H, rēCt (' 2'iF, if in that the wall of the tank of the CGYI 'ri: f'ü!; C: la'E:
4 '± t constituted by glass fibers or the like 13.' "C, S Luic; - resin, ¯711t1e" '' ¯ tick.
2.- Ultracentrlfu. ';; eLT.f; e fuivant li: revenc'lc. "T1.on characterized as a wire of rc: 9: Litû..lCC: IC; Ctx': LO'1.1 .G 'is drowned in
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