CN1025294C - 用于处理悬浮于液体中固体微粒聚结物的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在放射性燃料的再处理期间，将其分割并溶于热硝酸液中，然后在澄清器(10)中沉淀。根据本发明，在送至玻璃化位置之前将聚集在澄清器底部的溶解颗粒破碎。为此使颗粒流过传输箱(16)，然后流入回路(20)，回路(20)包括一台泵(24)和破碎装置(26)。传送至玻璃化位置之前穿过一台超声波筛选机或筛子(30)。破碎装置(26)可以是超声波式的，文杜里管式的或具有文杜里管和隔挡装置式的。预先破碎可以在澄清器(10)中进行。

Description

本发明涉及一种方法，即一种为破碎或分割固体颗粒状聚结物，并以此获得能够在相当长的管路中流动而不会有任何沉淀危险的非均质混和物，而处理悬浮于液体中的固体微粒状聚结物的方法。本方法特别适用于在对辐照核燃料切割，溶于硝酸溶液中，并在澄清器中沉淀之后，对所述核燃料的再处理。本发明还涉及一种实施本方法的设备。

实际上，当需要使含有固体微粒的液体在长的管路中流动时，这些固体微粒趋于相互聚结，并在不能保证有紊流的那些区域形成团块。由于聚结的原因，这些团块趋于形成密度低于构成该团块的颗粒密度的团块。聚结的机理尚不清楚，但所包含的结合物主要有两种形式，称作化学结合物的当其被破碎后，不会重新结合;而被称为范德华Van    Der.Walls型的结合物被破碎后能迅速重新结合。

根据本发明的处理方法，可依据所使用设备的特性破碎这些结合物。本方法尤其适用于处理那些在辐照核燃料的再处理中所遇到的聚结物。

在对其进行处理的过程中，将辐照核燃料切割，且将其溶解于热硝酸溶液中。进行溶解操作之后，得到被称作坯料（Shell）的固体生成物;这种固体生成物由燃料壳碎片和含有一定粒度和称之为细粒的固体微粒聚结物的硝酸溶液组成。这些固体颗粒以由燃料结构确定的其它金属和锌、钼、钨为基所组成。

在被送至溶剂萃取塔之前，硝酸溶解溶液先在澄清器中沉淀，例 如，由离心机、回转沉淀箱组成的澄清器。澄清器可将欲送至萃取塔的澄清硝酸溶液与细颗粒分开，细颗粒呈残渣状或呈浓稠且聚结度变化的溶液状。

考虑到其很高的放射性，这些细粒必须并入由萃取过程所生成的裂变产物玻璃基体中。为此，利用传输管将其从澄清器送至玻璃化场所。在玻璃化场所，上述管子伸入贮存箱中，在贮存箱中，出于核安全的原因对这些细屑溶液连续搅拌，例如，利用脉冲装置搅拌。

这种设备具有许多缺陷，首先，这种颗粒是磨蚀颗粒，随着其颗粒度的增加，对管子的磨损亦加大，尤其是在弯路处。

其次，当颗粒是由高聚结度细屑构成时，这些颗粒将在管路中趋于沉淀，尤其是在无紊流区域或表面粗糙区域更是如此。在一定时间之后，可形成栓塞，栓塞将在管路弯曲的内表面上形成堵塞。这样就带来了麻烦，因为未堵塞的管子要插入许多人不可靠近的槽中。此外，考虑到模拟这种颗粒的变化过程的许多困难，为防止这种栓塞的形成而成功地改变设备及诸如流速、管路中的压力降等参数也是非常困难的。

另外，细屑溶液中存在的聚结物也易于造成这些聚结物在所述玻璃化场所的贮存箱底部沉积。考虑到插入箱中的困难，作为用于搅拌细屑溶液的脉冲装置受到干扰，这又是一个重要的缺点。

本发明的目的特别在于提供一种方法和设备，此方法和设备有可能以简单方式处理悬浮于液体中的固体微粒的聚结物，例如对辐照核燃料进行再处理间所得到的溶解细粒，即在所述微粒流入长的管路之前（如为转移到玻璃化场所）通过简易可靠的技术手段使聚结物破碎，这些技术手段一旦需要采取应急措施时，可通过遥控装置进行远距离固定和拆卸。

为了获得一种能在长管路中流动而没有沉淀的非均质混合物，根 据本发明利用一种处理悬浮于液体中的固体微粒聚结物的方法即可实现上述目的，其特征在于，使颗粒在设有破碎聚结物装置的回路中流动，以减小颗粒的尺寸，以及为回收那些尺寸超过预定临界值的颗粒，而对排出所述回路的颗粒进行筛选。

本发明有利地适用于对辐照核燃料进行切割、溶解、沉积之后所得到的颗粒的处理，和然后再将它们输送至贮存箱中。

最好是在这些颗粒进入回路循环之前，先在发生沉积的装置中对其进行一次预破碎，如利用超声波。

根据本发明的不同实施例，可以在回路中利用超声波装置或最好带隔板系统的文丘里管装置里破碎聚结物。此外，颗粒最好经超声筛选或筛分机进行筛分。

按照本发明的另一方面，为了获得能够在非常长的管路中流动而不会沉淀的非均质混合物，提供一种处理悬浮于液体中的固体微粒聚结物的设备，其特征在于该设备包括一个回路，回路中设有与沉积装置的底部相通的传输箱，泵装置，破碎聚结物的装置，和置于连接传输箱和贮存箱的管子内的颗粒筛选机，该筛选机靠近传输箱。

下面将依据几个非限定性的实施例及其附图对本发明进行详细的描述，其中：

图1是按照本发明的一种用于处理溶解细屑的设备示意图;

图2是根据本发明的第一实施例，表示一个置于图1所示设备回路中的超声波装置剖面示意图;

图3是根据本发明的第二实施例，与图2相比较地表示一个文丘里管装置的剖面示意图，该装置同样置于图1所示设备的回路中;

图4是根据本发明的第三实施例，与图2和图3相比较地表示一个文丘里管装置的剖面示意图，该装置也置于图1所示设备的回路中;

图5是根据本发明的第四实施例，与图2至4相比较地表示一个档板和一个文丘里管装置的剖面示意图，该装置亦置于图1所示设备的回路中;

图6是一台用于图1所示设备的超声波颗粒筛选机的剖面示意图。

首先参照图1对根据本发明的溶解细屑处理设备进行描述。其中，序号10表示一台澄清器，例如该澄清器由一台离心机和回转沉积箱组成。在所述的澄清器10中，从图中未示出的溶解装置中来的硝酸溶液以常规方式沉淀，在所述的溶解装置中已先将粉碎后的辐照核燃料溶于硝酸溶液中，通过管路12将这些硝酸溶液引入澄清器10中。

在澄清器10中，可将澄清的硝酸溶液与溶解的细屑分离开，这种澄清的硝酸溶液可用管路14提供给图中未示出溶剂萃取塔中。当这种澄清器是由一个离心回转沉积箱构成时，则这些细屑将在箱底聚结并形成一个团块。其向玻璃化场所的移动可由置于沉积箱中的清洗坡道（未示出）来实现，且可对该团块进行破碎。而这些细屑在沉积箱的底部则以残渣状或可变厚度或可变聚结度的溶液形式存在。

然后由管路18将这些残渣收集于一个传输箱16中。为了保证管路不被堵塞，传输箱16最好设置在紧靠着澄清器10的下方，又由于这些细屑在管道18中是靠自重流动的，因此管道18的长度应尽可能的短。

传输箱16构成回路20的一部分，以实现对所述箱体中收集的细屑残渣的连续粉碎。回路20包括一条管22，在此管路中除传输箱16外还设置有泵24和一台可使细屑聚结物破碎的粉碎装置26。此泵24具体地可按照法国专利申请FR-A-2361558制造，而粉碎装置26的各种实施例将在稍后参照图2至5予以描述。

粉碎回路20构成一个闭环回路，这样，泵24可使细屑残渣在粉碎装置26中连续循环，直至达到预期平均颗粒度。

当细屑残渣在回路20中首次流过时，由于残渣的旋转而导致的吸入和搅拌，经过泵24的类似作用使得由粉碎装置26所提供的对聚结物的破碎作用实际上增加了一倍。根据处理残渣的原始特性和希望这些渣移到玻璃化场所之前应取得的特性，循环的次数可由使用者确定。为避免这些残渣在粉碎装置26中沉积或在回路的其余部位沉积，必须注意回路20中最小的残渣流动速率。

带动细屑残渣在回路20中循环的泵24可以不停地运转，而不必考虑在传输箱16中存有的残渣量。但是为了只有在传输箱16充满时才使泵24工作，最好在该箱中贮存一些细屑溶液。

当贮存箱16中细屑残渣的平均颗粒底低于预定的临界值时，即为将其输送到玻璃化场所，其平均颗粒度低于相应的管子堵塞的临界值时，就可以开始输送。或者通过检查残渣的颗粒度，或者由已在回路20中完成的循环数得出上述颗粒度，或者以上述二者之合得出该颗粒度，均可弄清上述临界值。

细屑残渣至玻璃化场所的传输由管路28完成，在该管路中在紧靠着传输箱16附近有一台颗粒筛分或筛选机30。传输管28对着传输箱16的另一端伸至贮存箱32中的玻璃化场所，贮存箱32中通常设有搅拌装置，如未在图中示出的脉冲装置，这是出于核安全的原因。

对于设在传输管28入口处的颗粒筛选机30，将在后面参照图6予以详细描述。该机用于回收那些颗粒度超过传输管28最大临界值的颗粒，并清出最终破碎的聚结物。也可以设置防止堵塞的机构。这样，含已筛选过的颗粒溶液即可顺利离开颗粒筛选机30通过传输管28，到达收集细屑溶液的贮存箱32，以使其玻璃化。因而不存在堵塞管路28或防碍装于贮存箱32的脉冲装置正常工作的麻烦。

下面参照图2对破碎装置26的第一实施例予以描述。在该装置中利用超声波的空穴作用将聚结物破碎。图2中的序号26a表示该装置。

超声波粉碎装置26a支撑在一块水平的水泥隔板34上，隔板34将盛有放射性溶液的处理和传输装置的下腔室38与人员活动的上区36分隔开。利用隔板34，将装置26a置于腔室38中。

超声波粉碎装置26a包括一个沿纵向加工成薄型的圆柱形箱40，其上端设有坐在隔板34上的法兰盘42，可用螺栓46将两者固定。

用插塞48在箱40的上端将其密封，从而保证在上述装置26a的上方形成一个完整的由隔板34所提供的生物保护。至少在插塞48上设置一道密封圈50以保证箱40上、下部之间所需的密封，但仍可用设置在插塞上表面上的持握件52来打开或盖上插塞48，当然也可以利用设在人员活动区36中的遥控持握机构来操纵持握件52。

设置在插塞48上方的环53确定了由插塞48和机壳56所构成的组件位置，即通过螺栓55将该环固定在法兰盘42上。

在箱40的下端设有一个较厚的部分54。该部分的上台阶面构成了装置26a有效部分机壳56的支撑面，机壳56固定在插塞48的下面，例如用螺栓将其固定，机壳56上的密封圈58压在箱48的较厚部分54的上台阶面上，而机壳56下圆柱部分上的密封圈60则与箱40上的较厚部分54的内圆柱面紧密接触。

入口通道62沿径向进入箱40的最厚部分54，并处于密封58和 60之间。另外，沿箱40的垂直轴线方向在箱40的底部形成排泄通道64。

装置26a的有效部分的机壳56在箱40内与其同轴设置，从而使其可沿箱40延伸并在其中与插塞48相连接。机壳56中有一条内部通道，欲处理的溶液经该内部通道从进口通道62流至排泄通道64。在机壳56内部的该通道有外环部分66，其下端与进口通道62的前端相通;还有中心部分68，其上端与外环部分66的上端相通，其下端则进入排泄通道64的前端。外环部分66和中心部分68沿箱40的垂直轴线同轴地设置。

允许进入装置26a的溶液首先在外环部分66中从其底部流至顶部，然后又在机壳56中形成的通道的中心部分68中，从其顶部流至其底部。应指出的是通道62和64可以反过来，这样欲处理的溶液将在装置26a中沿相反的方向流动。

机壳56中还有一个环形凹槽70，其中设置有几组超声波发生转换器72，该槽处于外环部分66外侧及箱40最厚部分54上部区域。

每组转换器72均由与装置26a的垂直轴线平行设置的几个转换器72组成，各组转换器有规律地分布在整个环形区域上。每组中转换器72的数量及位置，以及在凹槽70中的组数及各组的位置均需根据其方法（在回路中的流速，流动速率、及循环数等）和在机壳56中所形成通道外环部分66的高度来确定。

转换器72在装置26a中的布置使其所发射的超声波的方向相对于该装置的垂直轴线而言是径向的，从而使其所产生的空穴效应通过声波穿过液体的整个表面。超声波的频率作为欲处理溶液的函数加以选择，如该频率为20±5kHz。

转换器72的形状则作为上述频率的函数加以选择，以获得最佳的空穴效应。特别是这些转换器可以为圆筒状，但亦可用环形或卵形的。

为防止转换器72受到辐射作用，应对其罩以不锈钢外壳。考虑到这些转换器并不与欲处理的溶液直接接触，故就由于接触而导致的腐蚀或其它危险而言，不必采取特殊的防护措施。

转换器72的电源未表示，外部电源置于上部区域36中并采用电线74。电线外最好设有护罩，使其对辐射具有较高的阻抗。另外，电线是在螺旋管76中穿过插塞48的，该螺旋管可保证辐射不会从下腔室38中泄漏到上部区域36中。

通过螺旋管76还可强制冷却流体（如空气）送入凹槽70中。这种强制冷却可以使转换器72冷却，转换器72的数量导致发热上升。

如前所述，置于箱40中的装置26a的有效部分装卸容易，例如采用如FR-A-8403312中所述的可移运排出罩或其它等同装置。当将该装置的有效部分置于箱40之外时，则更有必要将插塞48从其上摘下，以便为机壳56中的装置提供出入通道。

作为装置26a的一个实施例，这个装置中设有12组转换器，每组由4部转换器72组成，每部转换器72的发射频率为20kHz，且其外环部分66中流过的欲处理的细屑残渣的直径为11mm，外环部分66的有效高为160mm。每升溶液中含有75g固体，且85%的细屑的粒度超过140μm，通常为150至250μm的聚结物状态的溶解细屑残渣在所述装置中循环后，可将95%的细屑减至80-25μm的颗粒度。

下面将参照附图3对用于图Ⅰ所示设备回路20中的粉碎装置26的第二实施例予以描述。在图3中，以序号26b表示的该装置是一部文杜里管装置，在该装置中利用文杜里管内所具有的径向速度梯度所产生的剪切力对聚结物进行破碎。

图3中的装置26b与图2中的装置26a一样，也是支撑在水平的水泥隔板34上，并将其置于所述隔板下的下腔室38中。

粉碎装置26b也装有一个沿垂直方向侧壁渐薄的圆柱形箱140，其上端的法兰盘142由螺栓146固定在隔板34上。箱140的下部也有一个较厚部分154，其上阶梯面上支撑着该装置有效部分的壳体 156。所述壳体156采用诸如螺栓157固定在套筒149的下端，从插塞148向下凸出的套筒149采用诸如螺栓147被牢固地固定在箱140的法兰盘142上。

装置26b有效部分的壳件156通过两个O形密封圈158压在箱140较厚部分154的上面上。另外，壳件156具有一个圆柱形的下部，该部分通过密封圈160与箱140的154部分的圆柱形内表面相配合。

在箱140的较厚部分154中形成的入口通道162伸入箱140中在密封圈160下面形成的下腔163中。也是在箱140的较厚部分154中形成的排泄通道164伸至密封圈158和160之间。

下部腔室163通过一条在壳体156中形成的通道与出口164连通，且该腔室很好地与喷嘴165，文丘里管167和一条环形通道169相配合。喷嘴165和文丘里管167沿箱140的垂直轴线布置，同时，环形通道169与之同轴线设置并围绕文杜里管置于喷嘴之上。

特别是，喷嘴165在壳体156的下部件171上形成，该下部件171可采用诸如螺栓固定在同一壳体的中间部件173的下端，文丘里管167在所述的壳体中形成。细屑溶液在从底部至顶部穿过之前，先从入口通道162，经下部腔室163，从喷嘴165下端较大直径端进入喷嘴165，然后经收敛部分175至文丘里管167上部的扩张部分177。

然后，这些溶液再从环形通道169向下流，通道169的上端与文丘里管167的上端连通，其下端则伸至排泄通道164之前的密封圈158和160之间的位置。该环形通道169在壳体156中间部件173和该壳体的上部件179之间形成，壳体156上设有密封圈158并由此将壳体156固定于套筒149上。壳体156的部件179和173之间的连接由拉杆181实现。

最后，环形通道169的下端通过穿过壳体156中间部件173上的孔185而与再循环腔183相连通，在壳体156中的该腔位于喷嘴165 和文丘里管167之间。

通过入口通道162将图1所示回路20中循环的细屑溶液供入装置26b中，最好在至少300kPa的压力下完成。进入内腔163的压力液体从底部至顶部穿过该装置，即分别从喷嘴165、文杜里167的扩张和收敛部分175和177穿过。所述的液体以高速流过喷嘴165，然后进入文杜里管167中。当引入装置26b的液体的流量大约为5m³/h，喷嘴165的出口直径大约为10mm时，此时流体所具有的速度大约为18m/s。

从底至顶穿过喷嘴和文丘里管的液体的最初流量必须加上引射的流量，即由于液体穿过孔185引入再循环腔183中而产生的引射流量。试验表明引射流量非常接近初始流量。在上述的例子中，穿过文丘里管167的液体流量大约为10m³/h。

以高速冲出文丘里管167上端的液体流至壳体156上部部件179的杯状端，再向下穿过环形通道169。然后一部分液体穿过出口通道164，流出装置26b，而其余部分通过孔185在腔183中再循环。

进入喷嘴165尔后流入文丘里管167的液体具有很高的径向速度梯度，即沿该装置垂直轴线方向流动的液体流速，在紧靠所述轴线处较沿喷嘴和里管壁处要高许多。进入其中的液体和聚结物固体细屑喷嘴165和文丘里管167中受到非常高的剪切力，聚结物于其中被粉碎。

受到这些剪切力作用的微粒被继续分割成更小的微粒，直至这些细屑的尺寸足够地小，以确保在喷嘴165和文丘里管167中产生的剪切力不足以破碎这些微粒为止。

例如，已经发现在所述的装置26b中通过一次，可使平均直径达30μm的悬浮颗粒的平均直径减小到10至15μm之间，经过循环后，该值可达到5μm左右。

在另一个试验中，对直径大于100μm的细屑颗粒进行了记录，供入装置26b中的液体含有4%这种类型的颗粒，在首次穿过文丘里 管时仅含3%，而经过一次循环后该百分比减至1.5%，再次循环后达到0.7%。

如图2所描述的第一实施例一样。装置26b设计成能够从远处拆卸插塞148和该装置的有效部分，以便当被处理液体中所含颗粒本身的摩擦力使上述有效部分被磨损而必须更换时，能够部分地或全部将其更换。

在图3描述的粉碎装置26b中，欲处理的细屑残渣在由喷嘴165和文杜里167所构成的喷射器中，从底部流至顶部。典型试验表明，使液体在所述喷射器中从顶部至底部的循环，对破碎可取得较好的效果。

为此，在包容该装置的有效部分的壳体中，喷嘴和文丘里管的位置是可以互换的，这一点是很清楚的。然后，使被处理的液体进入该装置的入口通道，与由环形通道置于壳体上部的喷嘴相连通。然后，液体在经所述壳体下部所形成的一条通道，再经于箱体底部形成的一条排泄通道排出之前，先在喷嘴及文丘里管中从顶部至底部流动。通过将液体输至喷嘴的环形通道与构成文丘里管的中心通道之间设置一条与文丘里管各端相连通的第二环形通道，以实现欲处理液体的重复循环。在文丘里管下端的下面，在该装置的壳体的有效部分内设置一个反射器，以防止细屑沉积于该水平线，并利用第二环形通道使部分欲处理的液体再循环。

此外，参照图3描述的文丘里管破碎装置26b有一个无空穴作用的重复循环喷嘴。经修改该方法的参数，可使所述的喷嘴变成一部空穴作用的重复循环喷嘴。这样可获得该装置的更佳效率，但磨损的危险更大了。不过，当欲处理的液体仅需要短时间处理时，该方案是可行。

作为一种变换，当由液体所携带的固体微粒仅仅是聚结时，可以使用装有文丘里管而无循环功能的装置。当首要任务是最大限度地破碎这些颗粒时，例如，对于在放射性核燃料的再处理期间所获得的溶 解颗粒，最好使用重复循环的文丘里管装置。

与参照图3描述的实施例相比，图4中所示的装置26c有一个沿垂直方向削薄其侧壁的圆柱形箱318，该箱支撑在水平隔板34上，以及一个置于箱318中可更换的喷射器330，该喷射器的更换于隔板34上方的区域312中完成。

喷射器330的壳体包括围绕箱318的垂直轴线共轴设置的三个部件331、332和333构成。与图3所示的实施例相比，部件333包括一个环形下部349。该部件通过两道密封圈362置于箱318的较厚部分318a上，该部件349还利用一段管状部分350向上延伸，管状部分350在其上端由固定连接盖324的水平部分351所封闭，盖324从区域312处盖入。

部件333由焊接拉杆353和中间部件331从内部支撑住，中间的部件331的形状象一根中空的圆柱，在其上端中心处设有一个喷嘴336。部件331的下部设有一道密封360，该密封与处于密封362下的箱318的318a部分相配合。

部件331由拉杆355和中心部件332从内部支撑，中心部件332由排列的文丘里管和喷嘴336一起构成，与箱318的垂直轴线共轴。文丘里管344的上部吸入端向上并面对喷嘴336的出口端。

欲处理液体的入口通道340处于箱318的较厚部分318a中，该通道最好从垂直方向插入密封360和362之间，以使液体在环状外腔370中形成旋转运动。外腔370在外部件333和中间部件331之间形成。

在其上端，外环形通道370与喷嘴336的上入口端相通，喷嘴336本身与文丘里管344相连。

文杜里管344的下端伸至处于中间部件331下部的反射器372的前面，反射器372的形状使其可避免细屑在此聚集，即强制液体先经向外再向上。在部件331下部形成的通道374的上端进入反射器372的底部，其下端则进入在密封圈360之下，箱318的底部形成的排泄 腔356中。通道374具有一个公共的下部分，该部分在箱318的底部与箱318的轴线同轴布置，且使其位于沿上述轴线紧靠排放通道358上方的位置。

在中间部件331和构成文丘里管344的中心部件332之间形成一个内环形重复循环通道376。其下端在反射器372之上，其上端在喷嘴336和文丘里管344之间。

在参照图4描述的装置316中，欲处理的液体在压力下由进口通道340喷入，首先沿喷射器330中的外环形通道370上升，然后在向下的运动中穿过喷嘴336和文丘里管344。在文丘里管的下端，部分液体由通道374和358直接排出，而另一部分则由环形重复循环通道376进入文丘里管进行重复循环。

图3和图4中已描述过的装置均包括一部无空穴作用重复循环喷射器，已经证明，为获得预期的颗粒破碎，该喷射器是最有效的。

图5表示用于图1所示处理设备的回路20中破碎装置26的第四个实施例。该装置用序号26d表示。

与参照图3描述的实施例相比较，该装置有效部分的壳体256是可更换地置于垂直侧壁变薄的箱240中，该箱支撑于水平隔板上的情况设有示出。在箱240较厚部分254中的入口通道262伸入在密封260之下的箱下部形成的下腔263中。也是处于箱240的254部分中的排放通道264伸入密封260和258之间的箱内，所述的密封圈置于壳体256上。

欲处理的液体在下腔263和排放通道264之间流入在壳体256中形成的一条通道。所述的通道具有一喷嘴265，一根文杜里管267和隔挡装置287。隔挡装置287降低了壳体256上部的高度并增大直径。

隔挡装置287由两个相对共轴轮廓面291、293之间的一条通道289构成。离开通道289的部分液体由排放通道264所排泄，而剩余的部分液体则经过文丘里管267和喷嘴265之间形成的孔285进入文 丘里管267被再循环。

参照图5所描述的破碎装置26d中，由于颗粒在隔挡装置287的器壁上撞击而对颗粒产生了附加破碎。该装置以前述的方式通过在喷嘴265和文丘里管267中的剪切力而获得对聚结物颗粒的破碎效果。

当破碎装置26为文丘里管形式时，即如附图3至5所描述的那样，应如此确定喷嘴的直径，即使文丘里管颈部的压力约为大气压，这样即可避免排气和空穴效果。

通过采用这样一种装置，即该装置具有置于破碎回路20中直径为11mm的喷嘴，回路20中还设有一台输送压力为4bar，流量为78m³/h的泵，处理大约75g/L的颗粒溶液，可以确定，平均操作45小时即可清除几乎所有平均直径超过25μm的颗粒，因已知操作每延续一小时，相对应地，在回路中通过大约32次。

图6表示了一台用来将微粒输送到玻璃化场所的管路28入口处的筛选机的实施例。颗粒筛选机30以与破碎装置26同样的方式支撑于生物防护隔板34′上，隔板34′在一定情况下可与隔板34相同。因此，筛选机30置于下腔室38′中，微粒即在其腔室中被处理。

筛选机30有一个沿垂直方向壁厚被削薄的箱78，通过螺栓82将其上法兰盘80固定于隔板34′上。在箱78的中部，其内部设有凸肩84，凸肩84上以紧固但可拆卸的方式设置一水平板86，在该板的中心设有一个持握件88，以使相应的持握装置在远处进行装卸。板86通过一个未示出的密封支撑在凸肩84上，至少一个入口通道90在凸肩84的上方，最好是以垂直的方式与箱78相并伸入该箱中，一根排放筛选过的流体的排放管道92伸入箱78锥底94附近区域中。

筛选机30上还设有一根空管96，该管以与排放管92相同的方式伸入箱78的锥底94附近的区域中，还有一个排气管98于凸肩84的上方伸入。

平板86上设有一些等直径圆孔100，这些孔有规则地围绕箱78垂直轴线，分布于该平板的圆周上。各孔100中均装有一个指状滤筒102，滤筒102的圆柱部分内设有过滤介质，例如，由丝网构成的所述介质。各滤筒102均用其上开口端上的套环安装在平板86上，因此，该滤筒装卸容易。

应指出的是，在一定的工作条件下，滤筒102的个数可以少于平板86上的孔100的个数，然后在无滤筒的孔中插上插塞。超声波探头104就装在各滤筒102中。各探头104均有一个端部密封的圆柱状护罩106，超声波转换器108牢固地装在护罩106中。不锈钢护罩的大约一半长度伸入相应的滤筒102中，而另一半长度则在滤筒之上，从而使其上端的凸肩在平板110上，而平板110本身在入口通道90和排气管98之上，靠在箱78的凸肩上。密封圈112和114分别在各护罩106和平板110之间，以及平板110和箱78之间，以提供必要的密封。

与支撑滤筒102的平板86一样，在支撑超声波探头104的平板110的上表面中心设有一个元件116，用置于隔板34′上的相应的持握装置即可握住该元件。

设置于滤筒102中的护罩106的下端与滤筒102之间隔有一个环形空间，经过通道90引入筛选机30的细屑溶液可在其中流动。

如图6所示，超声波转换器108置于护罩106的下部中，从而覆盖了置于滤筒102的圆柱壁内的过滤介质的全部高度。圆柱形转换器108的形状最好这样设计，即在各探头104和相应的滤筒102之间所形成的环形区域内产生最大的空穴作用。

通过导线118，由一部设在隔板34′上方活动的区域中的电源为各转换器108供电，导线118紧密地穿过护罩106和密封箱78上端的插塞120，并如此完成由隔板34′提供的截获中子保护。

特别是在图6所示的实施例中，与各超声波探头垂直地在插塞120中设置一个圆形开口，从而可在不拆除插塞120的情况下安装和 拆卸所述探头。各圆形开口一般由小插塞122密封，对应探头的导线118即从小插塞122中穿过。为避免辐射在此泄漏，导线118在螺旋管124中穿过插塞122。

为了在拆去相应的小插塞122之后，能够通过插塞120的孔去拆除超声波探头，在各探头104的护罩106的上表面上均设有一个持握件125，可用置于隔板34′上方相应的持握装置拆取此件。支撑着所有超声波探头104的平板110固定于插塞120之下，以致于摘下插塞120即可通过平板86的入口摘下滤筒102，如此更换滤筒102。

插塞120与平板110之间的连接由平板110的圆柱形外伸部分完成，该部分亦帮助将超声波探头104保持在平板110上的位置中。因此，对于每一个探头104，水平锁定板126均通过连接卡口128与平板110的上述圆柱形外伸部分相配合。各平板126均支撑着一条螺栓130，当平板126到位时，该螺栓均与相应的超声波探头104沿轴向排列。在拆除相应的小插塞122后，亦可在隔板34′之上的活动区域内转动各螺栓130，各螺栓130都有一个螺旋部分，该部分位于相应探头104的持握件125的上端，而由于持握件125的根部的棱柱与平板126配合，使得探头104不可转动。

因此，各螺栓130或者将平板126从相应的探头104上松开，或者相反，为了同样的闭锁，利用膨胀将探头与后面相对的平板110啮合。当摘除插塞122后从相应的探头104上拆下一个或更多的螺栓130，穿过摘除小插塞122而留下的孔，将锁定平板126取下之后，即可拆卸探头104。

当颗粒筛选机工作时，各超声波探头104通电，并沿相对探头104的径向方向发出超声波，由此而对该探头与其相对应的滤筒102之间所形成的环形空间中的液体施以空穴作用。因此，由通道90引入筛选机30的液体在穿过各滤筒102的过滤介质之后，受到新的破碎作用。颗粒度大于临界值的颗粒，将被各滤筒102的过滤介质留住，所述的临界值尤其是指对管路28（图1）而起堵塞作用的颗粒度 预定临界值。液体及尺寸足够小的颗粒通过滤筒并流入箱78的锥底94中，在此由排放管92导出。

在颗粒筛选机30运转期间，工作条件必须是这样的，即罩住超声波转换器108的探头104的诸部件是永久性灌封的。作为转换器功率的函数，尽管留有余量，但作用在各滤筒102的过滤介质上的压力应使其能正常工作。从而使颗粒不会嵌在过滤介质上，并允许适当的空穴作用的产生。在颗粒筛选机中处理的溶液还必须保持一个不会对转换器引起任何损害的温度下。在必要时，转换器也可用来清理筛选机30的滤筒102。

例如，采用一台装有四个滤筒的颗粒筛选机，作为所期望颗粒度的函数，其过滤介质由25μm或40μm的线网构成，该过滤筒的内径为92mm，高160mm。各滤筒中均装有由三个并列设置的陶瓷盘构成的圆柱状转换器，瞬时标称功率为750W，相对于脉冲工况波动率为20%，有效强度0.87A。这种脉冲工作以扰动由最大颗粒所形成的首层，从而形成细颗粒流动，利用空穴作用破碎大颗粒聚结物并限制设备的热负荷。这种筛选机可以确保证至玻璃化位置的颗粒的预期粒度。

在实际的澄清器10中，清洗颗粒残渣团块之后，对处于澄清器底部的颗粒残渣施以预破碎。就可以进一步改善本发明的方法及设备的性能特征。

在这种情况下，象在图1中清楚地表示的那样，通过在澄清器10的盖上开出的孔，可以将超声波探头132放入澄清器10中。该超声波探头由不锈钢护罩制成，护罩内装有一个超声波转换器。

利用瞬时标称功率为500W，相对于脉冲工况波动率为20%，发射频率为20kHz的圆柱形转换器所完成的试验表明，以初始颗粒度为360μm至3000μm之间的颗粒为基准，处理5.5小时后，45%的颗粒直径低于40μm，5%的颗粒在40μm至360μm之间，50%的颗粒在360μm至3000μm之间。亦可用无脉冲电流使超声波颗粒筛 选机运转。

在澄清器10中使用一个超声波探头132就可以进一步减小在传输管28中堵塞的危险并可减少颗粒在回路20中的处理时间。

很显然，本发明并不局限于上述以举例方式所描述的实施例，实质上包含所有的变化。很明显，所述不同设备的结果实质上都可以改变的，尤其操作条件和欲取得的结果的函数更是如此。

Claims (21)

1、为得到能在很长的管路中流动而不出现沉积物的非均质混合物，而处理悬浮在液体中的固体颗粒聚结物的方法，其特征在于此方法包括，通过使颗粒在设有用于破碎聚结物的装置(26)的回路(20)中的流动来减少所述颗粒的粒度，和为回收粒度大于预定临界值的颗粒而对排出回路(20)的颗粒进行筛选。

2、如权利要求1所述方法，其特征在于，该方法适用于对辐照核燃料进行切割、溶解、沉积之后得到的、称之为细屑的颗粒聚结物进行处理，然后再把它们输送至贮存箱（32）。

3、如权利要求1或2的方法，其特征在于，在颗粒在所述回路进行循环之前，先在出现沉积的设备（10）中使颗粒预先破碎。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用超声波预先破碎颗粒。

5、如权利要求1或2的方法，其特征在于，在回路（20）中采用超声波装置（26a）以破碎聚结物。

6、如权利要求1或2的方法，其特征在于，在回路（20）中使用文丘里管装置（26b、26c）破碎聚结物。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用其后带有隔板装置（287）的文丘里管（267）的装置（26c）。

8、如权利要求1或2的方法，其特征在于，在超声波筛选机（30）中筛选颗粒。

9、为得到能在很长的管路中流动而不出现沉积物的非均质混合物，而用于处理悬浮在流体中的固体颗粒聚结物的设备，其特征在于，包括一个回路（20），回路（20）中设有与沉积装置（10）的底部连通的传输箱（16），泵装置（24）和破碎聚结物的装置（26）;和置于连接传输箱和贮存箱的管路（28）内的颗粒筛选机（30），筛选机（30）靠近传输箱。

10、如权利要求9所述的设备，其特征在于，该设备适用于对辐照核燃料进行切割、溶解、沉积之后所得到的称为细屑的颗粒聚结物进行处理，然后再把它们输入贮存箱。

11、如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，还包括用于预先破碎颗粒并置于沉积装置（10）中的装置（132）。

12、如权利要求11所述的设备，其特征在于，用于预先破碎颗粒的装置包括超声波转换器（132）。

13、如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，用于破碎聚结物的装置包括装置（26a），装置（26a）至少具有一个超声波发射转换器（72）。

14、如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，用于破碎聚结物的装置包括一个具有文丘里管（167、267、344）的装置（26b、26c、26d）。

15、如权利要求14所述的设备，其特征在于，文丘里管装置（26b、26c、26d）具有一个位于文丘里管的上游的由循环通道（183、285、376）与文丘里管隔开的喷嘴（165、265、336）。

16、如权利要求14所述的设备，其特征在于，文丘里管装置（26d）具有一个位于文丘里管（267）下游的一个挡板装置（287）。

17、如权利要求14所述的设备，其特征在于，文丘里管装置（26c），在文丘里管（344）的出口端有一个防止颗粒积聚的反射器（372）。

18、如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，颗粒筛选机（30）是超声波筛选机。

19、如权利要求18所述的设备，其特征在于，超声波筛选机由脉冲电流驱动。

20、如权利要求18所述的设备，其特征在于，超声波筛选机不用脉冲电流驱动。

21、如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，用于破碎聚结物的装置（26）和颗粒筛选机（30）包括置于悬挂在水平板（34、34′）上的箱（40、78）中的活动部件，该部件可以在所述平板上的活动区域中拆卸。

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