DE2746871C1 - Method and device for operating a separation cascade for separating gaseous substance mixtures, in particular isotope mixtures - Google Patents

Method and device for operating a separation cascade for separating gaseous substance mixtures, in particular isotope mixtures

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DE2746871C1
DE2746871C1 DE19772746871 DE2746871A DE2746871C1 DE 2746871 C1 DE2746871 C1 DE 2746871C1 DE 19772746871 DE19772746871 DE 19772746871 DE 2746871 A DE2746871 A DE 2746871A DE 2746871 C1 DE2746871 C1 DE 2746871C1
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    • B01DSEPARATION
    • B01D59/00Separation of different isotopes of the same chemical element
    • B01D59/20Separation by centrifuging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/24Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by centrifugal force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04BCENTRIFUGES
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    • B04B5/08Centrifuges for separating predominantly gaseous mixtures

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Description

trifugencharakteristik, ζ. B. bei einer vom Kunden gewünschten Produktkcnzentration von 2ß°/o U 235 die Tailskonzentration ohne nennenswerte Verluste an Trennarbeit stufenlos zwischen 0,2% und 03% U 235 einzustellen.trifle characteristics, ζ. B. with a product concentration of 20 ° / o U 235 desired by the customer, the tail concentration can be continuously adjusted between 0.2% and 03% U 235 without significant loss of separation work.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

1010

1515th

2020th

2525th

3030th

4040

4545

5050

5555

6060

Claims (2)

1 2 (—) und die Tail-Strömung mit gepunkteten (...) Linien Patentansprüche: veranschaulicht Die einzelnen Zentrifugen sind mit Z bezeichnet1 2 (-) and the tail flow with dotted (...) lines Patent claims: illustrates the individual centrifuges are marked with Z. 1. Verfahren zum Betreiben einer Trennkaskade Zentrifugenkaskaden werden in der Regel so auszum Trennen gasförmiger Stoffgemische, insbeson- 5 gelegt, daß sich bei vorgegebenen Trennarbeits- und dere von Isotopengemischen, in eine leichtere und in Natururankosten für die Tailskonzentration ein optieine schwerere Fraktion, bei dem das Stoffgemisch maler Warf ergibt Es wäre nun aus wirtschaftlichen über eine Kaskaden-Grundstufe und — bezogen auf Gründen von Vorteil, wenn — unabhängig vui der die leichtere Fraktion — mehrere Anreicherungs- geforderten Produktkenzentration — bei Preis- und Abreicherungsstufen getrennt und dem leichten io Schwankungen für das Natururan auch die zugehörige und dem schweren Kaskadenausgang zugeführt optimale Tailskonzentration eingestellt werden könnwird, dadurch gekennzeichnet, daßdaszu te. Das heißt, daß z.B. bei Preiserhöhungen für das trennende Stoffgemisch in zwei regelbare Teilströ- Natururan die Tailskonzentration an dem leichteren me (5 u. 8 oder 5 u. 9) aufgeteilt wird, und daß der C'ranisotop U 235 entsprechend erniedrigt werden eine Teilstrom (5) in die Grundstufe (1) und der an- 15 kann. Dadurch könnte eine Kostenerhöhung für den dere (8 bzw. 9) in eine dieser benachbarten Anrei- Rohstoff Uran mindestens teilweise durch eine bessecherungs-oderAbreicherungsstufe(2bzw.3)eingere Ausnutzung des darin enthaltenen Wertstoffes speist wird nach Maßgabe der einzuhaltenden Kon- U 235 kompensiert werden.1. Method for operating a separating cascade Centrifuge cascades are usually designed in this way Separation of gaseous mixtures of substances, in particular, that with given separation work and one of isotope mixtures, one optieine in a lighter one and in natural uranium costs for the tail concentration heavier fraction, in which the mixture of substances gives painter Warf It would now be from economic via a cascade basic level and - based on reasons advantageous if - independently vui der the lighter fraction - several product concentrations required for enrichment - at price and levels of depletion separately and the slight fluctuations for the natural uranium also the associated and fed to the heavy cascade outlet, optimum tail concentration can be set, characterized in that the to te. This means that, for example, in the event of price increases for the separating substance mixture in two controllable partial flows natural uranium the tail concentration on the lighter one me (5 and 8 or 5 and 9) and that the C'ran isotope U 235 is lowered accordingly a partial flow (5) in the basic level (1) and the 15 can. This could result in a cost increase for the Its (8 or 9) are fed into one of these neighboring enrichment raw material uranium at least partially through an improvement or depletion stage (2 or 3) Utilization of the recyclable material contained therein will be compensated in accordance with the compliance with U 235. zentration der am schweren Kaskaden-Ausgang (7) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Veranfallenden Fraktion, während der einzuspeisende 20 fahren zu schaffen, das den Betrieb einer Trennkaskade Gesamtstrom (4) nach Maßgabe der am leichten der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern geKaskaden-Ausgang (6) einzuhaltenden Konzentra- stattet, daß auch eine Variation der Tailskonzentration tion der leichten Fraktion eingestellt wird. ermöglicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe werden diecentering of the heavy cascade output (7) The invention is based on the object of a Fraction during the 20 drive to be fed in to create the operation of a separation cascade Total current (4) in accordance with the cascade output that is easy to improve as described above (6) The concentration to be observed also allows for a variation in the tail concentration tion of the light fraction is discontinued. is made possible. To solve this problem, the 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Maßnahnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für 25 men vorgeschlagen, die zur Durchführung des Verfahdie Zufuhr des Stoffgemisches arei parallel geschal- rens notwendige Votrichtung ist Gegenstand von Antete und mit Durchflußregelventilen (10,11,12) aus- sprach 2.2. Device for performing the method in the characterizing part of claim 1 contained measure Claim 1, characterized in that proposed for 25 men to carry out the method The supply of the mixture of substances is the subject of Antete and with flow control valves (10, 11, 12) pronounced 2. gestattete Speiseleitungen (5,8, 9) vorgesehen sind. Dadurch kann die Tailskonzentration ebenfalls stu-Permitted feed lines (5, 8, 9) are provided. As a result, the tail concentration can also be von denen eine zur Kaskaden-Grundstufe (1) und die fenlos geregelt werden. Speist man z.B. außer in die beiden anderen zu einer Anreicherungs- und einer 30 Grundstufe einen Teil des Kaskadenfeed in die benach-Abreicherungsstufe(2,3)führen. barte Anreicherungsstufe, so erniedrigt sich die Tailsone of which is for the basic cascade level (1) and one that is regulated without windows. For example, if you eat in addition to the the other two lead part of the cascade feed to an enrichment and a basic level in the adjacent depletion level (2,3). At the enrichment level, the tails are degraded konzentration bezüglich ihres Anteils an der leichten Komponente, während die gewünschte Produktkonzen-concentration in terms of its proportion of the light component, while the desired product concentration tration durch entsprechende Einstellung des Gesamt-tration by setting the overall 35 feed aufrechterhalten werden kann.35 feed can be sustained. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Skizze erläutert:An exemplary embodiment of the invention is explained below using a schematic sketch: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- Die F i g. 2 zeigt eine Zentrifugenk'-skade, bestehendThe invention relates to a method and a prior art. 2 shows a centrifugal skade consisting richtung zum Betreiben einer Trennkaskade zum Tren- aus einer Grundstufe 1 und mehreren Anreicherungsnen gasförmiger Stoffgemische, insbesondere von Iso- 40 und Abreicherungsstufen 2a bis 2n bzw. 3a bis 3n, wobei topengemischen, in eine leichtere und in eine schwerere die Stufen aus jeweils einer unterschiedlichen Zahl von Fraktion, bei denen das Stoffgemisch über eine Kaska- parallel geschalteten Einzelzentrifugen oder zu einer den-Grundstufe und — bezogen auf die leichtere Frak- Gruppe zusammengefaßten Zentrifugeneinheiten zution — mehrere Anreicherungs- und Abreicherungsstu- sammengesetzt sind.Direction for operating a separating cascade for separating from a basic level 1 and several enrichment races gaseous substance mixtures, in particular from iso-40 and depletion stages 2a to 2n or 3a to 3n, where Mixing the pots, in a lighter and in a heavier one the stages from each a different number of Fraction in which the mixture of substances is transferred to a cascading single centrifuge connected in parallel or to a den basic level and - based on the lighter Frak group - combined centrifuge units zution - several enrichment and depletion studies are made up. fen getrennt und dem leichten und dem schweren Kas- 45 Normalerweise wird das zu trennende Stoffgemisch kadenausgang zugeführt wird. Uranhexafluorid (UF6) über die Leitungen 4 und 5 der45 Normally the mixture of substances to be separated is fed to the light and heavy casks. Uranium hexafluoride (UF 6 ) via lines 4 and 5 of the Die Urananreicherung wird gewöhnlich in einer oder Grundstufe 1 zugeführt und in leichtere und schwerere mehreren Kaskaden durchgeführt. Dabei besteht eine Gemische aufgeteilt, worauf das leichtere Gemisch der Kaskade aus einer Grundstufe, in die das Stoffgemisch ersten Anreicherungsstufe 2a und das schwerere Gegj eingespeist wird, und mehreren Anreicherungs- und Ab- 50 misch der ersten Abreicherungsstufe 3a zugeführt wirdThe uranium enrichment is usually supplied in one or basic level 1 and in lighter and heavier ones carried out several cascades. There is a mixture divided, whereupon the lighter mixture of the Cascade from a basic level, in which the mixture of substances first enrichment level 2a and the heavier Gegj is fed, and several enrichment and mixing 50 of the first depletion stage 3a is fed ij, reicherungsstufen, wobei sich die einzelnen Stufen aus usw. Die Zahl und Größe der Stufen wird so gewählt,ij, enrichment levels, whereby the individual levels are made up of, etc. The number and size of the levels is chosen in such a way that p einer Vielzahl parallel geschalteter Trennapparate, z. B. daß man am leichten Kaskaden-Ausgang 6 ein Produktp a large number of separating devices connected in parallel, e.g. B. that at the easy cascade output 6 a product § Gaszentrifugen, zusammensetzen. Eine Kaskadenschal- erhält, dessen U 235-Konzentration z. B. zwischen 1% § Gas centrifuges. A cascade scarf, whose U 235 concentration z. B. between 1% ^ tung dieser Art ist z. B. in der anliegenden F i g. 1 darge- und 4% eingestellt werden kann bei annähernd konstan-^ tion of this type is z. B. in the attached FIG. 1 shown and 4% can be set with an almost constant "0: stellt· 55 ter U 235-Konzentration von z. B. 0,25% am schweren "0: represents · 55th U 235 concentration of z. B. 0.25% heavier ·;:· Zentrifugenkaskaden zur Anreicherung von Natur- Kaskaden-Ausgang 7.·;: · Centrifuge cascades to enrich the natural cascade output 7. |i uran haben bei vorgegebener Charakteristik der Zentri- Will man nun aus den bereits erwähnten Gründen die| i uran have the given characteristics of the centri Π fugen die Eigenschaft, daß die Zusammensetzung des U 235-Tailskonzentration am schweren Kaskaden-Aus-Π add the property that the composition of the U 235 tail concentration at the heavy cascade output ;, Isotopengemisches am leichten Kaskadenausgang (Pro- gang 7 z. B. erniedrigen, so wird wenigstens ein Teil des;, Isotope mixture at the easy cascade output (e.g. lower process 7, then at least part of the £ duktkonzentration P) durch Variation der Stoffgemisch- eo einzuspeisenden Stoffgemisches auf die Leitung 8 abge-Product concentration P) by varying the mixture of substances to be fed into the line 8 ■;i zufuhr (Kaskadenfeed F) in einem weiten Bereich gere- zweigt und der ersten Anreicherungsstufe 2a zugeführt.■; i supply (cascade feed F) branched over a wide area and supplied to the first enrichment stage 2a. {■. gelt werden kann, während die Zusammensetzung des Dadurch wird die Zahl der Abreicherungsstufen quasi {■. can be applied while the composition of the thereby the number of depletion stages quasi ; Isotopengemisches am schweren Kaskadenausgang erhöht. Im umgekehrten Fall wird wenigstens ein Teil-; Isotope mixture increased at the heavy cascade exit. In the opposite case, at least a partial ,Λ (Tailskonzentration T)sich dabei nur wenig ändert. Da- strom über die Leitung 9 in die erste Abreicherungsstu-, Λ (tail concentration T) changes only slightly. Da- stream via line 9 into the first depletion stage ;! durch ist es möglich, den Kundenwünschen im Hinblick bS fe 3a geleitet. Mit den Regelventilen 10,11, 12 und den;! through it is possible to pass the customer's wishes with regard to bS fe 3a. With the control valves 10, 11, 12 and the auf unterschiedliche Produktkonzentrationen iiachzu- Druckmeßgeräten 13,14,15 können die Teilströme stu-the partial flows can be measured on different product concentrations according to pressure measuring devices 13,14,15 -\ kommen. In der Figur ist die Feed-Strömung it durchge- fenlos eingestellt und überwacht werden. - \ come. In the figure, the feed flow is continuously adjusted and monitored. .; zogenen (—), die Produkt-Strömung mit gestrichelten Diese Methode gestattet es bei entsprechender Zen-.; drawn (-), the product flow with dashed
DE19772746871 1977-10-19 1977-10-19 Method and device for operating a separation cascade for separating gaseous substance mixtures, in particular isotope mixtures Expired DE2746871C1 (en)

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