Устройство для переработки керамического ядерного топлива
Изобретение относится к ядерной технологии и может быть использовано для получения тонкодисперсной закиси-окиси урана окислением бракованных таблеток твердого керамического топлива. Целью изобретения является повышение производительности устройства при сохранении заданных по условиям ядерной безопасности геометрических размеров и повышение его экономичности за счет автоматического поддержания постоянного объема топлива в аппарате. В верхней части вертикального аппарата устройства для переработки керамического ядерного топлива выполнены патрубки для загрузки топлива и отвода окисленного топлива, а в нижней части аппарата расположено газораспределительное устройство для подачи газовой смеси. Часть корпуса аппарата выше газораспределительного устройства и патрубок для загрузки топлива выполнены в виде расширяющихся книзу усеченных конусов. Максимальная производительность устройства достигается при углах при вершине конуса аппарата 2-8°, а при угле больше 11° прирост производительности отсутствует. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к ядерной технологии и может быть использовано для получения тонкодисперсной закиси-окиси урана окислением бракованных таблеток твердого керамического топлива. Целью изобретения является повышение производительности устройства при сохранении заданных по условиям ядерной безопасности геометрических размеров и повышение его экономичности за счет автоматического поддерживания постоянного объема топлива в аппарате. На чертеже показано предлагаемое устройство, общий вид. Устройство для переработки керамического ядерного топлива состоит из вертикального аппарата 1 с расположенным в нижней части газораспределительным устройством для подачи газовой смеси, одним из компонентов которой является кислород. Газораспределительное устройство состоит из решетки 2 и патрубка 3, расположенного ниже решетки 2. В верхней части аппарата 1 расположен патрубок 4 устройства для загрузки керамического ядерного топлива 5 и патрубок 6 устройства для отвода окисленного топлива. Часть корпуса аппарата 1 выше газораспределительного устройства и патрубок 4 для загрузки топлива выполнен в виде расширяющихся книзу усеченных конусов с углом при их вершинах 0-11о. Нижний край патрубка 4 для загрузки топлива расположен с зазором h к верхнему краю конической части корпуса аппарата 1, не превышающим величины, определяемой из выражения h 
ctg 
где d1 диаметр патрубка для загрузки топлива в нижней части; d2 диаметр конического корпуса аппарата в верхней части; 
угол естественного откоса исходного топлива. Устройство работает следующим образом. Керамическое ядерное топливо 5 в виде таблеток непрерывно загружается в аппарат 1 через патрубок 4. Смесь газов, содержащая кислород, подается под слой топлива через патрубок 3 и решетку 2 с массовой скоростью, обеспечивающей срыв окисленных частиц с поверхности таблеток топлива и вынос их из слоя через патрубок 6 в улавливающую систему. Окисление ведется при 420-450оС. Угол при вершине усеченного конуса корпуса аппарата меняется с учетом перестройки кристаллической структуры топлива при окислении и степени его объемного расширения. При угле более 11о прирост производительности отсутствует. Максимальный прирост производительности (1,2-1,5) наблюдается при углах при вершине конуса аппарата 2-8о. При углах меньше 2о и больше 8о эффект автоматического поддержания постоянного объема топлива проявляется незначительно. При расположении нижнего края патрубка для загрузки топлива относительно корпуса аппарата с зазором менее h объем перерабатываемого топлива в устройстве также уменьшается, т.е. уменьшается количество топлива, реагирующего в единицу времени, что ведет соответственно к снижению его производительности. При расположении нижнего края патрубка для загрузки топлива относительно верхнего края корпуса аппарата с зазором более величины h ухудшаются условия выноса тонкодисперсной закиси-окиси урана из слоя топлива через патрубок 6 в улавливающую систему, так как в расширяющемся кверху зазоре между боковыми поверхностями аппарата и патрубком загрузки топлива возникает дополнительная сила, вызывающая нарушение автоматического поддержания заданного объема топлива в аппарате. Предложенная геометрическая форма аппарата предотвращает сводообразование и пустоты в донной части слоя топлива, обеспечивает автоматическое поддержание постоянного объема топлива в устройстве и непрерывное продвижение топлива в зону реакции за счет распирающих сил реакции, действующих нормально конической поверхности корпуса аппарата.
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ КЕРАМИЧЕСКОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА, содержащее вертикальный аппарат с расположенным в нижней части газораспределительным устройством для подачи газовой смеси, одним из компонентов которой является кислород, устройство для загрузки топлива и отвода окисленного топлива с патрубками, расположенными в верхней части аппарата, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства при сохранении заданных по условиям ядерной безопасности геометрических размеров и повышения экономичности за счет автоматического поддерживания постоянного объема топлива в аппарате, часть корпуса аппарата выше газораспределительного устройства и патрубок для загрузки топлива выполнены в виде расширяющихся книзу усеченных конусов с углом при их вершинах не более 11o. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол при вершине конуса аппарата и патрубка для загрузки топлива выполнен равным 2,0-8,0o.РИСУНКИ
Рисунок 1
