在六氟化铀到二氧化铀的转化中容量和浓缩度方面改变的分段反应器制造技术

一种用于将六氟化铀转化为二氧化铀的干式转化反应器，该干式转化反应器包括气相反应区段和流化床区段，其中气相反应区段和流化床区段中的至少一个是可替换区段。一种用于操作利用六氟化铀到二氧化铀转化工艺的干式转化反应器的方法，该方法包括替换至少一个转化反应器区段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在六氟化铀到ニ氧化铀的转化中容量和浓缩度方面改变的分段反应器本专利技术要求了 2009年11月12日提交的美国在先专利申请系列No. 61Λ81，172 的优先权，其全部的公开内容通过參考并入本专利技术。本专利技术涉及六氟化铀到ニ氧化铀的干式转化方法。
技术介绍
U. S.专利No. 6，656，391公开了ー种用于制备在MOX燃料的制造中使用的可浇铸的ニ氧化铀(UO2)粉末的方法。该方法包括喷雾干燥通过六氟化铀(UF6)干法转化获得的可流动的UO2粉末。U. S.专利No. 6，352，677公开了ー种由UF6的脱氟作用制备商业级无水氟化氢 (AHF)和TO2的方法。U. S.专利No. 5，346，684公开了ー种用于由贫化UF6回收无水氟化氢的方法。U. S.专利No. 4，830，841公开了 UF6到UO2的干式转化反应器。这种转化目前以单段反应器实现，其具有安装用于运行商业轻水反应器中所要求的浓缩水平的气相反应区段和脱氟/聚集区段以产生受控的核反应，即达到5%的U-235的最大浓缩度。反应器的上部使用烧结的金属过滤器将固体从气相中分离出来。将UO2F2脱氟且UO2使用流化床在反应器的下部聚集。安装的流化床和气相反应部分的几何结构都不允许适时的或成本有效地改变容量或U-235的浓缩度，或不易于维护。目前的干式转化反应器通常由典型地用于高温应用的材料制成，如镍-铬基高温合金，例如Incone 1 625，或由耐腐蚀的材料制成，如镍-铜基合金，例如M_el ,但是不在老化和热循环材料上焊接就不能进行反应器的改进和维护。在流化床区段中反应器不能被快速升级，除非通过焊接新的金属以改进其几何结构。在旧材料上，例如Iacone 1 625或腿one 1·上进行焊接会导致在老化的和热循环的反应器金属以及新区段之间的焊缝处开裂的问题。除非整个反应器进行了热处理，否则在焊接接缝处会发生开裂，这是因为老化的热循环金属与更无定形的新金属不同。开裂会在短时间内发生，典型地在装置重新开始运转之后很快就发生。现有反应器设计的气相反应器或流化床区段的任何改变直至整个反应器的替换，并包括整个反应器的替换都是非常昂贵的。此外，虽然整个反应器本身可以进行热处理，但是这也是非常昂贵且耗时的。此外，现有的反应器受限于关于气相反应区段和流化床区段的固定容量和浓缩度能力。若不进行替换则它们不能容忍超过5%浓缩度的进料。这些反应器不能被升级，除非流化床区段或气相反应区段停エ，并在其上焊接新几何结构的区段，且这些还会由于焊接接缝处的开裂而失败。专利技术概述现有的干式转化反应器是以单件进行焊接的并且因此不能简单地改进以改变相关的容量、浓缩度、改装或其他期望的变化。本专利技术的目的就在于提供ー种方法和设备，以简单的且成本有效的方式改进干式转化反应器，例如流化床或其他反应器区段。本专利技术提供了一种用于将六氟化铀转化为ニ氧化铀的干式转化反应器，该干式转化反应器包括气相反应区段以及流化床区段，其中气相反应区段和流化床区段中的至少ー 个是可替换的区段。本专利技术还提供了一种用于操作利用六氟化铀到ニ氧化铀的转化法的干式转化反应器的方法，该方法包括替换至少ー个可替换的转化反应器区段。本专利技术中安装预先设计的区段可应用于广泛范围的构造，包括其他反应器区段， 例如与粉末出ロ相连的流化床风室或与废气出ロ相连的废气风室区段。附图概述本专利技术的一个实施方案根据附图进行说明，其中图Ia显示了在较低容量反应器正视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性容量改变。图Ib显示了图Ia所示的在较低容量反应器侧视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性容量改变。图Ic显示了在较大容量反应器正视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性容量改变。图Id显示了图Ic显示的较大容量反应器侧视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性容量改变。图加显示了设计用于较低浓缩度的反应器正视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性浓缩度改变。图2b显示了设计用于图加显示的较低浓缩度的反应器侧视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性浓缩度改变。图2c显示了设计用于较高浓缩度的反应器正视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性浓缩度改变。图2d显示了设计用于图2c显示的较高浓缩度的反应器侧视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于矩形横截面几何结构的示例性浓缩度改变。图3a显示了设计用于较低浓缩度的反应器的正视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于圆柱形横截面几何结构的示例性浓缩度改变。图北显示了设计用于较高浓缩度的反应器的正视图中在干式转化反应器上使用可替换区段对于圆柱形横截面几何结构的示例性浓缩度改变。专利技术详述对通过參考并入本专利技术的U. S.专利No. 4，830，841进行改进以允许更高的容量、 更高的％U-235浓缩度、易于改装、易于维护以及其他这些改迸，但是却保留了高的总运转效率和最少的过程停机时间。本专利技术提供了一种用于提高反应器流化床的容量并且将现有的转化反应器的铀浓缩度改进为5% U-235或更高浓缩度的方法和设备。对于核临界安全来说这可以使用例如厚板材或圆柱形几何结构来实现。出于本专利技术的目的，术语厚板材用于限定具有矩形横截面的几何结构，出于临界安全考虑确定矩形横截面的最大宽度。本专利技术通过如下改善了 U. S.专利No. 4，830，341的反应器操作，即详细设计了容量和可允许的向气相反应区段和流化床区段进料的％ U-235浓缩度可以如何使用可替换的区段来进行改迸。这种可替换的区段可以包括法兰连接的多种构造的可替换的区段。图Ia到Id、图加到2d和图3a和;3b显示了使用可替换区段对干式转化反应器改进的不同实施方式。反应器1包括在一端与废气风室5相连而在另一端与过渡区段7相连的气相反应区段3和在一端与过渡区段7相连而在另一端与流化床风室11相连的流化床区段9。UF6、蒸汽和吐分別通过喷嘴或管线13、15注射到过渡区段7和流化床风室11 中。反应器1的不同組成部分通过无焊接连接(例如法兰连接17)相连。正如U. S.专利 No. 4，830，841所讨论的，反应器1的上部使用设置在气相反应区段3中的烧结的金属过滤器将固体从气相中分离出来，将UO2F2脱氟且UO2聚集在流化床区段9中。通常气相反应区段3的设计与エ艺相关且并不由安全分析来确定。流化床区段9的设计由エ艺需要限定， 且其宽度受临界安全考虑的约束。如图Ia到Id所示，可替换区段9使得流化床体积能够扩展并且因此増加容量、 UO2F2的停留时间并且改进反应器的生产能力。在极端的情况下，可以取消过渡区段7以达到整个反应器1自始至终连续的尺寸。可替换的区段，例如气相反应区段3、过渡区段7和流化床区段9排除了在在使用中的老化的气相反应区段3或流化床区段9上焊接的需要。 可替换区段还可以用于快速替换老化的区段。流化床区段9可以简单地用由例如其他金属制成的区段替换，例如不需要焊接从 οιιβ Φ转换为Inconel 625或其他的区段。任何区段，例如气相反应区段3、过渡区段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·T·基穆拉，A·兰登，C·耶格尔，
申请(专利权)人：阿利发NP有限公司，
类型：发明
国别省市：