JP4334366B2 - Ammonium uranate particle production equipment - Google Patents

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Description

この発明は、重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for producing ammonium heavy uranate particles.

高温ガス炉用燃料は、一般的に以下のような工程を経て製造される。まず、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かし硝酸ウラニル原液とする。次に、この硝酸ウラニル原液に純水および増粘剤等を添加し、攪拌して滴下原液とする。調製された滴下原液は、所定の温度に冷却され、粘度を調製した後、細径の滴下ノズルを用いてアンモニア水溶液に滴下される。   A fuel for a HTGR is generally manufactured through the following processes. First, uranium oxide powder is dissolved in nitric acid to obtain a uranyl nitrate stock solution. Next, pure water, a thickener and the like are added to the uranyl nitrate stock solution and stirred to obtain a dropping stock solution. The prepared dropping undiluted solution is cooled to a predetermined temperature to adjust the viscosity, and then dropped into an aqueous ammonia solution using a small-diameter dropping nozzle.

このアンモニア水溶液に滴下された液滴は、アンモニア水溶液の表面に達するまでの間に、アンモニアガスが吹きかけられる。このアンモニアガスによって、液滴表面がゲル化され、これにより、落下する前記液滴がアンモニア水溶液の表面に衝突する際に、ゲル化した液滴の変形が、防止される。なお、ゲル化した液滴を、以下において「ゲル化液滴」と称することがある。アンモニア水溶液中におけるゲル化液滴は、その内部に存在する硝酸ウラニルがアンモニアと反応することにより、重ウラン酸アンモニウム粒子(以下において、「ADU粒子」と略することがある。)となる。   The droplets dropped on the aqueous ammonia solution are sprayed with ammonia gas before reaching the surface of the aqueous ammonia solution. Due to the ammonia gas, the surface of the droplet is gelled, whereby deformation of the gelled droplet is prevented when the falling droplet collides with the surface of the aqueous ammonia solution. In addition, the gelled droplet may be hereinafter referred to as “gelled droplet”. The gelled droplets in the aqueous ammonia solution become ammonium heavy uranate particles (hereinafter sometimes abbreviated as “ADU particles”) by the reaction of uranyl nitrate existing in the ammonia with ammonia.

このADU粒子は、乾燥された後、大気中で焙焼され、三酸化ウラン粒子となる。さらに、三酸化ウラン粒子は、還元および焼結されることにより、高密度の二酸化ウラン粒子となる。この二酸化ウラン粒子をふるい分け、すなわち分級して、所定の粒子径を有する燃料核微粒子を得る。   The ADU particles are dried and then roasted in the air to become uranium trioxide particles. Furthermore, the uranium trioxide particles are reduced and sintered to become high-density uranium dioxide particles. The uranium dioxide particles are screened, that is, classified to obtain fuel core fine particles having a predetermined particle size.

この燃料核微粒子を流動床に装荷し、被覆層を形成するためのガスを熱分解して、燃料核微粒子表面に複数層から成る被覆層を形成する。被覆層における第一層は、約1400℃でアセチレンを熱分解することにより生成する低密度熱分解炭素で、形成される。また、被覆層における第二層、及び第四層は、約1400℃でプロピレンを熱分解することにより生成する高密度熱分解炭素で、形成される。さらに、被覆層における第三層は、約1600℃でメチルトリクロロシランを熱分解することにより、形成される。   The fuel core particles are loaded onto the fluidized bed, and the gas for forming the coating layer is pyrolyzed to form a coating layer composed of a plurality of layers on the surface of the fuel core particles. The first layer in the coating layer is formed of low density pyrolytic carbon produced by pyrolyzing acetylene at about 1400 ° C. In addition, the second layer and the fourth layer in the coating layer are formed of high-density pyrolytic carbon generated by pyrolyzing propylene at about 1400 ° C. Further, the third layer in the coating layer is formed by thermally decomposing methyltrichlorosilane at about 1600 ° C.

被覆層が形成された後、高温ガス炉用燃料は、一般的な燃料コンパクトとして成型される。この燃料コンパクトは、高温ガス炉用燃料を黒鉛粉末、粘結剤等からなる黒鉛マトリックス材とともに、中空円筒形等にプレス成型またはモールド成型したのち、焼成して得られる(非特許文献1参照)。   After the coating layer is formed, the HTGR fuel is molded as a general fuel compact. This fuel compact is obtained by press-molding or molding a high-temperature gas reactor fuel into a hollow cylindrical shape together with a graphite matrix material made of graphite powder, a binder, etc. (see Non-Patent Document 1). .

原子炉材料ハンドブック、p221−p247,昭和52年10月31日発行、日刊工業新聞社発行Reactor Material Handbook, p221-p247, published October 31, 1977, published by Nikkan Kogyo Shimbun

従来は、複数の滴下ノズルに対して、アンモニアガスを噴出する噴出口が一つである設備を使用していた。このようにアンモニアガスを噴出する噴出口が一つである設備を使用すると、複数の滴下ノズルから各々滴下された液滴に対するアンモニアガスの流速が均等とはならず、各液滴ごとに接触するアンモニアガスの流速が相違する。そのため、生成される重ウラン酸アンモニウム粒子の表面に、例えば、波紋状の模様を呈する等の不都合が生じ、後の工程で得られる二酸化ウラン粒子の真球性に影響を与えるという問題点がある。   Conventionally, equipment having one jet outlet for jetting ammonia gas is used for a plurality of dropping nozzles. When equipment having one ejection port for ejecting ammonia gas is used in this way, the flow rate of ammonia gas with respect to droplets dropped from a plurality of dropping nozzles is not uniform, and each droplet comes into contact with each other. The flow rate of ammonia gas is different. For this reason, there is a problem that the surface of the produced ammonium heavy uranate particles has, for example, a rippled pattern, which affects the sphericity of the uranium dioxide particles obtained in a later step. .

この発明は、このような従来の問題点を解消し、真球性の良い二酸化ウラン粒子を得るための重ウラン酸アンモニウム粒子を製造することのできる重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置を提供することを課題とする。   The present invention provides an ammonium heavy uranate particle production apparatus capable of solving such conventional problems and producing ammonium heavy uranate particles for obtaining uranium dioxide particles having good sphericity. Let it be an issue.

前記課題を解決するための手段は、アンモニア水溶液を貯留する沈殿槽と、前記沈殿槽に貯留されたアンモニア水溶液に、硝酸ウラニル含有原液を滴下する複数の滴下ノズルと、前記複数の滴下ノズルそれぞれから滴下される硝酸ウラニル含有原液の液滴が落下する落下行路それぞれに向けてアンモニアガスを噴出可能な複数のアンモニアガス噴出口を有するアンモニアガス噴出手段とを備えて成ることを特徴とする重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置である。 Means for solving the problems include a precipitation tank for storing an aqueous ammonia solution, a plurality of dropping nozzles for dropping a uranyl nitrate-containing stock solution into the aqueous ammonia solution stored in the precipitation tank, and the plurality of dropping nozzles, respectively. A heavy uranic acid comprising a plurality of ammonia gas jetting means having a plurality of ammonia gas jetting ports capable of jetting ammonia gas toward each of the dropping paths in which droplets of the uranyl nitrate-containing undiluted solution dropped are dropped It is an ammonium particle manufacturing apparatus.

この発明に係る重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置の好適な態様において、前記滴下ノズルの先端から前記アンモニアガス噴出口の上端までの高さが10〜40mmであり、前記滴下行路と前記アンモニアガス噴出口先端との距離が3〜15mmであり、前記アンモニアガス噴出口から噴出するアンモニアガスの流量が3〜25L/minであり、また、この発明に係る重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置の好適な態様において、前記アンモニアガス噴出手段から噴出されたアンモニアガスを吸引するアンモニアガス吸引手段を備えて成り、前記アンモニアガス吸引手段は、前記液滴の落下行路を中にして前記アンモニアガス噴出手段とは反対側の位置に設けられる。 In a preferred embodiment of the ammonium heavy uranate particle production apparatus according to the present invention, the height from the tip of the dropping nozzle to the upper end of the ammonia gas outlet is 10 to 40 mm, the dropping path and the ammonia gas outlet In a preferred embodiment of the ammonium heavy uranate particle production apparatus according to the present invention, the distance to the tip is 3 to 15 mm, the flow rate of ammonia gas ejected from the ammonia gas ejection port is 3 to 25 L / min, and And an ammonia gas suction means for sucking the ammonia gas ejected from the ammonia gas ejection means, the ammonia gas suction means being on the opposite side of the ammonia gas ejection means with the drop path of the droplet in the middle It is provided in the position.

この発明に係る重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置の好適な態様において、前記アンモニアガス噴出手段は、前記液滴の落下行路に向けてアンモニアガスを噴出可能な複数のアンモニアガス噴出口を有し、前記複数のアンモニアガス噴出口から噴出するアンモニアガスの流量を調節可能である。   In a preferred aspect of the apparatus for producing ammonium deuterated uranium particles according to the present invention, the ammonia gas ejection means has a plurality of ammonia gas ejection ports capable of ejecting ammonia gas toward the dropping path of the droplet, The flow rate of the ammonia gas ejected from the plurality of ammonia gas ejection ports can be adjusted.

(1)この発明によれば、複数の滴下ノズルから各々滴下される硝酸ウラニル含有原液の一連の液滴に、アンモニアガス噴出手段からアンモニアガスを噴出するから、滴下ノズル毎に落下する液滴に均一にアンモニアガスを噴出することになり、しかも、生成するADU粒子が波紋状の模様を呈することもないため、真球性の良い二酸化ウラン粒子を得ることができる。 (1) According to the present invention, ammonia gas is ejected from the ammonia gas ejection means to a series of droplets of the uranyl nitrate-containing stock solution that are respectively dropped from a plurality of dropping nozzles. Ammonia gas is uniformly ejected, and the generated ADU particles do not exhibit a rippled pattern, so that uranium dioxide particles with good sphericity can be obtained.

(2)この発明によれば、アンモニアガス吸引手段が噴出されたアンモニアガスを吸引することで、噴出されたアンモニアガスのガス流の指向性が高まり、複数のアンモニアガスのガス流が互いに影響を与えることが少なくなるので、より一層生成するADU粒子が波紋状の模様を呈することがなくなる。 (2) According to the present invention, the ammonia gas suction means sucks the ejected ammonia gas, thereby increasing the directivity of the ejected ammonia gas flow, and the plurality of ammonia gas flows affect each other. Since it is less applied, the ADU particles that are further generated do not exhibit a rippled pattern.

(3)この発明によれば、前記複数のアンモニアガス噴出口は、アンモニアガスの噴出流量を各々調節可能であることにより、アンモニアガスの圧力損失が異なる場合でも、アンモニアガスの噴出状態を一定に保つことができる。 (3) According to the present invention, the plurality of ammonia gas ejection ports can adjust the ejection flow rate of ammonia gas so that the ammonia gas ejection state can be kept constant even when the pressure loss of ammonia gas differs. Can keep.

以下、図1を参照しながらこの発明の一実施形態に係る重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置(以下、「ADU粒子製造装置」と称することがある。)について説明する。ただし、図1に記載されたADU粒子製造装置は、この発明の一例であり、この発明に係るADU粒子製造装置は、図1に記載されたADU粒子製造装置に限られることはない。   Hereinafter, an ammonium heavy uranate particle manufacturing apparatus (hereinafter, also referred to as “ADU particle manufacturing apparatus”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the ADU particle manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1 is an example of the present invention, and the ADU particle manufacturing apparatus according to the present invention is not limited to the ADU particle manufacturing apparatus illustrated in FIG.

[ADU粒子製造装置]
前記ADU粒子製造装置1は、図1に示されるように、沈殿槽2と、沈殿槽2の上方に設けられた複数の滴下ノズル3と、沈殿槽2および滴下ノズル3の間に設けられた複数のアンモニアガス噴出手段4および複数のアンモニアガス吸引手段5とを備えて成る。
[ADU particle production equipment]
As shown in FIG. 1, the ADU particle manufacturing apparatus 1 is provided between a precipitation tank 2, a plurality of dropping nozzles 3 provided above the precipitation tank 2, and the precipitation tank 2 and the dropping nozzle 3. A plurality of ammonia gas ejection means 4 and a plurality of ammonia gas suction means 5 are provided.

[沈殿槽]
沈殿槽2は、アンモニア水溶液を貯留し、滴下ノズル3から落下してくる液滴中の硝酸ウラニルとアンモニアとを反応させて重ウラン酸アンモニウム粒子を形成する槽である。この沈殿槽2は、上部が開口し、下部が閉塞している円筒形状を有している。なお、沈殿槽2の下部には、図示は略すが、生成した重ウラン酸アンモニウム粒子(以下、「ADU粒子」と略す場合がある。)を排出する排出口が設けられている。この排出口には、また、沈殿槽2内のアンモニア水溶液にアンモニアガスを噴出させてアンモニア水溶液に上下の循環流を形成させることのできる循環流形成手段が設けられる。
[Settling tank]
The precipitation tank 2 is a tank that stores an aqueous ammonia solution and reacts uranyl nitrate and ammonia in droplets falling from the dropping nozzle 3 to form ammonium heavy uranate particles. The sedimentation tank 2 has a cylindrical shape with an upper part opened and a lower part closed. In addition, although not shown, a discharge port for discharging the generated ammonium heavy uranate particles (hereinafter sometimes abbreviated as “ADU particles”) is provided at the lower portion of the precipitation tank 2. The discharge port is also provided with a circulation flow forming means capable of ejecting ammonia gas into the ammonia aqueous solution in the precipitation tank 2 to form an upper and lower circulation flow in the ammonia aqueous solution.

また、沈殿槽2の外部には、沈殿槽2内にアンモニアガスを充満させるアンモニアガス供給手段21が設けられている。このアンモニアガス供給手段21は、沈殿槽2の側面壁に形成されたアンモニアガス供給口22に接続され、沈殿槽2内であってアンモニア水溶液の液面上にアンモニアガスを充満させる。アンモニアガス供給口22は、貯留するアンモニア水溶液の液面より高い位置に形成されている。   In addition, an ammonia gas supply means 21 for filling the precipitation tank 2 with ammonia gas is provided outside the precipitation tank 2. The ammonia gas supply means 21 is connected to an ammonia gas supply port 22 formed on the side wall of the precipitation tank 2 and fills the ammonia gas in the precipitation tank 2 on the liquid surface of the aqueous ammonia solution. The ammonia gas supply port 22 is formed at a position higher than the liquid level of the aqueous ammonia solution to be stored.

[滴下ノズル]
滴下ノズル3は、前記沈殿槽2に貯留されたアンモニア水溶液に、硝酸ウラニル含有原液(以下、「滴下原液」と略する場合がある。)を滴下するとともに、一列に一定間隔に配列されて複数設けられている。なお、この複数の滴下ノズル3は、所定の内径を有しているものであればよく、滴下原液を滴下する際には、図示は略すが、各々の滴下ノズルを滴下原液の滴下方向および/または滴下方向に対する直交方向に振動させることにより、滴下原液を滴下させるようになっている。なお、この滴下ノズル3は、配管を介して、滴下原液を貯留する滴下原液貯留槽(図示せず。)に結合されて、この滴下原液貯留槽から滴下原液が供給されるようになっている。また、図1に示される例では、複数の滴下ノズル3が水平方向に一列に配列されているが、この発明においては、水平な複数列となって滴下ノズルが配設されていても、また、円陣列となって滴下ノズルが配設されていてもよい。
[Drip nozzle]
The dropping nozzle 3 drops a uranyl nitrate-containing stock solution (hereinafter sometimes abbreviated as “dropping stock solution”) into the aqueous ammonia solution stored in the settling tank 2 and is arranged in a row at a constant interval. Is provided. The plurality of dropping nozzles 3 only have to have a predetermined inner diameter. When dropping the dropping stock solution, although not shown, each dropping nozzle is connected to the dropping stock solution in the dropping direction and / or Alternatively, the dropping stock solution is dropped by vibrating in a direction orthogonal to the dropping direction. In addition, this dripping nozzle 3 is connected to a dripping stock solution storage tank (not shown) that stores the dripping stock solution via a pipe, and the dripping stock solution is supplied from this dripping stock solution storage tank. . In the example shown in FIG. 1, the plurality of dropping nozzles 3 are arranged in a line in the horizontal direction. However, in the present invention, even if the dropping nozzles are arranged in a plurality of horizontal lines, The drop nozzles may be arranged in a circle.

[アンモニアガス噴出手段]
アンモニアガス噴出手段4は、沈殿槽2の開口部の上方で、かつこの開口部を閉塞しない位置に設けられている。このアンモニアガス噴出手段4は、詳しくは、図2に示されるように、前記複数の滴下ノズル3から各々滴下される滴下原液の液滴に、前記液滴が落下する落下行路Xに向けて各々アンモニアガスを噴出可能であればよく、液滴の各々の滴下行路X上に各々アンモニアガスを噴出可能な複数の円形状のアンモニアガス噴出口41を有している。つまり、複数の滴下ノズル3それぞれにより形成される滴下粒子の落下行路X毎にアンモニアガス噴出口41が配設される。なお、アンモニアガスは、アンモニアガス供給手段21より、アンモニアガス噴出手段4へ供給されている。
[Ammonia gas ejection means]
The ammonia gas ejection means 4 is provided above the opening of the sedimentation tank 2 and at a position that does not close the opening. Specifically, as shown in FIG. 2, the ammonia gas jetting unit 4 is configured so that each of the dropping liquid drops dropped from the plurality of dropping nozzles 3 is directed toward a dropping path X where the drops are dropped. It suffices if the ammonia gas can be ejected, and a plurality of circular ammonia gas ejection ports 41 capable of ejecting the ammonia gas are provided on the dropping paths X of the droplets. That is, the ammonia gas ejection port 41 is provided for each dropping path X of the dropped particles formed by each of the plurality of dropping nozzles 3. The ammonia gas is supplied from the ammonia gas supply means 21 to the ammonia gas ejection means 4.

このアンモニアガス噴出口41から噴出されるアンモニアガスの噴出方向と滴下行路Xとは、直交することが好ましい。このようにすれば、各液滴の表面に均等にアンモニアガスを吹きかけることができる。   The ejection direction of the ammonia gas ejected from the ammonia gas ejection port 41 and the dropping path X are preferably orthogonal. In this way, ammonia gas can be sprayed evenly on the surface of each droplet.

図2に示されるような具体的な態様においては、一例として、前記複数のアンモニアガス噴出口41の内径D1は、1〜17mmである。ここで、内径D1が、1mm未満であると、液滴の一部分にしかアンモニアガスを吹き付けることができない場合がある。内径D1が、17mmを超えると、各々隣接する液滴に同時にアンモニアガスを吹き付けてしまい、結果として、液滴に対するアンモニアガスの吹き付けが不均一となる場合がある。   In a specific mode as shown in FIG. 2, as an example, the inner diameter D1 of the plurality of ammonia gas ejection ports 41 is 1 to 17 mm. Here, if the inner diameter D1 is less than 1 mm, ammonia gas may be sprayed only on a part of the droplet. If the inner diameter D1 exceeds 17 mm, ammonia gas is sprayed simultaneously on the adjacent droplets, and as a result, the spraying of ammonia gas on the droplets may be uneven.

また、図2に示されるような具体的な態様においては、一例として、滴下ノズル3の先端から前記アンモニアガス噴出口41の上端までの高さH1は、10〜40mmである。ここで、高さH1が、10mm未満であると、液滴に対するアンモニアガスの吹き付けの時間が短すぎて、液滴に対するアンモニアガスの吹き付けが不十分となる場合がある。高さH1が、40mmを超えると、液滴に対するアンモニアガスの吹き付けの時間が長くなり、アンモニアガスの吹き付けが過剰となる場合がある。   Moreover, in the specific mode as shown in FIG. 2, as an example, the height H <b> 1 from the tip of the dropping nozzle 3 to the upper end of the ammonia gas outlet 41 is 10 to 40 mm. Here, if the height H1 is less than 10 mm, the time for spraying ammonia gas on the droplets is too short, and the spraying of ammonia gas on the droplets may be insufficient. When the height H1 exceeds 40 mm, the time for spraying ammonia gas on the droplets becomes long and the spraying of ammonia gas may become excessive.

さらに、図2に示されるような具体的な態様においては、一例として、前記滴下行路Xと前記アンモニアガス噴出口41先端との距離L1が、3〜15mmである。ここで、距離L1が、3mm未満であると、アンモニアガス噴出口41自体に液滴の付着が発生してしまう場合がある。距離L1が、15mmを超えると、噴出されるアンモニアガスが周囲の空気を含んでしまい、液滴に吹きかけるに十分なアンモニアガス濃度を確保できない場合がある。   Further, in a specific mode as shown in FIG. 2, as an example, a distance L1 between the dropping path X and the tip of the ammonia gas jet port 41 is 3 to 15 mm. Here, when the distance L1 is less than 3 mm, adhesion of droplets may occur at the ammonia gas ejection port 41 itself. When the distance L1 exceeds 15 mm, the ejected ammonia gas includes ambient air, and it may not be possible to secure a sufficient ammonia gas concentration to spray the droplets.

また、この複数のアンモニアガス噴出口41は、アンモニアガスの噴出流量を各々調節可能である。詳しくは、図3に示されるように、アンモニアガス噴出口41の各々にアンモニアガスを供給する配管42に流量計43を接続し、この配管42に接続されるバルブ44を操作し、流量計43を観察することでアンモニアガスの噴出流量を各々調節する。   The plurality of ammonia gas ejection ports 41 can adjust the ejection flow rate of ammonia gas. Specifically, as shown in FIG. 3, a flow meter 43 is connected to a pipe 42 for supplying ammonia gas to each of the ammonia gas ejection ports 41, and a valve 44 connected to the pipe 42 is operated to thereby operate the flow meter 43. The flow rate of ammonia gas is adjusted by observing

なお、前記内径D1、高さH1及び距離L1が前記範囲である場合に、アンモニアガス噴出口41からアンモニアガスを噴出する際の流量計43での流量が、3〜25L/minであることが好ましい。アンモニアガスを噴出する際の流量が、3L/min未満であると、重ウラン酸アンモニウムを含有する被膜の形成が貧弱な液滴が形成される可能性があり、アンモニアガスを噴出する際の流量が、25L/minを超えると、アンモニアガスの気流により液滴の自由落下が阻害される可能性がある。   When the inner diameter D1, the height H1, and the distance L1 are within the above ranges, the flow rate at the flow meter 43 when the ammonia gas is ejected from the ammonia gas ejection port 41 is 3 to 25 L / min. preferable. If the flow rate when jetting ammonia gas is less than 3 L / min, there is a possibility that droplets with poor formation of a film containing ammonium heavy uranate may be formed, and the flow rate when jetting ammonia gas. However, if it exceeds 25 L / min, the free fall of the droplets may be hindered by the flow of ammonia gas.

[アンモニアガス吸引手段]
アンモニアガス吸引手段5は、沈殿槽2の開口部の上方で、かつこの開口部を閉塞しない位置に設けられる。アンモニアガス吸引手段5は、さらに詳しくは、図2に示されるように、アンモニアガス噴出手段4とは前記滴下行路Xに対して反対側の位置に設けられ、噴出されたアンモニアガスを吸引する。
[Ammonia gas suction means]
The ammonia gas suction means 5 is provided above the opening of the sedimentation tank 2 and at a position that does not close the opening. More specifically, as shown in FIG. 2, the ammonia gas suction means 5 is provided at a position opposite to the dropping gas path X with respect to the ammonia gas ejection means 4, and sucks the ejected ammonia gas.

なお、前記滴下行路Xと前記アンモニアガス吸引手段5の先端との距離L2は、液滴とアンモニアガス吸引手段5が干渉しない程度の距離であればよい。   The distance L2 between the dropping path X and the tip of the ammonia gas suction means 5 may be a distance that does not interfere with the droplets and the ammonia gas suction means 5.

このようにアンモニアガス吸引手段5が配置されていると、アンモニアガス噴出手段4から噴出するアンモニアガス流を滞留させることがなく、アンモニアガス噴出手段4からアンモニアガス吸引手段5迄を円滑に流れるアンモニアガス気流を形成することができる。   When the ammonia gas suction means 5 is arranged in this way, ammonia flowing smoothly from the ammonia gas ejection means 4 to the ammonia gas suction means 5 without causing the ammonia gas flow ejected from the ammonia gas ejection means 4 to stay. A gas stream can be formed.

このアンモニアガス吸引手段5は、落下する液滴の落下行程Xを横切るアンモニアガスの気流に乱流を生じさせず、アンモニアガスの円滑な気流を形成することができるように形成されていればよい。   The ammonia gas suction means 5 only needs to be formed so as not to generate a turbulent flow in the air flow of the ammonia gas crossing the dropping process X of the falling droplets and to form a smooth air flow of the ammonia gas. .

したがって、図2に示される態様においては、アンモニアガス吸引手段5は、アンモニアガス噴出口41に向かい合って開口するアンモニアガス吸引口(図示せず。)を、アンモニアガス噴出口41毎に配設している。   Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, the ammonia gas suction means 5 is provided with an ammonia gas suction port (not shown) that opens facing the ammonia gas jet port 41 for each ammonia gas jet port 41. ing.

このようなアンモニアガス吸引手段5であると、アンモニアガス噴出口41とこれに向かい合うアンモニアガス吸引口との間に、アンモニアガス噴出口41から噴出し、乱されることのないアンモニアガス気流が形良く形成される。そして、このように乱れることなく流れるアンモニアガス気流中を液滴が落下すると、アンモニアガス気流中を通過する液滴全体を包み込むようにアンモニアガス気流が流れるので、液滴の表面に均一な重ウラン酸アンモニウムを含有する被膜が形成されてゲル化液滴が形成されることになる。   With such an ammonia gas suction means 5, an undisturbed ammonia gas stream is formed between the ammonia gas jet port 41 and the ammonia gas suction port facing the ammonia gas jet port 41. Well formed. And when a droplet falls in the ammonia gas stream that flows without being disturbed in this way, the ammonia gas stream flows so as to wrap up the entire droplet that passes through the ammonia gas stream, so that uniform heavy uranium on the surface of the droplet A film containing ammonium acid is formed and gelled droplets are formed.

[ADU粒子製造装置の使用方法および作用]
上記したADU粒子製造装置の使用方法および作用を以下に述べる。まず、沈殿槽2内に所定濃度、所定量のアンモニア水溶液を貯留する。一方、アンモニアガス供給手段21を作動させ、沈殿槽2内に所定濃度及び所定量のアンモニアガスを充填させる。
[Usage method and operation of ADU particle production equipment]
The usage method and operation of the above ADU particle production apparatus will be described below. First, an ammonia aqueous solution having a predetermined concentration and a predetermined amount is stored in the precipitation tank 2. On the other hand, the ammonia gas supply means 21 is operated to fill the precipitation tank 2 with a predetermined concentration and a predetermined amount of ammonia gas.

次に、滴下ノズル3に所定の滴下原液を流通させ、複数の滴下ノズル3より滴下原液の液滴を滴下する。滴下された各々の液滴は、滴下行路X上を落下する。一方、アンモニアガス噴出手段4のアンモニアガス噴出口41から、前記液滴が自由落下により通過する滴下行路Xそれぞれにアンモニアガスが各別に噴出される。アンモニアガス噴出口41から噴出されたアンモニアガスは、各液滴に各々均等に吹きかけられることとなり、各液滴の表面では、ゲル化が進む。   Next, a predetermined dropping stock solution is circulated through the dropping nozzle 3, and droplets of the dropping stock solution are dropped from the plurality of dropping nozzles 3. Each dropped droplet falls on the dropping path X. On the other hand, ammonia gas is ejected from the ammonia gas ejection port 41 of the ammonia gas ejection means 4 to each of the dropping paths X through which the droplets pass by free fall. The ammonia gas ejected from the ammonia gas ejection port 41 is sprayed equally to each droplet, and gelation proceeds on the surface of each droplet.

そして、アンモニアガス吸引手段5において、噴出されたアンモニアガスを吸引する。このアンモニアガス吸引手段5が噴出されたアンモニアガスを吸引することで、噴出されたアンモニアガスのガス流の指向性が高まり、複数のアンモニアガスのガス流が互いに影響を与えることが少なくなる。   Then, the ammonia gas suction means 5 sucks the ejected ammonia gas. The ammonia gas suction means 5 sucks the ejected ammonia gas, thereby increasing the directivity of the gas flow of the ejected ammonia gas and reducing the influence of the plurality of ammonia gas flows on each other.

さらに、アンモニアガスを吹きかけられた各液滴は、沈殿槽2の開口部から沈殿槽2の内部へ落下する。ここで、沈殿槽2の内部のアンモニア水溶液液面よりも上側の部分は、アンモニアガスが充満した状態である。この沈殿槽2の内部の落下の際に、各液滴が、アンモニアガスが充満した部分からアンモニアガスを吸収することとなる。このアンモニアガスの吸収により、各液滴の表面は、一層ゲル化が進む。   Further, each droplet sprayed with ammonia gas falls from the opening of the precipitation tank 2 into the precipitation tank 2. Here, the part above the ammonia aqueous solution liquid level inside the precipitation tank 2 is in a state where ammonia gas is filled. When the inside of the sedimentation tank 2 falls, each droplet absorbs ammonia gas from a portion filled with ammonia gas. Due to the absorption of the ammonia gas, the surface of each droplet is further gelled.

その後、各液滴は、沈殿槽2の内のアンモニア水溶液内に沈降していき、このアンモニア水溶液より、さらにアンモニアを吸収する。そして、各液滴は、表面だけでなく、内部までもゲル化が進み、ADU粒子へと反応が進む。   Thereafter, each droplet settles in the aqueous ammonia solution in the precipitation tank 2, and further absorbs ammonia from the aqueous ammonia solution. Each droplet is gelled not only on the surface but also on the inside, and the reaction proceeds to ADU particles.

所定の時間後、反応が進み、沈殿槽2の下部に沈殿したADU粒子は、図示しない沈殿槽2の排出口より、沈殿槽2の外部へ排出される。   After a predetermined time, the reaction proceeds and the ADU particles precipitated in the lower part of the precipitation tank 2 are discharged to the outside of the precipitation tank 2 from the discharge port of the precipitation tank 2 (not shown).

なお、沈殿槽2外部へ排出されたADU粒子は、乾燥して、その後、所定の条件で焙焼、還元・焼結の各工程を経て、二酸化ウラン粒子となる。   The ADU particles discharged to the outside of the precipitation tank 2 are dried, and then are baked, reduced, and sintered under predetermined conditions to become uranium dioxide particles.

上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)複数の滴下ノズル3から各々滴下される滴下原液の液滴に、アンモニアガス噴出手段4から液滴の各々の滴下行路X上に各々アンモニアガスを噴出するから、各液滴ごとに均一にアンモニアガスを噴出することになり、生成するADU粒子が波紋状の模様を呈することもなくなり、真球性の良い二酸化ウラン粒子を得ることができる。
According to this embodiment as described above, the following effects are obtained.
(1) Ammonia gas is ejected from the ammonia gas ejecting means 4 onto each droplet path X of the droplets, respectively, from each of the plurality of droplet nozzles 3 so that it is uniform for each droplet. As a result, ammonia gas is jetted out, and the generated ADU particles do not exhibit a rippled pattern, so that uranium dioxide particles with good sphericity can be obtained.

(2)アンモニアガス吸引手段5が噴出されたアンモニアガスを吸引することで、噴出されたアンモニアガスのガス流の指向性が高まり、複数のアンモニアガスのガス流が互いに影響を与えることが少なくなるので、より一層生成するADU粒子が波紋状の模様を呈することがなくなる。 (2) Since the ammonia gas suction means 5 sucks the ejected ammonia gas, the directivity of the gas flow of the ejected ammonia gas is increased, and the plurality of ammonia gas gas flows are less likely to affect each other. Therefore, the ADU particles that are further generated do not exhibit a rippled pattern.

(3)アンモニアガス噴出口41は、アンモニアガスの噴出流量を各々調節可能であることにより、アンモニアガスの圧力損失が異なる場合でも、アンモニアガスの噴出状態を一定に保つことができる。 (3) The ammonia gas ejection port 41 can adjust the ejection flow rate of the ammonia gas, so that the ammonia gas ejection state can be kept constant even when the pressure loss of the ammonia gas is different.

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、この発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、この発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

前記実施形態においては、例えば、アンモニアガス噴出手段4は、複数の円形状のアンモニアガス噴出口41を有しているものであったが、これに限られず、図4に示されるように、液滴の各々の滴下行路X方向に長いスリット状のアンモニアガス噴出口41Aとしても良い。   In the above-described embodiment, for example, the ammonia gas ejection means 4 has a plurality of circular ammonia gas ejection ports 41. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. It is good also as the slit-shaped ammonia gas ejection port 41A long in the dripping path X direction of each drop.

その他、この発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、この発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。   In addition, the specific structure, shape, and the like when carrying out the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.

図1は、この発明に係るADU粒子製造装置を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an ADU particle production apparatus according to the present invention. 図2は、アンモニアガス噴出手段およびアンモニアガス吸引手段を拡大した斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of the ammonia gas ejection means and the ammonia gas suction means. 図3は、アンモニアガス噴出手段を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing the ammonia gas ejection means. 図4は、アンモニアガス噴出手段の変形例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing a modification of the ammonia gas ejection means.

符号の説明Explanation of symbols

1 ADU粒子製造装置
2 沈殿槽
3 滴下ノズル
4 アンモニアガス噴出手段
5 アンモニアガス吸引手段
21 アンモニアガス供給手段
22 アンモニアガス供給口
41 アンモニアガス噴出口
42 配管
44 バルブ
41A アンモニアガス噴出口
X 滴下行路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ADU particle manufacturing apparatus 2 Settling tank 3 Dripping nozzle 4 Ammonia gas ejection means 5 Ammonia gas suction means 21 Ammonia gas supply means 22 Ammonia gas supply port 41 Ammonia gas ejection port 42 Piping 44 Valve | bulb 41A Ammonia gas ejection port X Drip path

Claims (4)

アンモニア水溶液を貯留する沈殿槽と、
前記沈殿槽に貯留されたアンモニア水溶液に、硝酸ウラニル含有原液を滴下する複数の滴下ノズルと、
前記複数の滴下ノズルそれぞれから滴下される硝酸ウラニル含有原液の液滴が落下する落下行路それぞれに向けてアンモニアガスを噴出可能な複数のアンモニアガス噴出口を有するアンモニアガス噴出手段とを備えて成ることを特徴とする重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置。
A precipitation tank for storing an aqueous ammonia solution;
A plurality of dropping nozzles for dropping a uranyl nitrate-containing stock solution into the aqueous ammonia solution stored in the settling tank;
An ammonia gas ejection means having a plurality of ammonia gas ejection ports capable of ejecting ammonia gas toward each of the dropping paths in which droplets of the uranyl nitrate-containing stock solution dropped from each of the plurality of dropping nozzles fall. An apparatus for producing ammonium heavy uranate particles.
前記滴下ノズルの先端から前記アンモニアガス噴出口の上端までの高さが10〜40mmであり、前記滴下行路と前記アンモニアガス噴出口先端との距離が3〜15mmであり、前記アンモニアガス噴出口から噴出するアンモニアガスの流量が3〜25L/minであることを特徴とする前記請求項1に記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置 The height from the tip of the dropping nozzle to the upper end of the ammonia gas outlet is 10 to 40 mm, the distance between the dropping path and the ammonia gas outlet is 3 to 15 mm, and from the ammonia gas outlet The apparatus for producing ammonium heavy uranate particles according to claim 1, wherein the flow rate of the ammonia gas to be ejected is 3 to 25 L / min . 前記アンモニアガス噴出手段から噴出されたアンモニアガスを吸引するアンモニアガス吸引手段を備えて成り、
前記アンモニアガス吸引手段は、前記液滴の落下行路を中にして前記アンモニアガス噴出手段とは反対側の位置に設けられることを特徴とする前記請求項1または2に記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置。
Comprising ammonia gas suction means for sucking ammonia gas ejected from the ammonia gas ejection means,
3. The ammonium heavy uranate particles according to claim 1, wherein the ammonia gas suction means is provided at a position opposite to the ammonia gas ejection means with the drop path of the droplet as an inside. Manufacturing equipment.
前記アンモニアガス噴出手段は、前記液滴の落下行路に向けてアンモニアガスを噴出可能な複数のアンモニアガス噴出口を有し、前記複数のアンモニアガス噴出口から噴出するアンモニアガスの流量を調節可能であることを特徴とする前記請求項1〜3のいずれか1項に記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置。 The ammonia gas ejection means has a plurality of ammonia gas ejection ports capable of ejecting ammonia gas toward the dropping path of the droplets, and is capable of adjusting the flow rate of the ammonia gas ejected from the plurality of ammonia gas ejection ports. The apparatus for producing ammonium heavy uranate particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the apparatus is one.
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