DE69100649T2

DE69100649T2 - Mahlwerk für Kernbrennstofftabletten.

Info

Publication number: DE69100649T2
Application number: DE91306634T
Authority: DE
Inventors: Peter Bruce Macalpine; Frederick John Moore; Barry Snelson
Original assignee: British Nuclear Fuels PLC
Current assignee: Sellafield Ltd
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2011-07-23
Also published as: US5178824A; EP0469764B1; ES2046855T3; DE69100649D1; KR920005178A; KR100253839B1; JPH04226861A; EP0469764A2; EP0469764A3; GB9016900D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Mahlwerk für Kernbrennstofftabletten.
Während der Herstellung von Kernbrennstoffen, z.B. Brennstoff aus Uranoxid, bei dem Tabletten (Pellets), die Uranoxid umfassen, zur entsprechenden Größe vermahlen werden, müssen teilchenförmige Rückstände gesammelt werden, damit sie zur weiteren Verarbeitung rückgeführt werden können.
Die FR-A-2088366 beschreibt eine Mahlvorrichtung für Kernbrennstofftabletten, die zum Mahlen der Tabletten (Pellets) ein Räderwalzwerk verwendet. Während des Vermahlens wird ein verflüssigtes inertes Gas eingeblasen, und der teilchenförmige Rückstand wird abgesaugt und auf einem Filter zur weiteren Rezyklisierung gesammelt. Diese Arbeit bezieht sich auch auf den Stand der Technik, der die Verwendung von Wasser während des Vermahlens beschreibt, was zu verschiedenen Nachteilen führt, wie z.B. zu kritischen Zuständen (Wasser wirkt als Kernmoderator für das spaltbare Material im Kernbrennstoff), und es besteht die Notwendigkeit für einen geschlossenen Kreislauf, um den Schlamm zu reinigen, der sich aus dem Mahlvorgang ergibt.
Die US-A-4 348 479 beschreibt eine Vorrichtung zur Reinigung von Bohrschlamm, die mit einem Gefäß ausgerüstet ist, das geneigte Seiten besitzt, und einen Auslaß am Boden, eine Sammelkammer, die einen oberen Einlaß besitzt, der mit dem Bodenauslaß und einem unteren Auslaß, der durch eine untere Verschlußvorrichtung verschließbar ist, in Verbindung steht, Abfühlvorrichtungen zur Feststellung einer Anhäufung der festen Teilchen einer bestimmten Dichte in der Kammer, und einer oberen Verschlußeinrichtung zwischen der Abfühleinrichtung und dem Bodenauslaß, wobei die obere Abschlußeinrichtung und die untere Abschlußeinrichtung auf die Abfühleinrichtung ansprechen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Mahlwerk für Kernbrennstofftabletten parallel angeordnete Mahlräder zum Mahlen der Tabletten, einen Trog, der unterhalb der Mahlräder angeordnet ist, um Flüssigkeit und Teilchen aus den Mahlrädern zu sammeln, einen Auslaß aus dem Trog, der angeordnet ist, um die Flüssigkeit und die Teilchen in ein Gefäß abzuführen, das geneigte Seiten und einen Bodenauslaß besitzt, eine Sammelkammer mit einem oberen Einlaß, der mit dem Bodenauslaß in Verbindung steht, und einen unteren Auslaß, der durch eine untere Abschlußeinrichtung verschließbar ist, Abfühleinrichtungen zur Feststellung einer Anhäufung der Teilchen bei einem vorher festgelegten Niveau in der Kammer, einer oberen Abschlußvorrichtung zwischen der Abfühleinrichtung und dem Bodenauslaß, und Drucklufteinrichtungen zwischen der oberen Abschlußeinrichtung und der Abfühleinrichtung, der oberen Abschlußeinrichtung, der unteren Abschlußeinrichtung, und wobei die Drucklufteinrichtungen auf die Abfühleinrichtung so ansprechen, daß die Teilchen entfernt werden, wenn das vorher festgelegte Niveau erreicht worden ist, einen Rückführungskreislauf für die an einem Ende der geneigten Seiten des Gefäßes gesammelten Flüssigkeit, und einen Auslaß an den Mahlrädern, und eine Pumpeinrichtung zur Zirkulation der Flüssigkeit im Gefäß durch den Rückführungskreislauf.
Wünschenswerterweise ist ein Filtrationskreislauf mit dem Gefäß verbunden, um die Flüssigkeit im Gefäß durch eine Filtereinrichtung, vorzugsweise eine Querstrom-Filtereinrichtung, zu leiten.
Vorzugsweise wird eine teilchenförmige Beschichtung, die U&sub3;O&sub8; umfaßt, an der Einlaufstelle des Querstromfilters angebracht.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, worin bedeuten:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Mahlwerks und der Sammelvorrichtung zur Herstellung von Kernbrennstoffen;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer modifizierten Form der Vorrichtung der Fig. 1, und
Fig. 3 zeigt die Darstellung eines Teilabschnittes eines Filterelements der Fig. 2.
In den vorstehenden Figuren haben gleiche Teile die gleiche Bezifferung.
Fig. 1 zeigt eine Sammelvorrichtung 10 zur Sammlung von Teilchen aus einem Mahlwerk 12. Die Sammelvorrichtung 10 umfaßt ein Gefäß 14 mit geneigten Seiten 15, die sich von einem Auslaß 16 nach oben erstrecken, der an einer Seite mit einem oberen Ventil 17 verbunden ist. Eine röhrenförmige aufrecht stehende Sammelkammer 18 ist an ihrem oberen Ende mit der anderen Seite des oberen Ventils 17 verbunden, und ist an ihrem unteren Ende durch ein unteres Ventil 22 verschließbar. Ein Ultraschall-Sensor 24 ist genau unterhalb des oberen Ventils 17 angebracht, um das Teilchenniveau an dieser Stelle in der Kammer 18 zu überwachen, und ein Einlaß für komprimierte Luft 25 in die Kammer 18 ist zwischen dem Sensor 24 und dem oberen Ventil 17 angeordnet. Ein Überlauf 26 befindet sich in der Nähe des oberen Endes des Gefäßes 14, und ein Rückführungskreislauf 28, der eine Pumpe 30 umfaßt, ist zwischen den geneigten Seiten 15 mit einer Stelle oberhalb des Mahlwerkes 12 verbunden.
Das Mahlwerk 12 umfaßt parallel angeordnete Mahlräder 34 bzw. 35, die oberhalb eines Troges 36 angeordnet sind, der einen Bodenauslaß 38 besitzt, der so angeordnet ist, daß er in das Gefäß 14 ausführt.
Im Betrieb werden die Kernbrennstofftabletten 40 (z.B. Uranoxid) zwischen und entlang der Mahlräder 34, 35 eingespeist, um einen gewünschten Durchmesser der Tabletten (Pellets) 40 zu ergeben. Der Rückführungskreislauf 28 führt Wasser über die Mahlräder 34, 35, und das Wasser zusammen mit den Teilchen 42 (z.B. 1 bis 4 um) fällt in den Trog 36 und fließt von dort durch den Auslaß 38 in das Gefäß 14. Wenn das obere Ventil 17 offen ist und das untere Ventil 22 geschlossen, fallen die Teilchen 42 in die Kammer 18 und lagern sich dort ab, während das Wasser durch den Rückführungskreislauf 28 rezirkuliert wird, und Wasser, das durch den Überlauf 26 fließt, wird gesammelt und dann in das Gefäß 14 zurückgeführt.
Die Teilchen 42 sammeln sich allmählich als Schlamm 44 in der Kammer 18 an, bis sie ein Niveau erreichen, bei dem sie durch den Sensor 24 erfaßt werden. Das obere Ventil 17 wird dann geschlossen und das untere Ventil 22 geöffnet, und komprimierte Luft während eines kurzen Zeitraums durch den Einlaß 25 eingeführt, um den Schlamm 44 aus dem Boden der Kammer 18 auszuführen. Das untere Ventil 22 wird dann geschlossen und das obere Ventil 17 geöffnet, um den Sammlungszyklus in der Kammer 18 zu wiederholen.
In der in der Fig. 2 gezeigten Modifikation ist die Sammelvorrichtung 50 in vielerlei Hinsicht identisch mit der Sammelvorrichtung 12 der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß anstelle des Rückführungskreislaufs 28 der Fig. 1 ein Filtrationskreislauf 52 verwendet wird. Der Filtrationskreislauf 52 umfaßt ein Auslaßrohr 54 aus dem Gefäß 14, das mit einer Pumpe 56 verbunden ist, die so angeordnet ist, um zu einem Querstromfilter 58 abzuführen. Ein Auslaß 60 für ein Reinwasser-Filtrat aus dem Filter 58 ist angeordnet, um dieses zwischen die Mahlräder 34, 35 abzuführen, während ein Durchfluß 62 aus dem Filter 58 in das Gefäß 14 oberhalb des Auslaßrohres 54 zurückgeführt wird. Als Gegebenenfallsmaßnahme kann ein Spülrohr 66 (in einer gestrichelten Linie dargestellt) zwischen dem Durchfluß 62 und der Wand des Troges verbunden sein, um dazu beizutragen, die Teilchen aus dem Trog 36 in das Gefäß l4 zu spülen.
Um ein rasches Blockieren des Filters 58 durch die Teilchen 62 zu verhindern, kann eine Anfangsmenge von teilchenförmigem U&sub3;O&sub8; bei 68 eingeführt werden, um eine permeable Beschichtung 70 (vgl. Fig. 3) an der Einlaufseite des Filterelements 72 des Filters 58 zu bilden. Zum Beispiel wurde teilchenförmiges U&sub3;O&sub8; mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 45 und 90 um in einer Menge von ca. 229 g in 30 l Wasser, gemischt mit U&sub3;O&sub8; mit einer Teilchengrößenverteilung von 1 bis 45 um in einer Menge von ca 50 g in 30 l Wasser, als geeignet gefunden, um eine wirksame Beschichtung bereitzustellen.
Ein geeignetes Querstromfilter 58 kann z.B. erhalten werden von:
Fairy Microfiltrex Limited
Fareham Industrial Park
Fareham
Hampshire
PO16 8XO
United Kingdom
Ein geeigneter Sensor 24 zur Überwachung einer Schlammphasen-Grenzfläche kann z.B. erhalten werden von:
Bestobell Mobrey
190-196 Bath Road
Slough
Berkshire
SL1 4DN
United Kingdom
Es ist einzusehen, daß der Sensor Teil eines Kreislaufs zum automatischen Betrieb des oberen Ventils 17, des unteren Ventils 22, und des Lufteinlasses 25, die auf Signale des Sensors ansprechen, bilden kann.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung von oxidischen Kernbrennstoffen beschrieben wurde, kann die Erfindung auf alternative Kernbrennstoffe angewendet werden.
Obgleich Abschlußeinrichtungen in Form von Ventilen (z.B. eines Kugelventils) im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, ist es ersichtlich, daß alternative geeignete Abschlußeinrichtungen vorzugsweise verwendet werden können, um einen relativ klaren axialen Weg für die Abführung des Schlammes 44 zu ergeben.

Claims

1. Mahlwerk für Kernbrennstofftabletten (40), umfassend parallel angeordnete Mahlräder (34, 35) zum Mahlen der Tabletten (40), gekennzeichnet durch einen Trog (36), der unterhalb der Mahlräder (34, 35) zum Sammeln von Flüssigkeit und Teilchen (42) von den Mahlrädern (34, 35) angeordnet ist, einen Auslaß (38) aus dem Trog (36), der angeordnet ist, um die Flüssigkeit und die Teilchen (42) in ein Gefäß (14) abzuführen, das geneigte Seiten (15) und einen Bodenauslaß (16) besitzt, eine Sammelkammer (18) mit einem oberen Auslaß, der mit dem Bodenauslaß (16) kommunizierbar ist, und einen unteren Auslaß, der durch eine untere Abschlußeinrichtung (22) verschließbar ist, Sensoreinrichtungen (24) zur Bestimmung einer Anhäufung der Teilchen (42) bei einem vorher festgelegten Niveau in der Kammer (18), oberen Abschlußeinrichtungen (17) zwischen der Sensoreinrichtung (24) und dem Bodenauslaß (16), und Drucklufteinrichtungen (25) zwischen der oberen Abschlußeinrichtung (17) und der Sensoreinrichtung (24), wobei die obere Abschlußeinrichtung (17), die untere Abschlußeinrichtung (22), und die Drucklufteinrichtung (25) auf die Sensoreinrichtung (24) so ansprechen, daß die Teilchen ausgestoßen werden, wenn das vorher festgelegte Niveau erreicht worden ist, einen Rückführungskreislauf (28, 52) für Flüssigkeit, der an einem Ende mit den geneigten Seiten (15) des Gefäßes (14) verbunden ist und einen Auslaß an den Mahlrädern (34, 35) besitzt, und eine Pumpeneinrichtung (30, 56) zur Zirkulation der Flüssigkeit in dem Gefäß (14) durch den Rückführungskreislauf (28, 52).

2. Mahlwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführungskreislauf (52) eine Querstromfiltereinrichtung (58) umfaßt, wobei die Filtereinrichtung (58) einen Filtratauslaß (60) besitzt, der so angeordnet ist, um zwischen die Mahlräder (34, 35) abzuführen.

3. Mahlwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (58) einen Durchflußauslaß (62) besitzt, der so verbunden ist, um in das Gefäß (14) abzuführen.

4. Mahlwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (58) einen Durchflußauslaß (62) besitzt, der so angeordnet ist, um in den Trog (36) abzuführen.

5. Mahlwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine teilchenförmige Beschichtung (70) an der Einlaufseite der Filtereinrichtung (58) appliziert ist, um ein schnelles Blockieren der Filtereinrichtung (58) durch die Teilchen (42) aus dem Gefäß (14) zu verhindern.

6. Mahlwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmige Beschichtung (70) U&sub3;O&sub8; umfaßt.

7. Mahlwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmige Beschichtung (70) teilchenförmiges U&sub3;O&sub8; mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 45 und 90 um in Mischung mit U&sub3;O&sub8; mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 1 und 45 um umfaßt.

8. Mahlwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmige Beschichtung (70) mit dem U&sub3;O&sub8; mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 45 und 90 um in einer Menge von ca. 229 g in 30 l Wasser gemischt mit dem U&sub3;O&sub8; mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 1 und 45 um in einer Menge von ca. 50 g in 30 l Wasser appliziert wurde.

9. Mahlwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß (68) für das Wasser und die U&sub3;O&sub8;-Mischung zwischen dem Gefäß (14) und der Filtereinrichtung (58) vorgesehen ist.