JP2012510422A - 燃料核を製造するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図10
Description
- 沈殿槽中の微小球の搬送
- エージング水の中のエージング
- 所定の最終値までのアンモニア水による洗浄
- 乾燥機までの洗浄水の中の微小球の輸送
- 乾燥機上での微小球の析出、および
- 乾燥した核の再処理。
- 僅かな標準偏差を伴う狭い直径範囲
- ほぼ理想的な球形
- 高密度および正確な組成を有するすべての個々の製造された核の同一の構造および多孔性。
- 洗浄した核は、ベルト式連続炉の中で、乾燥およびか焼される。乾燥およびか焼のために、洗浄した微小球は、単層の形態で、金属トレイ上に放出される。
微小球の形成の瞬間において発生された複数の微小球間の物資交換に関する説明を、典型的な実施の形態で行なう。
28 カスケード洗浄機
74 微小球
102 沈殿槽
Claims (53)
- 微小球を形成するために、硝酸ウラニルならびに1つまたは複数の賦形剤、例えば尿素、テトラヒドロフルフリルアルコール(THFA)および/またはポリビニルアルコール(PVA)を含有する溶液を、アンモニア性の沈殿槽に滴下すること、かくして製造された微小球をアンモニア溶液の中でエージングおよび洗浄すること、乾燥すること、ならびに熱処理することによって、好ましくは300μmと800μmの間の範囲にあるサイズの球状の燃料核および/または増殖材核を製造するための、特に、酸化ウランおよび/または炭化ウランおよび/またはウラン含有の混合酸化物および/または混合炭化物の核を製造するための方法において、
前記微小球(74)を、前記沈殿槽から、第1のセパレータ(10)によって分離し、エージングのために、アンモニア性のエージング水に供給すること、前記エージング水への導入前に、前記微小球の、前記沈殿槽(102)の液体との接触時間を、同じにまたは実質的に同じに調整すること、前記微小球を、引渡し手段によって、前記エージング水から、多段式のカスケード洗浄機(28)へ引き渡し、このカスケード洗浄機の中では、前記微小球を、硝酸アンモニウム、および前記微小球に含まれている少なくとも1つの尿素なしにまたは実質的になしに洗浄すること、および前記微小球の乾燥後に、これらの微小球を、熱処理中に、単層の形態で分布してか焼することを特徴とする方法。 - 前記沈殿槽(102)の中での前記微小球(74)の発生と、前記第1のセパレータ(10)による前記エージング水への供給との間に、同じまたは実質的に同じ時間が設定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記アルカリ性のエージングス水を、各々のまたは実質的に各々の微小球(74)が、成分に関して、夫々単独で、同じまたは実質的に同じ濃度を有するように、平衡条件に基づいて調整することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記アルカリ性のエージングス水の中で、少なくとも、前記微小球(74)に含まれる硝酸アンモニウムおよび/または尿素に関して、平衡条件を調整することを特徴とする少なくとも請求項3に記載の方法。
- 前記アンモニア性のエージングス水の中で、少なくとも、前記微小球(74)に存在するTHFAに関して、平衡条件を調整することを特徴とする少なくとも請求項3に記載の方法。
- 前記微小球を前記エージング水から取り出した後に、前記微小球内の少なくともTHFAの濃度が、前記エージング水の中の濃度またはほぼ濃度に対応することを特徴とする少なくとも請求項3に記載の方法。
- 前記微小球を前記エージング水から取り出した後に、前記微小球内のNH4NO3,NH4OHおよび、尿素が含まれている限りは、尿素の濃度が、前記エージング水の中の濃度またはほぼ濃度に対応することを特徴とする少なくとも請求項3に記載の方法。
- 前記アルカリ性のエージングス水の中で、最大15重量%の、特に10ないし15重量%のTHFAを、H2Oと交換することができる条件を、調整することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記微小球(74)を、室温に調整されたアンモニア性のエージング水に引き渡し、次に、このエージング水を、温度T1に加熱し、但し、60℃≦T1≦80℃であること、前記微小球は、時間tに亘って、前記温度T1で、前記エージング水に留まっており、但し、50min≦t≦70minであること、および、前記時間t後に、前記エージング水を室温に冷却し、次に、前記微小球を取り出すことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エージング水を、少なくとも1つの熱交換機によって加熱および冷却することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記微小球(74)を、前記カスケード洗浄機(23)内で、複数の洗浄段の中に導くことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 各々の洗浄段における前記微小球の沈降速度を、前記洗浄段の中を循環系の中で流れる洗浄水によって調整することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記エージング水を、ホッパ(44,46)の底部にあって間隔を変化させることができる環状ギャップを介して、前記洗浄段(30,32,34,36,38,40,42)に供給することを特徴とする少なくとも請求項11に記載の方法。
- 各々の洗浄段(30,32,34,36,38,40,42)において循環系の中に運ばれる洗浄水のほかに、最下のカスケードから始まって、全体のカスケードの中に洗浄水を運ぶことを特徴とする少なくとも請求項11に記載の方法。
- 前記最下のカスケード(30)に供給される洗浄水として、弱いアンモニア性の超純水を用いることを特徴とする少なくとも請求項11に記載の方法。
- 前記最下のカスケード(30)に供給される洗浄水として、2モルのアンモニア性の超純水を用いることを特徴とする少なくとも請求項11に記載の方法。
- 前記洗浄した微小球(74)を、ベルト式連続炉の中で、好ましくは温度T2で、乾燥し、但し、T2≦120℃、特に、100℃≦T2≦120℃であることを特徴とする少なくとも請求項1に記載の方法。
- 前記洗浄した微小球(74)を、洗浄水で、供給手段、例えば供給管(72)を介して、均等に分布して、前記ベルト式連続炉の中を運ばれる搬送要素(66)上に供給することを特徴とする少なくとも請求項17に記載の方法。
- 前記微小球(74)を、ふるいベルト(66)または搬送要素上に供給することを特徴とする少なくとも請求項18に記載の方法。
- 前記搬送要素への供給の前に、前記洗浄水に活性剤を添加することを特徴とする少なくとも請求項18に記載の方法。
- 活性剤として、水溶性の脂肪族アルコールを用いることを特徴とする少なくとも請求項20に記載の方法。
- 前記乾燥した微小球(核)(76)を、前記ベルト式連続炉(64,80)の通過後に、吸引手段、例えば吸引管(78,104)によって、前記微小球を運ぶ搬送手段(66)から除去し、サイクロンの中で析出し、かつ、貯蔵容器に集めることを特徴とする少なくとも請求項17に記載の方法。
- 前記微小球(74)を、単層の形態で、ベルト式連続炉(64,80)の中を運ばれかつ底部側に複数の開口部を有する金属トレイ(82,106)の中で運び、かつ、温度T3で、好ましくは2段でか焼し、但し、T3≦450℃、特に、160℃≦T3≦430℃であることを特徴とする少なくとも請求項1に記載の方法。
- 前記微小球(74)は、前記ベルト式連続炉(64,80)の中で、少なくとも1つの乾燥区域および少なくとも1つのか焼区域を有する複数の加熱区域(92,94,96)を通過することを特徴とする少なくとも請求項1に記載の方法。
- 前記乾燥および/またはか焼を、空気再循環で実行することを特徴とする請求項1ないし24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記か焼した核(76)を前記金属トレイ(82,106)から吸引することを特徴とする少なくとも請求項23に記載の方法。
- 前記吸引した核(76)をサイクロン(83)の中で析出し、かつ、貯蔵容器に集めることを特徴とする少なくとも請求項26に記載の方法。
- 球状の燃料核および/または増殖材核を製造するための装置であって、沈殿槽(102)と、エージング区間(18)と、洗浄手段(28)と、熱処理手段(64,80,90)と、製造中に製造された微小球(74)およびこれら微小球上に形成された核(96)のための引渡し手段(10)とを具備する装置において、
前記沈殿槽と前記エージング区間との間には、第1の引渡し手段がセパレータ(10)の形態で設けられており、このセパレータは、シリンダ(14)を有し、このシリンダは、複数のセクタに区分されており、かつ、底部としての、開口部を有する穿孔されたふるい(12)の上面で回転可能であり、各々のセクタは、相前後して、底部側に前記穿孔されたふるいによって覆われた第1の位置で、前記沈殿槽(102)の出口開口部に向けられており、かつ、前記シリンダが角度αだけ回転した後に、第2の位置で、前記穿孔されたふるいの前記開口部に向けられており、この開口部は、前記エージング区間(18)に接続されており、各々のセクタは同じ面を有すること、および、角度αは、α/nであり、但し、n=セクタの数であることを特徴とする装置。 - 前記穿孔されたふるい(12)の下方には、前記沈殿槽(102)の流入口に直接又は間接に接続されている液体収容手段が設けられていることを特徴とする請求項28に記載の装置。
- 前記穿孔されたふるい(12)は、ステンレスからなり、かつメッシュ幅dを有し、但し、300μm≦d≦500μmであることを特徴とする請求項28または29に記載の装置。
- 前記シリンダ(14)は金属からなることを特徴とする請求項28ないし30のいずれか1項に記載の装置。
- 前記シリンダ(14)は、前記穿孔されたふるい(12)上に直に載っていることを特徴とする請求項28ないし31のいずれか1項に記載の装置。
- 前記シリンダ(14)は、n個のセクタに区分されており、但し、n≧3であり、特に、n=6であることを特徴とする請求項28ないし32のいずれか1項に記載の装置。
- 前記エージング区間(18)は、ふるい布または穿孔プレート(22)によって囲繞されておりかつ前記微小球を収容する中空シリンダを有し、この中空シリンダは、エージング水の運搬から隔たって、ハウジング(20)によって囲繞されていることを特徴とする請求項28ないし33のいずれか1項に記載の装置。
- 前記エージング液は、少なくとも1つの熱交換器を含む循環系の中で流れており、この循環系には、前記ハウジング(20)が統合されていることを特徴とする請求項28ないし34のいずれか1項に記載の装置。
- 前記エージング区間(18)は、第2のセパレータとして形成されておりかつこのエージング区間を前記洗浄手段(28)に運搬上接続する第2の引渡し手段に接続されていることを特徴とする少なくとも請求項28に記載の装置。
- 前記第2のセパレータは、前記第1のセパレータに対応する構造を有することを特徴とする少なくとも請求項36に記載の装置。
- 前記洗浄手段(28)は、m個の洗浄段を有するカスケード洗浄機であり、但し、m≧2、特に2≦m≦8であり、好ましくはm=7であることを特徴とする少なくとも請求項28に記載の装置。
- 各々の洗浄段は、底部側に、開口部を有するホッパ(44,46)を備え、この開口部は、遮断手段(48,50)によって、ノズルプレートを用いて、所望の程度に閉鎖可能であることを特徴とする少なくとも請求項38に記載の装置。
- 洗浄水を運ぶ循環系が、前記遮断手段(48,50)の下方にある、導管(52)のような部分で終わっていることを特徴とする少なくとも請求項39に記載の装置。
- 前記部分または前記導管(52)の内部には、調整要素、例えば、前記遮断手段(48,50)に接続されている可撓性のあるシャフト(60)が延びていることを特徴とする少なくとも請求項40に記載の装置。
- 前記ホッパ(44,46)の下方には、前記洗浄液のための接続部が設けられていることを特徴とする少なくとも請求項39に記載の装置。
- 前記洗浄段は、上下に設けられていることを特徴とする少なくとも請求項38に記載の装置。
- 前記カスケード洗浄機(28)の最下の洗浄段は、前記最上の洗浄段から放出される洗浄水のための接続部を有することを特徴とする少なくとも請求項22に記載の装置。
- 前記カスケード洗浄機(28)には、少なくとも1つの連続炉(64,80,90)が後置されていることを特徴とする少なくとも請求項28に記載の装置。
- 前記洗浄した微小球(74)は、搬送手段、例えばエンドレスコンベヤベルト(66)によって、前記連続炉(64,80)の中を搬送可能であり、このコンベヤベルトは、少なくとも部分的に、ふるい布を有することを特徴とする少なくとも請求項45に記載の装置。
- 前記微小球(74)は、複数の並列された金属トレイ(82)からなる搬送手段によって、前記連続炉(64,80)の中を搬送可能であり、各々の金属トレイは、300μmと500μmの間の範囲にあるメッシュ幅を有する穿孔された底部を具備することを特徴とする少なくとも請求項45に記載の装置。
- 前記微小球(74)は、供給手段、例えば供給管(72,102)を介して、搬送手段、例えばコンベヤベルト(66)または金属トレイ(82)上に供給可能であることを特徴とする少なくとも請求項46に記載の装置。
- 乾燥したまたはか焼した微小球(76)は、前記搬送手段によって、減圧によって、例えば吸引管(78,104)を用いて吸引可能であることを特徴とする少なくとも請求項46に記載の装置。
- 前記乾燥したまたはか焼した微小球(76)は、好ましくはサイクロン(83)を介して析出可能であり、かつ、貯蔵容器に集められることができることを特徴とする少なくとも請求項28に記載の装置。
- 前記連続炉(90)は複数の加熱区域(92,94,96)を有することを特徴とする少なくとも請求項45に記載の装置。
- 少なくとも1つの加熱区域(92)は乾燥区域であり、少なくとも1つの他の加熱区域(96)はか焼区域であることを特徴とする少なくとも請求項51に記載の装置。
- 前記連続炉(64,80,90)は、新鮮空気でおよび/または空気再循環で操作可能であることを特徴とする少なくとも請求項45に記載の装置。
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