JPS5854848B2 - 分離ノズル法によるウラン濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水平又は略々水平に配置された筒状ハウジング
と、該ハウジング内に配置された多段式ラジアル圧縮機
と、該圧縮機の関連圧縮段と作動的に接続されて各々分
離ノズルステージを形成しておりカスケード式に連結さ
れた複数個の分離ノズル集合体と、複数個の冷却器であ
ってその各各が各圧縮段及び各分離ノズルステージと関
連せしめられている冷却器と、原料混合ガスを上記筒状
ハウジング内に供給するガス通路と、処理され濃縮され
た混合ガスを上記筒状ハウジングから回収するガス通路
とを具備している、分離ノズル法によるウラン濃縮装置
に係る。

分離ノズル法は、周知のように、重い粒子と軽い粒子と
を同伴するガスビームの場合に重い粒子よりも軽い粒子
の方がガスビームから早期に別れて拡散すると謂う原理
を利用する同位元素分離法の１つである。

軽重粒子を同伴するこのようなガスビームを適宜に構成
されたノズル開口こ向けて送れば、ノズルに捕えられ且
つ同位元素を含有するガスは幾分濃縮され、一方軽い同
位元素はノズルの側を流れ云わば上記濃縮ガスとは引離
されたガス部分に集められている（ドイツ連邦共和国特
許第１０５２９５５号及び同第１０９１５４１号明細書
参が）。

分離ノズルによる処理段数を犬となせば、濃縮度を高め
得ることは自明である。

冒頭に述べた型式の装置において、ラジアル圧縮機はカ
ス流を発生させ且つ送るために用いられる。

冷却器としては熱交換器であって、処理されるべき原料
混合ガスの温度を適切に調節するために使用される。

冒頭に述べた型式の装置（例えばドイツ連邦共和国特許
出願公開第２７４１４６１号公報参照）において、ラジ
アル圧縮機は容器即ち濃縮装置本体部である筒状ハウジ
ングの外部に且つ下側に配置されており、一方固定分離
ノズルを有する分離ノズル集合体は筒状ハウジング内に
且つ冷却器の上方に配置されている。

この装置によればラジアル圧縮機が筒状ハウジングの外
部に配置されているのでその点検保守が容易であり、又
冷却器としては筒状ハウジング内を直線的に延びる熱交
換器管として構成できるので装置構造を比較的簡単なも
のとなすことができる。

更に、上記公知装置によれば、定期的に点検し且つ場合
により交換すべき部品である分離ノズルの保守も、筒状
ハウジングの少なくとも一方の蓋体を取脱すことにより
比較的容易に行なうことができる。

この公知装置の欠陥はその占有容積が比較的大きなこと
にある。

特に筒状ハウジング内でガス通路が比較的大きな容積を
占め、又筒状ハウジングと該ハウジングの外部にあるラ
ジアル圧縮機とを連通する管路が必要であり、これらは
濃縮装置全体としての熱力学的効率を低下させる。

同じ目的で即ちラジアル圧縮機や分離ノズルの保守が容
易であって構造簡単なものとする目的で提案されており
冒頭で述べた型式の装置とは異なる装置も公知である（
ドイツ連邦共和国特許公告第２５４２２９６号公報）。

この装置によれば、ラジアル圧縮機は筒状ハウジング内
に且つ冷却器の下方に配置されているが、この装置も前
記と同様の欠陥を有している。

何故ならば、この公知装置はラジアル圧縮機を筒状ハウ
ジング内に収容するために該ハウジングの全長又は直径
を増加せしめたに過ぎず、従って分離ノズル集合体は並
置されているからである。

これらを直上の公知装置とする本発明の課題は、分離ノ
ズル集合体、冷却器及びラジアル圧縮機を構造的に統合
して、装置全体をコンパクトなものとなすと共に熱力学
的効率を向上させることにある。

本発明によれば、この課題は、冒頭に述べた型式の装置
において、多段式ラジアル圧縮機が筒状ハウジングの中
心部に且つその軸線上に配置されており、多段式ラジア
ル圧縮機における各圧縮段の出口附近にはデフユーザが
形成されており、冷却器及び分離ノズルカスケードが、
多段式ラジアル圧縮機を同心的に包囲しており、分離ノ
ズルカスケード及び冷却器の少なくとも一方が、筒状ハ
ウジングに形成された切欠き部を通じて保守可能になさ
れていることを特徴とする、分離ノズ、／Ｉ／法による
ウラン濃縮装置により解決される。

本発明は基本的には次のことを利用している。

即ち、冒頭で述べた型式の装置において、先ず筒状ハウ
ジング内に予め対称軸線を設定し、ラジアル圧縮機、分
離ノズル集合体及び冷却器が上記対称軸線を中心として
配置されるように対称的に構成し、これによって装置全
体をコンパクト化するのである。

この場合に筒状ハウジングの軸線部で処理技術上利用価
値がないような部分は生じない。

何故ならば、本発明によれば、筒状ハウジングの水平軸
線部にラジアル圧縮機が配置されており、このラジアル
圧縮機は予め対称的に構成されているからである。

装置の処理能力を一定とする場合に、本発明による装置
は従来装置と比較してその容積を著るしく小に構成し得
るが、この場合にも分離ノズル集合体の保守は依然とし
て容易である。

即ち筒状ハウジングに形成された切欠き部を通じ及び場
合により付加的に形成されたシュートを通じて点検保守
を行なうことができる。

点検保守目的で筒状ハウジングに形成される切欠き部を
、筒状ハウジング内に原料混合ガスを供給する導入口と
しても役立たせることができる。

本発明装置によれば、ラジアル圧縮機における各圧縮段
の出口附近にデフユーザが形成されており、このデフユ
ーザが付加的な機能即ち装置に必要とされる他の構成部
材を収容する機能を果たすので、装置を極めてコンパク
ト化させることができる。

例えば、有利な実施形によれば、多段式ラジアル圧縮機
における各圧縮段の出口附近に形成されたデフユーザ内
に分離ノズル集合体が配置されており、筒状ハウジング
内で上記デフユーザに冷却器が半径方向に後続配置され
ていることを特徴としている。

この場合に、冷却器がユニット化された熱交換器として
構成されており、筒状ハウジングの少なくとも一方の蓋
体を取脱せば上記筒状ハウジング内からその軸線方向に
沿い上記熱交換器を取出し可能であるのが有利である。

但し冷却器の内の少くとも１つにはシュートが設けられ
ているので、筒状ハウジングの蓋体を取説さなくとも、
上記シュートを通じて分離ノズル集合体の点検保守を行
なうことができる。

熱交換器の軸線方向全長に亘って保守用の上記シュート
が延びているのが有利である。

冷却器をユニット化された熱交換器となし且つこの熱交
換器が少くとも１つの上記シュートを有するようになす
ことも本発明の範噴に属する。

分離ノズル集合体がデフユーザ内に配置され且つデフユ
ーザの外部を囲繞する冷却器を熱交換器として構成する
場合に、熱交換器を直線状の熱交換管から構成すること
も本発明の範噴に属する。

本発明の他の実施形によればラジアル圧縮機における各
圧縮段の出口附近に形成されたデフユーザ内に冷却器が
配置されており、筒抜ハウジング内で上記デフユーザに
分離ノズル集合体が半径万向に後続配置されていること
を特徴としている。

この場合に、分離ノズル集合体が筒体によりユニット化
され分離ノズルカスケードを構成しており、筒状ハウジ
ングの少なくとも一方の蓋体を取脱せば上記筒状ハウジ
ング内からその軸線方向に沿い上記分離ノズルカスケー
ドを取出し可能であるようになすことができる。

しかしながら分離ノズルカスケードが筒状ハウジングの
水平中心軸線を中心として回転可能であり、分離ノズル
カスケードのこの回転に際して上記分離ノズルカスケー
ドの構成エレメントである分離ノズル集合体が、筒状ハ
ウジングに形成された１つまたは複数個の切欠き部に対
応する部位を通り、これにより分離ノズル集合体の保守
を可能となすこともできる。

ラジアル圧縮機において通例であるようにデフユーザを
配置することも本発明の範噴に属し、この場合に半径方
向に短縮される場合にもデフユーザとしての機能を維持
するようになされる。

この構成に関連する場合に、本発明装置は次のようにな
されているのが好ましい。

即ち、冷却器がユニット化された熱交換器として構成さ
れており、多段式ラジアル圧縮機における各圧縮段の出
口附近に形成されたデフユーザに上記熱交換器が重畳配
置されており、分離ノズル集合体が筒体によりユニット
化され分離ノズルカスケードを構成しており、この分離
ノズルカスケードが回転可能に、軸線方向に移動可能に
又は回転可能且つ軸線方向移動可能に上記熱交換器と接
続されるようになすのである。

その代りに、分離ノズル集合体が筒体によりユニット化
され分離ノズルカスケードを構成しており、多段式ラジ
アル圧縮機における各圧縮段の出口附近に形成されたデ
フユーザに上記分離ノズルカスケードが後続配置されて
おり、上記分離ノズルカスケードに冷却器が重畳配置さ
れているようになすこともできる。

本発明の有利な実施形によれば、ここでも、冷却器がユ
ニット化された熱交換器として構成されており、この熱
交換器が少なくとも１つの保守用のシュートを有してお
り且つ場合によっては軸線方向に移動可能であって筒状
ハウジングから取出し可能に配置されていることもでき
る。

次に添附図面を参照しつつ本発明を更に詳細に説明する
。

図面は分離ノズル法によるウラン濃縮装置を例示してい
る。

この装置の基本的構成部材は次の通りである。

筒状ハウジング１、 分離ノズル集合体２をカスケード式に多段配置して構成
された分離ノズルカスケード３、冷却器４ 複数個のロータ６とデフユーザ７とを備えており分離ノ
ズルカスケードに相応して配置された多段式ラジアル圧
縮機５゜ 「多段式ラジアル圧縮機」なる用語は複数個の圧縮段が
図示されているように連続して配置されているラジアル
圧縮機を相称している。

本発明装置の構成部材であって、上記主要構成部材以外
の部材としては、原料ガスを供給し、上記主要部材間を
流体流接続し且つ処理済ガスを回収するガス通路８があ
る。

軸線方向断面と半径方向断面とを比較して考えれば、ラ
ジアル圧縮機５が、筒状ハウジング１に対してその中心
にかつ同軸的に配置されていることは明らかであり、そ
の際冷却器４および分離ノズルカスケード３は、ラジア
ル圧縮機５を同心的に囲んでいる。

ハウジング１には切欠き部１４があり、これらの切欠き
は、場合によっては後に説明するシュート１５と共に分
離ノズル集合体を点検保守する場合の通路として使用さ
れる。

このことは種々の方法で実現されている。第１図、第２
図および第３図による構成において、分離ノズル集合体
２は個々のデフユーザγ内に配置されているように配置
が行われており、その際デフユーザに冷却器４が後続配
置されている。

さらに冷却器４は、構造的にユニット化されて熱交換器
９として構成されており、この熱交換器は、直線的な熱
交換管１０を有し、かつこの熱交換器には明らかに分配
器１１および収集器１２が付属して設けられている。

この熱交換器９は、少なくとも１つの容器蓋１３および
接続管フランジを取はずした後に、ハウジング１から軸
線方向に取出すことができるように配置を行うことがで
きる。

しかし第２図に示したように次のような特徴を有する可
能性もある。

すなわち冷却器４またはこれらのうち少なくとも１つは
長手方向に延びたシュート１５を備えており、かつそれ
により分離ノズル集合体２の保守を可能となすことであ
る。

シュート１５にはハウジング１に形成された適当な切欠
き部１４が対応している。

第３図はデフユーザ７内に配置された分離ノズル集合体
２を構成している板状の分離用単位部材がどのような構
成を有しているかを示している。

第４図によれば、除却器４が分離ノズル集合体２に後続
配置されている場合、該冷却器を個々のテ′フユーサ゛
７内に配置してもよいことが明らかである。

ここにおいて分離ノズル集合体２は筒体１６によって構
造的にユニット化され分離ノズルカスケード３を構成し
ていることが明らかであり、この分離ノズルカスケード
は、この時例えばハウジング１の蓋体１３を取はずした
後に、ハウジング１から取出し可能である。

しかし分離ノズルカスケード３を容器軸線のまわりで回
転可能に配置してもよく、かつそれにより分離ノズル集
合体２は、ハウジング１に形成された１つまたは複数の
保守用切欠き部１４のところを通ることができる。

第５図および第６図による構成において、除却器４はユ
ニット化され熱交換器９として構成されており、この熱
交換器は、ラジアル圧縮機５のデフユーザ７に重畳配置
されており、これらデフユーザは、ここでは古典的な拡
散器として動作する。

他方において分離ノズル集合体２は筒体１６によってユ
ニット化されており、かつ軸線方向に移動可能および／
または回転可能に熱交換器９に接続されている。

このようにして分離ノズル集合体は保守用の切欠き部１
４のところを通るようになされていることができ、また
はハウジング１から取出し可能である。

この構成に関しても逆の態様での構成が可能であり、こ
の場合には分離ノズル集合体２がユニット化され分離ノ
ズルカスケード３として構成され、かつラジアル圧縮機
５のデフユーザ７に重畳配置されており、その際にもこ
れら分離ノズルカスケード３はユニット化された冷却器
４からなる熱交換器９によって包囲されている。

他方においてこの除却器４は長手方向に延びた１つまた
は複数の保守用シュート１５を有することができ、これ
ら保守用のシュートはハウジング１の切欠き部１４と連
通している。

前記のすべての構成において特に頻繁な保守、手入れお
よび交換を必要とする分離ノズル集合体２へのアクセス
即ち作業員の接近は極めて容易である。

全体として対称的に配置されているために非常にコンパ
クトに構成することができ、その際にコンパクトである
にもかかわらずすべての機能が果たされ、しかも公知構
成のものと比較して熱力学的効率における改善がもたら
される。

一般的にハウジング１に設けられる接続管の口部等に保
守用の切欠き部１４として用いることができ、この場合
には接続管等が脱されて保守作業を行なう。

本発明による装置におけるガスの流れは、図示された矢
印によって明らかである。

原料ガスは一方の蓋体１３にあるガス供給管１７を介し
て供給され、かつここから第１の圧縮段１８ａに入る。

第１の圧縮段１８ａからガスは半径方向外方へ接続され
た構成部材内へ流れる。

分離ノズル集合体２において初めに述べた効果が生じ、
しかも個々の分離ノズルにおいて重い方の同位元素がわ
ずかに濃縮され、一方軽い方のものは個々の分離ノズル
のそばを通って流れ、従って分離ノズル集合体２内にお
いて軸線方向に流出し、一方重い方の分別物を同伴する
ガス即ち濃縮ガスは、半径方向外方へ引続き流れる。

本発明装置は既述のように多段動作するので、機能に関
する限り除却器４が分離ノズル集合体２の前にあるかま
たは後にあるかは重要ではない。

除却器４は流れるガスを望ましい温度になすように設定
される。

軽量分別物は、本発明による装置の多段動作の際に前記
のように分離ノズル集合体２から軸線方向に流出し、か
つ付属のガス室１９（第５図参照）に入ることができる
。

これらガス室１９において軽量分別物には適当な重い分
別物が混合され、この重い分別物は、接続管２０を介し
て供給される。

それからこのようにして形成された混合ガスは、次の圧
縮段へ流れ、以下同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるウラン濃縮装置の軸線方向断面
図、第２図は、第１図による対象のＡ −Ａの方向の断
面図、第３図は、細部Ｂを含む第２図の対象の一部Ａを
拡大して示す図、第４図は、第１図の対象の一部に相応
した図であって本発明による装置の別の構成を示す図、
第５図は、第１図に相応した図であって別の構成の軸線
方向断面を示す図、第６図は、第５図におけるＣおよび
Ｄ線部分の断面図である。 なお、図示された主要部と符号との対応関係は地下の通
りである。 １・・・・・・筒状ハウジング、２・・・・・・分離ノ
ズ／Ｉ／集合体、３・・・・・・分離ノズルカスケード
、４・・・・・・除却器、５・・・・・・多段式ラジア
ル圧縮機、６・・・・・・ロータ、 ７・・・・・・デフユーザ、 １４・・・・・・保守 用の切欠き部、 ５・・・・・・保守用のシュート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平又は略々水平に配置された筒状ハウジングと、
   該ハウジング内に配置された多段式ラジアル圧縮機と、
   該圧縮機の関連圧縮段と作動的に接続されて各々分離ノ
   ズ刀・ステージを形成しておりカスケード式に連結され
   た複数個の分離ノズル集合体と、複数個の冷却器であっ
   てその各々が各圧縮段及び各分離ノズルステージと関連
   せしめられている冷却器と、原料混合ガスを上記筒状ハ
   ウジング内に供給するガス通路と、処理され濃縮された
   混合ガスを上記筒状ハウジングから回収するガス通路と
   を具備している、分離ノズル法によるウラン濃縮装置に
   おいて、多段式ラジアル圧縮機５が筒状ハウジング１の
   中心部に且つその軸線上に配置されており、多段式ラジ
   アル圧縮機５における各圧縮段の出口附近にはデフユー
   ザγが形成されており、除却器４及び分離ノズルカスケ
   ード３が、多段式ラジアル圧縮機５を同心的に包囲して
   おり、分離ノズルカスケード３及び除却器の少なくとも
   一方が、筒状ハウジング１に形成された切欠き部１４を
   通じて保守可能になされていることを特徴とする、分離
   ノズル法によるウラン濃縮装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、多段
   式ラジアル圧縮機５における各圧縮段の出口附近に形成
   されたデフユーザγ内に分離ノズル集合体２が配置され
   ており、筒状ハウジング１内で上記デフユーザ７に除却
   器４が半径方向に後続配置されていることを特徴とする
   、ウラン濃縮装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の装置において、冷却
   器４がユニット化された熱交換器９として構成されてお
   り、筒状ハウジング１の少なくとも一方の蓋体１３を取
   脱せば上記筒状ハウジング１内からその軸線方向に沿い
   上記熱交換器を取出し可能であることを特徴とする、ウ
   ラン濃縮装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の装置において、冷却
   器４の内の少なくとも１つがシュート１５を備えており
   、該シュート１５を通じて分離ノズル集合体の保守が可
   能であることを特徴とする、ウラン濃縮装置。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の装置において、多段
   式ラジアル圧縮機５における各圧縮段の出口附近に形成
   されたデフユーザ７内に冷却器４が配置されており、筒
   状ハウジング１内で上記デフユーザ７に分離ノズル集合
   体２が半径方向に後続配置されていることを特徴とする
   、ウラン濃縮装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の装置において、分離
   ノズル集合体２が籠体１６によりユニット化され分離ノ
   ズルカスケード３を構成しており、筒状ハウジング１の
   少なくとも一方の蓋体１３を取脱せば上記筒状ハウジン
   グ１内からその軸線方向に沿い上記分離ノズルカスケー
   ド３を取出し可能であることを特徴とする、ウラン濃縮
   装置。 ７ 特許請求の範囲５又は６項に記載の装置において、
   分離ノズルカスケード３が筒状ハウジング１の水平中心
   軸線を中心として回転可能であり、分離ノズルカスケー
   ド３のこの回転に際して上記分離ノズルカスケード３の
   構成エレメントである分離ノズル集合体２が、筒状ハウ
   ジング１に形成された１つまたは複数個の切欠き部１４
   に対応する部位を通り、これにより分離ノズル集合体２
   の保守が可能であることを特徴とする、ウラン濃縮装置
   。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載の装置において、冷却
   器４がユニット化された熱交換器９として構成されてお
   り、多段式ラジアル圧縮機５における各圧縮段の出口附
   近に形成されたデフユーザ７に上記熱交換器９が重畳配
   置されており、分離ノズル集合体２が筒体１６によりユ
   ニット化され分離ノズルカスケード３を構成しており、
   この分離ノズルカスケード３が回転可能に、軸線方向移
   動可能に又は回転可能且つ軸線方向移動可能に上記熱交
   換器９と接続されており且つ筒状ハウジング１から取出
   し可能であることを特徴とする、ウラン濃縮装置。 ９ ％許請求の範囲第１項に記載の装置において、分離
   ノズル集合体２が筒体１６によりユニット化され分離ノ
   ズルカスケード３を構成しており、多段式ラジアル圧縮
   機５における各圧縮段の出口附近に形成されたデフユー
   ザ７に上記分離ノズルカスケード３が後続配置されてお
   り、上記分離ノズルカスケード３に冷却器４が重畳配置
   されており、上記冷却器がユニット化された熱交換器９
   として構成されており、この熱交換器９が少なくとも１
   つの保守用のシュート１５を有していることを特徴とす
   るウラン濃縮装置。 １０特許請求の範囲第１乃至９項の何れか１つに記載の
   装置において、保守目的で筒状ハウジング１に形成され
   た切欠き部１４が上記筒状／”％ウジフグ１内に原料混
   合ガスを供給する導入口としての役目をも果しているこ
   とを特徴とする、ウラン濃縮装置。