BR112021006260B1 - METHOD OF CONVERSION OF URANIUM HEXAFLUORIDE (UF6) TO URANIUM DIOXIDE (UO2) AND CONVERSION FACILITY - Google Patents
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Abstract
MÉTODO DE CONVERSÃO DE HEXAFLUORETO DE URÂNIO (UF6) EM DIÓXIDO DE URÂNIO (UO2) E INSTALAÇÃO DE CONVERSÃO. O processo de conversão inclui as etapas de hidrólise de UF6 em oxifluoreto de urânio (UO2F2) em um reator de hidrólise (4) por reação entre UF6 gasoso e vapor de água seco injetado no reator (4), pirohidrólise de UO2F2 em UO2 em um forno de pirohidrólise (6) ao reagir UO2F2 com vapor seco e hidrogênio gasoso (H2) injetado no forno (6), extraindo o excesso de gás no reator (4) por meio de um dispositivo de coleta (50) compreendendo vários filtros (52), limpando periodicamente os filtros (52) injetando um gás neutro nos filtros (52) de fora para dentro do reator (4) para remover o pó preso nos filtros (52) e medindo a pressão relativa no reator (4), o método de conversão compreendendo ainda a realização de limpeza de ponto dos filtros (52) quando a pressão relativa no reator (4) excede um limite de limpeza de ponto predeterminado.METHOD OF CONVERTING URANIUM HEXAFLUORIDE (UF6) TO URANIUM DIOXIDE (UO2) AND CONVERSION FACILITY. The conversion process includes the steps of hydrolyzing UF6 to uranium oxyfluoride (UO2F2) in a hydrolysis reactor (4) by reaction between gaseous UF6 and dry water vapor injected into the reactor (4), pyrohydrolyzing UO2F2 to UO2 in a pyrohydrolysis furnace (6) by reacting UO2F2 with dry steam and gaseous hydrogen (H2) injected into the furnace (6), extracting excess gas in the reactor (4) by means of a collection device (50) comprising a plurality of filters (52), periodically cleaning the filters (52) by injecting a neutral gas into the filters (52) from outside to inside the reactor (4) to remove dust trapped in the filters (52), and measuring the relative pressure in the reactor (4), the conversion method further comprising performing spot cleaning of the filters (52) when the relative pressure in the reactor (4) exceeds a predetermined spot cleaning threshold.
Description
[001] A presente invenção refere-se ao campo da produção de dióxido de urânio (UO2) em pó, destinado em particular à fabricação de péletes 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 péletes 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 o UO2F2 em pó, então conversão do UO2F2 em pó em UO2 em pó por pirohidrólise em um forno, circulação do UO2F2 em pó no forno e injeção de 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 powdered UO2F2, then converting the powdered UO2F2 to powdered UO2 by pyrohydrolysis in a furnace, circulating the powdered UO2F2 in the furnace, and injecting dry water vapor and hydrogen gas (H2) into the furnace.
[004] Para obter um UO2 em pó de qualidade homogênea, o forno pode ser equipado com meios que permitam a agitação vigorosa do UO2F2 em pó e que promova o contato do UO2F2 em pó com o hidrogênio e o vapor de água.[004] In order to obtain a UO2 powder of homogeneous quality, the furnace may be equipped with means that allow vigorous stirring of the UO2F2 powder and that promote contact of the UO2F2 powder with hydrogen and water vapor.
[005] Um coproduto resultante das sucessivas conversões de UF6 ^ UO2F2 ^ UO2 é o gás fluoreto de hidrogênio (HF), que é muito tóxico e corrosivo.[005] A co-product resulting from the successive conversions of UF6^UO2F2^UO2 is hydrogen fluoride (HF) gas, which is very toxic and corrosive.
[006] 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 dentro do reator, formando um fluxo de gás que varre o reator.[006] 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 the reactor.
[007] Na fase de produção, para evitar sobrepressão na instalação de conversão, o gás neutro, os gases reativos em excesso e o fluoreto de hidrogênio resultantes da conversão podem ser evacuados através de filtros destinados a reter as partículas em suspensão, especialmente partículas de UO2F2 e UO2.[007] In the production phase, to avoid overpressure in the conversion plant, the neutral gas, excess reactive gases and hydrogen fluoride resulting from the conversion may be evacuated through filters designed to retain suspended particles, especially UO2F2 and UO2 particles.
[008] Os filtros ficam gradualmente obstruídos e podem ser desobstruídos regularmente pela injeção em contracorrente de gás neutro.[008] The filters gradually become clogged and can be regularly unclogged by countercurrent injection of neutral gas.
[009] Para evitar a formação de aglomerados de pó na parede interna do forno de pirohidrólise, a instalação de conversão pode ser fornecida com membros de percussão que batem contra a parede externa do forno.[009] To prevent the formation of dust agglomerates on the inner wall of the pyrohydrolysis furnace, the conversion plant may be provided with percussion members that strike against the outer wall of the furnace.
[010] O documento US 6,136,285 revela uma tal instalação para converter UF6 em UO2 para a implementação de um tal método de conversão.[010] US 6,136,285 discloses such a facility for converting UF6 to UO2 for implementing such a conversion method.
[011] Em tal método de conversão, UO2 é gerado na forma de um pó sinterizável para formar péletes de UO2 por sinterização.[011] In such a conversion method, UO2 is generated in the form of a sinterable powder to form UO2 pellets by sintering.
[012] É difícil obter, constantemente ao longo do tempo, um UO2 em pó de qualidade, ou seja, com características satisfatórias, em particular em termos de densidade aparente, área superficial específica, tamanho de partícula e composição química.[012] It is difficult to obtain, consistently over time, a quality UO2 powder, that is, with satisfactory characteristics, in particular in terms of apparent density, specific surface area, particle size and chemical composition.
[013] Para atender aos requisitos para uso na indústria nuclear, um UO2 em pó destinado a formar péletes de UO2 deve ser homogêneo. Deve ter o nível mais baixo possível de impurezas (principalmente flúor) e de preferência menos de 50 ppm (50 μg/ g de UO2), uma área de superfície específica entre 1 m2/ g e 4 m2/ g, uma proporção de oxigênio/ urânio entre 1,80 e 2,50% e umidade relativa menor que 1%. Deve ter boa capacidade de mistura e aptidão para fluxo espontâneo (fluidez), possibilitando assim suportar altas taxas de produção de péletes. De preferência, também tem uma distribuição de tamanho de partícula homogênea (lei normal) e uma reatividade à sinterização natural (ou sinterabilidade) tornando possível obter no pélete de cerâmica sinterizada uma densidade maior que 96,5% da densidade teórica do UO2 e uma dureza superior a 15 daN/ m.[013] To meet the requirements for use in the nuclear industry, a UO2 powder intended to form UO2 pellets must be homogeneous. It must have the lowest possible level of impurities (mainly fluorine) and preferably less than 50 ppm (50 μg/g of UO2), a specific surface area between 1 m2/g and 4 m2/g, an oxygen/uranium ratio between 1.80 and 2.50% and a relative humidity of less than 1%. It must have good mixing capacity and aptitude for spontaneous flow (fluidity), thus enabling it to support high pellet production rates. Preferably, it also has a homogeneous particle size distribution (normal law) and a reactivity to natural sintering (or sinterability) making it possible to obtain in the sintered ceramic pellet a density greater than 96.5% of the theoretical density of UO2 and a hardness greater than 15 daN/m.
[014] Para obter um pó de UO2 homogêneo de qualidade constante, é preferível que a instalação de conversão opere continuamente e sem solavancos. O acúmulo de pós nos membros de filtração causa o entupimento progressivo dos filtros e o aumento da queda de pressão resultante leva a um aumento na pressão interna da instalação de conversão. Esta variação de pressão pode levar ao desligamento da instalação de conversão para limpar ou trocar os filtros antes de atingir a segurança da instalação de conversão ao exceder um limite de pressão.[014] In order to obtain a homogeneous UO2 powder of constant quality, it is preferable that the conversion plant operates continuously and without jerks. The accumulation of powders on the filtration members causes progressive clogging of the filters and the resulting increase in pressure drop leads to an increase in the internal pressure of the conversion plant. This pressure variation may lead to the conversion plant being shut down to clean or change the filters before reaching the safety of the conversion plant by exceeding a pressure limit.
[015] US 7,422,626 ensina um método para alcançar desobstrução eficiente e homogênea dos filtros dos membros de filtração sem interromper a evacuação de gases e, assim, aumentar a eficiência da instalação.[015] US 7,422,626 teaches a method for achieving efficient and homogeneous unclogging of the filters of the filtration members without interrupting the evacuation of gases and thus increasing the efficiency of the installation.
[016] No entanto, o método descrito não é otimizado e pode levar a variações nos parâmetros operacionais da instalação de conversão e a variações nas características do pó de UO2 produzido.[016] However, the described method is not optimized and may lead to variations in the operating parameters of the conversion plant and variations in the characteristics of the UO2 powder produced.
[017] Um dos objetivos da invenção é fornecer um método para a conversão de UF6 em UO2 que torne possível aumentar o rendimento do método de conversão ao mesmo tempo em que se produz um pó de UO2 homogêneo de qualidade constante.[017] One of the objectives of the invention is to provide a method for converting UF6 to UO2 that makes it possible to increase the yield of the conversion method while producing a homogeneous UO2 powder of constant quality.
[018] Para este fim, a invenção provê um método para converter hexafluoreto de urânio (UF6) em dióxido de urânio (UO2), compreendendo as etapas de hidrólise de UF6 em oxifluoreto de urânio (UO2F2) em um reator de hidrólise por reação entre UF6 gasoso e vapor de água seco injetado no reator, pirohidrólise de UO2F2 em UO2 em um forno de pirohidrólise por reação de UO2F2 com vapor de água seco e gás hidrogênio (H2) injetado no forno, extração do excesso de gás no reator por meio de um dispositivo de captura que compreende vários filtros, limpeza periódica do filtros por injeção de um gás neutro nos filtros do exterior para o interior do reator para retirar o pó preso nos filtros e para medir a pressão relativa no reator, o método de conversão compreendendo ainda a implementação de uma desobstrução pontual dos filtros quando a pressão relativa no reator excede o limite de desobstrução pontual predeterminado.[018] To this end, the invention provides a method for converting uranium hexafluoride (UF6) into uranium dioxide (UO2), comprising the steps of hydrolyzing UF6 into uranium oxyfluoride (UO2F2) in a hydrolysis reactor by reaction between gaseous UF6 and dry water vapor injected into the reactor, pyrohydrolyzing UO2F2 into UO2 in a pyrohydrolysis furnace by reaction of UO2F2 with dry water vapor and hydrogen gas (H2) injected into the furnace, extracting excess gas from the reactor by means of a capture device comprising several filters, periodically cleaning the filters by injecting a neutral gas into the filters from the outside to the inside of the reactor to remove dust trapped in the filters, and measuring the relative pressure in the reactor, the conversion method further comprising implementing a spot unclogging of the filters when the relative pressure in the reactor exceeds the predetermined spot unclogging limit.
[019] 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: - compreende a injeção de um gás de eliminação neutro dentro do reator de forma que a conversão de UF6 em UO2F2 ocorra sob uma atmosfera de nitrogênio; - o vapor de água seco e H2 são injetados no forno (6) de modo a circular no forno (6) contra a corrente do UO2F2, em direção ao reator; - compreende desligar a instalação de conversão se a pressão relativa no reator exceder um limite de segurança predeterminado; - o limite de segurança está entre 10 kPa (100 mbar) e 50 kPa (500 mbar), de preferência entre 20 kPa (200 mbar) e 45 kPa (450 mbar); - o limite de desobstrução pontual é, por exemplo, definido em uma faixa de 10 kPa (100 mbar) abaixo do limite de segurança, e é por exemplo 5 kPa (50 mbar) e de preferência 3 kPa (30 mbar) abaixo do limite de segurança; - compreende colocação para vibrar e/ ou bater em uma parede do reator, de preferência regular ou continuamente durante a conversão; - a vibração é realizada por meio de um dispositivo de fluxo compreendendo pelo menos um elemento de fluxo configurado para vibrar e/ ou bater em uma parede do reator, diretamente ou por meio de uma parte intermediária, por exemplo, uma parte intermediária removível; - compreende a etapa de bater em uma superfície de percussão do forno durante a conversão de UO2F2 em UO2, a fim de soltar o pó de UO2F2 ou UO2 que adere a uma superfície interna do forno; - o forno compreende um tambor rotativo que recebe o UO2F2 e no qual são injetados vapor de água seco e H2, sendo a superfície de percussão uma superfície externa do tambor; - a etapa de percussão é realizada usando pelo menos um dispositivo de percussão compreendendo um percussor que é móvel em relação à superfície de percussão e uma parte intermediária disposta entre o percussor e a superfície de percussão de forma que o percussor golpeie a superfície de percussão através da parte intermediária, o sendo a parte intermediária móvel entre uma posição afastada da superfície de percussão e uma posição de percussão em contato com a superfície de percussão.[019] According to particular modes of implementation, the conversion method comprises one or more of the following optional features, taken alone or in any technically feasible combination: - it comprises injecting a neutral stripping gas into the reactor so that the conversion of UF6 to UO2F2 takes place under a nitrogen atmosphere; - dry water vapor and H2 are injected into the furnace (6) so as to circulate in the furnace (6) against the current of the UO2F2, towards the reactor; - it comprises switching off the conversion installation if the relative pressure in the reactor exceeds a predetermined safety limit; - the safety limit is between 10 kPa (100 mbar) and 50 kPa (500 mbar), preferably between 20 kPa (200 mbar) and 45 kPa (450 mbar); - the point clearance limit is for example set in a range of 10 kPa (100 mbar) below the safety limit, and is for example 5 kPa (50 mbar) and preferably 3 kPa (30 mbar) below the safety limit; - comprises setting to vibrate and/or tap a wall of the reactor, preferably regularly or continuously during the conversion; - the vibration is carried out by means of a flow device comprising at least one flow element configured to vibrate and/or tap a wall of the reactor, directly or by means of an intermediate part, for example a removable intermediate part; - comprises the step of tapping a percussion surface of the furnace during the conversion of UO2F2 to UO2, in order to loosen UO2F2 or UO2 powder adhering to an internal surface of the furnace; - the furnace comprises a rotating drum receiving the UO2F2 and into which dry water vapor and H2 are injected, the percussion surface being an external surface of the drum; - the percussion step is carried out using at least one percussion device comprising a striker that is movable relative to the percussion surface and an intermediate part arranged between the striker and the percussion surface so that the striker strikes the percussion surface through the intermediate part, the intermediate part being movable between a position away from the percussion surface and a percussion position in contact with the percussion surface.
[020] A invenção também se refere a uma instalação de conversão projetada para a implementação de um método de conversão conforme definido acima.[020] The invention also relates to a conversion installation designed for implementing a conversion method as defined above.
[021] A invenção e suas vantagens serão melhor compreendidas após a leitura da seguinte descrição, dada apenas a título de exemplo, e feita com referência aos desenhos anexos, nos quais: - A Figura 1 é uma vista esquemática de uma instalação de conversão para a conversão de UF6 em UO2; - A Figura 2 é uma vista esquemática de um dispositivo de percussão para impactar o forno de pirohidrólise; e - A Figura 3 é uma vista esquemática de um dispositivo para emissão de gás UF6 para o abastecimento contínuo do reator de hidrólise.[021] The invention and its advantages will be better understood after reading the following description, given by way of example only, and made with reference to the attached drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view of a conversion plant for the conversion of UF6 into UO2; - Figure 2 is a schematic view of a percussion device for impacting the pyrohydrolysis furnace; and - Figure 3 is a schematic view of a device for emitting UF6 gas for the continuous supply of the hydrolysis reactor.
[022] A instalação de conversão (2) ilustrada na Figura 1 compreende um reator de hidrólise (4) para a conversão de UF6 em UO2F2 em pó, por reação entre UF6 gasoso e vapor de água seco injetado no reator (4).[022] The conversion plant (2) illustrated in Figure 1 comprises a hydrolysis reactor (4) for the conversion of UF6 into powdered UO2F2 by reaction between gaseous UF6 and dry water vapor injected into the reactor (4).
[023] A instalação de conversão (2) compreende um forno de pirohidrólise (6) para converter o UO2F2 em pó fornecido pelo reator (4) em UO2 em pó, por meio da reação do UO2F2 em pó com vapor de água seco e gás H2 injetado no forno (6).[023] The conversion plant (2) comprises a pyrohydrolysis furnace (6) for converting the powdered UO2F2 supplied by the reactor (4) into powdered UO2, by reacting the powdered UO2F2 with dry water vapor and H2 gas injected into the furnace (6).
[024] 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).[024] 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).
[025] 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.[025] 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.
[026] O dispositivo de alimentação (8) compreende dutos de injeção de reagente (10) para injetar os gases reativos no reator (4) e no forno (6). Os dutos de injeção de reagente (10) compreendem um duto de injeção de UF6 que alimenta o reator (4), um primeiro duto de injeção de vapor de água seco que alimenta o reator (4), um segundo duto de injeção de vapor de água seco de abastecimento do forno (6) e um duto de injeção de H2 de abastecimento do forno (6).[026] The feeding device (8) comprises reagent injection ducts (10) for injecting the reactive gases into the reactor (4) and the furnace (6). The reagent injection ducts (10) comprise a UF6 injection duct feeding the reactor (4), a first dry steam injection duct feeding the reactor (4), a second dry steam injection duct feeding the furnace (6) and a H2 injection duct feeding the furnace (6).
[027] 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. Neste caso, de preferência, o dispositivo de alimentação (8) é projetado para permitir a injeção de gás neutro dentro do reator (4) sem injetar o gás neutro no forno (6).[027] The feeding device (8) is further designed for the injection of 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. In this case, preferably, 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).
[028] O gás neutro injetado no reator (4) na fase de produção para realizar a conversão de UF6 em UO2F2 é doravante referido como “gás de eliminação neutro”.[028] The neutral gas injected into the reactor (4) in the production phase to perform the conversion of UF6 into UO2F2 is hereinafter referred to as “neutral elimination gas”.
[029] O dispositivo de alimentação (8) é preferencialmente projetado para a injeção do gás de eliminação neutro junto com o vapor de água seco (H2O) e o UF6.[029] The feeding device (8) is preferably designed for the injection of the neutral elimination gas together with the dry water vapor (H2O) and the UF6.
[030] Para fazer isso, como no exemplo ilustrado, o dispositivo de alimentação (8) compreende, por exemplo, um injetor concêntrico (11) tornando possível injetar o vapor de água seco (H2O), o UF6 e o gás de eliminação neutro de forma concêntrica, ou seja, formando três jatos de injeção concêntricos.[030] To do this, as in the illustrated example, the supply device (8) comprises, for example, a concentric injector (11) making it possible to inject the dry water vapor (H2O), the UF6 and the neutral elimination gas in a concentric manner, i.e. forming three concentric injection jets.
[031] De preferência, o dispositivo de alimentação (8) é ainda projetado para a injeção de gás neutro dentro do reator (4) e no forno (6), de modo a ser capaz de manter uma atmosfera de gás neutro no reator (4) e no forno (6) quando a instalação de conversão (2) não está em produção.[031] Preferably, the feeding device (8) is further designed for injecting neutral gas into the reactor (4) and the furnace (6), so as to be able to maintain a neutral gas atmosphere in the reactor (4) and the furnace (6) when the conversion plant (2) is not in production.
[032] Assim, na fase de produção, o dispositivo de alimentação (8) injeta gás de eliminação neutro dentro do reator (4), a fim de converter o UF6 em UO2F2 sob uma atmosfera de gás neutro, sem injetar gás neutro no forno (6), e, na fase de desligamento e 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.[032] Thus, in the production phase, the feeding device (8) injects neutral scavenging gas into the reactor (4) in order to convert UF6 into UO2F2 under a neutral gas atmosphere, without injecting neutral gas into the furnace (6), and, in the shutdown and 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.
[033] O dispositivo de alimentação (8) compreende um ou mais dutos de injeção de gás neutro (12) para a injeção de gás neutro dentro do reator (4) e/ ou dentro do forno (6). Cada duto de injeção de gás neutro (12) é fornecido a partir de uma fonte de gás neutro. O gás neutro é preferencialmente nitrogênio (N2).[033] The supply device (8) comprises one or more neutral gas injection ducts (12) for injecting neutral gas into the reactor (4) and/or into the furnace (6). Each neutral gas injection duct (12) is supplied from a neutral gas source. The neutral gas is preferably nitrogen (N2).
[034] No exemplo ilustrado, o injetor concêntrico (11) é fornecido pelo tubo de injeção de reagente (10) que alimenta o reator (4) com vapor de água (H2O), pelo duto de injeção de reagente (10) que alimenta o reator (4) com UF6 e por um duto de injeção de gás neutro (12), para a injeção do gás de eliminação neutro dentro do reator (4). Como uma opção, o dispositivo de alimentação (8) pode ser projetado para fornecer o duto de injeção de reagente (10) que alimenta o reator (4) com vapor de água (H2O) e/ ou o duto de injeção de reagente (10) que alimenta o reator (4) com UF6 com gás neutro após o desligamento ou inicialização da instalação de conversão (2).[034] In the illustrated example, the concentric injector (11) is supplied by the reagent injection pipe (10) feeding the reactor (4) with water vapor (H2O), by the reagent injection duct (10) feeding the reactor (4) with UF6 and by a neutral gas injection duct (12), for the injection of the neutral stripping gas into the reactor (4). As an option, the feeding device (8) can be designed to supply the reagent injection duct (10) feeding the reactor (4) with water vapor (H2O) and/or the reagent injection duct (10) feeding the reactor (4) with UF6 with neutral gas after shutdown or startup of the conversion plant (2).
[035] O dispositivo de alimentação (8) compreende um respectivo atuador de alimentação (14) disposto na entrada de cada reagente (10) ou duto de injeção de gás neutro (12), o atuador de alimentação (14) tornando possível controlar o fluxo de gás no duto de injeção.[035] The supply device (8) comprises a respective supply actuator (14) arranged at the inlet of each reagent (10) or neutral gas injection duct (12), the supply actuator (14) making it possible to control the gas flow in the injection duct.
[036] De preferência, os atuadores de alimentação (14) são fornecidos na forma de reguladores de fluxo, adequados para manter o fluxo de gás que passa através deles em um valor definido.[036] Preferably, the supply actuators (14) are provided in the form of flow regulators, suitable for maintaining the gas flow passing through them at a defined value.
[037] De preferência, e para evitar qualquer risco de vazamento de UF6, os atuadores de alimentação (14) do dispositivo de alimentação (8) são resistentes a tensões sísmicas.[037] Preferably, and to avoid any risk of UF6 leakage, the supply actuators (14) of the supply device (8) are resistant to seismic stresses.
[038] A instalação de conversão (2) compreende um sistema de controle eletrônico (16) para controlar a instalação de conversão (2) e, em particular, o dispositivo de alimentação (8), em particular os atuadores de alimentação (14).[038] The conversion installation (2) comprises an electronic control system (16) for controlling the conversion installation (2) and in particular the feeding device (8), in particular the feeding actuators (14).
[039] 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, abastecendo o reator (4) com UF6 gasoso e com vapor de água seco, e na qual a conversão de UF6 em UO2F2 por hidrólise ocorre. O UO2F2 assim obtido está na forma de um pó caindo no fundo da câmara de reação (18).[039] As illustrated in Figure 1, the reactor (4) delimits a reaction chamber (18) in which the reagent injection ducts (10) open, supplying the reactor (4) with gaseous UF6 and dry water vapor, and in which the 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).
[040] O reator (4) tem uma tubulação de saída (20) que se prolonga a partir da câmara de reação (18) e conectada ao forno (6) de modo a transferir UO2F2 em pó a partir da parte inferior da câmara de reação (18) para forno (6).[040] The reactor (4) has an outlet pipe (20) extending from the reaction chamber (18) and connected to the furnace (6) so as to transfer UO2F2 powder from the bottom of the reaction chamber (18) to the furnace (6).
[041] 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).[041] 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).
[042] O forno (6) tem uma entrada (26) conectada ao duto de saída (20) do reator (4) para receber o UO2F2 em pó e uma saída (28) para fornecer o UO2 em pó.[042] 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 supply the UO2 powder.
[043] A instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de transferência (30) para transferir o UO2F2 em pó 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 UO2F2 em pó da câmara de reação (18) para a entrada (26) do forno (6).[043] 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).
[044] 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).[044] 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).
[045] O tambor (32) é fornecido para a circulação do UO2F2 em pó da entrada (26) para a saída (28) com circulação de vapor de água seco e H2 no forno (6) contra a corrente do UO2F2 em pó.[045] The drum (32) is provided for 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.
[046] O tambor (32) é montado rotativamente em torno de 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) faz com que o pó avance da entrada (26) em direção à saída (28).[046] 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) causes the powder to advance from the inlet (26) towards the outlet (28).
[047] 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).[047] 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).
[048] Como uma opção, o forno (6) pode ser vantajosamente fornecido com uma manivela que permite que o tambor (32) seja girado manualmente no caso de falha do dispositivo de acionamento rotacional (33).[048] As an option, the furnace (6) can advantageously be provided with a crank that allows the drum (32) to be rotated manually in the event of failure of the rotational drive device (33).
[049] O tambor (32) é de preferência 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).[049] 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).
[050] Opcionalmente, o tambor (32) é fornecido com membros 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), de modo a melhorar a mistura do pó e promover o contato homogêneo das partículas de pó com os gases reativos que circulam no tambor (32). Os membros de levantamento (37) são, por exemplo, na forma de palhetas de levantamento ou ângulos de levantamento distribuídos sobre a superfície interna do tambor (32).[050] Optionally, the drum (32) is provided with lifting members (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), so as 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 members (37) are, for example, in the form of lifting vanes or lifting angles distributed over the inner surface of the drum (32).
[051] 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 qualquer um deles, mantendo o funcionamento do outro.[051] 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 either of them while maintaining the operation of the other.
[052] 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 do dispositivo de transferência (30), por um lado, e do tambor (32), por outro lado, e em particular para parar a rotação do parafuso ou do tambor (32) enquanto mantém a rotação do outro.[052] 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 or the drum (32) while maintaining the rotation of the other.
[053] Esta disposição torna possível, nas fases de desligamento da instalação de conversão (2), terminar a remoção do UO2 em pó do forno (6) enquanto o reator (4), e em particular o dispositivo de transferência (30), já estão parados.[053] This arrangement makes it possible, in 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), are already stopped.
[054] No exemplo ilustrado, o segundo duto de injeção de vapor de água e o duto de injeção de H2 alimenta o tambor (32) através da saída (28) para a circulação do vapor de água seco da pirohidrólise e o H2 a partir da saída (28) para a entrada (26) do forno (6).[054] In the illustrated example, 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).
[055] No exemplo ilustrado, um duto de injeção de gás neutro (12) está conectado ao duto de injeção de reagente (10) para a injeção de H2 dentro do forno (6) e/ ou ao duto de injeção de reagente (10) para a injeção de H2O dentro do forno (6), de modo a injetar gás neutro dentro do forno (6) através do(s) duto(s) de injeção de reagente (10) ao desligar ou iniciar a instalação de conversão (2), o gás neutro injetado então circulando da saída (28) do forno (6) para a entrada (26) do forno (6). Como uma opção ou como uma variante, o dispositivo de alimentação (8) compreende um duto de injeção de gás neutro (12) para a injeção de gás neutro no forno (6), que se abre diretamente para dentro do forno (6) sem passar por um duto de injeção de reagente (10).[055] In the illustrated example, a neutral gas injection duct (12) is connected to the reagent injection duct (10) for the injection of H2 into the furnace (6) and/or to the reagent injection duct (10) for the injection of H2O into the furnace (6), so as to inject neutral gas into the furnace (6) via the reagent injection duct(s) (10) when switching off or starting up the conversion plant (2), the injected neutral gas then circulating from the outlet (28) of the furnace (6) to the inlet (26) of the furnace (6). As an option or as a variant, the supply device (8) comprises a neutral gas injection duct (12) for the injection of neutral gas into the furnace (6), which opens directly into the furnace (6) without passing through a reagent injection duct (10).
[056] O fornecimento de um duto de injeção de reagente (10) com gás neutro ao desligar a instalação de conversão (2) torna possível purgar este duto de injeção de reagente (10) ao ser desligado, enquanto injeta o gás neutro. O fornecimento de um duto de injeção de reagente (10) com gás neutro durante uma inicialização permite o aumento da temperatura da instalação de conversão (2) e o fornecimento da instalação de conversão (2) com reagentes quando os parâmetros de reação são alcançados no reator (4), respectivamente no forno (6).[056] Supplying a reagent injection line (10) with neutral gas when shutting down the conversion plant (2) makes it possible to purge this reagent injection line (10) when shutting down, while injecting the neutral gas. Supplying a reagent injection line (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 supplied with reagents when the reaction parameters are reached in the reactor (4) respectively in the furnace (6).
[057] 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).[057] 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).
[058] A instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de coleta (40) para coletar o pó na saída 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 uma câmara térmica (46) em torno do recipiente de coleta (44). O segundo duto de injeção de vapor e o duto de injeção de H2 de preferência abertos para o recipiente de coleta (44).[058] The conversion installation (2) comprises a collection device (40) for collecting the dust at the outlet 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 chamber (46) surrounding the collection container (44). The second steam injection duct and the H2 injection duct preferably open to the collection container (44).
[059] 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.[059] 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.
[060] O dispositivo de captura (50) está disposto dentro do reator (4), de preferência em uma região superior da câmara de reação (18).[060] The capture device (50) is arranged inside the reactor (4), preferably in an upper region of the reaction chamber (18).
[061] O dispositivo de captura (50) compreende uma pluralidade de filtros (52) para reter os sólidos que podem ser arrastadas pelos gases de volta para o reator (4) que vão, em particular, de partículas UO2F2, ou até mesmo UO2.[061] The capture device (50) comprises a plurality of filters (52) to retain solids that may be carried by the gases back to the reactor (4) ranging in particular from UO2F2 particles, or even UO2.
[062] 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 de UO2. Em uma forma de realização preferida, os filtros (52) são feitos de cerâmica ou de uma superliga à base de níquel.[062] 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.
[063] Os pós de UO2F2 e UO2 são voláteis e facilmente transportados por fluxos de gás. Além disso, eles tendem a aderir às superfícies com as quais estão em contato.[063] UO2F2 and UO2 powders are volatile and easily carried by gas streams. In addition, they tend to adhere to the surfaces with which they are in contact.
[064] Em operação, aglomerados de pó são criados, mais ou menos heterogêneos em termos de composição e mais ou menos compactos, nos filtros (52) e nas paredes do reator (4) e do forno (6). Estes aglomerados de pó contendo material físsil podem, em particular ser concentrados em zonas de retenção que podem existir em vários pontos da instalação de conversão (2), tal como por exemplo, na junção entre o reator (4) e o forno (6).[064] In operation, dust agglomerates are created, more or less heterogeneous in terms of composition and more or less compact, on the filters (52) and on the walls of the reactor (4) and the furnace (6). These dust agglomerates containing fissile material can in particular be concentrated in retention zones that can exist at various points of the conversion plant (2), such as for example at the junction between the reactor (4) and the furnace (6).
[065] Os aglomerados em pó podem se quebrar com o seu próprio peso e misturar-se com o UO2F2 em pó e o UO2 em pó no estado pulverulento. A presença de conjuntos compactos no pó cria heterogeneidade no tratamento do pó no forno (6) e pode levar à presença de partículas de UO2F2 residual no UO2 em pó obtido no fim da conversão, degradando assim a sua qualidade.[065] Powder agglomerates may break under their own weight and mix with powdered UO2F2 and powdered UO2 in the powder state. The presence of compact assemblies in the powder creates heterogeneity in the treatment of the powder in the furnace (6) and may lead to the presence of residual UO2F2 particles in the powdered UO2 obtained at the end of the conversion, thus degrading its quality.
[066] Além disso, o acúmulo de pó nos filtros (52) causa um entupimento progressivo dos filtros (52) e provoca um aumento na pressão interna do reator (4). As variações de pressão têm um impacto significativo na manutenção de uma qualidade constante do O2 em pó obtido no final da conversão e uma pressão interna excessivamente alta do reator (4) pode levar a um alerta de segurança da instalação de conversão (2).[066] Furthermore, the accumulation of dust in the filters (52) causes a progressive clogging of the filters (52) and causes an increase in the internal pressure of the reactor (4). Pressure variations have a significant impact on maintaining a constant quality of the O2 powder obtained at the end of the conversion and an excessively high internal pressure of the reactor (4) can lead to a safety alert of the conversion plant (2).
[067] Quando os filtros (52) estão obstruídos com os pós de UO2F2 e/ ou de UO2, é necessário parar a instalação de conversão (2) e limpar ou trocar os filtros (52), o que é tedioso e caro.[067] When the filters (52) are clogged with UO2F2 and/or UO2 powders, it is necessary to stop the conversion plant (2) and clean or change the filters (52), which is tedious and expensive.
[068] O entupimento também pode ocorrer ao nível do dispositivo para injetar os reagentes no reator (4), aqui o injetor concêntrico (11). Na verdade, se a pressão de injeção e a temperatura do gás não forem suficientes, o UF6 pode cristalizar na saída do injetor (11) concêntrico e, assim, bloqueia o fornecimento de reagentes ao reator (4). É, portanto, importante manter uma pressão de fornecimento constante, em particular quando a fonte de UF6 muda.[068] Clogging can also occur at the level of the device for injecting the reactants into the reactor (4), here the concentric injector (11). Indeed, if the injection pressure and the gas temperature are not sufficient, the UF6 can crystallize at the outlet of the concentric injector (11) and thus block the supply of reactants to the reactor (4). It is therefore important to maintain a constant supply pressure, in particular when the UF6 source changes.
[069] A instalação de conversão (2) compreende vantajosamente um dispositivo de desobstrução (53) projetado para desobstruir os filtros (52), por exemplo, por injeção de pulso de gás neutro através dos filtros (52) contra a corrente, isto é, em direção ao interior da câmara de reação (18) do reator (4). O gás neutro é, por exemplo, nitrogênio (N2).[069] The conversion installation (2) advantageously comprises a de-clogging device (53) designed to de-clog the filters (52), for example by pulse injection of neutral gas through the filters (52) against the current, i.e. towards the interior of the reaction chamber (18) of the reactor (4). The neutral gas is, for example, nitrogen (N2).
[070] A injeção de gás neutro contra a corrente é susceptível de perturbar o equilíbrio de pressão no interior do reator (4). É desejável realizar a desobstrução de forma controlada, de acordo com determinados parâmetros de modo a limitar perturbações no funcionamento do reator (4), e, em particular, a pressão dentro do reator (4).[070] The injection of neutral gas against the current is likely to disturb the pressure balance inside the reactor (4). It is desirable to carry out the unblocking in a controlled manner, according to certain parameters so as to limit disturbances in the operation of the reactor (4), and in particular the pressure inside the reactor (4).
[071] Vantajosamente, o dispositivo de desobstrução (53) é projetado para realizar a desobstrução dos filtros (52) de uma maneira automatizada, realizando a desobstrução sequencialmente através de grupos separados de filtros (52).[071] Advantageously, the unclogging device (53) is designed to perform the unclogging of the filters (52) in an automated manner, performing the unclogging sequentially through separate groups of filters (52).
[072] O dispositivo de desobstrução (53) é então projetado para injetar o gás neutro contra a corrente sequencialmente nos diferentes grupos de filtros (52). Cada grupo de filtros (52) compreende um único filtro (52) ou vários filtros (52).[072] The unclogging device (53) is then designed to inject the neutral gas against the current sequentially into the different filter groups (52). Each filter group (52) comprises a single filter (52) or several filters (52).
[073] Em uma forma de realização preferida, os filtros (52) são agrupados em dois grupos, cada um contendo uma respectiva metade dos filtros (52) e a desobstrução é realizada alternadamente nos dois grupos com uma injeção de gás neutro realizada periodicamente, por exemplo, a cada 30 segundos. Também é possível realizar o ciclo de desobstrução, por exemplo em terços ou em quartos, e/ ou adaptar a frequência de injeção.[073] In a preferred embodiment, the filters (52) are grouped into two groups, each containing a respective half of the filters (52), and the unclogging is carried out alternately in the two groups with an injection of neutral gas carried out periodically, for example every 30 seconds. It is also possible to carry out the unclogging cycle, for example in thirds or in quarters, and/or to adapt the injection frequency.
[074] A pressão de injeção de gás neutro contra a corrente em cada filtro (52) é escolhida para limitar as perturbações no reator (4). Uma pressão relativa aplicada a cada filtro (52), de preferência entre 200 kPa (2 bar) e 500 kPa (5 bar), em particular entre 300 kPa (3 bar) e 450 kPa (4,5 bar), torna possível obter uma desobstrução satisfatória do filtro (52). A menos que indicado de outra forma no texto, a expressão “pressão relativa” refere-se à diferença de pressão em relação à pressão atmosférica.[074] The injection pressure of neutral gas against the current in each filter (52) is chosen to limit disturbances in the reactor (4). A relative pressure applied to each filter (52), preferably between 200 kPa (2 bar) and 500 kPa (5 bar), in particular between 300 kPa (3 bar) and 450 kPa (4.5 bar), makes it possible to obtain satisfactory unclogging of the filter (52). Unless otherwise indicated in the text, the expression “relative pressure” refers to the pressure difference with respect to atmospheric pressure.
[075] A fim de garantir uma pressão de injeção constante do gás neutro, o dispositivo de desobstrução (53) é, por exemplo, alimentado a partir de um reservatório (55) contendo o gás neutro e mantido a uma pressão constante.[075] In order to ensure a constant injection pressure of the neutral gas, the unclogging device (53) is, for example, fed from a reservoir (55) containing the neutral gas and maintained at a constant pressure.
[076] A duração da injeção de gás neutro contra a corrente em cada filtro (52) é escolhida para limitar as perturbações no reator (4) enquanto permite uma limpeza satisfatória, em particular em toda a superfície do filtro (52) durante o período de injeção. A duração da injeção de gás neutro contra a corrente em cada filtro (52) é, por exemplo, inferior a 1 s.[076] The duration of the injection of neutral gas against the current in each filter (52) is chosen to limit the disturbances in the reactor (4) while allowing a satisfactory cleaning, in particular on the entire surface of the filter (52) during the injection period. The duration of the injection of neutral gas against the current in each filter (52) is, for example, less than 1 s.
[077] De preferência, durante a injeção de gás neutro contra a corrente em cada filtro (52), o dispositivo de captura (50) é projetado para cortar a sucção através deste filtro (52) antes da injeção de gás neutro contra a corrente para evitar que o gás neutro usado para a desobstrução escape diretamente através do dispositivo de captura (50).[077] Preferably, during the injection of neutral gas against the current in each filter (52), the capture device (50) is designed to cut off the suction through this filter (52) before the injection of neutral gas against the current to prevent the neutral gas used for unclogging from escaping directly through the capture device (50).
[078] De preferência, o dispositivo de desobstrução (53) é projetado para realizar a desobstrução ciclicamente, em particular com um período escolhido para evitar o acúmulo de pós nos filtros (52), enquanto limita o impacto desta injeção no funcionamento da instalação de conversão (2). De preferência, o período está entre 30 segundos e 1 minuto.[078] Preferably, the unclogging device (53) is designed to perform unclogging cyclically, in particular with a period chosen to avoid the accumulation of dust in the filters (52), while limiting the impact of this injection on the operation of the conversion plant (2). Preferably, the period is between 30 seconds and 1 minute.
[079] Assim, de acordo com uma forma de realização preferida, o dispositivo de desobstrução é concebido para repetir a sequência de desobstrução automática e ciclicamente (ou periodicamente). A desobstrução automática, sequencial e periódica dos filtros (52) torna possível garantir o funcionamento da instalação de conversão (2), por exemplo, a uma pressão relativa entre 1 kPa (10 mbar) e 50 kPa (500 mbar) no reator (4), de preferência entre 5 kPa (50 mbar) e 40 kPa (400 mbar) e mais preferencialmente entre 10 kPa (100 mbar) e 35 kPa (350 mbar), o que permite obter um UO2 em pó com características satisfatórias, em particular um teor razoável de flúor que é substancialmente constante ao longo do tempo.[079] Thus, according to a preferred embodiment, the unclogging device is designed to repeat the unclogging sequence automatically and cyclically (or periodically). The automatic, sequential and periodic unclogging of the filters (52) makes it possible to ensure the operation of the conversion plant (2), for example, at a relative pressure between 1 kPa (10 mbar) and 50 kPa (500 mbar) in the reactor (4), preferably between 5 kPa (50 mbar) and 40 kPa (400 mbar) and more preferably between 10 kPa (100 mbar) and 35 kPa (350 mbar), which makes it possible to obtain a powdered UO2 with satisfactory characteristics, in particular a reasonable fluorine content that is substantially constant over time.
[080] A desobstrução dos filtros (52) causa a queda dos aglomerados de pó formados nos filtros (52) e evita um aumento excessivo da pressão na câmara de reação (18).[080] Unclogging the filters (52) causes the dust agglomerates formed on the filters (52) to fall and prevents an excessive increase in pressure in the reaction chamber (18).
[081] A desobstrução sequencial e periódica permite limitar o tamanho e a compactação dos aglomerados de sólidos formados nos filtros (52) e evitar seu desprendimento com o próprio peso e sua queda por gravidade em uma quantidade muito grande no fundo da câmara de reação (18) no dispositivo de transferência (30). A mistura de aglomerados compactos com o pó de UO2F2 no estado pulverulento podem, de fato, induzir heterogeneidades nas características físicas e químicas do UO2 em pó que é obtido a partir deste e, em particular, sobre seu teor de flúor.[081] Sequential and periodic unclogging makes it possible to limit the size and compaction of the agglomerates of solids formed on the filters (52) and to prevent their detachment under their own weight and their fall by gravity in too large a quantity at the bottom of the reaction chamber (18) in the transfer device (30). The mixing of compact agglomerates with the UO2F2 powder in the powdery state can in fact induce heterogeneities in the physical and chemical characteristics of the UO2 powder that is obtained from it and in particular on its fluorine content.
[082] A desobstrução realizada em grupos de vários filtros (52) evita que o pó expelido de um filtro (52) fique aderente a outro filtro (52), como poderia ser o caso com uma desobstrução individual dos filtros (52). A desobstrução realizada por grupos de vários filtros (52) faz com que seja possível gerar névoa de pó e limitar a formação de grumos.[082] Unclogging carried out in groups of several filters (52) prevents the dust expelled from one filter (52) from adhering to another filter (52), as would be the case with individual unclogging of the filters (52). Unclogging carried out by groups of several filters (52) makes it possible to generate dust mist and limit the formation of clumps.
[083] Como um complemento opcional para a desobstrução sequencial e periódica, o dispositivo de desobstrução (53) pode incluir um controle, manual ou automático, para permitir a desobstrução pontual dos filtros (52), em particular quando eles atingem o final de sua vida útil e quando a desobstrução sequencial e periódica se torna insuficiente. Esta desobstrução pontual pode ser por desobstrução em um dos filtros (52) ou por desobstrução de um grupo de filtros (52) de tamanho reduzido.[083] As an optional complement to sequential and periodic unclogging, the unclogging device (53) may include a control, manual or automatic, to allow the punctual unclogging of the filters (52), in particular when they reach the end of their useful life and when sequential and periodic unclogging becomes insufficient. This punctual unclogging may be by unclogging one of the filters (52) or by unclogging a group of filters (52) of reduced size.
[084] Conforme ilustrado na Figura 1, de preferência, a instalação de conversão (2) compreende ainda pelo menos um dispositivo de fluxo (56) projetado para evitar o acúmulo de pó nas paredes da câmara de reação (18) e sua aderência às paredes da câmara de reação (18) dos aglomerados de pó evacuados dos filtros (52) durante a operação de desobstrução.[084] As illustrated in Figure 1, preferably, the conversion installation (2) further comprises at least one flow device (56) designed to prevent the accumulation of powder on the walls of the reaction chamber (18) and its adhesion to the walls of the reaction chamber (18) of the powder agglomerates evacuated from the filters (52) during the unclogging operation.
[085] O dispositivo de fluxo (56) torna possível promover um fluxo contínuo do pó e condições estáveis para fornecer ao forno (6) UO2F2 em pó tanto em termos de quantidade quanto em termos de qualidade, e em particular com um teor de flúor estável ao longo do tempo.[085] The flow device (56) makes it possible to promote a continuous flow of the powder and stable conditions for supplying the furnace (6) with UO2F2 powder both in terms of quantity and in terms of quality, and in particular with a stable fluorine content over time.
[086] O dispositivo de fluxo é projetado para vibrar e/ ou bater pelo menos uma parede do reator (4), de preferência regular ou continuamente.[086] The flow device is designed to vibrate and/or beat at least one wall of the reactor (4), preferably regularly or continuously.
[087] O dispositivo de fluxo (56) compreende, por exemplo, um ou mais membros de percussão, cada membro de percussão sendo projetado para impactar uma parede do reator (4) de modo a gerar uma onda de choque nas paredes do reator (4) e/ ou um ou mais membros vibrantes, por exemplo, potes vibratórios, cada elemento vibratório sendo disposto em uma parede do reator (4) e projetado para gerar um sinal vibratório (ou vibração) e transmitir esta vibração para as paredes do reator (4). Em uma forma de realização preferencial, o dispositivo de fluxo (56) compreende um ou mais membros que geram choques para levantar o pó da parede, bem como vibrações para ajudá-lo a fluir.[087] The flow device (56) comprises, for example, one or more percussion members, each percussion member being designed to impact a wall of the reactor (4) so as to generate a shock wave on the walls of the reactor (4) and/or one or more vibrating members, for example vibrating pots, each vibrating element being disposed on a wall of the reactor (4) and designed to generate a vibratory signal (or vibration) and transmit this vibration to the walls of the reactor (4). In a preferred embodiment, the flow device (56) comprises one or more members generating shocks to lift the powder from the wall, as well as vibrations to help it flow.
[088] A seguir, os órgãos de percussão, os órgãos vibratórios e os órgãos que executam as duas funções são chamados de “membros de fluxo”.[088] Hereinafter, the percussion organs, the vibratory organs, and the organs that perform both functions are called “flow members.”
[089] Assim, em geral, o dispositivo de fluxo compreende pelo menos um membro de fluxo projetado para vibrar e/ ou bater em uma parede do reator (4).[089] Thus, in general, the flow device comprises at least one flow member designed to vibrate and/or strike a reactor wall (4).
[090] Os membros de fluxo permitem uma vibração regular ou mesmo contínua das paredes do reator (4).[090] The flow members allow a regular or even continuous vibration of the reactor walls (4).
[091] O dispositivo de fluxo (56) aqui compreende quatro membros de fluxo (58), por exemplo do tipo eletro-percutor, dispostos dois a dois em duas posições diametralmente opostas da superfície externa da parede do reator (4).[091] The flow device (56) here comprises four flow members (58), for example of the electro-percussion type, arranged two by two at two diametrically opposite positions of the outer surface of the reactor wall (4).
[092] Vantajosamente, quando o dispositivo de fluxo (56) compreende vários membros de fluxo (58) e quando o reator (4) está em operação, os membros de fluxo (58) são controlados para atuar sequencialmente.[092] Advantageously, when the flow device (56) comprises a plurality of flow members (58) and when the reactor (4) is in operation, the flow members (58) are controlled to act sequentially.
[093] O número, a posição e a sequência operacional dos membros de fluxo (58) podem ser concebidos em função da geometria do reator (4), da qualidade do pó e dos parâmetros operacionais do dispositivo de desobstrução (53).[093] The number, position and operational sequence of the flow members (58) can be designed depending on the geometry of the reactor (4), the quality of the powder and the operational parameters of the unclogging device (53).
[094] Cada membro de fluxo (58) pode ser fixado diretamente à parede do reator (4) ou, por exemplo, por meio de uma parte intermediária. Neste caso, a parte intermediária pode ser, por exemplo, removível para facilitar sua manutenção.[094] Each flow member (58) may be attached directly to the reactor wall (4) or, for example, by means of an intermediate part. In this case, the intermediate part may, for example, be removable to facilitate its maintenance.
[095] A combinação do dispositivo de desobstrução (53) e um dispositivo de fluxo (56) torna possível limitar o tamanho e a compactação dos aglomerados de pó que são depositados sobre os filtros (52) e sobre as paredes do reator (4), para controlar a queda dos aglomerados no fundo do reator (4) e, assim, garantir a homogeneidade do UO2 em pó, em particular um teor de flúor que é substancialmente constante ao longo do tempo.[095] The combination of the unclogging device (53) and a flow device (56) makes it possible to limit the size and compaction of the powder agglomerates that are deposited on the filters (52) and on the walls of the reactor (4), to control the fall of the agglomerates to the bottom of the reactor (4) and thus ensure the homogeneity of the UO2 powder, in particular a fluorine content that is substantially constant over time.
[096] 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), na junção 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).[096] 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), at the junction 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).
[097] Os dispositivos de vedação (54) são pressurizados com um gás inerte e, de preferência, com nitrogênio.[097] The sealing devices (54) are pressurized with an inert gas and preferably with nitrogen.
[098] Para este fim, conforme ilustrado na Figura 1, a instalação de conversão (2) compreende, por exemplo, suprimentos de pressurização (57) dispostos para fornecer aos dispositivos de vedação (54) um gás de pressurização inerte.[098] 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.
[099] A pressão do gás neutro que alimenta os dispositivos de vedação (54) é maior do que aquela presente na instalação de conversão (2) para evitar qualquer dispersão de pó fora da instalação de conversão (2). Na prática, o gás neutro para pressurizar os dispositivos de vedação (54) pode passar para dentro do reator (4) e/ ou dentro do forno (6), e os parâmetros operacionais do reator (4) e do forno (6) são projetados para levar em consideração este fornecimento de gás neutro.[099] The pressure of the neutral gas feeding the sealing devices (54) is higher than that present in the conversion plant (2) to avoid any dispersion of powder outside the conversion plant (2). In practice, the neutral gas for pressurizing the sealing devices (54) can pass into the reactor (4) and/or into the furnace (6), and the operating parameters of the reactor (4) and the furnace (6) are designed to take into account this supply of neutral gas.
[0100] A instalação de conversão (2) compreende pelo menos um dispositivo de percussão (60) para golpear uma superfície de percussão (62) da forno (6) de modo a separar o UO2F2 ou o UO2 em pó a partir da superfície interna do tambor (32).[0100] The conversion installation (2) comprises at least one percussion device (60) for striking a percussion surface (62) of the furnace (6) so as to separate the UO2F2 or UO2 powder from the inner surface of the drum (32).
[0101] A instalação de conversão (2) aqui compreende um dispositivo de percussão (60) disposto em cada extremidade axial do tambor (32) para golpear uma superfície de percussão (62) formada pela superfície externa da extremidade axial do tambor (32) que sai axialmente da câmara térmica (38) do forno (6). Como uma variante, a superfície de percussão (62) pode ser definida por qualquer outra superfície do forno (6) tornando possível transmitir vibrações para a parede periférica do tambor (32) quando esta superfície de percussão (62) do forno (6) é golpeada.[0101] The conversion installation (2) here comprises a percussion device (60) arranged at each axial end of the drum (32) for striking a percussion surface (62) formed by the outer surface of the axial end of the drum (32) axially protruding from the thermal chamber (38) of the furnace (6). As a variant, the percussion surface (62) may be defined by any other surface of the furnace (6) making it possible to transmit vibrations to the peripheral wall of the drum (32) when this percussion surface (62) of the furnace (6) is struck.
[0102] A instalação de conversão (2) pode compreender vantajosamente vários dispositivos de percussão (60) dispostos na mesma extremidade do tambor (32), sendo distribuídos angularmente em torno do tambor (32).[0102] The conversion installation (2) may advantageously comprise several percussion devices (60) arranged at the same end of the drum (32), being distributed angularly around the drum (32).
[0103] Em uma forma de realização preferida, a instalação de conversão (2) compreende dois grupos de dispositivos de percussão (60), cada grupo sendo disposto em uma extremidade respectiva das duas extremidades do tambor (32) e os dispositivos de percussão (60) de cada grupo sendo distribuídos angularmente em torno do tambor (32).[0103] In a preferred embodiment, the conversion installation (2) comprises two groups of percussion devices (60), each group being arranged at a respective end of the two ends of the drum (32) and the percussion devices (60) of each group being distributed angularly around the drum (32).
[0104] Os dispositivos de percussão (60) são semelhantes. Apenas um dispositivo de percussão (60) é ilustrado com mais detalhes na Figura 2.[0104] The percussion devices (60) are similar. Only one percussion device (60) is illustrated in more detail in Figure 2.
[0105] Conforme ilustrado na Figura 2, cada dispositivo de percussão (60) compreende um batedor (64) móvel em relação à superfície de percussão (62) em uma direção de percussão (P) e uma parte intermediária (66) disposta entre o batedor (64) e a superfície de percussão (62) de modo que o batedor (64) golpeie a superfície de percussão (62) através da parte intermediária (66), a parte intermediária (66) sendo móvel na direção da percussão (P) entre uma posição espaçada da superfície de percussão (62) e uma posição de contato com a superfície de percussão (62) do forno (6).[0105] As illustrated in Figure 2, each percussion device (60) comprises a beater (64) movable relative to the percussion surface (62) in a percussion direction (P) and an intermediate part (66) arranged between the beater (64) and the percussion surface (62) so that the beater (64) strikes the percussion surface (62) through the intermediate part (66), the intermediate part (66) being movable in the percussion direction (P) between a spaced position from the percussion surface (62) and a contact position with the percussion surface (62) of the furnace (6).
[0106] A direção de percussão (P) é aqui perpendicular ao plano tangente à superfície de percussão (62) no ponto de contato da parte intermediária (66) com a superfície de percussão (62). A direção de percussão (P) é aqui substancialmente radial em relação ao eixo central (C) do tambor (32).[0106] The percussion direction (P) is here perpendicular to the tangent plane to the percussion surface (62) at the point of contact of the intermediate part (66) with the percussion surface (62). The percussion direction (P) is here substantially radial with respect to the central axis (C) of the drum (32).
[0107] O batedor (64) é transportado por um atuador de percussão (68) adequado para mover o batedor (64) em translação alternada na direção da percussão (P). O atuador de percussão (68) é aqui um cilindro hidráulico ou pneumático de dupla ação.[0107] The beater (64) is carried by a percussion actuator (68) suitable for moving the beater (64) in alternating translation in the direction of percussion (P). The percussion actuator (68) is here a double-acting hydraulic or pneumatic cylinder.
[0108] O dispositivo de percussão (60) tem um suporte (70) carregando o atuador (68) e a parte intermediária (66), de modo que a parte intermediária (66) está localizada entre o batedor (64) e a superfície de percussão (62). A parte intermediária (66) é montada de forma deslizante no suporte (70) após a direção de percussão (P).[0108] The percussion device (60) has a support (70) carrying the actuator (68) and the intermediate part (66), so that the intermediate part (66) is located between the striker (64) and the percussion surface (62). The intermediate part (66) is slidably mounted on the support (70) after the percussion direction (P).
[0109] A parte intermediária (66) tem uma superfície traseira (66A) projetada para ser golpeada pelo batedor (64) e uma superfície frontal (66B) projetada para entrar em contato com a superfície de impacto (62). Na posição de contato, a superfície frontal (66B) está em contato com a superfície de percussão (62), enquanto na posição espaçada, a superfície frontal (66B) está espaçada da superfície de percussão (62).[0109] The intermediate portion (66) has a rear surface (66A) designed to be struck by the striker (64) and a front surface (66B) designed to contact the striking surface (62). In the contact position, the front surface (66B) is in contact with the striking surface (62), while in the spaced position, the front surface (66B) is spaced from the striking surface (62).
[0110] O dispositivo de percussão (60) compreende um membro de retorno elástico (72) disposto para retornar a parte intermediária (66) para a posição espaçada. A parte intermediária (66) é recebida em um compartimento (74) do suporte (70), o elemento elástico (72) sendo interposto entre um ressalto interno (74A) do compartimento (74) e um ressalto externo (66C) da parte intermediária (66).[0110] The percussion device (60) comprises an elastic return member (72) arranged to return the intermediate portion (66) to the spaced position. The intermediate portion (66) is received in a housing (74) of the support (70), the elastic element (72) being interposed between an internal shoulder (74A) of the housing (74) and an external shoulder (66C) of the intermediate portion (66).
[0111] O elemento elástico (72) é aqui uma mola helicoidal circundando a parte intermediária (66) e comprimida quando a parte intermediária (66) se move da posição espaçada para a posição de contato.[0111] The elastic element (72) is here a helical spring surrounding the intermediate part (66) and compressed when the intermediate part (66) moves from the spaced position to the contact position.
[0112] O dispositivo de percussão (60) compreende um sensor de posição (76) que permite saber a posição do percutor (64). O sensor de posição (76) é, por exemplo, um sensor indutivo disposto perto da parte intermediária (66), e tornando possível determinar se o percutor (64) está na posição de contato ou não com a parte intermediária (66). O atuador de percussão (68) é controlado em função do sinal de posição fornecido pelo sensor de posição (76).[0112] The percussion device (60) comprises a position sensor (76) which makes it possible to know the position of the striker (64). The position sensor (76) is, for example, an inductive sensor arranged near the intermediate part (66), and making it possible to determine whether the striker (64) is in the contact position or not with the intermediate part (66). The percussion actuator (68) is controlled according to the position signal provided by the position sensor (76).
[0113] Em operação, o atuador de percussão (68) move o batedor (64) em translação alternada de modo a mover o batedor (64) para longe da parte intermediária (66) e, em seguida, move o batedor (64) contra a parte intermediária (66), de modo a golpear a superfície de percussão (62) pela parte intermediária (66). O percutor (64) move a parte intermediária (66) da posição espaçada para a posição de contato contra o elemento elástico (72).[0113] In operation, the percussion actuator (68) moves the striker (64) in reciprocating translation so as to move the striker (64) away from the intermediate portion (66) and then moves the striker (64) against the intermediate portion (66) so as to strike the percussion surface (62) by the intermediate portion (66). The striker (64) moves the intermediate portion (66) from the spaced position to the contact position against the elastic member (72).
[0114] Os impactos repetidos do percursor (64) podem danificar o próprio percursor (64) e a superfície externa do tambor (32). O fornecimento de uma parte intermediária (66) separada do percursor (64) e que não está permanentemente ligada ao forno (6), permite que a parte intermediária (66) seja usada como uma peça descartável ou peça de desgaste. No exemplo ilustrado, a parte intermediária (66) é montada para se mover em relação ao forno (6).[0114] Repeated impacts of the striker (64) may damage the striker (64) itself and the outer surface of the drum (32). Provision of an intermediate part (66) separate from the striker (64) and not permanently attached to the furnace (6) allows the intermediate part (66) to be used as a disposable part or wear part. In the illustrated example, the intermediate part (66) is mounted to move relative to the furnace (6).
[0115] A obtenção de um UO2 em pó exibindo características satisfatórias, em particular um teor de impurezas, essencialmente flúor, inferior a 50 ppm, uma distribuição de tamanho de partícula homogênea situada, por exemplo, na faixa de 20 a 100 μm e uma área de superfície específica inferior a 4 m2/ g, depende das condições operacionais de hidrólise e pirohidrólise, em particular das taxas de alimentação dos reagentes e da temperatura.[0115] Obtaining a UO2 powder exhibiting satisfactory characteristics, in particular an impurity content, essentially fluorine, of less than 50 ppm, a homogeneous particle size distribution situated for example in the range of 20 to 100 μm and a specific surface area of less than 4 m2/g, depends on the hydrolysis and pyrohydrolysis operating conditions, in particular the feed rates of the reactants and the temperature.
[0116] O dispositivo de alimentação (8) é projetado para fornecer os reagentes e o gás neutro, em particular o gás de eliminação neutro, a taxas de fluxo determinadas.[0116] The supply device (8) is designed to supply the reagents and the neutral gas, in particular the neutral scavenging gas, at determined flow rates.
[0117] O aquecedor (24) do reator (4) é concebido para manter a câmara de reator (4) em uma faixa de temperatura adequada para obter UO2F2 em pó e, em seguida, UO2 em pó com as características desejadas.[0117] The heater (24) of the reactor (4) is designed to maintain the reactor chamber (4) in a temperature range suitable for obtaining UO2F2 powder and then UO2 powder with the desired characteristics.
[0118] Vantajosamente, durante uma fase de produção estabilizada, a taxa de fluxo de massa por hora do fornecimento ao reator (4) com UF6 gasoso está entre 75 e 130 kg/ h, a taxa de fluxo de massa por hora de fornecimento ao reator (4) com vapor de água seco está entre 15 e 30 kg/ h, e a temperatura no reator (4) está entre 150 e 250 °C.[0118] Advantageously, during a stabilized production phase, the hourly mass flow rate of supply to the reactor (4) with gaseous UF6 is between 75 and 130 kg/h, the hourly mass flow rate of supply to the reactor (4) with dry water vapor is between 15 and 30 kg/h, and the temperature in the reactor (4) is between 150 and 250 °C.
[0119] Estas faixas de valores tornam possível obter UO2F2 em pó, em última análise, tornando-se possível obter UO2 em pó com as características pretendidas. Em particular, estas faixas de valores tornam possível a obtenção de UO2 em pó com uma área superficial de partícula específica entre 1 m2/ g e 4 m2/ g, e de preferência entre 1,9 m2/ g e 2,9 m2/ g. Além disso, estas faixas de valores tornam possível obter UO2 em pó com um teor residual de flúor (F) inferior a 50 ppm, de preferência menor do que 35 ppm e mais preferivelmente menor do que 20 ppm.[0119] These value ranges make it possible to obtain UO2F2 powder, ultimately making it possible to obtain UO2 powder with the desired characteristics. In particular, these value ranges make it possible to obtain UO2 powder with a specific particle surface area between 1 m2/g and 4 m2/g, and preferably between 1.9 m2/g and 2.9 m2/g. Furthermore, these value ranges make it possible to obtain UO2 powder with a residual fluorine (F) content of less than 50 ppm, preferably less than 35 ppm and more preferably less than 20 ppm.
[0120] Em uma forma de realização vantajosa, a taxa de fluxo de massa por hora de fornecimento ao reator (4) com UF6 gasoso está entre (90) e 120 kg/ h e a taxa de fluxo de massa por hora de fornecimento ao reator (4) com vapor de água de hidrólise seca está entre 20 e 25 kg/ h.[0120] In an advantageous embodiment, the hourly mass flow rate of supply to the reactor (4) with gaseous UF6 is between (90) and 120 kg/h and the hourly mass flow rate of supply to the reactor (4) with dry hydrolysis water vapor is between 20 and 25 kg/h.
[0121] Para evitar a cristalização do UF6 durante a sua injeção no reator (4), o reator (4) é fornecido com UF6 a uma temperatura de alimentação entre 75 °C e 130 °C, de preferência entre (90) °C e 120 °C.[0121] To avoid crystallization of UF6 during its injection into the reactor (4), the reactor (4) is supplied with UF6 at a feed temperature between 75 °C and 130 °C, preferably between (90) °C and 120 °C.
[0122] Em uma forma de realização particular, a instalação de conversão (2) compreende um dispositivo de emissão que torna possível emitir o UF6 continuamente para o reator (4) com uma taxa de fluxo regulada e uma temperatura de UF6.[0122] In a particular embodiment, the conversion installation (2) comprises an emission device that makes it possible to continuously emit UF6 into the reactor (4) with a regulated flow rate and a UF6 temperature.
[0123] O UF6 é transportado em tanques, por exemplo cilíndricos. À temperatura ambiente, o UF6 está no estado sólido. A passagem do estado sólido para o estado gasoso é realizado por aquecimento dos tanques, por exemplo em uma câmara de aquecimento, em particular, em um forno (não estanque) ou em uma autoclave (estanque).[0123] UF6 is transported in tanks, for example cylindrical. At room temperature, UF6 is in the solid state. The transition from the solid state to the gaseous state is carried out by heating the tanks, for example in a heating chamber, in particular in an oven (not sealed) or in an autoclave (sealed).
[0124] Conforme ilustrado na Figura 3, a instalação de conversão (2) tem um dispositivo de emissão (82) para fornecer ao reator (4) gás UF6 dos tanques (84) contendo UF6. Cada reservatório (84) é fechado por uma válvula de vedação (85).[0124] As illustrated in Figure 3, the conversion plant (2) has an emission device (82) for supplying the reactor (4) with UF6 gas from tanks (84) containing UF6. Each tank (84) is closed by a shut-off valve (85).
[0125] O dispositivo de emissão (82) compreende pelo menos duas câmaras de aquecimento (86), cada câmara de aquecimento (86) sendo projetada para receber um reservatório (84) de UF6 no estado sólido e para aquecê-lo para gerar UF6 no estado gasoso, o dispositivo de emissão (82) sendo projetado para fornecer ao reator (4) sequencialmente a partir das câmaras de aquecimento (86), passando de uma câmara de aquecimento atual (86) para uma câmara de aquecimento seguinte (86) quando o reservatório (84) é recebido na referida câmara de aquecimento atual (86) não está mais suficientemente cheio, de preferência sem interromper o fluxo de gás UF6 sendo fornecido ao reator (4). De preferência, cada câmara de aquecimento (86) é capaz de aquecer e manter o respectivo reservatório (84) a uma temperatura acima da temperatura de ponto triplo de UF6, por exemplo, a uma temperatura acima de 75 °C e de preferência a uma temperatura nominal de 95 °C, por exemplo 95 °C ± 10 °C.[0125] The emission device (82) comprises at least two heating chambers (86), each heating chamber (86) being designed to receive a reservoir (84) of UF6 in the solid state and to heat it to generate UF6 in the gaseous state, the emission device (82) being designed to supply to the reactor (4) sequentially from the heating chambers (86), passing from a current heating chamber (86) to a following heating chamber (86) when the reservoir (84) received in said current heating chamber (86) is no longer sufficiently full, preferably without interrupting the flow of UF6 gas being supplied to the reactor (4). Preferably, each heating chamber (86) is capable of heating and maintaining the respective reservoir (84) at a temperature above the triple point temperature of UF6, for example at a temperature above 75 °C and preferably at a nominal temperature of 95 °C, for example 95 °C ± 10 °C.
[0126] O dispositivo de emissão (82) compreende, assim, um circuito de alimentação (87) projetado para a emissão de UF6 para o reator (4) seletivamente de uma das câmaras de aquecimento (86), enquanto a outra câmara de aquecimento (86) aquece um reservatório (84) em espera pela emissão de UF6 deste reservatório (84) ou é recarregada com um reservatório (84) cheio com UF6.[0126] The emission device (82) thus comprises a supply circuit (87) designed for the emission of UF6 to the reactor (4) selectively from one of the heating chambers (86), while the other heating chamber (86) heats a reservoir (84) waiting for the emission of UF6 from this reservoir (84) or is recharged with a reservoir (84) filled with UF6.
[0127] Cada câmara de aquecimento (86) é, por exemplo, conectada ao reator (4) por meio de uma válvula (88) para regular a respectiva taxa de fluxo, o fechamento da qual torna possível isolar a câmara de aquecimento (86) do reator (4), enquanto sua abertura torna possível conectar fluidamente a câmara de aquecimento (86) ao reator (4). A abertura da válvula (85) do reservatório (84) e depois da válvula (88) permite o fluxo de UF6 da câmara de aquecimento (86) para o reator (4) devido a uma diferença de pressão entre o reservatório (84) e reator (4). A câmara de aquecimento (86) está então em um modo de emissão passiva.[0127] Each heating chamber (86) is, for example, connected to the reactor (4) by means of a valve (88) for regulating the respective flow rate, the closing of which makes it possible to isolate the heating chamber (86) from the reactor (4), while its opening makes it possible to fluidly connect the heating chamber (86) to the reactor (4). The opening of the valve (85) of the reservoir (84) and then of the valve (88) allows the flow of UF6 from the heating chamber (86) to the reactor (4) due to a pressure difference between the reservoir (84) and the reactor (4). The heating chamber (86) is then in a passive emission mode.
[0128] Como opção, cada reservatório (84) está conectado ao reator (4) por meio de uma respectiva bomba (90) associada a cada câmara de aquecimento (86) e disposta em paralelo com a válvula (88) associada a esta câmara de aquecimento (86). A bomba (90) é de preferência uma bomba de deslocamento positivo e mais preferencialmente uma bomba de deslocamento positivo com fole.[0128] As an option, each reservoir (84) is connected to the reactor (4) by means of a respective pump (90) associated with each heating chamber (86) and arranged in parallel with the valve (88) associated with this heating chamber (86). The pump (90) is preferably a positive displacement pump and more preferably a positive displacement pump with bellows.
[0129] A ativação da bomba (90) torna possível forçar a circulação do UF6 gasoso da câmara de aquecimento (86) para o reator (4) quando a pressão no reservatório (84) contido na câmara de aquecimento (86) é insuficiente para assegurar esta circulação. A câmara de aquecimento (86) está então em um modo de emissão ativo. Quando a válvula (88) está aberta, a bomba (90) é desviada.[0129] Activation of the pump (90) makes it possible to force the circulation of gaseous UF6 from the heating chamber (86) to the reactor (4) when the pressure in the reservoir (84) contained in the heating chamber (86) is insufficient to ensure this circulation. The heating chamber (86) is then in an active emission mode. When the valve (88) is open, the pump (90) is bypassed.
[0130] O dispositivo de emissão (82) compreende, por exemplo, um dispositivo para abrir a válvula do respectivo reservatório (84) do lado de fora de cada câmara de aquecimento (86) e uma unidade de controle eletrônico (92) projetada para controlar a válvula (88) e, se necessário, a bomba (90) associada a cada câmara de aquecimento (86) e garantir o fornecimento de energia sequencialmente das câmaras de aquecimento (86) e, quando apropriado, a passagem do modo passivo para o modo ativo para cada câmara de aquecimento (86).[0130] The emission device (82) comprises, for example, a device for opening the valve of the respective reservoir (84) outside each heating chamber (86) and an electronic control unit (92) designed to control the valve (88) and, if necessary, the pump (90) associated with each heating chamber (86) and ensure the sequential power supply of the heating chambers (86) and, where appropriate, the switch from passive mode to active mode for each heating chamber (86).
[0131] O dispositivo de emissão (82) é, por exemplo, projetado para controlar a passagem de uma câmara de aquecimento (86) para a seguinte e, quando apropriado, a passagem do modo passivo para o modo ativo de uma maneira dependente da pressão em cada reservatório (84).[0131] The emission device (82) is, for example, designed to control the passage from one heating chamber (86) to the next and, where appropriate, the passage from passive mode to active mode in a manner dependent on the pressure in each reservoir (84).
[0132] Para fazer isso, o dispositivo de emissão (82) compreende, por exemplo, um sensor de pressão (94) associado a cada reservatório (84), a unidade de controle eletrônico (92) sendo projetada para controlar a válvula (88) e, se necessário, a bomba (90) associada a cada câmara de aquecimento (86) de acordo com o medições fornecidas pelos sensores de pressão (94).[0132] To do this, the emission device (82) comprises, for example, a pressure sensor (94) associated with each reservoir (84), the electronic control unit (92) being designed to control the valve (88) and, if necessary, the pump (90) associated with each heating chamber (86) according to the measurements provided by the pressure sensors (94).
[0133] No início de um ciclo de produção, um reservatório (84) é aquecido em uma primeira câmara de aquecimento (86), de preferência sob uma atmosfera de gás neutro para melhorar as trocas de calor entre a atmosfera da câmara de aquecimento (86) e o reservatório (84). O gás neutro é, por exemplo, nitrogênio. Quando a temperatura necessária é atingida, ou seja, quando o UF6 sólido foi liquefeito e o UF6 no reservatório (84) está em uma fase de equilíbrio líquido/ gás, e após a abertura da válvula de vedação (85) do reservatório (84), a válvula (88) disposta entre a saída desta primeira câmara de aquecimento (86) e o duto de injeção (10) do UF6 no reator (4) se abre e a emissão de UF6 começa no modo de emissão passiva desta primeira câmara de aquecimento (86). Em paralelo, o aquecimento de outro reservatório (84) em uma segunda câmara de aquecimento (86) começa.[0133] At the beginning of a production cycle, a reservoir (84) is heated in a first heating chamber (86), preferably under a neutral gas atmosphere to improve heat exchanges between the atmosphere of the heating chamber (86) and the reservoir (84). The neutral gas is, for example, nitrogen. When the required temperature is reached, i.e. when the solid UF6 has been liquefied and the UF6 in the reservoir (84) is in a liquid/gas equilibrium phase, and after opening the sealing valve (85) of the reservoir (84), the valve (88) arranged between the outlet of this first heating chamber (86) and the injection duct (10) of the UF6 in the reactor (4) opens and the emission of UF6 begins in passive emission mode from this first heating chamber (86). In parallel, the heating of another reservoir (84) in a second heating chamber (86) begins.
[0134] Conforme a emissão de UF6 progride, a pressão no reservatório (84) da primeira câmara de aquecimento (86) cai para um valor próximo ao que pode causar uma queda na taxa de fluxo de UF6 e a reversão dos fluxos entre o reator (4) e o reservatório (84) recebidos nesta primeira câmara de aquecimento (86). Existem então ainda vários quilogramas de UF6 no reservatório (84). Antes de atingir este estágio, a primeira câmara de aquecimento (86) muda do modo de emissão passiva para o modo de emissão ativa com o fechamento da válvula (88) e a partida da bomba correspondente (90). A emissão de UF6 pode, assim, continuar até a emissão de quase todo o UF6 contido no reservatório (84) da primeira câmara de aquecimento (86), por exemplo com uma pressão no final da emissão de 10 kPa (100 mbar) absolutos no reservatório (84). Neste momento, o reservatório (84) recebido na segunda câmara de aquecimento (86) atingiu a temperatura necessária para a emissão de UF6 e a válvula de vedação (85) do reservatório (84) está aberta. A válvula (88) associada à primeira câmara de aquecimento (86) fecha e a válvula (88) associada à segunda câmara de aquecimento (86) abre e a emissão de UF6 continua a partir do reservatório (84) da segunda câmara de aquecimento (86) sem interrupção e sem modificação significativa da taxa de fluxo, da temperatura e da pressão do UF6 durante a troca da primeira câmara de aquecimento (86) para a segunda câmara de aquecimento (86). Em paralelo, a válvula (85) do reservatório (84) recebido na primeira câmara de aquecimento (86) é fechada e, após resfriamento, a primeira câmara de aquecimento (86) é ventilada para a atmosfera, destravada e o reservatório (84) é evacuado e substituído por um novo reservatório (84) preenchido com UF6.[0134] As the UF6 emission progresses, the pressure in the reservoir (84) of the first heating chamber (86) drops to a value close to that which can cause a drop in the UF6 flow rate and the reversal of the flows between the reactor (4) and the reservoir (84) received in this first heating chamber (86). There are then still several kilograms of UF6 in the reservoir (84). Before reaching this stage, the first heating chamber (86) switches from passive emission mode to active emission mode by closing the valve (88) and starting the corresponding pump (90). The UF6 emission can thus continue until almost all of the UF6 contained in the reservoir (84) of the first heating chamber (86) has been emitted, for example with a pressure at the end of the emission of 10 kPa (100 mbar) absolute in the reservoir (84). At this time, the reservoir (84) received in the second heating chamber (86) has reached the temperature required for the emission of UF6 and the sealing valve (85) of the reservoir (84) is open. The valve (88) associated with the first heating chamber (86) closes and the valve (88) associated with the second heating chamber (86) opens and the emission of UF6 continues from the reservoir (84) of the second heating chamber (86) without interruption and without significant modification of the flow rate, temperature and pressure of the UF6 during the changeover from the first heating chamber (86) to the second heating chamber (86). In parallel, the valve (85) of the reservoir (84) received in the first heating chamber (86) is closed and, after cooling, the first heating chamber (86) is vented to the atmosphere, unlocked and the reservoir (84) is evacuated and replaced by a new reservoir (84) filled with UF6.
[0135] Como uma variante e para reduzir ainda mais as variações no fornecimento de UF6 ao reator (4), a válvula (88) associada à segunda câmara de aquecimento (86) pode abrir antes que a válvula (88) associada à primeira câmara de aquecimento (86) se feche e a emissão de UF6 continue a partir do dois reservatórios (84), a primeira câmara de aquecimento (86) operando no modo de emissão ativa e a segunda câmara de aquecimento (86) operando no modo de emissão passiva. A abertura da válvula (88) associada à segunda câmara de aquecimento (86) pode ocorrer, por exemplo, quando a válvula (88) é fechada e quando a bomba (90) da primeira câmara de aquecimento (86) é iniciada ou em qualquer outro momento antes de parar a emissão de UF6 pelo reservatório (84) da primeira câmara de aquecimento (86).[0135] As a variant and to further reduce variations in the supply of UF6 to the reactor (4), the valve (88) associated with the second heating chamber (86) may open before the valve (88) associated with the first heating chamber (86) closes and the emission of UF6 continues from the two reservoirs (84), the first heating chamber (86) operating in active emission mode and the second heating chamber (86) operating in passive emission mode. The opening of the valve (88) associated with the second heating chamber (86) may occur, for example, when the valve (88) is closed and when the pump (90) of the first heating chamber (86) is started or at any other time before stopping the emission of UF6 by the reservoir (84) of the first heating chamber (86).
[0136] De preferência, e para poder cortar o suprimento de UF6 o mais próximo possível da fonte de emissão em todas as circunstâncias, as válvulas (88) são resistentes a tensões sísmicas.[0136] Preferably, and in order to be able to cut off the UF6 supply as close as possible to the emission source under all circumstances, the valves (88) are resistant to seismic stresses.
[0137] O dispositivo de emissão (82) permite a produção contínua da instalação de conversão (2), utilizando quase todo o UF6 contido nos reservatórios (84) com uma emissão de UF6 à pressão e temperatura exigidas e com a taxa de fluxo exigida.[0137] The emission device (82) allows continuous production of the conversion plant (2), using almost all of the UF6 contained in the tanks (84) with an emission of UF6 at the required pressure and temperature and with the required flow rate.
[0138] De preferência, o reator (4) é alimentado com vapor de água de hidrólise seco a uma temperatura de alimentação entre 175 °C e 300 °C, em particular entre 200 °C e 270 °C.[0138] Preferably, the reactor (4) is fed with dry hydrolysis water vapor at a feed temperature between 175 °C and 300 °C, in particular between 200 °C and 270 °C.
[0139] De preferência, o forno (6) é alimentado com vapor de água seco da pirohidrólise de água com uma taxa de fornecimento de massa por hora entre 25 e 40 kg/ h, em particular entre 30 e 35 kg/ h.[0139] Preferably, the furnace (6) is fed with dry water vapor from the pyrohydrolysis of water with a mass supply rate per hour between 25 and 40 kg/h, in particular between 30 and 35 kg/h.
[0140] Também preferencialmente, o forno (6) é alimentado com vapor de água seco da pirohidrólise de água a uma temperatura de alimentação entre 250 °C e 450 °C, preferencialmente entre 300 °C e 400 °C.[0140] Also preferably, the furnace (6) is fed with dry water vapor from the pyrohydrolysis of water at a feed temperature between 250 °C and 450 °C, preferably between 300 °C and 400 °C.
[0141] De preferência, a taxa de fluxo de volume para fornecer H2 ao forno (6) está entre 10 e 25 Nm3/ h, em particular entre 15 e 20 Nm3/ h (“Nm3/ h” significa metros cúbicos normais por hora e é uma unidade de medida da quantidade de gás que corresponde ao conteúdo de um volume de um metro cúbico, para um gás encontrado em condições normais de temperatura e pressão (20 °C e 101,32 kPa (1 atm)). O H2 é geralmente injetado à temperatura ambiente.[0141] Preferably, the volume flow rate for supplying H2 to the furnace (6) is between 10 and 25 Nm3/h, in particular between 15 and 20 Nm3/h (“Nm3/h” means normal cubic meters per hour and is a unit of measurement of the quantity of gas corresponding to the content of a volume of one cubic meter, for a gas found at normal temperature and pressure conditions (20 °C and 101.32 kPa (1 atm)). The H2 is generally injected at room temperature.
[0142] Os parâmetros de injeção do gás de eliminação neutro fornecido ao reator (4) influenciam as reações que ocorrem no reator (4).[0142] The injection parameters of the neutral elimination gas supplied to the reactor (4) influence the reactions occurring in the reactor (4).
[0143] De preferência, a taxa de alimentação do gás de eliminação neutro do reator (4) está entre 1,5 e 5 Nm3/ h, a temperatura de injeção do gás de eliminação neutro está entre (80) °C e 130 °C e a pressão de alimentação relativa deste gás de eliminação neutro é maior do que a pressão relativa dentro do reator (4) e é de preferência menor do que 100 kPa (1 bar).[0143] Preferably, the feed rate of the neutral stripping gas to the reactor (4) is between 1.5 and 5 Nm3/h, the injection temperature of the neutral stripping gas is between (80) °C and 130 °C and the relative feed pressure of this neutral stripping gas is greater than the relative pressure inside the reactor (4) and is preferably less than 100 kPa (1 bar).
[0144] Em uma forma de realização particular, a taxa de fornecimento do gás de eliminação neutro está entre 2 e 3 Nm3/ h e a temperatura de injeção do gás de eliminação neutro está entre 90 e 105 °C.[0144] In a particular embodiment, the supply rate of the neutral scavenging gas is between 2 and 3 Nm3/h and the injection temperature of the neutral scavenging gas is between 90 and 105 °C.
[0145] Além disso, os elementos de aquecimento (36) do forno (6) são controlados para estabelecer no forno (6) um aumento gradual e, em seguida, diminuição da temperatura da entrada (26) do forno (6) para a saída (28) do forno (6).[0145] Furthermore, the heating elements (36) of the furnace (6) are controlled to establish in the furnace (6) a gradual increase and then decrease in temperature from the inlet (26) of the furnace (6) to the outlet (28) of the furnace (6).
[0146] O forno (6) compreende, por exemplo, várias seções sucessivas definidas ao longo do forno (6), neste caso seis seções sucessivas (S1 a S6) da entrada (26) à saída (28) do forno (6), cada seção (S1 a S6) sendo aquecida por elementos de aquecimento (36) dedicados a esta seção (S1 a S6).[0146] The furnace (6) comprises, for example, several successive sections defined along the furnace (6), in this case six successive sections (S1 to S6) from the inlet (26) to the outlet (28) of the furnace (6), each section (S1 to S6) being heated by heating elements (36) dedicated to this section (S1 to S6).
[0147] O forno (6) compreende um respectivo sensor de temperatura (80) associado a cada seção (S1 a S6). A temperatura de cada seção do forno (6) é considerada aquela medida pelo sensor de temperatura (80) associado a esta seção. Cada sensor de temperatura (80) é, por exemplo, um termopar adjacente aos elementos de aquecimento (36) associados à seção.[0147] The oven (6) comprises a respective temperature sensor (80) associated with each section (S1 to S6). The temperature of each section of the oven (6) is considered to be that measured by the temperature sensor (80) associated with this section. Each temperature sensor (80) is, for example, a thermocouple adjacent to the heating elements (36) associated with the section.
[0148] Os elementos de aquecimento (36) dedicados a cada seção (S1 a S6) são controlados independentemente daqueles dedicados às outras seções de modo que a temperatura medida pelo sensor de temperatura (80) localizado nesta seção esteja localizada em um determinado valor definido.[0148] The heating elements (36) dedicated to each section (S1 to S6) are controlled independently of those dedicated to the other sections so that the temperature measured by the temperature sensor (80) located in this section is located at a certain defined value.
[0149] Em uma forma de realização vantajosa, cada seção (S1 a S6) é fornecida com vários sensores de temperatura (80) e a temperatura de cada seção (S1 a S6) do forno (6) é considerada a média das temperaturas medidas pelos sensores de temperatura (80) associados a esta seção (S1 a S6).[0149] In an advantageous embodiment, each section (S1 to S6) is provided with several temperature sensors (80) and the temperature of each section (S1 to S6) of the furnace (6) is considered to be the average of the temperatures measured by the temperature sensors (80) associated with this section (S1 to S6).
[0150] Em uma forma de realização vantajosa, os elementos de aquecimento (36) do forno (6) são controlados para estabelecer um seguinte perfil de temperatura: a. primeira seção S1: entre 660 e 700 °C; b. segunda seção S2: entre 700 e 730 °C; c. terceira seção S3: entre 720 e 745 °C; d. quarta seção S4: entre 730 e 745 °C; e. quinta seção S5: entre 660 e 700 °C; f. sexta seção S6: entre 635 e 660 °C.[0150] In an advantageous embodiment, the heating elements (36) of the furnace (6) are controlled to establish a following temperature profile: a. first section S1: between 660 and 700 °C; b. second section S2: between 700 and 730 °C; c. third section S3: between 720 and 745 °C; d. fourth section S4: between 730 and 745 °C; e. fifth section S5: between 660 and 700 °C; f. sixth section S6: between 635 and 660 °C.
[0151] Este perfil de temperatura permite controlar a evolução da pirohidrólise do UO2F2 em pó, que é uma reação complexa constituída por várias reações elementares que dependem nomeadamente da temperatura.[0151] This temperature profile makes it possible to control the evolution of the pyrohydrolysis of UO2F2 powder, which is a complex reaction consisting of several elementary reactions that depend in particular on temperature.
[0152] Na fase de produção, o dispositivo de desobstrução (53) realiza desobstrução periódica, automática e regularmente. Além disso, de preferência, o dispositivo de fluxo (56) vibra e/ ou bate no reator (4), automaticamente, regularmente ou continuamente, e/ ou o dispositivo de percussão (60) bate no forno (6), automática e regularmente, para soltar o pó preso às paredes internas antes que este forme aglomerados grandes e/ ou compactos.[0152] In the production phase, the unclogging device (53) performs periodic, automatic and regular unclogging. Furthermore, preferably, the flow device (56) vibrates and/or taps the reactor (4), automatically, regularly or continuously, and/or the percussion device (60) taps the furnace (6), automatically and regularly, to loosen the powder stuck to the inner walls before it forms large and/or compact agglomerates.
[0153] Os filtros (52) podem, no entanto, ficar excessivamente obstruídos durante a operação da instalação de conversão (2) e à medida que envelhecem.[0153] The filters (52) may, however, become excessively clogged during operation of the conversion plant (2) and as they age.
[0154] O aumento da pressão relativa dentro do reator (4) é geralmente representativo do fato de que a desobstrução dos filtros (52) se torna insuficiente.[0154] The increase in relative pressure within the reactor (4) is generally representative of the fact that the unclogging of the filters (52) becomes insufficient.
[0155] O monitoramento da pressão dentro do reator (4) permite monitorar a eficiência da limpeza.[0155] Monitoring the pressure inside the reactor (4) allows monitoring the cleaning efficiency.
[0156] De preferência, na fase de produção estabilizada, é desejável que a pressão relativa dentro do reator (4) permaneça entre 1 kPa (10 mbar) e 50 kPa (500 mbar), de preferência entre 5 kPa (50 mbar) e 40 kPa (400 mbar) e mais preferencialmente entre 10 kPa (100 mbar) e 35 kPa (350 mbar).[0156] Preferably, in the stabilized production phase, it is desirable that the relative pressure inside the reactor (4) remains between 1 kPa (10 mbar) and 50 kPa (500 mbar), preferably between 5 kPa (50 mbar) and 40 kPa (400 mbar) and more preferably between 10 kPa (100 mbar) and 35 kPa (350 mbar).
[0157] A instalação de conversão (2) compreende um sensor de pressão (P1) para medir a pressão dentro do reator (4).[0157] The conversion installation (2) comprises a pressure sensor (P1) for measuring the pressure inside the reactor (4).
[0158] De preferência, se a pressão relativa dentro do reator (4) exceder um limite de segurança predeterminado, o sistema de controle (16) é projetado para ordenar o desligamento da instalação de conversão (2).[0158] Preferably, if the relative pressure inside the reactor (4) exceeds a predetermined safety limit, the control system (16) is designed to order the shutdown of the conversion plant (2).
[0159] O limite de segurança é, por exemplo, entre 10 kPa (100 mbar) e 50 kPa (500 mbar), de preferência entre 20 kPa (200 mbar) e 45 kPa (450 mbar) e ainda mais preferencialmente entre 20 kPa (200 mbar) e 40 kPa (400 mbar), em particular cerca de 35 kPa (350 mbar).[0159] The safety limit is, for example, between 10 kPa (100 mbar) and 50 kPa (500 mbar), preferably between 20 kPa (200 mbar) and 45 kPa (450 mbar) and even more preferably between 20 kPa (200 mbar) and 40 kPa (400 mbar), in particular about 35 kPa (350 mbar).
[0160] Vantajosamente, se a pressão relativa dentro do reator (4) exceder um limite de desobstrução predeterminado, o dispositivo de desobstrução (53) é controlado para realizar a desobstrução dos filtros (52). Esta desobstrução pontual pode ser realizada com uma pressão de injeção de desobstrução na parte superior da faixa de pressão de injeção de gás neutro para desobstrução sequencial ou mesmo em uma pressão de injeção maior que a referida faixa. A desobstrução pontual pode, além disso, ser realizada especificamente em um ou mais filtros (52), por exemplo, individualmente em um ou mais filtros particulares (52) que seriam bloqueados individualmente ou juntos em um número limitado de filtros (52).[0160] Advantageously, if the relative pressure inside the reactor (4) exceeds a predetermined unclogging limit, the unclogging device (53) is controlled to perform unclogging of the filters (52). This spot unclogging can be performed with an unclogging injection pressure in the upper part of the neutral gas injection pressure range for sequential unclogging or even at an injection pressure higher than said range. The spot unclogging can, moreover, be performed specifically on one or more filters (52), for example individually on one or more particular filters (52) that would be blocked individually or together on a limited number of filters (52).
[0161] O limite de desobstrução pontual é, por exemplo, ajustado em uma faixa de 10 kPa (100 mbar) abaixo da pressão de segurança da instalação e é por exemplo 5 kPa (50 mbar) e de preferência 3 kPa (30 mbar) abaixo do limite de segurança da instalação.[0161] The point clearance limit is, for example, set in a range of 10 kPa (100 mbar) below the safety pressure of the installation and is, for example, 5 kPa (50 mbar) and preferably 3 kPa (30 mbar) below the safety limit of the installation.
[0162] Com efeito, no caso de entupimento significativo dos filtros (52), a pressão aumenta rapidamente no reator (4) e torna-se difícil, senão impossível, desobstruir os filtros (52) sem parar a instalação, a fim de realizar a limpeza manual ou a sua substituição ou sem a criação de heterogeneidades do UO2 em pó na saída, devido à adição ao UO2F2 em pó de quantidades descontroladas de aglomerados que caem dos filtros (52) para dentro do dispositivo de transferência (30), durante a operação de desobstrução.[0162] Indeed, in the event of significant clogging of the filters (52), the pressure increases rapidly in the reactor (4) and it becomes difficult, if not impossible, to unclog the filters (52) without stopping the installation in order to carry out manual cleaning or replacement or without creating heterogeneities of the UO2 powder at the outlet due to the addition to the UO2F2 powder of uncontrolled quantities of agglomerates falling from the filters (52) into the transfer device (30) during the unclogging operation.
[0163] Durante a desobstrução, a injeção de gás neutro dentro de cada filtro (52) torna possível expulsar as partículas de UO2F2 em pó presas na superfície externa do filtro (52), enquanto limita os distúrbios do reator (4) operando a uma pressão relativa entre 1 kPa (10 mbar) e 50 kPa (500 mbar).[0163] During unclogging, the injection of neutral gas inside each filter (52) makes it possible to expel the UO2F2 powder particles trapped on the external surface of the filter (52), while limiting the disturbances of the reactor (4) operating at a relative pressure between 1 kPa (10 mbar) and 50 kPa (500 mbar).
[0164] A colocação em vibrar e/ ou bater de uma ou mais paredes do reator (4), aqui pelo dispositivo de fluxo (56) que equipa o reator (4), também torna possível separar as partículas de UO2F2 em pó que podem ser depositadas na parede interna do reator (4).[0164] The vibrating and/or beating of one or more walls of the reactor (4), here by the flow device (56) equipping the reactor (4), also makes it possible to separate the UO2F2 powder particles that can be deposited on the internal wall of the reactor (4).
[0165] O golpe de uma superfície de percussão (62) do forno (6), aqui pelo dispositivo de percussão (60), permite evitar a formação de aglomerados de pó no forno (6), o que também pode afetar a qualidade do UO2 em pó produzido pela instalação de conversão (2).[0165] The striking of a percussion surface (62) of the furnace (6), here by the percussion device (60), makes it possible to avoid the formation of powder agglomerates in the furnace (6), which can also affect the quality of the UO2 powder produced by the conversion installation (2).
[0166] O controle das taxas de fluxo de gases reativos e do gás de eliminação neutro e da temperatura no reator (4) e no forno (6) também permite o estabelecimento de reações de hidrólise e de pirohidrólise sob condições de obtenção satisfatória de UO2 em pó.[0166] Control of the flow rates of reactive gases and neutral elimination gas and the temperature in the reactor (4) and furnace (6) also allows the establishment of hydrolysis and pyrohydrolysis reactions under conditions of satisfactory obtaining of UO2 powder.
[0167] Em geral, em funcionamento, todos os gases injetados dentro do reator (4) ou dentro do forno (6) são injetados a uma pressão maior do que a existente no reator (4) ou no forno (6), por exemplo a uma pressão de, pelo menos, 2 kPa (20 mbar) acima da pressão dentro do reator (4) ou do forno (6), e de preferência pelo menos 5 kPa (50 mbar) acima.[0167] In general, in operation, all gases injected into the reactor (4) or into the furnace (6) are injected at a pressure greater than that existing in the reactor (4) or furnace (6), for example at a pressure of at least 2 kPa (20 mbar) above the pressure inside the reactor (4) or furnace (6), and preferably at least 5 kPa (50 mbar) above.
[0168] O fornecimento de um dispositivo de percussão no forno (6) é vantajoso, independentemente do controle do método de conversão e dos parâmetros de conversão.[0168] Providing a percussion device in the furnace (6) is advantageous regardless of the control of the conversion method and conversion parameters.
[0169] Assim, em geral, a invenção se refere a uma instalação para converter 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; - um forno de pirohidrólise para a conversão do pó de UO2F2 fornecido pelo reator em pó de UO2 por reação entre UO2F2, vapor de água seco e hidrogênio (H2) gasoso, o forno tendo uma percussão superficial; e - pelo menos um dispositivo de percussão para bater na superfície de percussão, o dispositivo de percussão compreendendo um batedor móvel em relação à superfície de percussão e uma parte intermediária disposta entre o batedor e a superfície de percussão de forma que o batedor golpeie a superfície de percussão através da parte intermediária sendo a parte intermediária móvel entre uma posição afastada da superfície do forno e uma posição de percussão do forno.[0169] Thus, in general, the invention relates to 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; - a pyrohydrolysis furnace for converting UO2F2 powder supplied by the reactor into UO2 powder by reaction between UO2F2, dry water vapor and gaseous hydrogen (H2), the furnace having a shallow percussion; and - at least one percussion device for striking the percussion surface, the percussion device comprising a striker movable relative to the percussion surface and an intermediate part arranged between the striker and the percussion surface so that the striker strikes the percussion surface through the intermediate part, the intermediate part being movable between a position away from the furnace surface and a percussion position of the furnace.
[0170] A instalação de conversão pode compreender ainda um ou mais dos seguintes recursos opcionais, considerados individualmente ou em qualquer combinação tecnicamente viável: - o dispositivo de percussão compreende um membro de retorno elástico para retornar a parte intermediária para a posição espaçada; - o dispositivo de percussão compreende um atuador pneumático ou hidráulico para mover o percussor; - o forno compreende um tambor rotativo que recebe o UO2F2 e no qual são injetados vapor de água seco e H2, sendo a superfície de impacto de percussão do forno uma superfície externa do tambor; - pelo menos um dispositivo de fluxo projetado para vibrar e/ ou bater em pelo menos uma parede do reator e, de preferência, compreendendo pelo menos um elemento de fluxo disposto em uma parede do reator para entrar em vibração e/ ou bater na parede, diretamente ou via uma parte intermediária, por exemplo, uma parte intermediária removível; - pelo menos um dispositivo de captura projetado para capturar gases presentes no reator, e compreendendo filtros; - pelo menos um dispositivo de desobstrução concebido para desobstruir os filtros, de preferência por grupos de filtros separados, cada grupo de filtros compreendendo um ou mais filtros, em particular sequencialmente por grupo de filtros e/ ou ciclicamente; - um dispositivo de emissão para fornecer UF6 ao reator, o dispositivo de emissão compreendendo pelo menos uma câmara de aquecimento, a ou cada câmara sendo projetada para receber um reservatório de UF6 no estado sólido e aquecê-lo para gerar UF6 no estado gasoso, e um circuito de alimentação projetado para alimentar o reator a partir da ou de cada câmara de aquecimento; - o circuito de alimentação compreende uma bomba associada com a ou cada câmara de aquecimento para forçar a circulação de UF6 do reservatório recebido na câmara de aquecimento para o reator, a ou cada bomba sendo de preferência uma bomba de deslocamento positivo e de forma mais preferencial uma bomba de fole de deslocamento positivo; - o circuito de alimentação compreende uma válvula de controle de fluxo associada à ou a cada câmara de aquecimento e colocada contornando a bomba associada à câmara de aquecimento.[0170] The conversion plant may further comprise one or more of the following optional features, considered individually or in any technically feasible combination: - the percussion device comprises an elastic return member for returning the intermediate part to the spaced position; - the percussion device comprises a pneumatic or hydraulic actuator for moving the percussion striker; - the furnace comprises a rotating drum receiving the UO2F2 and into which dry water vapor and H2 are injected, the percussion impact surface of the furnace being an external surface of the drum; - at least one flow device designed to vibrate and/or strike at least one wall of the reactor, and preferably comprising at least one flow element arranged in a wall of the reactor for vibrating and/or striking the wall, directly or via an intermediate part, for example a removable intermediate part; - at least one capture device designed to capture gases present in the reactor, and comprising filters; - at least one unclogging device designed to unclog the filters, preferably by separate filter groups, each filter group comprising one or more filters, in particular sequentially per filter group and/or cyclically; - an emission device for supplying UF6 to the reactor, the emission device comprising at least one heating chamber, the or each chamber being designed to receive a reservoir of UF6 in the solid state and heat it to generate UF6 in the gaseous state, and a feed circuit designed to feed the reactor from the or each heating chamber; - the feed circuit comprises a pump associated with the or each heating chamber for forcing the circulation of UF6 from the reservoir received in the heating chamber to the reactor, the or each pump being preferably a positive displacement pump and more preferably a positive displacement bellows pump; - the feed circuit comprises a flow control valve associated with the or each heating chamber and arranged bypassing the pump associated with the heating chamber.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/FR2018/052494 WO2020074791A1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Method and facility for converting uranium hexafluoride into uranium dioxide |
Publications (2)
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| BR112021006260A2 BR112021006260A2 (en) | 2021-07-06 |
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