JP7142157B2 - 核燃料粉末の生産設備 - Google Patents

Description

本発明は、特に核燃料棒用のＵＯ_２ペレット製造を目的とする二酸化ウラン（ＵＯ_２）粉末の生産の分野に関する。

ウランを六フッ化ウラン（ＵＦ_６）の形で濃縮することが可能である。しかしながら、ＵＯ_２ペレットを製造するためにはその後ＵＦ_６をＵＯ_２に変換することが必要である。

このためには、気体ＵＦ_６および乾燥水蒸気を反応装置の中に注入してＵＯ_２Ｆ_２粉末を得ることによって、反応装置内での加水分解により気体ＵＦ_６を酸フッ化ウラン（ＵＯ_２Ｆ_２）に変換し、その後、炉内でＵＯ_２Ｆ_２粉末を循環させ乾燥水蒸気および水素ガス（Ｈ_２）を炉内に注入することによって、炉内の熱加水分解により、ＵＯ_２Ｆ_２粉末をＵＯ_２粉末に変換することが可能である。

米国特許第６１３６２８５号明細書は、このような変換方法を実施するための加水分解反応装置および熱加水分解炉を含むＵＦ_６からＵＯ_２への変換設備を開示している。

得られたＵＯ_２粉末は、核燃料ペレット製造のために輸送され使用され得るように、梱包されなければならない。しかしながら、ＵＯ_２粉末は揮発性であり、大気中に容易に分散し、ＵＦ_６からＵＯ_２への変換設備を汚染し得る。

放射線学上の非汚染性および変換設備に介入するオペレータのセキュリティのため、核分裂性物質の分散の危険性を制限することが適切である。

米国特許第６１３６２８５号明細書

本発明の目的の１つは、ウランによる汚染の危険性を制限できるようにする核燃料粉末の生産設備を提案することにある。

このために、本発明は、核燃料粉末の生産設備において、
－ 六フッ化ウラン（ＵＦ_６）を二酸化ウラン（ＵＯ_２）に変換する設備であって、
－ 加水分解反応装置内に注入された気体ＵＦ_６と乾燥水蒸気の間の反応によりＵＦ_６を酸フッ化ウラン（ＵＯ_２Ｆ_２）粉末に変換するための加水分解反応装置、および
－ 熱加水炉内で循環する乾燥水蒸気および水素ガス（Ｈ_２）とＵＯ_２Ｆ_２粉末との反応により、ＵＯ_２Ｆ_２粉末をＵＯ_２粉末に変換するための熱加水分解炉、
を含む変換設備と、
－ ＵＯ_２粉末の梱包アセンブリであって、ＵＯ_２粉末を容器に充填するステーションを含み、充填ステーションには、閉込めチャンバ、炉からＵＯ_２粉末の補給を受け閉込めチャンバ内に通じる出口を有する充填用ダクト、および容器内に充填用ダクトの出口から落下するＵＯ_２粉末の流束を中心とする環状空気流束を吸引するために充填用ダクトの出口に配置された吸引リングを含む吸引システムが含まれている、梱包アセンブリと
を含む生産設備を提案する。

特定の実施形態によると、変換設備は、個別に、または技術的に可能なすべての組合せにしたがって考慮した、以下の任意の特徴のうちの単数または複数を含むことができる。
－ 充填ステーションは、閉込めチャンバを減圧状態にして閉込めチャンバ内に存在する空気を吸引し濾過するための換気システムを含む、
－ 閉込めチャンバは、容器をキャビン内に導入するかまたはその外に引出すための扉を含むキャビンである、
－ 該設備は、閉込めチャンバ内の圧力を測定するために閉込めチャンバ内に配置されたセンサと、閉込めチャンバの内部が過圧状態の場合に警報信号を発出するための警報器とを含む警報システムを含む、
－ 閉込めチャンバには、閉込めチャンバ内部の汚染の検査を実現するために閉込めチャンバ内に配置された放射能汚染検査装置が装備されている、
－ 該設備は、少なくとも２つのＵＯ_２粉末貯蔵用ポットおよび、ＵＯ_２粉末を貯蔵用ポットに向かって連続的に分配するための分配器を含み、充填用ダクトは貯蔵用ポットから連続的に補給を受けている、
－ 分配器は、平坦な底面を有する槽、および槽の底面のかき取り用の少なくとも１つのスクレーパを有する、
－ 分配器は、槽の底面内に設けられたＵＯ_２粉末用の出口開口部を含み、各出口開口部はそれぞれ貯蔵用ポットに補給を行う、
－ 該設備は、分配器の内部に中性ガスを注入するように構成された中性ガス注入装置を含む、
－ 該設備は、ＵＯ_２が充填された容器を反転させ空にするための反転ステーションを含む、
－ 反転ステーションは、反転ステーションによって反転された容器の入口開口部の近くに位置するように配置された吸引リングを含む吸引システムを含む、
－ 反転ステーションは、シャーシ、容器を把持するための容器ホルダ、シャーシに回転する形で組付けられ容器ホルダを担持する少なくとも１つの持上げアーム、および持上げアームとの関係における容器ホルダの回転を制御するための反転メカニズムを含み、反転メカニズムは、シャーシとの関係における持上げアームの回転が持上げアームとの関係における容器ホルダの回転を誘発するように構成されている、
－ 反転メカニズムは、シャーシに回転するように固定されながら持上げアームに回転する形で組付けられた第１のピニオンと、容器ホルダに回転するように固定されながら持上げアームに回転する形で組付けられた第２のピニオンと、第１のピニオンを第２のピニオンに連結する駆動メカニズムとを含む、
－ 反転ステーションは、容器を反転位置に抑止するためにシャーシに配置された抑止装置を含む、
－ 反転ステーションは、反転位置にある容器の存在を検出するための存在センサを含み、容器は、容器を開閉するための開放システムを含み、反転ステーションは、反転位置にある容器の存在が存在センサによって検出される場合にのみ開放システムを開放するように構成されている、
－ 該設備は、炉の入口に配置されたシール、炉の出口に配置されたシール、および／またはＵＯ_２Ｆ_２粉末を反応装置から炉に向かって移送するように構成された移送装置と反応装置との間に配置されたシールを含み、中性ガスを用いてシールまたは各々のシールに圧力を加えるように構成されている、
－ 該設備は、中性ガス雰囲気下でのＵＦ_６からＵＯ_２Ｆ_２粉末への変換を実現するために反応装置内に中性ガスを注入するように構成されている、
－ 中性ガスは、窒素（Ｎ_２）である。

本発明およびその利点は、単なる一例として提供され添付図面を参照してなされた以下の説明を読むことによってより良く理解されるものである。

核燃料粉末生産設備の概略図である。 容器にＵＯ_２粉末を充填する際に浮遊状態にある粒子を吸引するシステムを示す、図１の核燃料粉末生産設備の充填ステーションの細部の概略図である。 図１の核燃料粉末生産設備の分配器の詳細図である。 ＵＯ_２粉末を格納する容器の反転ステーションの概略斜視図である。 明確に異なる構成にある、図４の反転ステーションの概略的側面図である。 明確に異なる構成にある、図４の反転ステーションの概略的側面図である。

図１に例示されているような核燃料粉末生産設備１は、ＵＦ_６をＵＯ_２に変換するように構成された変換設備２を含む。

変換設備２は、反応装置４内に注入された気体ＵＦ_６と乾燥水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の間の反応によって、ＵＦ_６をＵＯ_２Ｆ_２粉末に変換するための加水分解反応装置４を含む。

変換設備２は、炉６内に注入された熱加水分解用乾燥水蒸気（Ｈ_２Ｏ）および気体Ｈ_２とＵＯ_２Ｆ_２粉末との反応によって、ＵＯ_２Ｆ_２粉末をＵＯ_２粉末に変換するための熱加水分解炉６を含む。

変換設備２は、反応装置４内および炉６内に反応性ガス（気体ＵＦ_６、乾燥水蒸気および気体Ｈ_２）を注入するように構成された補給装置８を含む。

補給装置８はさらに、ＵＦ_６からＵＯ_２への変換が中性ガス雰囲気下で行われるように反応装置４内に中性ガスを注入するように構成されている。中性ガスは好ましくは窒素（Ｎ_２）である。

反応装置４内に注入されるＵＦ_６および乾燥水蒸気は、反応装置４の底面に落下するＵＯ_２Ｆ_２粉末を形成する。

炉６は、ＵＯ_２Ｆ_２粉末を収容するために反応装置４に連結される入口１０、およびＵＯ_２粉末を送出するための出口１２を含む。

変換設備２は、炉６の入口１０および炉６の出口１２において気密性を実現するため、それぞれ炉６の入口１０および炉６の出口１２のところにシール１１を含む。

炉６は、ＵＯ_２Ｆ_２粉末が、炉６内に注入された乾燥水蒸気（Ｈ_２Ｏ）および気体Ｈ_２に曝露されながら、入口１０から出口１２に向かって炉６内を前進するように構成された連続炉である。

変換設備２はここでは、ＵＯ_２Ｆ_２粉末に対し逆流で、すなわち出口１２から入口１０に向かって炉６内に注入された乾燥水蒸気（Ｈ_２Ｏ）および気体Ｈ_２を循環させるように構成されている。補給装置８は、炉６の出口１２を通って炉６内に乾燥水蒸気（Ｈ_２Ｏ）および気体Ｈ_２を注入するように構成されている。

炉６は、中心軸Ｃに沿って延在しそれぞれ入口１０および出口１２を形成する相対する第１の端部と第２の端部とを有する回転ドラム１４を含む。ドラム１４は、入口１０が出口１２よりも高くなるように傾斜している。作動中、ドラム１４の傾斜および回転のため、ＵＯ_２Ｆ_２粉末は入口１０から出口１２に向かって前進する。

炉６は、ドラム１４を加熱するための加熱要素１６を含む。示された実施例において、加熱要素１６はドラム１４を取り囲む。

変換設備２は、余剰の反応性ガス、不活性ガス、および変換の結果得られる気体副産物、すなわちフッ化水素ＨＦを回収するための回収装置１７を含む。

回収装置１７は、ここでは反応装置４内に存在する気体、および炉６内における気体の逆流循環のため炉６から反応装置４内を逆にたどる気体を回収するために、反応装置４内に配置されている。

変換設備２は、ＵＯ_２Ｆ_２粉末を反応装置４の底面から炉６の入口１０に向かって移送するための移送装置１８を含む。移送装置１８は、ここでは動力式ウォームスクリューである。

変換設備２は、移送装置１８と反応装置４の間、より厳密には移送装置１８と、この移送装置１８が反応装置４内に挿入されるときに通る反応装置４の開口部との間に気密性を実現するように配設されたシール１１を含む。

変換設備２は、中性ガス、好ましくは窒素（Ｎ_２）を、好ましくは変換設備２内に存在する圧力よりも高い圧力で連続的に注入することにより、各シール１１に加圧するように構成されている。

炉の入口１０、出口１２、および／または反応装置４と移送装置１８との間に配置されたシール１１のところで、変換設備２内に存在する圧力よりも高い圧力で中性ガスを注入することによって、反応性生成物および反応生成物が変換設備２の外に漏出するのを妨ぐことができ、変換設備２内の前記生成物の閉込めが保証される。

変換設備２は、炉６から出るＵＯ_２粉末を梱包するための梱包アセンブリ２０を含む。

反応装置４および炉６は、連続的に作動し、ＵＯ_２粉末を連続的に生産するように備えられている。梱包アセンブリ２０は、反応装置４および炉６により連続的に供給されるＵＯ_２粉末を容器に充填するように構成されている。

梱包アセンブリ２０は、ＵＯ_２粉末を容器２４に充填する充填ステーション２２を含む。

充填ステーション２２は、閉込めチャンバ２６、炉６からのＵＯ_２粉末の補給を受け閉込めチャンバ２６内に通じる出口３０を有する充填用ダクト２８、および吸引システム３２を含む。

図２を見れば分かるように、吸引システム３２は、充填用ダクト２８の出口３０から容器２４の入口開口部３５内に落下するＵＯ_２粉末の流束Ｐを中心とする環状空気流束Ａを吸引するために充填用ダクト２８の出口３０に配置された吸引リング３４を含む。

吸引リング３４は、充填用ダクト２８の出口３０から出た粉末流束Ｐが吸引リング３４を横断して通過するような形で配置されている。吸引リング３４は、充填用ダクト２８の出口３０を延長する仮想円筒を中心にして配置されている。

吸引リング３４は、中心軸Ｂを中心として延在する環状管３６を含む。管３６はトーラス形状を有する。管３６には、中心軸Ｂを中心として管３６上に分布した吸引用オリフィス３８が備わっている。吸引用オリフィス３８は、吸引リング３４の内部に向けられた管３６の壁の一部分に配置されている。

吸引リング３４は、管３６に連結された出口ダクト４０を含む。

管３６の内部で吸引力が発生した場合、吸引リング３４は、環状空気流束Ａを吸引する。

充填用ダクト２８から容器２４に向かうＵＯ_２粉末の流動の際には、粉末粒子が不可避的に周囲の空気中に浮遊した状態となる。

吸引リング３４内で発生する適切な吸引力により、充填用ダクト２８の出口３０の周りの空気中に浮遊した状態の粉末粒子を吸引しながら、充填用ダクト２８から容器２４内への粉末の流動を混乱させないことが可能である。したがって周囲の空気の汚染は、効果的に制限される。

有利には、充填ステーション２２は、ＵＯ_２粉末の充填の前または最中に容器２４を不活性化するための中性ガスの注入パイプ３９を含む。この構成によって、ＵＯ_２粉末が空気と接触するのを回避し、こうしてＵＯ_２粉末の酸化および粉塵爆発の危険性を制限することが可能になる。注入される中性ガスは、例えば窒素（Ｎ_２）である。

図１に戻ると、吸引システム３２は、吸引力を生成するための吸引機４２を含む。吸引機４２は、吸引リング３４を介して空気を吸引するため、吸引リング３４の出口ダクト４０に連結される。

吸引システム３２は、吸引リング３４によって吸引された空気から粉末粒子を分離するための粒子分離器４４を含む。粒子分離器４４はここではサイクロン分離器である。

吸引システム３２は、吸引した空気中に存在する粉末粒子を濾過するための濾過装置４６を含む。

示された実施例において、濾過装置４６は、粒子分離器４４の下流側に配置され、吸引機４２は濾過装置４６の下流側に配置されている。これにより、吸引機４２の汚染を制限しながら、空気から粒子を分離し、次に場合によって空気中に残留する粒子を濾過することが可能になる。

充填ステーション２２は、閉込めチャンバ２６内に存在する空気を吸引することによって閉込めチャンバ２６の内部の空気を入れ替えるための換気システム４８を含む。

換気システム４８は、充填ステーション２２の内部を減圧状態に維持し、こうして充填ステーション２２の外部に向かうあらゆる粉末の拡散を回避することを可能にする。

換気システム４８は、閉込めチャンバ２６内に存在する空気の吸引力を生成するための吸引機５０、および吸引した空気中に存在する粉末粒子を濾過するための濾過装置５２を含む。

換気システム４８が吸引により作動することから、閉込めチャンバ２６の周囲空気中に場合によって存在する粉末は、外部に吐出されず、換気システム４８によって吸引され濾過される。

図１に示されているように、閉込めチャンバ２６は、閉鎖体積を境界画定する閉鎖されたキャビンである。変形形態では、閉込めチャンバ２６はフードである。

閉込めチャンバ２６は、アクセス扉５４を含み、この扉の開放により、閉込めチャンバ２６内に容器２４を導入するか、または閉込めチャンバの外に容器２４を引出すことが可能になる。

充填ステーション２２は、扉５４の開閉を自動的に制御するための扉制御システム５６を含む。

閉込めチャンバ２６には好ましくは、閉込めチャンバ２６内部での検査を実現し特に考えられる核分裂性物質による汚染を検出するために、閉込めチャンバ２６の下部部分に配置された放射能汚染検査装置５７が備わっている。放射能汚染検査装置５７は例えば、アルファ放射線検出器、および／または閉込めチャンバ２６内に存在する大気の試料を採取しその放射能を測定することを可能にする装置を含む。

閉込めチャンバ２６にはさらには、閉込めチャンバ２６内部に配置され内部の圧力を測定するためのセンサ６０を含む警報システム５８を備えていてよい。警報システム５８は、閉込めチャンバ２６の内部が過圧状態の場合に、好ましくはキャビンの外でオペレータが知覚できる警報信号を発出するための警報器６２を含む。

任意には、充填ステーション２２の警報システム５８は、換気システム４８の吸引ダクト内に配置されたセンサ６３、および濾過装置５２の汚染付着の兆候である吸引された空気の圧力低下の場合に警報信号を発出するように構成された警報器６５を含む。

センサ６３に結び付けられた警報器６５は、閉込めチャンバ２６の内部に配置されたセンサ６０に結び付けられた警報器とは別個のものである。

充填ステーション２２と炉６の出口１２との間で、梱包アセンブリ２０は、炉６によるＵＯ_２粉末の補給を受ける分配器６４、および一度に１つの貯蔵用ポット６６に選択的に補給を行う形で分配器６４に対し並列に連結された少なくとも２つの貯蔵用ポット６６を含み、ここで各貯蔵用ポット６６は、一度に貯蔵用ポット６６のうちの１つから選択的に充填ステーション２２に補給を行うために充填ステーション２２に連結されている。

分配器６４は、ＵＯ_２粉末の収容用槽６８を有する。

補給ステーション２０は、分配器６４内、より厳密には分配器６４の槽６８内に中性ガス、好ましくは窒素（Ｎ_２）を注入して、出口１２のところで注入された水素ガス（Ｈ_２）が槽６８内に侵入するのを妨げるように構成された中性ガス注入装置６９を有する。実際、分配器６４内に潜在的に存在する酸素と水素ガスを接触させると、水素爆発ひいては核分裂性物質（ウラン）および有害生成物の環境内への拡散の危険性が生み出される。図３に例示されているように、槽６８は側壁７０および好ましくは平坦な底面７２を有し、分配器６４は、槽６８の底面７２を掻取るためのスクレーパ７４を含む。スクレーパ７４は、底面７２との関係において回転する形で組付けられ、スクレーパ７４の駆動用モータ７６（図１）に結合されている。

槽６８の底面７２には、出口開口部７８が備わり、各出口開口部７８がそれぞれの貯蔵用ポット６６に補給を行う。

分配器６４は、それぞれの出口開口部７８を開閉するために各出口開口部７８に結び付けられたそれぞれの閉鎖システム８０（図１）を含む。

スクレーパ７４は、スクレーパ７４の回転によって、槽６８の底面７２上に停滞するＵＯ_２粉末を出口開口部７８に向かって押し動かすように備えられている。

図３に例示されているように、側壁７０は、中心軸Ｒを中心とする円柱状であり、底面７２は、底面７２上に分布した複数（ここでは３つ）の出口開口部７８を含む。出口開口部７８はここでは好ましくは、中心軸Ｒを中心とする仮想円上に均等に分布している。

スクレーパ７４は、中心軸Ｒを中心にして回転する形で組付けられている。スクレーパ７４は、半径方向に延在し凹状のかき取り面８２Ａを有する少なくとも１つのかき取り用アーム８２を含む。

かき取り面８２Ａの凹性は、かき取り面８２Ａが、中心軸Ｒおよび中心軸Ｒから最も遠いかき取り面８２Ａの端部を通る基準半径から漸進的に遠ざかり、次に前記基準半径に漸進的に接近する形で、中心軸Ｒから外に向かって半径方向に延在するようなものである。

各々の凹状かき取り面８２Ａの前記基準半径から最も遠い部分は、好ましくは、半径方向に出口開口部７８に対面して位置する。換言すると、各々の凹状かき取り面８２Ａの前記基準半径から最も遠い部分は、出口開口部７８が位置する仮想円をたどる。

この形状は、スクレーパ７４の回転によって粉末を出口開口部７８に向かって戻すことを可能にする。槽６８の中心に位置する粉末は周辺部に向かって押しやられ、槽６８の周辺部に向かって位置する粉末は槽６８の中心に向かって戻される。

これにより、生産またはＵＯ_２粉末の補給を停止する必要なく、槽６８を完全に空にすることが可能になる。

スクレーパ７４はここでは、直径方向で相対する側にある２つのかき取り用アーム８２を有する。スクレーパ７４は、中心軸Ｒに沿って見た場合にＳ字形形状を有する。変形形態において、スクレーパ７４は、唯一のかき取り用アーム８２または３つ以上のかき取り用アーム８２を有する。

提示された構成において、槽６８は円形であり、出口開口部７８は円に沿って位置付けされ、スクレーパ７４の運動は円である。

より一般的には、槽６８、出口開口部７８およびスクレーパ７４は、ＵＯ_２粉末の補給または生産を停止する必要なく槽６８を完全に空にすることを可能にするように適応された幾何形状、位置および運動を有する。

各貯蔵用ポット６６の補給は、この貯蔵用ポット６６に補給を行う出口開口部７８の開放を制御する閉鎖システム８０によって制御される。

各貯蔵用ポット６６は、貯蔵用ポット６６が満杯になり、貯蔵された粉末が十分に冷却され、空の容器２４が充填される位置にある場合に、ＵＯ_２粉末を充填ステーション２２に向かって移送する前に一時的に貯蔵するように備えられている。

各貯蔵用ポット６６は、貯蔵用ポット６６内に収容されたＵＯ_２粉末を冷却するように構成されている。

各貯蔵用ポット６６は、貯蔵用ポット６６を横断して気体の循環を生成するように備えられた気体による冷却装置８３を有する。気体は、好ましくは中性ガス、例えば窒素（Ｎ_２）である。これにより、中性ガス雰囲気下でＵＯ_２粉末を保存し、その冷却を確保することが可能になる。

気体による冷却装置８３の各々は、ここでは、貯蔵用ポット６６の下部部分で中性ガスを注入するための注入装置８４、ならびに貯蔵用ポット６６の上部部分で中性ガスを回収し濾過するための捕捉および濾過装置８６を含む。

有利には、注入装置８４は、貯蔵用ポット６６内に収容されたＵＯ_２粉末内に均一に中性ガスを注入するように構成されている。これによって、特に、粉末の中に捕えられ得る残留水分を抽出し、冷却中の粉末の圧密を回避し、かつ粉末を流動化し容器２４内へのその装填を容易にすることが可能になる。このために、注入装置８４は例えば、焼結金属で製造された多孔質ディフューザを含む。

各貯蔵用ポット６６は、貯蔵用ポット６６の出口におけるＵＯ_２粉末の流動を制御する出口弁８５により制御される出口を有する。各貯蔵用ポット６６の出口は、この貯蔵用ポット６６専用の出口ウォームスクリュー８７に連結され、出口ウォームスクリュー８７は、充填ステーション２２の充填用ダクト２８に補給を行うように備えられた装填ウォームスクリュー８８にＵＯ_２粉末の補給を行う。

充填用ダクト２８の入口は、入口弁９０によって制御される。

作動中、反応装置４および炉６は連続的に反応性ガスの補給を受け、連続的にＵＯ_２粉末を生産する。炉６から出たＵＯ_２粉末は分配器６４によって収集され、この分配器はＵＯ_２粉末を貯蔵用ポット６６内に連続的かつ循環的に分配する。分配器６４は、貯蔵用ポット６６を充填し、その後、全ての貯蔵用ポット６６を充填し終るまで後続する貯蔵用ポット６６へと移行し、その後循環式に再度開始する。貯蔵用ポット６６は充填されるにつれて空にされ、こうしてそれらが全て同時に満杯なることはない。

ＵＯ_２粉末は、各貯蔵用ポット６６内で冷却される。

１つの貯蔵用ポット６６内に格納されたＵＯ_２粉末が冷却され、容器２４がいつでも充填できる状態にある場合、この貯蔵用ポット６６の出口弁８５は、この貯蔵用ポット６６の出口ウォームスクリュー８７に補給を行うために開放され、今度はこのウォームスクリューが、充填用ダクト２８に補給を行う装填ウォームスクリュー８８に補給を行う。

貯蔵用ポット６６の補給のためには、スクレーパ７４が回転駆動され、この貯蔵用ポット６６に補給を行う出口開口部７８に結び付けられた閉鎖システム８０が開放される。スクレーパ７４の回転によって、粉末は、開放した出口開口部７８に向かって押し動かされ、貯蔵用ポット６６に向かって流動する。

スクレーパ７４に結び付けられた底面７２の平坦な構成のため、内部でＵＯ_２粉末が堆積を形成し得ると思われる分配器６４内のデッドゾーンは存在しない。このような堆積は、オペレータによるメンテナンス介入の際の大気汚染または臨界の危険性へ導く可能性があると思われる。

容器２４は、ＵＯ_２粉末を、例えばペレット化ステーションに向かって移送して、ＵＯ_２粉末から例えば焼結によってＵＯ_２ペレットを形成することを可能にする。例示された構成においては、容器２４を空にしてＵＯ_２粉末をペレット化ステーション内に装填するために、容器２４を反転させる必要がある。

有利には、分配器６４は、４つの貯蔵用ポット６６を並行して収容するように構成されている。４つの貯蔵用ポット６６のうちの１つが充填中である間、４つの貯蔵用ポット６６のうちの第２の貯蔵用ポットは冷却中であり、４つの貯蔵用ポット６６のうちの第３の貯蔵用ポットは排出中であり、４つの貯蔵用ポット６６のうちの第４の貯蔵用ポットは空である。こうして、４つの貯蔵用ポット６６のうち第４の貯蔵用ポットは、核燃料粉末生産設備１の計画外の停止の場合に、変換設備２内に存在する核分裂性物質全ての排出を可能にし、変換設備２を安全な停止条件に置くために利用可能であり続ける。

図４に例示されているように核燃料粉末生産設備１は、容器２４を反転させ空にすることを可能にする反転ステーション１００を含む。

反転ステーション１００は、シャーシ１０２、容器２４を把持するための容器ホルダ１０４、第１の回転軸Ｒ１を中心としてシャーシ１０２上で枢動するように組付けられ、第１の回転軸Ｒ１と別個の第１の回転軸Ｒ１に平行な第２の回転軸Ｒ２を中心にして容器ホルダ１０４が上に回転可動な形で組付けられている少なくとも１つの持上げアーム１０６、およびシャーシ１０２との関係における持上げアーム１０６の回転によってのみ持上げアーム１０６との関係における容器ホルダ１０４の回転を誘発するための反転メカニズム１０８を含む。

容器ホルダ１０４は、容器２４上に固定されたフレーム１１２のくり抜き部１１１の中に挿入されるように備えられた２つのリフティングアーム１１０を含む。

容器ホルダ１０４は、リフティングアーム１１０に沿った容器２４の摺動を抑止する目的でフレーム１１２のくり抜き部（表示せず）内に挿入されるように可動であるロック機構１１６を含むロック装置１１４を含む。

反転ステーション１００は、ここではシャフト１１８によって回転結合された２つの持上げアーム１０６を含む。シャフト１１８は、第１の回転軸Ｒ１を中心としてシャーシ１０２上に回転的に可動な形で組付けられ、持上げアーム１０６はシャフト１１８の両端に固定され、各持上げアーム１０６はシャフト１１８のそれぞれの端部に固定されている。

反転ステーション１００は、第１の回転軸Ｒ１を中心として持上げアーム１０６を枢動させるための持上げシステム１１９を含む。持上げシステム１１９は、持上げアーム１０６を第１の回転軸Ｒ１を中心にして枢動させるためにこれらの持上げアームに連結されたアクチュエータ１２０を含む。

アクチュエータ１２０はここでは、シャーシ１０２に連結された第１の端部と、持上げアーム１０６に回転結合された連接棒１２２に連結された第１の端部とは反対側の第２の端部とを有する油圧ジャッキである。連接棒１２２は、ここではシャフト１１８上に固定されている。変形形態では、アクチュエータ１２０は、空気圧ジャッキまたは電動ジャッキであってよい。

シャーシ１０２は、容器２４が反転位置にある場合にシャーシ１０２との関係において容器２４を不動化するためフレーム１１２の抑止用くり抜き部１２８内に挿入されるように可動である抑止機構１２６を含む抑止装置１２４を含む。

各々の抑止機構１２６は、それぞれの抑止用アクチュエータ１３０によって制御される。図４に例示されているように、抑止機構１２６は、容器２４の反転を可能にするために離隔され、抑止用くり抜き部１２８内に挿入されるためおよび反転した容器２４を抑止するために接近させられる。

図５および図６は、それぞれ容器２４を把持することを可能にする把持位置（図５）、および容器２４が反転させられている反転位置（図６）にある反転ステーション１００を例示している。図６では、容器２４は、抑止装置１２４によって抑止されている。

図５および図６を見れば分かるように、反転メカニズム１０８は、シャーシ１０２に回転するように固定されながら持上げアーム１０６に回転する形で組付けられた第１のピニオン１３２と、容器ホルダ１０４に回転するように固定されながら持上げアーム１０６に回転する形で組付けられた第２のピニオン１３４と、第１のピニオン１３２を第２のピニオン１３４に連結する駆動メカニズム１３５とを含む。

第１のピニオン１３２はここでは、第１のピニオン１３２に回転結合された一方の端部とシャーシ１０２上に固定されたもう一方の端部を有する抑止アーム１３６を介してシャーシ１０２に回転結合され、こうして抑止アーム１３６ひいては第１のピニオン１３２はシャーシ１０２との関係において回転不動状態になっている。

駆動メカニズム１３５は、例えば第１のピニオン１３２および第２のピニオン１３４上を通る駆動チェーン１３８を含む。

持上げアーム１０６の回転の際に、第１のピニオン１３２は持上げアーム１０６との関係において枢動し、こうして、第２のピニオン１３４も同様に持上げアーム１０６との関係において枢動することになる。第２のピニオン１３４は、その軸を中心として枢動しながら、第１のピニオン１３２を中心にした円弧を描く。

反転ステーション１００のこの組付け構成では、持上げアーム１０６が単に回転するだけで、容器ホルダ１０４および容器２４の外サイクロイド運動が生み出される。容器ホルダ１０４は、回転軸Ｒ２を中心にして枢動すると同時に、回転軸Ｒ１を中心にして円弧を描く。これにより、唯一の同じ運動において容器２４の持上げと反転を得ることが可能になる。容器ホルダ１０４の回転の制御は、実施が容易でかつ単純な形で得られる。

反転ステーション１００は、反転した容器２４から出る粉末を収容するための収容装置１４０を含む。

反転ステーション１００は、充填ステーション２２の吸引システム３２と類似する吸引システムを備えている。反転ステーション１００の吸引システムは、反転した容器２４の入口開口部３５から収容装置１４０の入口まで粉末が流出するときに通る吸引リング１４２を特に含んでいる。吸引リング１４２は、充填ステーション２２のものと類似するものである。

図１に例示されているように、反転ステーション１００は、反転位置にある容器２４の存在を検出するための存在センサ１４４を含む。存在センサ１４４は、例えば誘導センサである。存在センサ１４４はここでは、抑止装置１２４の近くに配置されている。

抑止装置１２４は、存在センサ１４４によって提供される信号に応じて容器２４を抑止するように構成されている。

容器２４は、容器２４の開閉を制御する開放システム１４６を備えている。

反転ステーション１００は、存在センサ１４４によって提供される信号に応じて容器２４の開放システム１４６を制御し、詳細には、反転位置にある容器２４の存在が存在センサ１４４によって検出される場合にのみ容器２４の開放を制御するように構成されている。

反転ステーション１００は、存在センサ１４４によって提供される信号に応じて、吸引リング１４２を介して吸引を活動化するように構成されている。吸引リング１４２を介した吸引は、反転した容器２４の存在が検出される場合にのみ活動化される。

任意には、反転ステーション１００は、収容装置１４０と容器２４とのドッキングのための膨張式シールを含む。これにより、位置付け許容誤差を考慮に入れながら気密なドッキングを保証することが可能になる。

反転ステーション１００は、人間の介入を最小限に抑えながら、全く安全に容器２４を取扱うことができるようにする。さらに、反転ステーション１００は単純で、頑丈で清掃が容易である。容器２４をリフトすると同時に反転させるための油圧式または空気圧式アクチュエータ１２０を使用する反転メカニズム１０８は、スムーズな容器２４の反転を可能にし、容器２４内に粉末を残すことなくかつ容器２４から収容装置１４０内への粉末の移し換えの際に粉末を散乱させることなく、ＵＯ_２粉末の完全な排出を保証する。

核燃料粉末生産設備１は全体として、変換設備２内での堆積の形成を制限しかつ容器２４の排出および充填中の大気中へのＵＯ_２粉末の拡散を制限しながら、生産中およびメンテナンス作業中の、特にＵＯ_２ペレット生産ステーションにおけるＵＯ_２粉末の供給および生産を可能にする。

２ 変換設備
４ 加水分解反応装置
６ 熱加水分解炉
２０ 梱包アセンブリ
２２ 充填ステーション
２４ 容器
２６ 閉込めチャンバ
２８ 充填用ダクト
３０ 出口
３２ 吸引システム
３４ 吸引リング

Claims (18)

1. 核燃料粉末の生産設備において、
   － 六フッ化ウラン（ＵＦ_６）を二酸化ウラン（ＵＯ_２）に変換する変換設備（２）であって、
   － 加水分解反応装置（４）内に注入された気体ＵＦ_６と乾燥水蒸気の間の反応によりＵＦ_６を酸フッ化ウラン（ＵＯ_２Ｆ_２）粉末に変換するための加水分解反応装置（４）、および
   － 熱加水分解炉（６）内で循環する乾燥水蒸気および水素ガス（Ｈ_２）とＵＯ_２Ｆ_２粉末との反応により、ＵＯ_２Ｆ_２粉末をＵＯ_２粉末に変換するための熱加水分解炉（６）
   を含む変換設備（２）と、
   － ＵＯ_２粉末の梱包アセンブリ（２０）であって、ＵＯ_２粉末を容器（２４）に充填する充填ステーション（２２）を含み、該充填ステーション（２２）には、閉込めチャンバ（２６）、前記炉（６）からＵＯ_２粉末の補給を受け閉込めチャンバ（２６）内に通じる出口（３０）を有する充填用ダクト（２８）、および容器（２４）内に充填用ダクト（２８）の出口（３０）から落下するＵＯ_２粉末の流束（Ｐ）を中心とする環状空気流束（Ａ）を吸引するために充填用ダクト（２８）の出口（３０）に配置された吸引リング（３４）を含む吸引システム（３２）が含まれている、梱包アセンブリ（２０）と
   を含む生産設備。
2. 充填ステーション（２２）が、閉込めチャンバ（２６）を減圧状態にして閉込めチャンバ（２６）内に存在する空気を吸引し濾過するための換気システム（４８）を含む、請求項１に記載の設備。
3. 閉込めチャンバ（２６）が、容器（２４）をキャビン内に導入するかまたはその外に引出すための扉（５４）を含むキャビンである、請求項１または２に記載の設備。
4. 閉込めチャンバ（２６）内の圧力を測定するために閉込めチャンバ（２６）内に配置されたセンサ（６０）と、閉込めチャンバ（２６）の内部が過圧状態の場合に警報信号を発出するための警報器（６２）とを含む警報システム（５８）を含む、請求項１から３のいずれか一つに記載の設備。
5. 閉込めチャンバ（２６）には、閉込めチャンバ（２６）の内部の汚染の検査を実現するために閉込めチャンバ（２６）内に配置された放射能汚染検査装置（５７）が装備されている、請求項１から４のいずれか一つに記載の設備。
6. 少なくとも２つのＵＯ_２粉末貯蔵用ポット（６６）および、ＵＯ_２粉末を貯蔵用ポット（６６）に向かって連続的に分配するための分配器（６４）を含み、充填用ダクト（２８）が貯蔵用ポット（６６）から連続的に補給を受けている、請求項１から５のいずれか一つに記載の設備。
7. 分配器（６４）が、平坦な底面（７２）を有する槽（６８）、および槽（６８）の底面（７２）のかき取り用の１つのスクレーパ（７４）を有する、請求項６に記載の設備。
   
8. 分配器（６４）が、槽（６８）の底面（７２）内に設けられたＵＯ_２粉末用の出口開口部（７８）を含み、各出口開口部（７８）がそれぞれ貯蔵用ポット（６６）に補給を行う、請求項７に記載の設備。
9. 分配器（６４）の内部に中性ガスを注入するように構成された中性ガス注入装置（６９）を含む、請求項６から８のいずれか一つに記載の設備。
10. ＵＯ_２が充填された容器（２４）を反転させ空にするための反転ステーション（１００）を含む、請求項１から９のいずれか一つに記載の設備。
11. 反転ステーション（１００）が、反転ステーション（１００）によって反転された容器（２４）の入口開口部（３５）の近くに位置するように配置された吸引リング（１４２）を含む吸引システムを含む、請求項１０に記載の設備。
12. 反転ステーション（１００）が、シャーシ（１０２）、容器（２４）を把持するための容器ホルダ（１０４）、シャーシ（１０２）に回転する形で組付けられ容器ホルダ（１０４）を担持する少なくとも１つの持上げアーム（１０６）、および持上げアーム（１０６）との関係における容器ホルダ（１０４）の回転を制御するための反転メカニズム（１０８）を含み、反転メカニズム（１０８）は、シャーシ（１０２）との関係における持上げアーム（１０６）の回転が持上げアーム（１０６）との関係における容器ホルダ（１０４）の回転を誘発するように構成されている、請求項１０または１１に記載の設備。
13. 反転メカニズム（１０８）が、シャーシ（１０２）に回転するように固定されながら持上げアーム（１０６）に回転する形で組付けられた第１のピニオン（１３２）と、容器ホルダ（１０４）に回転するように固定されながら持上げアーム（１０６）に回転する形で組付けられた第２のピニオン（１３４）と、第１のピニオン（１３２）を第２のピニオン（１３４）に連結する駆動メカニズム（１３５）とを含む、請求項１２に記載の設備。
14. 反転ステーション（１００）が、容器（２４）を反転位置に抑止するためにシャーシ（１０２）上に配置された抑止装置（１２４）を含む、請求項１２または１３に記載の設備。
15. 反転ステーション（１００）が、反転位置にある容器（２４）の存在を検出するための存在センサ（１４４）を含み、容器（２４）が、容器（２４）を開閉するための開放システム（１４６）を含み、反転ステーション（１００）は、反転位置にある容器（２４）の存在が存在センサ（１４４）によって検出される場合にのみ開放システム（１４６）を開放するように構成されている、請求項１０から１４のいずれか一つに記載の設備。
16. 前記炉（６）の入口（１０）に配置されたシール（１１）、前記炉（６）の出口（１２）に配置されたシール（１１）、および／またはＵＯ_２Ｆ_２粉末を前記反応装置（４）から前記炉（６）に向かって移送するように構成された移送装置（１８）と前記反応装置（４）との間に配置されたシール（１１）を含み、中性ガスを用いてシールまたは各々のシール（１１）に圧力を加えるように構成された、請求項１から１５のいずれか一つに記載の設備。
17. 中性ガス雰囲気下でのＵＦ_６からＵＯ_２Ｆ_２粉末への変換を実現するために前記反応装置（４）内に中性ガスを注入するように構成された、請求項１から１６のいずれか一つに記載の設備。
18. 中性ガスが窒素（Ｎ_２）である、請求項１６または１７に記載の設備。

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