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DE1542175A1 - Verfahren zum Wiederaufarbeiten von verbrauchten Kernbrennstoffen sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Wiederaufarbeiten von verbrauchten Kernbrennstoffen sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number
DE1542175A1
DE1542175A1 DE19661542175 DE1542175A DE1542175A1 DE 1542175 A1 DE1542175 A1 DE 1542175A1 DE 19661542175 DE19661542175 DE 19661542175 DE 1542175 A DE1542175 A DE 1542175A DE 1542175 A1 DE1542175 A1 DE 1542175A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
container
centrifugal drum
liquid
solution
centrifuge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19661542175
Other languages
English (en)
Inventor
Kaba Dipl-Ing Emil-Laszlo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KABA DIPL ING EMIL LASZLO
Original Assignee
KABA DIPL ING EMIL LASZLO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KABA DIPL ING EMIL LASZLO filed Critical KABA DIPL ING EMIL LASZLO
Publication of DE1542175A1 publication Critical patent/DE1542175A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
    • G21C19/44—Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
    • G21C19/46—Aqueous processes, e.g. by using organic extraction means, including the regeneration of these means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0446—Juxtaposition of mixers-settlers
    • B01D11/0461—Juxtaposition of mixers-settlers mixing by counter-current streams provoked by centrifugal force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F21/00—Dissolving
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/72—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with helices or sections of helices
    • B01F27/725—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with helices or sections of helices with two or more helices in respective separate casings, e.g. one casing inside the other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Verfahren zum Wiederaufarbeiten von verbrauchten Kernbrennstoffen sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederaufarbeiten und Heinigen von verbrauchten Kernbrennstoffen, indem die verbrauchten Kernbrennstoffe zunächst mit Hilfe eines Lösungsmittels gelöst und dann die Stoffe durch Extraktion aus der Lösung gewonnen werden, ferner betrifft die Erfindung Vorrichtungen, die mit Vorteil zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden können, sioh jedoch auch für andere Zwecke, wie z.B. allgemein zur Herstellung von Lösungen bzw. zu Misch- und Extraktionszwecken verwenden lassen.
Die Kernbrennstoffe von Atomkraftwerken werden nach einer bestimmten Betriebszeit aus dem Reaktorkessel herausgenommen, um sie zu reinigen bzw. die noch unverbrauchten und neugebildeten wertvollen Spaltstoffe sowie künstliche Elemente zurückzugewinnen. Die Zurückgewinnung erfolgt in Wiederaufarbeitungsanlagen, in denen die Brenn- und Brutstoffe wie Uran, Plutonium und Thorium einerseits von den Spaltprodukten befreit und andererseits voneinander getrennt werden.
Verfahren zur Wiederaufarbeitung und Reinigung von Kernbrennstoffen sind In verschiedenen Ausführungen bekannt·
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VI i - 2 -
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Nach einem dieser bekannten Verfahren, das als "ehop-leach"-Verfahren bezeichnet wird, werden die stabförmigen Brennelemente in kleine Stücke von etwa 50 bis 60 mm zerhackt, nachdem zuvor die Brennelementbündel in einzelne Stäbe zerlegt worden sind. Die aus der Scheremaschine herausfallenden Brennstabstücke werden in ein Lösungsmittel gebracht, in dem sich nur der Kernbrennstoff auflöst und das Hüllenmaterial in fester form zurückbleibt. Das Auflösen des Kernbrennstoffes erfolgt dabei in einem Gerät, dessen Auffüllung und Entleerung absatzweise vorgenommen wird. Die Brennstofflösung strömt von diesem Gerät zu einer Trennkolonne, in der die Trennung der Spaltstoffe von den Spaltprodukten und voneinander erfolgt. Mir den Trennprozeß werden sogenannte "Mixersettier" verwendet, in denen sich die wässrige Phase (Kernbrennstofflösung) und die organische Phase (Extraktionsmittel) im Gegenstrom befinden. In mehreren Stufen werden die Phasen von einer Rührvorrichtung zunächst in einer Kammer zusammengemischt und dann unter Einwirkung der natürlichen Schwerkraft in einer abgetrennten Beruhigungszone getrennt. Beide Phasen werden der Kolonne kontinuierlich zugeleitet und auch kontinuierlich aus dieser abgeleitet.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß sie nur in einzelnen Stufen eine kontinuierliche Arbeitsweise zulassen. Außerdem ist die Durcheatzgesohwindigkeit dieser bekannten Verfahren verhältnismäßig gering, da das Auflösen diskontinuierlich und die Trennung unter 4er Einwirkung der natürlichen Schwerkraft erfolgt. Auf grund der verhältnismäßig geringen Durcheatzleistungen ergeben sich für solche Anlagen große Baueinheiten. Von Nach teil iat auoh die Ablagerungsmögliohkeit der Spaltstoffe ' und Spaltprodukte in den einzelnen Apparaten, da dies zu nuklearen Schäden und s;ur Erhöhung der Radioaktivität fUhren kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen und ein in allen Verfahrensstufen kontinuierlich arbeitendes Verfahren für die Wiederaufarbeitung von verbrauchten Kernbrennstoffen zu schaffen, welches mit kleinbauenden Geräten hohe Durchsatzleistungen zuläßt. Die kleinen Abmessungen der Apparate erlauben eine große Toleranz des Anreicherungsgrades der aufzuarbeitenden Spaltstoffe,ohne die kritische Masse zu erreichen» Ferner bezweckt die Erfindung geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens . "
Gemäß der Erfindung werden die Kernbrennstoffe in zerkleinerter, vorzugsweise auf gemahlener Form in eiiiem kontinuierlich arbeitenden Auflösebehälter in Lösung gebracht, aus dem die Kernbrennstofflösung kontinuierlich abgezogen und einer aus Mischzentrifugen bestehenden Extraktionskolonne zugeführt wird, in der die in Lösung befindlichen Stoffe kontinuierlich aus der Lösung extrahiert werden.
Man erzielt hierdurch vor allem den Vorteil, daß sich das Auflösen des Kernbrennstoffes ohne Ablagerungen desselben in den einzelnen Vorrichtungen vollzieht und ferner die , Mischung mit dem Extraktionsmittel sowie die anschließende Trennung der Phasen unabhängig von der natürlichen Schwerkraft derselben durch Zentrifugalwirkung erfolgt, wodurch mit kleinbauenden Apparaten erheblich höhere Durchsatzleistungen erzielt werden können als bisher. Die Wiederaufarbeitungsanlage kann in allen Stufen kontinuierlich betrieben werden, was im Hinblick auf die Gefährdung durch Kritikalität und Radioaktivität erhebliche Vorteile bietet.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Vorrichtungen verwendet, in denen die Stoffe zunächst in
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Lösung gebracht und anschließend mittels eines Extraktionsmittels getrennt werden.
Zur Herstellung der lösung findet dabei zweckmäßig ein Gerät Verwendung, welches erfindungsgemäß aus einem geschlossenen rotierenden Behälter besteht, der mit Zuleitungen für das Lösungsmittel und den zu lösenden Stoff sowie mit einer Ableitung für die Lösung versehen ist. Vorzugsweise sind in dem rotierenden Behälter Misch- und/oder Rührvorrichtungen angeordnet. Im Inneren des Behälters ist dabei zweckmäßig eine Transportvorrichtung, vorzugsweise eine Förderschnecke angeordnet, die die zu lösenden Stoffe im Gegenstrom zu dem Lösungsmittel durch den Behälter transportiert. Zur Entleerung des Behälters können im Behälter rotierende Schaufeln angeordnet 3 3 in.
Zv/eckmäßig ist insbesondere eine Anordnung, bei der zwei gegeneinander rotierende, koaxiale zylindrische Behälter vorgesehen sind, die jeweils eine Förderschnecke aufweisen. Der Innenbehälter kann dabei zur Abführung der nicht in Lösung gehenden Stoffe verwendet werden, während die Lösung der lösbaren Stoffe in dem Raum zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter nach dem Gegenstromprinzip erfolgt.
Die Zuführung der Stoffe sowie des Lösungsmittels zu dem Behälter sowie die Ableitung der Lösung erfolgt in kontinuierlicher Arbeitsweise. Die den Behälter verlassende Lösung wird dann einer Extraktionsvorrichtung zugeführt, in der die in Lösung befindlichen Stoffe getrennt gewonnen werden.Die Extraktion erfolgt dabei vorzugsweise in Miiohzentrifugen,die erfindungsgemäß mit getrennten Zu- und Ableitungen für die verschiedenen flüssigen Phasen versehen sind, deren
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Abstand von der Drehaohse unterschiedlich, groß ist* Die Misohzentrifugen bestehen dabei vorteilhafterweise aus einem, vorzugsweise konischen Behälter, in dem eine rotierende Schleudertrommel angeordnet ist. Die Zu- bzw· Ableitungen für die flüssigen Phasen sind dabei so angeordnet, daß die Zuleitung der Flüssigkeit mit dem höheren spezifischen Gewicht an einer Stelle liegt, die einen geringeren Abstand von der Zentrifugen-Drehachse hat als die Zuleitung der Flüssigkeit mit dem geringeren spezifischen Gewicht, während die Ableitung der Flüssigkeit mit dem größeren spezifischen Gewicht in größerem Abstand von der Zentrifugenachse angeordnet ist als die Ableitung der Flüssigkeit mit dem geringeren spezifischen Gewioht. Auf diese Weise wird erreicht, daß die der Zentrifuge zugeführten flüssigen Phasen durch die Schleudertrommel hinduroh ihren Platz tauschen, wodurch eine innige Vermischung der Flüssigkeiten erzielt wird. Außerdem lassen sich die einzelnen Phasen voneinander getrennt wieder aus der Zentrifuge abziehen. Um den Durohmisohungseffekt zu erhöhen, können an der Schleudertrommel besondere Misoh- oder Hührelemente, z.B. Schaufeln, Leitbleche o.dgl. angeordnet sein. Zweckmäßig sind solche Leitelemente sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite des Mantels der Schleudertrommel angeordnet, wobei die Anordnung vorzugsweise derart getroffen ist, daß di· Leitelemente an der Außenseite der Schleudertrommel eine Strömung nach unten und die Leitelemente an der Innenseite der Schleudertrommel eine Strömung naoh oben bewirken·
Die erfindungsgemäSen Vorrichtungen sind mit besonderem Vorteil für die Durchführung des trfindung·gemäßen Verfahrene verwendbar. Xs versteht eiob. aber, daß die·» Vorrichtungen auoh für andere Zweoke verwendet werten können
BAD ORJGiNAL . ( _
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und allgemein dort anwendbar sind, wo das Problem besteht, Stoffe in Lösungen zu bringen oder chemische Umsetzungen bzw. Trennungen der Phasen oder eine Extraktion in kontinuierlicher Verfahrensweise durchzuführen.
In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dargestellt. Es zeigen:
Abb. 1 eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Auflösen von Stoffen, insbesondere Kernbrennstoffen}
Abb. 2 eine zur Extraktion von Stoffen, insbesondere von Kernbrennstoffen vorgesehene Zentrifuge gemäß der Erfindung.
Die Vorrichtung gemäß Abb. 1 besteht aus einem geschlossenen zylindrischen Außenbehälter 1, in dem ein ebenfalls geschlossener zylindrischer Innenbehälter 2 koaxial angeordnet ist. Der Außenbehälter 1 ist an den Stirnseiten mittels Deckel 15 und 15* verschlossen, von denen zumindest der Deokel 15 leicht abnehmbar ist. Der Außenbehälter 1 wird über eine angetriebene Welle 19 oder mittels Rollen 22, die auch zur Abstützung des Behälters dienen, in Umdrehung versetzt.
Der Innenbehälter 2 ist in dem Außenbehälter 1 feststehend angeordnet. Er ist duroh den Deckel 15 des Außenbehälters hindurchgeführt und stützt sioh außenseitig an einer Lager stelle 21 ab. An dem Hantel des Außenbehälters 1 ist innenseitig eine Förderschnecke 3 befestigt, so daß sie sich mit dem Außenbehälter 3 dreht· Die Spirale der Sohnek- ke besteht aus einem Blech, welches mit Perforationen 3' '
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versehen ist. Zur Yerstärkung der Spirale dienen stabförmige Abstandshalter 20.
Im Innenraum des Innenbehälters 2 ist eine zweite Förderschnecke 7 angeordnet, die auf einer Achse 16 sitzt, welche mittels eines Vierkantbolzens 18 drehschlüssig mit der Welle 19 gekuppelt ist, so daß sich die Schnecke 7 zusammen mit dem Aufienbehälter 1 und der Schnecke 3 dreht. An dem einen Ende weist der Innenbehälter 2 eine trichterförmige öffnung 5 auf, die den Einlaß des Innenbehälters bildet. Der Auslaß 8 des Innenbehälters liegt an dem anderen, außerhalb des Außenbehälters 1 befindlichen Ende.
Im Inneren des Außenbehälters sind perforierte Schaufeln angeordnet, die sich mit dem Außenbehälter drehen und dabei etwaiges auf dem Boden des Außenbehälters liegendes unaufgelöstes Material aufnehmen und bei der Umdrehung in den Trichter 5 werfen, so daß es von der Schnecke 7 zu dem Auslaß 8 befördert wird.
An dem Deckel 15 des Außenbehälters 1 sind vier Anschlußleitungen 6, 9, 11 und 14 angeordnet. Über die Anschlußleitung 6 wird der zerkleinerte Kernbrennstoff mit oder ohne Konstrukt,ionsmaterial und Hülle in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innenbehälter eingeführt, so daß er von der Schnecke 5 in Pfeilrichtung P zum anderen Ende des Behälters transportiert wird. Die Löseflüssigkeit wird über ein Rohr 9 zugeführt, welches in der hohlen Achse 16 liegt. Die hohle Achse 16 ist an der gegenüberliegenden Seite mit Querbohrungen 17 od.dgl. versehen, über die die Löseflüssigkeit in den Außenbehälter 1 gelangt. Die Löseflüssigkeit strömt dann entgegen der Transportrichtung der
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Schnecke 3 (entgegen Pfeil P) durch den Behälter und löst dabei den Kernbrennstoff auf. Die Kernbrennstofflösung verläßt den Außenbehälter 1 auf der Gegenseite über das Abflußrohr 11, das auf der Innenseite zu einem Trichter erweitert ist. Im Inneren des Außenbehälters sind Schaufeln
10 und 13 angeordnet, die bei der Umdrehung die Kernbrennstoff lösung aufnehmen und in den Trichter des Abflußrohres
11 befördern.
Zwischen der Schnecke 3 und den Schaufeln 10 ist zweckmäßig eine perforierte Ringplatte 12 angeordnet, die verhindert, daß noch unaufgelöste Stoffe mit der Kernbrennstofflösung herausgeschaufelt werden.
Die im Außenbehälter 1 beim Auflösen des Kernbrennstoffes entstehenden Gase werden durch die Öffnung 14 abgesaugt.
Der Außenbehälter 1 wird im Betrieb nur bis zu einer Höhe unterhalb des Innenbehälters gefüllt, so daß die Löseflüssigkeit aus dem Außenbehälter nicht herausfließen kann. Die Schnecke 3 besteht zweckmäßig aus einem Material, welches aus Bor oder Borlegierungen besteht, die ein hohes lieutronenabsorptionsvermogen besitzen.
Die an der Innenwand des Deckels 15 festmontierten Schaufeln 10 und 13 sind so bemessen, daß ihre Förderleistung größer ist als die Lienge der zugeführten Löseflüssigkeit.
Wie ersichtlich, sind sämtliche Öffnungen bzw. Anschlüsse 6, 8, 9, 11 und 14 an dem einen Ende des Außenbehälters 1 angeordnet. Der Deckel 15 ist von dem Außenbehälter 1 abnehmbar. Nach Entfernung des Deckels 15 können die Teile, die sich im Aulrenbehälter 1 befinden, aus diesem herausgezogen werden.
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Gegebenenfalls kann die Anordnung auch so getroffen werdetn, daiä der Innenbehälter 2 zusammen mit der ?>>■'. nck« 1 Ii rT iarehung versetzt wird, während der Außenbehälter 1 und die Schnecke 7 feststehend angeordnet werden. Die Transportrichtungen der Stoffe durch den Behälter sind in diesem Fall dieselben.
Die den Behälter über die Öffnung 11 verlassende Kernbrennstoff lösung wird einer Extraktionsanlage zugeführt, die aus mehreren hintereinander geschalteten Misch- bzw. Extraktionszentrifugen besteht. In Abb. 2 ist eine derartige Zentrifuge dargestellt, in der die Spaltstoffe von den Spaltprodukten und diese voneinander mit Hilfe eines Extraktionsmittels voneinander getrennt werden.
Die Vorrichtung besteht aus einem feststehenden Sedimentationsbehälter 100, der sich nach unten konisch erweitert und auf der Oberseite mittels eines Deckels 102 luftdicht verschlossen ist. Die bei der Extraktion entstehenden. Gase können durch ein an dem Deckel befindliches Rohr 112 ab-* gesaugt werden. Im Behälter 100 ist eine rotierende Schleudertrommel 103 angeordnet, die auf einer angetriebenen Welle 104 gelagert ist, welche in einer feststehenden Außenachse 105 liegt. Die Außenaohse 105 dient zur Befestigung des Behälters 100. Sie weist an der Lagerstelle der Schleudertrommel eine Unterbrechung 120 auf und ist an einer lagerstelle 114, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zentrifugen liegt, festgeschraubt.
Am Deckel 102 sind zwei Anschlußleitungen 106 und 107 angeordnet, deren Mündungen im Inneren des Behälters in unterschiedlichem Abstand von der Achse 4/5 liegen. Die Rohrleitung 106 mündet in den Raum zwischen Schleudertrommel und Behältermantel, während die Rohrleitung 107 in den Innenraum der Schleudertrommel einmündet.
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Die Schleudertrommel weist einen Mantel auf, der mit Durchbrechungen, wie Sieboffnungen o.dgl. versehen ist. Sie kann aus einem Maschendraht o.dgl. hergestellt sein.
Am Boden des Behälters 100 ist außenseitig ein Abflußrohr 109 angeordnet. Ferner ist in Nähe der Außenachse 105> unmittelbar unterhalb der Unterbrechung 120 ein Abflußrohr 108 angeordnet, das von einem glockenartigen Ablenkblech 115 abgedeckt ist, so daß ein syphonartiger Überlauf gebildet wird. An den Überlauf ist ferner ein Rohr 116 ange- ψ schlossen, welches etwa an der Unterseite des Mantels der Schleudertrommel mündet.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgts Die spezifisch schwere Phase, d. h. die Kernbrennstofflösung wird über das Rohr 107 in den Raum zwischen der Außenachse 105 und der Schleudertrommel 103 eingeführt, während die spezifisch leichte Phase, d. h. die Extraktionsflüssigkeit, über das Rohr an einer Stelle außerhalb der Schleudertrommel zugeführt wird, die ih größerem Abstand von der Achse 105 liegt. Die zwei Phasen werden daher unter Einwirkung der sich durch die Umdrehung der Schleudertrommel einstellenden Zentrifugalkräfte ihren Platz tauschen, d. h. es wird die spezifisch schwere Phase durch den Mantel der Schleudertrommel nach außen zur Mantelfläche des konischen Behälters 100 und die spezifisch leichte Phase in entgegengesetzter Richtung von der Außenseite der Schleudertrommel in deren Innenraum wandern, wobei eine äußerst intensive Mischung bzw. chemische Reaktion dieser beiden Phasen erfolgt. Die im Behälter 100 befindliche Flüssigkeit rotiert mit der Schleudertrommel 103, wobei ihre Drehzahl
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jedoch kleiner ist als diejenige der Schleudertrommel.
Hierdurch wird der Durchmischungseffekt noch gesteigert.
Um die Umdrehung der Flüssigkeit zu unterstützen, sind an der Mantelaußen- und -innenfläche der Schleudertrommel Schaufeln 110 angeordnet. Ferner sind an diesen beiden Flächen kleine Leitschaufeln 111 o.dgl. befestigt, die eine Strömung der zirkulierenden Flüssigkeit in der Weise bewirken, daß sich in der Außerhalb der Schleudertrommel befindlichen Flüssigkeit eine Strömung nach unten und in der innerhalb der Schleudertrommel befindlichen Flüssigkeit
eine Strömung nach oben einstellt. Diese Strömung zwingt " die leichte Phase nach unten und die schwere Phase nach oben. Dadurch wird eine schnelle Trennung der Phasen vor der gewünschten chemischen Reaktion gebremst·
Über das Abflußrohr 108 wird die sich im Inneren der Schleudertrommel einstellende spezifisch leichte Phase abgezogen und zu der die nächste Stufe des Verfahrens bildenden Mischzentrifuge befördert. Das über dem Abflußrohr 108 sitzende Ablenkblech 115 verhindert das Einströmen der schweren Phase in das Rohr 108. Die sich auf der Außenseite der Schleudertrommel einstellende schwere Phase wird am Boden des Behälters über das Abflußrohr 109 abgeführt und i zu der vorherigen Stufe befördert.
Falls die in der Zentrifuge befindliche Flüssigkeitsmenge so gering ist, daß ein Abfluß über das Abflußrohr 108 nicht möglich ist, so wird die sich unter der Zentrifugalwirkung abtrennende leichte Phase über den gebogenen Kanal 116 dem Abflußrohr 108 zugeführt.
Patentansprüche:
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009 82 3/U37

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Wiederaufarbeiten und Reinigen von verbrauchten Kernbrennstoffen, indem die verbrauchten Kernbrennstoffe zunächst mit Hilfe eines Lösungsmittels gelöst und dann die Stoffe durch Extraktion aus der Losung gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbrennstoff in zerkleinerter, vorzugsweise aufgemahlener Form, in einem kontinuierlich arbeitenden Auflösebehälter (1) in Lösung gebracht und die in Lösung befindlichen Stoffe dann in einer aus Mischzentrifugen (100) bestehenden jixtraktionskolonne kontinuierlich aus der Lösung abgetrennt werden.
    Vorrichtung zum Lösen eines Stoffes mittels eines Lösungsmittels, insbesondere zum kontinuierlichen Lösen von Kernbrennstoffen bei einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem geschlossenen rotierenden Behälter (1) besteht, der.mit Zuleitungen (9> 6) für das Lösungsmittel und den zu lösenden Stoff sowie mit einer Ableitung (11) für die Lösung versehen ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rotierenden Behälter (1) Misch- und/oder Rührvorrichtungen angeordnet sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Transportvorrichtung, vorzugsweise eine Forderschnecke (3)» die das zu lösende Gut im Gegenstrom zu dem Lösungsmittel durch den Behälter transportiert.
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    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitungen (6, 8, 9» 11» H) an derselben Stirnwand (15) des Behälters (1) angeordnet sind.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch im Behälter angeordnete rotierende Schaufeln (10, 13) zur Entleerung des Behälters (1).
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch zwei gegeneinander rotierende, koaxiale zylindrische Behälter (1, 2), die jeweils eine Transportschnecke (3, 7) aufweisen.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Transportschnecke bzw. -schnecken (3, 7) aus einem Material mit hohem Neutronenabsorptionsvermögen bestehen.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckengänge der Förderschnecke (3) des Außenbehälters (1) perforiert sind.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des zylindrischen Behälters (1) rotierende Schaufeln (4, 10, 13) angeordnet sind, wobei die an dem einen Ende angeordneten Schaufeln (10, 13) zum Austrag der Lösung aus dem Behälter (1) und
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    die an dem anderen Ende angeordneten Sohaufeln (4) zur Zuführung des ungelösten Materials in den inneren Behälter (2) dienen.
    11. Vorrichtung zur chemischen Umsetzung, z.B. zur Extraktion von in lösung befindlichen Stoffen mittels eines Extraktions· mittels, insbesondere zur Extraktion der Spaltstoffe bei einem Verfahren gemäß Anspruoh 1, gekennzeichnet durch die Verwendung mindestens einer Mischzentrifuge, die mit getrennten Zu- und Ableitungen der flüssigen Phasen versehen ist, deren Mündungen in der Zentrifuge einen unterschiedlichen Abstand von der Drehachse der Zentrifuge haben.
    12* Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Misohzentrifuge aus einem, vorzugsweise konischen, Behälter (100) besteht, in dem eine rotierende Schleudertrommel (103) angeordnet iet
    Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (107) der Flüssigkeit mit dem höheren spezifischen Gewicht an einer Stelle liegt, die einen geringeren Abstand von der Zentrifugen-Drehaohse hat als die Zuleitung (106) der Flüssigkeit mit dem geringeren spezifischen Gewioht, während die Ableitung (108 der flüssigkeit mit dem geringeren spezifischen Gewicht in geringerem Abstand von der Zentrifugenachse angeordnet ist als die Ableitung (109) der flüssigkeit mit dem größeren spezifischen Gewi oht.
    - 15 -009823/U37
    14. Torrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (107) für die Flüssigkeit mit dem höheren spezifischen Gewicht an der Innenseite der Schleudertrommel (103) und die Zuleitung (106) für die Flüssigkeit mit dem geringerem spezifischen Gewicht an der Außenseite der Schleudertrommel 103 angeordnet ist, während die Ableitung (108) für die Flüssigkeit mit dem niedrigeren spezifischen Gewicht an der Innenseite und die Ableitung (109) für die Flüssigkeit mit dem höheren spezifischen Gewicht an der Außenseite der Schleudertrommel (103) angeordnet ist.
    15· Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischzentrifuge eine Doppelachse (4, 5) aufweist, wobei die Schleudertrommel (103) an der rotierenden Innenachse (104) und der das Gehäuse bildende Behälter (100) an der Außenachse (105) angeordnet ist.
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudertrommel (103) mit Manteldurchbrechungen versehen ist, vorzugsweise einen netzartig ausgebildeten Mantel aufweist.
    17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schleudertrommel Misch-· oder Rührelernente, z.B. Schaufeln (110) angeordnet sind, die die flüssigen Phasen in ihrer Rotationsbewegung unterstützen.
    - 16 -
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    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche der Schleudertrommel (103) Leitelemente, wie Leisten, Leitbleche (111) o.dgl. angeordnet sind, die auf der Außenseite der Schleudertrommel eine Abwärtsströmung und auf der Innenseite der Schleudertrommel eine Aufwärtsströmung oder umgekehrt bewirken.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaufrohr (108) für die spezifisch leichte Phase in Nähe der Drehachse (104) der Schleudertrommel (103) angeordnet ist und gegen Einströmen der schweren Phase durch ein Ablenkblech (115) geschützt ist.
    20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischzentrifugen aus einer gemeinsamen Achse (104) angeordnet sind und von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden.
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DE19661542175 1966-02-28 1966-02-28 Verfahren zum Wiederaufarbeiten von verbrauchten Kernbrennstoffen sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens Pending DE1542175A1 (de)

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