ES2239097T3 - Procedimiento y dispositivo de limpieza de un filtro. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de descolmatado, como mínimo de un filtro de una instalación de producción de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio, que presenta un reactor (2) en el que se inyecta el hexafluoruro gaseoso UF6 y vapor de agua, formando oxifluoruro de uranio UO2F2 en forma de polvo y ácido fluorhídrico gaseoso HF, procediendo a la separación del oxifluoruro de uranio UO2F2 arrastrado por gases que contienen el ácido fluorhídrico gaseoso HF, en una parte de salida del reactor (2), como mínimo, en una unidad de filtrado (8) que presenta, como mínimo, un filtro (10) que tiene una pared de filtrado (12) de forma tubular dispuesta con su eje (10'') vertical y se evacua un gas que contiene ácido fluorhídrico, hacia el exterior del reactor (2), consistiendo el descolmatado del filtro en separar de la pared (12) del mismo partículas de óxido de uranio UO2F2 depositadas sobre la pared (12), por una corriente de gas neutro tal como nitrógeno, inyectado en el filtro (10) en contracorriente con respecto a la circulación del gas evacuado que contiene ácido fluorhídrico HF, caracterizado por el hecho de que se inyecta el gas neutro según el eje (10'') de la pared del filtro (10) en forma de un chorro a una velocidad superior a 300 m/s, durante un período de tiempo inferior a 1 segundo.

Description

Procedimiento y dispositivo de limpieza de un filtro.

La presente invención se refiere a un procedimiento y dispositivo para la limpieza de un filtro de fabricación de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio.

Se conocen instalaciones de fabricación de óxido de uranio que utilizan un procedimiento de fabricación por vía seca de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio gaseoso UF_{6}, procedente de una instalación de enriquecimiento en isóto posradioactivos de uranio utilizado como combustible nuclear.

Estas instalaciones que utilizan el procedimiento de fabricación de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio, llamado procedimiento de conversión por vía seca presentan, en una forma de realización industrial que constituye la forma actual más satisfactoria y más extendida, un reactor que tiene una disposición general vertical en el que se introduce hexafluoruro de uranio UF_{6}, vapor de agua y nitrógeno de dilución, a una temperatura de 200ºC a 300ºC, y se realiza la conversión del hexafluoruro de uranio UF_{6} en oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} según la reacción de hidrólisis:

UF_{6} + 2 H_{2}O \rightarrow UO_{2}F_{2} + 4HF.

La conversión del hexafluoruro de uranio en oxifluoruro de uranio por hidrólisis produce ácido fluorhídrico HF en forma gaseosa y oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} en estado de polvo.

El oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} cae y se deposita sobre el fondo del reactor donde es recogido por un tornillo sinfín que asegura su transferencia a la entrada de un horno giratorio en el que se realiza la conversión del oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} en óxidos de uranio UO_{2+x}, es decir, en óxido de uranio UO_{2} con una composición superestequiométrica, variando la relación O/U del óxido entre 2,03 y 2,66, según las condiciones de la realización de conversión en el horno giratorio.

El ácido fluorhídrico HF es evacuado por la parte superior del reactor de conversión de hexafluoruro de uranio, a través de las unidades de filtrado que aseguran retención del polvo de oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} arrastrado por el ácido fluorhídrico gaseoso en mezcla con gases tales como N_{2} y H_{2}O aspirados hacia la parte superior del reactor de conversión.

Se utiliza, en general, un mínimo de dos unidades o bloques de filtrado dispuestos en la parte superior del reactor por la que son evacuados los gases que contienen el ácido fluorhídrico.

Cada una de las unidades de filtrado presenta un colector, o culata de evacuación de gases, que comunica por un conducto con el exterior del reactor de conversión, con una instalación que permite el direccionado de los gases hacia un filtro auxiliar situado en el exterior del reactor, más abajo de la instalación de direccionado de los gases, dispuesta en una caja caliente, y hacia una unidad de recuperación del ácido fluorhídrico.

Las unidades de filtrado presentan en el interior del reactor de conversión un conjunto de filtros o cartuchos filtrantes, cada uno de los cuales presenta una pared filtrante de forma globalmente cilíndrica dispuesta en la parte superior del reactor de conversión con su eje vertical.

Los filtros, o cartuchos filtrantes de cada una de las unidades de filtrado, reposan y están fijados, con intermedio de una brida superior, sobre una platina de la unidad de filtrado dispuesta horizontalmente y que asegura la separación entre el colector o culata de la unidad de filtrado y el volumen interior del reactor en el que se desarrolla la reacción química de formación de oxifluoruro de uranio.

Los gases más o menos cargados en oxifluoruro de uranio en polvo establecen contacto con la superficie exterior de los cartuchos filtrantes y, después de la separación del oxifluoruro de uranio en polvo, atraviesan la pared del cartucho filtrante para llegar a la culata de la unidad de filtrado. El oxifluoruro de uranio en polvo, detenido por la pared exterior de la unidad de filtrado, puede volver a caer por gravedad en el fondo del reactor donde es retirado por tornillos sinfín de transferencia del material pulverulento.

Las paredes de filtrado de forma tubular de los cartuchos filtrantes que están constituidas de modo general por partículas o fibras comprimidas y compactadas en caliente o sinterizadas o "fritadas", presentan poros de paso de gases que contienen ácido fluorhídrico cuyas dimensiones son inferiores a la de las partículas de oxifluoruro de uranio, de manera que se detienen todas las partículas sólidas que pueden ser transportadas por los gases.

Una parte de las partículas de oxifluoruro de uranio en estado en polvo se deposita sobre la superficie externa de la pared tubular del cartucho, de manera que los filtros se taponan progresivamente durante el funcionamiento de la instalación. El paso de ácido fluorhídrico y de gases en mezcla a través de la pared de los filtros se produce con una pérdida de carga incrementada que no es compatible con un funcionamiento continuo de la instalación.

Por lo tanto, es necesario realizar periódicamente y con frecuencia suficiente la limpieza o descolmatado de las paredes de los cartuchos filtrantes.

Esta limpieza o descolmatado se realiza inyectando en el interior de los cartuchos filtrantes, en contracorriente con respecto al sentido de circulación de los gases que contienen ácido fluorhídrico, un gas neutro de descolmatado tal como nitrógeno.

El nitrógeno de descolmatado debe ser enviado a los cartuchos filtrantes con una sobrepresión del orden de 2,5 bar y a una temperatura del orden de 130ºC, siendo la temperatura dentro del reactor de conversión del orden de 300ºC y la temperatura de los gases a la salida del reactor del orden de 200ºC a 300ºC.

El nitrógeno de limpieza o descolmatado que está contenido en un depósito de almacenamiento es enviado a las unidades de filtrado, con intermedio de la instalación de direccionado de los gases situada por debajo del reactor de conversión. Esta instalación de direccionado de los gases está dispuesta en el interior de un cajón de calentamiento cuya temperatura interior es del orden de 150ºC.

En el interior del cajón caliente se han dispuesto válvulas, en particular válvulas de tres días que permiten, por una parte, hacer pasar los gases que contienen ácido fluorhídrico hacia el filtro auxiliar de la instalación de recuperación, durante las fases de funcionamiento normal de la unidad de filtrado y, por otra parte, hacer pasar nitrógeno de limpieza en sentido inverso de la circulación de los gases, durante las fases de limpieza o descolmatado.

Las válvulas soportan temperaturas elevadas y, dado que funcionan en su límite superior de temperatura, su utilización y mantenimiento son complejos y costosos.

A efectos de asegurar un funcionamiento continuo de la instalación, se efectúa la limpieza o descolmatado en una de las unidades de filtrado mientras que la segunda unidad de filtrado asegura por sí misma la evacuación de los gases que contienen ácido fluorhídrico producido en el reactor. Por este hecho, durante las fases de descolmatado, la unidad de filtrado que continúa en funcionamiento debe evacuar una cantidad de gases sensiblemente doble de su caudal de funcionamiento habitual. Además, el caudal de nitrógeno de limpieza que es enviado a la segunda unidad de filtrado hacia el interior del reactor de conversión, debe ser evacuado, lo que aumenta adicionalmente el caudal de gas que debe ser evacuado por la unidad de filtrado que continúa en funcionamiento.

En una forma de realización conocida de las unidades de filtrado de un reactor de conversión de hexafluoruro de uranio, cada una de las unidades de filtrado presenta ocho cartuchos filtrantes que están repartidos en el plano de la platina horizontal de soporte de los filtros que separan la culata de recuperación de ácido fluorhídrico del volumen interior del reactor.

La inyección de nitrógeno de limpieza en la culata se realiza por el conducto de evacuación de gases que contienen ácido fluorhídrico, en una zona situada en la parte central de la culata, es decir, en la vertical de la parte central de la platina de soporte de los filtros. Resulta de ello que el chorro de nitrógeno de limpieza o descolmatado que es dirigido hacia la parte central de la platina y hacia los filtros soportados por esta parte central, lleva a cabo una limpieza preferente de los filtros situados en la parte central. Estos filtros son limpiados perfectamente, mientras que los filtros situados hacia la periferia de la platina de soporte de la unidad de filtrado no son limpiados o descolmatados de manera suficiente. Estos filtros se taponan, aunque la presión aumenta y el funcionamiento de la instalación de conversión queda perturbado, pasando los gases de manera preferente a los filtros situados en la parte central que están limpiados o descolmatados de manera eficaz.

El objetivo de la presente invención consiste, por lo tanto, en dar a conocer un procedimiento de limpieza o descolmatado, como mínimo, de un filtro de una instalación de fabricación de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio, que presenta un reactor en el que se inyecta hexafluoruro de uranio UF_{6} gaseoso y vapor de agua, se forma oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} en estado de polvo y ácido fluorhídrico gaseoso HF, se separa el oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} arrastrado por gases que contienen ácido fluorhídrico gaseoso HF a la salida del reactor, como mínimo a una unidad de filtrado dispuesta sobre una parte de salida del reactor, presentando, como mínimo, un filtro que tiene una pared de filtrado de forma tubular, dispuesto con su eje vertical y se evacua el ácido fluorhídrico hacia el exterior del reactor, consistiendo la limpieza o descolmatado del filtro en separar de la pared del filtro partículas de oxifluoruro de uranio depositadas, por medio de una corriente de un gas neutro, tal como nitrógeno inyectado en el filtro, en un sentido de contracorriente con respecto a la circulación del ácido fluorhídrico, permitiendo este procedimiento realizar una limpieza eficaz, manteniendo en funcionamiento la unidad de filtrado en la que se ha dispuesto el filtro sobre el que se realiza la limpieza, con medios de direccionado simples de los gases y una cantidad reducida de gases neutros de limpieza o descolmatado.

Con este objetivo, se inyecta el gas neutro según el eje de la pared del filtro en forma de un chorro a una velocidad superior a 300 m/s, durante un período de tiempo inferior a un segundo.

Con la finalidad de que se comprendan mejor la invención, se describirá, a título de ejemplo, y haciendo referencia a las figuras adjuntas, una instalación de fabricación de óxido de uranio por el procedimiento de conversión por vía seca, y un procedimiento de descolmatado que permite utilizar el procedimiento objeto de la invención, a título de compa-
ración con un dispositivo que permite utilizar el procedimiento de descolmatado de acuerdo con la técnica anterior.

La figura 1 es una vista de conjunto y en alzado, así como sección vertical, de una instalación de fabricación de óxido de uranio por un procedimiento de conversión por vía seca.

La figura 2 es una vista en sección vertical parcial de una unidad de filtrado del reactor de conversión del hexafluoruro de uranio en oxifluoruro de uranio.

La figura 3 es una vista superior según (3-3) de la figura 2, de la platina de soporte de los cartuchos filtrantes de la unidad de filtrado.

La figura 4 es un esquema de principio que muestra los medios de direccionado y de circulación de gases, que permiten la entrada y salida de gases en la parte superior del reactor de conversión, en el caso de un reactor que presenta un dispositivo de descolmatado según la técnica anterior.

La figura 5 es una vista en sección vertical de una unidad de filtrado de un reactor de conversión de hexafluoruro de uranio que presenta un dispositivo de limpieza o descolmatado según la invención.

La figura 6 es una vista en detalle de una parte de la figura 5, que muestra el dispositivo de limpieza o descolmatado para la utilización del procedimiento según la invención.

Las figuras 7, 8 y 9 son vistas en planta de tres formas de realización distintas del dispositivo de descolmatado según la invención.

En la figura 1, se aprecia una instalación de fabricación de óxido de uranio que se ha designado de manera general con el numeral (1) y que presenta un reactor (2) de conversión de hexafluoruro de uranio en oxifluoruro de uranio y un horno giratorio (3) de conversión del oxifluoruro de uranio en óxido de uranio.

El reactor (2) está constituido por una envolvente situada de manera general en disposición vertical, en la que desemboca un conducto (5) de inyección de gases reactivos UF_{6} y H_{2}O y un gas de dilución que puede ser un gas neutro tal como nitrógeno, en el interior de la envolvente del reactor (2).

En el reactor (2), se efectúa la hidrólisis del hexafluoruro de uranio UF_{6} por vapor de agua, de manera que se forma oxifluoruro de uranio en polvo que cae hacia el fondo del reactor (2) y que es retirado por un tornillo sinfín de transporte (4) que asegura la transferencia del oxifluoruro de uranio en estado sólido pulverulento formado en el reactor (2), a la entrada del horno giratorio (3) en el que el oxifluoruro de uranio es transformado en óxido de uranio (principalmente UO_{2}).

La reacción de hidrólisis del hexafluoruro de uranio produce ácido fluorhídrico gaseoso HF en el interior del reactor (2), siendo evacuado el ácido fluorhídrico gaseoso hacia el exterior del reactor (2) de conversión del hexafluoruro de uranio, por dos conductos de recuperación verticales (7), conectado cada uno de ellos a una unidad de filtrado (8) del reactor (2). En la forma de realización específica que se ha descrito, cada una de las unidades de filtrado (8) presenta ocho cartuchos filtrantes, tales como los indicados con los numerales (10), que presentan una pared filtrante tubular dispuesta con su eje vertical en el interior del reactor (2), en la parte de salida del reactor.

Tal como es visible, en particular en las figuras 2 y 3, los cartuchos filtrantes (10) de cada una de las unidades de filtrado (8) están fijados sobre una platina horizontal (9) de la unidad de filtrado, que es atravesada por aberturas de paso de los cartuchos filtrantes (10) y que separa un colector o culata (11) de la unidad de filtrado en la que desemboca el conducto de recuperación (7), del volumen interior del reactor (2). Cada uno de los cartuchos filtrantes (10) o filtro de la unidad de filtrado (8) está fijado de manera estanca sobre la superficie superior de la platina (9), con intermedio de una brida de fijación. Cada uno de los cartuchos de filtrado (10) está cerrado por su extremo dispuesto en el interior del reactor (2) y abierto por su extremo opuesto que desemboca en la culata (1) de la unidad de filtrado.

De este modo, el flujo gaseoso debe atravesar la pared filtrante de los cartuchos de filtrado (10) para pasar de la envolvente del reactor (2) a la culata (11) que comunica con el conducto (7) de recuperación de los gases.

Tal como es visible en la figura 2, la corriente de gases (13) que atraviesa la pared de filtrado (12) del cartucho filtrante está separada del material en polvo de oxifluoruro de uranio que no puede atravesar los poros de la pared (12). Una parte del polvo de oxifluoruro de uranio se deposita, no obstante, sobre la pared (12) del cartucho filtrante (10), de manera que el cartucho filtrante se tapona progresivamente durante el funcionamiento del reactor.

En la figura 4, se representa de manera esquemática, en el caso de una instalación según la técnica anteriormente conocida, por una parte, los medios de alimentación del reactor (2) de gas reactivo y gas de dilución así como los medios de evacuación de los gases formados o presentes en el reactor (2) y, por otra parte, los medios que permiten destaponar o decolmatar los cartuchos filtrantes (10) de las unidades de filtrado (8) del reactor (2).

El reactor (2) presenta dos unidades de filtrado (8), presentando cada una de dichas unidades en sí misma ocho cartuchos de filtrado repartidos según la sección transversal de la unidad de filtrado, tal como es visible en la figura 3 que muestra el reparto de las partes de soporte y fijación de los cartuchos filtrantes sobre la platina de fijación (9) de los cartuchos filtrantes de una unidad de filtrado (8). La platina (9), de forma sensiblemente cuadrada, presenta ocho oberturas de paso de un cartucho filtrante alrededor de cada una de las cuales reposa un cartucho filtrante con intermedio de una brida (14) fijada en su extremo superior. Las ocho aberturas de paso de los ocho cartuchos filtrantes están dispuestas sobre la platina (9), según una alineación central que presenta dos cartuchos cuyos ejes están dispuestos en un plano medio de la platina (9) y dos alineaciones extremas dispuestas a un lado y otro de la alineación central presentando tres cartuchos cuyos ejes están situados en dos planos paralelos al plano medio que comprende o encierra los ejes de la alineación central. La platina (9) asegura el cierre de la culata (11) de la unidad de filtrado, por su parte inferior, y el conducto de recuperación de los gases (7) está dispuesto según el eje vertical de la unidad de filtrado y desemboca por lo tanto en la vertical de la parte central de la platina (9), entre las partes que desembocan de dos cartuchos filtrantes dispuestos en la alineación central.

En la figura 4, se representa la parte superior del reactor (9) de conversión del hexafluoruro en oxifluoruro de uranio así como medios de evacuación de los gases y medios de descolmatado de los filtros de las unidades de filtrado, realizadas según la técnica anterior.

En la parte superior del reactor (2), están dispuestas dos unidades de filtrado (8) situadas en paralelo y cada una de las cuales comporta un conducto (7) de evacuación de gases que contiene ácido fluorhídrico en el exterior del reactor (2). Por encima del reactor (2) está dispuesto un cajón de calentamiento (15) que presenta una pared aislante y una resistencia de calentamiento (16) que permite mantener la temperatura en el interior del cajón a 150ºC aproximadamente.

En el interior del cajón 15, están dispuestas dos válvulas de tres vías (17), cada una de las cuales está conectada por una primera vía (17a) y un conducto (17') en el conducto de evacuación (7) de una unidad de filtrado (8), que desemboca en la culata (11) de la unidad de filtrado y por una segunda vía (17b) y un conducto (17'') a una canalización (19) de evacuación de los gases hacia el filtro auxiliar (18).

La tercera vía (17c) de las válvulas de tres vías (17) está conectada con intermedio de un conducto (21) en el que está colocada una válvula de aislamiento (21') a un depósito (20) que contiene nitrógeno a presión, que puede ser utilizado para realizar el descolmatado de los filtros (10) de las unidades de filtrado (8) por el procedimiento según la técnica anterior que se describirá brevemente más adelante.

El depósito (20) contiene nitrógeno a una presión de 2,5 bares calentado a 130ºC por una resistencia de calentamiento (22).

Durante el funcionamiento normal del reactor de conversión (2), se introduce por el conducto (5), en el interior del reactor (2), hexafluoruro de uranio UF_{6}, vapor de agua y nitrógeno de dilución.

Se forman, en el interior del reactor (2), oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} y ácido fluorhídrico HF, que es evacuado por los conductos (7) hacia la salida de las dos unidades de filtrado (8) que están conectadas a las válvulas de tres vías (17) controladas por el circuito de mando (23). Las válvulas (17) son controladas entonces de manera que el gas ácido pasa por la primera y segunda vías de las válvulas de tres vías para su envío al filtro auxiliar (18) después de
recuperación.

El procedimiento de limpieza o descolmatado según la técnica anterior, que se puede utilizar en la explotación de la instalación representada en la figura 4, es un procedimiento llamado "off line", es decir, un procedimiento en el que se pone fuera de circuito la unidad de filtrado en la que se realiza el descolmatado. Para ello, se controla la válvula de tres vías (17) de la unidad de filtrado en la que se realiza el descolmatado para poner en comunicación la tercera y primera vías de la válvula de tres vías (17). Por este hecho, los gases producidos en el reactor (2) no pueden ser ya evacuados por la unidad de filtrado (8) en la que se realiza el descolmatado y el conducto de evacuación correspondiente (7).

El descolmatado es realizado abriendo la válvula de aislamiento (21') de la línea de alimentación de nitrógeno, de manera que se envía un chorro de nitrógeno de limpieza o descolmatado a presión a una temperatura de 130ºC, en el conducto de enlace (17') y en el conducto de evacuación (7) de la unidad de filtrado (8) sobre la que se realiza el descolmatado.

El nitrógeno de descolmatado es inyectado en la culata (11) de la unidad de filtrado, en la vertical de los cartuchos filtrantes (10) situados en la parte central de la platina (9) de la unidad de filtrado. Por este hecho, los dos cartuchos filtrantes centrales de la unidad de filtrado pueden ser descolmatados de manera eficaz, mientras que los seis cartuchos más alejados no son descolmatados más que de modo parcial.

Además, para realizar el descolmatado de una unidad de filtrado, es necesario inyectar un volumen de nitrógeno de descolmatado en la unidad de filtrado que es relativamente elevada y en general del orden de 50 litros (a presión atmosférica), durante el descolmatado que es efectuado abriendo la válvula de aislamiento del depósito de nitrógeno durante un tiempo del orden de 0,5 segundos.

Por este hecho, la segunda unidad de filtrado que permanece en funcionamiento durante el descolmatado debe evacuar no solamente el conjunto de los gases producidos en el reactor (2) sino también el flujo suplementario de nitrógeno de descolmatado inyectado en la primera unidad, lo que provoca una sobrepresión general en el reactor.

El procedimiento conocido de la técnica anterior tiene, por lo tanto, una eficacia reducida en lo que se refiere al descolmatado de los filtros alejados de la parte central de la unidad de filtrado.

Además, la realización "off line" del descolmatado sobre una unidad de filtrado requiere un funcionamiento normal de la segunda unidad de filtrado y del circuito correspondiente de evacuación de los gases que contiene un ácido fluorhídrico.

De acuerdo con la invención, se propone un nuevo procedimiento de descolmatado que permite mantener en funcionamiento durante el descolmatado la unidad de filtrado sobre la que se realiza dicho descolmatado.

Este procedimiento se llama procedimiento "on line".

En las figuras 5 y 6, se ha representado una unidad de filtrado de un reactor de conversión de hexafluoruro de uranio en oxifluoruro de uranio dotado de un dispositivo de descolmatado que permite poner en práctica el procedimiento según la invención.

Los elementos correspondientes de la instalación representada en las figuras 5 y 6, por una parte, y, en las figuras 1 y 4, por otra, se han designado con los mismos numerales de referencia.

Las unidades de filtrado (8) del aparato representado en las figuras 5 y 6 se han realizado de la misma manera que las unidades de filtrado descritas con respecto a las figuras 2 y 3. Estas unidades de filtrado presentan, cada una de ellas, ocho filtros o cartuchos filtrantes (10) soportados por una platina (9) atravesada por aberturas de paso de los cartuchos filtrantes, separando la platina (9) la culata o colector (11) de la unidad de filtrado en la que desemboca el conducto de recuperación de los gases del espacio interior del reactor (2), en el que se introducen los cartuchos filtrantes (10).

Durante el funcionamiento normal del reactor de conversión (2), ácido fluorhídrico gaseoso y otros gases (vapor de agua, hidrógeno, ...) atraviesan la pared porosa (12) de los cartuchos filtrantes (10), en el espacio interior del reactor, tal como se ha representado por la flecha (13) y partículas (13') de oxifluoruro de uranio en estado pulvorulento vuelven a caer al fondo del reactor (2). Se produce, no obstante, un colmatado progresivo de la pared (12) de los cartuchos filtrantes, que requiere un descolmatado periódico de los cartuchos.

De acuerdo con la invención, se realiza un descolmatado por uno o varios chorros sucesivos muy cortos de nitrógeno de descolmatado, enviados según el eje de cada uno de los cartuchos filtrantes (10), a la velocidad del sonido. La inyección de nitrógeno de descolmatado se realiza manteniendo la unidad de filtrado sobre la que se realiza el descolmatado en funcionamiento, es decir, manteniendo el paso del ácido fluorhídrico y de los gases en mezcla a través de la unidad de filtrado para su evacuación por el conducto (7) conectado a la culata (11) de la unidad de filtrado.

La culata (11) de una unidad de filtrado (8) presenta una pared de culata (25) que está fijada, en una disposición paralela, por encima de la platina (9) que separa la culata (11) del volumen interior del reactor (2), con intermedio de una brida (25') que descansa sobre la platina (9). Conjuntos de tornillo y tuerca (26) permiten fijar y bloquear una contra otra la brida (25') de la pared (25) de la culata, una parte periférica de la platina (9) de soporte de los filtros (10) y una brida (2') solidaria de la parte superior de la pared del reactor (2). Se intercalan juntas de estanqueidad entre las bridas bloqueadas una contra otra a un lado y otro de la platina (9). La pared (25) de la platina (11) lleva un conjunto de ocho toberas (28) de inyección de nitrógeno de descolmatado, cada una según el eje (10') de un cartucho filtrante (10). Cada una de las toberas (28) puede estar conectada por un conducto (27) a una electroválvula de un conjunto de electroválvulas (24) de distribución de nitrógeno de descolmatado fijadas sobre un soporte por encima de las unidades de filtrado (8).

Cada una de las toberas (28) de inyección de nitrógeno de descolmatado está asociada a un cartucho filtrante (10) y situada de manera que el eje de la tobera (28) esté dirigido según el eje (10') del cartucho filtrante, encontrándose el extremo de inyección de la tobera (28) ligeramente por encima de la superficie superior de una brida (29) de soporte y de fijación del cartucho filtrante (10) sobre la superficie superior de la platina (9) de la culata (11).

El conducto de la tobera (28) puede ser cilíndrico o de forma convergente-divergente; la tobera puede quedar situada en el colector (11), inmediatamente más arriba y en disposición coaxial con respecto a una abertura (30) que atraviesa la brida (29) de soporte del cartucho filtrante (10) constituyendo un venturi, es decir, un conducto convergente-divergente que asegura una aceleración suplementaria de un chorro de nitrógeno de descolmatado enviado a presión a la tobera (28) durante un período de tiempo muy corto. Se realiza de este modo el descolmatado por un chorro de impulso a velocidad del sonido, es decir, a una velocidad sensiblemente igual o ligeramente superior a la velocidad del sonido.

En una variante de realización, la tobera puede ser introducida en el interior del cartucho filtrante y dispuesta en una zona media a mitad de la longitud de dicho cartucho filtrante. Se asegura de esta manera la penetración del chorro de gases de limpieza en el cartucho del filtro.

Se describirán diferentes formas de alimentación de las toberas (28) de descolmatado de las unidades de filtrado con respecto a las figuras 7, 8 y 9.

Las diferentes variantes del sistema de alimentación de las toberas de descolmatado permiten alimentar las toberas de descolmatado de manera agrupada o de manera individual. Las toberas de descolmatado, que son toberas individuales para cada uno de los cartuchos filtrantes, pueden ser, por lo tanto, alimentadas de manera simultánea o sucesiva según el sistema de alimentación escogido.

A continuación, se indicarán condiciones tipo de realización y de funcionamiento de un medio de descolmatado de un cartucho filtrante constituido por una tobera (28) y un venturi (30).

En el caso de una tobera que tenga un conducto de forma convergente-divergente, el diámetro del cuello de la tobera puede ser del orden de 10 mm. El ángulo de apertura de la zona divergente puede estar comprendido entre 5 y 15º y, por ejemplo, puede ser del orden de 10º.

La frecuencia de limpieza o descolmatado se ajusta según el aumento de la parte de carga del reactor y la duración de apertura de la válvula de descolmatado (24) conectada a la tobera (28) por el conducto (27) puede ser de 0,1 segundos hasta 0,5 segundos, por ejemplo, 0,14 segundos o incluso 0,2 segundos.

La sobrepresión de nitrógeno de descolmatado en el depósito de almacenamiento de nitrógeno es de 2 a 10 bars y, preferentemente y de forma aproximada, 6 bars.

Para una presión de nitrógeno de 6 bar y una tobera con un orificio aproximado de 10 mm, el volumen de nitrógeno inyectado a cada uno de los descolmatados es de 10 litros, durante un período de tiempo de 0,14 segundos, y de 15 litros durante un período de duración de 0,2 segundos. Se debe observar que los volúmenes de nitrógeno de descolmatado inyectados en cada una de las operaciones de descolmatado por chorro pulsante son sensiblemente inferiores al volumen inyectado en el caso de una operación de descolmatado según la técnica anterior.

La tobera está realizada de manera tal que la velocidad del chorro de gases inyectados a la salida del venturi (30) sea superior a 330 m/s, lo que sitúa el chorro en la zona de las velocidades sónicas.

Según el tipo de filtro utilizado y el modo de funcionamiento de la instalación de conversión, los parámetros característicos del chorro pulsante, es decir, su velocidad y duración, podrán ser distintos de los valores que se han indicado anteriormente.

No obstante, en todos los casos, la velocidad del chorro de descolmatado en la entrada de un cartucho de filtrado será superior a 300 m/s y la duración de la inyección del chorro a velocidad sónica será inferior a 1 segundo.

Tal como se ha indicado anteriormente, la alimentación de las toberas y por lo tanto la conducción del descolmatado se pueden realizar de diferentes maneras que se describirán con respecto a las figuras 7, 8 y 9.

Según las figuras 7, 8 y 9, los elementos correspondientes llevan las mismas referencias y los elementos correspondientes representados en las figuras 7, 8 y 9 por una parte y en la figura 4 por otra, se ha designado igualmente con las mismas referencias.

En todos los casos, en el marco del procedimiento según la invención, se utiliza una instalación que presenta medios de evacuación de ácido fluorhídrico en mezcla con vapor de agua, hidrógeno y nitrógeno de dilución y medios de distribución de nitrógeno de descolmatado que son más simples que los que se han descrito en el caso de la técnica anterior, con respecto a la figura 4.

En la figura 7, se ha representado un conjunto de medios de distribución de nitrógeno de descolmatado en las toberas (28) de una instalación de descolmatado según la invención, tal como se ha descrito anteriormente con respecto a las figuras 5 y 6.

Los medios de distribución de nitrógeno representados en la figura 7 se han realizado de manera que el nitrógeno pueda ser enviado sucesivamente a cada una de las toberas (28) para el descolmatado sucesivo de cada uno de los cartuchos filtrantes (10) de cada una de las unidades de filtrado de la instalación.

Se describirán con respecto a las figuras 8 y 9 respectivamente, dos variantes de los medios de distribución de nitrógeno que permiten asegurar su alimentación simultánea del conjunto de las toberas (28) de descolmatado de los filtros de una unidad de filtrado o de las toberas de descolmatado de una parte solamente de los filtros de una unidad de filtrado (por ejemplo, la mitad de los filtros).

Tal como se puede apreciar en la figura 7, los medios de distribución de nitrógeno en las toberas (28) presentan una reserva de nitrógeno (31) constituida por un conducto de gran diámetro dotado de aislamiento con respecto al calor.

La reserva de nitrógeno (31) con una capacidad de 20 a 30 litros contiene el nitrógeno a una presión que puede estar comprendida entre 2 y 10 bars y que es, por ejemplo, de 6 bars y una temperatura del orden de 130ºC. En un lado del conducto que constituye la reserva (31), se disponen electroválvulas (24) que aseguran la distribución de nitrógeno en cada uno de los conductos (27) de alimentación de una tobera (28), con intermedio de un tubo flexible (32).

En el caso del modo de realización representado en la figura 7, se utilizan dieciséis electroválvulas (24) asociadas, cada una de ellas, a una de las dieciséis toberas de descolmatado de los filtros de las dos unidades de filtrado. Cada una de las electroválvulas (24) está conectada a la reserva de nitrógeno (31), por medio de un conducto (33) en el que está dispuesta una válvula de bloqueo manual (34) que permite eventualmente aislar una o varias válvulas de la reserva de nitrógeno.

Las electroválvulas (24) pueden ser controladas de modo secuencial, de forma automática, para alimentar nitrógeno de descolmatado a cada una de las toberas (28) de manera sucesiva, durante un período de tiempo predeterminado comprendido, por ejemplo, entre 0,1 y 0,5 segundos.

En el caso de la forma de realización de los medios de distribución que se ha representado en la figura 8, una sola electroválvula (36) (o -36'-), conectada a la reserva de nitrógeno (31) por un conducto (37) en el que está dispuesta una válvula de bloqueo manual (37a), asegura la alimentación de nitrógeno de un colector (35) (o -35'-) al cual están conectados, mediante tubos flexibles (38), los conductos (27) de alimentación de las ocho toberas (28) de descolmatado de una unidad de filtrado. Las toberas de descolmatado (28) de los filtros de las dos unidades de filtrado son alimentadas en nitrógeno a partir de dos electroválvulas (36) y (36') asociadas, cada una de ellas, a una unidad de filtrado, que pueden ser controladas sucesivamente para su apertura y suministro de nitrógeno a cada uno de los colectores (35) y (35') de manera sucesiva.

En la figura 9, se han representado medios de distribución de nitrógeno según una segunda variante de realización que comportan, para cada una de las dos unidades de filtrado, dos electroválvulas (36a) y (36b) (o -36'a- y -36'b-)
conectadas, cada una de ellas, a un colector (35a) y (35b) (o -35'a- y -35'b-) al que están conectados, mediante tubos flexibles, los conductos (27) de cuatro toberas (28) de cuatro filtros de una unidad de filtrado. El conjunto de distribución presenta, por lo tanto, cuatro electroválvulas que pueden ser controladas sucesivamente, de manera automática, para asegurar el descolmatado sucesivo de los filtros (10) por el conjunto de cuatro filtros de una unidad de filtrado.

De manera más general, es posible concebir instalaciones de distribución de nitrógeno que permiten realizar sucesivamente el descolmatado de los conjuntos de n filtros entre los N filtros de una unidad de filtrado de un reactor de producción de oxifluoruro de uranio.

Se debe observar que, incluso cuando se realiza el descolmatado simultáneo de los ocho cartuchos (10) de una unidad de filtrado o de cuatro cartuchos o, de modo más general, de n cartuchos filtrantes, el descolmatado es realizado de manera individual en cada uno de los cartuchos filtrantes, contrariamente al descolmatado realizado de acuerdo con la técnica anterior.

Además, el descolmatado individual de cada uno de los cartuchos filtrantes se realiza sin interrumpir la evacuación de ácido fluorhídrico por la unidad de filtrado. En particular, no es necesario utilizar un medio de direccionado de los gases evacuados, tal como una válvula de tres días. Durante la inyección de nitrógeno de descolmatado de relación muy reducida, esta inyección asegura un paro momentáneo muy breve de la evacuación de gases en los cartuchos filtrantes, creando el nitrógeno de descolmatado una onda de choque.

La evacuación de los gases tiene lugar inmediatamente después de la inyección de gas de descolmatado, a través de los venturi (30) que constituyen las salidas de gas de los cartuchos filtrantes (10).

En todos los casos, el procedimiento según la invención permite obtener un descolmatado eficaz y homogéneo en cada uno de los filtros de las unidades de filtrado por un procedimiento "en línea", es decir, sin interrumpir la evacuación hacia el exterior del reactor, del ácido fluorhídrico en mezcla con vapor de agua y nitrógeno de dilución y de hidrógeno.

En el caso de descolmatado individual sucesivo, o por ocho, por cuatro, o n filtros de una unidad de filtrado que presenta N filtros, cumpliéndose n<N, la evacuación de los gases es realizada de manera totalmente continua, a través de los cartuchos filtrantes en los que no se realiza el descolmatado, durante período muy corto de descolmatado por impulsión.

La invención no se limita a las formas de realización que se han descrito.

Se pueden utilizar medios de inyección de gas neutro de descolmatado distintos a los que se han descrito, para obtener un chorro de gas neutro de descolmatado a velocidad sónica o ligeramente supersónica produciendo una onda de choque en el interior del filtro que asegura un descolmatado muy satisfactorio por despegado de las partículas retenidas por la pared (12) de los filtros.

En lugar de nitrógeno, se puede utilizar cualquier otro gas neutro tal como argón, para efectuar el descolmatado por chorro de impulso a velocidad sónica.

Se pueden utilizar medios de distribución y de direccionado del gas de descolmatado por diferentes medios que se han descrito.

La presente invención se aplica a cualquier instalación para la producción de óxido de uranio que presente un reactor de conversión de hexafluoruro de uranio en oxifluoruro, teniendo una parte de salida en la que se han dispuesto unidades de filtrado cada una de las cuales presenta uno o varios filtros en paralelo.

El reactor de conversión puede comportar un número cualquiera de unidades de filtrado que comprenden un número cualquiera de filtros.

En el caso de una instalación que presenta, como mínimo, una unidad de filtrado que comprende una serie de filtros dispuestos en paralelo, los medios de inyección de gas neutro de descolmatado presentan una tobera de inyección situada en la alineación axial de cada uno de los filtros de la serie de filtros.

En lugar de electroválvulas, se puede utilizar cualquier otro tipo de válvula de control automático para distribuir el gas de descolmatado en las toberas de descolmatado, de manera individual o agrupada.

En el caso de instalaciones industriales existentes, se ha podido aumentar sensiblemente el caudal horario de la instalación de conversión del hexafluoruro de uranio, utilizando un procedimiento de descolmatado según la invención.

En el caso de instalaciones según la técnica anterior, el caudal de hexafluoruro debía estar limitado a un caudal de hexafluoruro inferior a 100 kg/h y en general próximo a 75 kg/h. En el caso de instalaciones que presentan un dispositivo de descolmatado según la invención, se ha podido tratar un caudal doble, es decir, 150 kg/h.

Claims (13)

1. Procedimiento de descolmatado, como mínimo de un filtro de una instalación de producción de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio, que presenta un reactor (2) en el que se inyecta el hexafluoruro gaseoso UF_{6} y vapor de agua, formando oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} en forma de polvo y ácido fluorhídrico gaseoso HF, procediendo a la separación del oxifluoruro de uranio UO_{2}F_{2} arrastrado por gases que contienen el ácido fluorhídrico gaseoso HF, en una parte de salida del reactor (2), como mínimo, en una unidad de filtrado (8) que presenta, como mínimo, un filtro (10) que tiene una pared de filtrado (12) de forma tubular dispuesta con su eje (10') vertical y se evacua un gas que contiene ácido fluorhídrico, hacia el exterior del reactor (2), consistiendo el descolmatado del filtro en separar de la pared (12) del mismo partículas de óxido de uranio UO_{2}F_{2} depositadas sobre la pared (12), por una corriente de gas neutro tal como nitrógeno, inyectado en el filtro (10) en contracorriente con respecto a la circulación del gas evacuado que contiene ácido fluorhídrico HF, caracterizado por el hecho de que se inyecta el gas neutro según el eje (10') de la pared del filtro (10) en forma de un chorro a una velocidad superior a 300 m/s, durante un período de tiempo inferior a 1 segundo.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el chorro de gas neutro de descolmatado tiene una velocidad superior a 330 m/s.

3. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la duración de inyección de gas neutro de descolmatado, como mínimo, en un filtro (10) está comprendida entre 0,1 y 0,5 segundos, encontrándose el gas neutro a una temperatura próxima a 130ºC y a una presión inicial comprendida entre 2 y 10 bar, por ejemplo, 6 bar aproximadamente.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se realizan inyecciones individuales de gas neutro de descolmatado según su eje (10'), en el interior de cada uno de una serie de filtros (10) de una unidad de filtrado (8).

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el caso de una instalación de filtrado que presenta un mínimo de una unidad de filtrado (8) que presenta N filtros (10) dispuestos en paralelo, caracterizado porque se realiza el descolmatado por grupos sucesivos de n filtros (cumpliéndose n<N) de cada una de las unidades de filtrado (8).

6. Procedimiento de descolmatado, según la reivindicación 4, caracterizado porque se realiza el descolmatado por inyección de gas neutro, de forma sucesiva, en cada uno de los filtros de cada una de la unidad o unidades de filtrado (8) del reactor (2).

7. Dispositivo de descolmatado de uno o varios filtros (10) de una instalación (1) de producción de óxido de uranio a partir de hexafluoruro de uranio, que presenta un reactor (2) que comprende una envolvente que tiene una disposición general vertical, un conducto (5) de inyección de hexafluoruro de uranio, de vapor de agua y de un gas de dilución que penetra en la envolvente del reactor (2), así como, como mínimo, una unidad de filtrado (8) de los gases evacuados del reactor (2) que presenta un colector (11) conectado a un conducto (7) de evacuación de los gases al exterior del reactor (2) en el que desemboca el extremo de salida de uno o varios filtros (10) que tienen una pared tubular (12) de eje vertical (10'), soportada por una platina (9) que separa el colector de gases (11) del espacio interior de la envolvente del reactor (2) en la que está situado el filtro (10), presentando el dispositivo de descolmatado un depósito (20) de almacenamiento de gas neutro de descolmatado a presión y medios de distribución y de direccionado de gas neutro de descolmatado hacia, como mínimo, un filtro (10) de, como mínimo, una unidad de filtrado (8) del reactor (2), caracterizado porque presenta, en alineación con el eje (10') vertical de la pared (12) del filtro (10), una tobera (28) de inyección de gas neutro conectada por un conducto de alimentación (27), como mínimo, a un elemento de distribución (24, 36, 36', 36a, 36b, 36'a, 36'b) de gas neutro de descolmatado.

8. Dispositivo, según la reivindicación 7, caracterizado porque la tobera (28) de inyección de gas de descolmatado está dispuestas en el colector (11) de la unidad de filtrado (8), en oposición a un extremo de salida del filtro (10) y que una brida (29) de soporte y fijación del filtro (10) que reposa sobre la platina (9) del colector (11) es atravesada por una abertura (30) coaxial con respecto a la tobera (28) y que constituye un venturi de aceleración del gas de descolmatado inyectado en el filtro (10) según la dirección axial (10') por la tobera (28).

9. Dispositivo, según la reivindicación 7, caracterizado porque la tobera (28) está dispuesta en el interior y en las proximidades de la parte media de la parte tubular (12) del filtro (10).

10. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la tobera (28) presenta la forma de un conducto convergente-divergente.

11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 y 10, en el caso de una instalación que presenta, como mínimo, una unidad de filtrado (8) que comprende una serie de filtros (10) dispuestos en paralelo, caracterizado porque medios de inyección de gas de descolmatado que presentan una tobera de inyección (28) situada en la alineación axial (10') de la envolvente (12) de un filtro (10) están asociados a cada uno de los filtros (10) de, como mínimo, una unidad de filtrado (8).

12. Dispositivo, según la reivindicación 11, caracterizado porque cada una de las toberas (28) de un medio de descolmatado de un filtro (10) está conectada por un conducto de alimentación (27, 32) a un medio de distribución individual de gas neutro de descolmatado constituido por una válvula individual (24) de mando automático.

13. Dispositivo, según la reivindicación (11), caracterizado porque cada una de las toberas (28) de cada uno de los medios de inyección de gas de descolmatado en un filtro (10) está conectada por un conducto (27) a medios de distribución (36, 36', 36a, 36b, 36'a, 36'b) que aseguran la alimentación simultánea de n toberas (28) entre las N toberas de una unidad de filtrado (8).