DE2015984A1

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Info

Publication number: DE2015984A1
Application number: DE19702015984
Authority: DE
Priority date: 1969-03-27
Filing date: 1970-03-31
Publication date: 1970-10-01
Also published as: GB1246046A; CH521243A; BE747902A; FR2040058A5; DE2015984B2; US3719516A; NL7004417A; LU60591A1; DE2015984C3

Description

Umhüllungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von nicht bearbeiteten Teilchen mit einem nachfolgendem Sortiervorgang zum Sortieren der Teilchen gemäss ihres Bearbeitungszustandes mit zumindest zwei gleichartigen Verfahrensstufen, die von den Teilchen nacheinander durchlaufen werden.

Insbesondere betrifft die Erfindung solche Verfahren, bei denen die Bearbeitung beispielsweise durch Umhüllen erfolgt, wobei es notwendig ist, eine grosse Anzahl bearbeiteter Teilchen zu erzeugen, die innerhalb gewisser Qualitäts- oder Abmessungsgrenzen liegen.

Bei der Anwendung von KohlenstoffUmhüllungen auf beispielsweise umhüllte Kernbrennstoffteilchen oder Kernbrennstoffkleinstkugeln kann es vorteilhaft sein, dass alle Teilchen am Ende des Prozesses im wesentlichen innerhalb einer gegebenen Durchmesserbandbreite vorliegen, so dass in jeder Teilmenge der Kernbrennstoffteilchen eine gleichmässige Verteilung der Kernbrennstoffteilchen vorliegt. Die gleichen Betrachtungen können auf umhüllte Teilchen aus Kontaktsubstanzen und auf andere umhüllte Erzeugnisse angewandt werden»

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die Erzeugung von umhüllten Teilchen mit gleichmässigem Kornband durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf Untermass bearbeitete Teilchen durch einen Sortiervorgang ausgesondert und zur weiteren Bearbeitung in eine zweite Stufe des Verfahrens zurückgeführt werden und dass auf Übermass bearbeitete Teilchen wieder in den nicht bearbeiteten Zustand zurückgeführt werden, um beide Verfahrensstufen zu durchlaufen.

Das Aufbringen der Umhüllungen auf die zu umhüllenden Teilchen wird in der Weise ausgeführt, dass zunächst in einer ersten Verfahrensstufe auf eine Charge von nicht umhüllten Teilchen eine Ausgangsumhüllung aufgebracht wird, die dünner ist, als es der geforderten Sollabmessung entspricht, dass alle derart umhüllten Teilchen einer zweiten Verfahrensstufe zugeführt werden, in der eine weitere Umhüllung aufgebracht wird, dass alle Teilchen hinter der zweiten Stufe einem Sortiervorgang unterzogen werden, dass Teilchen mit Untermass zwecks weiterer Uahüllung in die zweite Stufe zurückgeführt werden, dass von Teilchen, die Übermass aufweisen, die Umhüllung entfernt wird und dass diese Teilchen die erste und zweite Stufe sowie den Sortiervorgang zu durchlaufen haben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

ig. 1 das Verfahren in schematischer Darstellung,

FIp;. 2 oine bildhafte Darstellung des Verfahrens nach Fig. 1 sowie des Sortiervorganges,

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Wie S"ig· 1 zeigt, werden nicht bearbeitete Brennstoffteilchen in eine Drehtrommel 1 eingebracht, in welcher in einer ersten Verfahrensstufe eine Ausgangsumhüllung aus Graphitpulver auf die Teilchen aufgebracht wird, indem die Teilchen in der Trommel umgewälzt werden, während Urahüllungsmaterial in die Trommel eingeführt wird. Wenn der Umhüllungsvorgang erst teilweise vollendet ist, werden die Teilchen in eine zweite Trommel 2 überführt, wo der Umhüllungsvorgang in einer zweiten Verfahrensstufe beendet wird. In der zweiten Stufe auf Übermass gebrachte Teilchen werden über einen Wäscher 4, der die Teilchen wieder in den nicht bearbeiteten Zustand zurückführt, in die Trommel 1 zurückgebracht, so dass alle in die Trommel 1 eingebrachten Teilchen . nicht umhüllt sind (soweit das vorliegende Verfahren "betrachtet wird). In der zweiten Stufe auf Untermass gebrachte Teilchen werden in die Drehtrommel 2 der zweiten ' Stufe zurückgeführt, um weiteres Umhüllungsmaterial aufzubringen.

Wie aus Fig. 2 etwas deutlicher zu ersehen, wird eine Charge von Kernbrennstoffteilchen, die zuvor mit einem Überzug aus einer Spaltprodukte zurückhaltenden Schicht versehen wurde, als Einsatzmaterial für eine erste Stufe verwendet. Der'Überzug wird in einem vorgeschalteten Prozess, beispielsweise in einem Fliessbett aufgebracht. Die Teilchen werden gemeinsam mit später hoch zu beschreibenden Rücklaufteilchen in eine offene Trommel 1 gebracht, worauf die um 30° aus der Waagerechten versetzte Trommel um ihre Achse gedreht wird. Während die Umdrehung anhält, werden die Teilchen mit Graphitpulver umgewälzt, dessen Körner mit Hienolformaldehyd-Harz überzogen sind. Das Graphitpulver fällt aufgrund der Erdanziehung aus einem Schwingförderer in die Trommel· Alle paar Minuten wird ein Spritzer aus denaturierten Alkoholen als Lösungsmittel für das Harz in die Trommel gesprüht. Dieses fördert

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das Weichwerden des Harzes und damit die Fähigkeit des Pulvers, an den umgewälzten Teilchen zu haften. Durch die Fortsetzung dieses Verfahrensschrittes werden die Teilchen mit einer geschmeidigen Kohlenstoff-Schicht oder -Umhüllung versehen. Wenn ausreichend Kohlenstoffpulver zugegeben worden ist, um eine Umhüllung zu bilden, die etwas dünner als die endgültig geforderte ist, wird die Trommel 1 angehalten. Die Teilchen werden entnommen und in die gleichartige Trommel 2 zwecks Ausführung des zweiten Verfahrensschrittes eingeführt. In die Trommel 2 werden auch in der zweiten Stufe auf Untermass bearbeitete Teilchen eingebracht, die auf weiter unten noch zu beschreibende Weise anfallen. Die Trommel 2 wird in gleicher Weise wie Trommel 1 gedreht; auch harzüberzogene Körner aus Graphitpulver werden in gleicher Weise mit Hilfe der Schwerkraft in die Trommel eingeführt. Durch Einsprühen von denaturiertem Alkohol in gleichen Abständen wie in Trommel 1 wird das Pulver in die Lage versetzt, an den umgewälzten Teilchen zu haften. Es ist wichtig, dass während der kurzen Zeiten, in denen das Lösungsmittel in die Trommeln 1 und 2 eingesprüht wird, die Zufuhr von Graphitpulver unterbrochen wird.

Die in Trommel 2 erzeugten Teilchen werden einem Separator zugeführt, in welchem die gewünschte Korngrössenfraktion von dem Übrigen getrennt wird, wonach die gewünschte Fraktion zum Abtrocknen des Lösungsmittels in einen Trockner und dann in einen Vorratsbehälter gebracht wird. Die Untermass aufweisende Fraktion wird der Trommel 2 direkt wieder als Einsatz zusammen mit den erst teilweise umhüllten Teilchen zugeführt. Die Ubermass aufweisende Fraktion gelangt in einen Wäscher 4-, wo die in den beiden Trommeln 1 und 2 aufgebrachten Umhüllungen durch Walzen der Teilchen in einem Lösungsmittel für Harz abgewaschen werden. Diese Teilchen verlassen den Wäscher in sehennbar unaufbereitetem Zustand, und da sie ohne jede Umhüllung sind, werden sie als Rückgut der Trommel 1 zuge-

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führt, ^; ■■;'■ .-■.-..

Da die Einsatzteilchen der- jeweiligen Trommeln gleichartige Umhüllungen tragen, legt das Verfahren von selbst einen automatischen Transport zwischen den Verfahrensstufen nahe, wobei periodisch umhüllte Teilchen aus den sich praktisch fortlaufend drehenden "Trommeln 1 und 2 abgezogen werden, Andererseits kann das Verfahren auch nach einem Chargen— prinzip arbeiten.

Bach Fig. 2₉ worin gleiche Teile gleiche Bezugszeiehen tra·^- gen wie in Fig. "I₄ wird der Transport -von in Trommel 1 teilweise umhüllten Teilchen zur Trommel 2 und der Transport von ^Teilchen aus der Trommel 2 zum Separator 3 ^i* SiIfe eines dargestellten pneumatischen Systems durchgeführt* Das pneumatische System wird aus einem 'Gebläse. 10 gespeist, dessen Saugseite 10a mit einer Leitung 11 verbunden ist,, die drei vertikale Auslässe 12, 13 rand 14 in Form von Bohren besitzt, welche axial in die jeweiligen %kl©il·-- kammern 15* "16, 17 eintreten. Die Leitung 11 Tsesitzt die Ventile IS, 19 und 20, die derart angeordnet sind, dass der Auslass 14 oder der Auslass 13 oder beide Auslasse- und 12 mit der Saugseite 10a äes Gebläses verbunden werden können» Die Zyklonkammem 15, 16 und 17 haben tangential© horizontale Einlassrohre 15a, 16a und 17a, die zum Empfang der Teilchen dienen, und vertikal geneigte Auslässe 15-b,, 16b und 17b zur Abgabe der angelieferten Teilchen.

Der Einlass 15a der Zyklonkammer 15 ist mit einem Rohr verbunden, das in die Trommel 1 hineintaucht, während der Auslass 15b der Kammer vertikal in die offene Oberseite der Trommel 2 hineingeht. Am Ende des Auslasses 15b sitzt ein Klappenventil 22, welches normalerweise durch eine weiche Feder verschlossen gehalten wird. Die Schiiesskraft der Feder wird leicht durch die Masse der Teilchen überwunden, die in dem Auslass 15b enthalten sind, auch wenn in diesem ein Unterdruck herrscht»

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Das Einlassrohr 16a der Zyklonkammer 16 ist mit einem Rohr 23 verbunden, welches mit einem Behälter 24 verbunden ist, in dem die von dem Separator ο ausgesonderte Kornfraktion mit Untermass enthalten ist. Der Auslass 16b hängt in die öffnung der Trommel 2.

Der Einlass 17a der Zyklonkammer 17 ist mit einem Rohr 25 verbunden, welches in die Trommel 2 eintaucht, während der Auslass 17b derart angeordnet ist, dass Teilchen in den Separator 3 eingebracht werden können. Der Separator 3 enthält einen geneigten Rost 30 mit zwei unterschiedlichen Sieben 30a und 30b für die Teilchen mit Untermass und die Teilchen mit masshaltigem Durchmesser. Wie dargestellt, fallen die Teilchen mit Untermass in den Behälter 24. Bei Bedarf können diese Teilchen aus dem Behälter 24 abgezogen und der Trommel 2 zugeführt werden, indem das Ventil 19 geöffnet wird und die Teilchen in die Zyklonkammer 16 gesaugt werden, von wo sie aufgrund der Schwerkraft in den Auslass 16b hineinfallen und das öffnen des Klappenventil s 31 (mit dem Klappenventil 22 gleichartig) bewirken, um in die darunterliegende Trommel 2 hineinzufallen. Die richtig dimensionierten Teilchen gelangen durch einen tieferen Teil des Rostes mit grösserer Siebweite und fallen in einen Behälter 32, während die ein Übermass besitzenden Teilchen über den Rost hinwegrollen und in einen Sammelbehälter 33 hineinfallen. Diese letztgenannten Teilchen werden periodisch einem Wäscher zugeführt, wo sie in einem Lösungsmittel so lange herumgewälzt werden, bis die Umhüllung abgewaschen ist und sie in den unbearbeiteten Zustand zurückgeführt worden sind. Sie werden dann zusammen mit dem frischen Einsatz in die Trommel 1 eingesetzt.

Der Zusammengesetzbe Einsatz wird in der Trommel 1 umgewälzt, während Körner aus harzumhülltem Graphit in solcher Menge in die Trommel eingeführt werden, dass unter Zusatz

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eines Harzlösungsmittels eine Umhüllung der Teilchen erreicht wird, die etwas dünner als die geforderte Sollabmessung ist. Dann wird die Drehung der Trommel unterbrochen und werden die V.entile 18 und 19 geöffnet.Die teilweise umhüllten Teilchen werden durch das Rohr 21 in die Zyklonkammer 15 gesaugt und fallen aufgrund der Schwerkraft in den Auslass 15"b'. Wenn ein gegebenes Gewicht an Teilchen in dem Auslass vorliegt, öffnet sich das Klappenventil 22 und die Teilchen fallen in die Trommel 2. Die Untermass aufweisenden Teilchen aus dem Behälter 24 werden durch das Rohr 23 gesaugt und gelangen über die Zyklonkammer 16 in die Trommel 2.

Die zweite Umhüllungsstufe wird dann in Trommel 2 ausgeführt, wozu die Ventile 18 und 19 geschlossen werden, während das Ventil 20 geöffnet wird, um nach Aufbringen einer hinreichenden Umhüllungsdicke die Teilchen in die Zyklonkammer 17 zu saugen, von wo sie durch den Auslass 17b auf den Separator 3 fallen. Im Separator fallen die richtig dimensionierten Teilchen in den Behälter 32 und gelangen zu einem Trockenofen und einem Sammelbehälter. Die traterdimensignierten Teilchen gelangen zwecks Rücklauf in die Trommel 2 in den Behälter 24, während die überdimensionierten Teilchen zwecks Waschung und Rücklauf zur Trommel 1 in den Behälter 33 gelangen.

Obgleich die Erfindung hier im Zusammenhang'mit der Graphitumhüllung von Spaltprodukte zurückhaltendem Brennstoff beschrieben wurde, kann sie auch auf die Umhüllung anderer Teilchen oder kleiner Kugeln mit einem geeigneten Material angewendet werden, sofern die Erzeugnisse in den unbearbeiteten Zustand zurückgeführt werden können. Beispielsweise können metallumhüllte Kernbrennstoffteilchen zur Herstellung von Cermetbrennstoffen auf diese Weise behandelt werden ·

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bearbeiten von nicht "bearbeiteten Teilchen mit einem nachfolgenden Sortiervorgang zum Sortieren der Teilchen gemäss ihres Bearbextungszustandes mit zumindest zwei gleichartigen Verfahrensstufen, die von den Teilchen nacheinander durchlaufen werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf Untermass bearbeitete Teilchen durch einen Sortiervorgang ausgesondert und zur weiteren Bearbeitung in eine zweite Stufe des Verfahrens zurückgeführt werden und dass auf Übermass bearbeitete Teilchen wieder in den nicht be~ arbeiteten Zustand zurückgeführt werden, um beide Verfahren sstuf en zu durchlaufen.

2. Verfahren zum Aufbringen einer Umhüllung auf Teilchen zwecks Erreichung eines hohen Ausbringens an Teilchen, deren äussere Abmessungen innerhalb einer schmalen Bandbreite liegen sollen, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst in einer ersten Verfahrensstufe auf eine Charge von nicht umhüllten Teilchen eine Ausgangsumhüllung aufgebracht wird, die dünner ist als es der geforderten Sollabmessung entspricht, dass alle derart umhüllten Teilchen einer zweiten Verfahrensstufe zugeführt werden, in der eine weitere Umhüllung aufgebracht wird,' dass alle Teilchen hinter der zweiten Stufe einem Sortiervorgang unterzogen werden, dass Teilchen mit Untermass zwecks weiterer Umhüllung in die zweite Stufe zurückgeführt werden, dass von Teilchen, die Übermass aufweisen, die Umhüllung entfernt wird und dass diese Teilchen die erste und zweite Stufe sowie den Sortiervorgang zu durchlaufen haben.

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3» Verfahren zur Herstellung von Kleinstkugelri aus Kernbrennstoff, wobei jede Kleinstkugel eine derartige aussere .Umhüllung aus einem Pulver trägt, dass ein Crrossteil der " Kleinstkugeln hinsichtlich, des Durchmessers in einer schmalen Bandbreite liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Umhüllung in zwei gleichartigen Verfahrensstufen erfolgt, die die Kleinstkugel nacheinander durchlaufen, dass die umhüllten Kleinstkugeln einem. Sortiervorgang unterzogen werden, um sie in Abhängigkeit von ihrem äusseren Durchmesser in unterdimensionierte, einwandfreie und überdimensionierte Erzeugnisse zu trennen, und dass ein RücklaufVorgang vorgesehen ist, mit dessen Hilfe ünterdimensionierte Kleinst— kugeln zwecks weiterer Umhüllung in,die zweite Stufe zurückgeführt werden und über dimension ie_rte Kleinstkugeln erneut die erste und zweite Verfahrensstufe durchlaufen, nachdem die bereits aufgebrachte Umhüllung wieder entfernt worden

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4. Verfahren nach Anspruch 3» da durch gekennzeichnet, dass die -Umhüllungsstufen durch Umwälzen der Kleinstkugeln in drehbaren Trommeln (1) und (2) erfolgen, in welche das Umhiillungspülver eingebracht wird, wobei für jede Stufe eine eigene Trommel verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleinstkugeltransport zwischen der Trommel der ersten Stufe und der Trommel der nächsten Stufe mit Hilfe von IFluidisationseinrichtungen durchgeführt wird. :

6. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3_t . gekennzeichnet durch zwei Trommeln (1) und (2), Einrichtungen zur Zufuhr von Pulver zur Umhüllung der Kleinstkugeln in ,jede Trommel, eine Einrichtung zum Einsatz einer Charge von Kleinstkugeln in die erste Trommel (I)und durch Einrichtungen zum Transport der Kleinstkugeln von der ersten Trommel zur zweiten Trommel und von der zwäten Trommel zu einem Korngrössftnseparator (3)·

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