Система для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием
Изобретение относится к средству непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, а именно частиц топлива для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора. Заявленная система содержит печь (1) для нанесения покрытия, охлаждающее устройство (2), устройство (3) для обработки твердых побочных продуктов и устройство (4) для обработки газообразных побочных продуктов, которые соединены последовательно. Печь (1) для нанесения покрытия используют для нанесения покрытия на частицы. Охлаждающее устройство (2) используют для охлаждения частиц с нанесенным покрытием. Устройство (3) для обработки твердых побочных продуктов используют для обработки твердых побочных продуктов, образующихся в печи для нанесения покрытия в течение процесса нанесения покрытия на частицы. Устройство (4) для обработки газообразных побочных продуктов используют для обработки газообразных побочных продуктов, образующихся в печи для нанесения покрытия в течение процесса нанесения покрытия на частицы. Техническим результатом является возможность производства единой партии изделий, возможность обеспечения временного интервала между двумя партиями изделий, а также возможность непрерывного промышленного производства частиц топлива для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное раскрытие относится к устройству для производства частиц с покрытием, и, в частности, к системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Керамический тепловыделяющий элемент, используемый в Высокотемпературном Газоохлаждаемом Реакторе ВТГР (HTR) с кипящим слоем, имеет структуру, в которой частицы с трехструктурным изотропным (TRJSO) покрытием диспергированы в графитовой матрице топливной зоны.
Основной гарантией внутренней безопасности атомной электростанции с ВТГР является то, что ядерное топливо представляет собой частицы с покрытием TRISO, которые состоят из сердцевины с ядерным топливом, слоя разрыхленного пиролитического графита, внутреннего слоя плотного пиролитического графита, слоя карбида кремния и наружного слоя плотного пиролитического графита. Частицы топлива с покрытием являются важной частью сферического тепловыделяющего элемента ВТГР. Частицы топлива с покрытием могут эффектно предотвращать высвобождение продуктов деления, что обеспечивает безупречную безопасность ВТГР. Данное раскрытие направлено на непрерывное крупномасштабное производство частиц топлива с покрытием и связано с отраслями производства ядерного топлива и ВТГР.
Опубликованные на данный момент патенты на производство частиц топлива с покрытием, такие как патенты 201110148907.9 и 201310314765.8, в основном направлены на устройства для нанесения покрытия и вспомогательные системы для производства единой партии изделий. Эти патенты направлены на производство единой партии изделий, которое: допускает временной интервал между двумя партиями, при котором имеет место, как процесс повышения температуры, так и процесс снижения температуры; не может быть крупномасштабным; находится на этапе не полностью завершенных лабораторных исследований; и не может достичь уровня реального непрерывного промышленного производства. Вместе с этим, они не рассматривают вопросы производительности производства частиц с покрытием и экономические характеристики ядерного цикла, т.е. экономику производства частиц с покрытием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИИЯ
Техническая проблема, которая подлежит решению с помощью данного раскрытия, заключается в том, что система по известному уровню техники: направлена на на производство единой партии изделий; допускает временной интервал между двумя партиями изделий; не может быть крупномасштабной; находится на этапе не полностью завершенных лабораторных исследований; и не может достичь уровня реального непрерывного промышленного производства.
Для решения указанной проблемы в данном изобретении представлена данное система непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, содержащая: печь для нанесения покрытия, охлаждающее устройство, устройство для обработки твердых побочных продуктов и устройство для обработки газообразных побочных продуктов, которые соединены последовательно.
Печь для нанесения покрытия используют для покрытия частиц;
Охлаждающее устройство используют для охлаждения частиц с покрытием;
Устройство для обработки твердых побочных продуктов используют для обработки твердых побочных продуктов, образовавшихся в печи для нанесения покрытия во время процесса нанесения покрытия на частицы;
Устройство для обработки газообразных побочных продуктов, используют для обработки газообразных побочных продуктов, образовавшихся в печи для нанесения покрытия во время процесса нанесения покрытия на частицы.
В случае необходимости, печь для нанесения покрытия может содержать сопло, трубу для флюидизации и нагревательную печь,
при этом сопло соединено с кипящим слоем трубы флюидизации, который обладает многократным конусообразным сужением к одному концу.
В случае необходимости, устройство для обработки твердых побочных продуктов содержит:
циклонный сепаратор, первый фильтр и второй фильтр, которые соединены последовательно.
При этом первый фильтр используют для грубой фильтрации твердых побочных продуктов, полученных посредством циклонного сепаратора, для того, чтобы получить промежуточные побочные продукты.
А второй фильтр используют для тонкой фильтрации промежуточных побочных продуктов, полученных посредством первого фильтра.
В случае необходимости, устройство для обработки газообразных побочных продуктов содержит:
устройство для временного хранения газообразных побочных продуктов, устройство для разделения газообразных побочных продуктов, и устройство для хранения газообразных побочных продуктов.
Устройство для временного хранения газообразных побочных продуктов, используют для временного хранения газообразных побочных продуктов полученных в устройстве для обработки твердых побочных продуктов.
Устройство для разделения газообразных побочных продуктов, используют для разделения газообразных побочных продуктов, временно хранящихся в устройстве для временного хранения газообразных побочных продуктов, для того, чтобы получить по меньшей мере водород Н2 и аргон Ar.
Устройство для хранения газообразных побочных продуктов, используют для хранения водорода Н2, полученного посредством устройства для разделения газообразных побочных продуктов.
В случае необходимости, сопло может содержать: среднее отверстие, множество отверстий первичного контура и множество отверстий вторичного контура;
при этом множество отверстий первичного контура равномерно распределены вокруг среднего отверстия;
при этом множество отверстий вторичного контура равномерно распределены вокруг среднего отверстия;
при этом множество отверстий первичного контура расположены между средним отверстием и множеством отверстий вторичного контура.
В случае необходимости, в кипящем слое предусмотрен газораспределитель;
при этом газораспределитель содержит: центральное отверстие, множество первичных кольцевых прямых отверстий и множество вторичных кольцевых наклонных отверстий;
при этом центральное отверстие находится на той же оси, что и среднее отверстие сопла;
при этом множество первичных кольцевых прямых отверстий равномерно распределено вокруг центрального отверстия;
при этом множество вторичных кольцевых наклонных отверстий равномерно распределено вокруг центрального отверстия;
при этом множество первичных кольцевых прямых отверстий расположено между центральным отверстием и множеством вторичных кольцевых наклонных отверстий.
В случае необходимости, ось среднего отверстия и ось сопла находятся в одной и той же плоскости, а именно не имеют отклонения.
В случае необходимости, отверстия первичного контура и ось сопла расположены в одной и той же плоскости, а именно не имеют отклонения, т.е.имеют нулевой угол отклонения.
По сравнению с предшествующим уровнем техники, система для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием согласно данному раскрытию решает проблему, связанную с тем, что предшествующий уровень техники направлен на производство единой партии изделий, при этом указанное производство: допускает временной интервал между двумя партиями, при котором имеет место как процесс повышения температуры, так и процесс снижения температуры; не может быть крупномасштабным; находится на этапе не полностью завершенных лабораторных исследований; и не может достичь уровня реального непрерывного промышленного производства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг. 1 представляет собой структурную схему системы для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
Фиг. 2 представляет собой схему соединения печи для нанесения покрытия и охлаждающего устройства в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
Фиг. 3 представляет собой структурную схему печи большого диаметра для нанесения покрытия в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе А-А основания трубы флюидизации большого диаметра в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
Фиг. 5 представляет собой структурную схему устройства для обработки твердых побочных продуктов в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
Фиг. 6 представляет собой структурную схему устройства для обработки газообразных побочных продуктов в соответствии с вариантом реализации данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для более ясного объяснения задач, технических решений и преимуществ вариантов реализации данного раскрытия, технические решения в вариантах реализации данного раскрытия будут четко описаны далее в данном документе со ссылкой на прилагаемые графические материалы вариантов реализации данного раскрытия. Несомненно, что описанные варианты реализации изобретения представляют собой лишь некоторые, но не все варианты реализации данного раскрытия. Основываясь на вариантах реализации данного раскрытия, все другие варианты реализации изобретения, полученные некреативным специалистом с обычной квалификацией в данной области, должны находиться в пределах объема защиты данного раскрытия.
Фиг. 1 представляет собой структурную схему системы для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием в соответствии с вариантом реализации изобретения, при этом система содержит: печь 1 для нанесения покрытия, охлаждающее устройство 2, устройство 3 для обработки твердых побочных продуктов, устройство 4 для обработки газообразных побочных продуктов, которые соединены последовательно.
Печь 1 для нанесения покрытия используют для покрытия частиц, при этом для процесса покрытия используют способ химического осаждения из паровой фазы кипящего слоя.
Охлаждающее устройство 2, используют для охлаждения частиц с покрытием.
Устройство 3 для обработки твердых побочных продуктов, используют для обработки твердых побочных продуктов, образовавшихся в печи для нанесения покрытия во время процесса нанесения покрытия частиц.
Устройство 4 для обработки газообразных побочных продуктов, используют для обработки газообразных побочных продуктов, образовавшихся в печи для нанесения покрытия во время процесса нанесения покрытия частиц.
В данном варианте реализации изобретения, печь 1 для нанесения покрытия снабжена загрузочным отверстием 5 для частиц, подлежащих покрытию, а охлаждающее устройство 2 снабжено разгрузочным отверстием 6 для частиц с нанесенным покрытием.
В данном варианте реализации изобретения, система для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанная выше, дополнительно содержит: газораспределительное устройство 7.
Впускной конец газораспределительного устройства 7 соединен с устройством 4 для обработки газообразных побочных продуктов; при этом выпускной конец газораспределительного устройства 7 соединен с печью 1 для нанесения покрытия.
В конкретном примере, печь 1 для нанесения покрытия в составе системы для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, содержит: сопло, трубу флюидизации и нагревательную печь.
Сопло соединяется с кипящим слоем трубы флюидизации, который имеет многократные конусообразные сужения к одному концу.
В конкретном примере, устройство для обработки твердых побочных продуктов содержит:
циклонный сепаратор, первый фильтр и второй фильтр, которые подключены последовательно.
Первый фильтр, используют для грубой фильтрации твердых побочных продуктов, полученных посредством циклонного сепаратора для того, чтобы получить промежуточные побочные продукты.
Второй фильтр, используют для тонкой фильтрации промежуточных побочных продуктов, полученных посредством первого фильтра.
В конкретном примере, устройство для обработки газообразных побочных продуктов содержит:
устройство для временного хранения газообразных побочных продуктов, устройство для разделения газообразных побочных продуктов, и устройство для хранения газообразных побочных продуктов.
Устройство для временного хранения газообразных побочных продуктов используют для временного хранения газообразных побочных продуктов, полученных в устройстве для обработки твердых побочных продуктов;
Устройство для разделения газообразных побочных продуктов используют для разделения газообразных побочных продуктов, временно хранящихся в устройстве для временного хранения газообразных побочных продуктов для того, чтобы получить по меньшей мере водород Н2 и аргон Ar.
Устройство для хранения газообразных побочных продуктов используется для хранения водорода Н2, полученного в устройстве для разделения газообразных побочных продуктов.
В конкретном примере, сопло содержит: среднее отверстие, множество отверстий первичного контура, и множество отверстий вторичного контура;
при этом множество отверстий первичного контура равномерно распределено вокруг среднего отверстия;
при этом множество отверстий вторичного контура равномерно распределено вокруг среднего отверстия;
при этом множество отверстий первичного контура расположено между средним отверстием и множеством отверстий вторичного контура.
В конкретном примере, в кипящем слое предусмотрен газораспределитель;
при этом газораспределитель содержит: центральное отверстие, множество первичных кольцевых прямых отверстий, и множество вторичных кольцевых наклонных отверстий;
причем центральное отверстие находится на той же оси, что и среднее отверстие сопла;
при этом множество первичных кольцевых прямых отверстий равномерно распределено вокруг центрального отверстия;
при этом множество вторичных кольцевых наклонных отверстий равномерно распределено вокруг центрального отверстия;
при этом множество первичных кольцевых прямых отверстий расположено между центральным отверстием и множеством вторичных кольцевых наклонных отверстий.
В конкретном примере, ось среднего отверстия и ось сопла находятся в одной и той же плоскости, а именно не имеют отклонения;
В конкретном примере, отверстия первичного контура и ось сопла находятся в одной и той же плоскости, а именно, не имеют отклонения, или имеют нулевой угол отклонения.
Печь для нанесения покрытия в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, адаптирует конструкции: трубы флюидизации большого диаметра, сортировочного сопла, газораспределителя с несколькими кольцевыми наклонными отверстиями, и
кипящего слоя с нижней поверхностью в форме многократного конусообразного сужения к одному концу, а потому способна непрерывно покрывать частицы ядерного топлива.
Труба флюидизации большого диаметра в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, представляет собой зону флюидизации частиц с диаметром от 160 до 280 мм.
Сортировочное сопло в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, представляет собой многоступенчатую структуру среднего контура, причем в середине находится одно отверстие, непосредственно контур имеет 4-8 отверстий, и характерным является то, что они равномерно распределены вокруг одного среднего отверстия.
Газораспределитель с множеством кольцевых наклонных отверстий системы для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, представляет собой конструктивное решение, содержащее центральное отверстие и кольцевые наклонные отверстия, причем центральное отверстие находится на той же оси, что и среднее отверстие сопла, описанного выше, а кольцевые наклонные отверстия находятся в периодическом распределении относительно вращения вокруг центральной оси.
Нижняя часть кипящего слоя с поверхностью в форме многократного конусообразного сужения к одному концу в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, имеет конструктивное решение в виде соединенных между собой отклоненных под множественными углами участков, что способствует уменьшению агрегации частиц и увеличению скорости циркуляции частиц.
Охлаждающее устройство в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, представляет собой фонтанирующий слой с одним отверстием с внутренним диаметром от 160 до 250 мм, а его материал представляет собой жаропрочный материал, предпочтительно керамический материал.
Устройство 4 для обработки газообразных побочных продуктов в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, относится к разделительному устройству для аргона и водорода, при этом оно содержит резервуар для временного хранения отработанных газов, камеру для разделения газа замораживанием, и камеру для хранения.
Устройство для разделения газа в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, содержит две основные части: адсорбции с переменной температурой и разделения замораживанием.
Устройство 3 для обработки твердых побочных продуктов в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, содержит трехуровневое фильтрующее устройство для удаления пыли из циклона в режиме реального времени, грубую фильтрацию в режиме реального времени и тонкую фильтрацию в режиме реального времени, и устройство для замещения в режиме реального времени хранящихся побочных продуктов.
Устройство для замещения в режиме реального времени хранящихся побочных продуктов в системе для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, представляет собой конструктивное решение для двухступенчатой перегородки контейнера с запорным клапаном, которая может заменить контейнер для хранения без остановки операции разделения газа и твердого тела в режиме реального времени.
Под понятием газ флюидизации имеется в виду аргон или водород.
Потоки газа флюидизации и химически активного газа составляют от 3,33 до 6,67 л/сек и от 6,67 до 13,33 л/сек соответственно.
Температура покрытия составляет от 1200 до 1600 градусов Цельсия.
Соотношение газа флюидизации и химически активного газа составляет от 1:1 до 10:1.
Температура паров жидкости составляет от 35 до 55 градусов Цельсия.
Поток газа, переносимого парами жидкости, составляет от 0,17 до 0,33 л/сек.
Система для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанная выше, имеет следующие функции:
1) Функция покрытия, выполняемая посредством вертикальной печи для нанесения покрытия с конструкцией увеличенного диаметра, сортировочного сопла, газораспределителя с несколькими кольцевыми наклонными отверстиями, и кипящего слоя трубы флюидизации с нижней поверхностью в форме многократного конусообразного сужения к одному концу в качестве основного признака.
2) Функция горячей выгрузки осуществляется посредством транспортировки горячих частиц, разделения горячего газа и твердого вещества, устройства выравнивания давления при транспортировке и совместной эксплуатации печи для нанесения покрытия с охлаждающим устройством в качестве основных признаков. Основной корпус системы горячей выгрузки содержит эффективный циклонный сепаратор и соответствующие трубопроводы и клапаны, при этом система горячей выгрузки в целом находится в охлаждающем устройстве и в границах защитного объема инертного газа.
Баланс давления системы горячей выгрузки достигается посредством вакуумного резервуара и вспомогательного клапана. Контрольные параметры промежуточного процесса горячей выгрузки включают в себя: температуру выгрузки, степень вакуума при выгрузке, и скорость охлаждающего газа охлаждающего устройства;
при этом температура выгрузки составляет от 600 до 1000 градусов Цельсия;
при этом степень вакуума при выгрузке составляет ниже -89 кПа;
при этом скорость охлаждающего газа в охлаждающем устройстве составляет от 1,67 до 6,67 л/сек.
3) Функция рециркуляции газа осуществляется посредством многоуровневого разделения в режиме реального времени и циркуляции газа флюидизации, химически активного газа и газообразного побочного продукта в качестве основных признаков
4) Функция обработки побочных продуктов в режиме реального времени с трехуровневой фильтрацией, переработкой и повторным использованием в режиме реального времени твердых побочных продуктов в качестве основных признаков.
При этом параметры процесса системы непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, включают:
1) Технологические параметры процесса нанесения покрытия, то есть параметры процесса дозированной подачи в 6-10 кг UO2 за один раз, являются в частности следующими: поток газа флюидизации/химически активного газа, температура покрытия, отношение газа флюидизации и химически активного газа, и поток газа, переносимого жидкостью. Данный вариант реализации изобретения предназначен только для иллюстративных целей, и не ограничивает конкретные параметры процесса нанесения покрытия.
2) Повышение и спад температуры в течение непрерывного промышленного производства, а также контрольные параметры промежуточного процесса горячей выгрузки.
Положительные эффекты данного раскрытия заключаются в следующем: данное раскрытие направлено на процесс непрерывного крупномасштабного производства частиц топлива с покрытием, который может обеспечить: реальное непрерывное производство частиц с покрытием, автоматизацию управления и экономическую оптимизацию производства, исключение ошибок, связанных с неавтоматизированными операциями, а также снижение вероятности аварий и частоту отказов оборудования. Данное раскрытие имеет очевидную экономическую ценность и социальные выгоды.
Фиг. 2 представляет собой схему соединения печи для нанесения покрытия и охлаждающего устройства в соответствии с вариантом реализации изобретения, при этом:
горячая подающая труба 1-2 в печи 1 для нанесения покрытия соединена с клапаном 1-3 регулировки подачи;
клапан 1-3 регулировки подачи соединен с циклонным сепаратором 1-4 в охлаждающем устройстве 2;
циклонный сепаратор 1-4 соединен с клапаном 1-5 регулировки вакуума;
клапан 1-5 регулировки вакуума соединен с камерой 1-6 в которой создается вакуум;
выпускной патрубок 1-7 для воздуха из охлаждающего устройства 2 соединен с газовым охладителем 1-8 охлаждающего устройства 2;
газовый охладитель 1-8 соединен с воздухозаборным патрубком 1-9 охлаждающего устройства 2;
1-10 относится к разгрузочному отверстию охлаждающего устройства 2.
Фиг. 3 представляет собой структурную схему печи большого диаметра для нанесения покрытия в соответствии с вариантом реализации изобретения, причем печь большого диаметра для нанесения покрытия содержит: трубу большого диаметра 1-1-1 для флюидизации и сопло 1-1-2;
при этом основание 1-1-3 трубы большого диаметра 1-1-1 для флюидизации имеет конструкцию с двумя конусами; при этом сопло 1-1-2 выполнено в качестве среднего контура.
Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе А-А основания трубы большого диаметра для флюидизации в соответствии с вариантом реализации изобретения,
при этом центральное отверстие 1-1-4, прямые отверстия 1-1-5 и наклонные отверстия 1-1-6 для вентиляции предусмотрены в основании 1-1-3 трубы;
при этом в данном варианте реализации изобретения четыре прямых отверстия 1-1-5 расположены вокруг центрального отверстия 1-1-4, а четыре наклонных отверстия 1-1-6 расположены на периферии четырех прямых отверстий 1-1-5,
причем определенное количество прямых отверстий и наклонных отверстий в данном варианте реализации изобретения приведены только для иллюстративных целей, данный вариант реализации изобретения не ограничивается определенным количество прямых отверстий и наклонных отверстий.
В данном варианте реализации изобретения газ впускают внутрь печи для нанесения покрытия в направлении, указанном стрелкой 1-1-7, и выпускают из печи для нанесения покрытия в направлении, указанном стрелкой 1-1-8;
при этом 1-1-9 относится к нагревательной трубе и корпусу печи для нанесения покрытия;
при этом 1-1-10 относится к отверстию для подачи частиц в печь для нанесения покрытия.
Фиг. 5 представляет собой структурную схему устройства для обработки твердых побочных продуктов в соответствии с вариантом реализации изобретения, при этом устройство для обработки твердых побочных продуктов содержит:
первичный циклонный сепаратор 2-1 для первого этапа разделения твердых побочных продуктов, образующихся в печи для нанесения покрытия во время процесса нанесения покрытия на частицы;
вторичный рукавный фильтр 2-2 для вторичного разделения твердых побочных продуктов после указанного первичного разделения;
третичный фильтр 2-3 тонкой очистки для тонкой фильтрации твердых побочных продуктов после указанного вторичного разделения;
первый запорный клапан 2-4, первую область быстрого взаимодействия 2-5 и первый резервуар для отходов 2-6;
второй запорный клапан 2-7, вторую область быстрого взаимодействия 2-8 и второй резервуар для отходов 2-9.
Фиг. 6 представляет собой структурную схему устройства для обработки газообразных побочных продуктов в соответствии с вариантом реализации изобретения, при этом устройство для обработки газообразных побочных продуктов содержит:
временный контейнер 3-1 высокого давления для отработанных газов и газоразделительную камеру 3-2; при этом газоразделительная камера 3-2 содержит гаситель перепадов давления 3-3 и криогенный сепаратор 3-4;
устройство для обработки газообразных побочных продуктов дополнительно содержит: вспомогательное устройство 3-5 хранения и перераспределения водорода Н2; систему рециркуляции 3-6 аргона Ar.
На частицы наносится покрытие посредством системы для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, описанной выше, следующим образом:
частицы, на которые должно быть нанесено покрытие, добавляют в печь для нанесения покрытия, вводят газ для нанесения покрытия и флюидизирующий газ, в это же время производят сбор газообразных побочных продуктов и твердых побочных продуктов;
после того, как нанесение покрытия завершено, флюидизирующий газ остается неизменным, а температуру снижают до подходящей температуры (подходящая температура может быть задана заранее), далее вставляют разгрузочную трубу, устанавливают скорость флюидизирующего газа в охлаждающем устройстве и создают разгрузочный вакуум, при этом частицы абсорбируются в охлаждающем устройстве посредством открытия выпускного клапана до того момента, пока все частицы не будут абсорбированы; затем частицы, подлежащие покрытию, снова добавляют в печь для нанесения покрытия для последующего покрытия.
После того, как системой для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием завершен процесс покрытия частиц, система используется в реальном процессе нанесения покрытия на частицы ядерного топлива с покрытием, для того, чтобы дополнительно выявить эффект от покрытия частиц.
Поток газа флюидизации в печи для нанесения покрытия устанавливается равным 6,67 л/сек, поток газа для нанесения покрытия устанавливается равным 3,33 л/сек, количество загружаемых частиц устанавливают равным 10 кг, расход охлаждающего газа устанавливают равным 1,5 л/сек, разгрузочный вакуум устанавливают равным -90 кПа, температуру разгрузки устанавливают равной 950 градусов Цельсия, выпускной клапан и вакуумный клапан настраивают после завершения процесса нанесения покрытия для того, чтобы завершить весь процесс нанесения и охлаждения покрытия. Параметры покрытия должны удовлетворять техническим требованиям к конструкции, а также должны отсутствовать частицы, которые оказались бы сдавленными или измельченными.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Данное раскрытие направлено на процесс непрерывного крупномасштабного производства частиц топлива с покрытием, который может обеспечить: действительно непрерывное производство частиц с покрытием, автоматизацию управления и экономическую оптимизацию производства, исключение ошибок, связанных с неавтоматическими операциями, а также снижение вероятности аварий и частоту отказов оборудования. Данное раскрытие имеет очевидную экономическую ценность и социальные выгоды, а также имеет большую промышленную применимость.
Хотя варианты реализации данного раскрытия описаны в сочетании с прилагаемыми графическими материалами, различные модификации и варианты могут быть сделаны специалистами в данной области техники без отхода от сущности и объема раскрытия, а также такие модификации и варианты находятся в пределах объема, определенного прилагаемой формулой изобретения.
1. Система для непрерывного крупномасштабного производства частиц с покрытием, которая содержит:
печь для нанесения покрытия, охлаждающее устройство, устройство для обработки твердых побочных продуктов и устройство для обработки газообразных побочных продуктов, которые соединены последовательно;
при этом печь для нанесения покрытия используют для нанесения покрытия на частицы;
охлаждающее устройство используют для охлаждения частиц с нанесенным покрытием;
устройство для обработки твердых побочных продуктов используют для обработки твердых побочных продуктов, образующихся в печи для нанесения покрытия в течение процесса нанесения покрытия на частицы;
и устройство для обработки газообразных побочных продуктов используют для обработки газообразных побочных продуктов, образующихся в печи для нанесения покрытия в течение процесса нанесения покрытия на частицы.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что печь для нанесения покрытия содержит сопло, трубу флюидизации и нагревательную печь;
при этом сопло соединено с кипящим слоем трубы флюидизации, который имеет многократные конусообразные сужения к одному концу.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для обработки твердого побочного продукта содержит:
циклонный сепаратор, первый фильтр и второй фильтр, которые соединены последовательно;
при этом первый фильтр предназначен для грубой фильтрации твердых побочных продуктов, полученных посредством циклонного сепаратора, для получения промежуточных побочных продуктов;
а второй фильтр предназначен для тонкой фильтрации промежуточных побочных продуктов, полученных посредством первого фильтра.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для обработки газообразных побочных продуктов содержит:
устройство для временного хранения газообразных побочных продуктов, устройство для разделения газообразных побочных продуктов и устройство для хранения газообразных побочных продуктов;
при этом устройство для временного хранения газообразных побочных продуктов предназначено для временного хранения газообразных побочных продуктов, полученных от устройства для обработки твердых побочных продуктов;
а устройство для разделения газообразных побочных продуктов предназначено для разделения газообразных побочных продуктов, временно хранящихся в устройстве для временного хранения газообразных побочных продуктов, для получения по меньшей мере водорода Н2 и аргона Ar;
причем устройство для хранения газообразных побочных продуктов предназначено для хранения водорода Н2, полученного посредством устройства для разделения газообразных побочных продуктов.
5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что сопло содержит: среднее отверстие, множество отверстий первичного контура и множество отверстий вторичного контура, причем
множество отверстий первичного контура равномерно распределено вокруг среднего отверстия;
и множество отверстий вторичного контура равномерно распределены вокруг среднего отверстия; а также
множество отверстий первичного контура расположено между средним отверстием и множеством отверстий вторичного контура.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что в кипящем слое предусмотрен газораспределитель, содержащий:
центральное отверстие, множество первичных кольцевых прямых отверстий и множество вторичных кольцевых наклонных отверстий;
причем центральное отверстие находится на той же самой оси, что и среднее отверстие сопла;
а множество первичных кольцевых прямых отверстий равномерно распределено вокруг центрального отверстия;
и множество вторичных кольцевых наклонных отверстий равномерно распределено вокруг центрального отверстия; а также
множество первичных кольцевых прямых отверстий расположено между центральным отверстием и множеством вторичных кольцевых наклонных отверстий.
7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что ось среднего отверстия и ось сопла находятся в одной и той же плоскости, а именно не имеют отклонения.
8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что отверстия первичного контура и ось сопла находятся в одной и той же плоскости, а именно не имеют отклонения, т.е. имеют нулевой угол отклонения.
