DE2842950A1 - COLUMNS FOR EXTRACTION WITH THE AID OF A SOLVENT - Google Patents
COLUMNS FOR EXTRACTION WITH THE AID OF A SOLVENTInfo
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British Nuclear Fuels Limited, Risley, Warrington, Cheshire, EnglandBritish Nuclear Fuels Limited, Risley, Warrington, Cheshire, England
Kolonnen zur Extraktion mit Hilfe eines LösungsmittelsColumns for extraction with the aid of a solvent
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Die Erfindung betrifft gepulste Kolonnen, die bei Extraktionsverfahren mit Hilfe eines Lösungsmittels, die mit der Kernindustrie zusammenhängen, benutzt werden, und insbesondere gepulste Kolonnen die bei den Extraktionsverfahren mit Hilfe eines Lösungsmittels bei der Aufbereitung von bestrahltem Kernbrennstoffmaterial benutzt werden, um wiederverwendbares Kernbrennstoffmaterial von Spaltprodukten zu trennen.The invention relates to pulsed columns that are used in extraction processes with the help of a solvent related to the nuclear industry, and in particular pulsed columns which help in the extraction process a solvent used in the reprocessing of irradiated nuclear fuel material to make it reusable Separate nuclear fuel material from fission products.
Eine Art von gepulsten Kolonnen, die in Wiederaufbereitungsanlagen für bestrahltes Kernbrennstoffmaterial benutzt werden, weist ein senkrechtes Rohr auf, das gelochte horizontale Platten enthält. Man läßt die Flüssigkeit in der Kolonne pulsieren, wodurch die disperse Phase durch die Öffnungen in der Platte getrieben wird, wobei sie Blasen bildet. Das Pulsieren treibt die Blasen durch Löcher in aufeinanderfolgenden Platten während sie in der Kolonne nach oben oder unten steigen. Die Platten in den Kolonnen befinden sich im Abstand voneinander und sind in ihrer Lage mit Hilfe von Verbindungsstangen festgehalten und werden durch Zwischenplatten-Abstandhalter getrennt. A type of pulsed column used in reprocessing plants for irradiated nuclear fuel material, has a vertical tube containing perforated horizontal plates. The liquid is left in the column pulsate, forcing the disperse phase through the openings in the plate, forming bubbles. The pulsation drives the bubbles through holes in successive plates as they rise or fall in the column. The plates in the columns are spaced from each other and are in position with the help of connecting rods and are separated by spacers between the plates.
In einer Anlage zur Wiederaufbereitung verbrauchten Oxyd-Kernbrennstoffmaterials, das größere Mengen spaltbaren Materials enthält als der Brennstoff aus früheren Kernkraftanlagen muß die Kritikalität genauer gesteuert bzw. überwacht werden. Eine Beherrschung der Kritikalität kann durch Beschränkung der Gefäßabmessungen oder durch Begrenzung derIn a plant for the reprocessing of spent oxide nuclear fuel material, which contains greater amounts of fissile material than the fuel from previous nuclear power plants the criticality must be controlled or monitored more precisely. Mastery of criticality can be achieved through restriction the vessel dimensions or by limiting the
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Masse oder der Konzentration des vorhandenen spaltbaren Materials erreicht werden. Um die Wiederaufbereitungskapazität, die in modernen Kernkraftprogrammen gefordert wird, zu erreichen, sind Kolonnen mit größeren Durchmessern nötig. In diesen Kolonnen mit größeren Durchmessern wird die Beherrschung der Kritikalität durch sorgfältige Steuerung der Masse oder der Konzentration des spaltbaren Materials erreicht. Da die Kolonnen mit größerem Durchmesser nicht durch ihre Abmessungen allein sicher vor Kritikalitäts-Exkursionen im Falle eines Versagens des Massen- und/ oder Konzentrationssteuersystems wären, was eine Anreicherung spaltbaren Materials erlauben würde, müssen andere Mittel für die Beherrschung der Kritikalität vorgesehen werden, wenn die Kolonnen mit größerem Durchmesser den Sicherheitsgrad, der in der Kernindustrie erwartet wird, erreichen sollen.Mass or concentration of the existing fissile material can be achieved. To the reprocessing capacity demanded in modern nuclear power programs is to achieve, columns with larger diameters are necessary. In these columns with larger diameters mastering criticality by carefully controlling the mass or concentration of fissile material achieved. Since the columns with a larger diameter are not safe from criticality excursions just because of their dimensions in the event of a failure of the mass and / or concentration control system, what would be an enrichment fissile material, other means of controlling criticality must be provided, if the larger diameter columns should achieve the level of safety expected in the nuclear industry.
Gemäß der Erfindung weist eine gepulste Kolonne zum Gebrauch bei Extraktionsverfahren mit Hilfe eines Lösungsmittels eine senkrechte Röhre auf, die senkrecht im Abstand voneinander befindliche, gelochte Platten enthält, wobei die horizontalen Platten durch Zwischenplatten-Abstandshalter getrennt sind, die aus metallischem, neutronenabsorbierendem Material hergestellt sind.According to the invention, a pulsed column for use in extraction processes with the aid of a solvent comprises a vertical tube containing vertically spaced, perforated plates, the horizontal Plates are separated by intermediate plate spacers made of metallic, neutron absorbing material are.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zwischenplatten-Abstandshalter aus Stahl, der zulegiertes Bor enthält, gebildet,In a preferred embodiment, the intermediate plate are spacers made of steel containing alloyed boron,
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Das zulegierte Bor kann wit B ' angereichert sein, um die Neutronenabsorptionskapazität der Abstandshalter zu erhöhen und somit die maximale Konzentration spaltbaren Materials, das sicher durch die Kolonne behandelt werden kann, zu erhöhen, Bis zu 1 Gewichtsprozent Bor mit der natürlichen Häufigkeitsverteilung der Isotope kann in den rostfreien Stahl eingebracht worden sein. Rostfreier Stahl, der angereichertes Bor (90% B ) enthält, ist wirkungsvoller als rostfreier Stahl, der natürliches Bor enthält und eine so geringe Menge wie 0,1 Gewichtsprozent angereicherten Bors im rostfreien Stahl kann die gewünschte Neutronenabsorptionskapazität ergeben.The added boron can be enriched with B 'in order to increase the neutron absorption capacity of the spacers and thus the maximum concentration of fissile material that can be safely treated by the column. Up to 1 percent by weight of boron with the natural frequency distribution of the isotopes can be in the stainless steel have been introduced. Stainless steel containing enriched boron (90% B) is more effective than stainless steel containing natural boron, and as little as 0.1% by weight of enriched boron in the stainless steel can give the desired neutron absorption capacity.
Andere metallische neutronenabsorbierende Materialien, die benutzt werden können um die Zwischenplatten-Abstandshalter herzustellen, sind unter anderem rostfreie Stähle, die Gadolinium enthalten, Hafniummetall oder Hafniumlegierung«^· Other metallic neutron absorbing materials that can be used to make the shim spacers include stainless steels containing gadolinium, hafnium metal, or hafnium alloy.
Der Zwischenplatten-Abstandshalter kann in der Form einer Spirale, in der Form konzentrischer Ringe, die durch radiale Glieder getrennt sind oder in der Form flacher Platten, die in Form eines Eierkastens zusammengeschweißt sind, sein.The intermediate plate spacer can be in the form of a spiral, in the form of concentric rings, through radial Links are separate or in the form of flat plates welded together in the shape of an egg box.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, auf die wegen ihrer großen Klarheit und Übersichtlichkeit bezüglich der Offenbarung ausdrücklich hin-In the following the invention will be described with reference to the attached Drawings which, because of their great clarity and clarity with regard to the disclosure, are expressly
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gewiesen wird, näher erläutert« Es zeigenis instructed, explained in more detail «Show it
Figur 1 einen Querschnitt eines Teils einer gepulsten Kolonne, die bei einem Extraktionsverfahren mit Hilfe eines Lösungsmittels zur Wiederaufbereitung bestrahlten Kernbrennstoffmaterials benutzt wird, um wiederverwendbares Kernbrennstoffmaterial von Spaltprodukten zu trennen;FIG. 1 shows a cross section of part of a pulsed column which is used in an extraction process with Using a solvent for reprocessing irradiated nuclear fuel material, to separate reusable nuclear fuel material from fission products;
Figur 2 einen Querschnitt an der Linie II-II der Figur 1;FIG. 2 shows a cross section on the line II-II of FIG. 1;
Figur 3 einen vergrößerten Querschnitt einer gepulsten Kolonne an der Linie III-III der Figur 2 undFigure 3 is an enlarged cross section of a pulsed Column on the line III-III of Figure 2 and
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und 5 Aufsichten weiterer Ausführungsformen der Zwischenplatten-Abstandshalter. and FIG. 5 top views of further embodiments of the intermediate plate spacers.
Die in Figur 1 gezeigte gepulste Kolonne hat ein zylindrisches äußeres Gehäuse 1. Innerhalb des Gehäuses 1 sind Unteranordnungen 2, 3, 4 angeordnet, die senkrecht innerhalb des Gehäuses angebracht sind, um den Füllkörper der gepulsten Kolonne zu bilden. Jede Unteranordnung hat obere und untere Endteile 5,6, die durch eine zentrale Haltestrebe 7 miteinander verbunden sind, und neun kleinere Haltestangen 8. Die Haltestangen 7 und können mit den Endteilen 5 und 6 durch Muttern oder durch Schweißen verbunden sein. In regelmäßigen Abständen entlang der Haltestangen befinden sich mit öffnungen versehene horizon-The pulsed column shown in FIG. 1 has a cylindrical outer housing 1. Within the housing 1 there are sub-assemblies 2, 3, 4 arranged vertically within the housing are attached to form the packing of the pulsed column. Each sub-assembly has upper and lower end portions 5,6, which are connected to one another by a central support strut 7, and nine smaller support rods 8. The support rods 7 and can with the end parts 5 and 6 by nuts or by Welding be connected. At regular intervals along the handrails are horizontal openings provided with
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tale Düsenplatten 9, die aus rostfreiem Stahl hergestellt sind. Die Öffnungen in den Düsenplatten 9 (die in der Zeichnung zur Erhöhung der Übersichtlichkeit weggelassen wurden) v/erden durch die Platten gelocht und diese öffnungen bilden die Düsen. Der freie Bereich der Düsenplatten umfaßt ungefähr 22% der Gesamtfläche der Platte. In einer typischen Platte mit 30 cm (12 inch) Durchmesser sind die öffnungen H,5 mm (3/16'') -Löcher, die auf einem dreieckigen 9 mm - (3/8lf) -Oittermaß über den ganzen Bereich der platte gelocht sind. Jede Platte 9 hat größere öffnungen die durch sie hindurchgebohrt sind mit etwas größerem Durchmesser als die Haltestangen 7, 8, die durch diese größeren Öffnungen hindurchgehen. Nahe dem oberen Endteil 5 jeder Unteranordnung befindet sich eine jalousieartige Platte 10 mit sechs jalousieartigen Teilen H5 die aus der Platte ausgeschnitten sind und so gebogen sind, daß sie sich von der Platte nach unten erstrekken. Eine ähnliche jalousieartige Platte 12 mit jalousieartigen Teilen 13 ist am entgegengesetzten Ende der Unteranordnung angeordnet und befindet sich im Abstand vom unteren Endteil 6 durch eine Platte 9a, die völlig wie die oben beschriebenen Platten 9 ausgebildet ist. Die jalousieartigen Platten 10, stellen eine angemessene Mischung der durch die Kolonne hindurchgehenden Flüssigkeiten sicher. Die Platten 9 in der Kolonne werden durch Zwischenplatten-Abstandshalter aus metallischem, neutronenabsorbierendem Material getrennt. Die Abstandshalter sind als Ganzes in Figur 1 mit dem Bezugszeichen lh bezeichnettale nozzle plates 9 made of stainless steel. The openings in the nozzle plates 9 (which have been omitted in the drawing to increase clarity) are perforated through the plates and these openings form the nozzles. The free area of the nozzle plates comprises approximately 22% of the total area of the plate. In a typical plate with 30 cm (12 inches) in diameter, the openings H, 5 mm (3/16 '') F holes, on a triangular 9 mm - (lf 3/8) -Oittermaß over the entire region of the p latte are perforated. Each plate 9 has larger openings that are drilled through it with a slightly larger diameter than the holding rods 7, 8, which pass through these larger openings. Near the upper end part 5 of each sub-assembly is a louvered plate 10 having six louvered parts H 5 which are cut from the sheet and are bent so that they extend from the plate downward. A similar louvre-like plate 12 with louvre-like parts 13 is arranged at the opposite end of the subassembly and is spaced from the lower end part 6 by a plate 9a which is completely like the plates 9 described above. The louvre-like panels 10 ensure adequate mixing of the liquids passing through the column. The plates 9 in the column are separated by intermediate plate spacers made of metallic, neutron absorbing material. The spacers are designated as a whole in FIG. 1 with the reference symbol lh
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und werden nachfolgend mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 beschrieben. Die Platte unmittelbar oberhalb jedes Abstandshalters I^ ruht auf der oberen Oberfläche des Abstandshalters. Der w-i ttenberei ch des Abstandshalters 15, der unmittelbar an das untere Endteil 6 jeder Unteranordnung angrenzt, ist weggeschnitten um um die Frhebung 16 in dem unteren Endteil 6 zu passen, die eine Futter 17 beherbergt, die die zentrale Haltestange mit dem Endteil verbindet. Die Abstandshalter 18 unmittelbar unterhalb der jalousieartigen Platten 10, sind weggeschnitten, so daß sie nicht mit den jalousieartigen Lamellen 11 und 13 in Berührung kommen.and are discussed in more detail below with reference to FIG FIGS. 2 to 5 are described. The plate immediately above each spacer I ^ rests on the top surface of the spacer. The w-i tten area of the spacer 15, which immediately adjoins the lower end portion 6 of each subassembly is cut away around the elevation 16 in the lower one End part 6 which houses a chuck 17 which connects the central support rod to the end part. The spacers 18 immediately below the shutter-like panels 10, are cut away so they don't clutter with the blinds Lamellae 11 and 13 come into contact.
Mehrere Unteranordnungen, die senkrecht innen im äußeren Oehäuse 1 gestapelt sind, bilden die gepulste Kolonne. Die Endteile 5 und 6 jeder Unteranordnung haben öffnungen (nicht gezeigt), die es einer Flüssigkeit erlauben, von einer Unteranordnung zur nächsten zu gelangen und sie haben einen sich nach außen erstreckenden ringförmigen Flansch 19 und 20 um ihren Umfang. Wenn die Unteranordnungen in der Säule gestapelt werden, berührt der obere Rand des Flansches 19 auf dem oberen Fndteil 5 der einen Unteranordnung den unteren Rand des Flansches 20 des unteren Endteils 6 der unmittelbar darüber befindlichen Unteranordnung. So wird ein Raum 21 zwischen den Fndteilen 5 und 6 freigelassen, der durch die Flansche 19 und 20 umgrenzt ist. Die kleineren Haltestangen 8 erstrecken sich durch das untere Endteil 6 und in den Raum 21. Ein Füllkörper 22 aus metallischemSeveral sub-assemblies perpendicular to the inside of the outer housing 1 are stacked, form the pulsed column. The end portions 5 and 6 of each subassembly have openings (not shown), which allow a liquid to pass from one subassembly to the next and they follow one another outwardly extending annular flange 19 and 20 around its periphery. When the subassemblies are stacked in the column, the upper edge of the flange 19 on the upper Fndteil 5 of the one subassembly touches the lower edge of the flange 20 of the lower end part 6 of the sub-assembly immediately above it. A space 21 is thus left free between the end parts 5 and 6, which space is delimited by the flanges 19 and 20. The smaller support rods 8 extend through the lower end part 6 and into the space 21. A filler body 22 made of metallic
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neutronenabsorbierendem Material ist im Raum 21 vorgesehen.Neutron absorbing material is provided in space 21.
Unter Bezugnahme auf Figur 2 und 3 werden die Zwischenplatten-Abstandshalter mehr im einzelnen erläutert. Die Zeichnungen zeigen die zentrale Haltestange 7 und die kleineren Faltestangen und die Düsenplatte 9. nie Öffnungen in der Düsenplatte sind nicht gezeigt. Der Zwischenplatten-Abstandshalter Ik ist als ein spiralförmiger Streifen gezeigt, dessen eines Ende um die zentrale Haltestange 7 gewickelt ist. IJm die Herstellung der Spirale zu erleichtern, kann die zentrale Haltestange um ein weniges von der Mittenachse der Platten 9 versetzt sein. Die Spirale wird dadurch erzeugt, daß ein Streifen neutronenabsorbierenden Materials, wie rostfreier Stahl, der bis zu 1 Gewichtsprozent, z.B. 0,5 Gewichtsprozent, Bor enthält, spiralförmig aufgewickelt wird.Das äußere Ende 23 des Streifens ist so geformt, daß es um eine der äußeren kleineren Verbindungsstangen 8 paßt. Die äußere Windung der Spirale ist vom Punkt X bis zu ihrem Mußeren Ende 23 um die Mittenachse der Unteranordnung kreisförmig. Um die Unteranordnungen zusammenzustellen, werden die Haltestangen an einem der Endteile eingepaßt und Abstandshalter und Platten werden abwechselnd auf die Haltestangen gebracht. Die Abstandshalter und Platten passen gleitend auf die Haltestangen und werden nicht mechanisch miteinander verbunden. Wenn die erforderliche Zahl von Platten und Abstandshaltern angebracht worden sind, wird das andere Endteil angebracht und die Haltestangen damit verbunden.Referring to Figures 2 and 3, the interposer spacers will be discussed in greater detail. The drawings show the central holding rod 7 and the smaller folding rods and the nozzle plate 9. Never openings in the nozzle plate are not shown. The intermediate plate spacer Ik is shown as a spiral strip, one end of which is wrapped around the central support rod 7. In order to facilitate the manufacture of the spiral, the central holding rod can be offset a little from the center axis of the plates 9. The spiral is created by spiraling a strip of neutron absorbing material such as stainless steel containing up to 1 weight percent, e.g. 0.5 weight percent, boron. The outer end 23 of the strip is shaped to wrap around one of the outer smaller connecting rods 8 fits. The outer turn of the spiral is circular from point X to its outer end 23 about the central axis of the subassembly. To assemble the subassemblies, the support rods are fitted at one of the end portions and spacers and plates are alternately placed on the support rods. The spacers and plates slide onto the support bars and are not mechanically interconnected. When the required number of plates and spacers have been attached, the other end piece is attached and the support bars are connected to it.
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Der spiralförmig gewickelte Abstandshalter 17 der oben beschrieben wurde ist die bevorzugte Form, da er verhältnismäßig, einfach herzustellen ist. Zwei andere Formen sind in den Figuren k und 5 gezeigt. Die in Figur k gezeigte Form hat zwei konzentrische Ringe 2k und 25 aus neutronenabsorbierendem Material und vier radiale Glieder 26, die aus dem gleichen Material sind und die Ringe verbinden. Um diesen Abstandshalter aufzubauen, müssen die radialen Glieder 26 an die Ringe 2k und 25 angeschweißt werden.The spirally wound spacer 17 described above is the preferred shape because it is relatively easy to manufacture. Two other shapes are shown in Figures k and 5. The shape shown in Figure k has two concentric rings 2k and 25 made of neutron absorbing material and four radial members 26 made of the same material and connecting the rings. In order to build up this spacer, the radial members 26 must be welded to the rings 2k and 25.
Die andere Form eines Abstandshalters weist vier flache Platten 27, 28, 29 und 30 auf, die in der Form einer Eierschachtel, wie in Figur 5 gezeigt, zusammengeschweißt sind. Beide dieser alternativen Formen von Abstandshaltern erfordern während ihrer Herstellung eine Schweißung und sie sind daher schwieriger herzustellen als der bevorzugte spiralförmige Abstandshalter. The other form of spacer has four flat plates 27, 28, 29 and 30, which are in the shape of an egg box, as shown in Figure 5, are welded together. Both of these alternative forms of spacers require during weld them to their manufacture and are therefore more difficult to manufacture than the preferred helical spacer.
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DE2923870A1 (en) * | 1979-06-13 | 1980-12-18 | Nukem Gmbh | COLUMN, ESPECIALLY EXTRACTION COLUMN, FOR SPLIT AND / OR FERTILIZERS |
DE2941608A1 (en) * | 1979-10-13 | 1981-04-23 | Nukem Gmbh, 6450 Hanau | EXTRACTION COLUMN FOR SPLIT AND / OR FERTILIZERS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5461072A (en) | 1979-05-17 |
FR2404900B1 (en) | 1984-02-10 |
GB2007010A (en) | 1979-05-10 |
FR2404900A1 (en) | 1979-04-27 |
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