SE433683B - Blandare for pulvriserat kernbrensle - Google Patents

Description

7801720-8 10 15 20 25 30. 35 Uppfinningen avser sålunda en blandare för pulvriserat kärnbränsle, vilken innefattar en behållare med inloppsorgan för mottagande av det pulvriserade kärnbränslet och utlopps- organ för avtappning av kärnbränslet efter blandning, vilken behållare innefattar en vertikal sprutkanal med på pneumatisk väg åstadkommet uppåtriktat luftdrag. Blandaren kännetecknas, enligt uppfinningen av att ett antal smala, filterförsedda bland- ningskamrar sträcker sig radiellt utåt från sprutkanalen och står i förbindelse med denna åtminstone i vertikalt åtskilda produkter, varvid utrymmet mellan intill varandra liggande blandningskamrar upptages av neutronabsorberande material.

En tryckluftsmatad, porös bottenplatta befordrar par- tikelflödet vid botten av respektive blandningskammare, sär- skilt under utmatningen av det blandade, pulverformiga ma- terialet, vilken utmatning åstadkommes medelst ett nedåt- riktat flöde mot den centrala, nedre änden av den med kon- formad botten försedda manteln till.ankomhrmad utmatnings~ styrventil och sprutmunstycke vid sprutkanalens nedre ände.

En filterförsedd utblåsningsenhet medger avtappning av luft från blandningskamrarna med samma rat som luften inkomer till blandningskamrarna via sprutkanalen och den porösa bot- ten. Pulverinloppsrör medger beskickning av blandningskam- rarna i deras övre regioner med de fissila kärnbränslepulv- ren, som skall blandas. ' Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l visar en perspektiv- vy av en utföringsform av en kärnbränslepulverblandare en- ligt uppfinningen och fig. 2 och 3 visar vertikala och ho- ~ risontella snitt genom blandaren längs linjerna II-II 1 fig. 1 respektive III-III i fig. 2.

En pneumatisk kärnbränslepulverblandare 4 innefattar ett flertal, exempelvis fyra, smala blandningskamrar 5, vil- ka sträcker sig radiellt utåt från en gemensam sprutkanal 6.

Kamrarna 5 är anordnade inuti en cylindrisk mantel 7 med konformad botten och begränsas i sidled av parallella sido- väggar 8, vilka sträcker sig radiellt inåt från manteln 7 yttervägg till en tvärgående vägg 9, som bildar sidovägg i sprutkanalen 6 mitt i manteln. Sprutkanalväggarna 9 har pul- l0 15 20 25 30 35 éšbíåzo-s verinloppsöppningar 10 intill de nedre ändarna av nedåt lutande, porösa bottenväggar ll i blandningskamrarna 5 samt pulverutloppsöppningar 12, vilka mynnar i dessa kam- rar på förutbestämd höjd ovanför bottenväggarna ll och med visst spelrum nedanför mantelns 7 lock 14, som tillsluter blandningskamrarna 5 uppåt. Ett flödesspridningsorgan 15 tillsluter sprutkanalens 6 överdel omedelbart ovanför ut- loppsöppningarna 12. Pulverpåfyllningsrör 16 mynnar genom mantelns 7 yttervägg i kamrarna 5 ungefär i jämnhöjd med spridningsorganet 15 i sprutkanalen 6 i och för inmatning av pulverformiga, fissila material, som skall blandas. De nedåt lutande, porösa bottenväggarna ll i blandningskam- rarna 5 är anordnade något ovanför och parallellt med den koniska bottenväggen 17 hos manteln 7 till bildande av trycklufttillförselkamrar l8 för de porösa väggarna 11.

Skiljeväggar 19 skiljer kamrarna 18 från varandra. Tre kam- rar 18 fördelade längs varje bottenvägg ll visas i utförings- formen enligt fig. 2. Fler eller färre kamrar kan erfordras vid andra utföringsformer. Varje kammare 18 tillföres tryck- luft via en matarledning 20 och dess grenledningar med ven- tiler 2l för att styra flödet och tillträdet av tryckluft till kamrarna 18. Nära toppen av varje blandningskammare 5 förefinnes ett antal filterförsedda utloppsorgan 22, vilka är anslutna till vakuumutsugningsledningar 23. Vid botten av sprutkanalen förefinnes ett organ 25 i form av en kombi- nerad utloppsventil och sprutmunstycke. I organets 25 ena, verksamma läge riktas tryckluft uppåt genom sprutkanalen 6 med hög hastighet. I organets andra, verksamma läge öppnas sprutkanalens botten mot ett utloppsrör 26 för blandat pul ver, vilket utloppsrör utgör sprutkanalens fortsättning nedåt. Mellan blandningskamrarna 5 och innanför manteln 7 förefinnes ett neutronabsorberande material 30, som då det innehåller exempelvis väteatomer kan bromsa neutroner från fissilt material i blandningskamrarna. Dylika neutronabsor- berande material utgöres av betong 3l, vatten, paraffin, polyetenkulor etc. I kraft av sin styvhet eller densitet bidrager dylikt material till att staga sidoväggarna 8 mot det rådande övertrycket, som även om det är litet, exempel- 7801720-8 10 l5 20 25 35 vis lägre än ca 0,05 MPa, tenderar att utöva en avsevärd kraft på dylika väggar till följd av deras förhållandevis stora area.wMed dylikt, yttre stöd från det neutronabsor- berande materialet kan väggarna 8 göras något tunnare och/ eller en icke så stabil uppbyggnad användas än vad som annars skulle vara nödvändigt. Där det neutronabsorberande materialet har formen av en lös fyllning, såsom exempelvis polyetenkulor, kan en tryckluftsmatad porös botten anordnas under fyllningen för trycksättning av utsidan av respektive väggar 8 till samma tryck som trycket i kammaren 5 på andra sidan.

Vid drift fylles blandningskamrarna 5 med pulveriserat, fissilt material, exempelvis urandioxid, plutoniumdioxid etc, till en maximinivå av något nedanför pulverutloppsöpp- ningarna i sprutkanalen 6 genom inmatning av pulver genom påfyllningsrören 16 samtidigt som luft utsuges från bland- ningskamrarna via filtren 22 och vakuumutsugningsledningarna 23 upptill i manteln 7. Bredden av kamrarna göres icke stör- re än säkerhetsskikttjockleken för den fissila komponenten i det material, som skall blandas, på i och för sig känt sätt, vilken bredd kan uppgå till ca l50 mm då man arbetar med exempelvis till 4 % anrikad urandioxid; Bredden och den användbara höjden kan dimensioneras till att upptaga en avsevärd volym utöver den s k säkerhetsvolymen till följd av uppfyllandet av begränsningen av säkerhetsskikttjookleken.

Den på ritningen exemplifierade utföringsformen med fyra I kamrar kan ha en arbetshöjd inuti kamrarna 5 av 0,9 m och en manteldiameter av l,4 m för erhållande av en arbetskapa- citet av 700 kg.

Sedan de väl fyllts med det pulveriserade fissila ma- terialet, som skall blandas, tillslutes pâfyllningsrören och sprutkanalen 6 aktiveras genom vridning av den vridbara ventilen 25 till det i fig. 2 visade läget, där ifrågavarande ventil utgör ett sprutmunstycke för att bringa tryckluft av hög hastighet att röra sig uppåt genom sprutkanalen under det att en lika stor mängd luft samtidigt utsuges från bland- ningskamrarnas överdel via ledningarna 23 och filterorganen 22. Den förbi pulverinloppsöppningarna 10 vid de nedre, inre 10 l5 20 25 30 35 7801720-8 områdena av blandningskamrarna 5 genom sprutkanalen 6 med hög hastighet uppåt strömmande tryckluften medbringar det pulveriserade, fissila materialet från nämnda områden in i och uppåt genom sprutkanalen till spridningsorganet 15 upptill i blandningsomrâdet och in i blandningskamrarna 5 via utloppsöppningarna 12. Ett dylikt pulverflöde in i neder- delen och ut ur överdelen av sprutkanalen åstadkommer en nedâtriktad cirkulation och blandning av det pulveriserade, fissila materialet genom blandningskamrarna 5. Efter en tids- period, som är tillräcklig för att fullborda en dylik bland- ning, vrides ventilorganet 25 till ett spärrläge för att avbryta tillförseln av luft till kanalen 6. Det blandade, pul- veriserade, fissila materialet kan lagras i kamrarna 5 så länge som önskas, varefter ventilorganet vrides till ett läge, där sprutkanalens botten, dvs de inre, nedre delarna av blandningskamrarna 5 via öppningarna l0 förbindes med det under ventilen liggande utloppet 26 för blandat pulver. Pulv- ret kommer därigenom att lämna dessa kamrar via ventilen 25 och utloppet 26 antingen under inverkan av tyngdkraften och/ eller på pneumatisk väg, vilket kan åstadkommas genom mat- ning av tryckluft uppåt genom de porösa bottenväggarna ll i blandningskamrarna 5 under ett tidsintervall exempelvis då utsugningen av luft via ledningarna 23 momentant minskar eller upphör. Ett flöde via de porösa bottenväggarna ll kan även utnyttjas av sprutkanalen under blandningsförloppet för att ytterligare lufta pulvret och befordra flödet genom blandningskamrarna 5 samt förhindra vidhäftning av pulver på kammarytorna vilket skulle upphäva blandningsverkan. Tryck- luftsflödet genom de olika delarna av de porösa bottenväg- garna ll från de olika matningskamrarna 18 kan regleras med hjälp av flera styrventiler 21 för att optimera verkan, som kan förstärkas genom exempelvis ett pulserande flöde eller lokala flödesskillnader.

Det inses lätt att antalet blandningskamrar 5 kan vara större än fyra såsom exempelvis fem eller sex för att ytter- ligare öka arbetsvolymen samtidigt som man bevarar kompakt- heten hos manteln 7. Det är även möjligt att använda ett pâ- fyllningsrör 15 för samtliga blandningskamrar 5 i stället för n7ao172o-s ett påfyllningsrör för varje kammare såsom visas på rit- ningen. I fallet med ett enda påfyllningsrör 16 fördelas det till en av kamrarna via detta enda påfyllningsrör in- matade pulvret till samtliga kamrar 5 genom blandning i kanalen 6.

Claims (5)

1. 7 7801720-8 PATENTKRAV l. Blandare för pulvriserat kärnbränsle och innefattande en behållare (7) med inloppsorgan (16) för mottagande av det pulvriserade kärnbränslet och utloppsorgan (26) för avtappning av kärnbränslet efter blandning, vilken behållare (7) innefattar en vertikal eprutkanal (6) med pa pneumatisk väg astadkommet, uppatriktat luftdrag, k ä n n e t e c k n a d av att ett antal smala, filterförsedda blandningskamrar (5) sträcker sig radiellt utåt frän sprutkanalen (6) och star i förbindelse med denna åtminstone i vertikalt åtskilda punkter, varvid utrymmet mellan intill varandra liggande blandningskamrar (5) upptages av neutronabsorberande material (3U,3l).

2. Blandare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att var och en av blandningskamrarna (S) innefattar en botten, som lutar nedat mot nämnda sprutkanal (6), som utgör del av nämnda utloppsorgan (26).

3. Blandare enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda utloppsorgan för blandet, pulvriserat bränsle innefattar ett organ (25) för att valbart ansluta sprutkanalens (6) botten antingen till en källa för fluid under tryck eller till ett utloppsrör (26) för blandat bränsle. li.

4. Blandare enligt nagot av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att en ihålig cylindrisk mantel (7) innesluter nämnda blandningskamrar (5) och nämnda neutronabsorberande material (3Û,3l).

5. Blandare enligt nagot av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda blandningskamrar (5) innefattar bottenplattor av poröst material och att organ (18, 20) förefinnes för tillförsel av tryckluft till nämnda bottenplattor, vilken tryckluft passerar genom dessa plattor in i nämnda blandningskamrar (5) för astadkommande av ett fluidiserat stöd för bränsle- pulvret pa nämnda plattor.