RU93176U1 - DEVICE FOR FLORATING WASTE NUCLEAR FUEL - Google Patents
DEVICE FOR FLORATING WASTE NUCLEAR FUEL Download PDFInfo
- Publication number
- RU93176U1 RU93176U1 RU2010101747/22U RU2010101747U RU93176U1 RU 93176 U1 RU93176 U1 RU 93176U1 RU 2010101747/22 U RU2010101747/22 U RU 2010101747/22U RU 2010101747 U RU2010101747 U RU 2010101747U RU 93176 U1 RU93176 U1 RU 93176U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- pipe
- uranium
- dust
- nozzle
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 6
- OJSBUHMRXCPOJV-UHFFFAOYSA-H plutonium hexafluoride Chemical class F[Pu](F)(F)(F)(F)F OJSBUHMRXCPOJV-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 claims description 18
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 abstract description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 abstract 2
- 238000004334 fluoridation Methods 0.000 abstract 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 12
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H uranium hexafluoride Chemical class F[U](F)(F)(F)(F)F SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- MZFRHHGRNOIMLW-UHFFFAOYSA-J uranium(4+);tetrafluoride Chemical group F[U](F)(F)F MZFRHHGRNOIMLW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- PSPBAKLTRUOTFX-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Pu+4].[U+6].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2] Chemical compound [O-2].[Pu+4].[U+6].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2] PSPBAKLTRUOTFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVTASMAIVCBCTK-UHFFFAOYSA-N [Pu].[F] Chemical compound [Pu].[F] DVTASMAIVCBCTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- FXOFAYKVTOLJTJ-UHFFFAOYSA-N fluoridooxygen(.) Chemical class F[O] FXOFAYKVTOLJTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011866 long-term treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- FLDALJIYKQCYHH-UHFFFAOYSA-N plutonium(iv) oxide Chemical class [O-2].[O-2].[Pu+4] FLDALJIYKQCYHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N uranium-235 Chemical compound [235U] JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
1. Устройство для фторирования отработавшего ядерного топлива, включающее бункер с вибратором для подвергаемого фторированию порошкового материала, шнековый питатель порошка с приводом вращения шнека, узел механического диспергирования порошка, смешения его с газом-носителем, снабженный расположенным по оси соплом для пылегазовой смеси и соплами подачи фтора, вертикальную реакционную трубу, снабженную устройствами охлаждения, узел вывода технологических газов и сборника отходов (твердых фторидов ПД, «шлака»), отличающийся тем, что реакционная труба реактора дополнительно содержит горизонтальную часть, внутри вертикальной части трубы размещена сборка примыкающих к стенке кольцевых скребков, связанных со штоком, проходящим через охлаждаемый штуцер с уплотнением и снабженным приводом для осевого перемещения, горизонтальная часть трубы снабжена нагревателем, внутри ее размещен ленточный шнек, вал которого выходит через нижнюю крышку трубы и охлаждаемый штуцер с уплотнением и имеет привод вращения, крышка снабжена патрубком для выхода газов и выгрузки порошка твердых фторидов ПД в сборник-бункер отходов, снабженный рубашкой охлаждения, трубой-заборником вакуумного удаления отходов и фильтром для очистки от пыли удаляемых технологически газов с гексафторидами урана и плутония. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ленточный шнек выполнен в середине с зауженной шириной ленты. 1. A device for fluoridation of spent nuclear fuel, including a hopper with a vibrator for the powder material to be fluoridated, a screw powder feeder with a screw rotation drive, a unit for mechanical dispersion of the powder, mixing it with a carrier gas, equipped with an axially located nozzle for a dust-gas mixture and supply nozzles fluorine, a vertical reaction tube equipped with cooling devices, a process gas outlet and a waste collector (solid fluorides PD, "slag"), characterized in that the reaction tube of the reactor additionally contains a horizontal part, an assembly of annular scrapers adjacent to the wall is located inside the vertical part of the pipe connected with a rod passing through a cooled nipple with a seal and equipped with a drive for axial movement, the horizontal part of the pipe is equipped with a heater, inside it there is a belt auger, the shaft of which exits through the lower pipe cover and a cooled nipple with a seal and is driven into The lid is equipped with a branch pipe for the outlet of gases and the discharge of powder of solid PD fluorides into a waste collection bin equipped with a cooling jacket, a vacuum waste removal intake pipe and a filter for cleaning the technologically removed gases with uranium and plutonium hexafluorides from dust. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the belt auger is made in the middle with a narrowed belt width.
Description
Устройство относится к радиохимической промышленности преимущественно к неводным технологиям регенерации отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).The device relates to the radiochemical industry mainly to non-aqueous technologies for the regeneration of spent nuclear fuel (SNF).
Устройство предназначено для проведения в условиях дистанционного обслуживания (в защитной камере) процесса фторирования фтором при повышенной температуре ОЯТ в виде главным образом порошков оксидов урана, смеси оксидов урана и плутония и других оксидов, содержащих продукты деления (ПД), с образованием газообразных гексафторидов урана и плутония. Другие виды ОЯТ (нитриды, карбиды, сплавы и т.п.) предварительно окисляют до оксидов.The device is intended for remote fluorination (in a protective chamber) process of fluorination of fluorine at an elevated temperature of spent nuclear fuel in the form of mainly uranium oxide powders, a mixture of uranium and plutonium oxides and other oxides containing fission products, with the formation of gaseous uranium hexafluorides and plutonium. Other types of spent nuclear fuel (nitrides, carbides, alloys, etc.) are pre-oxidized to oxides.
Смесь газов после фторирования ОЯТ (газообразные гексафториды урана, плутония и некоторых ПД, избыточный фтор, кислород и др. газы) направляют на дальнейшую очистку от ПД, а твердые фториды ПД выгружают из реактора.The gas mixture after fluorination of spent nuclear fuel (gaseous hexafluorides of uranium, plutonium and some PD, excess fluorine, oxygen and other gases) is sent for further purification from PD, and solid PD fluorides are discharged from the reactor.
Известны различные промышленные устройства (реакторы) для получения гексафторида урана из его концентратов, оксидов, тетрафторида урана естественного изотопного состава путем фторирования их фтором при повышенной температуре, который далее поступал на разделительное производство для получения гексафторида, обогащенного по урану-235. В этих устройствах, например, для фторирования тетрафторида урана, в исторической последовательности использовали горизонтальные трубчатые аппараты с «лодочками», со шнеками, пламенные реакторы, последние затем стали применяться для фторирования оксидов урана (см. например, Н.П.Галкин и др., Технология урана, М. Атомиздат, 1964).Various industrial devices (reactors) are known for producing uranium hexafluoride from its concentrates, oxides, natural isotopic composition of uranium tetrafluoride by fluorination of them with fluorine at elevated temperature, which was then transferred to a separation plant to produce uranium-235 enriched hexafluoride. In these devices, for example, for fluorination of uranium tetrafluoride, horizontal tubular apparatus with “boats”, with screws, flame reactors were used in the historical sequence, the latter were then used for fluorination of uranium oxides (see, for example, N.P. Galkin et al. , Uranium Technology, M. Atomizdat, 1964).
Аппарат взвешенного слоя был применен для исследования процесса фторирования ОЯТ (см. A.A.Jonke. Reprocessing of Nuclear Reactor Fuels by processed Based on Volatilization, Fractional Distillation, and Selective Adsorption. Atomic Energy Review, V 3, №1, 1965). Аппарат достаточно производителен, но его недостатком является необходимость введения в процесс инертного материала взвешенного слоя, который увеличивает количество радиоактивных отходов.The suspended layer apparatus was used to study the process of SNF fluorination (see A. A. Johnke. Reprocessing of Nuclear Reactor Fuels by processed Based on Volatilization, Fractional Distillation, and Selective Adsorption. Atomic Energy Review, V 3, No. 1, 1965). The device is quite productive, but its drawback is the need to introduce a suspended layer into the process of inert material, which increases the amount of radioactive waste.
Для исследований процесса высокотемпературного фторирования порошка оксидов ОЯТ был разработан экспериментальный пламенный реактор (М.А.Демьянович, В.Н.Прусаков, О.В.Скиба, Ю.С.Соколовский, А.В.Серов, Г.В.Чурин, В.Н.Чернышов, Г.И.Маслаков, Ю.П.Щекал, Н.М.Троценко Фторирование облученного уран-плутониевого оксидного топлива в пламенном реакторе. Препринт НИИАР-50(565), Димитровград, 1982.). Процесс фторирования ОЯТ был осуществлен в пламенном реакторе дистанционно в защитной камере. По сравнению с фторированием предварительно очищенных тетрафторида или оксидов природного урана этот процесс сильно осложнен. Это образование большого количества «нелетучих» твердых фторидов ПД («шлака») вследствие наличия в ОЯТ примесей (ПД), которые могут составлять, в зависимости от выгорания, от нескольких до 50-70% массы ОЯТ (топливо транспортных реакторов). В основном порошок этих фторидов собирался в сборнике, но достаточно много, до ~20% их количества, отлагалось на стенках реактора. Для выгрузки шлака из сборника необходимо было разбирать реактор. При «пламенном» фторировании ОЯТ, вследствие присутствия большого количества примесей и малого времени процесса превращение плутония в гексафторид было неполным, часть его (~10%) оставалась в шлаке. Для извлечения плутония из шлака в виде гексафторида проводили дополнительно длительную обработку шлака фтором при нагреве.To study the process of high-temperature fluorination of SNF oxide powder, an experimental flame reactor was developed (M.A. Demyanovich, V.N. Prusakov, O.V. Skiba, Yu.S. Sokolovsky, A.V. Serov, G.V. Churin, V.N. Chernyshov, G.I. Maslakov, Yu.P. Shchekal, N.M. Trotsenko Fluorination of irradiated uranium-plutonium oxide fuel in a flame reactor, Preprint NIIAR-50 (565), Dimitrovgrad, 1982.). The process of fluorination of spent nuclear fuel was carried out remotely in a flame reactor in a protective chamber. Compared with the fluorination of previously purified tetrafluoride or natural uranium oxides, this process is very complicated. This is the formation of a large amount of “non-volatile” solid PD fluorides (“slag”) due to the presence in the SNF of impurities (PD), which, depending on the burnup, can comprise from several to 50-70% of the mass of SNF (fuel from transport reactors). Basically, the powder of these fluorides was collected in the collection, but quite a lot, up to ~ 20% of their amount, was deposited on the walls of the reactor. To unload slag from the collection, it was necessary to disassemble the reactor. During the “flaming” fluorination of spent nuclear fuel, due to the presence of a large amount of impurities and a short process time, the conversion of plutonium to hexafluoride was incomplete, some of it (~ 10%) remained in the slag. To extract plutonium from the slag in the form of hexafluoride, an additional long-term treatment of the slag with fluorine was carried out during heating.
В качестве прототипа выбрано устройство (Н.П.Галкин и др., Технология урана, М., Атомиздат, 1964 г. с.310) содержащее вертикальную реакционную трубу, соединенную в верхней ее части с узлом механического диспергирования порошка и через шнековый питатель с бункером для подвергаемого фторированию порошкового материала, а в нижней части через сильфон с узлом вывода газов и сборником непрореагировавшего остатка. Реакционная труба снабжена устройствами (змеевиками) охлаждения.A device was selected as a prototype (N.P. Galkin et al., Uranium Technology, M., Atomizdat, 1964 p. 310) containing a vertical reaction tube connected in its upper part to a mechanical dispersion unit of the powder and through a screw feeder with a hopper for the fluorinated powder material, and in the lower part through a bellows with a gas outlet and a collection of unreacted residue. The reaction tube is equipped with cooling devices (coils).
Узел механического диспергирования порошка снабжен соплом для пылегазовой смеси, расположенным по оси и соплами подачи фтора.The mechanical dispersion unit of the powder is equipped with a nozzle for a dust-gas mixture located along the axis and fluorine supply nozzles.
Бункер для порошка снабжен вибратором.The powder hopper is equipped with a vibrator.
Устройство работает следующим образом. Порошок тетрафторида или оксидов урана из бункера подается шнековым питателем в узел диспергирования, где с помощью вращающегося распылителя или вибрирующего устройства смешивается с инертным газом-носителем и через сопло пылегазовая смесь подается сверху в реакционную трубу, куда одновременно через сопла, расположенные по окружности, поступает нагретый фтор, инжектируемый в газопылевой поток. Твердое вещество порошка и фтор практически мгновенно реагируют, порошок «сгорает» с образованием в основном газообразного гексафторида урана, в ходе реакции развиваются температуры, превышающие 1100°C, поэтому стенки реактора охлаждают до температуры в пределах 450-530°C как для уменьшения коррозии, так и для предотвращения образования легкоплавких промежуточных фторидов урана. Непрореагировавшие твердые частицы накапливаются в сборнике, присоединенном снизу к реакционной трубе реактора и удаляются при остановках из реактора.The device operates as follows. Powder of tetrafluoride or uranium oxides from the hopper is fed by a screw feeder to the dispersion unit, where it is mixed with an inert carrier gas using a rotating sprayer or vibrating device and through the nozzle the dust-gas mixture is fed from above into the reaction tube, where heated through nozzles located around the circumference fluorine injected into the gas and dust stream. The powder solid and fluorine react almost instantly, the powder “burns” with the formation of mainly gaseous uranium hexafluoride, temperatures exceeding 1100 ° C develop during the reaction, so the walls of the reactor are cooled to a temperature of 450-530 ° C to reduce corrosion, and to prevent the formation of fusible intermediate uranium fluorides. Unreacted solids accumulate in a collector attached to the bottom of the reaction tube of the reactor and are removed from the reactor during shutdowns.
Рассмотренная конструкция устройства, удовлетворительно обеспечивающая фторирование тетрафторида или оксидов естественного урана с получением гексафторида урана, мало пригодна для фторирования отработавшего ядерного топлива, содержащего уран, плутоний, большое количество их продуктов деления и других примесей, по нескольким причинам. За небольшое время (секунды) нахождения частиц ОЯТ в реакторе, как показали опыты, не достигается полный переход плутония в гексафторид. Конструкция реактора не предусматривает удаление в течение работы отложений фторидов ПД со стенок, а также накапливающегося в сборнике большого количества фторидов ПД (шлака), а частые разборки устройства для выполнения этих операций в дистанционных условиях переработки высокоактивного ОЯТ затруднительны и трудоемки.The considered device design, which satisfactorily provides fluorination of natural uranium tetrafluoride or oxides to produce uranium hexafluoride, is not very suitable for fluorination of spent nuclear fuel containing uranium, plutonium, a large number of their fission products and other impurities, for several reasons. For a short time (seconds) spent SNF particles in the reactor, experiments have shown that a complete transition of plutonium to hexafluoride is not achieved. The design of the reactor does not provide for the removal of PD fluoride deposits from the walls during operation, as well as the accumulation of a large amount of PD fluorides (slag) in the collection, and frequent disassembly of the device to perform these operations in remote conditions for the processing of highly active SNF is difficult and time-consuming.
При разработке заявляемой конструкции была поставлена задача обеспечения высокопроизводительного и более полного фторирования порошков оксидов отработанного ядерного топлива с получением гексафторидов урана и плутония при одновременном повышении экологической безопасности процесса фторирования.During the development of the claimed design, the task was set to provide high-performance and more complete fluorination of the powdered oxides of spent nuclear fuel with the production of uranium and plutonium hexafluorides while improving the environmental safety of the fluorination process.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для фторирования отработавшего ядерного топлива, содержит изогнутую реакционную трубу, состоящую из вертикальной и горизонтальной частей, причем вертикальная часть трубы соединена с узлом механического диспергирования порошка и смешения его с газом-носителем, снабженным расположенным по оси соплом для пылегазовой смеси и соплами подачи фтора, и через шнековый питатель с бункером для порошка, снабженного вибратором. Внутри вертикальной части трубы, оснащенной устройствами охлаждения, размещена сборка примыкающих к стенке кольцевых скребков, связанных со штоком и снабженным приводом для осевого перемещения. Горизонтальная часть реакционной трубы, с размещенным внутри ее ленточным шнеком, снабжена нагревателем, а также патрубками для выхода газов и выгрузки порошка твердых фторидов ПД в сборник-бункер отходов. Сборник-бункер отходов снабжен рубашкой охлаждения, трубой-заборником вакуумного удаления отходов и фильтром для очистки от пыли удаляемых технологически газов с гексафторидами урана и плутония.The goal is achieved in that the device for fluorination of spent nuclear fuel contains a curved reaction tube, consisting of vertical and horizontal parts, the vertical part of the pipe connected to the node for mechanical dispersion of the powder and mixing it with a carrier gas provided with an axially arranged nozzle for dust and gas mixtures and fluorine supply nozzles, and through a screw feeder with a powder hopper equipped with a vibrator. Inside the vertical part of the pipe, equipped with cooling devices, an assembly of annular scrapers adjacent to the wall is connected, connected with the rod and equipped with a drive for axial movement. The horizontal part of the reaction tube, with a belt screw located inside it, is equipped with a heater, as well as nozzles for the release of gases and the discharge of solid PD fluoride powder into the waste bin. The waste bunker is equipped with a cooling jacket, a suction pipe for vacuum waste removal and a filter for dust removal of technologically removed gases with uranium and plutonium hexafluorides.
Выполнение реакционной трубы с горизонтальной частью позволяет собирать, накапливать «шлак» и доизвлекать из него уран и плутоний путем обработки накапливаемой массы фторидов ПД (шлака) с остатками урана и плутония фтором, содержащимся в проходящем технологическом газе, при их перемешивании и перемещении ленточным шнеком.The implementation of the reaction tube with a horizontal part allows you to collect, accumulate “slag” and to extract uranium and plutonium from it by treating the accumulated mass of PD fluorides (slag) with the remains of uranium and plutonium fluorine contained in the passing process gas, when they are mixed and moved by a tape screw.
Наличие нагревателя в горизонтальной части трубы позволяет более полно доизвлекать уран и плутоний.The presence of a heater in the horizontal part of the pipe allows more complete recovery of uranium and plutonium.
Наличие кольцевых скребков, передвигаемых вдоль трубы возвратно-поступательно штоком позволяет периодически снимать отложения со стенок вертикальной части трубы, и они также попадают в горизонтальную часть реакционной трубы.The presence of annular scrapers moving along the pipe with a reciprocating rod allows to periodically remove deposits from the walls of the vertical part of the pipe, and they also fall into the horizontal part of the reaction pipe.
Ленточный шнек выполнен зауженным в середине шнека лентой для перемещения, перемешивания и выгрузки «шлака».The belt auger is made with a tape narrowed in the middle of the auger to move, mix and unload the “slag”.
На фиг.1 изображен в разрез предлагаемого устройства.Figure 1 shows a section of the proposed device.
Устройство содержит бункер для порошка ОЯТ 1, вибратор 2, шнековый питатель порошка 3, с приводом вращения шнека 4. На крышке 5 размещена камера смешения 6 с механическим диспергатором порошка 7, его приводом 8, патрубками ввода газа-носителя 9 и ввода фтора 10, коаксиальным сопло для пылегазовой смеси и фтора 11.The device contains a hopper for SNF powder 1, a vibrator 2, a screw powder feeder 3, with a screw rotation drive 4. A mixing chamber 6 with a mechanical powder dispersant 7, its drive 8, carrier gas inlet 9 and fluorine inlet 10 is placed on the cover 5 coaxial nozzle for dust and gas mixture and fluorine 11.
Крышка 5 закрывает сверху изогнутую реакционную трубу 12, состоящую из вертикальной и горизонтальной частей. Вертикальная часть имеет рубашку охлаждения 13, внутри нее размещена сборка примыкающих к стенке кольцевых скребков 14, соединенная со штоком 15, проходящим вниз через охлаждаемый штуцер 16 с уплотнением 17 и снабженный приводом для осевого перемещения 18. Горизонтальная часть трубы снабжена нагревателем 19, внутри нее установлен ленточный шнек 20, вал 21 которого выходит через нижнюю крышку 22, охлаждаемый штуцер 23 с уплотнением 24 и имеет привод вращения 25. Крышка 22 снабжена патрубком 26 для выхода технологических газов и выгрузки порошка твердых фторидов ПД в сборник-бункер отходов 27, снабженный рубашкой охлаждения 28, вибратором 29, трубой-заборником 30 вакуумного удаления отходов, фильтром 31 для очистки технологически газов от пыли и патрубком 32 отвода технологических газов.The cap 5 closes the curved reaction tube 12, consisting of vertical and horizontal parts, from above. The vertical part has a cooling jacket 13, inside it there is an assembly of annular scrapers 14 adjacent to the wall, connected to the rod 15, passing down through the cooled nozzle 16 with a seal 17 and equipped with a drive for axial movement 18. The horizontal part of the pipe is equipped with a heater 19, inside it is installed a belt auger 20, the shaft 21 of which exits through the bottom cover 22, a cooled nozzle 23 with a seal 24 and has a rotation drive 25. The cover 22 is equipped with a nozzle 26 for the outlet of process gases and discharge of solid powder torids PD in the collection-hopper 27, equipped with a cooling jacket 28, a vibrator 29, a sampling pipe 30 of the vacuum waste removal, a filter 31 for technologically purification of gases from dust and a pipe 32 for the removal of process gases.
Устройство работает следующим образом. Порошок оксидов ОЯТ из бункера 1 шнековым питателем 3 подают в камеру смешения 6, куда через патрубок 10 вводят инертный газ (азот). С помощью механического диспергатора 7, имеющего привод вращения 8 в камере 6 образуется пылегазовая смесь, поступающая в центральную трубку сопла 11 и далее в вертикальную часть реакционной трубы 12. Одновременно в кольцевую часть коаксиального сопла 11 через патрубок 10 подают первоначально нагретый фтор. В реакционной трубе 12 возникает и поддерживается факел из продуктов реакции взаимодействия оксидов ОЯТ и фтора, который содержит газообразные гексафториды урана, плутония и газообразные фториды некоторых ПД, кислород, азот, избыточный фтор, другие газы и в основном твердые пылевые частицы фторидов ПД. Продукты реакции (газы и фториды ПД) находятся в факеле и перемещаются в вертикальной части трубы в течение секунд. Вертикальную часть реакционной трубы охлаждают с помощью рубашки охлаждения 13.The device operates as follows. The SNF oxide powder from the hopper 1 is fed by a screw feeder 3 into the mixing chamber 6, where inert gas (nitrogen) is introduced through the nozzle 10. Using a mechanical dispersant 7, with a rotation drive 8 in the chamber 6, a dust-gas mixture is formed, which enters the central tube of the nozzle 11 and then into the vertical part of the reaction tube 12. At the same time, initially heated fluorine is fed into the annular part of the coaxial nozzle 11 through the nozzle 10. In the reaction tube 12, a torch arises and is maintained from the reaction products of the interaction of SNF and fluorine oxides, which contains gaseous hexafluorides of uranium, plutonium and gaseous fluorides of some PD, oxygen, nitrogen, excess fluorine, other gases and mainly solid dust particles of PD fluorides. The reaction products (gases and fluorides PD) are in the flare and move in the vertical part of the pipe for seconds. The vertical part of the reaction tube is cooled using a cooling jacket 13.
Основная масса пылевых частиц фторидов ПД, содержащих до 10% плутония и около 1% ОЯТ «выпадает» из факела и образовавшегося «технологического» газа (вышеуказанной смеси газов) и оседает в горизонтальной части реакционной трубы, а некоторая их доля отлагается на стенке вертикальной части. Эти отложения периодически снимают «сборкой» кольцевых скребков 14, передвигаемых вдоль трубы возвратно-поступательно штоком 15 при помощи привода 16, и они также попадают в горизонтальную часть реакционной трубы 12.The bulk of the dust particles of PD fluorides containing up to 10% plutonium and about 1% SNF "falls out" of the flare and the resulting "process" gas (the above gas mixture) and settles in the horizontal part of the reaction tube, and some of them are deposited on the wall of the vertical part . These deposits are periodically removed by “assembling” the annular scrapers 14, which are moved along the pipe by the reciprocating rod 15 using the actuator 16, and they also fall into the horizontal part of the reaction tube 12.
Одновременно (параллельно) с пламенным процессом в горизонтальной части реакционной трубы 12 производят дополнительную длительную (часы) обработку накапливаемой массы фторидов ПД (шлака) с остатками урана и плутония фтором, содержащимся в проходящем технологическом газе, при их перемешивании и перемещении ленточным шнеком 20, имеющим вал 21 и привод вращения 26. Для «задержки» фторидов лента в средней части шнека выполнена зауженной. Необходимую температуру процесса поддерживают нагревателем 19, а время обработки - скоростью или периодичностью вращения шнека 20. Содержащиеся в шлаке остатки урана и плутония при обработке его фтором образуют гексафториды урана и плутония, которые переходят в технологический газ, а «отработанный» шлак шнеком перемещают и выгружают через патрубок 26 в сборник-бункер отходов 27.Simultaneously (in parallel) with the flame process in the horizontal part of the reaction tube 12, an additional long (hours) treatment of the accumulated mass of PD fluorides (slag) with the remains of uranium and plutonium by fluorine contained in the passing process gas is carried out when they are mixed and moved by a ribbon screw 20 having the shaft 21 and the rotation drive 26. To “delay” fluorides, the tape in the middle part of the screw is made narrower. The required process temperature is maintained by the heater 19, and the processing time — by the speed or frequency of rotation of the screw 20. The residues of uranium and plutonium contained in the slag during its treatment with fluorine form uranium and plutonium hexafluorides, which are transferred to the process gas, and the “spent” slag is transported and discharged by the screw through the pipe 26 into the waste collection bin 27.
Запыленный технологический газ с гексафторидами урана и плутония из горизонтальной части реакционной трубы 12 также через патрубок 26 направляют в сборник-бункер отходов 27, очищают от пыли фторидов ПД на фильтре 31 и удаляют через патрубок 32 на дальнейшую очистку от сопутствующих ПД. Фильтр очищают от осадка фторидов отдувкой, осадок объединяется с отходами в сборнике-бункере.Dusty process gas with uranium and plutonium hexafluorides from the horizontal part of the reaction tube 12 is also sent to a waste bin 27 through a nozzle 26, dust PD fluorides are cleaned from the filter 31 and removed from the associated PD through the nozzle 32 for further cleaning. The filter is cleaned of fluoride sludge by blowing, the sludge is combined with the waste in the collection bin.
Собранные в сборнике-бункере 27 отходы - порошок фторидов ПД и других примесей через трубу-заборник 30 системы вакуумного транспорта (или другим устройством, например, шнеком) удаляют на переработку или затаривание в контейнеры для хранения, при этом порошку отходов в сборнике-бункере вибратором 29 придают подвижность.The waste collected in the hopper collector 27 - powder of fluoride PD and other impurities through the intake pipe 30 of the vacuum transport system (or other device, for example, a screw) is removed for processing or packing into storage containers, while the waste powder in the collector-hopper is vibrated 29 give mobility.
Тепло, выделяемое высокоактивными отходами в сборнике-бункере 27, снимают с помощью рубашки охлаждения 28.The heat generated by highly active waste in the collector-hopper 27 is removed using a cooling jacket 28.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010101747/22U RU93176U1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | DEVICE FOR FLORATING WASTE NUCLEAR FUEL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010101747/22U RU93176U1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | DEVICE FOR FLORATING WASTE NUCLEAR FUEL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93176U1 true RU93176U1 (en) | 2010-04-20 |
Family
ID=46275533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010101747/22U RU93176U1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | DEVICE FOR FLORATING WASTE NUCLEAR FUEL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU93176U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444474C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of fluorinating dispersed rare metal oxides and reactor for realising said method |
| RU2456242C2 (en) * | 2010-08-04 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of producing uranium hexafluoride and reactor for realising said method |
-
2010
- 2010-01-20 RU RU2010101747/22U patent/RU93176U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456242C2 (en) * | 2010-08-04 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of producing uranium hexafluoride and reactor for realising said method |
| RU2444474C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of fluorinating dispersed rare metal oxides and reactor for realising said method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2111168C1 (en) | Rotary furnace for producing solid materials from gaseous substances | |
| US20120096768A1 (en) | Process and System for Production of Synthesis Gas | |
| CN110176322A (en) | A kind of middle low-activity solid waste volume reduction processing system and its method | |
| US20060228294A1 (en) | Process and apparatus using a molten metal bath | |
| CN101715478A (en) | Gasification equipment | |
| JP2005517886A5 (en) | ||
| RU93176U1 (en) | DEVICE FOR FLORATING WASTE NUCLEAR FUEL | |
| CN105731461A (en) | Carbide slag purifying and recycling system and method | |
| CN113975919B (en) | Dry-method chlorine component recovery process based on synergistic treatment of chlorine-containing solid wastes by cement kiln | |
| US3845193A (en) | Production of uranium dioxide in a rotary kiln | |
| EA009601B1 (en) | Method for gasifying substances containing carbon by using a plasma | |
| CN112840410B (en) | Method and apparatus for converting uranium hexafluoride into uranium dioxide | |
| JP6559080B2 (en) | Radioactive waste volume reduction treatment apparatus and volume reduction treatment method | |
| US4755138A (en) | Fluidized bed calciner apparatus | |
| JPS61263686A (en) | Electrothermal method and apparatus for separating and refining metals from waste | |
| CN111681796A (en) | A radioactive waste pyrolysis device | |
| EP1318186B1 (en) | Process and apparatus for treating gas derived from thermal decomposition of a solid charge | |
| JP5124548B2 (en) | Powder sampling device | |
| KR100804132B1 (en) | Spent fuel redox reactor and method using pulse injection of reaction gas | |
| RU90610U1 (en) | DEVICE FOR REMOVING WASTE NUCLEAR FUEL | |
| RU2599528C1 (en) | Method of uranium hexafluoride processing into uranium oxide and anhydrous hydrogen fluoride and device for its implementation | |
| RU2444474C1 (en) | Method of fluorinating dispersed rare metal oxides and reactor for realising said method | |
| US3756786A (en) | Fuel elements of graphite moderated high temperature reactors process and apparatus for the recovery of nuclear fuel material from | |
| Christofano et al. | The industrial hygiene of uranium refining | |
| US3671199A (en) | Plutonium hexafluoride reduction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130121 |