BR112021006251B1

BR112021006251B1 - PLANT FOR CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE TO URANIUM DIOXIDE AND METHOD FOR CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE TO URANIUM DIOXIDE IN A CONVERSION PLANT

Info

Publication number: BR112021006251B1
Application number: BR112021006251-3A
Authority: BR
Inventors: Bruno MESONA; Stéphane HEBRARD
Original assignee: Framatome
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2024-07-09

Abstract

INSTALAÇÃO DECONVERSÃO DE HEXAFLUORETO DE URÂNIO (UF6) EM DIÓXIDO DE URÂNIO (UO2) E MÉTODO DE CONVERSÃO DE HEXAFLUORETO DE URÂNIO (UF6) EM DIÓXIDO DE URÂNIO (UO2) EM UMA INSTALAÇÃO DE CONVERSÃO. A instalação de conversão (2) de hexafluoreto de urânio em dióxido de urânio compreende: um reator de hidrólise (4) para a conversão de hexafluoreto de urânio em pó de oxifluoreto de urânio por reação entre hexafluoreto de urânio gasoso e vapor de água seco injetado no reator (4); um forno de pirohidrólise (6) para converter o pó de oxifluoreto de urânio fornecido pelo reator (4) em pó de dióxido de urânio pela reação do pó de oxifluoreto de urânio com vapor de água seco e gás hidrogênio injetado no forno (6); um dispositivo de alimentação (8) que compreende dutos de injeção de reagente (10) para a injeção de hexafluoreto de urânio, vapor de água ou gás hidrogênio, cada duto de injeção de reagente (10) sendo projetado para alimentar o reator (4) ou o forno (6); e um sistema de controle (16) projetado para controlar o dispositivo de alimentação (8) de modo a alimentar pelo menos um dos dutos de injeção de reagente (10) com um gás neutro durante uma fase de parada ou início da instalação de conversão (2).FACILITY FOR CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE (UF6) TO URANIUM DIOXIDE (UO2) AND METHOD FOR CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE (UF6) TO URANIUM DIOXIDE (UO2) IN A CONVERSION FACILITY. The facility for converting uranium hexafluoride to uranium dioxide comprises: a hydrolysis reactor (4) for converting uranium hexafluoride to uranium oxyfluoride powder by reaction between gaseous uranium hexafluoride and dry water vapor injected into the reactor (4); a pyrohydrolysis furnace (6) for converting uranium oxyfluoride powder supplied by the reactor (4) into uranium dioxide powder by reacting the uranium oxyfluoride powder with dry water vapor and hydrogen gas injected into the furnace (6); a feeding device (8) comprising reagent injection ducts (10) for injecting uranium hexafluoride, water vapor or hydrogen gas, each reagent injection duct (10) being designed to feed the reactor (4) or the furnace (6); and a control system (16) designed to control the feeding device (8) so as to feed at least one of the reagent injection ducts (10) with a neutral gas during a shutdown or start-up phase of the conversion plant (2).

Description

[001] A presente invenção refere-se ao campo da produção de pó de dióxido de urânio (UO2), destinado, em particular, à fabricação de pastilhas de UO2 para barras de combustível nuclear.[001] The present invention relates to the field of production of uranium dioxide (UO2) powder, intended in particular for the manufacture of UO2 pellets for nuclear fuel rods.

[002] É possível enriquecer urânio na forma de hexafluoreto de urânio (UF6). No entanto, é então necessário converter UF6 em UO2 para fazer pastilhas de UO2.[002] It is possible to enrich uranium in the form of uranium hexafluoride (UF6). However, it is then necessary to convert UF6 to UO2 to make UO2 pellets.

[003] Para fazer isso, é possível converter UF6 gasoso em oxifluoreto de urânio (UO2F2) por hidrólise em um reator, injetando gás UF6 e vapor de água seco no reator para obter pó de UO2F2, então convertendo o pó de UO2F2 em pó de UO2 por pirohidrólise em um forno, circulando o pó de UO2F2 no forno e injetando vapor de água seco e gás hidrogênio (H2) no forno.[003] To do this, it is possible to convert gaseous UF6 to uranium oxyfluoride (UO2F2) by hydrolysis in a reactor, injecting UF6 gas and dry water vapor into the reactor to obtain UO2F2 powder, then converting the UO2F2 powder to UO2 powder by pyrohydrolysis in a furnace, circulating the UO2F2 powder in the furnace, and injecting dry water vapor and hydrogen gas (H2) into the furnace.

[004] A reação de hidrólise é realizada sob uma atmosfera de gás neutro (ou gás inerte), de preferência sob uma atmosfera de nitrogênio. Para fazer isso, gás neutro é injetado no reator, formando um fluxo de gás que varre o reator.[004] The hydrolysis reaction is carried out under a neutral gas (or inert gas) atmosphere, preferably under a nitrogen atmosphere. To do this, neutral gas is injected into the reactor, forming a gas stream that sweeps through the reactor.

[005] Os documentos US 6136285 e US 7824640 revelam uma instalação para converter UF6 em UO2, compreendendo um reator de hidrólise e um forno de pirohidrólise para realizar tal método de conversão.[005] US 6136285 and US 7824640 disclose an installation for converting UF6 into UO2, comprising a hydrolysis reactor and a pyrohydrolysis furnace for carrying out such conversion method.

[006] Ao fabricar UO2, é desejável evitar qualquer acúmulo de urânio (U) dentro da instalação de conversão por razões de segurança e proteção (criticidade). Além disso, um dos coprodutos resultantes das sucessivas conversões UF6 ^ UO2F2 ^ UO2 é o gás fluoreto de hidrogênio (HF), que é muito tóxico e corrosivo. Portanto, é importante garantir a evacuação e armazenamento contínuos do HF fora da instalação de conversão.[006] When manufacturing UO2, it is desirable to avoid any accumulation of uranium (U) within the conversion facility for safety and security (criticality) reasons. Furthermore, one of the co-products resulting from the successive UF6^UO2F2^UO2 conversions is hydrogen fluoride (HF) gas, which is very toxic and corrosive. Therefore, it is important to ensure continuous evacuation and storage of HF outside the conversion facility.

[007] Durante paradas antecipadas ou programadas da instalação de conversão, existe o risco de acúmulo de produtos de reação ou reagentes na instalação. É então necessário manter a instalação em uma configuração de máxima segurança e proteção, tendo o cuidado de não atingir a massa crítica em forma de U no interior da instalação, evitando qualquer reação por um lado entre o hidrogênio e o oxigênio (risco de explosão) e, por outro lado, entre HF e H2O (formação de ácido fluorídrico) e não causando o entupimento da instalação devido à aglomeração do pó.[007] During early or scheduled shutdowns of the conversion plant, there is a risk of accumulation of reaction products or reagents in the plant. It is therefore necessary to maintain the plant in a maximum safety and protection configuration, taking care not to reach the critical U-shaped mass inside the plant, avoiding any reaction on the one hand between hydrogen and oxygen (risk of explosion) and on the other hand between HF and H2O (formation of hydrofluoric acid) and not causing clogging of the plant due to dust agglomeration.

[008] Além disso, o UF6 que é injetado na instalação na forma gasosa cristaliza abaixo de sua temperatura de sublimação (56,4 °C a 1 atm). A cristalização do UF6 resulta em um bloqueio rígido das partes móveis da instalação e no bloqueio do dispositivo de injeção de gases reativos no reator.[008] Furthermore, the UF6 that is injected into the installation in gaseous form crystallizes below its sublimation temperature (56.4 °C at 1 atm). The crystallization of UF6 results in a rigid blockage of the moving parts of the installation and in the blockage of the reactive gas injection device in the reactor.

[009] Além disso, a presença de produtos reativos ou de reação na instalação pode representar um risco para a segurança dos operadores que devem intervir em caso de desligamento da instalação. Os principais riscos ao abrir a instalação estão relacionados com a ausência de ar na instalação (anoxia do operador), a toxicidade do HF e o risco de contaminação interna e externa por urânio.[009] Furthermore, the presence of reactive or reaction products in the installation may pose a risk to the safety of operators who must intervene in the event of the installation being shut down. The main risks when opening the installation are related to the absence of air in the installation (operator anoxia), the toxicity of HF and the risk of internal and external contamination by uranium.

[010] Um dos objetivos da invenção é fornecer uma instalação para converter UF6 em UO2, cuja proteção e segurança são melhoradas durante as fases de desligamento da instalação.[010] One of the objectives of the invention is to provide an installation for converting UF6 into UO2, the protection and safety of which are improved during the shutdown phases of the installation.

[011] Para este fim, a invenção fornece uma instalação de conversão de hexafluoreto de urânio (UF6) em dióxido de urânio (UO2), a instalação de conversão compreendendo: - um reator de hidrólise para a conversão de UF6 em pó de oxifluoreto de urânio (UO2F2) por reação entre UF6 gasoso e vapor de água seco injetado no reator; - um forno de pirohidrólise para a conversão do pó de UO2F2 fornecido pelo reator em pó de UO2 pela reação do pó de UO2F2 com vapor de água seco e hidrogênio gasoso (H2) injetado no forno; - um dispositivo de alimentação que compreende dutos de injeção de reagente para a injeção de UF6, vapor de água ou H2, cada duto de injeção de reagente sendo projetado para alimentar o reator ou o forno; e - um sistema de controle projetado para controlar o dispositivo de alimentação de modo a alimentar pelo menos um dos dutos de injeção de reagente com um gás neutro durante uma fase de desligamento ou inicialização da instalação de conversão.[011] To this end, the invention provides a plant for converting uranium hexafluoride (UF6) into uranium dioxide (UO2), the conversion plant comprising: - a hydrolysis reactor for converting UF6 into uranium oxyfluoride powder (UO2F2) by reaction between gaseous UF6 and dry water vapor injected into the reactor; - a pyrohydrolysis furnace for converting UO2F2 powder supplied by the reactor into UO2 powder by reacting the UO2F2 powder with dry water vapor and gaseous hydrogen (H2) injected into the furnace; - a feeding device comprising reagent injection ducts for injecting UF6, water vapor or H2, each reagent injection duct being designed to feed the reactor or the furnace; and - a control system designed to control the supply device so as to supply at least one of the reagent injection pipelines with a neutral gas during a shutdown or start-up phase of the conversion plant.

[012] De acordo com formas de realização particulares, a instalação de conversão compreende uma ou mais das seguintes características opcionais, tomadas individualmente ou em qualquer combinação tecnicamente viável: - O sistema de controle é projetado para controlar o dispositivo de alimentação de modo a alimentar cada duto de injeção de reagente com um gás neutro durante o desligamento ou inicialização da instalação de conversão; - O dispositivo de alimentação compreende, além dos dutos de injeção de reagente, pelo menos um duto de injeção de gás neutro para injetar gás neutro no reator durante uma fase de produção para a conversão de UF6 em UO2 em uma atmosfera de gás neutro; - O dispositivo de alimentação compreende um duto de injeção de gás neutro para alimentar o reator com gás neutro, por meio da formação de um jato de gás neutro separando um jato de UF6 e um jato de vapor de água proveniente dos dutos de injeção de reagente abrindo no reator; - O sistema de controle é projetado para alimentar cada um dos dutos de injeção de reagente com um gás neutro, alimentando os dutos de injeção de reagente sequencialmente a partir da parte a montante para a parte a jusante ou a partir da parte a jusante para a parte a montante da instalação de conversão, levando em consideração a direção do movimento do urânio na instalação de conversão; - Na fase de desligamento da instalação de conversão, o sistema de controle é projetado para, sucessivamente, interromper a alimentação de UF6 para o reator e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida, interromper a alimentação de vapor de água do reator e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida, opcionalmente, após todo o pó de UO2F2 ter sido removido do reator, interromper um dispositivo de transferência projetado para transferir o pó de UO2F2 do reator para o forno, em seguida, interromper a alimentação de H2 para o forno e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida, interromper a alimentação de vapor de água seco para o forno e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida, opcionalmente, após a evacuação de todo o pó de UO2 do forno e resfriamento de um tambor do forno, interromper a rotação do tambor; e - Durante a fase de inicialização da instalação de conversão, o sistema de controle é projetado para, sucessivamente, injetar gás neutro no reator e no forno através dos dutos de injeção de reagente e dos dutos de injeção de gás neutro por um período de uma etapa de aquecimento da instalação de conversão; em seguida, substituir a alimentação de gás neutro através dos dutos de injeção de reagente do forno e do reator por uma alimentação de gás reativo, alimentando sequencialmente os dutos de injeção de reagente com gases reativos a partir da parte a jusante para a parte a montante da instalação de conversão, levando em consideração a direção do movimento do urânio na instalação de conversão.[012] According to particular embodiments, the conversion plant comprises one or more of the following optional features, taken individually or in any technically feasible combination: - The control system is designed to control the feeding device so as to feed each reagent injection duct with a neutral gas during shutdown or startup of the conversion plant; - The feeding device comprises, in addition to the reagent injection ducts, at least one neutral gas injection duct for injecting neutral gas into the reactor during a production phase for the conversion of UF6 into UO2 in a neutral gas atmosphere; - The feeding device comprises a neutral gas injection duct for feeding the reactor with neutral gas, by means of the formation of a neutral gas jet separating a UF6 jet and a water vapor jet coming from the reagent injection ducts opening into the reactor; - The control system is designed to supply each of the reagent injection pipelines with a neutral gas, supplying the reagent injection pipelines sequentially from the upstream to the downstream part or from the downstream to the upstream part of the conversion facility, taking into account the direction of uranium movement in the conversion facility; - In the shutdown phase of the conversion plant, the control system is designed to successively stop the UF6 feed to the reactor and replace it with a neutral gas feed, then stop the water vapor feed to the reactor and replace it with a neutral gas feed, then optionally, after all UO2F2 powder has been removed from the reactor, stop a transfer device designed to transfer UO2F2 powder from the reactor to the furnace, then stop the H2 feed to the furnace and replace it with a neutral gas feed, then stop the dry water vapor feed to the furnace and replace it with a neutral gas feed, then optionally, after all UO2 powder has been evacuated from the furnace and a furnace drum has cooled, stop the drum rotation; and - During the start-up phase of the conversion plant, the control system is designed to successively inject neutral gas into the reactor and furnace through the reagent injection pipelines and the neutral gas injection pipelines for a period of one heating stage of the conversion plant; then replace the neutral gas supply through the reagent injection pipelines of the furnace and reactor with a reactive gas supply, sequentially feeding the reagent injection pipelines with reactive gases from the downstream to the upstream part of the conversion plant, taking into account the direction of movement of uranium in the conversion plant.

[013] A invenção também se refere a um método de conversão de hexafluoreto de urânio (UF6) em dióxido de urânio (UO2) em uma instalação de conversão que compreende um reator de hidrólise para a conversão de UF6 em pó de oxifluoreto de urânio (UO2F2) por reação entre UF6 gasoso e vapor de água seco injetado no reator e um forno de pirohidrólise para a conversão do pó de UO2F2 fornecido pelo reator em pó de UO2 por reação entre UO2F2 e vapor de água seco e gás hidrogênio (H2) injetado no forno, o método compreendendo as etapas de: - converter UF6 em UO2, alimentando o reator e o forno com gases reativos por meio de dutos de injeção de reagente durante uma fase de conversão, cada duto de injeção de reagente abrindo no reator ou no forno; e - alimentar pelo menos um duto de injeção de reagente com um gás neutro durante uma fase de desligamento ou inicialização da instalação de conversão.[013] The invention also relates to a method of converting uranium hexafluoride (UF6) into uranium dioxide (UO2) in a conversion plant comprising a hydrolysis reactor for converting UF6 into uranium oxyfluoride powder (UO2F2) by reaction between gaseous UF6 and dry water vapor injected into the reactor and a pyrohydrolysis furnace for converting the UO2F2 powder supplied by the reactor into UO2 powder by reaction between UO2F2 and dry water vapor and hydrogen gas (H2) injected into the furnace, the method comprising the steps of: - converting UF6 into UO2 by feeding the reactor and the furnace with reactive gases through reagent injection ducts during a conversion phase, each reagent injection duct opening into the reactor or the furnace; and - feeding at least one reagent injection duct with a neutral gas during a shutdown or startup phase of the conversion plant.

[014] De acordo com modos particulares de implementação, o método de conversão compreende uma ou mais das seguintes características opcionais, tomadas isoladamente ou em qualquer combinação tecnicamente viável: - Durante a fase de desligamento ou inicialização da instalação de conversão, cada duto de injeção de reagente é alimentado com gás neutro; - Durante uma fase de produção, o gás neutro é injetado no reator através de pelo menos um duto de injeção de gás neutro para realizar a conversão sob uma atmosfera de gás neutro; - O desligamento da instalação de conversão compreende uma etapa de purga durante a qual os dutos de injeção de reagente são alimentados com gás neutro sequencialmente a partir da parte a montante para a parte a jusante da instalação de conversão, levando em consideração a direção do movimento do urânio; - Compreende, em uma fase de desligamento da instalação de conversão, as etapas sucessivas de interromper a alimentação de UF6 para o reator e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida interromper a alimentação de vapor de água seco para o reator a partir do reator e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida, opcionalmente, após remover todo o pó de UO2F2 do reator, interromper um dispositivo de transferência projetado para transferir o pó de UO2F2 do reator para o forno, em seguida interromper a alimentação de H2 para o forno e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida interromper a alimentação de vapor de água seco para o forno e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, em seguida, opcionalmente, após a evacuação de qualquer pó de UO2 do forno e resfriamento de um tambor do forno, interromper a rotação do tambor; e - Compreende, em uma fase de inicialização da instalação de conversão, as etapas sucessivas de injetar gás neutro no reator e no forno através dos dutos de injeção de reagente e dos dutos de injeção de gás neutro durante uma etapa de aquecimento da instalação de conversão; em seguida, substituir a alimentação de gás neutro através dos dutos de injeção de reagente do forno e do reator por uma alimentação de gás reativo, alimentando os dutos de injeção de reagente com gases reativos sequencialmente a partir da parte a jusante para a parte a montante da instalação de conversão, levando em consideração a direção do movimento do urânio.[014] According to particular modes of implementation, the conversion method comprises one or more of the following optional features, taken singly or in any technically feasible combination: - During the shutdown or start-up phase of the conversion plant, each reagent injection pipeline is fed with neutral gas; - During a production phase, neutral gas is injected into the reactor through at least one neutral gas injection pipeline to carry out the conversion under a neutral gas atmosphere; - The shutdown of the conversion plant comprises a purge step during which the reagent injection pipelines are fed with neutral gas sequentially from the upstream to the downstream part of the conversion plant, taking into account the direction of uranium movement; - Comprise, in a shutdown phase of the conversion plant, the successive steps of stopping the UF6 feed to the reactor and replacing it with a neutral gas feed, then stopping the dry water vapor feed to the reactor from the reactor and replacing it with a neutral gas feed, then optionally, after removing all UO2F2 powder from the reactor, stopping a transfer device designed to transfer UO2F2 powder from the reactor to the furnace, then stopping the H2 feed to the furnace and replacing it with a neutral gas feed, then stopping the dry water vapor feed to the furnace and replacing it with a neutral gas feed, then optionally, after evacuating any UO2 powder from the furnace and cooling a furnace drum, stopping the rotation of the drum; and - It comprises, in a start-up phase of the conversion plant, the successive steps of injecting neutral gas into the reactor and the furnace through the reagent injection ducts and the neutral gas injection ducts during a heating stage of the conversion plant; then replacing the neutral gas supply through the reagent injection ducts of the furnace and the reactor with a reactive gas supply, feeding the reagent injection ducts with reactive gases sequentially from the downstream part to the upstream part of the conversion plant, taking into account the direction of movement of the uranium.

[015] A invenção e as suas vantagens serão melhor compreendidas com a leitura da descrição a seguir, dada apenas a título de exemplo e feita com referência à única figura que é uma vista esquemática de uma instalação de conversão de UF6 em UO2.[015] The invention and its advantages will be better understood by reading the following description, given by way of example only and made with reference to the only figure which is a schematic view of a UF6 to UO2 conversion plant.

[016] A instalação de conversão (2) ilustrada na Figura 1 compreende um reator de hidrólise (4) para a conversão de UF6 em pó de UO2F2, por reação entre UF6 gasoso e vapor de água seco injetado no reator (4).[016] The conversion plant (2) illustrated in Figure 1 comprises a hydrolysis reactor (4) for the conversion of UF6 into UO2F2 powder, by reaction between gaseous UF6 and dry water vapor injected into the reactor (4).

[017] A instalação de conversão (2) compreende um forno de pirohidrólise (6) para converter o pó de UO2F2 fornecido pelo reator (4) em pó de UO2, por meio da reação do pó de UO2F2 com vapor de água seco e gás H2 injetado no forno (6).[017] The conversion plant (2) comprises a pyrohydrolysis furnace (6) for converting the UO2F2 powder supplied by the reactor (4) into UO2 powder, by reacting the UO2F2 powder with dry water vapor and H2 gas injected into the furnace (6).

[018] A instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de alimentação (8) projetado para injetar os gases reativos (gás UF6, vapor de água seco e gás H2) no reator (4) e no forno (6).[018] The conversion installation (2) comprises a feeding device (8) designed to inject the reactive gases (UF6 gas, dry water vapor and H2 gas) into the reactor (4) and the furnace (6).

[019] O dispositivo de alimentação (8) é alimentado por fontes de gases reativos, compreendendo pelo menos uma fonte de UF6 gasoso, pelo menos uma fonte de vapor de água seco e pelo menos uma fonte de H2 gasoso.[019] The supply device (8) is supplied by sources of reactive gases, comprising at least one source of gaseous UF6, at least one source of dry water vapor and at least one source of gaseous H2.

[020] O dispositivo de alimentação (8) compreende dutos de injeção de reagente (10) para injetar os gases reativos no reator (4) e no forno (6).[020] The feeding device (8) comprises reagent injection ducts (10) for injecting the reactive gases into the reactor (4) and the furnace (6).

[021] Os dutos de injeção de reagente (10) compreendem um duto de injeção de UF6 alimentando o reator (4), um primeiro duto de injeção de vapor alimentando o reator (4), um segundo duto de injeção de vapor alimentando o forno (6) e um duto de injeção de H2 alimentando o forno (6).[021] The reagent injection ducts (10) comprise a UF6 injection duct feeding the reactor (4), a first steam injection duct feeding the reactor (4), a second steam injection duct feeding the furnace (6) and an H2 injection duct feeding the furnace (6).

[022] O dispositivo de alimentação (8) é ainda projetado para a injeção de um gás neutro no reator (4), em particular na fase de produção da instalação de conversão (2), de modo que a conversão de UF6 em UO2F2 ocorra sob uma atmosfera de gás neutro. O dispositivo de alimentação (8) compreende um ou mais dutos de injeção de gás neutro (12) para a injeção de gás neutro no reator (4).[022] The feed device (8) is further designed for injecting a neutral gas into the reactor (4), in particular in the production phase of the conversion plant (2), so that the conversion of UF6 into UO2F2 takes place under a neutral gas atmosphere. The feed device (8) comprises one or more neutral gas injection ducts (12) for injecting neutral gas into the reactor (4).

[023] De preferência, o dispositivo de alimentação (8) é ainda projetado para a injeção de gás neutro no reator (4) e no forno (6) nas fases de desligamento e inicialização, de modo a manter uma atmosfera de gás neutro no reator (4) e no forno (6) quando a instalação de conversão (2) não está na fase de produção. O dispositivo de alimentação (8) compreende um ou mais dutos de injeção de gás neutro (12) para a injeção de gás neutro no forno (6).[023] Preferably, the supply device (8) is further designed for injecting neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6) in the shutdown and start-up phases, so as to maintain a neutral gas atmosphere in the reactor (4) and the furnace (6) when the conversion plant (2) is not in the production phase. The supply device (8) comprises one or more neutral gas injection ducts (12) for injecting neutral gas into the furnace (6).

[024] O dispositivo de alimentação (8) é projetado para permitir a injeção de gás neutro no reator (4) sem injetar o gás neutro no forno (6).[024] The feeding device (8) is designed to allow the injection of neutral gas into the reactor (4) without injecting the neutral gas into the furnace (6).

[025] Na fase de produção, o dispositivo de alimentação (8) injeta gás neutro no reator (4), a fim de converter UF6 em pó de UO2F2 sob uma atmosfera de gás neutro, sem injetar gás neutro no forno (6). O gás neutro injetado no reator (4) na fase de produção é denominado “gás de limpeza neutro” daqui em diante. Na fase de desligamento e/ou inicialização, o dispositivo de alimentação (8) injeta gás neutro no reator (4) e no forno (6) de modo a manter uma atmosfera de gás neutro.[025] In the production phase, the feeding device (8) injects neutral gas into the reactor (4) in order to convert UF6 into UO2F2 powder under a neutral gas atmosphere, without injecting neutral gas into the furnace (6). The neutral gas injected into the reactor (4) in the production phase is called “neutral cleaning gas” hereinafter. In the shutdown and/or startup phase, the feeding device (8) injects neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6) so as to maintain a neutral gas atmosphere.

[026] O dispositivo de alimentação (8) é alimentado por pelo menos uma fonte de gás neutro. O gás neutro é preferencialmente nitrogênio (N2).[026] The supply device (8) is supplied by at least one source of neutral gas. The neutral gas is preferably nitrogen (N2).

[027] A alimentação do forno (6) com gás neutro durante uma fase de desligamento ou inicialização pode ser realizada, por exemplo, por meio de um duto de injeção de gás neutro dedicado (12) que abre no forno (6) ou por meio de um duto de injeção de reagente (10) como explicado abaixo.[027] The supply of the furnace (6) with neutral gas during a shutdown or startup phase can be carried out, for example, by means of a dedicated neutral gas injection duct (12) that opens into the furnace (6) or by means of a reagent injection duct (10) as explained below.

[028] O dispositivo de alimentação (8) é projetado para permitir a alimentação de pelo menos um duto de injeção de reagente (10) com gás neutro e, de preferência, para a alimentação de cada duto de injeção de reagente (10) com um gás inerte.[028] The supply device (8) is designed to allow the supply of at least one reagent injection duct (10) with neutral gas and, preferably, for the supply of each reagent injection duct (10) with an inert gas.

[029] Conforme ilustrado na Figura 1, o dispositivo de alimentação (8) compreende um acionador de controle de alimentação (14) disposto na entrada de cada duto de injeção de reagente (10), o acionador (14) tornando possível conectar seletivamente o duto de injeção de reagente (10) à fonte de gás reagente correspondente ou a uma fonte de gás neutro.[029] As illustrated in Figure 1, the supply device (8) comprises a supply control actuator (14) arranged at the inlet of each reagent injection duct (10), the actuator (14) making it possible to selectively connect the reagent injection duct (10) to the corresponding reagent gas source or to a neutral gas source.

[030] Cada acionador (14) controla a alimentação de fluido para o duto de injeção de reagente associado (10). Cada acionador (14) é, por exemplo, uma válvula, em particular uma válvula de três vias, tornando possível conectar seletivamente o duto de injeção de reagente (10) à fonte de reagente associada ou a uma fonte de gás neutro.[030] Each actuator (14) controls the fluid supply to the associated reagent injection duct (10). Each actuator (14) is, for example, a valve, in particular a three-way valve, making it possible to selectively connect the reagent injection duct (10) to the associated reagent source or to a neutral gas source.

[031] Conforme ilustrado na Figura 1, o dispositivo de alimentação (8) compreende, para a injeção de gases reativos no reator (4), dois dutos de injeção de reagente (10), a saber, o duto de injeção de UF6 e o primeiro duto de injeção de vapor e um duto de injeção de gás neutro (12) abrindo no reator (4) de modo a injetar um jato de gás neutro entre um jato de UF6 e um jato de vapor de água seco.[031] As illustrated in Figure 1, the feeding device (8) comprises, for the injection of reactive gases into the reactor (4), two reagent injection ducts (10), namely the UF6 injection duct and the first steam injection duct, and a neutral gas injection duct (12) opening into the reactor (4) so as to inject a jet of neutral gas between a jet of UF6 and a jet of dry water steam.

[032] Nesta configuração, a reação entre o UF6 e o vapor de água seco ocorre a uma distância das saídas dos dutos de injeção de reagente (10), uma vez que as correntes são misturadas, e não próximo às saídas dos dutos de injeção de reagente (10), o que poderia levar à formação de pó nos dutos de injeção de reagente (10) e seu entupimento. Em uma forma de realização vantajosa, o jato de UF6, o jato de gás neutro e o jato de vapor de água seco são concêntricos.[032] In this configuration, the reaction between UF6 and dry water vapor occurs at a distance from the outlets of the reagent injection ducts (10), since the streams are mixed, and not near the outlets of the reagent injection ducts (10), which could lead to the formation of dust in the reagent injection ducts (10) and their clogging. In an advantageous embodiment, the UF6 jet, the neutral gas jet and the dry water vapor jet are concentric.

[033] A instalação de conversão (2) compreende um sistema de controle (16) da instalação de conversão (2), projetado para controlar a instalação de conversão (2) e, em particular, o dispositivo de alimentação (8). O sistema de controle (16) em particular controla os acionadores (14) do dispositivo de alimentação (8).[033] The conversion plant (2) comprises a control system (16) of the conversion plant (2), designed to control the conversion plant (2) and in particular the feeding device (8). The control system (16) in particular controls the drives (14) of the feeding device (8).

[034] O sistema de controle (16) controla o dispositivo de alimentação (8) de acordo com diferentes modos de operação da instalação de conversão (2).[034] The control system (16) controls the feeding device (8) according to different operating modes of the conversion plant (2).

[035] Em um modo de produção da instalação de conversão (2), o sistema de controle (16) é projetado para controlar o dispositivo de alimentação (8) para a injeção dos gases reativos no reator (4) e no forno (6) através dos dutos de injeção de reagente (10).[035] In a production mode of the conversion plant (2), the control system (16) is designed to control the feeding device (8) for the injection of the reactive gases into the reactor (4) and the furnace (6) through the reagent injection ducts (10).

[036] Em um modo de desligamento da instalação de conversão (2), o sistema de controle (16) é projetado para controlar o dispositivo de alimentação (8) para alimentar pelo menos um dos dutos de injeção de reagente (10) com gás neutro e, de preferência, a alimentação de cada duto de injeção de reagente (10) com gás neutro.[036] In a shutdown mode of the conversion plant (2), the control system (16) is designed to control the supply device (8) to supply at least one of the reagent injection ducts (10) with neutral gas and preferably the supply of each reagent injection duct (10) with neutral gas.

[037] A alimentação dos dutos de injeção de reagente (10) com gás neutro quando a instalação de conversão (2) é desligada torna possível causar a instalação de conversão (2) e purgar os dutos de injeção de reagente (10) de qualquer gás reagente ainda presente nesses dutos de injeção de reagente (10).[037] Supplying the reagent injection ducts (10) with neutral gas when the conversion plant (2) is switched off makes it possible to cause the conversion plant (2) to start and purge the reagent injection ducts (10) of any reagent gas still present in these reagent injection ducts (10).

[038] Isso torna possível evitar a ocorrência de uma reação entre gases reativos residuais durante uma fase de desligamento da instalação de conversão (2), o que poderia levar à geração descontrolada de pó de UO2F2, pó de UO2 ou HF, potencialmente perigoso para os operadores chamados para trabalhar na instalação de conversão (2) durante a fase de desligamento da instalação de conversão (2).[038] This makes it possible to avoid the occurrence of a reaction between residual reactive gases during a shutdown phase of the conversion plant (2), which could lead to the uncontrolled generation of UO2F2 dust, UO2 or HF dust, potentially dangerous for operators called to work on the conversion plant (2) during the shutdown phase of the conversion plant (2).

[039] A alimentação de um duto de injeção de reagente (10) com gás neutro durante uma inicialização permite o aumento de temperatura da instalação de conversão (2) e a alimentação da instalação de conversão (2) com reagentes quando os parâmetros de reação são alcançados no reator (4), respectivamente forno (6).[039] Feeding a reagent injection pipeline (10) with neutral gas during a start-up allows the temperature of the conversion plant (2) to be increased and the conversion plant (2) to be fed with reagents when the reaction parameters are reached in the reactor (4), respectively furnace (6).

[040] Durante a fase de produção, o sistema de controle (16) controla o dispositivo de alimentação (8) para a injeção de gás neutro no reator (4) através dos dutos de injeção de gás neutro apropriados (12), além da injeção dos gases reativos através dos dutos de injeção de reagente (10), de modo que a hidrólise é realizada sob uma atmosfera de gás neutro. O gás neutro não é injetado no forno (6).[040] During the production phase, the control system (16) controls the feeding device (8) for the injection of neutral gas into the reactor (4) through the appropriate neutral gas injection ducts (12), in addition to the injection of the reactive gases through the reagent injection ducts (10), so that the hydrolysis is carried out under a neutral gas atmosphere. Neutral gas is not injected into the furnace (6).

[041] Durante a fase de desligamento, de preferência, o sistema de controle (16) controla o dispositivo de alimentação (8) para a injeção de gás neutro no reator (4) e no forno (6), de modo a manter a atmosfera de gás neutro no reator (4) e no forno (6).[041] During the shutdown phase, preferably, the control system (16) controls the supply device (8) for the injection of neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6), so as to maintain the neutral gas atmosphere in the reactor (4) and the furnace (6).

[042] A injeção de gás neutro durante a fase de desligamento é realizada por meio dos dutos de injeção de reagente (10) e, possivelmente, também por meio dos dutos de injeção de gás neutro (12) que alimentam o reator (4) e/ou o forno (6).[042] The injection of neutral gas during the shutdown phase is carried out via the reagent injection ducts (10) and possibly also via the neutral gas injection ducts (12) feeding the reactor (4) and/or the furnace (6).

[043] A alimentação dos dutos de injeção de reagente (10) com gás neutro durante o desligamento da instalação de conversão (2) permite então uma injeção adicional de gás neutro, além daquela realizada pelos dutos de injeção de gás neutro (12).[043] Supplying the reagent injection ducts (10) with neutral gas during the shutdown of the conversion plant (2) then allows an additional injection of neutral gas, in addition to that carried out by the neutral gas injection ducts (12).

[044] Conforme ilustrado na Figura (1), o reator (4) delimita uma câmara de reação (18) na qual os dutos de injeção de reagente (10) se abrem, alimentando o reator (4) com UF6 gasoso e com vapor de água seco, e em que a reação de conversão de UF6 em UO2F2 por hidrólise ocorre. O UO2F2 assim obtido está na forma de um pó caindo para o fundo da câmara de reação (18).[044] As illustrated in Figure (1), the reactor (4) delimits a reaction chamber (18) in which the reagent injection ducts (10) open, feeding the reactor (4) with gaseous UF6 and dry water vapor, and in which the reaction of conversion of UF6 into UO2F2 by hydrolysis occurs. The UO2F2 thus obtained is in the form of a powder falling to the bottom of the reaction chamber (18).

[045] O reator (4) tem uma tubulação de saída (20) se estendendo a partir da câmara de reação (18) e conectada ao forno (6) para transferir pó de UO2F2 do fundo da câmara de reação (18) para o forno (6).[045] The reactor (4) has an outlet pipe (20) extending from the reaction chamber (18) and connected to the furnace (6) to transfer UO2F2 powder from the bottom of the reaction chamber (18) to the furnace (6).

[046] A instalação de conversão (2) compreende uma câmara térmica (22) circundando o reator (4) e um aquecedor (24) para aquecer o volume interno da câmara térmica (22) e, portanto, o reator (4).[046] The conversion plant (2) comprises a thermal chamber (22) surrounding the reactor (4) and a heater (24) for heating the internal volume of the thermal chamber (22) and therefore the reactor (4).

[047] O forno (6) tem uma entrada (26) conectada ao duto de saída (20) do reator (4) para receber o pó de UO2F2 e uma saída (28) para alimentar o pó de UO2.[047] The furnace (6) has an inlet (26) connected to the outlet duct (20) of the reactor (4) to receive the UO2F2 powder and an outlet (28) to feed the UO2 powder.

[048] A instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de transferência (30) para transferir o pó de UO2F2 da câmara de reação (18) para o forno (6). O dispositivo de transferência (30) aqui compreende um parafuso sem-fim motorizado acionado por um motor para empurrar o pó de UO2F2 da câmara de reação (18) para a entrada (26) do forno (6).[048] The conversion plant (2) comprises a transfer device (30) for transferring the UO2F2 powder from the reaction chamber (18) to the furnace (6). The transfer device (30) here comprises a motorized screw driven by a motor for pushing the UO2F2 powder from the reaction chamber (18) to the inlet (26) of the furnace (6).

[049] O forno (6) compreende um tambor (32) tendo um eixo central (C), uma extremidade axial da qual forma a entrada (26), enquanto a extremidade axial oposta forma a saída (28) do forno (6).[049] The furnace (6) comprises a drum (32) having a central axis (C), an axial end of which forms the inlet (26), whilst the opposite axial end forms the outlet (28) of the furnace (6).

[050] O tambor (32) é fornecido para a circulação do pó de UO2F2 da entrada (26) para a saída (28) com circulação de vapor de água seco e H2 no forno (6) contra a corrente do pó de UO2F2.[050] The drum (32) is provided for the circulation of UO2F2 powder from the inlet (26) to the outlet (28) with circulation of dry water vapor and H2 in the furnace (6) against the current of UO2F2 powder.

[051] O tambor (32) é montado rotativamente em torno do seu eixo central (C) inclinado em relação à horizontal de modo que a entrada (26) seja mais alta do que a saída (28), a rotação do tambor (32) fazendo com que o pó avance da entrada (26) em direção à saída (28).[051] The drum (32) is rotatably mounted around its central axis (C) inclined with respect to the horizontal so that the inlet (26) is higher than the outlet (28), the rotation of the drum (32) causing the powder to advance from the inlet (26) towards the outlet (28).

[052] O forno (6) compreende um dispositivo de acionamento rotacional motorizado (33) projetado para acionar o tambor (32) em rotação em torno do seu eixo central (C). O dispositivo de acionamento rotacional (33) compreende, por exemplo, um motor e um dispositivo de transmissão, por exemplo, uma corrente ou correia, acoplando o motor ao tambor (32).[052] The furnace (6) comprises a motorized rotational drive device (33) designed to drive the drum (32) in rotation about its central axis (C). The rotational drive device (33) comprises, for example, a motor and a transmission device, for example a chain or belt, coupling the motor to the drum (32).

[053] Como uma opção, o forno (6) é vantajosamente fornecido com uma manivela que permite que o tambor (32) seja girado manualmente no caso de falha do acionamento rotativo (33).[053] As an option, the furnace (6) is advantageously provided with a crank that allows the drum (32) to be rotated manually in the event of failure of the rotary drive (33).

[054] O tambor (32) é preferencialmente fornecido com defletores (35) dispostos dentro do tambor (32) para controlar o fluxo de gases reativos e o tempo de passagem do pó no forno (6).[054] The drum (32) is preferably provided with baffles (35) arranged inside the drum (32) to control the flow of reactive gases and the passage time of the powder in the furnace (6).

[055] Opcionalmente, o tambor (32) pode ser fornecido com elementos de elevação (37) que se projetam da superfície interna do tambor (32) e projetados para levantar e deixar cair o pó presente no tambor (32) devido à rotação do tambor (32) em torno do eixo central (C) do tambor, para melhorar a mistura do pó e promover o contato homogêneo das partículas de pó com os gases reativos que circulam no tambor (32). Os elementos de elevação (37) são, por exemplo, na forma de palhetas de elevação ou ângulos de elevação distribuídos sobre a superfície interna do tambor (32).[055] Optionally, the drum (32) may be provided with lifting elements (37) projecting from the inner surface of the drum (32) and designed to lift and drop the powder present in the drum (32) due to the rotation of the drum (32) around the central axis (C) of the drum, to improve the mixing of the powder and promote the homogeneous contact of the powder particles with the reactive gases circulating in the drum (32). The lifting elements (37) are, for example, in the form of lifting vanes or lifting angles distributed over the inner surface of the drum (32).

[056] Em uma forma de realização vantajosa, o tambor (32) do forno (6) e o dispositivo de transferência (30) da câmara de reação (18) são projetados para funcionar independentemente um do outro, em particular para permitir o desligamento de ambos mantendo o funcionamento do outro.[056] In an advantageous embodiment, the drum (32) of the furnace (6) and the transfer device (30) of the reaction chamber (18) are designed to operate independently of each other, in particular to allow the shutdown of both while maintaining the operation of the other.

[057] No exemplo ilustrado, o tambor (32) do forno (6) e o dispositivo de transferência (30) da câmara de reação (18) são projetados para rotação independente do parafuso sem-fim do dispositivo de transferência (30), por um lado, e do tambor (32), por outro lado e, em particular, para interromper a rotação do parafuso sem-fim e do tambor (32) enquanto mantém a rotação do outro.[057] In the illustrated example, the drum (32) of the furnace (6) and the transfer device (30) of the reaction chamber (18) are designed for independent rotation of the screw of the transfer device (30), on the one hand, and of the drum (32), on the other hand, and in particular for stopping the rotation of the screw and the drum (32) while maintaining the rotation of the other.

[058] Esta disposição permite, nas fases de desligamento da instalação de conversão (2), terminar a remoção do pó de UO2 do forno (6) enquanto o reator (4), e em particular o dispositivo de transferência (30), já está parado.[058] This arrangement makes it possible, during the shutdown phases of the conversion plant (2), to finish removing the UO2 powder from the furnace (6) while the reactor (4), and in particular the transfer device (30), is already stopped.

[059] O segundo duto de injeção de vapor de água e o duto de injeção de H2 alimentam o tambor (32) através da saída (28) para a circulação do vapor de água seco da pirohidrólise e o H2 da saída (28) para a entrada (26) do forno (6).[059] The second water vapor injection duct and the H2 injection duct feed the drum (32) through the outlet (28) for the circulation of the dry water vapor from the pyrohydrolysis and the H2 from the outlet (28) to the inlet (26) of the furnace (6).

[060] O forno (6) compreende um aquecedor (34) para aquecer o tambor (32). O aquecedor (34) compreende elementos de aquecimento (36) envolvendo o tambor (32) e distribuídos ao longo do tambor (32). O forno (6) compreende uma câmara térmica (38) envolvendo o tambor (32) e os elementos de aquecimento (36).[060] The oven (6) comprises a heater (34) for heating the drum (32). The heater (34) comprises heating elements (36) surrounding the drum (32) and distributed along the drum (32). The oven (6) comprises a thermal chamber (38) surrounding the drum (32) and the heating elements (36).

[061] A instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de coleta (40) para coletar o pó na saída (28) do forno (6). O dispositivo de coleta (40) compreende um duto de entrada (42) conectado à saída (28) do forno (6) e abrindo dentro de um recipiente de coleta (44). O dispositivo de coleta (40) compreende um invólucro térmico (46) envolvendo o recipiente de coleta (44). O segundo duto de injeção de vapor e o duto de injeção de H2 abrem de preferência no recipiente de coleta (44).[061] The conversion installation (2) comprises a collection device (40) for collecting the dust at the outlet (28) of the furnace (6). The collection device (40) comprises an inlet duct (42) connected to the outlet (28) of the furnace (6) and opening into a collection container (44). The collection device (40) comprises a thermal enclosure (46) surrounding the collection container (44). The second steam injection duct and the H2 injection duct preferably open into the collection container (44).

[062] A instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de captura (50) para capturar e remover os gases que voltam para o reator (4), compreendendo o excesso de gases reativos, o fluoreto de hidrogênio (HF) resultante da conversão e o gás neutro.[062] The conversion installation (2) comprises a capture device (50) for capturing and removing gases returning to the reactor (4), comprising excess reactive gases, hydrogen fluoride (HF) resulting from the conversion and neutral gas.

[063] O dispositivo de captura (50) é colocado no reator (4), de preferência em uma região superior da câmara de reação (18).[063] The capture device (50) is placed in the reactor (4), preferably in an upper region of the reaction chamber (18).

[064] O dispositivo de captura (50) compreende uma pluralidade de filtros (52) para reter os sólidos que podem ser arrastados pelos gases que voltam para o reator (4); em particular partículas de UO2F2, ou mesmo UO2.[064] The capture device (50) comprises a plurality of filters (52) to retain solids that may be entrained by the gases returning to the reactor (4); in particular particles of UO2F2, or even UO2.

[065] Os filtros (52) são, por exemplo, feitos de um material poroso que permite a passagem de gases reativos em excesso, gás neutro e HF resultante da reação de conversão de UF6 em UO2F2 e depois em UO2, enquanto mantém uma capacidade de retenção de partículas de UO2F2 ou UO2. Em uma forma de realização preferida, os filtros (52) são feitos de cerâmica ou de uma superliga à base de níquel.[065] The filters (52) are, for example, made of a porous material that allows the passage of excess reactive gases, neutral gas and HF resulting from the conversion reaction of UF6 to UO2F2 and then to UO2, while maintaining a retention capacity for UO2F2 or UO2 particles. In a preferred embodiment, the filters (52) are made of ceramic or a nickel-based superalloy.

[066] A instalação de conversão (2) compreende dispositivos de vedação (54) para garantir a vedação entre o dispositivo de transferência (30) e a câmara de reação (18), entre o reator (4) e o forno (6) e entre o forno (6) e o dispositivo de coleta (40). Os dispositivos de vedação (54) estão dispostos na junção entre o dispositivo de transferência (30) e a câmara de reação (18), entre o duto de saída (20) do reator (4) e a entrada (26) do forno (6), e na junção entre a saída (28) do forno (6) e o duto de entrada (42) do dispositivo de coleta (40). Os dispositivos de vedação (54) garantem a vedação permitindo a rotação do dispositivo de transferência (30) em relação ao reator (4) e a rotação do tambor (32) do forno (6) em relação ao reator (4) e ao dispositivo de coleta (40).[066] The conversion installation (2) comprises sealing devices (54) to ensure the sealing between the transfer device (30) and the reaction chamber (18), between the reactor (4) and the furnace (6) and between the furnace (6) and the collection device (40). The sealing devices (54) are arranged at the junction between the transfer device (30) and the reaction chamber (18), between the outlet duct (20) of the reactor (4) and the inlet (26) of the furnace (6), and at the junction between the outlet (28) of the furnace (6) and the inlet duct (42) of the collection device (40). The sealing devices (54) ensure the sealing by allowing the rotation of the transfer device (30) relative to the reactor (4) and the rotation of the drum (32) of the furnace (6) relative to the reactor (4) and the collection device (40).

[067] Para este fim, conforme ilustrado na Figura 1, a instalação de conversão (2) compreende, por exemplo, suprimentos de pressurização (57) dispostos para alimentar os dispositivos de vedação (54) com um gás de pressurização inerte.[067] For this purpose, as illustrated in Figure 1, the conversion installation (2) comprises, for example, pressurization supplies (57) arranged to supply the sealing devices (54) with an inert pressurization gas.

[068] Os dispositivos de vedação (54) são pressurizados com um gás inerte e, de preferência, com nitrogênio. A pressão do gás neutro que alimenta os dispositivos de vedação (54) é igual ou maior do que a presente na instalação de conversão (2) para evitar qualquer dispersão de pó fora da instalação de conversão (2).[068] The sealing devices (54) are pressurized with an inert gas and preferably with nitrogen. The pressure of the neutral gas supplying the sealing devices (54) is equal to or greater than that present in the conversion installation (2) to avoid any dispersion of powder outside the conversion installation (2).

[069] Em operação, durante um modo de produção, o sistema de controle (16) controla os acionadores (14) para conectar cada duto de injeção de reagente (10) à fonte de reagente correspondente. Cada duto de injeção de reagente (10) é alimentado com reagente. Como resultado, o reator (4) e o forno (6) são alimentados com gases reativos.[069] In operation, during a production mode, the control system (16) controls the actuators (14) to connect each reagent injection duct (10) to the corresponding reagent source. Each reagent injection duct (10) is fed with reagent. As a result, the reactor (4) and the furnace (6) are fed with reactive gases.

[070] O UF6 e o vapor de água seco injetado no reator (4) reagem juntos para formar o pó de UO2F2. O pó de UO2F2 é introduzido no forno (6), onde reage com o fluxo de vapor de água seco da pirohidrólise e H2 para se converter em pó de UO2.[070] UF6 and dry water vapor injected into reactor (4) react together to form UO2F2 powder. The UO2F2 powder is introduced into furnace (6), where it reacts with the dry water vapor stream from pyrohydrolysis and H2 to convert to UO2 powder.

[071] Quando o sistema de controle (16) detecta que um desligamento da instalação é necessário ou recebe uma instrução para desligar a instalação, o sistema de controle (16) implementa uma etapa de neutralização e purga da instalação de conversão (2).[071] When the control system (16) detects that a shutdown of the installation is necessary or receives an instruction to shut down the installation, the control system (16) implements a neutralization and purging step of the conversion installation (2).

[072] Para fazer isso, o sistema de controle (16) controla os acionadores (14) para conectar cada duto de injeção de reagente (10) a uma fonte de gás neutro. Cada duto de injeção de reagente (10) é assim alimentado com gás neutro.[072] To do this, the control system (16) controls actuators (14) to connect each reagent injection duct (10) to a neutral gas source. Each reagent injection duct (10) is thus supplied with neutral gas.

[073] De preferência, o sistema de controle (16) é projetado para controlar os acionadores (14) para conectar os dutos de injeção de reagente (10) a uma fonte de gás neutro sequencialmente a partir da parte a montante para a parte a jusante da instalação de conversão (2), levando em consideração a direção do movimento do pó do reator (4) para o recipiente de coleta (44). Isso torna possível realizar uma purga gradual e completa dos gases reativos, a partir da parte a montante para a parte a jusante da instalação de conversão (2), mais precisamente neste caso a partir do reator (4), do forno (6) e do dispositivo de coleta (40) para o recipiente de coleta (44).[073] Preferably, the control system (16) is designed to control the actuators (14) for connecting the reagent injection ducts (10) to a neutral gas source sequentially from the upstream to the downstream part of the conversion installation (2), taking into account the direction of movement of the powder from the reactor (4) to the collection vessel (44). This makes it possible to carry out a gradual and complete purge of the reactive gases, from the upstream to the downstream part of the conversion installation (2), more precisely in this case from the reactor (4), the furnace (6) and the collection device (40) to the collection vessel (44).

[074] Vantajosamente, durante a fase de desligamento normal da instalação, o sistema de controle (16) é projetado para, sucessivamente: - interromper a alimentação de UF6 para o reator (4) e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, de preferência através do duto de injeção de reagente (10) que alimenta o reator (4) com UF6, em seguida - interromper a alimentação de vapor de água seco para o reator (4) e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, de preferência através do duto de injeção de reagente (10) que alimenta o reator (4) com vapor de água seco, em seguida, após a remoção de todo o pó de UO2F2 do reator (4), interromper o dispositivo de transferência (30), em seguida - interromper a alimentação de H2 para o forno (6) e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, de preferência através do duto de injeção de reagente (10) que alimenta o forno (6) com H2, em seguida - interromper a alimentação de vapor de água seco para o forno (6) e substituí-la por uma alimentação de gás neutro, de preferência através do duto de injeção de reagente (10) que alimenta o forno (6) com vapor de água seco, em seguida, - depois que todo o pó de UO2 tiver sido removido do forno (6) e o tambor (32) tiver esfriado, interromper a rotação do tambor (32).[074] Advantageously, during the normal shutdown phase of the installation, the control system (16) is designed to, successively: - interrupt the UF6 supply to the reactor (4) and replace it with a neutral gas supply, preferably via the reagent injection duct (10) feeding the reactor (4) with UF6, then - interrupt the dry water vapor supply to the reactor (4) and replace it with a neutral gas supply, preferably via the reagent injection duct (10) feeding the reactor (4) with dry water vapor, then, after removing all the UO2F2 powder from the reactor (4), interrupt the transfer device (30), then - interrupt the H2 supply to the furnace (6) and replace it with a neutral gas supply, preferably via the reagent injection duct (10) feeding the furnace (6) with H2, then - interrupt the dry water vapor supply to the furnace (6) and replace it with a neutral gas supply, preferably via the reagent injection duct (10) which feeds the furnace (6) with dry water vapor, then - after all the UO2 powder has been removed from the furnace (6) and the drum (32) has cooled, stop the rotation of the drum (32).

[075] De preferência, o sistema de controle (16) controla os acionadores (14) dos dutos de injeção de gás neutro (12) para manter uma injeção do gás neutro no reator (4) durante a etapa de purga da instalação de conversão (2) por meio de seus dutos de injeção de gás neutro (12).[075] Preferably, the control system (16) controls the actuators (14) of the neutral gas injection ducts (12) to maintain an injection of the neutral gas into the reactor (4) during the purge stage of the conversion plant (2) via its neutral gas injection ducts (12).

[076] Então, uma vez que os dutos de injeção de reagente (10) tiverem sido purgados de gases reativos, em uma etapa de corte de alimentação, o sistema de controle (16) controla os acionadores (14) para interromper a alimentação de gás neutro para os dutos de injeção de reagente (10) e dutos de injeção de gás neutro (12). De preferência, o sistema de controle (16) controla os acionadores (14) para cortar a alimentação de gás neutro para os dutos de injeção de reagente (10) e injeção de gás neutro sequencialmente a partir da parte a jusante para a parte a montante da instalação de conversão (2), levando em consideração a direção de movimento do pó do reator (4) em direção à saída (28) do forno (6). Isso torna possível garantir uma lavagem do forno (6) e do reator (4) para usar gás neutro até que a etapa de purga e a etapa de corte de alimentação sejam concluídas. Alternativamente, o desligamento da alimentação de gás neutro a partir da parte a jusante para a parte a montante pode ser feito manualmente.[076] Then, once the reagent injection ducts (10) have been purged of reactive gases, in a feed cut-off step, the control system (16) controls the actuators (14) to interrupt the neutral gas supply to the reagent injection ducts (10) and neutral gas injection ducts (12). Preferably, the control system (16) controls the actuators (14) to interrupt the neutral gas supply to the reagent injection ducts (10) and neutral gas injection sequentially from the downstream to the upstream part of the conversion plant (2), taking into account the direction of movement of the powder from the reactor (4) towards the outlet (28) of the furnace (6). This makes it possible to ensure a flushing of the furnace (6) and the reactor (4) to use neutral gas until the purging step and the feed cut-off step are completed. Alternatively, the neutral gas supply from the downstream to the upstream part can be shut off manually.

[077] Esta etapa é realizada de preferência quando a instalação de conversão (2) é desligada para realizar uma operação de manutenção, em particular uma operação de manutenção que requer a intervenção de um ou mais operadores para evitar o risco de anoxia.[077] This step is preferably carried out when the conversion installation (2) is switched off to carry out a maintenance operation, in particular a maintenance operation requiring the intervention of one or more operators to avoid the risk of anoxia.

[078] Como uma variante, a alimentação de gás neutro pode ser mantida até o reinício da instalação de conversão (2). Esta etapa é implementada, por exemplo, quando a parada da instalação de conversão (2) é devida, por exemplo, à ativação de uma medida de segurança que não requer intervenção do operador antes de reiniciar a instalação de conversão (2).[078] As a variant, the neutral gas supply can be maintained until the conversion plant (2) is restarted. This step is implemented, for example, when the shutdown of the conversion plant (2) is due, for example, to the activation of a safety measure that does not require operator intervention before restarting the conversion plant (2).

[079] Em uma etapa de iniciar ou reiniciar a instalação de conversão (2), o dispositivo de alimentação (8) é projetado para injetar gás neutro no reator (4) e no forno (6) através dos dutos de injeção de reagente (10) e dos dutos de injeção de gás neutro (12) durante o aquecimento da instalação de conversão (2). Quando a temperatura na instalação de conversão é suficiente, por exemplo 500 °C no forno (6), o dispositivo de alimentação (8) é projetado para iniciar a alimentação de gases reativos através dos dutos de injeção de reagente (10) em vez do gás neutro sequencialmente, de preferência a partir da parte a jusante para a parte a montante da instalação de conversão (2), por exemplo, de acordo com a seguinte sequência: vapor de água seco para pirólise no forno (6), em seguida, desligamento da alimentação de gás neutro para o forno (6) através dos dutos de injeção de gás neutro (12), em seguida, vapor de água seco para hidrólise no reator (4), em seguida UF6 no reator (4).[079] In a step of starting or restarting the conversion plant (2), the feeding device (8) is designed to inject neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6) through the reagent injection ducts (10) and the neutral gas injection ducts (12) during heating of the conversion plant (2). When the temperature in the conversion plant is sufficient, for example 500 °C in the furnace (6), the feeding device (8) is designed to start feeding reactive gases through the reactant injection pipelines (10) instead of the neutral gas sequentially, preferably from the downstream part to the upstream part of the conversion plant (2), for example according to the following sequence: dry water vapor for pyrolysis in the furnace (6), then shutdown of the neutral gas feed to the furnace (6) through the neutral gas injection pipelines (12), then dry water vapor for hydrolysis in the reactor (4), then UF6 in the reactor (4).

[080] Durante a etapa de purga, a etapa de corte de alimentação e a etapa de início ou reinicialização, o dispositivo de captura (50) está ativo para capturar os gases presentes no reator (4) e no forno (6).[080] During the purge stage, the power cut stage and the start or restart stage, the capture device (50) is active to capture the gases present in the reactor (4) and the furnace (6).

[081] A instalação de conversão (2) e o método de conversão não estão limitados à forma de realização e à implementação descritas acima.[081] The conversion installation (2) and the conversion method are not limited to the embodiment and implementation described above.

[082] Na forma de realização descrita, cada duto de injeção de reagente (10) é alimentado com gás neutro na etapa de purga. Alternativamente, é possível que apenas parte dos dutos de injeção de reagente (10) seja alimentada com gás neutro na etapa de purga ou de inicialização.[082] In the described embodiment, each reagent injection duct (10) is supplied with neutral gas in the purge step. Alternatively, it is possible that only part of the reagent injection ducts (10) is supplied with neutral gas in the purge or initialization step.

[083] Em geral, o dispositivo de alimentação (8) é projetado para alimentar o duto de injeção de UF6, o primeiro duto de injeção de vapor de água, o segundo duto de injeção de vapor de água e/ou o duto para injetar H2 em gás neutro durante uma fase de purga da instalação de conversão (2).[083] In general, the feeding device (8) is designed to feed the UF6 injection duct, the first water vapor injection duct, the second water vapor injection duct and/or the duct for injecting H2 into neutral gas during a purge phase of the conversion plant (2).

[084] Em uma forma de realização particular, entre os dutos de injeção de reagente (10), apenas um entre o duto de injeção de UF6, o primeiro duto de injeção de vapor de água, o segundo duto de injeção de vapor de água e o duto de injeção de H2 é alimentado com gás neutro durante uma fase de purga. Este modo de implementação é usado, por exemplo, quando a instalação de conversão (2) é parcialmente desligada.[084] In a particular embodiment, among the reagent injection ducts (10), only one among the UF6 injection duct, the first water vapor injection duct, the second water vapor injection duct and the H2 injection duct is fed with neutral gas during a purge phase. This implementation mode is used, for example, when the conversion plant (2) is partially shut down.

[085] Em uma forma de realização particular, apenas o duto de injeção de UF6 é alimentado com gás neutro durante uma fase de purga.[085] In a particular embodiment, only the UF6 injection duct is fed with neutral gas during a purge phase.

[086] Na figura, por uma questão de clareza, várias fontes de gás neutro são mostradas para alimentar os dutos de injeção de reagente (10) e os dutos de injeção de gás neutro (12). Como uma variante, uma única fonte de gás neutro alimenta os vários dutos de injeção de reagente (10) ou de gás neutro (12).[086] In the figure, for the sake of clarity, several neutral gas sources are shown to feed the reagent injection ducts (10) and the neutral gas injection ducts (12). As a variant, a single neutral gas source feeds the several reagent injection ducts (10) or neutral gas injection ducts (12).

[087] Opcionalmente, o dispositivo de alimentação (8) pode ser projetado para a injeção de gás neutro no dispositivo de coleta (40), por exemplo, perto de uma saída do dispositivo de coleta (40) que serve para alimentar um dispositivo de enchimento para um tanque de transporte com o pó de UO2 produzido pela instalação de conversão (2). Isso permite simular o risco de o H2 entrar em contato com o dioxigênio (O2) presente no ar, que é potencialmente explosivo.[087] Optionally, the supply device (8) may be designed for injecting neutral gas into the collection device (40), for example near an outlet of the collection device (40) serving to feed a filling device for a transport tank with the UO2 powder produced by the conversion plant (2). This makes it possible to simulate the risk of H2 coming into contact with dioxygen (O2) present in the air, which is potentially explosive.

[088] De preferência, a instalação de conversão (2) é fornecida com pelo menos um detector de HF para detectar qualquer vazamento de HF que é um gás letal para humanos.[088] Preferably, the conversion plant (2) is provided with at least one HF detector to detect any leak of HF which is a lethal gas for humans.

[089] De preferência, os acionadores (14) do dispositivo de fonte de alimentação (8) são resistentes a tensões sísmicas para evitar qualquer risco de vazamento ao nível desses acionadores (14) no caso de um terremoto e garantir o desligamento seguro da instalação de conversão (2).[089] Preferably, the actuators (14) of the power supply device (8) are resistant to seismic stresses to avoid any risk of leakage at the level of these actuators (14) in the event of an earthquake and to ensure safe shutdown of the conversion installation (2).

[090] Como uma opção, o sistema de controle (16) do dispositivo de alimentação (8) pode ser contornado, em particular durante as operações de inicialização e desligamento ou purga da instalação de conversão (2), em particular para adaptar manualmente a duração das diferentes fases a fim de garantir condições ideais durante a fase de inicialização e, na fase de desligamento, evacuação suficiente de produtos reativos e produtos de reação para evitar qualquer risco de criticidade.[090] As an option, the control system (16) of the feeding device (8) can be bypassed, in particular during the start-up and shutdown or purge operations of the conversion plant (2), in particular to manually adapt the duration of the different phases in order to ensure optimal conditions during the start-up phase and, in the shutdown phase, sufficient evacuation of reactive products and reaction products to avoid any risk of criticality.

Claims

1. PLANT FOR CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE (UF6) INTO URANIUM DIOXIDE, the conversion plant (2) comprising: - a hydrolysis reactor (4) for converting uranium hexafluoride (UF6) into uranium oxyfluoride powder by reaction between gaseous uranium hexafluoride (UF6) and dry water vapor (H2O) injected into the reactor (4); - a pyrohydrolysis furnace (6) for converting uranium oxyfluoride powder supplied by the reactor (4) into uranium dioxide powder by reacting uranium oxyfluoride powder with dry water vapor (H2O) and hydrogen gas (H2) injected into the furnace (6); the conversion plant (2) being characterized by comprising: - a feeding device (8) comprising reagent injection ducts (10) for the injection of uranium hexafluoride (UF6), water vapor (H2O) or hydrogen gas (H2), each reagent injection duct (10) being designed to feed the reactor (4) or the furnace (6); and - a control system (16) designed to control the feeding device (8) so as to feed at least one of the reagent injection ducts (10) with a neutral gas during a shutdown or start-up phase of the conversion plant (2).

2. CONVERSION INSTALLATION (2), according to claim 1, characterized in that the control system (16) is designed to control the supply device (8) so as to supply each reagent injection duct (10) with an inert gas when switching off or on the conversion installation (2).

3. CONVERSION INSTALLATION (2) according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the supply device (8) comprises, in addition to the reagent injection ducts (10), at least one neutral gas injection duct (12) for injecting neutral gas into the reactor (4) during a production phase for the conversion of uranium hexafluoride (UF6) into uranium dioxide under a neutral gas atmosphere.

4. CONVERSION INSTALLATION (2), according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the feeding device (8) comprises a neutral gas injection duct (12) for feeding the reactor (4) with neutral gas, forming a neutral gas jet separating a jet of uranium hexafluoride (UF6) and a jet of water vapor (H2O) from the reagent injection ducts (10) opening into the reactor (4).

5. CONVERSION INSTALLATION (2) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the control system (16) is designed to supply each of the reagent injection ducts (10) with a neutral gas, supplying the reagent injection ducts (10) sequentially from the upstream part to the downstream part or from the downstream part to the upstream part of the conversion installation (2), taking into account the direction of movement of the uranium in the conversion installation (2).

6. CONVERSION PLANT (2) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the control system (16) is designed to, in the shutdown phase of the conversion plant (2), successively: - interrupt the supply of uranium hexafluoride (UF6) to the reactor (4) and replace it with a neutral gas supply, then - interrupt the supply of dry water vapor (H2O) to the reactor (4) and replace it with a neutral gas supply, then - optionally, after removing all uranium oxyfluoride powder from the reactor (4), interrupt a transfer device (30) designed to transfer the uranium oxyfluoride powder from the reactor (4) to the furnace (6), then - interrupt the supply of hydrogen gas (H2) to the furnace (6) and replace it with a neutral gas supply, then - interrupt the supply of dry water vapor (H2O) to the furnace (6) and replace it with a neutral gas supply of neutral gas, then - optionally, after removing all uranium dioxide powder from the furnace (6) and cooling a drum (32) of the furnace (6), stop the rotation of the drum (32).

7. CONVERSION PLANT (2) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the control system (16) is designed to, during the start-up phase of the conversion plant (2), successively: - inject neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6) by means of the reagent injection ducts (10) and the neutral gas injection ducts (12) during a heating stage of the conversion plant (2); then - replace the neutral gas supply via the reagent injection ducts (10) of the furnace (6) and the reactor (4) by a reactive gas supply, feeding the reagent injection ducts (10) with reactive gases sequentially from the downstream part to the upstream part of the conversion plant (2), taking into account the direction of movement of the uranium in the conversion plant (2).

8. METHOD FOR CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE (UF6) TO URANIUM DIOXIDE IN A CONVERSION PLANT (2) comprising a hydrolysis reactor (4) for converting uranium hexafluoride (UF6) into uranium oxyfluoride powder by reaction between gaseous uranium hexafluoride (UF6) and dry water vapor (H2O) injected into the reactor (4), and a pyrohydrolysis furnace (6) for converting the uranium oxyfluoride powder supplied by the reactor (4) into uranium dioxide powder by reaction between uranium oxyfluoride and dry water vapor (H2O) and hydrogen gas (H2) injected into the furnace (6), the method being characterized by comprising the steps of: - converting uranium hexafluoride (UF6) into uranium dioxide by feeding the reactor (4) and the furnace (6) with reactive gases via reagent injection ducts (10) during a conversion phase, each reagent injection duct (10) opening into the reactor (4) or the furnace (6); and - feeding at least one reagent injection duct (10) with a neutral gas during a shutdown or start-up phase of the conversion plant (2).

9. CONVERSION METHOD, according to claim 8, characterized in that, during the shutdown or startup phase of the conversion installation (2), each reagent injection duct (10) is fed with neutral gas.

10. CONVERSION METHOD according to any one of claims 8 to 9, characterized in that, during a production phase, the neutral gas is injected into the reactor (4) through at least one neutral gas injection duct (12) to obtain the conversion under a neutral gas atmosphere.

11. CONVERSION METHOD according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the shutdown of the conversion installation (2) comprises a purging step during which the reagent injection ducts (10) are fed with neutral gas sequentially from the upstream part to the downstream part of the conversion installation (2), taking into account the direction of movement of the uranium.

12. CONVERSION METHOD according to any one of claims 8 to 11, characterized in that it comprises, in a shutdown phase of the conversion plant (2), the successive steps of: - stopping the feed of uranium hexafluoride (UF6) to the reactor (4) and replacing it with a neutral gas feed, then - stopping the feed of dry water vapor (H2O) to the reactor (4) and replacing it with a neutral gas feed, then - optionally, after removing all uranium oxyfluoride powder from the reactor (4), stopping a transfer device (30) designed to transfer the uranium oxyfluoride powder from the reactor (4) to the furnace (6), then - stopping the feed of hydrogen gas (H2) to the furnace (6) and replacing it with a neutral gas feed, then - stopping the feed of dry water vapor (H2O) to the furnace (6) and replacing it with a neutral gas feed, then - optionally, after removing all uranium dioxide powder from the furnace (6) and cooling a drum (32) of the furnace (6), stop the rotation of the drum (32).

13. CONVERSION METHOD according to any one of claims 8 to 12, characterized in that it comprises, in a start-up phase of the conversion installation (2), the successive steps of: - injecting neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6) through the reagent injection ducts (10) and the neutral gas injection ducts (12) during a heating step of the conversion installation (2); then - replacing the neutral gas supply through the reagent injection ducts (10) of the furnace (6) and the reactor (4) with a reactive gas supply, feeding the reagent injection ducts (10) with reactive gases sequentially from the downstream part to the upstream part of the conversion installation (2), taking into account the direction of movement of the uranium.