DE3321823C1 - Verfahren zur stufenlosen Einstellung der U235-Konzentration einer schweren Fraktion fuer den Betrieb von Gaszentrifugenkaskaden zur Trennung der Uranisotope und Kaskade zur Durchfuehrung der Verfahren - Google Patents
Verfahren zur stufenlosen Einstellung der U235-Konzentration einer schweren Fraktion fuer den Betrieb von Gaszentrifugenkaskaden zur Trennung der Uranisotope und Kaskade zur Durchfuehrung der VerfahrenInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D59/00—Separation of different isotopes of the same chemical element
- B01D59/20—Separation by centrifuging
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Description
a) der Druck des Isotopengemischs in den Feedheadern
(3) jeder Kaskadenstufe (Sn) wird bei jedem Betriebszustand an den Druck des
Ausgangsgemisches (F) angeglichen;
b) zur Erhöhung der U23s-Konzentratlon Im Tallsstrom
(T) werden die Gasströme in den Productheadern (5) der Kaskadenstufen (Sn) gedrosselt
und das Ausgangsgemisch (F), der sögenannte Kaskaden-Feedstrom nach Maßgabe der
konstant zu haltenden U23S-Konzentration im
Productstrom (P) erhöht;
c) zur Erniedrigung der U235-Konzentration im
Tailsstrom (D werden die Gasströme In den Tailsheadern (4) der Kaskadenstufen (Sn)
gedrosselt und der Kaskaden-Feedstrom nach Maßgabe der konstant zu haltenden U235-Konzentration
im Productstrom (P) erniedrigt.
45
2. Kaskade zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mehreren Kaskadenstufen
(Sn), Feedheadern (3); Producteadern (5), Tailsheadern
(4) und einer Feedleitung (7) für zu trennendes Ausgangsgemisch (F), gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
a) die Feedheader (3) jeder Kaskadenstufe (Sn) sind
an eine gemeinsame Ringleitung (6) angeschlossen;
b) die Produktheader (5) der Kaskadenstufen (Sn)
und die Tailsheader (4) der Kaskadenstufen (Sn) sind mit stufenlos verstellbaren Drosselventilen
(8, 9) ausgerüstet;
c) die Feedleitung (7) für das Ausgangsgemisch (F) eo
ist mit dem Feedheader (3„) der Kaskadengrundstufe (S11) verbunden und mit einem
Durchflußregelventil (10) ausgerüstet.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stufenlosen
Einstellung der U235-Konzentration einer schweren
Fraktion bei konstanter U235-Konzentration einer leichten
Fraktion für den Betrieb von Zentrifugenkaskaden zur Trennung von Uranisotopen eines gasförmigen
Uran-Isotopengemisches sowie eine Kaskade zur Durchführung des Verfahrens nach den Oberbegriffen der
Ansprüche 1 und 2.
Für die Veränderung der Tailskonzentration, also der Konzentration einer schweren Fraktion bei einer Zentrifugenskala
der gattungsgemäßen Art wurde bereits Im älteren Patent 2746 871 vorgeschlagen, nur einen Teilstrom
des Ausgangsgemischs, des Uranhexafluorids, der Kaskadengrundstufe zuzuführen und mit dem anderen
Teilstrom die erste Kaskadenanretcherungsstufe bzw. die erste Kaskadenabrelcherungsstufe zu beaufschlagen;
im ersten Falle wird hierbei eine Erniedrigung, im zweiten Fall eine Erhöhung der U23s-Konzentration im Tails
erzielt, jeweils verglichen mit der Tailskonzentration bei Einspeisung des gesamten Ausgangsgemisches in die
Grundstufe. Hiermit läßt sich im Prinzip die Tailskonzentration stufenlos einstellen, es kann aber neben
hohen Mischungsverlusten vorkommen, daß einzelne Stufen nicht mehr optimal ausgelastet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Kaskade der gattungsgemäßen Art
so zu gestalten, daß die U235-Tailskonzentration stufenlos verändert werden kann, ohne daß hierbei der
Betrieb einzelner Zentrifugen beeinträchtigt und der Kaskadenwirkungsgrad nennenswert herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Drosselung der Gasströme in den Productheadern
der einzelnen Kaskadenstufen wird ein Gegendruck gegen die betreffenden Zentrifugen aufgestaut,
der den Zentrifugen-Cut das ist das Verhältnis zwischen Product- und Feedstrom einer Zentrifuge,
erniedrigt. Ohne weitere Maßnahmen würde sich hierdurch die U235-Konzentration im Productstrom der
Kaskade erhöhen. Durch entsprechende Erhöhung des Kaskaden-Feedstroms wird jedoch die ursprüngliche
Productkonzentration wieder eingestellt. Da hierbei die Trennleistung der Einzelzentrifugen nicht wesentlich
geändert wird, andererseits aber der Gesamtdurchsatz an UF6 durch die Kaskade erhöht wird, steigt die U235-Konzentratlon
im Tailsstrom.
Umgekehrt erhält man durch die Drosselung der Gasströme in den Tailsheadern einen Staudruck, der zu
einer Erhöung des Zentrlfugen-Cuts führt, wodurch die U235-Konzentration Im Productstrom der Kaskade an
sich absinken würde. Durch Herabsetzen des Kaskaden-Feedstroms wird jedoch wiederum die ursprüngliche
Productkonzentration In der Spitze der Kaskade eingestellt. Auch hierbei ändert sich die Trennleistung der
einzelnen Zentrifugen nicht wesentlich, da aber andererseits der Gesamtdurchsatz an UF6 durch die Kaskade
erniedrig wird, sinkt die U23s-Konzenträtlon Im Tailsstrom.
Da mit den Cutänderungen als Folge des Aufstauens von Gegendrucken auf den Product- bzw. Tailsheadern
eine Verstimmung der Kaskade einhergehen würde, die zur Überlastung einzelner Zentrifugen führen könnte,
wird ein Druckausgleich in den Feedhaedem herbeigeführt in der Welse, daß der Gasdruck in den Feedheadern
an den Druck des Ausgangsgemischs angeglichen wird. Über eine gemeinsame Ringleitung, mit der die
Feedheader aller Kaskadenstufen verbunden sind, werden die Druckniveaus soweit augegeglichen, daß in
allen Kaskadenstufen alle Zentrifugen annähernd
gleichmäßig belastet werden. Obwohl dies durch die über die Ringleitung fließenden Ausgleichströme
zwischen den Kaskadenstufen zu Mischungsverlusten führt, hält sich die hierdurch bedingte Verringerung des
Kaskadenwirkungsgrades, das ist das Verhältnis der Trennleistung der Kaskade zur Summe der Trennleistungen
aller Zentrifugen, In vertretbaren Grenzen.
F;.ln Ausführungsbclsplcl der Erfindung ist In der Zeichnung
dargestellt und wird nachstehend näher erläutert:
Die Figur in der die Indices auf einzelne Kaskadenstufen
und dazugehörende Teile hinweisen, zeigt ein Fließbild einer sechsstufigen Zentrifugenkaskade mit
stufenloser Regelung der Tailskonzentration, bestehend aus einer Kaskadengrundstufe S0, drei Kaskadenstufen
S+1, S+2, S+3, zur Anreicherung sowie zwei Kaskadenstufen
Si, Si zur Abrelcherung. Das Ausgangsgemisch
F, gasförmiges UF6 mit natürlicher Isotopenzusammensetzung,
gelangt über die Feedsammelleltung 7 zur Anschlußstelle
I0. Von hier strömt das Gemisch durch den
Feedheader Z0 zur Grundstufe S0. Die schwere Fraktion
der Grundstufe S0 wird über den Tailsheader A0 zur Anschlußstelle
2i und von da über den Feedheader 3i zur
ersten Abreicherungsstufe Si zurückgeführt. Die leichte
Fraktion der Grundstufe S0 wird über den Productheader
5„ zum Feedheader 3+, und von da zur ersten
Anreicherungsstufe S+i geführt. In entsprechender
Weise sind die übrigen Stufen kaskadenartig miteinander verbunden. Dabei ist die Kaskade so ausgelegt, daß
an den Anschlußstellen In Fraktionen möglichst gleicher
Isotopenkonzentrationen zusammengeführt werden. Die leichte Kaskadenfraktion wird aus der
obersten Anreicherungsstufe S+} als Productstrom P
abgezogen; die schwere Kaskadenfraktion wird von der untersten Abreicherungsstufe S2 als Tallsstrom T
abgeführt. Wie aus der Figur welter zu ersehen ist, sind alle Feedheader 3 über Stichleitungen I0, l+i etc. an eine
gemeinsame Ringleitung 6 angeschlossen.
Sowohl die Productheader 5 als auch die Tailsheader 4 der Kaskadenstufen sind mit stufenlos verstellbaren
Drosselventilen 8 und 9 ausgerüstet, durch deren Betätigung der Zentrifugen-Cut und damit auch das Verhältnis
des Produktstroms P zum Feedstrom, also zum Strom des Ausgangsgemisches F variiiert werden kann.
Mit einem Regelventil 10 in der Leitung 7 wird der Feedstrom eingestellt.
In der folgenden Tabelle werden der Kaskadenwirkungsgrad bei Erhöhung bzw. Absenkung des Zentrifugencuts
durch entsprechende Drosselung mit den Ventilen 8 bzw. 9 sowie die erzielten U235-Konzentrationen
im Tailsstrom Γ bei einer kosntant gehaltenen 1/235-Konzentration
des Produkststroms P von ca. 3,596 wiedergegeben:
55
60
65
| Betriebsweise | Cutänderung | U235-Tails- | Kaskaden |
| der | konzentration | wirkungsgrad | |
| Zentrifugen | |||
| Aufbau | + 0,050 | 0,16% | 97,2% |
| Tails- | + 0,025 | 0,19% | 98,7% |
| gegendruck | |||
| ungedrosselt | 0,000 | 0,21% | 99,6% |
| Aufbau | - 0,025 | 0,24% | 97,5% |
| Produkt | - 0,050 | 0,27% | 94,8% |
| gegendruck | |||
| Hierzu 1 Blatt Zeichnungen |
- Leerseite -
Claims (1)
1. Verfahren zur stufenlosen Einstellung der U235-Konzentration
einer schweren Fraktion bei konstanter U235-Konzentration einer leichten Fraktion für
den Betrieb von Zentrifugenkaskaden zur Trennung von Uranisotopen eines gasförmigen Uran-Isotopengemischs,
wobei an jede Kaskadenstufe (Sn) je eine Sammelleitung zur Zufuhr des zu trennenden Isotopengemlsches,
der sogenannte Feedheader (3), zur Abfuhr der leichten Fraktion, der sogenannte Productheader
(5) und zur Abfuhr der schweren Fraktion, der sogenannte Thailsheader (4) angeschlossen
ist; der Feedheader (3) jeder Kaskadenstufe (Sn) ist in
Anreicherungsrichtung gesehen - mit dem Productheader (5) der darunter liegenden Kaskadenstufe
(Si) und mit dem Tailsheader (4) der darüber liegenden
Kaskadenstufe (S+1) verbunden; ein Ausgangsge-,
misch F, das sogenannte Feed, wird in eine Kaskadengrundstufe (S0,.) eingespeist, das an U235 angereichertes
Gemisch, das sogenannte Produkt, wird einer obersten Kaskadenstufe (S+3) und ein an U235 abgereicherte
Gemisch, das sogenannte Tails, einer untersten Kaskadenstufe (S2) entnommen, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3321823A DE3321823C1 (de) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | Verfahren zur stufenlosen Einstellung der U235-Konzentration einer schweren Fraktion fuer den Betrieb von Gaszentrifugenkaskaden zur Trennung der Uranisotope und Kaskade zur Durchfuehrung der Verfahren |
| NLAANVRAGE8400563,A NL190509C (nl) | 1983-06-18 | 1984-02-23 | Werkwijze voor het traploos instellen van de U#2#3#5-afvalconcentratie voor het bedrijf van een gascentrifugecascade voor het scheiden van de uraanisotopen, alsmede cascade voor het uitvoeren van deze werkwijze. |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3321823C1 true DE3321823C1 (de) | 1985-01-31 |
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ID=6201696
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Country Status (7)
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Non-Patent Citations (1)
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