CS248536B1 - Zařízení pro dokončení fluorace smíšených kysličníků uranu a plutonia - Google Patents

Abstract

Zařízení pro dokončení fluorace smíšených kysličníků uranu a plutonia podle řešení je uzpůsobeno zejména pro uplatnění u reaktoru pro plameanou fluorači podle čs. AO 221 542, který tvoří v podstatě váleová reakční nádoba s duplikovaným pláštěm a kuželovým dnem, přecházejícím ve vyprazdňovací hrdlo, kde ve vnitřním prostoru nádoby je souose umístěna duplikovaná vestavba, ve spodní části otevřena a v horní části přecházející v plnící hrdlo. Účelem zařízení je umožnit dokončení fluorace přímo ve fluoračním reaktoru, na podložně vrstvě zrnitého Al?0,, přídavným proudem horké­ ho fluoru. VyprazdSovací hrdlo fluoračního reaktoru je k tomu účelu vytvořeno ze dvou souosých dutých plášíu, napojených bezprost­ ředně na duplikovaný pláší reaktoru a navzájem vymezujících prstencovou mezeru, do níz je zaústěno alespoň jedno hrdlo pro přívod fluoru. K oběma souosým plášíům se plynotěsně napojuje kontejner pro přepravu štěpených produktů a to prost­ řednictvím vybrání ve vnějším plášti, tvarově odpovídajícímu těsnicí ploše na hrdle kontejneru. Do hrdla v uzavřené poloze zasahuje dále těsnicí vestavba nesená kontejnerem, provedená v optimálním případě jako oboustranný kužel, upevněný prostřednictvím táhla ke dnu kontejnera. Mezi povrchem těsnicí vestavby a spodním okrajem vnitřního pláště je vymezena mezera pro vzestupný průtok fluoru.

Description

Vynález se týká zařízení pro dokončení fluorace smíšených kysličníků uranu a plutonia, užívané zejména při procesu suché regenerace vyhořelého paliva z rychlých reaktorů.

Při regeneraci vyhořelého jaderného paliva fluoridovým způsobem se dosud užívá několika málo typů reaktorů. Zařízení pro dokončení fluorace vyhořelého jaderného paliva podle vynálezu vychází z uspořádání reaktoru, který je předmětem čs.

AO 221 342 téhož sutora. Tento reaktor tvoří válcová nádoba s kuželovým dnem, opatřená duplikovaným pláštěm. V nádobě je sou ose umístěna vnitřní, rovněž duplikovaná vestavba kruhového průřezu^ ve spodní části otevřená. Vestavba dělí vnitřní prostor nádoby reaktoru ve dva souosé oddíly, tj. vlastní spalovací komoru ve střední části nádoby a v ji obklopující chladicí prostor po obvodu nádoby. Chladicí prostor je v horní části ukončen metalokeramickými filtry, spalovací komora přechází v horní části v hrdlo, které slouží jednak pro přívod zrnitého AlgO^, vytvářejícího v kuželovém dně reaktoru podložní vrstvu, jednak pro dávkování práškového paliva s fluorem. Do hrdla se v průběhu fluorace zasouvá plamenný hořák.

Reakce paliva s fluorem probíhá exothermně ,· obě látky shoří svítivým plamenem, jehož teplota dosahuje až 1700°C.

Odvod reakčního tepla zprostředkuje chladící médium, protékající jak duplikovaným pláštěm reaktoru, tak i vnitřní vestavbou. Závažným nedostatkem tohoto postupu však zůstává skutečnost, že při procesu plamenné fluorace nedochází k úplné reakci vyhořelého paliva a fluorem, takže spolu s podložnou vrstvou se z fluoraČního reaktoru vedle štěpných produktů a pevných zplodin fluorace odpouštějí i nezreagované zbytky paliva.

-2248 536

Cílem zařízení podle vynálezu je umožnit dokončení fluorace vyhořelého paliva přímo ve fluoračním reaktoru, ve vrstvě zrnitého AlgO-j a v prdUťřu horkého fluoru· Princip zařízeni spočívá v tom, že vyprazdňovaci hrdlo v kuželové spodní části reaktoru tvoří dva duté souosé pláště, napojené bezprostředně na duplikovaný pláší reaktoru a navzájem vymezující prstencovou mezeru, do níž je zaústěno alespoň jedno hrdlo pro přívod plynného fluoru. Vnější pláší je přitom uzpůsoben pro plynotěsné napojení kontejneru, a to prostřednictvím vybrání v jeho horní části, tvarově odpovídajícímu těsnící ploše na hrdle kontejneru. Kontejner sám nese těsnící vestavbu, která v uzavřené poloze hrdla dosedá na spodní okraj vnějšího pláště. Mezi spodním koncem vnitřního pláště a plochou těsnící vestavby je naproti tomu v uzavřené poloze hrdla vymezena mezera pro vzestupný průtok plynného fluoru. Těsnicí vestavba je v optimálním případě provedena jako oboustranný kužel, nesený táhlem, upevněným ke dnu kontejneru. Kuželová těsnící plocha vestavby dosedá ve fázi fluorace, kde je reaktor vůči kontejneru uzavřen, na vnitřní plochu vnějšího pláště svou základnou.

Zařízení v uspořádání podle vynálezu umožní provádět dofluoraci přímo v nádobě reaktoru pro plamennou fluoraci, a to při zachování všech zásad bezpečnosti provozu a při dokonalé těsnosti zařízení. Těsnicí plocha ve tvaru oboustranného kužele usnadňuje jak vyprazdňování reaktoru ve fázi otevřeného hrdla, tak i hladké přesypání směsi podložně vrstvy a štěpného produktu z kontejneru při jeho poloze dnem vzhůru.

Příkladné provedení zařízení pro dokončení fluorace smíšených kysličníků uranu a plutonia podle vynálezu je dále blíže znázorněno na připojaaém výkresu, kde obr. 1 představuje svislý řez spodní částí fluoračního reaktoru s kuželovým dnem a vyprazdňovacím hrdlem ve fázi fluorace a obr. 2 obdobný svislý řez stejnou částí zařízení ve stadiu vyprazdňování reaktoru.

-3248 536

Ve znázorněném provedení přechází spodní část duplikovaného pláště 1 fluorečního reaktoru bezprostředně ve vyprazdňovací hrdlo, které tvoří dvojice souosých dutých plášřů 2 a J. Vnější plóší J přesahuje spodním okrajem přes spodní okraj vnitřního pláště 2 a v jeho horní části je vytvořeno vybrání £, do něhož v uzavřené poloze hrdla, znázorněné na obr. 1, zapadá kulové těsnění % na hrdle 8 kontejneru 2’ V této poloze dosedá na vnitřní plochu vnějšího pláště J svou základnou těsnící vetvaru oboustranného kužele připevněná prostřednictvím táhla 12 ke dnu kontejneru 2» Mezi spodním okrajem vnitřního pláště 2 a kuželovou plochou těsnící vestavby 10 je naproti tomu vytvořena kruhová mezera 13. kterou vzestupně proudí plynný fluor, přiváděný hrdlem 6 do prstencové mezery 2 mezi oběma plášti 2 a J vyprazdňovacího hrdla»

Ve fázi vyprazdňování reaktoru, znázorněné na obr. 2, je

O hrdlárkontejneru J spuštěno na spodní konec vnějšího pláště J, přičemž mezi kuželovou plochou těsnící vestavby 10 a spodními okraji obou plášíů 2 a J vznikne obvodový kanál, jimž do kontejneru 2. propadá zrnitý AlgÓ^ se štěpnými produkty.

Manipulace s kontejnerem 2 před započetím plamenné fluorace probíhá tak, že kontejner 2 ^se nasune na vnější plášř J vyprazdňovacího hrdla a tlakem zespodu se utěsní. Těsnící vestavba 10 se přitom zasune do vnějšího pláště kde vytvoří uzávěr pro vrstvu zrnitého AlgO^ . V průběhu plamenné reakce padají zbytky paliva a štěpné produkty na podložený Al₂0^, se kterým se v povrchové vrstvě mísí. Po skončení plamenné fluorace se hrdlem 6 do mezery 2 zavede horký fluor, jehož proud se v kruhové mezeře 13 mezi kuželovou plochou těsnicí vestavby 10 a spodním okrajem vnitřního pláště 2 obrací směrem vzhůru, do vrstvy zrnitého AlgOp kde reaguje se zbytkem nezreagovaného paliva. Po skončení dofluorace se kontejner 2 spustí do spodní polohy, uzávěr, který vytvořila těsnicí vestavba 10,se uvolní a zrnitý AJ^O^ spolu se štěpnými produkty se přesype do kontejneru 2» Dalším spuštěním se kontejner 2 zcela uvolní, uzavře a transportuje k dalšímu zpracování štěpných produktů.

Zařízení pro dokončení fluorace vyhořelého jaderného pali-4248 536 va podle vynálezu není ovšem omezeno jen na znázorněné provedení. Těsnící vestavba může mít kupříkladu i jiný než znázorněný tvar, např. tvar plochého komolého kužele. V souvislosti s tím se pak mění i délka a tvar dutých plášíů, které tvoří vyprazdňovací hrdlo. Těsnící vestavba může být místo ke dnu kontejneru připevněna také k jeho stěnám, kupříkladu několika.radiálními můstky. Jiný tvar může mít i těsnící plocha na hrdle kontejneru a úměrně tomu i vybrání ve vnějším plášti hrdla.

Obecně je možno shrnout, že zařízení pro dokončení fluorace vyhořelého jaderného paliva podle vynálezu může být aplikováno u všech reaktorů, které vykazují podobnou stavbu jako reaktor pro plamennou fluoraci podle čs.AO 221 342 a u nichž jsou vzneseny podobné požadavky na zajištění dokonalé těsnosti a odolnosti proti vysokým teplotám.

Claims (1)

1. Zařízení pro dokončení fluorace smíšených kysličníků uranu a plutonia v reaktoru pro plamennou fluoraci, který tvoří válcová reakční nádoba š duplikovaným pláštěm a kuželovým dnem,; přecházejícím ve vyprazdňovací hrdlo, kde ve vnitřním prostoru nádoby je souose umístěna duplikov.ané vestavba, ve spodní části otevřená a v horní Části přecházející v plnicí hrdlo, vyznačené tím, že vyprazdňovací hrdlo reaktoru tvoří dva duté souosé pláště /2, 3/, napojené bezprostředně na duplikovaný pláší /1/ reaktoru a navzájem vymezující prstencovou mezeru /5/, do níž je zaústěno alespoň jedno hrdlo /6/ pro přívod plynného fluoru, přičemž vnější plášt /3/ je uzpůsoben pro plynotěsné napojení kontejneru /7/ pro přepravu štěpných produktů, a to prostřednictvím vybrání /4/ v jeho horní části, tvarově odpovídajícího těsnicí ploše /9/ na hrdle /8/ kontejneru /7/, kde kontejner /7/ nese těsnicí vestavbu /10/, v uzavřené poloze hrdla dosedající na spodní okraj vnějšího pláště /3/, zatímco mezi spodním okrajem vnitřního pláště /2/ a plochou těsnicí vestavby /10/ je v uzavřené poloze hrdla vymezena kruhové mezera /13/ pro vzestupný průtok plynného fluoru2.Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že těsnicí vestavba /10/ mé tvar oboustranného kužele, neseného táhlem /12/, upevněným ke dnu kontejneru /7/.