DE2617067C3 - Vorrichtung zum Aufbrechen der Hüllschichten von beschichteten Brenn- und/ oder Brutstoffpartikeln für Kernreaktoren - Google Patents
Vorrichtung zum Aufbrechen der Hüllschichten von beschichteten Brenn- und/ oder Brutstoffpartikeln für KernreaktorenInfo
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Description
30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbrechen der insbesondere aus SiC bestehenden
Hüllschichten von beschichteten Brenn- und und/oder Brutstoffpartikeln für Kernreaktoren, bei der eine an
eine Druckgasversorgung anschhtßbare Einrichtung zur Erzeugung eines auf eine feste Wand gerichteten
Gasstromes und eine Einrichtung zum Auffangen der beim Aufprall der Teilchen auf die feste Wand -to
voneinander gelösten Hüllschichten und Kernen vorgesehen sind, wobei die Einrichtung zur Erzeugung des auf
die feste Wand gerichteten Gasstromes aus einem auf die feste Wand ausgerichteten Rohr besteht.
Bei der Wiederaufarbeitung von Brennelementen für Kernreaktoren werden die Brennelemente nach deren
Einsatz im Kernreaktor einem naßchemischen Verfahren unterworfen, um die noch verwendungsfähigen
Restspaltstoffe zurückzugewinnen. Dabei ist es jedoch insbesondere dann, wenn die Spaltstoffe im Brennelement
in beschichteten Partikeln eingeschlossen sind, erforderlich, die Hüllschichten vorher zu entfernen. Das
gilt insbesondere dann, wenn die Beschichtung aus einer aus SiC bestehenden, chemisch inerten Hüllschicht
besteht.
Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen der Hüllschicht von dem die Spaltstoffe enthaltenden Kern
der Partikeln sind bekannt. So ist beispielsweise aus Chem. Ing. Techn. 37. Jahrgang 1965, Heft 9 bekannt, die
Partikeln in eine Kugelmühle zu geben, worin die Hüllschichten der Partikeln durch die kugelförmigen
Mahlkörper aufgeschlagen werden, sich dadurch von den Kernen lösen Und somit von den Kernen getrennt
werden können. Auch ist aus JÜL-741-1972 ein Verfahren bekannt, bei dem die Hüllschichten der f>5
Partikeln beim Durchtritt der Partikeln durch eine Spalte zwischen zwei sich drehenden Walzen aufgebro^
chen werden. Ferner ist aus GuIf-Ga-A 12422, 1973,
Quarterly-Progress-Report, HTGR-Report ein Verfahren
bekannt, bei dem die Partikeln über eine Rohrleitung in das Zentrum eines Hochgeschwindigkeitsrotors
eingegeben werden und nach Beschleunigung in radial ausgerichteten Kanälen auf eine feste
Wand aufprallen, wobei die Hüllschichten zerstört werden. Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht
darin, daß die Partikeln durch eine Luftströmung in den Spalt des Rotors und der Statorscheibe einer Diamantscheibenmühle
gedrückt werden, wobei die Hüllschichten aufgebrochen werden. Alle diese bekannten
Verfahren haben jedoch den gemeinsamen Nachteil, daß auch ein hoher Anteil an Kernen zerbrochen wird,
wobei eine relativ große Menge an Feinstaub anfällt. Hierdurch wird die anschließende Trennung der
Hüllschichtteile von den Kernen sehr erschwert Von Nachteil ist weiterhin, daß die zur Durchführung der
bekannten Verfahren erforderlichen Vorrichtungen rotierende Bauelemente enthalten, die dem Verschleiß
unterworfen sind. Eine ständige Wartung ist daher unabdingbar. Auch ist nicht bei allen bekannten
Verfahren eine kontinuierliche Betriebsweise möglich.
Es ist daher auch ein Verfahren der eingangs
bezeichneten Art entwickelt worden, bei dem die Partikeln in einem Gefäß durch ein von unten
einströmendes Gas aufgewirbelt werden und bei dem durch ein seitlich in das Gefäß hineinragendes Rohr in
die so gebildete Wirbelschicht ein Gasstrahl geschickt wird, der die Paifikeln auf eine Geschwindigkeit
beschleunigt, bei der durch ein- oder mehrmaligem Aufprall der Partikeln auf eine feste Wand oder die
Wandung des Wirbelschichtbettes oder durch Zusammenstoß mit anderen Partikeln die Hüllschichten
aufbrechen (W. B. P a 1 m e r »Breaking Silicon Carbide Coated Unirradiated Ft. St. Vrain, Fuel Particles by Jet
Grinding« Idaho, USA, J. C. P.-1043, April 1974). Dabei ist jedoch von Nachteil, daß die optimale Einstellung des
Gasdruckes, des Abstandes zwischen dem Rohrende und der festen Wand sowie des Durchmessers des
Rohres sehr schwierig ist, da sich für verschiedene Partikelsorten jeweils unterschiedliche Werte ergeben.
Von Nachteil bei dem bekannten Verfahren ist ferner, daß die Durchsatzleistung für die Partikeln trotz eines
hohen Betriebsdruckes für die zuzuführende Luft und des damit verbundenen hohen Luftverbrauches nur
gering ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Aufbrechen der Hüllschichten von beschichteten Brenn-
und/oder Brutstoffpartikeln für Kernreaktoren zu schaffen, die einfach im Aufbau und auf einfache Weise
auf die unterschiedlichen Partikelsorten einstellbar ist, zugleich aber bei hoher Durchsatzleistung ein Abtrennen
der Hüllschichten von den Kernen praktisch ohne B-Idung von Feinstaub ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Innendurchmesser des Rohres im Bereich des 1,5- bis 50fachen des Durchmessers der
Teilchen liegt und daß das Rohr im Abstand von der Mündung eine seitliche Zuführung zur Eingabe der
Teilchen in den Gasstrom aufweist, wobei der Abstand zumindest so bemessen ist, daß die im Rohr durch den
Gasstrom mitgeführten Teilchen auf die zum Aufbrechen der Hüllschichten beim Aufprall auf die fesle Wand
notwendige Geschwindigkeit gebracht werden.
Die Zuführung zur Eingabe der Partikeln in den
Gasstrom wird dabei zweckmäßigerweise an einen Vorralsbehälter für die Partikeln angeschlossen, so daß
die Partikeln vom Vorratsbehälter direkt in das Rohr gelangen, in dem sie auf die zur Zerstörung notwendige
Geschwindigkeit gebracht werden. Die Wahl des Abstandes zwischen der Mündung des Rohres und der
festen Wand ist dabei nicht kritisch, jedoch ist dieser Abstand selbstverständlich so zu wählen, daß der
Geschwindigkeitsverlust der Partikeln nach Verlassen des Rohres bis zum Erreichen der festen Wand
vernachlässigbar klein bleibt.
Zwar ist aus der US-PS 21 75 457 eine Vorrichtung bekannt, bei der Teilchen mittels eines Gasstromes
durch eine Rohrleitung in Richtung auf eine Prallwand geschleudert werden. Die bekannte Vorrichtung ist
jedoch zur Behandlung von Erz- und Gesteinsteilchen vorgesehen und somit in einem Fachgebiet eingesetzt,
das technologisch mit der Behandlung von Brenn- und/oder Brutstoffpartikeln in keinem Zusammenhang
steht
Beim Einsatz der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die Partikeln jeweils nur einmal gegen die feste
Wand geschleudert, wodurch eine Beschädigung der Kerne praktisch vermieden wird. Dabei hat sich gezeigt,
daß bei geeigneter Wahl des Abstandes der Eingabestelle der Partikeln in den Gasstrom von der festen Wand
unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Gasstromes eine sehr hohe Hüllbruchrate erzielt wird. Die
Zahl der Partikeln, die mehrmals in den Gasstrom eingegeben werden müssen, ist daher verhältnismäßig
gering.
Wie sich gezeigt hat, liegt der zur Durchführung des Verfahrens zum Aufbrechen der Hüllschichten erforderliche
Betriebsdruck für das die Partikeln beschleunigende Gas bei Partikeln mit einem Durchmesser von 01,
bis 1,5 mm und einem Innendurchmesser des Rohres von etwa 4 mm im Bereich von etwa 2 bis 4 ata. Eine
Regelung der Gasgeschwindigkeit ist daher durch Veränderung des Gasdruckes leicht möglich. Dabei hat
sich ferner als vorteilhaft erwiesen, daß das Rohr aus zumindest zwei voneinander lösbaren und miteinander
fest verbindbaren Teilstücken besteht. Denn dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die Länge des Rohres
durch Aus'.iusch eines Teilstückes an die Betriebsbedingungen,
insbesondere auch an die Partikelgrößen, anzupassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert.
Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einem senkrecht
stehenden, rohrförmigen, an seinen beiden Enden mit öffnungen versehenen Behälter 1 und einem seitlicn in
den Behälter 1 mündenden Rohr 2, das über ein seitlich angeordnetes Verbindungsrohrstück 3 mit einem
Vorratsbehälter 4 für die Partikeln in Verbindung steht und mit seinem von dem Behälter 1 abgewandten Ende
mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckgasversorgung verbindbar ist.
Zur Durchführung des Verfahrens wird über das Rohr 2 Druckluft oder ein sonstiges Druckgas, wie beispielsweise
CO2 oder N2, in den Behälter 1 eingespeist. Zugleich werden aus dem Vorratsbehälter 4 über das
Verbindungsrohrstück 3 Partikeln in das Rohr 2 gegeben, wo sie durch den Gasstrom mitgerissen und bis
zum Ende des Rohres 2 auf eine Geschwindigkeit gebracht werden, die ausreicht, vm die Hüllschichten
der Partikeln bei deren Aufprall auf der der Mündung des Rohres 2 gegenüberliegenden, aus einem prallharten
Material bestehenden Wand-ng des Behälters 1 aufzubrechen. Während dabei die von der Hüllschicht
befreiten Kerne sowie die unbeschädigten Partikeln von der Wandung nach unten auf den als Anströmboden
ausgebildeten Zwischenboden 5 des Behälters 1 fallen, werden die Hüllschichtteile durch einen von unten durch
die Öffnung 6 und den Zwischenboden 5 geleiteten Gasstrom nach oben mitgerissen und durch die obere
Öffnung 7 im Behälter 1 zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Zyklon weitergeleitet Die am Zwischenboden
5 angesammelten Kerne und unbeschädigten Partikeln werden über die öffnung 8 dem Behälter 1
entnommen und durch die Anwendung eines Trennverfahrens, wie Sieben oder Windsichten, voneinander
getrennt
Mittels einer Vorrichtung der in der Zeichnung dargestellten Art wurden die Hüllschichten von
Partikeln eines Durchmessers zwischen 0,4 und 0,9 mm von den Kernen getrennt Der Innendurchmp.sser des
Rohres 2, das mit einer Druckluft von 4 ata versorgt wurde, betrug 4 mm. Der zwischen dem Verbindungsrrhrstück
3 und dem Behälter 1 befindliche Teil des Rohres 2 hatte eine Länge von 150 mm, der Durchmesser
des Behälters 1 betrug 40 mm.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zum Aufbrechen der insbesondere aus SiC bestehenden Hüllschichten von beschichteten
Brenn und/oder Brutstoffpartikeln für Kernreak- $
toren, bei der eine an eine Druckgasversorgung anschließbare Einrichtung zur Erzeugung eines auf
eine feste Wand gerichteten Gasstromes und eine Einrichtung zum Auffangen der beim Aufprall der
Teilchen auf die feste Wand voneinander gelösten Hüllschichten und Kernen vorgesehen sind, wobei
die Einrichtung zur Erzeugung des auf die feste Wand gerichteten Gasstromes aus einem auf die
feste Wand ausgerichteten Rohr besteht, dadurch
gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser is des Rohres (2) im Bereich des 1,5- bis 50fachen des
Durchmessers der Teilchen liegt und daß das Rohr (2) im Abstand von der Mündung eine seitliche
Zuführung (3) zur Eingabe der Teilchen in den Gasstrom aufweist, wobei der Abstand zumindest so
bemessen ist, daß die im Rohr durch den Gasstrom mitgeführte.! Teilchen auf die zum Aufbrechen der
Hüüschichten beim Aufprall auf die feste Wand
notwendige Geschwindigkeit gebracht werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (2) aus zumindest zwei voneinander lösbaren, miteinander fest verbindbaren
Teilstücken besteht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2617067A DE2617067C3 (de) | 1976-04-17 | 1976-04-17 | Vorrichtung zum Aufbrechen der Hüllschichten von beschichteten Brenn- und/ oder Brutstoffpartikeln für Kernreaktoren |
FR7711072A FR2347982A1 (fr) | 1976-04-17 | 1977-04-13 | Procede et installation pour separer des couches d'enrobage et des noyaux de particules spheriques constituees d'un noyau et d'une couche d'enrobage entourant ce dernier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2617067A DE2617067C3 (de) | 1976-04-17 | 1976-04-17 | Vorrichtung zum Aufbrechen der Hüllschichten von beschichteten Brenn- und/ oder Brutstoffpartikeln für Kernreaktoren |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2617067A1 DE2617067A1 (de) | 1977-10-27 |
DE2617067B2 DE2617067B2 (de) | 1978-04-27 |
DE2617067C3 true DE2617067C3 (de) | 1978-12-21 |
Family
ID=5975691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2617067A Expired DE2617067C3 (de) | 1976-04-17 | 1976-04-17 | Vorrichtung zum Aufbrechen der Hüllschichten von beschichteten Brenn- und/ oder Brutstoffpartikeln für Kernreaktoren |
Country Status (2)
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---|---|
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FR (1) | FR2347982A1 (de) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2175457A (en) * | 1936-11-19 | 1939-10-10 | Vanadium Corp Of America | Preferential pneumatic grinding and scrubbing of ores and minerals |
US2768938A (en) * | 1954-05-24 | 1956-10-30 | Exxon Research Engineering Co | Method of coking and grinding coke |
GB1119124A (en) * | 1965-11-12 | 1968-07-10 | Firth Cleveland Fastenings Ltd | A method of and apparatus for comminuting materials |
DE2344618A1 (de) * | 1973-09-05 | 1975-03-27 | Kernforschungsanlage Juelich | Verfahren und vorrichtung zum zerkleinern von wiederaufzuarbeitenden brenn- und/ oder brutelementen fuer kernreaktoren |
-
1976
- 1976-04-17 DE DE2617067A patent/DE2617067C3/de not_active Expired
-
1977
- 1977-04-13 FR FR7711072A patent/FR2347982A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2617067A1 (de) | 1977-10-27 |
FR2347982A1 (fr) | 1977-11-10 |
FR2347982B1 (de) | 1981-10-30 |
DE2617067B2 (de) | 1978-04-27 |
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