DE2009265C

DE2009265C - Schlitzdüse zur Trennung gas fbrmiger Isotopengemische

Info

Publication number: DE2009265C
Application number: DE19702009265
Authority: DE
Inventors: Götz Werner Heckh Ger hard Zerweckh Manfred 7500 Karlsruhe Wodnch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1970-02-27
Publication date: 1973-05-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlitzdüse zur Trennung gasförmiger Isotopengemische mit Gaszuführungskannl, einer aus einem Leitblech und einer Umlenkwand gebildeten gekrümmten Lavall-Düse, einem Abschaler sowie Abführkanälen für die leichte und die schwere Fraktion.

Zur Trennung von Isotopen ist neuerdings, beispielsweise aus dem Aufsatz »Entmischung deir Uranisotope in einer zehnstufigen Trenndüsenversuchsanlage« von E. W. Becker, G. Frey, R. Schütte und D. Seidel in der Zeitschrift »Atomwirtschaft« vom Juli 1968, S.359 bis 362,eine Schlitzdüse bekanntgeworden. Zur Trennung von Isotopengemischen werden diese der Schlitzdüse unter einem gewissen Druck Eugeführt. Innerhalb des gekrümmten Düsenkanals wird das Isotopengemisch auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, 'vobei eine Entmischung dergestalt eintritt, daß die schwereren Isotopen sich in der Nähe der Umlenkwand sammeln und am Ausgang der Düse mittels eines sogenannten Abschälers von dem übrigen Strom abgetrennt werden.

Für eine wirtschaftliche Isotopentrennung werden Schlitzdüsen von erheblicher Länge benötigt. Derartige Düsen sind in der benötigten Länge und den in dem schon genannten Aufsatz angegebenen Querschnittsabmessungen mit üblichen Herstellungsmethoden nur unter größten Schwierigkeiten zu fertigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für die Schlitzdüsen zu finden, der es gestatiet, Schlitzdüsen mit höchster Präzision herzustellen.

Eine Schlitzdüse zur Trennung von Isotopen ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stapel gegenseitig ausgerichteter Folien aufgebaut ist, deren'jede Durchbrüche von der Querschnittsform des Gaszuführungskanals, der gekrümmten Lavall-Düse, des Abschälers und der Abführkanäle aufweist.

Die gesamte Schlitzdüse wird also schichtweise aufgebaut. Jede Einzelschicht kann dabei in allen Einzelheiten gut bearbeitet werden.

Zweckmäßig kann jede Folie eine Vielzahl von

gleichartigen Durchbrüchen enthalten, die besonders

ίο vorteilhaft durch Formätzen hergestellt werden kön-

Gegenüber der Länge der Schlitzdüse ist die Dicke der einzelnen Folie um mehrere Größenordnungen geringer.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Folien in einem Stapel gegenseitig verschweißt. Es kann jedoch auch Vorteile bieten, die Folien gegenseitig zu verlöten oder zu verkleben.

ao Zweckmäßig wird jeder Stapel zwischen zwei Endplatten paketiert, die ihrerseits Zu- und Abführkanäle für zu trennende Lvw. getrennte Isotopenfraktionen enthalten.

Folienstapel, die aus Folien mit einer Vielzahl von gleichartigen Durchbrüchen zusammengesetzt sind, enthalten dann eine gleiche Vielzahl von einzelnen Schlitzdüsen, die zweckmäßig parallel geschaltet sind. Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in vier Figuren dargestellt ist, näher erläutert.

Fig.! stellt eine Einzelfalle mit den geätzten Durchbrüchen dar, die übereinander gestapelt die Düse ergeben,

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Düsenquerschnittes.

In Fig. 3 ist eine nochmalige Vergrößerung der Düse mit Leitblech, Umlenkwand und Abschäler dargestellt.

F i g. 4 zeigt einen Folienstapel mit den dazugehörigen Armaturen zur Gaszu- und Abführung.

In Fig. 1 ist eine Folie dargestellt, in der mehrere in Reihen und Zeilen angeordnete beidseitig geätzte Öffnungen zu erkennen sind. Auf dem dargesteliten Folienstück sind nur 34 Düsenquerschnitte eingezeichnet. Es ist jedoch möglich, mehrere 100 Düsenqi'erschnitte auf einer Folie unterzubringen. Die Folie hat eine Dicke vor ungefähr 0,015 mm und besteht aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung.

In F i g. 2 ist ein einzelner Düsenquerschnitt vergrößert herausgezeichnet. Die einzelne Öffnung besteht aus drei Teilen und einem wichtigsten vierten Teil, welcher die Verbindung zwischen den drei Hauptteilen herstellt. Der rechte öffnungsteil stellt den Querschnitt eines Gaszuführungskanals dar. Im mittleren öifnungsteil wird die leichte Fraktion gesammelt und abgeführt, während sich im linken Öffnungsteil die schwere Fraktion sammelt. Mit 1 ist ein Leitblech bezeichnet, das zusammen mit einer Umlenkwand 2 eine gekrümmte Lavall-Düse bildet. Am Ausgang dieser Düse ist ein Abschäler 3 angeordnet, der die schwere Fraktion von der leichten Fraktion abtrennt. Einzelheiten über die Wirkung einer derartigen Trenndüse sind dem schon genannten Aufsatz »Entmischung der Uranisotope in einer zehnstufigen Trenndüsenversuchsanlage« von E. W. Becker, G. Frey, R, Schütte und D. Seidel in der Zeitschrift »Atomwirtschaft« vom Juli 1968 auf S. 359 bis 362 zu entnehmen. Um ein Beispiel für die Größenver-

hältnisse zu geben, sei angeführt, daß die linke und rechte Teilöffnung einen Durchmesser von etwa 1,6 mm und die mittlere Teiloffnung einen Durchmesser von 2,6 mm aufweisen.

In der Fig. 3 ist noch einmal das Leitblech 1, die Umlenkwan-Ü und der Abschäler 3 vergrößert herausgezeichnet. Im dargestellten Beispiel beträgt der Radius der Umlenkwand 0,1 mm, der Krümmungsradius des Leitbleches 0,06 mm und die maximale Rundung der Kante des Abschälers 0,004 mm.

In F i g. 4 ist ein Folienstapel 4, der aus insgesamt 50 Folien besteht und eine Dicke von 0,75 mm hat, zwischen zwei Endplatten 5 und 6 gestapelt. In den Endplatten sind Sammelbohrungen 7 angeordnet. Zwei äußere Flansche 8 und 9 mit einer Ausnehmung 10 bzw. 11 führen das Ausgangsgas dem Folienpaket zu bzw. sammeln die schwere Fraktion. Über Teflonnippel 12 und 13 werden diese Gase zu- bzw. abgeführt. Die leichte Fraktion der Gase entweicht durch öffnungen 14 und 15 in den Endplatten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlitzdüse zur Trennung gasförmiger Isotopengemische mit Gaszuführungskanal, einer aus einem Leitblech und einer Umlenkwand gebildeten gekrümmten Lavall-Düse, einem Abschäler sowie Abführkanälen für die leichte und die schwere Fraktion, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stapel gegenseitig ausgerichteter Folien aufgebaut ist. deren jede Durchbrüche von der Querschnittsform des Gaszuführungskanals, der gekrümmten Lavall-Düse, des Abschälers unu der Abführkanäle aufweist.

2. Schlitzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Foliendicke gegenüber der ! ;inge der ic Ί H Lz du se um mehrere Größenordnungen geringer ist.

3. Schlitzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche in den Folien formgeätzt sind.

4. Schlitzdüse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien innerhalb eines Folienstapels gegenseitig verschweißt sind.

5. Schlitzdüse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Pa'entansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Folie eine Vielzahl von gleichen Durchbrücheu enthält.

6. Schlitzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle innerhalb eines Folienstapels befindlichen Düsen parallel geschaltet sind.