NL8400563A

NL8400563A - Werkwijze voor het traploos instellen van de u235tailsconcentratie voor het bedrijf van gascentrifugencascaden voor het scheiden van de uraanisotopen, alsmede cascade voor het uitvoeren van deze werkwijze.

Info

Publication number: NL8400563A
Application number: NL8400563A
Authority: NL
Original assignee: Uranit Gmbh
Priority date: 1983-06-18
Filing date: 1984-02-23
Publication date: 1985-01-16
Also published as: US4708709A; DE3321823C1; JPS6019026A; NL190509C; AU2883684A; JPH0256131B2; GB2144059A; GB2144059B; NL190509B; AU564192B2; CA1242677A; GB8412390D0

Description

i f: ΐ * - 1 -

Werkwijze voor het traploos instellen van de ü235“ tailsconeentratie voor het bedrijf van gascentrifugen-cascaden voor het scheiden van de uraanisotopen, alsmede cascade voor het uitvoeren van deze werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de traploze instelling van de ^235"* afvalsconcentratie bij constante ü^g-produktconcentratie voor het bedrijf van centrifugencascaden voor het scheiden 5 van de uraanisotopen van een gasvormig uraanisotopen-mengsel, waarbij bij elke cascadetrap (Sn) steeds een verzamelleiding voor de toevoer van het te scheiden isotopenmengsel (feedheader), voor de afvoer van de lichte fraktie (productheader) en voor de afvoer van de 10 zware fraktie (tailsheader) is aangesloten? de feedheader van elke cascadetrap (S^), in verrijkingsrichting gezien, met de productheader van de daaronder gelegen cascadetrap (S_jJ en met de tailsheader van de daarboven gelegen cascadetrap (S+^) verbonden is, het uitgangsmengsel (feed) 15 in de cascadegrondtrap (SQ) wordt ingevoed, het aan verrijkte mengsel (product) van de bovenste cascadetrap (S+3) en het aan U235 verarmde mengsel (tails) aan de onderste cascadetrap (S^i wordt afgenomen. De uitvinding heeft tevens betrekking op een cascade voor het uitvoeren 20 van deze werkwijze.

Voor de verandering van de tailsconeentratie bij een centrifugecascade van de in de aanhef genoemde soort werd reeds voorgesteld om slechts één deelstroom van het uitgangsmengsel (UFg) aan de cascadegrondtrap 25 toe te voegen en met de andere deelstroom de eerste cascadeverrijkingstrap, respectievelijk de eerste cascade-verarmingstrap, te belasten; in het eerste geval wordt hierbij een verlaging, in het tweede geval een verhoging van de ^235"concentratie in de tails verkregen, steeds 30 vergeleken met de tailsconeentratie bij invoeding van het totale uitgangsmengsel in de grondtrap (zie Duits octrooischrift 2.746.871).

Hiermee kan in principe de tailsconeentratie traploos worden ingesteld, evenwel moet naast hoge meng-è 4 0 Λ 5; * t

’ ' - W \J ‘J

ï' t - 2 - verliezen op de koop toe genomen worden, dat afzonderlijke trappen niet meer optimaal benut worden.

Aan de uitvinding ligt het doel ten grondslag een werkwijze en een cascade van de in de aanhef genoemde 5 soort zodanig uit te voeren, dat de U225-tailsconcentratie traploos kan worden veranderd zonder dat hierdoor het bedrijf van afzonderlijke centrifuges wordt beïnvloed en het rendement van de cascade noemenswaardig omlaag gebracht wordt.

10 Hiertoe voorziet de uitvinding in een werkwijze zoals in de aanhef omschreven, met het kenmerk, dat a) de druk van het mengsel in de feedheaders van elke cascadetrap (Sn) bij elke bedrijfstoestand aan de druk van het uitgangsmengsel (F) wordt aangepast? 15 b) ter verhoging van de ü235-concentratie in de tailsstroom (T) de gasstromen in de productheaders van de cascadetrappen (Sn) worden gesmoord en de cascade-feedstroom (F) naar de mate van de constant te houder I^ss-concentratie in de produktstroom (P) wordt verhoogd? 20 en c} voor verlaging van de t^-^-concentratie in de tailsstroom (T) de gasstromen in de tailsheaders van de cascadetrappen (Sn) worden gesmoord en de cascade-feedstroom (F) naar de mate van de constant te houden 25 Ü23£-concentratie in de produktstroom wordt verlaagd.

De uitvinding voorziet verder in een cascade voor het uitvoeren van deze werkwijze, met het kenmerk, dat a] de feedheader van elke cascadetrap (Snl aangesloten zijn op een gemeenschappelijke ringleiding? 30 b] de productheaders van de cascadetrappen (Sn) en de tailsheaders van de icascadetrappen (-S ). uitgerust zijn met traploos verstelbare smoorventielen? en cï de feedleiding voor het uitgangsmengsel (F) verbonden is met de feedheader van de cascadegrondtrap 35 (s ] en met een doorstroomregelventiel.

Door het smoren van de gasstromen in de productheaders van de afzonderlijke cascadetrappen wordt een tegendruk tegen de betreffende centrifuges opgestuwd, welke de centrifuge-cut, dat wil zeggen de verhouding 40 tussen produkt-.en feedstroom van een centrifuge, omlaag 3 4 η η n 6 ^ w * V W' v *2 - 3 - * * brengt. Zonder verdere maatregelen zou hierdoor de i^scj-GonGentratie in de produktstroom van de cascade worden verhoogd. Door een corresponderende verhoging van de cascadefeedstroom wordt evenwel de oorspronkelijke 5 produktconcentratie weer ingesteld. Aangezien hierbij het scheidingsvermogen van de afzonderlijke centrifuges niet wezenlijk wordt veranderd, anderzijds evenwel de totale doorzetting aan UFg door de cascade verhoogd wordt, neemt de Ü225-concentratie in de tailsstroom toe.

10 Omgekeerd verkrijgt men door het smoren van de gasstromen in de tailsheaders een stuwdruk, die tot een verhoging van de centrifuge-cuts leidt, waardoor de ü225-concentratie in de produktstroom van de cascade op zichzelf omlaag zou gaan. Door het verlagen van de 15 cascadefeedstroom wordt evenwel wederom de oorspronkelijke produktconcentratie in de top van de cascade ingesteld.

Ook hierbij wordt het scheidingsvermogen van de afzonderlijke centrifuges niet wezenlijk veranderd, maar aangezien anderzijds de totale doorzetting aan UFg door de cascade 20 verlaagd wordt, daalt de ^235 concentratie in de tailsstroom.

Aangezien met de cut-veranderingen als gevolg van het opstuwen van tegendrukken op de product-resp. tailsheaders een verstemming van de cascade tot 25 stand zou komen, die tot overbelasting van afzonderlijke centrifuges zou kunnen leiden, wordt een drukcompensatie in de feedheaders toegepast op een zodanige wijze, dat gasdruk in de feedheaders wordt aangepast aan de druk van het uitgangsmengsel. Via een gemeeenschappelijke 30 ringleiding, waarmee de feedheaders van alle cascade-trappen verbonden zijn, worden de drukniveaus zo ver gecompenseerd, dat in alle cascadetrappen alle centrifuges bij benadering gelijkmatig worden belast.

Hoewel dit door de via de ringleiding stromen-35 de compensatiestromen tussen de cascadetrappen leidt tot mengverliezen, blijft de hierdoor veroorzaakte vermindering van het cascaderendement, dat wil zeggen de verhouding van het scheidingsvermogen van de cascade tot de som van de scheidingsvermogens van alle centrifugen, 40 binnen aanvaardbare grenzen.

S 4 o o ö 3 j V' ·» · .

- 4 -

Een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding wordt in het volgende toegelicht aan de hand van de tekening:

De tekening toont schematisch een werkschema 5 van een uit zes trappen bestaande centrifugecascade met traploze regeling van de tailsconcentratie, bestaande uit een grondtrap SQ, drie verrijkingstrappen S+1, S+2, S+2, alsmede twee verarmingstrappen S_^, S__2· Het uitgangsmengsel F, normaliter gasvormig UFg met natuur-10 lijke isotopensamenstelling, bereikt via de feedverzamel-leiding 7 de aansluitplaat- 2q. Van hieruit stroomt het mengsel door de feedheader 3Q naar de grondtrap SQ.

De zware fraktie van de grondtrap SQ wordt via de tails-header 4 naar de aansluitplaats 2^ en vandaar via de 15 feedheader 3_^ naar de eerste verarmingstrap teruggevoerd t De lichte fraktie van de grondtrap SQ wordt via de productheader 5Q naar de feedheader 3+1 en vandaar naar de eerste verrijkingstrap S+1 gevoerd. Op corresponderende wijze zijn de overige trappen op de wijze 2-0 van een cascade met elkaar verbonden. Daarbij is de cascade zodanig uitgevoerd, dat aan de aansluitplaatsen 2n frakties van een zo gelijk mogelijke isotopenconcentratie bijeengevoerd worden. De lichte cascadefraktie P wordt uit de bovenste verrijkingstrap S+2 als produkt 25 afgenomen; de zware cascadefraktie T wordt van de onderste verarmingstrap S_2 als tails (afval} afgevoerd.

Zoals verder uit de figuren te zien is, zijn alle feedheaders 3 via steekleidingen 1Q, 1 enz. aangesloten op een gemeenschappelijke ringleiding 6.

30 De indexcijfers geven de cascadetrap aan, waaraan de betreffende leiding respectievelijk het betreffende ventiel is toegekend, bijvoorbeeld 4+2 = tailsheader van de cascadetrap S+2, :;Zqwel de produktheaders 5 alsook de 35 tailsheaders 4 van de cascadetrappen zijn uitgerust met traploos verstelbare smoorventielen 8 en 9, door de in werkingstelling waarvan de centrifuge-cut en daardoor ook de verhouding van de produktstroom P tot de feedstroom F kan worden gevarieerd.

40 Met een regelventiel 10 in de leiding 7 wordt 8400563 - 5 - * de feedstroom P ingesteld.

In de volgende tabel is het cascaderendement bij verhoging respectievelijk verlaging van de centrifuge-cut door corresponderende smoring met de ventielen 8 5 respectievelijk 9, alsmede de verkregen ü235“concentraties in de tailsstroom T bij een constant gehouden ^35-concentratie van de produktstroom P dan ongeveer 3,5 % weergegeven:

Bedrijfswijze Cutverandering tL_--tails- Cascade- 10 van de ... , , ccncentratie rentenat

Opbouw tails- + 0,050 Q,16 % 97,2 % tegendruk + 0,025 0.19 % 98,7 %

Qngesnoord 0,000 0,21 % 99,6 % 15 Opbouw produkt- - 0,025 0,24 % 97,5 % tegendruk - 0,050 0,27 % 94,8 % - conclusies - 8400563

Claims

1. Werkwijze voor de traploze instelling van de Ü235-afvalsconcentratie bij constante I^-^-produkt-concentratie voor het bedrijf van centrifugencascaden voor het scheiden van de uraanisotopen van een gasvormig 5 uraanisotopenmengsel, waarbij bij elke cascadetrap (Sn) steeds een verzamelleiding voor de toevoer van het te scheiden isotopenmengsel (feedheaderl, voor de afvoer van de lichte fraktie (productheader) en voor de afvoer van de zware fraktie (tailsheader) is aangesloten; 10 de feedheader· van elke cascadetrap (SnI, in verrijkings-richting gezien, met de productheader van de daaronder gelegen cascadetrap (S_^) en met de tailsheader van de daarboven gelegen cascadetrap (S+1) verbonden is, het uitgangsmengsel (feed) in de cascadegrondtrap (SQ) wordt 15 ingevoed, het aan verrijkte mengsel (product) van de bovenste cascadetrap (S+3) en het aan u235 verarmde mengsel (tails) aan de onderste cascadetrap (S_2) wordt afgenomen, met het kenmerk, dat; 20 a) de druk van het mengsel in de feedheaders (3) van elke cascadetrap (Sn) bij elke bedrijfstoestand aan de druk van het uitgangsmengsel (F) wordt aangepast; b) ter verhoging van de U23^-concentratie in de tailsstroom (T) de gasstromen in de productheaders 25 (5) van de cascadetrappen (Sn) worden gesmoord en de cascadefeedstroom (F) naar de mate van de constant te houden U^^-concentratie in de praduktstroom (P) wordt verhoogd; en c) voor verlaging van de u235-concentratie 30 in de tailsstroom (T) de gasstromen in de tailsheaders (4) van de cascadetrappen (Sn) worden gesmoord en de cascadefeedstroom (F) naar de mate van de constant te houden U^^-concentratie in de produktstroom wordt verlaagd. 35

2. Cascade voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmer k,'dat 8400553 *· ^ - 7 - a] de feedheaders (3) van elke eascadetrap (Sn) aangesloten zijn op een gemeenschappelijke ringleiding (6} ; bj de productheaders (5) van de cascadetrappen 5 <Sn] en de tailsheaders (4} van de cascadetrappen (Sn) uitgerust zijn met traploos verstelbare smoorventielen {8,9}; en c} de feedleiding (7} voor het uitgangsmengsel (F) verbonden is met de feedheader (3^} van de cascade-10 grondtrap (SQ) en met een doorstroomregelventiel (10). 8400583