JP2004525052A - フィルターの目詰まり除去方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は六フッ化ウランUF6を粉末状のオキシフッ化ウランUO2F2に転換する反応器(2)を含む酸化ウラン製造プラントに関する。反応器(2)のシェルの上部に固定した管状フィルター(10)の垂直軸(10’)を有する円筒状ろ過壁(12)を通って反応器(2)から生成した気体状のフッ化水素酸が排気される。フィルター(10)はオキシフッ化ウラン粉末を排気気体から分離する。各フィルター(10)の円筒状の壁(12)に不活性気体を定期的に内部にジェット注入して、フィルター(10)の壁(12)を逆洗浄する。フィルター(10)の円筒状の壁(12)の軸(10’)に沿って、300m/sより大きい速度でかつ1秒より短い期間不活性気体を注入する。好ましくは、逆洗浄不活性気体をマニホールド(11)中に配置したノズル(28)によってフィルター(10)のシェル(12)へ注入し、ノズルはフィルター(10)の出口で排気された気体を回復し、フランジ(29)を通る開口によって形成されたベンチュリー(30)の軸と一致して配置され、フランジは平板(9)上でフィルター(10)を支持し固定し、平板は気体回復マニホールド(11)を反応器(2)の内部空間から分離する。
【選択図】図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、六フッ化ウランから酸化ウランを製造するプラントのフィルターの目詰まりを除去する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
放射活性アイソトープを有する核燃料として使用するウランを濃縮するプラントから生じる気体状六フッ化ウランUF6から酸化ウランを製造する乾式法を実施する酸化ウランの製造プラントは公知である。
現在最も満足すべきものでありかつ最も広範な態様である工業的な態様において、乾式転換法と言われる、六フッ化ウランから酸化ウランを製造する方法を実施するこれらのプラントは、全体として垂直な配置である反応器を含み、該反応器に六フッ化ウラン、蒸気及び希釈用の窒素が200℃〜300℃で導入され、以下の加水分解反応によって六フッ化ウランUF6がオキシフッ化ウランUO2F2に転換される:
UF6+2H2O→UO2F2+4HF
加水分解反応により六フッ化水素酸がオキシフッ化ウランに転換して気体状のフッ化水素酸HF及び粉末形態のオキシフッ化ウランUO2F2が生じる。
【0003】
オキシフッ化ウランUO2F2は落下して反応器の底に沈積し、それをフィードスクリューで集めて回転炉の供給口に移送し、回転炉でオキシフッ化ウランUO2F2がウラン酸化物UO2+x、すなわち回転炉における転換を実施する条件に従って酸化物のO/U比率が2.03〜2.66の間で変化する化学量論的な量を越えた組成を有するウラン酸化物UO2に転換される。
フッ化水素酸HFはろ過ユニットを通って六フッ化ウランの転換反応器の上部部分から排出され、転換反応器の上部部分から吸引されるN2及びH2Oのような気体との混合物中の気体状フッ化水素酸によって移送されるオキシフッ化ウラン粉末UO2F2を該ろ過ユニットは保持する。
一般に、反応器の上部部分に配置した少なくとも二つのろ過ユニット又はブロックを使用し、これらのユニット又はブロックを通してフッ化水素酸を含む気体が排出される。
【0004】
それぞれのろ過ユニットは排気マニホールド又はヘッドを含み、これらは管を介して転換反応器の外部でプラントと結合しており、該プラントは、ホットボックス中に配置した気体輸送プラントの下流の反応器の外部に設けた安全フィルターに向け、かつフッ化水素酸を回収するユニットに向けて気体を輸送することができる。
転換反応器の内部では、ろ過ユニットは一組のフィルター又はフィルターカートリッジを含み、それぞれは転換反応器の上部部分において反応器の軸に垂直に配置した全体として円筒状の形態のろ過壁を含む。
それぞれのろ過ユニットのフィルター又はろ過カートリッジは、水平に配置したろ過ユニットの平板上に上部フランジを介して載置し又は固定されており、かつオキシフッ化ウランを形成する化学反応が生じている反応器の内部空間から該マニホールド又はヘッドを分離している。
【0005】
ある程度オキシフッ化ウラン粉末を担持した気体はろ過カートリッジの外部表面と接触し、次いでオキシフッ化ウラン粉末を分離した後、ろ過カートリッジの壁を通過し、ろ過ユニットのヘッドに入る。ろ過ユニットの外壁によって阻止されたオキシフッ化ウラン粉末は、反応器の底に重力によって落下することができ、そこでフィードスクリューで粉末を集めて移送する。
ろ過カートリッジの管状ろ過壁は、一般的には圧縮しかつ焼成した粒子又は繊維から成り、フッ化水素酸を含む気体の通過を許容する孔を有し、孔の大きさはオキシフッ化ウラン粒子の大きさより小さいので、気体によって移送することができる固形粒子の全てを阻止する。
粉末形態のオキシフッ化ウラン粒子のいくらかはカートリッジの管状壁の外部表面に沈着して、プラントの運転中フィルターは次第に目詰まりを起こす。フッ化水素酸と気体の混合物がフィルターの壁を通過することによって圧力が次第に低下し、この圧力低下はプラントの連続運転と両立しない。
従って、ろ過カートリッジの壁の目詰まりを定期的にかつ充分高頻度で除去する必要がある。
【0006】
フッ化水素酸を含む気体が流れる方向に関して逆方向に、窒素のような不活性な目詰まり除去気体をろ過カートリッジ内部に注入することにより、目詰まり除去を行う。
目詰まり除去窒素を0.25MPa(2.5バール)の超過圧力下、約130℃でろ過カートリッジ中に注入する必要があり、ここで転換反応器中の温度は約300℃、反応器出口における気体の温度は約200℃〜300℃である。
貯蔵タンク中に含まれている目詰まり除去窒素は、転換反応器の上に配置した気体輸送プラントを介してろ過ユニットに輸送される。気体輸送プラントは、内部温度が約150℃である加熱した室内に配置される。
加熱した室内にバルブ、特に三方バルブを配置することによって、一方では、ろ過ユニットが正常に運転されている局面においてフッ化水素酸を含む気体を安全フィルター及び回収プラントへ通過させることを可能とし、他方では、目詰まりを除去する局面において気流と逆方向へ目詰まり除去窒素を通過させることを可能とする。
【0007】
バルブは高温に耐えるものであり、その温度の上限でバルブが作動するので、バルブの使用及びその保守は複雑でかつ費用がかかる。
プラントの連続運転を可能とするために、ろ過ユニットの一つについて目詰まり除去を行う一方、別のろ過ユニット単独で反応器中に生成したフッ化水素酸を含む気体を排出する。その結果、目詰まりを除去する局面で、運転中の残りのろ過ユニットは通常の運転時の気流のほぼ2倍の気流を排出する必要がある。さらに、転換反応器の内部に第2のろ過ユニットまで輸送される目詰まり除去窒素の流れは排気されなければならず、このことにより運転中に残りのろ過ユニットにより排気されなければならない気流が増加する。
六フッ化ウランの転換反応器におけるろ過ユニットの公知の態様において、それぞれのろ過ユニットは8個のろ過カートリッジを含み、これらのカートリッジは水平板の平面に配置され、平板はフィルターを支持しフッ化水素酸を回収するヘッドを反応器の内部空間から分離する。
【0008】
ヘッドの中央部分に配置した領域、すなわちフィルター支持平板の中央部分の直上において、フッ化水素酸を含む気体を排気する管を通して目詰まり除去窒素をヘッドへ注入する。その結果、板の中央部分及び該中央部分によって担持されたフィルターに向けられた目詰まり除去窒素のジェットが、中央部分に配置されたフィルターの目詰まり除去を優先的に行う。これらのフィルターの目詰まりが完全に除去される一方、ろ過ユニットを支持する平板の周辺に配置されたフィルターの目詰まり除去は充分ではない。これらのフィルターは次第に汚れ、圧力が増加しかつ転換プラントの運転が妨げられて、有効に目詰まり除去が行われる中央部に配置したフィルターを気体が優先的に通過する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、六フッ化ウランから酸化ウランを製造するプラントの少なくとも一つのフィルターの目詰まりを除去する方法を提供することであり、反応器中に気体状六フッ化ウランUF6及び蒸気が注入され、粉末形態にあるオキシフッ化ウランUO2F2及び気体状のフッ化水素酸HFが形成され、気体状フッ化水素酸HFを含む気体によって移送されたオキシフッ化ウランUO2F2が反応器の出口において、反応器の出口部分に配置されフィルターの垂直軸方向に配置された管状のろ過壁を有する少なくとも一つのフィルターを含む少なくとも一つのろ過ユニットで分離され、かつ反応器の外部にフッ化水素酸が排気されることを本方法は含み、フッ化水素酸の流れと逆の方向に向けてフィルター中に注入された窒素のような不活性気体の気流によって、沈着したオキシフッ化ウラン粒子を、フィルターの壁から分離することからフィルターの目詰まり除去が成り、気体を輸送する簡単な手段及び少量の不活性な目詰まり除去気体によって目詰まりの除去が行われるフィルターが配置されているろ過ユニットの運転を継続することによって、本方法は効率的な目詰まり除去の実施を可能にする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本目的のために、フィルターの壁の軸に沿って、300m/sより大きな速度で1秒より短い期間不活性気体をジェットの形態で注入する。
本発明をよりよく理解するために、乾式転換法による酸化ウランの製造プラント及び本発明の方法の実施を可能にする目詰まり除去装置を、例として添付の図面を参照し、先行技術による目詰まり除去方法の実施を可能にする装置と比較して、記載する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、一般に符号1で示される酸化ウラニウムの製造プラントを示しており、六フッ化ウランをオキシフッ化ウランに転換する反応器2及びオキシフッ化ウランを酸化ウランに転換する回転炉3を含む。
反応器2は一般に垂直に配置されたエンクロージャーを含み、そこから管5が出ており、該管は窒素のような不活性気体であってもよい希釈気体と試薬気体UF6及びH2Oを反応器2のエンクロージャーの内部に注入するためのものである。
六フッ化ウランUF6の蒸気による加水分解は反応器2の内部で生じ、反応器2の底に落下するオキシフッ化ウランの粉末を形成し、これは移送スクリュー4で集められ、移送スクリューは反応器2で形成された粉末固形形態にあるオキシフッ化ウランを回転炉3に移送し、炉中でオキシフッ化ウランは酸化ウラン(主としてUO2)に転換される。
【0012】
六フッ化ウランの加水分解反応により反応器2中で気体状のフッ化水素酸HFが生成し、気体状のフッ化水素酸は二つの垂直な回収管7によって六フッ化ウラン転換反応器2の外部へ排気され、回収管7のそれぞれは反応器2のろ過ユニット8に連結している。記載した特定の態様では、それぞれのろ過ユニット8は8個の10のようなろ過カートリッジを含み、カートリッジは反応器2の内部で反応器の出口部分において垂直軸に沿って配置された管状のろ過壁を含む。
図2及び3から詳細に理解できるように、各ろ過ユニット8のろ過カートリッジ10はろ過ユニットの水平な平板9に固定されており、平板にはろ過カートリッジ10の通り抜け管が通っており、かつ平板は回収管7が出るろ過ユニットのマニホールド又はヘッド11を反応器2の内部空間から分離している。ろ過ユニット8のろ過カートリッジ10又はフィルターのそれぞれは、平板9の上部表面に固定フランジを介して密封するように固定されている。それぞれのろ過カートリッジ10は反応器2の内部にある末端で閉鎖されており、かつろ過ユニットのヘッド11に出ている反対の末端で開いている。
【0013】
このようにして気流は、ろ過カートリッジ10のろ過壁を通って、反応器2のエンクロージャーから気体回収管7と連結しているヘッド11に通過しなければならない。
図2から分かるように、ろ過カートリッジのろ過壁12を通る気流13は、壁12の孔を通過することができないオキシフッ化ウラン粉末から分離される。しかしながら、いくらかのオキシフッ化ウラン粉末はろ過カートリッジ10の壁12に沈着して、反応器の運転中にろ過カートリッジが次第に目詰まりを起こす。
図4は先行技術によるプラントの、一方では試薬気体と希釈気体を反応器2に供給する手段を反応器2中で生成したか又は存在する気体を除去する手段と共に、他方では反応器2のろ過ユニット8のろ過カートリッジ10の目詰まりを除去することができる手段を模式的に示している。
【0014】
反応器2は二つのろ過ユニット8を含み、図3から分かるようにユニットのそれぞれがろ過ユニットの横断面に配置した8個のろ過カートリッジを含み、ここで図3ではろ過ユニット8のろ過カートリッジを固定する平板9にろ過カートリッジを支持しかつ固定するための部品の配置を示している。本質的に矩形の平板9は、ろ過カートリッジのための8個の打ち抜いた開口部を含み、それぞれの開口部の中に上部末端に固定されたフランジ14によってろ過カートリッジが置かれる。8個のろ過カートリッジの8個の打ち抜いた開口部を1つの中央列及び2つの外部列に沿って平板9上に配置し、中央列は2つのカートリッジを含みその軸は平板9の中心面にあり、外部列は3つのカートリッジを含み中央列の両側に配置され、その軸は中央列の軸を含む中心面に平行な二つの面にある。平板9はろ過ユニットのヘッド11をその下部部分で閉鎖し、気体回収管7がろ過ユニットの垂直軸に沿って配置されて平板9の中央部分の直上、中央列に配置した2つのろ過カートリッジの排出部の間に出る。
【0015】
図4に、先行技術による、気体を排出する手段とろ過ユニットのフィルターの目詰まりを除去する手段と共に、六フッ化ウランをオキシフッ化ウランに転換する反応器2の上部部分が示されている。平行に配置されかつそれぞれがフッ化水素酸を含む気体を反応器2の外部へ排気する管7を含む二つのろ過ユニット8が、反応器2の上部部分に配置されている。室内の温度を約150℃に維持できる加熱用抵抗器16と絶縁壁を含む加熱室15が、反応器2の上に配置されている。
2つの三方バルブ17は室15内に配置され、それぞれが第1路17aと管17’を介してろ過ユニット8のろ過ユニットのヘッド11から出る排気管7に連結しており、かつ第2路17bと管17”によって補助フィルター18に気体を排気する管19に連結している。
三方バルブ17の第3路17cは、分離バルブ21’が配置された管21を介してタンク20に結合しており、該タンクは先行技術に従う方法でろ過ユニット8のフィルター10の目詰まりを除去するのに使用することができる加圧した窒素を含み、該先行技術による方法を以下に簡単に述べる。
タンク20は0.25MPa(2.5バール)の圧力でかつ加熱抵抗器22で130℃に加熱した窒素を含む。
【0016】
転換反応器2の正常な運転中は、六フッ化ウランUF6、蒸気及び希釈窒素を管15を介して反応器2に導入する。
反応器2中でオキシフッ化ウランUO2F2とフッ化水素酸HFが生成し、フッ化水素酸は2つのろ過ユニット8の出口に管7で移動され、ろ過ユニットは三方バルブ17に連結し、三方バルブは制御回路23によって制御されている。次いでバルブ17を制御して三方バルブの第1路及び第2路へ酸性気体を流して補助フィルター18に輸送し、次いで回収する。
図4に示されたプラントを使用して実施することができる先行技術に従う目詰まりの除去方法は、“オフライン”方法として知られており、すなわち目詰まりを除去するろ過ユニットが回路の外に置かれている方法である。これを実施するために、目詰まりを除去するろ過ユニットの三方バルブ17を制御して三方バルブ17の第1路と第3路を連結する。その結果、目詰まり除去されているろ過ユニット8及び対応する排気管7によって、反応器2で生成した気体をこれ以上排気することができない。
窒素供給ラインの分離バルブ21’を開けて、130℃の温度の加圧した目詰まり除去窒素のジェットを、連結管17’及び目詰まり除去を行うろ過ユニット8の排気管7へ供給することによって行われる。
【0017】
ろ過ユニットの平板9の中央部分に配置したろ過カートリッジの直上にあるろ過ユニットのヘッド11に目詰まり除去窒素を注入する。その結果、ろ過ユニットの2つの中央ろ過カートリッジを十分に目詰まり除去することができ、一方他の6個のカートリッジは部分的に目詰まり除去される。
さらに、ろ過ユニットの目詰まりを除去するためには、約0.5秒間、窒素タンクの分離バルブを開放することによって行う目詰まりの除去の際、相対的の多くの、一般的には約50リットル(常圧下で)の目詰まり除去窒素をろ過ユニットに注入する必要がある。
その結果、目詰まり除去中に依然として作動している第2のろ過ユニットが、反応器2で生成した気体の全てだけでなく第1のユニットに注入された目詰まり除去窒素の追加流も排気しなければならず、これにより反応器中に一般的な超過圧力が生じる。
【0018】
従って、先行技術の公知の方法では、ろ過ユニットの中央部分から離れたフィルターの目詰まり除去に関する効率が低下していた。
さらに、ろ過単位の目詰まり除去を“オフライン”で行うと、第2のろ過ユニット及びフッ化水素酸を含む気体を排気するための対応する回路の正常ではない作動が必要となる。
本発明に従うと新しい目詰まり除去方法が提供され、該方法により目詰まり除去中に目詰まり除去を行っているろ過ユニットの運転を維持することができる。
このような方法を“オンライン”法という。
図5及び6は、本発明に従う方法の実施を可能にする目詰まり除去装置を取り付けた、六フッ化ウランをオキシフッ化ウランに転換する反応器のろ過ユニットを示す。
【0019】
図5及び6に示したプラントの要素について図1〜4に対応する場合は同じ符号を付した。
図5及び6に示したプラントのろ過ユニット8は、図2及び3に関して述べたろ過ユニットと同様な方法で製造される。これらのろ過ユニットはそれぞれ、ろ過カートリッジのための打ち抜いた開口が横切っている平板9によって支持される8個のフィルター又はフィルターカートリッジを含み、気体回収管が出ているろ過ユニットのヘッド又はマニホールドを、ろ過カートリッジが導入される反応器2の内部空間から、平板9が分離している。
転換反応器2が正常運転の場合、気体状フッ化水素酸及び他の気体(蒸気、水素等)は、矢印13で示されるようにろ過カートリッジ10の多孔質壁12を通って反応器の内部空間に移動し、粉末形態のオキシフッ化ウランの粒子13’は反応器2の底に落下する。しかしながら、ろ過カートリッジの壁12の目詰まりが次第に生じ、このためカートリッジの定期的な目詰まり除去が必要となる。
【0020】
本発明に従うと、ろ過カートリッジ10のそれぞれの軸に沿って輸送した目詰まり除去窒素の、音速における一又は複数の非常に短い連続的なジェットによって、目詰まり除去が行われる。目詰まり除去が行われるろ過ユニットの運転を維持しつつ目詰まり除去窒素を注入する、すなわち、ろ過ユニットのヘッド11に連結する管7を通る排気のためにろ過ユニットを通るフッ化水素酸と気体の混合物の通過を維持しつつ、窒素を注入する。
ろ過ユニット8のヘッド11は、反応器2の内部空間からヘッド11を分離する平板9の上に、平板9の上に止まるフランジ25’を介して平行配置で固定されている。ねじとボルトの組合せ26により、ヘッドの壁25のフランジ25’、フィルター10を支持する平板9の周辺部及び反応器2の壁の上部をはめ込んだフランジ2’を相互に固定しかつ係止することが可能となる。平板9の両側に相互に係止したフランジの間に密封体を挿入する。平板11の壁25は目詰まり除去窒素を注入するための8個のノズル28の一組を有しており、それぞれがろ過カートリッジ10の軸10’に沿っている。ノズル28のそれぞれを管27によって目詰まり除去窒素を配分する一組のソレノイドバルブ24のうちの一つのソレノイドバルブに連結させることができ、これらのバルブはろ過ユニット8の上で支持に固定されている。
【0021】
目詰まり除去窒素を注入するノズル28のそれぞれはろ過カートリッジ10に関連しており、ろ過カートリッジの軸10’に沿ってノズル28の軸が向くように配置されており、ノズル28の注入末端がフランジ29の上面のわずか上にあり、フランジ29はろ過カートリッジ10をヘッド11の平板9の上面に固定しかつ支持している。
ノズル28の管は円筒形又は収束−拡散型であることができ、ノズルを直接流れに逆らってヘッド11中に配置しかつ開口部30に関して共軸の位置に配置することができ、該開口部30はろ過カートリッジ10の支持フランジ29を通ってベンチュリーを形成し、すなわち非常に短い期間ノズル28に加圧下に輸送された目詰まり除去窒素のジェットをさらに加速する収束−拡散管を形成する。従って、目詰まりの除去は、音速、すなわち音速に本質的に等しいか又はそれよりわずかに速い速度のパルス化したジェットによって行われる。
変形した態様では、ノズルをろ過カートリッジの内部に挿入し、ろ過カートリッジの半ばの中央領域に配置することができる。こうしてろ過カートリッジへの洗浄気体ジェットの浸透を確実にすることができる。
【0022】
図7、8及び9に関して、ろ過ユニットの目詰まり除去ノズル28への種々の供給方法を述べることとする。目詰まり除去ノズルへの供給システムの別の変形により、一群で又は個別に目詰まり除去ノズルへ供給することが可能になる。従って、それぞれのろ過カートリッジに対する個別のノズルである目詰まり除去ノズルに、選択した供給システムに従って同時に又は順次に供給することができる。
ノズル28とベンチュリー30から成るろ過カートリッジの目詰まりを除去する手段を構成しかつ運転する典型的な条件を以下に述べる。
収束−拡散管を有するノズルに関して、ノズルの首部の直径は約10mmである。拡散部分の開口角度は5〜15°、例えば約10°であることができる。
目詰まりの除去の頻度は反応器の圧力低下の増加に従って決まり、管27によってノズル28に連結している目詰まり除去バルブ24の開放期間は、0.1〜0.5秒の間、例えば0.14秒又は0.2秒であることができる。
【0023】
窒素貯蔵タンクにおける目詰まり除去窒素の超過圧力は0.2〜1MPa(2〜10バール)、好ましくは約0.6MPa(6バール)である。
窒素の圧力が0.6MPa(6バール)でノズルのオリフィスが約10mmである場合、それぞれの目詰まり除去装置に注入される窒素の容量は、期間が0.14秒であれば10リットル、期間が0.2秒であれば15リットルである。それぞれの目詰まり除去操作に際してパルス化したジェットによって注入される目詰まり除去窒素の容量が、先行技術による目詰まり除去操作の間に注入される容量より本質的に少ないことに留意すべきである。
ベンチュリー30の出口において注入する気体ジェットの速度が330m/sを越えるようにノズルを製造し、これによってジェットが音速の領域に存在する。
使用するフィルターの型及び転換プラントの運転様式に従って、パルス化したジェットの特徴的なパラメーター、すなわちその速度及びその期間は上記の値と異なることができる。
【0024】
しかしながら、全ての場合において、ろ過カートリッジの入口における目詰まり除去ジェットの速度は300m/sより大きくかつ音速におけるジェットの注入期間は1秒より短い。
上記したように、ノズル、従って目詰まり除去管に、図7、8及び9に関して記載した異なる方法で供給することができる。
図7、8及び9において、対応する要素は同じ符号を有し、かつ図7、8及び9並びに図4に示された対応する要素には同じ符号を付してある。
全ての場合において、本発明に従う方法の範囲内において使用するプラントは、蒸気、水素及び希釈窒素と混合したフッ化水素酸を排気する手段及び図4に関して、先行技術に記載されたものより簡単である目詰まり除去窒素の配分手段を含む。
図7において、図5及び6に関して先に説明した本発明に従う目詰まり除去プラントのノズル28に目詰まり除去窒素を配分する一組の手段が示されている。
【0025】
図7に示した窒素を配分する手段を、プラントの各ろ過ユニットのろ過カートリッジ10のそれぞれを順次目詰まり除去するためのノズル28のそれぞれに窒素を順次配分できるように製造する。
ろ過ユニットのフィルターの目詰まり除去ノズル28の全てに、又はろ過ユニットのいくつかのフィルターのみ(例えばフィルターの半数)に同時に供給することが可能になる窒素配分手段の2つの変形例が、図8及び9にそれぞれ記載されている。
図7に示されているように、ノズル28に窒素を配分する手段は、直径が大きな絶縁管から成る窒素タンク31を含む。
20〜30リットルの容量を有する窒素タンク31は、0.2〜1MPa(2〜10バール)、例えば0.6MPa(6バール)の圧力及び約130℃の温度であることができる窒素を含む。ホース32を介してノズル28に供給する管27のそれぞれに窒素を配分するソレノイドバルブ24を、タンク31を形成する管の一方の側に配置する。
【0026】
図7に示された態様に示されているのは、2つのろ過ユニットのフィルターの目詰まりを除去する16のノズルの一つにそれぞれの1つが関連している16のソレノイドバルブ24である。それぞれのソレノイドバルブ24は管33を介して窒素タンク31に連結しており、管33には手動の停止バルブ34が配置され、窒素タンクの一又は複数のバルブを任意に分離することができる。
ソレノイドバルブ24を自動的に順次制御して、予め定めた期間、例えば0.1〜0.5秒の間、ノズル28のそれぞれに順次目詰まり除去窒素を供給することができる。
【0027】
図8に示された配分手段の態様では、手動の停止バルブ37aが配置された管37によって窒素タンク31と連結している単一のソレノイドバルブ36(又は36’)が、窒素をマニホールド35(又は35’)に供給し、ろ過ユニットの8個の目詰まり除去ノズル28に供給する管27がホース38によって該マニホールドに連結している。2つのろ過ユニットのフィルターの目詰まり除去ノズル28に窒素を2つのソレノイドバルブ36及び36’から供給し、それぞれがろ過ユニットに関連し、これらのバルブの開放を順次制御して、順次マニホールド35及び35’のそれぞれに供給する窒素を制御する。
図9に第2の態様に従う窒素の配分手段が示され、該態様は、2つのろ過ユニットのそれぞれに対して2つのソレノイドバルブ36a及び36b(又は36’a及び36’b)を含み、それぞれのソレノイドバルブがマニホールド35a及び35b(又は35’a及び35’b)と連結し、ろ過ユニットの4個のフィルターの4個のノズル28の管27がホースを介して該マニホールドに連結している。従って配分装置は、自動的に順次制御してろ過ユニットの各組の4個のフィルターについてフィルター10の目詰まりを除去することができる4個のソレノイドバルブを含む。
【0028】
より一般的には、オキシフッ化ウランを生産できる反応器のろ過ユニットのN個のフィルターのうちn個のフィルターの組を順次目詰まり除去することを可能にする窒素配分プラントを設計することが可能である。
ろ過ユニットの8個のろ過カートリッジ若しくは4個のカートリッジ、又はより一般的にはn個のろ過カートリッジを同時に目詰まり除去する場合でも、先行技術による目詰まり除去と異なり、ろ過カートリッジのそれぞれにおいては目詰まり除去が個別に行われることに留意すべきである。
さらに、ろ過ユニットによるフッ化水素酸の排気を停止することなくそれぞれのろ過カートリッジが個別に目詰まり除去されることに留意すべきである。詳細には、三方バルブのような排気した気体を輸送する手段を使用する必要がない。目詰まり除去窒素を非常に短期間で注入するので、この注入によりろ過カートリッジにおいて気体の排気が非常に短期間一時的に停止され、注入した目詰まり除去窒素は衝撃波を生じる。
【0029】
目詰まり除去気体の注入直後に、ろ過カートリッジ10からの気体出口を形成するベンチュリー30を通って、気体の排気が再開される。
全ての場合において、本発明の方法に従って、“オンライン”方法の手段によってろ過ユニットの各フィルターの効率的かつ均一な目詰まり除去を得ることが可能となり、すなわち蒸気及び希釈窒素及び水素と混合したフッ化水素酸の反応器の外部への排気を中断することなく目詰まり除去が可能となる。
個別の順次の目詰まり除去又は一群8個、4個又はN個のフィルターを含むろ過ユニットのうちのn個のフィルター(n<N)における目詰まり除去において、非常に短期間のパルス化した目詰まり除去の際に、目詰まり除去が行われていないろ過カートリッジを通って、気体の排気が完全に連続的に行われている。
【0030】
本発明は記載した態様に制限されない。
不活性な目詰まり除去気体を注入する記載した以外の手段を使用して、フィルターの壁12に保持された粒子を分離することによって非常に良好な目詰まり除去を行う衝撃波をフィルター内で生じる不活性な目詰まり除去気体のジェットを音速又は音速をやや超えた速度において得ることができる。
窒素の代わりに、アルゴンのような他のいずれかの不活性気体を使用して、音速のパルス化したジェットによる目詰まり除去を行うことができる。
記載した以外の目詰まり除去気体を配分し輸送する手段を使用することができる。
六フッ化ウランをオキシフッ化物に転換し、それぞれが平行した一又は複数のフィルターを含むろ過ユニットを配置した出口部分を有する反応器を含む酸化ウラン製造プラントのいずれにも、本発明を適用することができる。
【0031】
転換反応器は、いくつのフィルターを含んでもよいろ過ユニットをいくつ含んでもよい。
平行に配置した複数のフィルターを含む少なくとも一つのろ過ユニットを含むプラントでは、不活性な目詰まり除去気体を注入する手段は、複数のフィルターのそれぞれのフィルターと軸が一直線に一致して配置した注入ノズルを含む。
ソレノイドバルブの代わりに、目詰まり除去気体を目詰まり除去ノズルに個別に又は一群で配分する自動制御バルブのいずれの型のものも使用することができる。
現存する工業的なプラントでは、本発明に従う目詰まり除去方法を使用して、六フッ化ウラン転換プラントの時間当たり産出量を実質的に増加させることができる。
先行技術のプラントでは、六フッ化物の産出は100kg/hより低く、一般的には75kg/hの六フッ化物の産出に限られていた。本発明に従う目詰まり除去装置を有するプラントでは、2倍、すなわち150kg/hの産出量を処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、乾式転換方法による酸化ウランの製造プラントの立面図及び断面図における全体的な図である。
【図2】
図2は、六フッ化ウランをオキシフッ化ウランに転換する反応器のろ過ユニットの部分的な断面図である。
【図3】
図3は、ろ過ユニットのろ過カートリッジを支持する平板の、図2における3−3に沿った上面図である。
【図4】
図4は、先行技術による目詰まり除去装置を含む反応器の、転換反応器の上部を気体が出入りすることを可能にする気体の輸送及び流れ手段を示す概観線図である。
【図5】
図5は、本発明による目詰まり除去装置を含む六フッ化ウランの転換反応器のろ過ユニットの断面図である。
【図6】
図6は、本発明による方法を実施するための目詰まり除去装置を示す図5の部分の詳細図である。
【図7】
図7は、本発明に従う目詰まり除去装置のある態様の平面図である。
【図8】
図7は、本発明に従う目詰まり除去装置のある態様の平面図である。
【図9】
図9は、本発明に従う目詰まり除去装置のある態様の平面図である。
Claims (13)
- 六フッ化ウランから酸化ウランを製造するプラントの少なくとも一つのフィルターの目詰まりを除去する方法において、反応器(2)に気体状の六フッ化ウランUF6と蒸気が注入され、粉末形態のオキシフッ化ウランUO2F2と気体状のフッ化水素酸HFが生成され、反応器(2)の出口部分で管状のろ過壁の軸(10’)と垂直に配置された管状のろ過壁(12)を有する少なくとも一つのフィルター(10)を含む少なくとも一つのろ過ユニット(8)において、気体状のフッ化水素酸HFを含む気体によって輸送されるオキシフッ化ウランUO2F2が分離され、かつフッ化水素酸を含む気体が反応器(2)の外部へ排気され、フッ化水素酸HFを含む排気気体の流れに逆行してフィルター(10)に注入した窒素のような不活性な気体の流れによって壁(12)に沈着したオキシフッ化ウランUO2F2粒子をフィルターの壁(12)から分離することから成るフィルターの目詰まりを除去することを含み、1秒より短い期間、300m/sより大きい速度のジェットの形態にある不活性気体をフィルター(10)の壁の軸(10’)に沿って注入することを特徴とする方法。
- 不活性な目詰まり除去気体ジェットが330m/sより大きい速度を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも一つのフィルター(10)への不活性な目詰まり除去気体の注入期間が0.1〜0.5秒であり、不活性な気体の温度が約130℃でかつ初期圧力が0.2〜1MPa(2〜10バール)、例えば約0.6MPa(6バール)であることを特徴とする、請求項1又は2のいずれかに記載の方法。
- ろ過ユニット(8)の複数のフィルター(10)のそれぞれの内部における軸(10’)に沿って不活性な目詰まり除去気体の個別の注入を行うことを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 平行に配置したN個のフィルター(10)を含む少なくとも一つのろ過ユニット(8)を含むろ過プラントにおいて、ろ過ユニット(8)のそれぞれのn個のフィルターの群において順次目詰まり除去を行うことを特徴とする、請求項4に記載の方法(ここで、n<N)。
- 反応器(2)の少なくとも一つのろ過ユニット(8)のそれぞれの各フィルターに順次不活性気体を注入することによって目詰まり除去を行うことを特徴とする、請求項4に記載の目詰まり除去方法。
- 六フッ化ウランから酸化ウランを製造するプラント(1)の少なくとも一つのフィルター(10)の目詰まりを除去する装置であって、一般に垂直に配置したジャケットを含む反応器(2)、反応器(2)のジャケットに入る希釈気体、蒸気及び六フッ化ウランを注入するための管(5)、フィルター(10)が配置されている反応器(2)のジャケットの内部空間から気体マニホールド(11)を分離する平板(9)によって支持されている垂直軸(10’)を有する円筒状の壁(12)を有する少なくとも一つのフィルター(10)の出口末端が内部に現れているマニホールドであって、反応器(2)の外部に気体を排気する管(7)に連結しているマニホールド(11)を含み、反応器(2)から排気される気体をろ過する少なくとも一つのユニット(8)を共に含み、目詰まり除去装置がさらに加圧した不活性な目詰まり除去気体を貯蔵する貯蔵器(20)及び不活性な目詰まり除去気体を反応器(2)の少なくとも一つのろ過ユニット(8)の少なくとも一つのフィルター(10)に配分し輸送する手段を含む装置において、該装置がフィルター(10)の壁(12)の垂直軸(10’)と一線上で一致した不活性気体を注入するノズル(28)を含み、該ノズルが少なくとも一つの配分要素(24、36、36’、36a、36b、36’a、36’b)に不活性な目詰まり除去気体を供給する管(27)に連結していることを特徴とする装置。
- 目詰まり除去気体を注入するノズル(28)がろ過ユニット(8)のマニホールド(11)中にフィルター(10)の出口末端に対抗して配置され、マニホールド(11)の平板(9)上にありフィルター(10)を支持し固定するフランジ(29)がノズル(28)と軸線を一にする打ち抜いた開口部(30)を有し、かつノズル(28)を介して軸方向(10’)に沿ってマニホールド(11)に注入された目詰まり除去気体を加速するベンチュリーを構成することを特徴とする、請求項7に記載の装置。
- フィルター(10)の管状部分(12)の中央部分の内部でかつ近くにノズル(28)を配置することを特徴とする、請求項7に記載の装置。
- ノズル(28)の形が収束−拡散管であることを特徴とする、請求項7ないし9のいずれか1項に記載の装置。
- 平行に配置した複数のフィルター(10)を有する少なくとも一つのろ過ユニット(8)を含むプラントにおいて、フィルター(10)のジャケット(12)と軸線(10’)上で一致して配置した注入ノズル(28)を含む目詰まり除去気体の注入手段が、少なくとも一つのろ過ユニット(8)のフィルター(10)のそれぞれと関連していることを特徴とする、請求項7及び10のいずれかに記載の装置。
- フィルター(10)の目詰まりを除去する手段のノズル(28)のそれぞれが供給管(27,32)を介して個別の自動制御バルブ(24)より成る不活性な目詰まり除去気体を配分する個別の手段と連結していることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
- フィルター(10)に目詰まり除去気体を注入する手段のそれぞれのノズル(28)のそれぞれが管(27)を介して、ろ過ユニット(8)のN個のノズルのうちn個のノズル(28)に同時に供給することを確実にする配分手段(36、36’、36a、36b、36’a、36’b)に連結していることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
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