DE2647406A1 - Vorrichtung zur abtrennung von bestandteilen eines gasgemisches - Google Patents
Vorrichtung zur abtrennung von bestandteilen eines gasgemischesInfo
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Description
PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. R. BEETZ sen.
Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. BEETZ Jr.
DIpl.-Phys. U. HEIDRICH auch Rechtsanwalt Dr.-Ing. W. TIMPE
DIpI.-Ing. J. SIEGFRIED
410-26.151P 20. 10. 1976
Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris (Prankreich)
Vorrichtung zur Abtrennung von Bestandteilen eines Gasgemisches
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtrennung von Bestandteilen eines Gasgemisches, insbesondere die
Trennung von verschiedenen Isotopen unterschiedlicher Massen einer gasförmigen Substanz. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist anwendbar auf die Trennung verschiedener Isotopen unterschiedlicher Massen eines Gasgemisches, wie beispielsweise
die verschiedenen Isotopen U-235 und U-238 von Uran in Form gasförmigen Hexafluorids. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist jedoch auch anwendbar zur Trennung oder Abtrennung beliebiger Körper oder Substanzen, deren Massen sehr unterschiedlich
sind, wie beispielsweise die Trennung von Wasserstoff und Uranhexafluorid in einer Mischung dieser beiden
Substanzen.
Bekanntlich ist die Isotopentrennung der beiden verschiedenen Uranisotopen U-235 und U-238 ein Grundproblem bei der
Herstellung von angereichertem Brennstoff, der bei den meisten Kernreaktoren verwendet wird. Es muß nämlich, ausgehend von
einem Gemisch, das einen geringen Anteil an Uran 235 (natürliches Uran) besitzt, dieses Gemisch mit Uran 235 angereichert
410-(B 58O8/6OI0.3)-MaF
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werden, um es benutzen zu können.
Um dies zu erreichen, wurden bereits zahlreiche Vorrichtungen verwendet, insbesondere mit Gasdiffusion, Ultrazentrifugieren,
usw.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die eine wirksamere Trennung erreicht bei geringeren Investitionskosten
und damit bei geringerer Abschreibung und mit einfacherem Aufbau mit gleichzeitig geringem Energieverbrauch.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Abtrennen der Bestandteile eines Gasgemisches, bei der das Gasgemisch durch
einen Behälter mit Drehachse strömt, wobei in ihm ein Wirbel erzeugt ist, dessen Achse mit der des Behälters zusammenfällt,
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Gasgemisch-Einlaßöffnungen
über der gesamten Fläche des Behälters verteilt sind, und daß Abfuhreinrichtungen für die mit einem
der Bestandteile des Gasgemisches verschieden angereicherten Fraktionen an der Achse des Behälters zentriert sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist zumindest auf einen festen, hohlen, im wesentlichen zylindrischen
Behälter, dessen Zylinder-Erzeugende ein Kreis mit Radius a ist, wobei 4er Behälter an seiner Seiten- oder
Mantelfläche mit einem Netz von Einführ- oder Einlaßöffnungen versehen ist, die das Innere des zylindrischen Behälters mit
einer Druck-Gasgemisch-Quelle verbinden, wobei die Projektion
auf einen geraden Abschnitt des Zylinders der Achse A jeder Einlaßöffnung im wesentlichen einen im allgemeinen konstanten
O mit der Tangentialebene des zylindrischen Behälters
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einnimmt und wobei außerdem die Achse A einen im wesentlichen konstanten Winkel ß gegenüber einer Querschnittsfläche
des zylindrischen Behälters einnimmt und wobei der zylindrische Behälter an seinen Enden durch zwei
Deckel verschlossen ist, einen ersten Sammler zum Sammeln einer ersten Fraktion des Gasgemisches, die durch mindestens
eine erste Auslaßöffnung in mindestens einem der Deckel ausströmt, wobei die erste Auslaßöffnung nahe der Achse des
zylindrischen Behälters angeordnet ist, und einen zweiten Sammler, der die Gase oder das Gas sammelt, das durch
mindestens eine zweite Auslaßöffnung zwischen der ersten Auslaßöffnung und dem Rand des Deckels ausströmt.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird erreicht,
daß das Gasgemisch unter Überdruck in den zylindrischen Behälter mit einer Anfangsgeschwindigkeit V eingegeben
wird, die in das Innere des zylindrischen Behälters gerichtet ist. Die Projektion der Geschwindigkeit bzw. des Geschwindigkeitsvektors
V auf eine gerade oder senkrechte Querschnittsebene des Zylinders, wobei die Richtung der Geschwindigkeit
V der Anordnung mit der Achse A der öffnungen zusammenfällt, nimmt einen konstanten Winkelo(/gegen
die Tangentialebene If am zylindrischen Behälter ein,
wodurch die genannten Geschwindigkeitsvektoren einen Zylinder umhüllen oder umgeben, dessen Achse mit der Achse
des zylindrischen Behälters übereinstimmt und dessen
Radius a · cos 06 beträgt. Der Winkel ß zwischen der Achse A
der Seiten- oder Mantel-Öffnungen und den Querschnittsebenen des Zylinders kann den Wert Null einnehmen: In diesem
Fall liegen die Geschwindigkeitsvektoren V der Einfuhr oder Zufuhr des Gasgemisches in geraden oder senkrechten
Querschnittsebenen. Diese Gaszufuhr in den zylindrischen Behälter bewirkt das Entstehen eines Gas-Wirbels im Zylinderinneren,
wobei der Gas-Wirbel durch Zentri-
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fugationswirkung in Gasphase ermöglicht, die Isotopen-Komponenten
unterschiedlicher Masse zu trennen, wie beispielsweise Uran 235 und Uran 238. Durch den ersten Sammler entweicht
die Fraktion des Gasgemisches mit geringer . Masse, d. h. im Fall eines Uranisotopengemisches ein angereichertes
Gemisch in dem Uran 235 konzentrierter vorhanden ist. Wenn ein zugeführtes Gasgemisch gleichzeitig Uranhexafluorid
und Wasserstoff enthält, ist die Fraktion des durch den ersten Sammler entweichenden Gasgemisches gleichzeitig mit
Uran 235 und Wasserstoff angereichert. Im Gegensatz dazu
entweichen durch die zweite Auslaßöffnung in dem Deckel oder den Deckeln, die die erste Auslaßöffnung umgibt ■ Gemische,
die mit verschiedenen Isotopen größerer Masse konzentriert sind, beispielsweise mit Uran 238^,10^ die an
Uran 235 und an Wasserstoff verarmt sind. Vorrichtungen zum Ansaugen oder Absaugen der beiden gasförmigen Fraktionen
durch die öffnungen können Saugpumpen enthalten. Das Gasgemisch wird durch die öffnungenjder Seiten- oder Mantelwänd
geführt, nachdem sie vorzugsweise unter Druck gesetzt sind mittels mindestens einem Kompressor oder Verdichter.
Wie es sich weiter unten ergibt, ist das Netz der Einlaßöffnungen in der Seitenwand des zylindrischen Behälters
ein Netz, dessen Maschen ein krummliniges Parallelogramm bilden, das einerseits aus zwei Bögen der kreisförmigen Erzeugenden
mit der Länge 2 iTa/n (wobei η ganzzahlig ist und
auch 1 sein kann) besteht und andererseits aus entweder Segmenten der Erzeugenden mit derjLänge b oder Anteilen von
mindestens einer parallelen Wendel mit der Länge c auf der Mantelfläche nahe den Enden der Kreisbögen besteht. Das zu
trennende Gemisch, das entweder z. B. aus Uranhexafluorid oder aus Hexafluorid zusammen mit einem leichten Trägergas,
wie z.B. Wasserstoff oder Helium besteht, wird durch die Einlaßöffnungen der Zylinder-Mantelflächein den zylindrischen
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Behälter eingeführt, um eine konstante Umfangs-Rotationsgeschwindigkeit
oder Drehzahl des Gemisches zu erreichen. Die Einlaßöffnungen der Zylinder-Mantelfläche können auch
durch wendeiförmige oder längs der Erzeugenden geradlinige
Schlitze gebildet sein. Die Einlaßöffnungen können auch, bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,von Rohrleitungen
gebildet sein zur Versorgung mit dem Gasgemisch mit gleicher Achsrichtung wie die Achse A der öffnungen.
Der verwendete Behälter ist vorzugsweise ein gerader Zylinder mit kreisförmiger Erzeugenden. Selbstverständlich
ist aber auch jeder andere Behälter mit länglicher Form und kreisförmigem Querschnitt möglich,bei dem an der Seiten- oder
Mantelfläche das zu trennende Gemisch eingeführt wird, um an den Enden die verschieden angereicherten Fraktionen abzuführen.
Damit die radiale Trennung leichter Isotopen und schwerer Isotopen gut ist, darf die Turbulenz des Gasgemisches
im Zylinderinneren den Wirkungsgrad nicht herabsetzen. Um.dies zu erreichen und um Turbulenz zu verhindern, soll
die Reynold'sehe Zahl gegenüber der Drehung des Fluids
Re =
2 a Vp
/U
mit V = Betrag der Drehgeschwindigkeit des Fluids am Umfang des Wirbels (außerhalb der Grenzfläche),
a = Radius des zylindrischen Behälters, P =■spezifische Masse des Fluids,
Ai = Viskosität des Fluids,
Ai = Viskosität des Fluids,
kleiner sein als ein Grenzwert,der dem Auftreten von Turbulenz
in der Gasströmung entspricht.
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Völlig unerwartet wurde festgestellt, daß dieser Grenzwert höher sein kann als anfangs angenommen und daß bis
zu Werten in der Größenordnung 30 000 gegangen werden kann,
ohne die Gasströmung durch eine Turbulenz zu stören, die eine gute Isotopentrennung beeinträchtigt.
Die überwiegende Zugabe eines leichten Trägergases zum Isotopengemisch von Uranhexafluorid erlaubt bei gegebenem
Druck, gegebener Temperatur und gegebener Geschwindigkeit die Herabsetzung des Werts für P gegenüber dem reinen Uranhexaf
luorid und demnach eine Erhöhung des Durchmessers 2a des verwendeten zylindrischen Behälters. Darüber hinaus
ist, da die Schallgeschwindigkeit in einem leichten Gemisch erhöht ist, es viel leichter eine höhere Einlaßgeschwindigkeit
oder Zufuhrgeschwindigkeit zu erreichen. Um Energieverluste und Turbulenzen zu vermeiden, die mit einer
Überschallströmung verbunden sind, wird stets mit einer Unterschall-Einführ-
oder -Zufuhrgeschwindigkeit V gearbeitet.
Infolge der Zugabe eines leichten Trägergases können Trennelemente, d. h. Elemente der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung^
erreicht werden, für den zylindrischen Behälter und für die verteilte Zufuhr an der Seitenfläche, bei denen
die präzisierten größeren Abmessungen eine leichtere industrielle Fertigung ermöglichen.
Wenn das Trägergas nicht verwendet wird, sondern lediglich das schwere Isotopengemisch von z. B. Uranhexafluorid^muß
notwendigerweise die Abmessung des zylindrischen Behälters stark herabgesetzt sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Isotopentrennung eines Gasgemisches', das eine
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leichte und eine schwere Isotope enthält, weist an mindestens einem der beiden Deckel an den Enden des zylindrischen Behälters
drei im wesentlichen konzentrische Zonen auf, wobei die erste der drei Zonen, gesehen von der Mitte des Deckels
aus, eine Zone ist, die von einer zentralen Auslaßöffnung P in der Achse des zylindrischen Behälters durchsetzt ist,
wobei die öffnung den Radius r^ aufweist, durch die das mit
dem leichten Isotop angereicherte Gasgemisch entweicht, wobei die zweite, ringförmige Zone S, von einer ringförmigen
öffnung der Größe r2 durchsetzt ist, die die erste öffnung
umgibt, wobei die zweite Zone S1 im allgemeinen neben der
ersten Zone P angeordnet ist und durch die ringförmige öffnung der zweiten Zone S, ein mit dem schweren Isotop angereichertes
Gasgemisch entweich^und wobei . schließlich die dritte Zone Sp von mindestens einer öffnung durchsetzt ist,
durch die ein Gasgemisch entweicht, dessen Zusammensetzung im wesentlichen der Zusammensetzung des" in den Zylinder
durch die seitlichen Einlaßöffnungen zugeführten Gasgemisches entspricht.
Experimentelle und theoretische Untersuchungen ermöglichten die Messung von Profilen der Isotopentrennung, die die Konzentration
eines gegebenen Isotops des Gasgemisches abhängig vom radialen Abstand, gemessen von der Achse des zylindrischen
Behälters/und Konnten das Auftreten eines schmalen
Peaks der Konzentration der schweren Komponente zeigen. Die Form des Peaks wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Kurve, die das Profil der Isotopentrennung abhängig vom radialen Abstand im zylindrischen Behälter zeigt, ermöglicht
die genaue Bestimmung der Idealwerte der Größen.für r-^ und r2<
Da bei einem wesentlichen Teil der Fläche der Deckel die Isotopenkonzentration und die chemische Konzentration des
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Gasgemisches der zugeführten Konzentration sehr ähnlich ist, ist darüber hinaus bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei einer vorteilhaften Weiterbildung eine Recyclingoder Wiederumwälzeinrichtung vorgesehen zum Wiederumwälzen
in die Einlaßöffnungen der Seitenwand des mindestens einen zylindrischen Behälters des Gemisches, das durch die
mindestens eine in den dritten Zonen S2 vorgesehenen Öffnungen
der diesen Zonen zugeordneten zylindrischen Behälter entweicht.
Dadurch wird der Aufwand zur Wiederverdichtung verringert, da die Strömung,die wieder umgewälzt wird, dem Teil des
Fluids entspricht, das entfernt von der Achse des zylindrischen Behälters vorhanden ist und das geringfügig entspannt
ist oder geringfügig geringeren Druck aufweist, und darüber hinaus wird der Anteil der Strömung,der durch die
Zonen S1 und P entweicht, verringert, was sehr vorteilhaft
ist. Schließlicbjerhöht die Auftrennung der Strömung in drei
Teile den Wirkungsgrad der Trennung oder die Trennleistung.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem Netz von öffnungen,bei dem die Einlaßöffnungen längs Erzeugenden des
zylindrischen Behälters angeordnet sind;
Fig. 2 vergrößert einen Schnitt durch den zylindrischen Behälter;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des zylindrischen Behälters,
bei dem die Einlaßöffnungen längs in der
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Fläche des zylindrischen Behälters parallelen Wendeln angeordnet sind;
Pig. k schematisch eine Darstellung der Winkel, die die
Eintritts- oder Einlaßgeschwindigkeit des Gasgemisches in den zylindrischen Behälter festlegen;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Auslaßöffnungen in
den Deckeln des zylindrischen Behälters;
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
die Einlaßöffnungen seitliche Schlitze längs der Erzeugenden des den Behälter bildenden Zylinders
sind;
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die öffnungen
parallele wendeiförmige in der Zylinderfläche
des Behälters vorgesehene Schlitze, sind;
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
die Einlaßöffnungen längs an der Mantelfläche geführten Wendeln angeordnet sind, wobei ein
erster Teil des Netzes Wendeln mit einer Rechtsgängigkeit aufweist und ein zweiter Teil des
Netzes durch Wendeln mit einer Linksgähgigkeit
gebildet ist;
Fig. 9 bis 11 Ausführungsbeispiele der beiden den zylindrischen Behälter verschließenden Deckel, die
die Abtrennung von mit Uran 235 angereicherten und verarmten Fraktionen ermöglichen;
Fig. 12 im Schnitt eine Auslaß-Ausbildung eines Deckels
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13a, 13b in Seitenansicht zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele
der öffnungen, die verschiedenen Zonen mindestens eines Deckels des zylindrischen Behälters
gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig.
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entsprechen, in dem die Isotopentrennung stattfindet;
Fig. 14, 15 Profile der Isotopenkonzentration abhängig vom radialen Abstand gegenüber der Achse
des zylindrischen Behälters;
Fig. 16 schematisch eine Recyclingeinrichtung
für das aus der Zone Sp des Deckels des
zylindrischen Behälters austretende . Gas*..
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt,
die einen zylindrischen Behälter 2 aufweist, der an seinen beiden Enden durch ebene identische Deckel 4, 6 verschlossen
ist. Die Deckel 4, 6 können auch andere Ausbildungen als die dargestellte besitzen, jedoch ist die ebene Ausführung
vorzuziehen. Der zylindrische Behälter 2 ist von einer Kammer 8 umgeben, die mit Hochdruck-Gas mittels z. B. eines
Verdichters oder Kompressors 10 versorgt ist. Die Deckel 4, 6 sind von einer ersten axialen Auslaßöffnung 20 durchsetzt,
die zur Achse 22 des zylindrischen Behälters 2 konzentrisch ist unddurch die die angereicherte Fraktion P austritt oder
entweicht (z. B.mit Uran 235 angereichert, wenn das durch den
Kompressor 10 zugeführte Gasgemisch ein natürliches Uran im Gaszustand enthaltendes Gemisch ist). Durch in einer
zweiten Zone 24 angeordnete Auslaßöffnungen, die die erste Auslaßöffnung 20 umgibt, entweicht die Fraktion W, die (z. B.)
an Uran 235 verarmt ist. Die Volumen, die der Strömung der verschieden angereicherten Fraktionen entsprechen, sind geometrisch
durch eine Wand 26 voneinander getrennt. Die das Gas fördernden Kompressoren sind nicht dargestellt. Darüber
hinaus können Düsen,wie sie durch die Wand 26 beispielsweise dargestellt sind, glockenförmig oder sich erweiternd ausgebildet
sein, damit der im Inneren des Zylinders herrschende
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Druck am Ausgang wiedergewonnen werden kann. Diese Glockenformen
können . . den in den Deckeln 4, 6 des Zylinders eingeschnittenen Öffnungen angepaßt sein, wenn diese geeignete
Abmessungen besitzen.
Dabei wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Gas mittels Einlaßöffnungen 9, 11, 12, 14, 16, 18 in
das Innere des zylindrischen Behälters 2 mit einer Geschwindigkeit gefördert, die bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 in
einer zur Zylinder-Achse 22 senkrechten Ebene (Querschnittsebene)
angeordnet ist, wobei der Geschwindigkeitsvektor V einen Winkel <b mit der Tangentialebene Ti'' zum Zylinder einnimmt
und durch die zugehörige Einlaßöffnung 9, 11, 12, 14, 16, 18 hindurchgeht. Der in Fig. 1 dargestellte Winkel dO
kann Werte zwischen 5° und 30° einnehmen.
Bei einem bevorzugten Ausftihrungsbeispiel der Erfindung
ist die (zweite) Zone 24, durch die die verarmte Fraktion W entweicht,von z. B. kreisförmigen Öffnungen durchsetzt.
Diese Zone 24 besitzt einen Radius, der deutlich kleiner ist als der der kreisförmigen Umhüllenden der Geschwindigkeitsvektoren
V (vgl. Fig. 2), d. h. eines Kreises, der der Verlauf des die Geschwindigkeitsvektoren V umhüllenden Zylinders
ist. Die kreisförmige Umhüllende J50 besitzt den Radius a-cos« ,
mit a = Radius der kreisförmigen Erzeugenden des zylindrischen
Behälters. Vorzugsweise ist, um die Entstehung des Wirbels maximal zu unterstützen, die Radialerstreckung der mit
Öffnungen versehenen Zonen im Deckel auf ein Drittel des Deckelradius begrenzt. . Diese Begrenzung der Radien
der Auslaßzonen bezweckt, daß verhindert ist, daß ein zu großer Teil des Gases aus den Auslaßöffnungen austritt.
. vor einer Vermischung im Wirbel im Inneren des zylindrischen Behälters 2. Die Auslaßöffnungen können gegenüber
dem Deckel normal oder anders gerichtet sein.
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Daher ist wegen der Wirbelartigen Bewegung des Gasgemisches im Inneren des zylindrischen Behälters 2 die
Fraktion P die mit geringer Masse angereicherte Fraktion (z. B. mit U-235) und ist die Fraktion W die mit (z. B.)
U-235 verarmte Fraktion. Die seitlichen Einlaßöffnungen 9,
11, 12, 14, 16, 18 sind unter einem Winkel JL>
gegenüber einem Radius des .erzeugenden Kreises geneigt, wie das aus
Fig. 2 ersichtlich ist. Das Netz dieser Einlaßöffnungen 9,
11, 12, 14, 16, 18 ist ein Netz mit Maschen A, B, C, D,
wobei die Strecken AB und DC Segmente der Erzeugenden mit der Länge b sind und wobei die Strecken AD und BC Kreisbögen
mit der Länge 2jYa/n sind, wobei η ganzzahlig ist
und beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 beträgt. Die Zahl η sollte ausreichend klein sein, damit bei gegebenem
Zylinderradius des Durchmessers der öffnungen die verschiedenen Strahlen sich zu einer wirbeiförmigen Welle integrieren,
ohne sich gegeneinander direkt zu stören. Die Abstände Radius a und Länge b werden empirisch bestimmt, abhängig
von der mechanischen Durchführbarkeit, vom hydrodynamischen Aufbau der Strömung und auch abhängig von dem
jeweiligen Gasgemisch.
In Fig. 2 ist eine Schnittansicht des zylindrischen Behälters 2 gemäß Fig. 1 in einer Ebene senkrecht zur Achse
(Fig.l) des zylindrischen Behälters 2. dargestellt, d. h.
in einer Querschnittsebene. Der Geschwindigkeitsvektor V zur Gaseinfuhr in das Innere des zylindrischen Behälters 2
nimmt einen Winkel <L· gegen den Verlauf der Tangentialebene Tf
am Zylinder ein, die durch die Einlaßöffnung 9 geht, die in die Wand des Zylinders so eingeschnitten ist, daß ihre
Ränder oder Kanten ebenfalls einen Winkel oC zur Tangentialebene IT einnehmen.
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Selbstverständlich muß der zylindrische Behälter 2,in
dem die Einlaßöffnungen 9, 11, 12, 14, 16, 18 angebracht sind, ausreichend dick sein, damit die Länge der Einlaßöffnungen
9, 11, 12, 14, 16, 18 ein Mehrfaches ihrer Durchmesser beträgt.
In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem die Masche A', B', C, D1 des Netzes der
Einlaßöffnungen 9 aus zwei Bögen der Erzeugenden Af D'
bzw. B' C gebildet ist, die durch zwei Abschnitte A' B'
und D' C' von parallelen Wendeln oder Spiralen verbunden sind. Die Neigung der Wendeln ist hier derart, daß die
Erzeugende die durch den Maschenpunkt B' geht, in etwa in der Mitte des Bogens A1 Df angeordnet ist, wodurch die öffnungen
an den Maschenpunkten B', C, usw. gegenüber den öffnungen
an den Maschenpunkten AT , D1, usw. um einen optimalen Betrag
verschoben sind. Als mögliche Weiterbildungen sind bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung Einlaßrohre 13
dargestellt, die in den Einlaßöffnungen 9 sowie den Versorgungen eingesetzt s ind. Das Gasgemisch wird in diesen Einlaßrohren
13 von einer (nicht dargestellten) Druckgas-Quelle
zugeführt.
In Fig.4 ist die Tangentialebene IT am zylindrischen Behälter
2 ausführlich dargestellt, wobei eine öffnung 50' mit
dem Geschwindigkeitsvektor V und der Querschnittsebene einen Winkel β einnimmt. Bei der Erfindung nimmt die Projektion
des Geschwindigkeitsvektors V auf die Querschnittsebene einen Winkel ^v mit der Tangentialebene IT ein. Der Geschwindigkeitsvektor
V der Gaszufuhr am Eintritt in den zylindrischen Behälter 2 ist vorteilhaft außerhalb der Querschnittsebene
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angeordnet und unter dem Winkel (J geneigt, wie das in
Fig. 4 dargestellt ist, und zwar dann, wie das weiter unten gezeigt werden wird, wenn das Gasgemisch durch die beiden
symmetrischen Deckel 4, 6 geführt wird. Darüber hinaus
kann es auch erwünscht sein, die Längsströmungsbewegung durch Neigen der Geschwindigkeitsvektoren V gegen die Achse
zu unterstützen, und zwar in einer Richtung für die eine Hälfte des zylindrischen Behälters 2 und in die entgegengesetzte
Richtung für die zweite Hälfte des zylindrischen Behälters 2 beiderseits einer Mittelebene P! (Fig. 8) des
zylindrischen Behälters 2.
In Fig. 5 ist einer der Deckel 4, β in Ansicht dargestellt, wobei die angereicherte Fraktion P durch die erste
kreisförmige Auslaßöffnung 20 nahe der Mitte des kreisförmigen Deckels 4 entweicht und wobei die verarmte Fraktion W
durch mehrere öffnungen 50 in der (zweiten) ringförmigen
Zone 24 entweicht. Die Gesamtfläche der Auslaßöffnungen ist so bestimmt, daß der Druckverlust aufgrund der Abfuhr der
verarmten Fraktion W vernachlässigbar ist.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel des zylindrischen
Behälters 2 gemäß Fig. 1 dargestellt, bei dem die seitlichen Einlaßöffnungen 62 durch zur Erzeugenden parallele Schlitze gebildet
sind, deren Ränder oder Kanten einen Winkel <£/ mit der
Tangentialebene TT am Zylinder längs diesen Erzeugenden einnehmen.
Im in der Fig. 6 dargestellten Beispiel sind drei Schlitzevorgesehen, deren Öffnungsgröße in der Größenordnung
einiger Hundertstel Millimeter liegt.
In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die sOiiÜtze längs auf der Fläche
des zylindrischen Behälters 2 angebrachten Wendeln 64, 66 verlaufen. Die den Wendeln zugeordnete Öffnungsgröße liegt in
der gleichen Größenordnung wie die den Schlitzen längs der Erzeugenden zugeordneten öffnungen.
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In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem das Netz der seitlichen Einlaßöffnungen
aus zwei durch die Mittelebene P' getrennten Teilen besteht, deren linker Teil Wendeln 68 mit Linksdrehung
und deren rechter Teil Wendeln 70 mit Rechtsdrehung aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel nehmen
die Achsen der Einlaßöffnungen 9, 11 ... einen Winkel β mit der Quersohnittsebene ein, wobei deren Geschwindigkeitsvektoren
V auf einer Seite der Mittelebene P1 für die Links-WendeIn JO derart ausgehen, daß das Gas bevorzugt
durch die öffnungen des Deckels 4 entweicht, während der Winkel β so ist, daß die Geschwindigkeitsvektoren V
auf der anderen Seite der Mittelebene P' antiparallel zu den Geschwindigkeitsvektoren V sind, die denen auf der
einen Seite der Mittelebene P! entsprechen.
In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Abführen der angereicherten bzw. verarmten Gasgemische durch
die Auslaßöffnungen der Deckel 4, 6 an den Enden des zylindrischen Behälters 2 dargestellt. In Fig.10 wird die angereicherte
Fraktion P mittels eines Rohrs 100 abgeführt, das in das Innere des zylindrischen Behälters 2 ragt. Eine
erste verarmte Fraktion Wi , die einer ersten Zone S, zugeordnet
ist, wird über eine ringförmige öffnung 102 abgeführt,
die im Deckel 4 vorgesehen ist, während eine zweite verarmte Fraktion Wp entsprechend einer zweiten Zone S2 durch
Öffnungen 104 des Deckels 4 entweicht.
In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem die Zone S1J durch die die verarmte
Fraktion W, entweicht, ebenfalls von Auslaßöffnungen durchsetzt ist, durch die das erste verarmte Gemisch entweicht,
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wobei diese Öffnungen ggf. von den öffnungen in der Zone Sp
verschieden sind,durch die das zweite verarmte Gemisch Wp
entweicht. Lediglich das Rohr kleinen Durchmessers nahe der Achse des zylindrischen Behälters kann indessen Inneres eindringen.
Darüber hinaus kann auch die die Zone bzw. die Auslaßöffnung20
umgebende ringförmige Zone S, oder Fläche, durch die das erste verarmte Gemisch W, entweicht, fest und ohne
öffnung sein.
Wenn die Zone S, eine öffnungen aufweisende Zone wie bei
dem Beispiel gemäß Pig. 9 ist, kann dieser Zone S^ eine
Druck-Rückgewinnungseinrichtung zugeordnet sein, indem einer Wand lO^idie die Zonen S, und Sp trennt,durch die die verarmten
Gemische W, bzw. W2 entweichen, tulpenförmig ausgebildet
ist, wie das in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist.
In dem Beispiel gemäß Fig. 11 ist wie bei dem gemäß Fig. 9 eine mit öffnungen versehene Zone S1 vorgesehen, an
die sich eine dichte, keine Öffnungen aufweisende Zone Sp
anschließt.
In Fig.12 ist schematisch im Schnitt eine bevorzugte
Abführeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Abführeinrichtung enthält einen zylindrischen Behälter 102'
der an seinen beiden Enden durch identische ebene Deckel 104f
verschlossen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel nehmen die (nicht dargestellten) Einlaßöffnungen einen Winkel von.25°
mit der Normalen zur Seitenwand des zylindrischen Behälters 102'ein. Der Deckel 10V ist von verschiedenen Auslaßöffnungen
durchsetzt, nämlich einer ersten Auslaßöffnung P
durch die die mit einem leichten Isotop, z. B. Uran
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angereicherte Fraktion abgeführt wird, einer ringförmigen Auslaßöffnung in der Zone S1JdUrCh die die mit dem schweren
Isotop angereicherte und mit dem leichten Isotop verarmte Isotopenfraktion W1 entweicht, und einer Auslaßöffnung in der
Zone S2,durch die ein Gasgemisch entweicht, dessen Zusammensetzung,
wie weiter unten gezeigt werden wird, der des durch Einführrohre in den Seitenwänden des zylindrischen Behälters
102*zugeführten Gasgemisches sehr ähnlich ist. Die
Abfuhr des Gasgemisches· durch die Auslaßöffnung . P wird mittels eines Hohlzylinders erreicht, der etwas in das Innere
des zylindrischen Behälters 102' eindringt. Durch die Auslaßöffnung
P entweichen Niederdruck (BP-)-Gase, während die durch die ringförmige Auslaßöffnung der Zone S1 entweichenden
Gase einen Mitteldruck MP1 und die durch die AuslaßÖffnungen
der Zone Sp entweichenden Gase einen Mitteldruck MP2 aufweisen.
Winkel Cüund Π definieren den öffnungswinkel der
Abführ-Düsen, die der Auslaßöffnung P bzw. der ringförmigen Auslaßöffnung der Zone S1 zugeordnet sind.
In Fig.15a ist in Aufsicht ein Deckel 104' mit den verschiedenen
den Zonen in Fig.12 entsprechenden Auslaßöffnungen dargestellt. Durch die Auslaßöffnung P mit Radius T^ entweicht
die mit einem leichten Element oder Stoff angereicherte Fraktion, durch die ringförmige Auslaßöffnuigder Zone S1
entweicht die mit dem schweren Element oder Stoff angereicherte Fraktion W1. In Fig.13b ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Deckels 104' gemäß der Erfindung dargestellt,
bei dem die Zone S1 ebenfalls eine ringförmige Zone der
Größe r2 ist, bei der die mittlere Zone bzw. die Auslaßöffnung
P einen Radius v^ besitzt und bei der die Zone Sp
von Auslaßöffnungen I06 durchsetzt ist.
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In Fig. 14 ist die Kurve 110 des Konzentrationsprofils
von Uranhexafluorid UFg im Gasgemisch abhängig vom Verhältnis
t/Rq dargestellt,wobei r der Radialabstand im
zylindrischen Behälter 2, 102' und R_ der Radius des
Leitkreises des zylindrischen Behälters 2, 102' ist. An der Ordinate ist das Verhältnis N2 (rO/Now dargestellt, wobei
N2 (r) die örtliche Konzentration des Isotops U-238 im
Abstand r von der Achse 22 des zylindrischen Behälters 2, 102' ist und wobei N2F die Konzentration an U-238 in der Versorgung
ist. Aus dieser Kurve 110 ergibt sich, daß nahe der Mitte des zylindrischen Behälters 2, 102', d. h. bei geringen
radialen Abständen, das Gemisch an U-238 verarmt ist, während die schraffierte Zone, die dem Konzentrationspeak für
Uran 238 entspricht, sich in etwa von einem Punkt M zu einem
Punkt N erstreckt. Die Gerade 112 in Höhe des Ordonatenwerts Eins schneidet die Kurve 110 im Punkt M. Wie sich aus der
Kurve 110 ergibt, ist es vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt notwendig, das Verhältnis r,/R0, das den Radius r, der
Auslaßöffnung P zur Abfuhr des mit einem leichten Element angereicherten Gemisch bestimmt, annähernd gleich der radialen
Abszisse des Punktes M zu wählen, während das Verhältnis r2/RQ,
das die Größe r2 der Auslaßöffnung der ringförmigen Zone S^
bestimmtj annähernd gleich dem Abstand MN gewählt werden muß.
Der Punkt N ist beispielsweise durch den Radialabstand bestimmt, an dem die Konzentration an U-238 gegenüber der
Konzentration des eingeführten Gasgemisches lediglich um 10 % höher ist als die Differenz zwischen ihnen und der Konzentration
der durch die Zone S1 strömenden Fraktion.
Dieses Kriterium ist nicht unvereinbar mit dem vorher genannten Kriterium, das die Radialausdehnung der in den
Deckeln eingeschnittenen Zonen auf ein Drittel des Radius der Deckel begrenzt. Abhängig von den verschiedenen geometrischen
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und physikalischen Parametern wird das geeignetere Kriterium gewählt.
Die besondere Form der Kurve 110 des Konzentrationspro-
der fils des Isotops U-238 ebenso wie die/Kurve 111 der weiter
unten näher erläuterten Fig. 15 sind abhängig von den folgenden Betrachtungen verständlich:
Relativ nahe der Achse ist die Drehgeschwindigkeit oäer
Drehzahl des Wirbels hoch, wobei diese Drehgeschwindigkeit sich wesentlich abhängig von l/r ändert wegen des Gesetzes
von der Erhältung des Dralls unter Vernachlässigung der Viskositätserscheinungen. An der dem Zylinder eigenen
Achse wird die diefociehgeschwindigkeit zu Null wegen der
Viskositätserscheinungen. Die zu V /r proportionale Zentrifugalkraft ist sehr hoch und ändert sich wesentlich
mit l/r , wodurch die Isotopenkonzentration für schwerere
Elemente mit Entfernung von der Achse zunimmt, was eine Anreicherung von leichten Elementen nahe der Achse nach
sich zieht für v./R^·=. T1ZRq.
Bei ausreichender Entfernung von der Achse 22 des zylindrischen Behälters 2f 102' überwiegen die Transport- oder
Strömungserscheinungen aufgrund der durch die Seitenwände des zylindrischen Behälters 2,102'eingeführten Strömung,
wobei die Zentrifugalkräfte relativ sehr niedrig werden. Über den Punkt N hinaus ist die Konzentration des schweren
Elements des Fluids nahe dem der Versorgung.
Die anhand des schraffierten Peaks in Fig. 14 erläuterte . Erscheinung bewirkt, daß entfernt vom oder außerhalb des
Punkts N die Abnahme des Fluids bei einer Konzentration erfolgt, die nahe der der Versorgung ist, was eine einfache und
wirkungsvolle Wieäerumwälzung oder ein Recycling gestattet.
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Die Zone Sp ist nämlich so gewählt, daß sie zwischen dem
Punkt N und einem Punkt F angeordnet ist, der dem Radius R_ zugeordnet ist. Das Konzentrationsprofil zeigt nur in einem
Abstand ein abruptes Verhaltender dem 0,2-fachen des Radius fides zylindrischen Behälters 2/102'entspricht. In Fig. 15
ist ein Isotopentrenn-Profil an der Kurve 114 dargestellt, wobei längs der Ordinaten aufgetragen ist:
N1 (r)
(r) - ^T^
(r) - ^T^
N2F
mit N, = Konzentration von U-235 in Uranhexafluorid,
Np = Konzentration des Isotops U-238 im Uranhexafluorid;
wobei der Index F den Konzentrationen in der Versorgung entspricht.
Ebenso wie in Fig. 14 wird das Verhältnis cks (r)
im wesentlichen gleich Eins ,entsprechender Versorgung, für
r/R0> 0,2.
Im allgemeinen wird es als zweckmäßig erachtet, durch die verschiedenen Auslaßöffnungen so zu entnehmen, daß diese möglichst
nahe (im übrigen möglichst bei gleichen Verhältnissen) der Mitte angeordnet sind,damit der Wirbel ausreichenden Abstand
besitzt, damit er sich ohne Störung entwickeln kann, die durch die verschiedenen Entnahmen auftritt, die an den
Auslaßöffnungen des Deckels vorgenommen werden.
In Fig .16 ist schematisch das Wiederumwälzen oder Recycling gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung err
läutert. Die aus dem zylindrischen Behälter 102'
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austretende Fraktion Wp, in dem sich die Wirbeltrennimg vollzieht,
wird nach Wiederverdichtung mittels eines Verdichters oder Kompressors II9 über eine Leitung II6 über eine Versorgung
118 den Einlaßöffnungen zugeführt oder wiederwumgewälzt,
die das Gasgemisch an den Seitenwänden des zylindrischen Behälters 102' einführen. Ein Teil der Versorgung des zylindrischen
Behälters 102'wird auch über eine Rohrleitung 120
zugeführt, die mit einer (nicht dargestellten) Quelle des Gasgemisches verbunden ist, das die verschiedenenjunterschiedlichen
Isotopen enthält. Die Fraktion W1 entweicht über eine
durch den Pfeil 122 dargestellte Rohrleitung und die durch die öffnung P entnommene Fraktion entweicht gemäß dem
Pfeil 124.
Die Zufuhr erfolgt mittels 112 Einlaßöffnungen mit 0,2 mm Durchmesser, die längs einer Wendel mit Schrittweite 2 cm
(20 Einlaßöffnungen pro Windung, 5*6 Windungen) verteilt
sind. Der Einführwinkel beträgt 25°, die Länge des zylindrischen Behälters 12 cm, der Durchmesser des zylindrischen Behälters 1,5cm
und die Wanddicke 1 mm.
Die Abführeinrichtung enthält die öffnung P, die durch
eine Düse mit Innenradius r gebildet ist (Innendurchmesser 0,6 mm, Außendurchmesser 0,7 mm, Eindringtiefe in den zylindrischen
Behälter 5 mm), die sich um einen Scheitelwinkel oder Eckwinkel von 15° nach außerhalb des zylindrischen Behälters
(Winkel OJ in Fig. 12) erweitert. Der Winkel (J gemäß Fig. 12
beträgt 30°.
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- se- -
Bei d^iesen Beispielen ist die Zone S^ eine ringförmige
Auslaßöffnung mit Innenradius 0,7 mm und mit Außenradius 1,6 mm (r2 = 0,45 mm). In der Zone S2 sind keine Auslaßöffnungen
vorgesehen.
Temperatur: 20 0C
Zusammensetzung des Eintrittsgases: 10,5 % Argon
89,5 % Helium;
Versorgungs-Hochdruck: 2,7 bar
Niederdruck am angereicherten Austritt: 1,1 bar.
Bei der ersten Beispielsgruppe werden die beiden Isotopen von Argon getrennt, wobei das Helium als Trägergas wirkt.
Der Fall 1 entspricht .der maximalen Trennung, die mittels
den Versuchen erhalten worden ist und der Fall 2 entspricht dem optimalen Verhältnis von Energieverbrauch und Trennleistung,
Fall 1 Fall 2
Mitteldruck am verarmten Austritt 1,55 bar 1,85 bar
reale Hochdruck-Durchflußmenge 0,613 l/s 0,540 l/s
reale Mitteldruck-Durchflußmenge 1,000 l/s 0,703 l/s
reale Niederdruck-Durchflußmenge 0,058 l/s 0,105 l/s
■ U,l % 10,85 %
NABp 4,2 % 4,8 %
*O ' 1,121 1,100
mit NABp Argon-Molenbruch der angereicherten (leichten) Niederdruck-Fraktion,
N-AMP ~ Arson-Molenbruch der verarmten (schweren) Mitteldruck-Fraktion,
dL/= Isotopen-Trennfaktor (angereicherte Niederdruck-Fraktion
gegenüber der Hochdruck-Versorgung).
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Die tatsächlichen oder realen Versuche haben die Ergebnisse der Berechnungen bestätigt. Für die Isotopentrennung
von Uranhexafluorid zeigt die OptimierungVier Rechnungen eine
optimale Konzentration von 1,7 % IXBV und 98,3 % H2* wobei
die vorteilhaften Drücke betragen;Hochdruck; 2,4 bar,
Mitteldruck: 2 bar und Niederdruck: 1,3 bar.
Bei der zweiten Beispielsgruppe ist die Zone S1 eine
ringförmige Öffnung mit Innenradius 0,7 mm und Außenradius 1,3 mm (r? = 0,3 mm) und ist die Zone S? von 8 Öffnungen unter
45 mit 0,5 mm Durchmesser durchsetzt, wobei die Mitten dieser
Auslaßöffnungen 1,45 mm von der Mitte des Deckels beabstandet sind.
Temperatur: 20 0C,
Zusammensetzung' des Eintrittsgases: 13,8 ^ Argon
86,2 % Helium.
Fall 1 und Fall 2 entsprechend den gleichen Optimierungen wie bei der ersten Beispielsgruppe
Hochdruck der Versorgung
Niederdruck am angereicherten Ausgang
Mitteldruck MP0 am Austritt für
Mitteldruck MP1 am Austritt für
reale Hochdruck-Durchflußmenge
Fall 1 | Fall 2 |
2,7 bar | 2,7 bar |
1,1 bar | 1,1 bar |
2,27 bar ' | 2,36 bar |
1,65 bar | 1,85 bar |
0,522 l/s | 0,470 l/s |
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reale zweite Mitteldruck-Durchflußmenge
(MP2)
reale erste Mitteldruck-Durchflußmenge (MP1)
reale Niederdruck-Durchflußmenge 0,09.3 1/s 0,125 1/s
13,9 * IM
NAMp 14,4 % 14,8 ^
NABp 6,85 % 8,6 #
1,083 1,056
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Claims (1)
- Ansprüche1. Vorrichtung zum Abtrennen der Bestandteile eines Gasgemisches, bei der das Gasgemisch durch einen Behälter mit Drehachse strömt, wobei in ihm ein Wirbel erzeugt ist, dessen Achse mit der des Behälters zusammenfällt,dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gasgemisch-Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, 18; 50'; 62, 64, 66) über der gesamten seitlichen Fläche des Behälters (2, 102') verteilt sind, unddaß Abführeinrichtungen für die mit einem der Bestandteile des Gasgemisches verschieden angereicherten Fraktionen (P, W1, W2) an der Achse (22) des Behälters (2, log1) zentriert sind.2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß der Behälter (2, 1021) fest, hohl und im wesentlichen zylindrisch ist, dessen Zylindererzeugende ein Kreis mit Radius a ist und an seiner Mantelfläche mit einem Netz der Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, 18) versehen ist, die das Innere des zylindrischen Behälters (2, 1021) mit einer Druck-Gasgemisch-Quelle (8, 10; 118, 120) verbinden, wobei die Projektion der Achse (A, B, C, D) jeder der Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, 18) auf einem geraden Abschnitt des Zylinders im wesentlichen einen konstanten Winkel dO mit der Tangentialebene(Jtr'/am zylindrischen Behälter." (2, 102') einnimmt und wobei <äie Achse (A, B, C, D) einen im wesentlichen konstanten Winkel β gegenüber der Querschnittsebene einnimmt (Fig. 4),daß der zylindrische Behälter (2, 102') an seinen Enden durch (zwei) Deckel (4, 6; 104T) verschlossen ist,7ÖÖ817/08Ö6ORIGINAL INSPECTED- 26 -daß ein erster Sammler eine erste Fraktion des Gasgemisches sammelt, die durch mindestens eine erste Auslaßöffnung (20, P) in mindestens einem der Deckel (4, 6; 104' ) ausströmt, wobei die erste Auslaßöffnung (20, P) nahe der Achse (22) des zylindrischen Behälters (2, 1021) angeordnet ist, unddaß ein zweiter Sammler das Gas sammelt/ das durch mindestens eine zweite Auslaßöffnung (24, 50, 102, 104, 106, S1, S2) zwischen der ersten Auslaßöffnung (20, P) und dem Rand des Deckels (4, 6; 104') ausströmt.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in den zylindrischen Behälter (2, 102') eingeführte Gasgemisch verschiedene Isotopen einer Uranverbinckmg und/oder ein leichtes Trägergas enthält.4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J>s dadurch gekennzeichnet,daß die Grundmasche des Netzes der Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, 18) auf der Mantelfläche des zylindrischen Behälters (2, 102f ) ein krummliniges Parallelogramm ist, das aus zwei Bögen der kreisförmigen Erzeugenden mit der Länge 2.1Fa/n und aus zwei Segmenten der Erzeugenden mit der Länge b gebildet ist.5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet,daß die Grundmasche des Netzes der Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, I8)auf der Mantelfläche des zylindrischen Behälters (2, 102') eitherummliniges Parallelogramm ist, das aus zwei Bögen der kreisförmigen Erzeugenden mit709817/0908- Off -- 3*der Länge 2 Tfa/n und aus zwei Abschnitten von parallelen Wendeln der Länge c nahe den Enden der Kreisbögen gebildet ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet,daß das Netz der Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, 18) aus zwei durch eine Mittelebene (P') senkrecht zur Achse (22) des zylindrischen Behälters (2, 102') getrennten Teilen besteht, und daß im ersten Teil die Abschnitte der Wendeln Wendeln in einer Wendelrichtung und im zweiten Teil die Abschnitte der Wendeln Wendeln in entgegengesetzter Wendelrichtung entsprechen (Fig. 8).7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet 4&ß die Achsen (A, B, C, D) der Einlaßöffnungen (9. 11, 12, 14, 16, 18 ) in Ebenen senkrecht zur Achse (22) des zylindrischen Behälters (2, 102') angeordnet sind, was einem Winkel jB = 0 entspricht.8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß in einem Teil auf eiia? Seite der Mittelebene (P') senkrecht zur Achse (22) des zylindrischen Behälters (2, 102') der Winkel β so ist, daß die Abschnitte der Achsen (A, B,C,D) der Einlaßöffnungen (9, H3 12, 14, 16, 18, 50') innerhalb des zylindrischen Behälters (2, 102') im Volumen zwischen der Mittelebene (P') und dem dem einen Teil zugeordneten Deckel (4, 6, 104') sind/und daß im anderen Teil die Achsen (A, B, C, D) der Einlaßöffnungen (9, 11, 12, 14, 16, 18, 50) bezüglich der Mittelebene (P') antiparallel zu denen des einen Teils sind.709817/0800- 2-β- -9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz der Einlaßöffnungen (62) durch eine Reihe von zur Erzeugenden des Zylinders parallelen Schlitzen gebildet ist (Fig. 6).10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz der Einlaßöffnungen (64, 66) durch eine Reihe von spiralförmigen Schlitzen gebildet ist, die untereinander parallel sind (Fig. 7).11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet,daß jeder Einlaßöffnung (9, 11, 12, 14, 16,18) eine Gaszufuhr-Zuführleitung (13) mit der Achse (A, B, C, D) zugeordnet ist.12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß die erste Auslaßöffnung (20, P) in jedem Deckel (4, 6; 104f) des zylindrischen Behälters (2, 104') ein ringförmiges Rohr (26, 100) aufweist, das in das Innere des Behälters (2, 102') ragt und dessen Achse mit der Achse (22) des zylindrischen Behälters (2, 102') im wesentliehen zusammenfällt (Fig.10).13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die mittige kreisförmige Auslaßöffnung (20) des Deckels (4, 6; 104' ) umgebende Fläche des Deckels (4, 6; 104') in zwei kreisringförmige konzentrische Zonen (S,, Sp) aufgeteilt ist.14. Vorrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet 4aß die (erste) Zone (24, S^)neben der mittigen kreisförmigen7Q9817/08Ö6Auslaßöffnung (20, P) von kleinen voneinander getrennten Auslaßöffnungen (50) durchsetzt ist.15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die (erste) Zone (S, ) neben der mittigen kreisförmigen Auslaßöffnung (20, P) des Deckels (4, 6; 101I-') eine ringförmige Auslaßöffnung ist (Fig. 10, 11).16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß die (zweite) ringförmige Zone (Sp) keine Auslaßöffnung aufweist.17. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet ,daß die (zweite) ringförmige Zone (Sp) von kleinen Auslaßöffnungen (104) durchsetzt ist.18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Deckel (1O4* ) an dem Ende deszylindrischen Behälters (102') von drei im wesentlichen konzentrischen Zonen gebildet jst,daß deren erste Zone von einer mittigen Auslaßöffnung (P) in der Achse des zylindrischen Behälters (102') mit Radius T1 durchsetzt ist, durch die ein mit einem leichten Isotop angereichertes Gasgemisch entweicht,daß deren zweite Zone (S, ) von einer ringförmigen öffnung der Gröpe rg durchsetzt ist, die die erste, mittige Auslaßöffnung (P) umgibt und durch die ein mit einem schweren Isotop angereichertes Gasgemisch entweicht, unddaß deren dritte Zone (Sp) von mindestens einer Auslaßöffnung (106) durchsetzt ist, durch die ein Gasgemisch entweicht, das im wesentlichen identisch dem zusammengesetzt ist, das in den zylindrischen Behälter (102') durch die seitlichen Einlaßöffnungen eingeführt ist (Fig. 12, IJa, 13b).709817/080619. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Ij5 bis 15, 17, 18, gekennzeichnet durch eine Recyclingeinrichtung (116, 119) zum Wiederumwälzen in das mindestens eine Netz der Einlaßöffnungen in der Wand des mindestens einen zylindrischen Behälters (102') des Gasgemisches, das durch mindestens eine Auslaßöffnung (1θ6) in der mindestens einen dritten Zone (Sp) des mindestens einen zylindrischen Behälters (102') entweicht (Fig, 16).709817/0808
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