JPH0252003A

JPH0252003A - 回転遠心接触器

Info

Publication number: JPH0252003A
Application number: JP1118505A
Authority: JP
Inventors: Peter D Martin; ピーター　ディヴィッド　マーティン
Original assignee: British Nuclear Fuels PLC
Current assignee: Sellafield Ltd
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1990-02-21
Also published as: GB8811195D0; US5084249A; EP0343802A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、密度の異なる２液体を高速回転円筒室内で半
径方向に向流で通すための回転遠心接触器に関する。

［従来の技術］このような接触器は、化学工学の分野で知られており、
かかる設計の１つはベーカーパーキンズインコーポレー
ティド（Ｂａｋａｒ　Ｐｅｒｋｉｎｓ　Ｉｎｃ、）製の
ポドビニアック（Ｐｏｄｂｉｅｌｎｉａｋ）接触器であ
る。

これは、水平軸線を中心に回転するロータ、シャフト組
立体よりなり、中空のロータ内には多数の同軸孔明き板
がある。密度の異なる２液体はロータリーシールを備え
たシャフト内のダクトを通してロータの中へ供給されて
ロータを通して向流で流れ、２液体が孔明き板を通過す
るとき混合され、孔明き板の開の環状空間で遠心分離さ
れ、最後にシャフト内の他のダクトを通して流出する。

液体の受ける遠心加速度は地球の重力場の強さより相当
太き（、そのため、そのような接触器は同じ容積の重力
接触器よりもはるかに多い液体処理量を達成でき、また
同じ容積の重力接触器の性能よりももっと多段の混合／
沈殿器（“理論的段″）に等しい分離性能を達成できる
。

［発明が解決しようとする課題］臨界安全寸法で適当な処理量について数段の理論段（例
えば６−１０段）が達成されなければならないが、代表
的な回転速度で作動する臨界安全直径の従来のユニット
は４以下の理論段を作るので、周知の回転接触器は、従
来核燃料の再処理に使用するのには適さないと考えられ
ていた。さらに、公知設計のシャフトシールは時々保守
を必要とし、これは、高い放射性液体を処理する場合に
は不便である。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、軸線を中心に回転しつるロータを備え
、ロータ内に接触室を構成し、前記接触室が回転軸線を
中心とする環状又は一部環状の形状のものであり、内側
半径と半径方向の幅との比が１．０以上である、回転遠
心接触器を提供する。

好ましくは、この接触器は又接触室の異なる部分間を、
中性子が透過しないように構成された中性子吸収物質を
備える。

好ましくは、前記比率は１．５より大きく、望ましくは
２．０より大きい。従って接触室は、直径の大きい、そ
して横断面の比較的小さい環状体の少なくとも一部の形
態である。従って、環状形態のかかる接触室は、臨界の
観点から、安全横断面の単独無限に長いシリンダに近似
する。例えば、内径は約１．０　ｍで、接触室は、−辺
が０．１５−０．２０ｍの正方形横断面のものであり、
これは実際の再処理において、普通に遭遇する核分裂性
物質や硝酸の濃度にとって臨界安全である。そのような
直径でかつ２０００から５０００ｒ、ｐ、ｍ　　（回転
７分）の範囲の速度では、理論段の半径方向の厚さは十
分小さい（１０＋ｎｍ程度）ので十分多数の段を接触室
の半径幅に亘って作ることができる。

好ましい実施例では、回転軸線は垂直に構成され、液体
がロータの上面に構成された上部開放の環状供給溝を経
て、接触室に供給され、同様に、液体は接触室から、ロ
ータの下に設けられた上部開放の固定環状収液溝の中へ
流出する。この構造は、どちらの液体にも露されべき摩
擦ロータリシールの必要性を回避し、保守の問題を減す
。

接触器は、液体／液体の合流界面の半径方向位置を制御
する装置、すなわち、気体圧力で作動され、一方の液体
を取り出す半径方向位置を制御する装置を含むことが好
ましい。

複数のロータを共通のシャフトで駆動し、一方の液体の
連続処理を行なうのに用いることができることを理解す
べきである。接触室は、２液体の効果的界面接触を確保
するために、多数の半径方向に間隔を隔てた孔明き板を
収容しても良いし、或いは、金網のバッキング、あるい
は多数の無秩序な又は構造をなしたバッキング材料を収
容しても良い。

［実施例］合本発明を、図面を参照して、単なる例としてさらに詳
しく説明する。

第１図および第２図を参照すると、液体間の特別な種の
移送をひき起こす２流体の混合と分離用であり、核燃料
の再処理プラントに使用される回転遠心接触器ＩＯを示
す。液体は核分裂性物質と核分裂生成物の水成硝酸溶液
と無臭ケロシン中の燐酸トリブチルであり、後者は低密
度である。接触器１０は直径０．６ｍのチタン性ロータ
ディスク１４が固着されている直立シャフト１２を含む
。

ディスク１４のレベルより下にある幅０．２ｍ、高さ０
．１２　ｍの横断面長方形のステンレス製の環状中空接
触室１６がロータディスクのまわりに固着されている。

接触室１６の内周の直立のＬ形断面フランジがディスク
１４の外周上に載り、ピン２０でフランジ１８に取付け
られている。接触室１６とシャフト１２の間には、中性
子吸収物質の静止コア２２があり、この物質は、接触室
１６の下で半径方向外方に、又接触室１６の外側で上方
に遮蔽体２４として延び、従って接触室１６はコア２２
と遮蔽体２４とによって構成された環状トラフ２５の中
にある。

接触器ｌＯの上には、２液体（重相と軽相と称する）用
の２本の静止供給パイプ２６．２８があり、これらの液
体は、ロータディスク１４の上面に固定された２つの上
部開放の同心環状供給溝３０．３２の中へ流出する。重
相供給溝３０は、接触室１６内でその半径方向に最も内
側の壁の近くで、２本の孔明き分配リング管３６に連結
された６本の半径方向管３４を介して接触室１６と連通
ずる。同様に、軽相供給溝３２は、接触室１６内でその
半径方向に最も外側の壁の近くで３本の孔明き分配リン
グ管４０に連結された６本の半径方向管３８を介して接
触室１６と連通ずる。接触室１６には、分配リング管３
６と分配リング管４０との間に相の効率的界面接触を確
保するためバッキング材料４２（図に記号的に示す）が
充填されている。接触室１６の床には接触室１６の最も
外側の壁と最も内側の壁のすぐ近くに孔４４．４６が設
けられ、液体は互に妾触後これらの孔４４．４６から流
出することができる。重相出口孔４４が空圧制御式排出
二重層４８を有する。内壁１６、ディスク１４、および
シャフト１２を通って延びるダクト５０により、圧縮空
気、その他のガスを二重基４８に供給することができる
。環状トラフ２５の下部は、バッフル５３．５４により
２つの上部開放の環状流出溝５１．５２に分割され、夫
々の排出ダクト５５．５６がこれらの流出溝と連通ずる
。孔４４．４６を通って流出する液体は夫々の流出溝５
１．５２内へ落下する。

［作用］接触器１０の作動中、シャフト１２、ロータディスク１
４、および接触室１６は、代表的には２０００から５０
００ｒｐｍの間の回転速度で回転する。重相液体がパイ
プ２６を経て供給溝３０に、又軽相液体がパイプ２８を
経て供給溝３２に供給され、それゆえ、重相液体は分配
リング管３６を通って接触室１６に入り、軽相液体は、
分配リング管４０を通って接触室１６に入る。高速回転
のため、液体は重力よりも相当に強い遠心力を受け、密
度差により重相液体は接触室１６内のバッキング材料４
２を通して半径方向外方に、又軽相液体は半径方向内方
に流れ、かくして、これらの流れは向流である。２相は
管４ｏと接触室１６の外壁との間の領域と管３６と接触
室１Ｇの内壁との間の領域で夫々分離し、分離した相は
孔４４．４６から流出して流出溝５１．５２へ渚下し、
排出ダクト５５．５６から流出する。接触室１６の外壁
での静圧は、二重基４８の最上部分（作動中宮に一杯で
ある）の中の重相液体によるヘッド圧力にダクト５０の
中のガスの圧力を加えた圧力に等しく、このガス圧力は
二重基４８の中央部分と最下部分の間の液体レベルの違
いによるヘッド圧だけ大気圧より高い。ガス圧力の調整
により、接触室１６内の内部合流界面の半径位置を変化
させることができる。

回転接触器は上述した回転接触器とはいくつかの点で違
っていても良いことがわかるであろう。

例えば、単一環状接触室１６の代わりに、環状接触室１
６を半径方向に延びた壁で複数の扇形部に分割しても良
く、実際には複数の別々の接触室をロータのまわりに据
え付けても良く、あるいはロータがそのような接触室を
たった１つ有しても良い。２液体の完全な混合を確保す
るために、接触室１６内に種々の異なるバッキング材料
を使用しても良く、例えば、バッキング４２はラッシヒ
リング、最新の異形体、構造上又は孔明きバッキング、
又は金網のような無秩序バッキングである。

バッキング材料４２に係合する接触室１６の上下面は平
滑として示されているが、変形例として、これらの面に
近い液体の流れを最小にするため上下面に同心の出張り
あるいはフィンを設けても良い。ロータの動きの空力抵
抗、それゆえロータの必要動力を最小にするために、半
径方向供給管３４．３８をフェアリング（流線形部分）
で覆うのが良いし、或いは滑らかな流線形ロータ内に組
込むのが良い。空力抵抗は局部的なガス密度の減少によ
って、例えば実質的にヘリウムからなる雰囲気中で接触
器を運転することによって更に減少させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回転遠心接触器の側断面図、第２図
は第１図の部分切断平面図である。１０・・・接触器、１２・・・シャツ１６・・・接触室、２０・・・ピン、・・・遮蔽体、２５・・・トラフ、２３０．３２・・・供給溝、３４、管、４２・・・バッキング材料、４８・・・堰、５０・・・ダクト、５ル、５５．５６・・・ダクト。ト、１４・・・ディスク、２２・・・コア、　　２４６．２８・・・パイプ、３６．３８．４０・・・４４．４６・・・孔、 ■、５２・・・チャンネ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸線中心に回転可能なロータ（１４、１６）に接
触室（１６）を構成して成る回転遠心接触器１０におい
て、前記接触室（１６）が回転軸線を中心とする環状又
は一部環状の形状のものであり、内側半径と半径方向幅
との比が１．０より大きいもの。
（２）前記比が１．５より大きい、請求項第１項記載の
接触器。
（３）前記比が２．０より大きい、請求項第２項記載の
接触器。
（４）内径が約１．０ｍであり、接触室（１６）が０．
１５と０．２０ｍの間の長さの辺を持つ正方形横断面の
ものである、請求項第３項記載の接触器。
（５）接触室（１６）の異なる部分間の中性子の透過を
妨げるるように配置された中性子吸収物質（２２）を備
える、請求項第１〜４項記載の接触器。
（６）回転軸線が垂直に配置され、接触器がロータ（１
４）の上面に構成された上部開放の環状供給溝（３０、
３２）と、供給溝（３０、３２）と接触室（１６）の間
の液体の連通を行うダクト（３４、３８）とを含む、請
求項第１〜５項記載の接触器。
（７）運転中、液体／液体の合流界面の半径方向位置を
制御する装置（４８）を含む、請求項第１〜６項記載の
接触器。