JP5813510B2 - 燃料核を製造するための方法および装置 - Google Patents
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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。
酸アンモニウムおよび賦形剤、例えばテトラヒドロフルフリルアルコール(THFA)お
よび尿素が除去される。通常は、この作業段階は、段階的に、臨界安全性のある回転式の
フラットタンクで実行される。微小球は、アンモニア水と共に活動している。この工程は
、所望の洗浄効果が得られるまで、数回繰り返される。
- 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。
含む硝酸アンモニウムに関して、平衡条件に調整されることである。このことは、微小球
に存在する賦形剤、例えばTHFAに関しても、当てはまるほうがよい。
- 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。
集、エージング水の中での収縮、超純水による洗浄、乾燥およびか焼による、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。
ル(PVA)の水溶液を混合する。この溶液を分布する。例Aでは、この溶液を、超純水
によって、120gU/Lおよび25gPVA/Lのウラン濃度に調整する(注型溶液A
)。例Bでは、溶液の第2の部分を、テトラヒドロフルフリルアルコール(THFA)お
よび僅かな超純水と混合する。注型溶液Bとしては、以下の濃度が存在する。すなわち、
120gU/L,25gPVA/Lおよび300gTHFA/Lである。注型溶液Bは、
従って、追加的に、水溶性の物質THFAを含む。
28 カスケード洗浄機
74 微小球
102 沈殿槽
Claims (62)
- 微小球を形成するために、硝酸ウラニルならびにテトラヒドロフルフリルアルコール(THFA)およびポリビニルアルコール(PVA)である複数の賦形剤を含有する溶液を、アンモニアを含有する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、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球状の燃料核および/または増殖材核の製造方法において、
前記微小球を、前記沈殿槽から、第1のセパレータによって分離し、エージングのために、アンモニアを含有する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、前記沈殿槽の液体との接触時間を、前記第1のセパレータによって、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つの賦形剤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。 - 前記アンモニアを含有するエージング水を、各々の微小球が、成分に関して、夫々単独で、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に記載の方法。
- 前記アンモニアを含有するエージング水の中で、少なくとも、前記微小球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請求項1また2に記載の方法。
- 前記アンモニアを含有するエージング水の中で、少なくとも、前記微小球に存在するTHFAに関して、平衡条件を調整することを特徴とする請求項2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請求項2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に対応することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記アンモニアを含有するエージング水の中で、最大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3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記アンモニアを含有するエージング水の中で、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。
- 前記微小球を、室温に調整されたアンモニアを含有する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。
- 前記微小球を、前記カスケード洗浄機内で、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、前記洗浄段に供給することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 各々の洗浄段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請求項11に記載の方法。
- 前記洗浄した微小球を、ベルト式連続炉の中で、温度T2で、乾燥し、但し、T2≦120℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記洗浄した微小球を、ベルト式連続炉の中で、温度T2で、乾燥し、但し100℃≦T2≦120℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記洗浄した微小球を、洗浄水で、供給手段を介して、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上に供給することを特徴とする請求項15または16に記載の方法。
- 前記洗浄した微小球を、洗浄水で、供給管を介して、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上に供給することを特徴とする請求項15または16に記載の方法。
- 前記微小球を、ふるいベルトまたは搬送要素上に供給することを特徴とする請求項17または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請求項17または19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請求項20に記載の方法。
- 前記乾燥した微小球を、前記ベルト式連続炉の通過後に、吸引手段によって、前記微小球を運ぶ搬送手段から除去し、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請求項15または16に記載の方法。
- 前記乾燥した微小球を、前記ベルト式連続炉の通過後に吸引管によって、前記微小球を運ぶ搬送手段から除去し、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請求項15または16に記載の方法。
- 前記微小球を、単層の形態で、ベルト式連続炉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の中で運び、かつ、温度T3で、2段でか焼し、但し、T3≦450℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記微小球を、単層の形態で、ベルト式連続炉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の中で運び、かつ、温度T3で、2段でか焼し、但し、160℃≦T3≦430℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記微小球は、前記ベルト式連続炉の中で、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を通過することを特徴とする請求項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26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記か焼した核を前記金属トレイから吸引することを特徴とする少なくとも請求項24または25に記載の方法。
- 前記吸引したか焼した核を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請求項28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、沈殿槽と、エージング区間と、洗浄手段と、熱処理手段と、製造中に製造された微小球およびこれら微小球上に形成された核のための引渡し手段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の形態で設けられており、このセパレータは、シリンダを有し、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の下方には、前記沈殿槽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30に記載の装置。
- 前記穿孔されたふるいは、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30または31に記載の装置。
- 前記シリンダは金属からなることを特徴とする請求項30ないし32のいずれか1項に記載の装置。
- 前記シリンダは、前記穿孔されたふるい上に直に載っていることを特徴とする請求項30ないし33のいずれか1項に記載の装置。
- 前記シリンダは、n個のセクタに区分されており、但し、n≧3であることを特徴とする請求項30ないし34のいずれか1項に記載の装置。
- n=6であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記エージング区間は、ふるい布または穿孔プレート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、ハウジングによって囲繞されていることを特徴とする請求項30ないし36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、前記ハウジングが統合されていることを特徴とする請求項30ないし37のいずれか1項に記載の装置。
- 前記エージング区間は、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30ないし38のいずれか1項に記載の装置。
- 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請求項39に記載の装置。
- 前記洗浄手段は、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であることを特徴とする請求項30ないし40のいずれか1項に記載の装置。
- 前記洗浄手段は、m個の洗浄段を有するカスケード洗浄機であり、但し、2≦m≦8であることを特徴とする請求項30ないし40のいずれか1項に記載の装置。
- 前記洗浄手段は、m個の洗浄段を有するカスケード洗浄機であり、但し、m=7であることを特徴とする請求項30ないし40のいずれか1項に記載の装置。
- 各々の洗浄段は、底部側に、開口部を有するホッパを備え、この開口部は、遮断手段によって、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請求項40ないし43のいずれか1項に記載の装置。
- 洗浄水を運ぶ循環系が、前記遮断手段の下方にある部分で終わっていることを特徴とする請求項38に記載の装置。
- 前記部分または前記導管の内部には、調整要素に接続されている可撓性のあるシャフトが延びていることを特徴とする請求項45に記載の装置。
- 前記部分または前記導管の内部には、前記遮断手段に接続されている可撓性のあるシャフトが延びていることを特徴とする請求項45に記載の装置。
- 前記ホッパの下方には、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請求項44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請求項40ないし43のいずれか1項に記載の装置。
- 前記カスケード洗浄機の最下の洗浄段は、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請求項30ないし48のいずれか1項に記載の装置。
- 前記カスケード洗浄機には、少なくとも1つの連続炉が後置されていることを特徴とする請求項30ないし50のいずれか1項に記載の装置。
- 前記洗浄した微小球は、搬送手段、例えばエンドレスコンベヤベルトによって、前記連続炉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請求項51に記載の装置。
- 前記微小球は、複数の並列された金属トレイからなる搬送手段によって、前記連続炉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請求項51に記載の装置。
- 前記微小球は、供給手段を介して、搬送手段上に供給可能であることを特徴とする請求項51または52に記載の装置。
- 供給手段は、供給管である請求項54に記載の装置。
- 搬送手段は、コンベヤベルトまたは金属トレイであることを特徴とする請求項54に記載の装置。
- 乾燥したまたはか焼した微小球は、前記搬送手段によって、減圧によって、吸引可能であることを特徴とする請求項52ないし56のいずれか1項に記載の装置。
- 乾燥したまたはか焼した微小球は、前記搬送手段によって、吸引管を用いて吸引可能であることを特徴とする請求項52ないし56のいずれか1項に記載の装置。
- 前記乾燥したまたはか焼した微小球は、サイクロン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請求項30ないし58のいずれか1項に記載の装置。
- 前記連続炉は複数の加熱区域を有することを特徴とする請求項51ないし59のいずれか1項に記載の装置。
- 少なくとも1つの加熱区域は乾燥区域であり、少なくとも1つの他の加熱区域はか焼区域であることを特徴とする請求項60に記載の装置。
- 前記連続炉は、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請求項51ないし61のいずれか1項に記載の装置。
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