JPS6029307B2 - ガスを供給するためのノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、分解可能なガスを案内するための中央管路お
よび担持ガスを案内するための上記中央管路に対して同
０状で形成された環状管路を有する熱分解可能なガスを
原子炉用の親燃料および増殖物質を積層するために供総
合するのに役立つノズルに関する。

従来の技術 数１００ムの直径を有する親燃料或いは増殖物質は、分
裂物質の流出を防ぐため適当な物質で積層される、公知
方法ではこの積層は親燃料或いは増殖物質および熱分解
に適しているガス、例えばメタン、エチレン、プロ／ゞ
ソ、プロピレン、クロルメチルシラン、モリブデン−Ｖ
−塩化物等並びに適当な担持ガス例えばアルゴン、ヘリ
ウム、水素、窒素、一酸化炭素等内から成る流動床を介
して形成される渦流層内で行われる。

この場合、反応温度は１０００ｏｏ〜２２００００であ
る。流動床は２重壁の、水令却した、特に抵抗加熱可能
な或いは誘導加熱可能な円筒状の容器から成り、この容
器内に反応管或いは流動床管が設けられている。渦流層
はこの流動床内に形成される。したがって流動床管は熱
分解が行われる温度に応じてグラファィトから成る。場
合によっては稀釈に必要な担持ガスをも含めて熱分解に
必要なガスはノズルを通して流動床に供給される。この
際導入されるガスはノズルによって分散され、親燃料或
いは増殖物質は循環運動状態に保持され、すべての親燃
料或いは増殖物質が均一に積層されるようにしなければ
ならない。ノズルの色々な構造が公知である。

例えば、毛細管の形をしており、下端部が一般に円錐形
に形成されている流動床管内に閉口しているノズルが公
知である（Ｍｅｌｖｉｎ Ｆ．Ｂｒｏｗｎｌｎｇ，Ｄａ
ｌｅＶａｕｇｈａｎ，ＪｏｓｅｐｈＦ．Ｄｅｔｔｏｒｅ
，ＪｏｈｎＭ．Ｂｌｏｃｈｅｒｈ．著“Ｃｈａｒａｃｔ
ｅｒｊｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ−ｃａ
ｒかｎｆｕｅｌ ｐａｎｉｃ１ｅＳ Ｃｏａｔｉｎ
ｇ ｐｒｅｐａｒｅＳ Ｖ打ｔｈａｃｅｔｙｌｅｎ
ｅ”，（熱分解性−炭素燃料粒子のコーティング特性の
アセチレンでの調製）ＢａｔｔｅｌｅｓＭｅｍｏｒｉａ
ｌ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｒｅｐ Ｎｏ．ＢＭＩ−１７
３５，１９６５年，ＡＩ，Ａ２参照）。また球面底部の
様式で流動床管の円錐形の端部に接続されている管をノ
ズルとして使用することも公知である。しかし唯一つの
開□しか持たないノズルには、積層温度が比較的高い場
合流動床管の円錐形の壁に折出物が生じ、この折出物に
よって流動床管が傷められ、時としてノズルの閉塞すら
起るという欠点がある。この欠点を避けるため、既に多
数の閉口を備えたノズルが開発されている。この場合、
このノズルは公知様式で先細りを端部を有するモリブデ
ン管から成り、この端部は損持ガスと積層ガスの供給に
役立つ。この場合、流動床管の円錐形部分内に同じ状に
孔が設けられており、この孔を通して不活性ガス−−特
に担持ガスとしても使用される同じガス−−が流動床管
内に導入され、固形生成物の折出が避けられる（日．Ｂ
ｕｔｌｅｒ，ＧＢ．Ｒｅｄｄｉｎｇ，Ｊ．Ｒ．○．Ｇｏ
ｕｇｈ，“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆＣｏａｔｅｄ
ｐａｒｔｉｃｌｅｓ Ｆｕｅｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍ”（被覆た燃料要素の開発シンポジウ
ム），１９６３，Ｒｅｐ．Ｎｏ．１５１参照）。公知の
ノズルの他の構造は、積層ガスおよび担持ガスを供給す
るため中央の開口を、そして他の担持ガスのためにこの
閉口に対して同心的に配設した孔を設けたこと（Ｒ．Ｌ
．Ｐｉｌｌｏｔｏｎ，Ｊ．Ａ．Ｃａｒｐｅｎにｒ，“Ｍ
ｏｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎ ｎｕｉｄｊｚ
ｅｄ ｂｅｄｓ ａｎｄ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｂｒ ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａに
ｄ ｎｕｃｌｅａｒ ｆｕｅｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”
（流動床における粒子の挙動と被覆した原子炉燃料粒子
の調製の関係），ＣａＫＲｉｄ鉾Ｎａｔｉｏｎａｌいｂ
ｏｒａｔｏひＴＭ−１１７０−１９６３王参照）、或い
は多数の小さな互いに隣接し合ったノズルの配設と考え
ることができる多孔性の板を使用する（日．欧ｌｄｓｔ
ｅｉｎ，Ｐ．Ｋｏｓｓ，“氏ｓｃｈにｈにＴｅｉｌｃｈ
ｅｎ”（積層された粒子），Ｊａｈｒｅｓ皮ｒｉｃｈｔ
ｅ ｌ９６５年，Ｒｅａｋｔｏｒｚｅｎｔ山ｍ Ｓｅｉ
ばてｄｏｒｆ， ０ｓｔｅｎｅｉｃｈｉｓｃｈｅｓｔｕ
ｄｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｍ Ａのｍｅ肥
ｒ母ｅ ｍｂＨ．参照）ことである。しかし、多数の閉
口を備えたノズルにあっては、主閉口の傍らに設けられ
た小さな閉口が激しい冷却にも拘らず比較的短時間の使
用だけでもう目詰り現象を起してしまう。公知の他のノ
ズルの実施形にあっては、積層ガスを供給するのに役立
つ中央の関口の周りに環状間隙が設けられており、この
環状間隙を通して担持ガスが流動床内に吹込まれる（Ｒ
．Ｌ．Ｂｉｃｋｅｒｄｉｃｋｅ等著，“Ｓｔｕｄｉｅｓ
ｏｎＣｏａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅＦ肥ｌ ｉｎｖｏｌ
ｖｉｎｇ Ｃｏａｔｉｎｇ，Ｃｏｎｓｏｌｉ通ｔｉｏｎ
ａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎ’’（被覆した粒状燃料
の包合被覆、強化および進化），Ｄ．Ｐ．Ｒｅｐｏｒｔ
Ｎｏ．１３９，１９６３年およびＲ．Ｌ．Ｒ．Ｌｅｆｅ
ｖｒｅ等著，“Ｔｈｅ Ｃｈｏｉｃｅ ｏｆＰＭｏｃａ
ｒｂｏｎＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ ｆｏｒ
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｆｕｅｌｐａｎｉｃｌｅｓ”（原子炉
用燃料粒子のための熱分解済の選択），Ｄ．Ｐ．Ｒｅｐ
ｏｎＮｏ．８００，１９７２王）。

更にドイツ連邦共和国特許第１８０８５５び言明細書か
ら、ガスを供給するためのグラフアィトから成るノズル
が公知である。にあっては分解可能なガスを供給するた
めの中央管路およびこの中央管路に対して同心的に設け
られた担持ガスを供給するための環状管路が設けられて
いる。しかし、この構成にあっても積層ガスのための分
解温度にさらされるノズル箇所は積層ガスによって湿潤
されることは避けられない。したがってこれらの公知の
ノズルにあっても増大および目語りは避けられない。発
明が解決しようとする問題点本発明の課題は、ノズル部
分において折出物が形成しない、したがってノズルの目
詰まりが実際に起らないガス供給のためのノズルを造る
ことである。

問題点を解決するための手段 本発明の上記の課題は、冒頭に記載した様式のノズルに
あって以下のようにして解決される。

即ち環状ノズルを外部から仕切っている壁が狭隣部内で
終っていること、およびこの狭隆部に指向している中央
管路の開□並びに環状管路の開口が狭隣部から間隔をお
いて設けられていることによつて解決される。中央管路
の積層ガスによって流過される開〇は一一この開口が流
動床に境を接する狭隣部から間隔をおいて設けられてい
るので−ーノズルの内部に位置する。

したがって閉口は積層ガスの分解に必要である分解温度
よりも低い温度に存在する。したがってノズルの中央管
路の閉口を形成している部分における折出物の形成は不
可能である。更に、中央管路を通り狭陣部の中央に指向
される積層ガス流が環状管路から流出する担持ガス流に
よって側方で覆われ、したがって担持ガス流を狭晦部に
導くノズルの壁から隔離された状態におかれるので、ノ
ズルの残りの部分においても折出物の形成は避けられる
。このことは特に、積層ガスの分解のために必要な温度
に存在するノズルの狭隅部を形成している部分にも云え
ることである。この場合、狭溢部が内方へ先細になって
いる緑部を有しているのが有利であることが鱗つた。本
発明によるノズルの他の有利な実施形は、中央管路が軸
万向に摺動可能な内管によって形成されていることであ
る。

これによって、中央管路と環状管路の閉口を狭隣部から
の最適な間隔に調節することが可能となる。このことは
流動床内に導入されるガス量が変わった際必要となる。
更に本発明によるノズルの他の有利な実施形にあっては
、環状管路を去る裾持ガスの均一に配分された速度を達
するため環状管路内の多孔性の層或いは類似部材が設け
られている。

これによって担持ガスから成る。中央の積層ガス流を一
様に覆うジャケット層が形成される。実施例 以下に添付図面に図示した実施形につき本発明を詳説す
る。

図面から見られるように、ノズルは中央管路１とこの中
央管路を囲続している環状管路２とを有している。

環状管略２を仕切っている壁３は狭隣部４に閉口してい
る。この狭隣部４は一方では図面に一部のみを図示した
流動床３の終端部を形成している。狭隅部４の自由面は
、親燃料或いは増殖物質が下方へと流れノズルに達しな
いような寸法に選択されている。この場合積層ガスと担
持ガスから形成されるガス流のこの狭溢部における流過
率は少なくとも、どんな粒子も下方へと流れてノズルに
達しないような度合でなければならない。これは例えば
、狭晦部の直径を６肋にすることによって簡単に実現す
ることができる。図面から更に認められるように、中央
管路１と環状管路２との関口は狭降部４から間隔をおい
て設けられている。したがって内方の管路１を形成する
内管６は積層ガスの分解に必要な温度とならない。中央
管路１を去る積層ガス流並びに環状管路２を去る担持ガ
ス流はあたわも別個の流れ軌跡で狭隆部４に達する。こ
の場合、狭隣部の材料は不活性担持ガス流によってのみ
周囲を流週される。環状管路を去る担持ガスの均一に配
分される速度を達するため、環状管路内に多孔性のグラ
フアィト或し・は焼結材料から成る、多孔性の層を形成
する環状に形成された板７が設けられている。この板７
は一方では軸万向に摺動可能な内管６のための保持部の
働らきをする。担持ガスが多孔性の層７を通って導かれ
ることにより、担持ガス流の極めて均一な速度挙動が蓮
せられる。壁３は第１図に相応して円筒形の形状を備え
ていてもよいが、第２図および第３図に相応して担持ガ
ス流の狭溢部４への案内を良好にするため円錐形或いは
流線形に形成されていてもよい。

壁３、ノズルの狭溢部４を形成する部分並びに中央管路
１を形成する内管の材料として、適当なグラフアィト材
料或いは高耐熱性の材料、例えば材料品質番号１４８２
＄或いは、１４８４１（アメリカ合衆国材料表示ぶＩＳ
１ ３０９或いはＡＩＳ１ ３１０）の耐熱性の鋼が使
用される。発明の効果 本発明によるノズルを使用することにより、以下のよう
な利点が得られる。

物質の適当な流過量の下に、中央の管路１を去る積層ガ
スと環状管路２を去る担持ガスとは別個の流れを軌跡で
狭盤部４に達し、これにより狭隣部４の中央部を指向す
る積層ガス流が環状管路から流出する担持ガス流で側面
が覆われ、したがって積層ガス流は恒持ガス流を狭隅部
に導くノズルの壁面から離される。これに伴い、狭隣部
を形成している壁においては、ーー壁が担持ガスとのみ
接触するので−−折出物は生じない。また中央管路と環
状管が同じ高さにその閉口を有しているので折出物は生
じなし・。なぜならこれらの開口が狭眼部に対して間隔
を有しているので積層ガスの分解に必要であるよりも低
い温度を有しているからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は中央管路並びに環状管路とノズルの狭溢部との
間に形成された円筒形の室を有するノズルの横断面図、
第２図は円錐形に形成された室を有するノズルの横断面
図、第３図は流線形に形成された室を有するノズルの横
断面図。 図中符号は １・・・中央管路、２・・・環状管路、３
・・・壁、４・・・狭腿部。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分解可能なガスを案内するための中央管路および担
   持ガスを案内するための上記中央管路に対して同心状で
   形成された環状管路を有する熱分解可能なガスを原子炉
   内の親燃料および増植物質を積層するために供給するの
   に役立つノズルにおいて、環状ノズル２を外部から仕切
   つている壁３が狭隘部４内で終つていること、およびこ
   の狭隘部に指向している中央管路１の開口並びに環状管
   路２の開口が狭隘部から間隔をおいて設けられているこ
   とを特徴とする上記ノズル。 ２ 狭隘部４が内方へ向つて先細りに形成された縁部を
   備えていることを特徴とする、前記特許請求の範囲第１
   項記載のノズル。 ３ 中央管路が軸方向に摺動可能な内管６によつて形成
   されていることを特徴とする、前記特許請求の範囲第１
   項或いは第２項に記載のノズル。 ４ 環状管路２を去る担持ガスの均一に配分された速度
   を達するため環状管路内に多孔性の層７或いは類似部材
   が設けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項から第３項までのうちのいずれか一つに記載のノズ
   ル。