DE2227317A1 - Ultracentrifuge column - Google Patents
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- Y10S494/00—Imperforate bowl: centrifugal separators
- Y10S494/90—Imperforate bowl: centrifugal separators involving mixture containing one or more gases
Description
Die Erfindung betrifft eine Ultrazentrifugenkolonne oder Teil einer Ultrazentrifugenkolonne in einem gemeinsamen GehäuseP Eine solche Kolonne in "beispielsweise aus der DT-PS 1 191 bekannt. Bei dieser Kolonne bestehen Schwierigkeiten, einen stabilen Aufbau der verschiedenen nebeneinander liegenden Zentrifugen der Kolonne zu erreichen und die verschiedenen Zentrifugen vor Beschädigungen bei einem Schaden an einer benachbarten Zentrifuge zu schützen. Außerdem erfordert die bekannte Kolonne eine komplizierte Rohrverlegung für Übertragungs- und Kühlrohre.The invention relates to an ultracentrifuge column or part of an ultracentrifuge column in a common housing P. Such a column is known for example from DT-PS 1 191 To protect centrifuges from damage in the event of damage to an adjacent centrifuge In addition, the known column requires complicated pipe laying for transmission and cooling pipes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ultrazentrifugenkolonne der genannten Art derart zu verbessern, daß die eben genannten Schwierigkeiten vermieden werden.The present invention is based on the object of improving an ultracentrifuge column of the type mentioned in such a way that that the difficulties just mentioned are avoided.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ultrazentrifugenkolonne der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere oder alle Ultrazentrifugen und evtl.To solve this problem, an ultracentrifuge column of the type mentioned at the outset is proposed, which is characterized by is that several or all ultracentrifuges and possibly
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deren Antriebsorgane in gemeinsamen oberen&nd unteren Lochplatten gelagert sind, die in einem für die Zentrifugen gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Ein solcher Aufbau ermöglicht ein maximal effektives Ausnutzen des Raumes innerhalb des Gehäuses und eine gute Stabilität der Zentrifugen im Verhältnis zu dem Gehäuse und zueinander· Das Anordnen der Zentrifugen in Gruppen mit dazwischenliegendem Schutz in Form von Schutzblechen oder Reihen von Schutzrohren ist einfach und außerdem kann die Konfiguration innerhalb der Gruppen auf verschiedaie Weise gewählt werden, ohne daß Uinkonstruktionen erforderlich sind. Daß die Zentrifugen auf diese Weise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden, bedeutet auch, daß die Wandstärke der Schutzbleche und Gehäusebleche genau so groß ist, wie die Blechdicke, die erforderlich wäre, um eine einzige Zentrifuge zu schützen. Die Erfindung führt somit auch zu einer bedeutenden Materialersparnis .the drive elements of which are mounted in common upper and lower perforated plates, which are in one common for the centrifuges Housing are arranged. Such a structure enables maximum effective use of the space within the Housing and good stability of the centrifuges in relation to the housing and to each other · Placing the centrifuges in Groups with intermediate protection in the form of protective plates or rows of protective tubes is simple and, moreover, the Configuration chosen in different ways within the groups without the need for Uin constructions. That the centrifuges in this way in a common housing also means that the wall thickness of the protective plates and housing plates is exactly as large as the plate thickness, which would be required to protect a single centrifuge. The invention thus also leads to a significant saving in material .
Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments shown in the figures. It shows
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Zentrifuge,1 shows a section through a centrifuge,
Fig. 2 ein Kolonnengehäuse, teilweise im Schnitt,2 shows a column housing, partly in section,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Kolonnengehäuse,3 shows a cross section through a column housing,
Fig. 4 einen Rohrverlegungsplan,4 shows a pipe laying plan,
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Fig. 5 ein Kuhlsystem für eine Kolonne und Fig. 6 einen Kolonnenschaltplan.FIG. 5 shows a cooling system for a column and FIG. 6 shows a column circuit diagram.
Fig. 1 zeigt eine einzelne stehende Zentrifuge, die zu einer Kolonne gehört. Ein hohler, aus einem zylindrischen Teil 17 und zwei Endteilen 14 und 15 bestehender Rotor ist in einer Lochscheibe 36 gelagert. Der Rotor 14-17 wird von einem Asynchronmotor (Rotor 12, Stator 13) oder einem anderen Antriebsorgan getrieben, und der untere Teil des Rotors oder der Motor ist in einer unteren Lochplatte (Gridplatte) 29 befestigt. Das Schmieren des Lagers 19 wird über einen Schmiermittelvorrat 20 und einen .Schmierdocht 21 vorgenommen. Die obere und die untere Lochplatte 29 t 36 werden von Verstärkungsrohren 32 zusammengehalten-. Der Rotor der Zentrifuge ist oben in einem elektromagnetischen Lager 22 gelagert.Fig. 1 shows a single standing centrifuge belonging to a column. A hollow rotor consisting of a cylindrical part 17 and two end parts 14 and 15 is mounted in a perforated disk 36. The rotor 14-17 is driven by an asynchronous motor (rotor 12, stator 13) or another drive element, and the lower part of the rotor or the motor is fastened in a lower perforated plate (grid plate) 29. The bearing 19 is lubricated via a lubricant supply 20 and a lubricating wick 21. The upper and the lower perforated plate 29 t 36 are zusammengehalten- of reinforcing pipes 32nd The rotor of the centrifuge is mounted in an electromagnetic bearing 22 at the top.
Das Gas oder das Isotopengemisch, das getrennt werden soll, kommt durch das Rohr 23, evtl. von einer vorgeschalteten, in einer Kolonne gelegenen Zentrifuge oder Zentrifugenetage und das angereicherte Gas wird über die Rohrleitung 24 und das verarmte über die Rohrleitung 25 abgeführt. Das Gas wird an der Gasaustrittsöffnung 27 und 28 abgenommen. Der Motorstator 13 ist an dem unteren Lagerschild 18 und dieser wiederum in der unteren Lochplatte 29 befestigt.The gas or the isotope mixture that is to be separated comes through the pipe 23, possibly from an upstream in a column located centrifuge or centrifuge floor and the enriched gas is via the pipe 24 and the impoverished ones discharged via the pipeline 25. The gas is taken off at the gas outlet opening 27 and 28. The motor stator 13 is attached to the lower bearing plate 18 and this in turn in the lower perforated plate 29.
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Fig. 2 zeigt ein Gehäuse für eine Zentrifugenkolonne, bei der die verschiedenen Zentrifugen in der oberen und unteren Lochplatte 29, 36 befestigt sind, und die ganze Kolonne in einem Gehäuse 37 angeordnet ist. Die einzelnen Zentrifugen werden bei 38 gezeigt.Fig. 2 shows a housing for a centrifuge column in which the various centrifuges are fixed in the upper and lower perforated plates 29, 36, and the whole column in one Housing 37 is arranged. The individual centrifuges are shown at 38.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine Zentrifugenkolonne mit Reihen von Schutzrohren 40, die Zentrifugengruppen 41 von anderen Zentrifugengruppen abgrenzen, wodurch eine Zentrifugenschaden keine weiteren Schaden mit sich bringt als möglicherweise an Zentrifugen innerhalb derselben abgegrenzten Gruppe der Kolonne; die übrigen werden durch die Schutzrohrreihe 40 geschützt. Die Schutzrohrreihen können durch Schutzbleche ersetzt werden. Man erreicht durch diese Schutzvorrichtungen den Vorteil, daß ein Schutz, der bisher um jede einzelne Zentrifuge erforderlich war, jetzt nur an den Außenwänden des Gehäuses und/oder zwischen den Zentrifugengruppen angeordnet zu werden braucht, was zu einer bedeutenden Materialersparnis führt.3 shows in cross section a centrifuge column with rows of protective tubes 40, the centrifuge groups 41 of others Define centrifuge groups so that centrifuge damage does not cause any further damage than possible Centrifuges within the same delimited group of the column; the others are protected by the row 40 of protective tubes. the Rows of protective tubes can be replaced by protective plates. One achieved by these protective devices the advantage that a Protection that was previously required around each individual centrifuge, now only on the outer walls of the housing and / or between needs to be arranged the centrifuge groups, which leads to a significant saving of material.
Fig. 6 zeigt eine Bltrazentrifugenkolonne, in der 0,71 prozentiges U235 S6*1*61111* werden soll, so daß man angereichertes ^235 erhäl'fc· Im Verarmungsteil ist auch U2^8 enthalten. In Fig. 6 bezeichnen die Blöcke symbolisch die Etagen der Kolonne und die in den Blöcken angegebene mit einem Strich versehene Zahl bezeichnet die Anzahl der in der Etage parallelarbeitenden Zentrifugen. Bei 42 wird ungetrenntes Gas (oder Isotopengemisch) eingeführt undShould be * Fig. 6 shows a Bltrazentrifugenkolonne in which 0.71 owned U S 235 6 * 1 * 61111, so that one gets hurt ^ enriched 235 'fc · In the depletion portion is also contain U 2 ^ 8. In FIG. 6, the blocks symbolically designate the floors of the column and the number indicated in the blocks with a prime symbol designates the number of centrifuges operating in parallel on the floor. At 42, unseparated gas (or isotope mixture) is introduced and
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in 14 parallel arbeitende Zentrifugen getrennt, wonach die partiell angeiELcherte Gasmischung in Anreichungsrichtung (in der Figur nach oben) zu der nächsten "Etage" der Kolonne mit 10 parallel arbeitenden Zentrifugen geleitet wird. Daß die Anzahl hier kleiner ist, beruht darauf, daß die Gasmenge kleiner geworden ist. Verarmtes Gas wird bei 43 der vorhergehenden Etage zugeleitet, wo es erneut angereichert wird. Am Schluß der Anreicherung arbeitet, wie man sieht, nur noch eine Zentrifuge und das angereicherte Gas enthält 2,1 % ^^c·Man sieht, daß in sämtlichen Etagen verarmtes Gas in Kolonnenrichtung vorhergehenden Zentrifugen zugeführt wird.separated into 14 centrifuges working in parallel, after which the partially enriched gas mixture is passed in the direction of enrichment (upwards in the figure) to the next "level" of the column with 10 centrifuges working in parallel. The fact that the number is smaller here is because the amount of gas has become smaller. Depleted gas is directed at 43 to the previous floor where it is re-enriched. At the end of the enrichment process, as you can see, only one centrifuge is still working and the enriched gas contains 2.1 % ^^ c · It can be seen that depleted gas is fed to preceding centrifuges in the direction of the columns on all floors.
Verarmtes Gas mit 0,25 % ^235 wird bei den drei in Verarmungsrichtung am weitesten entfernt liegenden parallelarbeitenden Zentrifugen abgenommen.Depleted gas with 0.25 % ^ 235 is taken from the three parallel centrifuges furthest away in the direction of depletion.
Fig. 4 zeigt* das Rohrsystem für die Gasübertragung zwischen den verschiedenen Kolonnenetagen der Prinzipdarstellung gemäß Fig. 6. Natürliches UFg wird einer Kolonne bei 44 zugeführt, und von diesem Abzweigungspunkt wird das Gasgemisch gemeinsamen Rohrleitungen (Hauptleitungen) für mehrere Zentrifugen derselben Etage zugeführt. Die verschiedenen Etagen (siehe Fig. 6) sind in Fig. 4 mit 1-11 bezeichnet, mit derselben Zahl für alle Zentrifugen einer Etage, 1 ist die in Verarmtmgsrichtung am weitesten entfernt liegende Etage (mit 5 Zentrifugen in dem gezeigten Fall) und 11 (2 Zentrifugen)die in Anreicherungsrichtung entsprechende Etage.Fig. 4 shows * the pipe system for gas transmission between the various column levels of the schematic diagram according to FIG. 6. Natural UFg is fed to a column at 44, and from this junction point the gas mixture becomes common pipelines (main lines) for several centrifuges of the same Floor fed. The different floors (see Fig. 6) are labeled 1-11 in Fig. 4, with the same number for all Centrifuges on one floor, 1 is the one in the direction of impoverishment furthest floor (with 5 centrifuges in the one shown Case) and 11 (2 centrifuges) those in the direction of enrichment corresponding floor.
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Vom Zuleitungspunkt 44 wird das Gas 16 parallelarbeitenden Zentrifugen zugeführt und in Anreicherungsrichtung wird das partiell mit Up-zc angereicherte Gas bei der Rohrleitung 46 und abgenommen. Kupplungsdetails sind nicht gezeigt. Auf diese Weise wird eine komplizierte Rohrverlegung mit vielen Rohren vermieden, und sämtliche Rohre liegen in dem Gehäuse 37» was bedeutet, daß bei einer evtl. Undichtigkeit an Rohrverbindungen nur Auswirkungen innerhalb des Kolonnengehäuses entstehen.From the feed point 44, the gas 16 is working in parallel Centrifuges are supplied and in the enrichment direction the gas partially enriched with Up-zc is in the pipeline 46 and removed. Coupling details are not shown. In this way, a complicated pipe laying with many pipes becomes avoided, and all pipes are in the housing 37 'which means that in the event of a leak in the pipe connections only effects within the column housing arise.
Verarmtes Gas von Etage 1 wird bei 48 entnommen, angereichertes von Etage 11 bei 49.Depleted gas from floor 1 is withdrawn at 48, and enriched gas from floor 11 is withdrawn from 49.
Das Kühlsystem wird in Fig. 5 gezeigt und besteht aus mehreren Rohren 50 und 51, die durch die obere und untere Lochplatte 29» 36 laufen, nicht entlang den Zentrifugen zwischen den Lochplatten. Man beschränkt sich also auf ein Kühlsystem pro Kolonne anstelle von einem pro Zentrifuge.The cooling system is shown in Fig. 5 and consists of several tubes 50 and 51 which pass through the upper and lower perforated plate 29 » 36 run, not along the centrifuges between the perforated plates. So you limit yourself to one cooling system per column instead of one per centrifuge.
Vorzugsweise sind nur die Zentrifugen, die dem KolonneneinlaufOnly the centrifuges that are connected to the column inlet are preferred
versehen am nächsten liegen, mit Perforierungen 50/. Zweckmäßigerwelse wird im Außengehäuse ein Druckmesser angebracht, tier ein evtl. Stehenbleiben einer oder mehrerer Zentrifugen anzeigt. Der Grund ist, daß eine Zentrifugeneinheit, die stehengeblieben ist, größere Leckage verursacht als eine rotierende. Die obere Lochplatte 36.hat ein Loch für jede Zentrifugeneinheit 38 und das genannte Loch hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser des Zentrifugenzylinders. Der Magnetlagerstatorprovided closest to each other, with perforations 50 /. Appropriate catfish if a pressure gauge is attached in the outer housing, Indicates that one or more centrifuges have stopped. The reason is that a centrifuge unit that has stopped causes greater leakage than a rotating one. The upper perforated plate 36. Has a hole for each centrifuge unit 38 and that said hole has a diameter which is slightly larger than the diameter of the centrifuge cylinder. The magnetic bearing stator
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' ORIGINAL INSPECTED ' ORIGINAL INSPECTED
(bei 22) der Zentrifugeneinheit hat einen größeren Durchmesser als das genannte Loch und ist an der Oberseite der oberen Platte (Fig. 1) festgeschraubt. Der Halter für die stationären Innenteile der Zentrifugeneinheit ist an der oberen Seite der oberen Lochplatte oder an dem genannten Magnetlagerstator festgeschraubt. Der Antriebsmotor (12, 13) der Zentrifugeneinheit, Lagerschild (18) und Lagerschale sind an der unteren Lochplatte 29 (Fig. 1) befestigt. Die vertikal angeordneten Zentrifugeneinheiten werden zweckmäßigerweise in quergehenden, parallelen Reihen (Fig. 3) in dem Kolonnengehäuse angeordnet und so verbunden, daß die Zentrifugeneinheiten ein und derselben Reihe Uranhexafluorid mit nahezu demselben Anreicherungsgrad bearbeiten. Sammelrohre (46, 47) für Uranhexafluorid (Fig. 4) mit im wesentlichen gleichen Anreicherungsgrad laufen parallel zu den genannten Reihen. Die kürzeste der genannten Reihen an der einen Seite (11, Fig. 4) des Kolonnengehäuses enthält eine oder mehrere Zentrifugeneinheiten, die Uranhexafluorid. des niedrigst vorkommenden Anreicherungsgrades bearbeiten, und eine Rohrleitung von diesen Einheiten geht durch die Wand des Kolonnengehäuses zu der äußeren Hauptleitung für verarmtes Uran (49, Fig. 4). Die kurze Reihe (1), die der genannten Reihe (11) gegenüberliegt, ist auf analoge Weise mit der äußeren Hauptleitung für angereichertes Uran (48, Fig. 4) verbunden, und zumindest eine der langen Reihen (3-8), die etwa in der Mitte zwischen den genannten kurzen Reihen liegt, enthält eine Anzahl Zentrifugeneinheiten, die über die Rohrleitung 45 mit der äußeren(at 22) the centrifuge unit has a larger diameter than said hole and is screwed to the top of the top plate (Fig. 1). The holder for the stationary Internal parts of the centrifuge unit are on the upper side of the upper perforated plate or on the aforementioned magnetic bearing stator screwed tight. The drive motor (12, 13) of the centrifuge unit, bearing plate (18) and bearing shell are on the lower Perforated plate 29 (Fig. 1) attached. The vertically arranged centrifuge units are expediently in transverse, parallel rows (Fig. 3) arranged in the column housing and connected so that the centrifuge units one and the same Process the uranium hexafluoride series with almost the same degree of enrichment. Collecting pipes (46, 47) for uranium hexafluoride (Fig. 4) with essentially the same degree of enrichment run parallel to the series mentioned. The shortest of the series mentioned on one side (11, Fig. 4) of the column housing contains one or more centrifuge units, the uranium hexafluoride. of the lowest possible enrichment level, and piping from these units goes through the wall of the Column housing to the outer main line for depleted uranium (49, Fig. 4). The short row (1), that of the mentioned row (11) is connected in an analogous manner to the outer main line for enriched uranium (48, Fig. 4), and at least one of the long rows (3-8), which lies approximately in the middle between said short rows, contains a number Centrifuge units, which via the pipe 45 with the outer
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Hauptleitung für die Zuleitung von Uranhexafluorid mit einem dem Ausgangsmaterial entsprechenden IsotopengehaltTCrbunden sind.Main line for the supply of uranium hexafluoride with a isotope content of TCrbonds corresponding to the starting material are.
Die Erfindung kann auf vielerlei Weise im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche variiert werden.The invention can be implemented in many ways within the scope of the following Claims are varied.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHJ | Non-payment of the annual fee |