JPS5924734B2 - 硝酸ウラニルの熱分解により生成する三酸化ウランの抜出し方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動層を使用して、硝酸ウラニル水溶液もし
くは硝酸ウラニル液を熱分解により脱硝して、三酸化ウ
ラン（ＵＯ３）粉末の製造を行なう際に、生成したＵ０
３粉末もしくは、ＵＯ３粗犬粒子もしくは、ＵＯ３塊状
物を流動層熱分解塔の底部より、間歇的に且つ支障なく
抜出す方法とその装置に関する。

流動層を使用する、粉体製造プロセスでは、従来から、
塔底部より生成粉体を抜き出す方法が広く採用されてい
る。

しかしながら、硝酸ウラニルの熱分解プロセスの様に、
液状の原料をスプレーノズル等の噴霧装置を使用して、
流動層内に噴霧供給するシステムでは、種々の要因によ
り生成する粉体が凝集したり、あるいは粗大化したり、
更には、ノズルチップの先端等の、流動層内につき出た
、突起物等に原料が付着し塊状物が生成することを避け
ることが出来ず、これ等がしばしば粉体抜出し管を塞ぎ
、抜出し操作に支障をきたしていた。

更に、塔底部より、粉体を抜出すシステムとしては、抜
出し管の途中に設けられた仕切弁の間歇開閉により、継
続的に一定量抜出す方法もとられている。

この様なシステムでは、抜出し停止中、すなわち、仕切
弁が閉の状態の時に抜出し管に詰まっている粉体が固く
詰まり、抜出し管を閉塞することを防ぐ目的で、非凝縮
性気体を吹込むことが、一般的であるが、従来この吹込
む気体の量の基準がなく、過大であったり、過小であっ
たため、過大の場合には、粉体の抜出し速度が低下し所
定時間内に所定量の抜出しが出来ず、又過小の場合には
その効果が十分でなかった。

又、抜出し管の末端が振動フィーダーなどの場合には、
粉体自身によるシールが主体であり、従がって、熱分解
塔内の圧力変動等により、圧力バランスが崩れると、塔
内のガスが粉体抜出し管を通じて、系外に吹き抜け、そ
れに伴なって、流動層内の粉体が一時的に大量に抜出さ
れるなど、安定した操作が困難である上、放射性物質を
取扱う様な系からのこれ等放射性物質の漏洩、飛散等を
極度に抑えねばならない場合などでは環境汚染が重要な
問題となっている。

本発明は、上記のような問題を解決し、反応塔から生成
したＵＯ３を安定して抜出す方法と装置を提供する。

すなわち、本発明によれば、流動層法により硝酸ウラニ
ル水溶液もしくは硝酸ウラニル液を熱分解して三酸化ウ
ラン（０，０３）粉末を連続的に製造するに際して反応
帯域の下部より生成し０３粉末を抜出す方法であって、
該反応帯域の下部に流動化気体を分散して反応帯域に供
給すると共に、反応帯域の側において生成ＵＯ３粉末を
１ケ所に集める機能を有する流動化気体分散手段を設け
て、該ＵＯ３収集位置にＵＯ３粉末取出し流路を接続し
、該収集位置に該流路の断面積より大きな粒径を有する
粒子が該流路に侵入するのを阻止する手段を設け、反応
帯域外の該ＵＯ３粉末取出し流路中に該流路を開放・遮
断する手段を設け、該開放・遮断する手段の上方の該［
Ｊ０３粉末取出し流路に、気体の流路を接続し、該気体
の流路を通して、反応帯域内を流動するＵＯ３粉末の流
動化開始速度以上で、該反応帯域内に導入される流動化
気体の反応帯域内の線速度以下の速度で、加熱された非
凝縮性気体を吹込むことを特徴とするＵＯ３粉末の円滑
な抜出し方法が提供される。

また、流動層熱分解塔により硝酸ウラニル水溶液または
硝酸ウラニル液を熱分解・脱硝するＵＯ３粉末の製造に
おいて、生成するＵＯ３の粉末（一定限度以下の粗大粒
子または塊状物を含む）を該流動層熱分解塔の底部より
抜き出す装置であって、該熱分解塔の底部から導入され
る流動化ガスの分散板の形状を上に開いた円錐状とし、
該円錐の頂部に粉体取出し用の管（抜出し管）を設け、
該分散板と抜出し管の接続部に該抜出し管の管径よりも
小さい網目を有する網状物を取付け、該抜出し管の熱分
解塔外の任意の位置に仕切弁を設け、該仕切弁に近接し
て上方に該抜出し管の管径より小さな管径を有する気体
導入管を接続したことを特徴とするＵＯ３粉末を円滑に
抜出す装置が提供される。

さらに別の態様では、上記の抜出し装置であって、該抜
出し管の末端に、中間部にダンパーを有する二重ホッパ
ーを設け、該二重ホッパーの出口にスクリューフィーダ
ーを出口が高くなるように角度をつけて取付けることを
特徴とする装置が提供される。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の詳細な説明す
る。

添付図面において、反応帯域Ａ中で、流動層法により硝
酸ウラニル水溶液または硝酸ウラニル液が熱分解され、
ＵＯ３粉末が連続的に製造される。

該反応帯域Ａの下部に、導入される流動化気体を分散し
、該反応帯域の側において生成するＵＯ３粉末、特に粗
大化粒子や塊状物を集める機能を有する流動化気体分散
手段１を設け、該ＵＯ３収集位置にＵＯ３粉末取出し流
路３を持続し、該収集位置に該流路３の断面積より大き
な粒径を有する粒子が該流路３に侵入するのを阻止する
手段２を設け、反応帯域Ａ外の該流路３中に該流路を開
放・遮断する手段４を設け、該開放・遮断する手段４の
上方の該ＵＯ３粉末取出し流路３に気体流路５を接続す
る。

この気体流路５から、反応帯域Ａ内を流動するＵＯ３粉
末の流動化開始速度以上で、該反応帯域内に導入される
流動化気体の線速度以下の速度で、加熱された非凝縮性
気体を該ＵＯ３粉末取出し流路３の中へ吹込む。

。気体流路５からＵＯ３粉末取出し流路３の中へ吹込ま
れる非凝縮性気体は、空気、窒素などの一般的な非凝縮
性気体のいづれでもよく、その中に少量含まれる凝縮性
気体の凝縮を妨ぐためにその露点以上０こ加熱しておく
ことが好ましい。

該流路３を開放・遮断する手段４は、一般に間歇的に作
動して該流路３を交互に開放・遮断するが、反応帯域Ａ
で生成したＵＯ３粉末は、ＵＯ３粉末取出し流路３の断
面積より大きな粒径を有する粒子が該流路３に侵入する
のを阻止する手段２を経て該流路３に入り、そして該流
路３を開放・遮断する手段４が開放されている時にのみ
、抜き出される。

一方、流路３を開放・遮断する手段４が該流路３を遮断
している時には、ＵＯ３粉末が該流路３内に蓄積する。

このまま放置すると、該流路３内にＵＯ３粉末が固く詰
まり、該流路３が閉塞されることがある。

そこで、気体流路５から非凝縮性気体を該流路３に吹込
み、該流路３内でのＵＯ３粉末の詰まりを防止する。

吹込まれる非凝縮性気体の速度は、反応帯域Ａ内を流動
するＵＯ３粉末の流動化開始速度以上で、該反応帯域内
に導入される流動化気体の線速度以下でなければならな
い。

すなわち、非凝縮性気体の吹込み速度は、反応帯域内に
現に存在して流動しているＵＯ３粉末の流動化開始速度
以上にしなければ、流路３内に入ってくるＵＯ３粉末を
動かすことができないので、本発明方法の目的を達成で
きない。

一方、非凝縮性気体の吹込み速度を、反応帯域内に導入
される流動化気体の線速度より速くすると、ＵＯ３粉末
の円滑な抜出しが阻害されるので、非凝縮性気体の吹込
み速度を流動化気体の線速度以下にする必要がある。

本発明の一つの特徴は前記非凝縮性気体の吹き込み速度
を流動層の流動化開始速度以上で流動化気体の線速度以
下に限定したことである。

こうすることによって始めて抜出し管の閉塞を防ぎ、且
つ流動層反応の安定な継続を阻害することなく、生成し
Ｏ３粉末を取り出すことが可能となった。

従って本発明の実施には非凝縮性気体の吹き込み速度の
制御が極めて肝要である。

上記の本発明方法の実施に適する装置を、以下に具体的
に述べる。

本発明方法が適用される流動層法によるＵＯ３粉末の連
続製造は、流動層熱分解塔を使用することが好ましい。

添付図面を参照すると、流動層熱分解塔Ａの中で、硝酸
ウラニルが熱分解により脱硝されてＵＯ３が生成する。

流動化ガスは、該熱分解塔Ａの下部に設けられる導管Ｂ
から導入され、上に開いた円錐状の分散板１により塔内
に均一に分散される。

分散板１の該円錐の頂部に粉体取出し用の抜出し管３を
設け、分散板１と抜出し管３の接続部に網状物２を設け
る。

この網状物２の網目の大きさは、抜出し管３の管径より
も小さくする。

該網状物２の形状に制限はないが、ＵＯ３粉末抜出しの
効率の面から筒状が好ましい。

抜出し管３の流動層熱分解塔外の任意の位置に仕切弁４
を設け、該仕切弁に近接して上方に非凝縮性気体の導入
管５を設ける。

該導入管５の管径は、抜出し管３の管径よりも小さいこ
とが好ましい。

この導入管５を通して加熱された非凝縮性気体を抜出し
管３内に吹込む。

非凝縮性気体の導入管５の接続位置は、非凝縮性気体に
より流動されない［Ｊ０３粉末の量をできるだけ少なく
するために、仕切弁４に近づけることが好ましい。

仕切弁４は、間歇的に開閉するものとする。

この本発明装置では、流動層熱分解塔Ａ内で生成するＵ
Ｏ３粉末、特にＵＯ３の粗大粒子、塊状物が上に開いた
円錐状の分散板１により該円錐の頂部に集められ、網状
物２で分別されて抜出し管３の管径より小さなものだけ
が該抜出し管３内に入る。

抜出し管３内のＵＯ３粉末は、仕切弁４が開放のときに
のみ抜出される。

本発明の装置では、通常水平に設けられる分散板を、上
に開いた円錐状とした。

分散板を水平に設けると、抜出し管から離れた粗大粒子
や塊状物が容易に抜出されないので、熱分解塔Ａ内に蓄
積して安定な操業を妨げる。

これに対して、分散板を本発明のようにすると粗大粒子
等が抜出し管のまわりに集められ、抜出しが促進される
ので、塔内に残留する粗大粒子等の量を減少させること
ができる。

また、本発明の装置では、抜出し管の管径よりも小さな
網目を有する網状筒を設けたので、抜出し管の口が管径
より大きな塊状物等で閉塞されることがなくなった。

本発明の装置では、上述の抜出し装置の抜出し管３の末
端に二重ホッパー６を設け、さらに該二重ホッパーの出
口にスクリューフィーダー９をその出口側が高くなるよ
うに角度をつけて取付け、該フィーダー内部にＵＯ３粉
末を満たすことにより、装置の内外を完全に遮断するこ
とが好ましい。

二重ホッパー６は、中間部にダンパー７を有し、上下の
ホッパーが均圧弁８により連結され、内部を均圧化でき
る。

下部ホッパーには、排圧弁（または人気弁）１０が設け
られるが、この弁の配管には、ホッパー内の粉体の飛散
を防ぐためのフィルターを設けてもよい。

二重ホッパーの上部ホッパーには上限レベル計１１、下
部ホッパーには上限、下限レベル計１２．１３を設ける
ことが好ましい。

二重ホッパーの出口のスクリューフィーダー９は、フィ
ーダーの入口側を低く、フィーダーの出口側を高くし、
フィーダー内部に粉体がすき間なく充満するように角度
をつけて取付ける。

このスクリューフィーダーは、上記の網状物２の網目の
大きさ以上のスクリューピッチを有し、また水冷ジャケ
ットを設けることが好ましい。

仕切弁４の間歇的開閉によって、断続的に抜出された粉
体は抜出し管を経て、抜出し管の末端に接続された二重
ホッパー６の上部ホッパーに、一旦貯められる。

上部ホッパーに貯められた粉体が増加し、レベル計１１
が作動すると、均圧弁８が開き、上下ホッパー内の圧力
が均圧となる。

次いでダンパー７が開き、上部ホッパーに貯められてい
た粉体は、下部ホッパーに落下する。

この間、仕切弁４が閉止されるように制御することが好
ましい。

適当な時間の後、ダンパーを閉める。次いで、均圧弁を
閉める。

この時、下部ホッパーに落下した粉体は、下部ホッパー
の上限レベル以下になる様に、上部ホッパーの上限レベ
ル計が制御されている。

均圧弁およびダンパーを閉止後、下部ホッパーに取付け
られている排圧弁（又は人気弁）１０を粉末が飛散しな
い程度に徐々に開き、下部ホッパー内を大気圧にする。

下部ホッパーが大気圧にされた後、下部ホッパーに連結
されたスクリューフィーダー９を作動させ、下部ホッパ
ーに貯められた粉体を、しかるべき容器に抜出して行く
。

スクリューフィーダーの作動時間は下部ホッパーに取付
けられた下限レベル計が作動するまでとし、下部ホッパ
ーおよびスクリューフィーダー内部が空にならぬ様に工
夫されている。

このようにして二重ホッパーとスクリューフィーダーを
作動させることにより、装置内部は外部と完全に遮断さ
れ、流動層熱分解塔Ａ内のガスの漏洩と放射性物質の飛
散を完全に防止することが可能となった。

本発明はこれを自動化して実施するのが好ましいが、こ
の自動化のための電気系の設計は当業者には自明のこと
であるから特に記す必要はない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の装置の好ましい態様の一例を示す
。 １；分散板、２；網状物、３；抜出し管、４；仕切弁、
５；気体導入管、６；二重ホッパー、７；ダンパー、９
；スクリューフィーダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動層法により硝酸ウラニル水溶液もしくは硝酸ウ
   ラニル液を熱分解して三酸化ウラン（００３）粉末を連
   続的に製造するに際して反応帯域の下部より生成三酸化
   ウラン粉末を抜出す方法であって、該反応帯域の下部に
   、流動化気体を分散して反応帯域に供給するとともに、
   反応帯域側において生成三酸化ウラン粉末（一定限度以
   下の粗大粒子または塊状物を含む）を１ケ所に集める機
   能を有する流動化気体分散手段を設け、該三酸化ウラン
   収集位置に三酸化ウラン粉末取出し流路を接続し、該収
   集位置に該流路の断面積より大きな粒径を有する粒子が
   該流路に侵入するのを阻止する手段を設け、反応帯域外
   の該三酸化ウラン粉末取出し流路中に該流路を開放・遮
   断する手段を設け、該開放・遮断する手段の上方の該三
   酸化ウラン粉末取出し流路に気体流路を接続し、該気体
   流路を通して、加熱された非凝縮性気体を、反応帯域内
   を流動する三酸化ウラン粉末の流動化開始速度以上で、
   該反応帯域内に導入される流動化気体の反応帯域内の線
   速度以下の速度で吹込むことを特徴とする方法。 ２ 流動層熱分解塔により硝酸ウラニル水溶液または硝
   酸ウラニル液を熱分解・脱硝する三酸化ウラン（ＵＯ３
   ）粉末の製造において、生成するＵＯ３の粉末（一定限
   度以下の粗大粒子または塊状物を含む）を該流動層熱分
   解塔の底部より抜き出す装置であって、該熱分解塔の底
   部から導入される流動化ガスの分散板の形状を上に開い
   た円錐状とし、該円錐の頂部に粉体取出し用の管（抜出
   し管）を設け、該分散板と該抜出し管の接続部に該抜出
   し管の管径よりも小さい網目を有する網状物を取付け、
   該抜出し管の熱分解塔外の任意の位置に仕切弁を設け、
   該仕切弁に近接して上方に気体導入管を接続したことを
   特徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の装置であって、該抜出し管
   の末端に、中間部にダンパーを有する二重ホッパーを設
   け、該二重ホッパーの出口にスクリューフィーダーを、
   出口が高くなるように角度をつけて取付けたことを特徴
   とする装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の装置であって、該スクリュ
   ーフィーダーが冷却用ジャケットを有することを特徴と
   する装置。