JP4472482B2 - Fuel particle overcoat equipment - Google Patents
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Description
本発明は、高温ガス炉等の原子炉において燃料として使用される燃料粒子にオーバーコート処理を施すオーバーコート装置の改良に関し、特に、オーバーコートされた燃料粒子の品質とオーバーコート処理の作業性を向上させることに関するものである。 The present invention relates to an improvement of an overcoat apparatus for performing overcoat treatment on fuel particles used as fuel in a high temperature gas reactor or the like, and in particular, the quality of overcoated fuel particles and workability of overcoat treatment. It is about improving.
高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を、熱容量が大きく高温健全性が良好な黒鉛から形成すると共に、冷却ガスとして高温下でも化学反応を起こさないヘリウムガス等の気体を用いているため、固有の安全性が高く、出口温度が非常に高いヘリウムガスを取り出すことができる原子炉であり、約900℃前後の高温熱を、発電はもちろんのこと水素製造や化学プラント等、幅広い分野において利用することを可能とするものである。 The HTGR is composed of graphite, which has a large heat capacity and good high-temperature soundness, and uses a gas such as helium gas that does not cause a chemical reaction even at high temperatures. Is a nuclear reactor that can extract helium gas with high safety and high exit temperature, and uses high-temperature heat of around 900 ° C in a wide range of fields such as hydrogen production and chemical plants as well as power generation. It is possible to do that.
(被覆燃料粒子)
この高温ガス炉の燃料としては、一般に、二酸化ウランやトリウム等をセラミックス状に焼結した直径約350μm〜650μmの燃料核の周囲に、第1層から第4層の計4層の被覆が施された直径約500μm〜1000μm被覆燃料粒子が使用される。具体的には、次の4つの被覆である。
(Coated fuel particles)
As a fuel for this HTGR, in general, a coating of a total of four layers, a first layer to a fourth layer, is applied around a fuel core having a diameter of about 350 μm to 650 μm obtained by sintering uranium dioxide, thorium or the like into a ceramic form. Coated fuel particles with a diameter of about 500 μm to 1000 μm are used. Specifically, it is the following four coatings.
即ち、一般にバッファ層と呼ばれる最も内側の第1層は、密度約1g/cm3の低密度熱分解炭素(PyC)から成る層で、ガス状の核分裂生成物(FP)のガスを溜めるとと共に、核燃料のスウェリングを吸収する機能を併せ持つ。次いで、この第1層の上に施される第2層は、一般に、密度約1.8g/cm3の高密度熱分解炭素から形成された内側熱分解炭素(PyC)層であり、ガス状の核分裂生成物(FP)の拡散の障壁となってガス状の核分裂生成物(FP)を保持する機能を有するものである。更に、炭化珪素(SiC)層と呼ばれる第3層は、密度約3.2g/cm3の炭化珪素から成り、主に固体状の核分裂生成物の拡散の障壁となって固体状の核分裂生成物を保持すると共に、被覆燃料粒子全体の主要な強度部材としての機能を有するものである。最も外側の第4層である外側熱分解炭素層は、第2層と同様、密度約1.8g/cm3の高密度熱分解炭素から成り、照射収縮により第3層である炭化珪素層に圧縮応力を発生させて照射下での被覆燃料粒子全体の強度を保持すると共に、ガス状の核分裂生成物(FP)を保持する機能を有するものである。 That is, the innermost first layer generally called a buffer layer is a layer made of low-density pyrolytic carbon (PyC) having a density of about 1 g / cm 3 , and stores gas of gaseous fission products (FP). It also has the function of absorbing the swelling of nuclear fuel. The second layer applied over this first layer is then generally an inner pyrolytic carbon (PyC) layer formed from high density pyrolytic carbon having a density of about 1.8 g / cm 3 and is gaseous. It has a function of holding the gaseous fission product (FP) as a barrier to the diffusion of the fission product (FP). Further, the third layer called a silicon carbide (SiC) layer is made of silicon carbide having a density of about 3.2 g / cm 3 and mainly serves as a barrier for diffusion of the solid fission product. And has a function as a main strength member of the entire coated fuel particle. The outer pyrolytic carbon layer, which is the outermost fourth layer, is composed of high-density pyrolytic carbon having a density of about 1.8 g / cm 3 , as in the second layer, and is formed into a third layer of silicon carbide by irradiation shrinkage. It has a function of generating compressive stress and maintaining the strength of the entire coated fuel particle under irradiation and holding a gaseous fission product (FP).
このような被覆燃料粒子は、一般的には、次のような工程を経て製造される。即ち、まず、燃料核の生成であるが、具体的には、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かして生成した硝酸ウラニル原液に、純水、増粘剤を添加して撹拌することにより滴下原液を生成する。この場合、増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の液滴が、落下中に自身の表面張力により真球状になるように添加される。この増粘剤としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズ等を使用することができる。次いで、このようにして調整された滴下原液を、所定の温度に冷却して粘度を調整した後、細径の滴下ノズルを振動させることによりアンモニア水溶液中に滴下する。なお、この場合、液滴に、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間においてアンモニアガスを吹きかけ、液滴の表面をゲル化させることにより、着水時に液滴が変形するのを防止する。 Such coated fuel particles are generally produced through the following steps. That is, first of all, it is the generation of fuel nuclei. Specifically, by adding pure water and a thickener to the uranyl nitrate stock solution produced by dissolving uranium oxide powder in nitric acid, the dropping stock solution is stirred. Generate. In this case, the thickener is added so that the dropped uranyl nitrate stock solution drops into a true sphere due to its surface tension during dropping. As this thickener, for example, a polyvinyl alcohol resin, a resin having a property of solidifying under an alkaline condition, polyethylene glycol, Metrose, or the like can be used. Subsequently, after the dripping stock solution adjusted in this way is cooled to a predetermined temperature to adjust the viscosity, it is dropped into the ammonia aqueous solution by vibrating a dropping nozzle having a small diameter. In this case, the droplet is prevented from being deformed at the time of landing by spraying ammonia gas in the space until the droplet reaches the surface of the aqueous ammonia solution to gel the surface of the droplet.
アンモニア水溶液中に滴下された原液は、アンモニア水溶液中で、硝酸ウラニルがアンモニアと充分に反応して重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。この重ウラン酸アンモニウムの粒子を、大気中でばい焼して、三酸化ウラン粒子とした後、更に還元、焼結することにより、高密度のセラミックス状二酸化ウランから成る燃料核を得る。このようにして得られた燃料核の粒径や真球度は、次の被覆工程における製造条件に非常に大きな影響を与えることから、燃料核は、篩により粒径選別及び真球度選別を行った上で、被覆工程に送られる。 The stock solution dropped into the aqueous ammonia solution is converted into ammonium deuterated uranate particles by sufficiently reacting with uranyl nitrate in the aqueous ammonia solution. The ammonium heavy uranate particles are calcined in the atmosphere to form uranium trioxide particles, which are further reduced and sintered to obtain a fuel nucleus composed of high-density ceramic uranium dioxide. Since the particle size and sphericity of the fuel core obtained in this way have a great influence on the production conditions in the subsequent coating process, the fuel core is subjected to particle size selection and sphericity selection by a sieve. Once done, it is sent to the coating process.
次に、燃料核の被覆工程においては、燃料核を流動床に装荷し、被覆となるガスを熱分解させることにより第1層から順次、上述した被覆を施していく。この場合、具体的には、第1層の低密度炭素層については、アセチレン(C2H2)を約1400℃で熱分解して燃料核を被覆する。第2層、第4層の高密度の熱分解炭素層については、プロピレン(C3H6)を約1400度で熱分解して被覆を施していく。第3層である炭化珪素層は、メチルトリクロロシラン(CH3SiCl3)を約1600℃で熱分解して形成する。 Next, in the fuel core coating step, the above-described coating is sequentially applied from the first layer by loading the fuel cores on the fluidized bed and thermally decomposing the gas to be coated. In this case, specifically, for the low density carbon layer of the first layer, it pyrolyzed coating the fuel kernels acetylene (C 2 H 2) at about 1400 ° C.. The high-density pyrolytic carbon layers of the second layer and the fourth layer are coated by pyrolyzing propylene (C 3 H 6 ) at about 1400 degrees. The silicon carbide layer as the third layer is formed by thermally decomposing methyltrichlorosilane (CH 3 SiCl 3 ) at about 1600 ° C.
(オーバーコート)
このようにして製造された被覆燃料粒子は、燃料コンパクト又はペブルベッド燃料として使用する場合には、更に、黒鉛マトリックスをコーティングしてオーバーコートされる。具体的には、例えば、燃料コンパクトの場合には、この被覆燃料粒子を黒鉛マトリックス中に分散させオーバーコートした後、中空円筒形又は円筒形にプレス成型又はモールド成型した上で焼結させて一定形状の燃料コンパクトとし、更に、この燃料コンパクトを黒鉛から形成された筒に一定数量入れて、上下に栓をした燃料棒の形態として使用される。この燃料棒の形態とされた被覆燃料粒子は、最終的には、この燃料棒を、高温ガス炉の六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に装填し、この六角柱型黒鉛ブロックを多数個ハニカム配列に複数段重ねることにより、炉心を構成する。
(Overcoat)
The coated fuel particles produced in this way are further overcoated with a graphite matrix when used as a fuel compact or pebble bed fuel. Specifically, for example, in the case of a fuel compact, the coated fuel particles are dispersed in a graphite matrix and overcoated, and then pressed or molded into a hollow cylindrical shape or a cylindrical shape, and then sintered and fixed. The fuel compact has a shape, and further, a certain amount of this fuel compact is put into a cylinder made of graphite, and used as a fuel rod form that is plugged up and down. The coated fuel particles in the form of fuel rods are finally loaded into a plurality of insertion ports of hexagonal columnar graphite blocks of the HTGR and a large number of hexagonal columnar graphite blocks are loaded. A reactor core is formed by stacking a plurality of stages on the honeycomb array.
(粒径等の選別)
この被覆燃料粒子のオーバーコートは、アルコールで湿らせた被覆燃料粒子の表面に、黒鉛粉末、粘結剤等から成る黒鉛マトリックス材をコーティングして、オーバーコート粒子とすることにより行われるが、この場合、前工程である燃料核への第1層から第4層の被覆工程で製造された被覆燃料粒子の粒径や真球度が、このオーバーコート処理における製造条件に非常に大きな影響を与えることから、オーバーコート処理に付する前に被覆燃料粒子を篩に掛けて粒径の選別及び真球度の選別を行う必要がある。
(Selection of particle size etc.)
This overcoating of the coated fuel particles is performed by coating the surface of the coated fuel particles moistened with alcohol with a graphite matrix material composed of graphite powder, a binder, etc. to form overcoated particles. In this case, the particle size and sphericity of the coated fuel particles produced in the coating process of the first layer to the fourth layer on the fuel core, which is the previous process, have a very large influence on the production conditions in this overcoat process. For this reason, it is necessary to screen the coated fuel particles through a sieve to select the particle size and the sphericity before the overcoat treatment.
一方、オーバーコート後の被覆燃料粒子の粒径等も、次の燃料コンパクトの製造条件に非常に大きな影響を与えることから、その粒径の管理が非常に重要な要素となる。この場合、オーバーコート工程においては、コーティング処理中に投入した黒鉛マトリックス材がどの程度被覆燃料粒子にコーティングされているかを把握する必要があるため、マトリックス材の消費量はもちろんのこと、同様に、コーティング処理途中の中間体を篩に掛けて粒径選別を行う等して、その直径を管理すること、及び、篩により粒径選別された中間体等の収量が、重要な品質管理要素となる。勿論、コーティング後の最終製品についても、適正にオーバーコートされた被覆燃料粒子のみを、プレス成型等によるコンパクト成型工程に供給する必要がある。 On the other hand, since the particle size of the coated fuel particles after overcoating has a very large influence on the production conditions of the next fuel compact, the management of the particle size is a very important factor. In this case, in the overcoat process, it is necessary to know how much the graphite matrix material that is input during the coating process is coated on the coated fuel particles, so the consumption of the matrix material as well as, The diameter of the intermediate in the middle of the coating process is screened and screened to control the diameter, and the yield of the intermediate screened by the screen is an important quality control factor. . Of course, also for the final product after coating, it is necessary to supply only the coated fuel particles properly overcoated to a compact molding process such as press molding.
この場合、従来のオーバーコート装置においては、この被覆燃料粒子の選別に際して、図4に示すオーバーコート装置10の処理室12から燃料被覆粒子1を図示しないスコップ等により回収した上で、篩に掛けて粒径選別した後、選別された適正な被覆燃料粒子1のみを再び処理室12に投入してモーター20により処理室12を回転させてコーティング処理を行う必要があった。このため、粒径選別に非常に手間が掛かる問題があった。
In this case, in the conventional overcoat apparatus, when the coated fuel particles are selected, the fuel coated
また、図4に示すように、処理室12の底部に角があるため、被覆燃料粒子1を処理室12から完全にスコップにより回収して選別作業を行うことが容易ではなく、その結果、製品ロスにつながるのは勿論のこと、処理室12から回収されずに処理室12内に残留した不適正な粒子1が混入して、選別の制度、ひいては、オーバーコートされた被覆燃料粒子1の品質が低下するおそれがあった。
Further, as shown in FIG. 4, since the bottom of the
更に、従来のオーバーコート装置10は、図4に示すように、処理室12全体が回転するため、オーバーコートに必要な黒鉛マトリックス材を供給するホッパー44やノズル46、また、アルコール噴霧ノズル42等を処理室12の回転の影響を受けないように配置、導入する必要があったため、設計上の自由度が小さく、ひいては、装置が大型化する問題もあった。
Further, as shown in FIG. 4, the
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、装置を小型化して省スペース化を実現しつつ、燃料粒子の回収や粒径等の選別作業を容易に行うことができると同時にオーバーコートされた燃料粒子の品質を向上させることができる燃料粒子のオーバーコート装置を提供することにある。 In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is that it is possible to easily collect fuel particles and perform sorting operations such as particle size while reducing the size of the apparatus and saving space. An object of the present invention is to provide a fuel particle overcoat device capable of improving the quality of overcoated fuel particles.
本発明は、上記の課題を解決するための第1の手段として、オーバーコートすべき燃料粒子が投入される処理室と、この処理室内に燃料粒子のオーバーコートに必要な材料を供給する材料供給手段とを備えた燃料粒子のオーバーコート装置において、処理室は回転自在に設置され、処理室の回転時においても投入された燃料粒子が溜まることができる溜まり部を有し、この溜まり部は処理室の回転の中心から離反する方向に位置する面に篩その他の部材を着脱自在に取り付けることができるポートが形成されていることを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 The present invention provides, as a first means for solving the above-mentioned problems, a processing chamber into which fuel particles to be overcoated are charged, and a material supply for supplying materials necessary for overcoating the fuel particles into the processing chamber. In the fuel particle overcoat apparatus comprising the means, the processing chamber is rotatably installed, and has a reservoir portion in which the fuel particles charged can be stored even when the processing chamber rotates. It is an object of the present invention to provide an overcoat apparatus for fuel particles, characterized in that a port to which a sieve or other member can be detachably attached is formed on a surface located in a direction away from the center of rotation of the chamber.
本発明は、上記の課題を解決するための第2の手段として、上記第1の解決手段において、ポートは、溜まり部に複数形成されていることを特徴とするオーバーコート装置を提供するものである。 The present invention provides, as a second means for solving the above-mentioned problems, an overcoat apparatus characterized in that a plurality of ports are formed in the reservoir portion in the first solution means. is there.
本発明は、上記の課題を解決するための第3の手段として、上記第1又は第2のいずれかの解決手段において、ポートには、異なる種類の篩その他の部材を着脱自在に取り付けることができることを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 According to the present invention, as a third means for solving the above problem, in the first or second solving means, different types of sieves or other members can be detachably attached to the port. The present invention provides an overcoat apparatus for fuel particles characterized by being capable of being produced.
本発明は、上記の課題を解決するための第4の手段として、上記第1乃至第3のいずれかの解決手段において、ポートは、開閉自在に設定されていることを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 According to the present invention, as a fourth means for solving the above-described problem, in any one of the first to third solving means, the port is set to be openable and closable. An overcoat apparatus is provided.
本発明は、上記の課題を解決するための第5の手段として、上記第4の解決手段において、ポートは、ポートに進退自在なシャッターにより開閉自在に設定されていることを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 As a fifth means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a fuel particle characterized in that, in the fourth solution means, the port is set to be openable and closable by a shutter that is movable forward and backward to the port. An overcoat apparatus is provided.
本発明は、上記の課題を解決するための第6の手段として、上記第5の解決手段において、シャッターは、処理室の回転方向とは反対方向に進出してポートを遮蔽する一方、処理室の回転方向と同方向に退避してポートを開放することを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 According to the present invention, as a sixth means for solving the above problem, in the fifth solution means, the shutter advances in a direction opposite to the rotation direction of the processing chamber to shield the port, while the processing chamber A fuel particle overcoat apparatus is provided that is retracted in the same direction as the rotation direction to open the port.
本発明は、上記の課題を解決するための第7の手段として、上記第1乃至第6のいずれかの解決手段において、処理室は、少なくとも溜まり部を含み駆動源により回転する回転体と、駆動源の駆動力が伝達されず回転しない不回転体とから成ることを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 The present invention provides, as a seventh means for solving the above-described problems, in any one of the first to sixth solving means, wherein the processing chamber includes at least a reservoir and is rotated by a driving source; The present invention provides a fuel particle overcoat apparatus comprising a non-rotating body that does not rotate without being transmitted with a driving force of a driving source.
本発明は、上記の課題を解決するための第8の手段として、上記第7の解決手段において、材料供給手段は、処理室の不回転体を通じて処理室内部に材料を供給することを特徴とする燃料粒子のオーバーコート装置を提供するものである。 The present invention provides, as an eighth means for solving the above-mentioned problems, in the seventh solution means, wherein the material supply means supplies the material into the processing chamber through a non-rotating body of the processing chamber. A fuel particle overcoat apparatus is provided.
本発明によれば、上記のように、オーバーコート処理中に燃料粒子が溜まる溜まり部の底面又は側面等の処理室の回転の中心から離反する方向に位置する面にポートを形成し、このポートに篩を着脱自在に取り付けることができるため、このポートに篩を取り付けることにより、燃料粒子を処理室から取り出して回収することなく、処理の途中において同時に燃料粒子の粒径選別を行うことができる一方、ポートから篩を取り外すことにより、処理室内の燃料粒子を簡易に取り出して回収することができるので、オーバーコートの作業が容易となると共に、燃料粒子の粒径を漏れなく確実に選別することができるので、オーバーコートされた燃料粒子の品質を向上させることができる実益がある。 According to the present invention, as described above, a port is formed on a surface located in a direction away from the center of rotation of the processing chamber, such as a bottom surface or a side surface of a reservoir where fuel particles accumulate during overcoat processing. Since the sieve can be removably attached to the port, the particle size of the fuel particles can be simultaneously selected during the treatment without removing the fuel particles from the treatment chamber and collecting them by attaching the sieve to the port. On the other hand, by removing the sieve from the port, it is possible to easily take out and collect the fuel particles in the processing chamber, so that the overcoat operation is facilitated and the particle size of the fuel particles is reliably selected without omission. Therefore, there is a real advantage that the quality of the overcoated fuel particles can be improved.
本発明によれば、上記のように、溜まり部に複数のポートを形成しているため、燃料粒子の選別作業又は回収作業を、複数の箇所で同時に行うことができるため、作業性及び品質がより一層向上する実益がある。 According to the present invention, as described above, since the plurality of ports are formed in the reservoir portion, the fuel particle sorting operation or the recovery operation can be performed simultaneously at a plurality of locations. There is a real benefit that can be further improved.
この場合、本発明によれば、上記のように、ポートには、異なる種類の篩その他の部材を着脱自在に取り付けることができるため、1つのポートで異なる大きさの粒径選別に対応することができると共に、特に、上記のように、複数のポートを形成した場合には、各ポート毎に異なる種類の篩を取り付けることにより、例えば、とあるポートに取り付けられた篩により規格下限に至らない小さな燃料粒子を篩い落とした後、他のポートに取り付けられた篩により規格上限に達した粒子を回収する等、異なる複数の選別や回収等の処理を行うことができ、作業性及び品質が更に向上する実益がある。 In this case, according to the present invention, as described above, different types of sieves and other members can be detachably attached to the port, so that one port can handle different particle sizes of different sizes. In particular, when a plurality of ports are formed as described above, by attaching different types of sieves for each port, for example, a sieve attached to a certain port does not reach the lower specification limit. After sieving small fuel particles, it is possible to carry out multiple different sorting and collection processes such as collecting particles that have reached the upper limit of the specification with a sieve attached to another port, further improving workability and quality. There is a real benefit to improve.
また、この場合、本発明によれば、上記のように、ポートを開閉自在に設定しているため、任意のポートを燃料粒子の回収又は篩い落とし作業を行うことが可能又は不可能な状態に任意に設定することができるため、例えば、とあるポートを開けて篩による粒径選別をしている間は、篩が取り付けられていない回収用の他のポートを閉めて燃料粒子の飛び出しを防止する一方、最終的な回収の際には篩が取り付けられたポートを閉じる一方、篩が取り付けられていないポートのみを開放して回収作業を行う等、ポートを必要に応じて適切な状態に設定して、各種作業を円滑に行うことができる実益がある。 In this case, according to the present invention, as described above, since the ports are set to be openable and closable, it is possible or impossible for any port to collect or screen the fuel particles. Because it can be set arbitrarily, for example, while opening a certain port and selecting the particle size with a sieve, the other ports for collection without a sieve are closed to prevent fuel particles from popping out. On the other hand, in the final collection, the port with the sieve attached is closed, while only the port without the sieve attached is opened and the collection operation is performed. Thus, there is an advantage that various operations can be performed smoothly.
この場合、本発明によれば、ポートの開閉を、ポートに進退自在なシャッターにより行っているため、簡易な構造で円滑に行うことができる実益がある。この場合、特に、本発明によれば、このシャッターを、処理室の回転方向とは反対方向に進出してポートを遮蔽する一方、前処理室の回転方向と同方向に退避してポートを開放するように設定しているため、回転時に処理室本体と篩との間に燃料粒子が入り込むのを防止することができる実益がある。 In this case, according to the present invention, since the opening and closing of the port is performed by the shutter that can be moved forward and backward to the port, there is an advantage that it can be smoothly performed with a simple structure. In this case, in particular, according to the present invention, the shutter is advanced in the direction opposite to the rotation direction of the processing chamber to shield the port, while retracted in the same direction as the rotation direction of the pretreatment chamber to open the port. Therefore, there is an advantage that fuel particles can be prevented from entering between the processing chamber main body and the sieve during rotation.
本発明によれば、上記のように、処理室を、少なくとも溜まり部を含む回転体と、回転しない不回転体とから構成しているため、燃料粒子等の投入や回収等の、この不回転体から簡易に行うことができる実益がある。この場合、具体的には、モーター等の駆動源を、例えば、処理室の回転の中心以外の箇所に設置する等して、回転体にのみ回転駆動力を伝達する位置に設置することにより、回転体のみを回転させることができる。 According to the present invention, as described above, the processing chamber is composed of the rotating body including at least the pool portion and the non-rotating body that does not rotate. There are practical benefits that can be done easily from the body. In this case, specifically, by installing a drive source such as a motor, for example, at a position other than the center of rotation of the processing chamber, for example, at a position that transmits the rotational driving force only to the rotating body, Only the rotating body can be rotated.
この場合、本発明によれば、上記のように、処理室の不回転体を通じて材料供給手段により処理室内部に材料を供給しているため、各部の配置設計上、材料供給手段と処理室の回転体の回転とが干渉しないように考慮する必要がなくなるので、設計の自由度が増し、例えば、材料供給手段を回転する処理室の横方向に設置する等して、オーバーコート装置全体を小型化することができる実益がある。 In this case, according to the present invention, since the material is supplied to the inside of the processing chamber by the material supply means through the non-rotating body of the processing chamber as described above, the material supply means and the processing chamber are arranged in the layout design of each part. Since it is not necessary to consider so as not to interfere with the rotation of the rotating body, the degree of freedom of design is increased. For example, the entire overcoat apparatus can be reduced in size by installing the material supply means in the lateral direction of the rotating processing chamber. There are real benefits that can be realized.
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図1及び図2は本発明の燃料粒子1のオーバーコート装置10を示し、このオーバーコート装置10は、図1及び図2に示すように、オーバーコートすべき燃料粒子1が投入される処理室12と、この処理室12内に燃料粒子1のオーバーコートに必要な材料を供給する材料供給手段14とを備えている。これらの処理室12及び材料供給手段14は、図1及び図2に示すように、側面が三角形状のフレーム16の頂上付近に支持されている。
An embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 show an
処理室12は、図1及び図2に示すように、略タブレット形状を有し、駆動源18により回転自在に設置されている。この場合、駆動源18は、図1及び図2に示すように、略タブレット形状の処理室12の中心点以外の箇所に回転の駆動力を伝達するように設置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
具体的には、図示の実施の形態では、駆動源18は、モーター20から成り、このモーター20は、図1及び図2に示すように、処理室12の中心ではなく、外周付近において、処理室12に円周状に形成された図示しないギヤ等に噛み合うように設置されている。但し、駆動源18は、必ずしも、この処理室12に直接噛み合うモーター20に限定されるものではなく、略タブレット形状の処理室12の中心点以外に回転の駆動力を伝達できれば、他の、例えば、処理室12の外周付近に掛けられるプーリー等の形態とすることもできる。
Specifically, in the illustrated embodiment, the
このように、本発明においては、処理室12の中心点以外の地点に回転のための駆動力を伝達しているため、処理室12を、図1及び図2に示すように、この駆動源18により回転する回転体22と、この駆動源の駆動力が伝達されずに回転しない不回転体24とに分割して形成することができる。
As described above, in the present invention, since the driving force for rotation is transmitted to a point other than the center point of the
具体的には、処理室12は、図示の実施の形態では、略タブレット形状の処理室の中央付近に配置されフレーム16に直接又は間接的に回転しないように設置される略円盤状の不回転体24と、この不回転体24の外側に設置された略リング状の回転体22とから成り、これらの不回転体24と回転体22とは、例えば、ベアリング等を介して連結される。このため、不回転体24は、燃料粒子1のオーバーコート処理のために、駆動源18であるモーター20により回転体22が回転しても、回転することがない。
Specifically, in the illustrated embodiment, the
なお、この回転体22のみを回転させる機構は、特に限定はなく、例えば、不回転体24を回転しないように固定的に設置する一方、回転体22を、この不回転体24の外側に又は不回転体24自体に、設置された図示しないレール上を回転させることにより、回転体22のみを回転させることもできる。
The mechanism for rotating only the
本発明における処理室12は、図1及び図2に示すように、処理室12の回転時においても投入された燃料粒子1が溜まることができる溜まり部26を有する。具体的には、溜まり部26は、図1及び図2に示すように、略タブレット状の形状を有する処理室12の外周付近に、テーパ28を形成して処理室12の外周付近をドレン状に加工して溜まり部26とすることができる。従って、燃料粒子1は、図示の実施の形態のように、略タブレット状の処理室12の外周面側を上下に配置して回転させる場合には、重力により自然にこの溜まり部26に蓄積される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
この場合、溜まり部26は、集まった燃料粒子1を、オーバーコートされる黒鉛マトリックス材等と、効率よくかつ多数の燃料粒子1間で均等に接触させて、接触効率を高めるため、この溜まった位置で流動させる必要がある。このため、溜まり部26は、処理室12のうち回転体22に設置し、回転体22の回転により燃料粒子1を自転等により流動させることが必要となる。
In this case, the
この溜まり部26は、図1乃至図3に示すように、処理室12の回転の中心から離反する方向に位置する面に、篩30その他の部材を着脱自在に取り付けることができるポート32が形成されている。具体的には、図示の実施の形態のように、処理室12の回転軸を水平方向に設定し、回転体22が上下方向に回転する場合には、このポート32は、特に、図3に示すように、処理室12の溜まり部26の底面(回転体22の外周面)に、篩30等を係止することができる係止部34が設けられた開口から形成することができる。篩30は、この係止部34に嵌合等することによりポート32に着脱自在に取り付けることができる。なお、このポート32に取り付ける部材は、篩30以外でも必要に応じて、適宜選択することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
この場合、溜まり部26に溜まった多数の燃料粒子1は、上記のように、オーバーコートの作業中、溜まり部26において回転体22の回転により自転するようにして流動しているが、その際、比重が軽い燃料粒子1、即ち、黒鉛マトリックス材のコーティングが比較的厚い燃料粒子1や黒鉛マトリックス材のみが固まったガス等よりも、比重が重い燃料粒子1、即ち、黒鉛マトリックス材のコーティングが比較的薄い燃料粒子1が粒子溜まりの下層に位置する傾向がある。そのため、溜まり部26の底面(粒子溜まりの下層)に形成されたポート32に、所定の篩30を取り付けることにより、規格下限に至らない粒径の燃料粒子1のみを篩30により篩い落として回収することにより、作業中(オーバーコート処理中)において、同時に粒径選別を行うことができる。
In this case, as described above, a large number of
なお、この場合、ポート32に取り付ける篩30その他の部材において、係止部34へ嵌合する部材を統一することにより、ポート32に異なる種類の篩その他の部材を着脱自在に取り付けることができる。これにより、必要に応じて、目の粗い篩30、目の細かい篩30等のように、適宜対応する篩30その他の部材を選択して交換等することにより、1つのポート32を様々な用途に使用することができる。
In this case, in the
一方、このポート32に何も取り付けないで開放することにより、例えば、オーバーコート処理の終了後において、処理済みの燃料粒子1等をポート32の通じて処理室12から取り出して回収することができ、回収作業も容易に行うことができる。
On the other hand, by opening the
なお、この場合、図1及び図2に示すように、処理室12の下方に、篩30により篩い落とされた、あるいは、ポート32から取り出された燃料粒子1を回収するための樋36を設置すると、燃料粒子1の回収作業がより一層容易となる。この場合、樋36は、少なくとも、オーバーコート処理中に燃料粒子1が存在している可能性がある範囲(燃料粒子1が篩30により篩い落とされる範囲)をカバーするように設置することが望ましい。具体的には、燃料粒子1の投入量にもよるが、通常では、図1に示すように、処理室12の下半分をカバーするように設置することにより、ほぼ充分に対応することができる。なお、図面において、符号48は、樋36に流出した燃料粒子1等を回収する回収口を示す。
In this case, as shown in FIGS. 1 and 2, a
また、このポート32は、溜まり部26に複数形成することができる。この場合、複数のポート32間で、篩30その他の部材を係止することができる係止部34の規格を統一することにより、篩30その他の部材を共通して使用することができる。このため、例えば、同じ種類の篩30を複数のポート32に取り付けることにより、同じ粒径選別処理を複数の箇所で同時並行的に行うことができ、粒径選別処理の効率を向上させることができる。
A plurality of the
一方、複数のポート32間で、異なる種類の篩30その他の部材を着脱自在に取り付けることにより、異なる2つの処理を同時に又は順次連続的に行うこともできる。具体的には、例えば、とあるポート32に取り付けた篩30により、規格下限に至らない燃料粒子1を回収した後、他のポート32に取り付けられた篩30により規格上限に達した燃料粒子1を回収し、最終的に処理室12内に残存したマトリックスの屑や異形状にオーバーコートされた燃料粒子1等を更に他の、何も取り付けていないポート32から回収すること等もできる。
On the other hand, by attaching different types of
この場合、このポート32は、図3に示すように、開閉自在に設定することが望ましい。これにより、ポート32の使用の可否を設定することができ、特に、複数のポート32を設定した場合には、ポート32間で使用時期をずらして、とあるポート32で篩30に粒径選別した後、当該ポートを閉鎖して、次に、他の何も取り付けていないポート32を開放することにより、燃料粒子を回収する等、一連の作業を円滑に行うことができる。
In this case, it is desirable to set the
このポート32の開閉は、例えば、図3に示すように、シャッター38により行うことができる。具体的には、図3に示すように、処理室12本体(回転体22)と、篩30その他のポート32に取り付けられる部材との間に2つのシャッター38A、38Bを配置して、これらの2つのシャッター38のうち、一方のシャッター38Aを、図3に示すように、ポート32に進退自在に設定することにより対応することができる。これにより、シャッター38Aをポート32に進出させるだけで、又は、ポート32から退避させるだけで、簡易にポート32を開閉させることができる。
The
なお、このシャッター38Aの進退は、自動制御又は手動のいずれにより行うこともできるが、当該開閉すべきポート32が、処理中の燃料粒子1と接触しない箇所、具体的には、図1及び図2に示す上方に回転してきたときに行うことにより、開閉の際に、シャッター38Aが燃料粒子1を噛み込むのを防止することができる。
The
また、この場合、ポート32に進退可能なシャッター38Aは、図3に示すように、処理室12の回転方向(図3の矢印A参照)とは反対方向に進出してポート32を遮蔽する一方、処理室12の回転方向と同方向に退避してポートを開放するように設定することが望ましい。これは、図3の矢印Bに示すように、燃料粒子1は、処理室12の回転方向と反対方向に流動するため、いわば燃料粒子1の流動方向とは逆向きに退避させると共に、同方向に進出させることで、処理室12と篩30等との間の隙間に、燃料粒子が進入するのを防止するためである。この意味において、シャッター38は、ポート32をシールする役割をも併せ持つ。
In this case, as shown in FIG. 3, the
上記のように、ポート32の開閉は、シャッター38により行うと作業が円滑となるため望ましいが、必ずしも、このシャッター38に限定されるものではなく、ポート32を開閉できれば、他の、例えば、篩30の代わりにポート32に着脱自在に取り付けることができる図示しない蓋等により行うこともできる。
As described above, the opening and closing of the
一方、材料供給手段14は、図1及び図2に示すように、オーバーコートすべき燃料被覆を湿らせるアルコールを供給するアルコール供給チューブ40及びアルコール噴霧ノズル42と、このアルコールにより燃料粒子1が充分に湿った後に、処理室12内に黒鉛マトリックス材を供給するホッパー44及びマトリックス材供給ノズル46とを備えている。この場合、本発明においては、燃料供給手段14は、図1及び図2に示すように、処理室12の不回転体24を通じて処理室12内部に材料を供給するように設定されている。具体的には、図1及び図2に示すように、燃料供給手段14は、アルコール噴霧ノズル42及びマトリックス材供給ノズル46が、不回転体24を貫通して処理室12内に伸びるように設置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the material supply means 14 has an
この場合、不回転体24は、前述したように、燃料粒子1のオーバーコート処理中においても回転しないため、これらのアルコール噴霧ノズル42及びマトリックス材供給ノズル46は、処理室12と共に供回りすることはなく、必要な材料を安定して処理室12内に供給することができる。また、駆動源18の配置を工夫して、不回転体24を設定可能としたことにより、これらの材料供給手段14の配置を、材料供給手段14が処理室12の回転と干渉しないように配慮して決定する必要がなくなるため、設計の自由度が増し、図4に示すように材料供給手段14をオーバーコート装置10の外側方向に配置してオーバーコート装置10の外側方向から処理室12内にノズル42、46を導入する必要があった従来技術と異なり、図1及び図2に示すように、オーバーコート装置10の中央側からアルコール噴霧ノズル42やマトリックス材供給ノズル46を処理室12内に導入することができるため、各部材を集中して配置することができ、装置10を小型化することもできる。なお、このように、不回転体24が回転しないことを利用して、この不回転体24の一部等を開閉自在なハッチとすることにより、処理室12内の点検や燃料粒子1の取り出し等の際に、処理室12内部にアクセスする機能を持たせることもできる。
In this case, as described above, since the
また、図示の実施の形態では、不回転体24は、回転体22よりも回転の中心側に配置したが、回転体22に形成された溜まり部26に燃料粒子1を溜めることができれば、不回転体24の位置に特に限定はなく、他に、例えば、回転体22の周囲に不回転体24を配置する構成とすることもできる。この場合にも、燃料供給手段14であるアルコール噴霧ノズル42やマトリックス材供給ノズル46を、この回転体22の周囲に配置された不回転体24を通じて処理室12の内部に必要な材料を送り込むように設置することにより、例えば、ポート32から黒鉛マトリックス材等を供給することもでき、いわばポート32を処理室12内への必要な材料の供給口として利用することもできる。この場合には、ポート32に近い下層側に位置に存在している燃料粒子1から優先的にオーバーコートすることもでき、コーティング層が薄く比重が比較的重い燃料粒子1のコーティングを補充して全体的に満遍なく均等にコーティングされた燃料粒子1とすることができる。
In the illustrated embodiment, the
なお、図1及び図2では、処理室12の回転の中心を水平方向に設定したが、処理室12を揺動可能に設置することにより、この回転の中心軸の傾斜角度を調整することができるように設定することもできる。従って、処理室12の回転の中心軸を鉛直方向に設定して、処理室12の回転体22を水平方向に回転するように設定することもでき、この場合には、溜まり部26やポート32を処理室12の側面に形成することができる。即ち、本発明において、処理室12の回転の中心から離反する方向に位置する面とは、処理室12の回転方向により相対的に変動しうるものであり、処理室12の傾斜角度に対応して決定されるものである。このため、ポート32を形成する面は、この点を考慮して、必要に応じて、溜まり部26の底面若しくは側面のいずれか一方又は双方に設定することができる。
In FIGS. 1 and 2, the center of rotation of the
本発明は、特に、オーバーコートの途中における粒径選別に適用することができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜の篩30をポート30に取り付けることによりオーバーコート処理前の燃料粒子の粒径選別に適用することもできる。即ち、従来、燃料粒子は、所定の被覆処理が施された後、粒径選別した上で、オーバーコート装置10に投入されていたが、オーバーコートの前処理として粒径選別を兼任させることができ、これによれば、別途粒径選別を行う必要がないため、一連の処理をより一層簡易にかつ円滑に行うことができる。
The present invention is particularly applicable to particle size selection in the middle of overcoating, but is not necessarily limited to this, and by attaching an
1 燃料粒子
10 オーバーコート装置
12 処理室
14 燃料供給手段
16 フレーム
18 駆動源
20 モーター
22 回転体
24 不回転体
26 溜まり部
28 テーパ
30 篩
32 ポート
34 係止部
36 樋
38A、38B シャッター
40 アルコール供給チューブ
42 アルコール噴霧ノズル
44 ホッパー
46 マトリックス材供給ノズル
48 回収口
DESCRIPTION OF
Claims (8)
8. The fuel particle overcoat apparatus according to claim 7, wherein the material supply means supplies the material into the processing chamber through the non-rotating body of the processing chamber. Coat equipment.
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