-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art, wie sie beispielsweise aus "NUCLEAR ENGINEERING HANDBOOK", H Etherington, McGraw-Hill Book Company Inc., 1958, Kapitel 14, Seite 39, Fig. 2 bekannt ist.
-
Die bei dieser bekannten Vorrichtung vorgesehenen Trenneinheiten bilden eine Anlage, die unabhängig zum Anreichern und/oder Abreichern verwendet werden kann. Weitere derartige Vorrichtungen sind beispielsweise im Aufsatz von Ir. F. E. T. Kelling "Methoden voor uranium-verrijking" in der Zeitschrift Atoomenergie en haar toepassingen, Dezember 1972, Seiten 297 bis 312 beschrieben. In diesem Aufsatz ist angegeben, daß eine Trenneinheit aus einer Diffusionszelle, einer Wärmediffusionszelle usw. bestehen kann.
-
Trennvorrichtungen dieser Art können u. a. zum Anreichern von Uranverbindungen benutzt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die verschiedenen Benutzer von Anreicherungsvorrichtungen ein unterschiedliches Maß der Unrananreicherung benötigen. Die Anreicherung hängt dabei vom Reaktortyp, für den das angereicherte Uran bestimmt ist, sowie von der Konstruktion des Reaktorkerns ab. In Abhängigkeit von diesen Größen werden Uranverbindungen mit einem Anreicherungsgrad von ungefähr 1,5% bis ungefähr 4% benötigt.
-
Die bisher bekannten kaskadenförmigen Anreicherungsvorrichtungen haben insbesondere den Nachteil, daß dann, wenn Produkte mit vom optimalen Wert abweichenden Konzentrationen zugeführt werden, die Kaskadengasströmung nicht mehr der idealen Kaskadenform entspricht. Verschiedene Stufen nehmen Stufenströme auf, die zu hoch sind, während andere Stufenströme erhalten, die zu gering sind, so daß die Trenneinheiten eine verringerte Trennleistung erbringen.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art so auszubilden, daß sie an die verschiedenen Beschickungsverhältnisse anpaßbar ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Ausbildung gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit so ausgebildet, daß eine Übertragung von Trenneinheiten am oberen Teil oder in der Nähe der oberen Teile der Anreicherungskaskade zu einem unteren Bereich der Gesamtkaskade oder umgekehrt eine Übertragung von Trenneinheiten vom Abreicherungsteil ("Stripper") zu einem oberen Bereich der Kaskade erfolgen kann.
-
Der untere Bereich bezieht sich dabei wenigstens auf den Teil, der zuvor als Stripper bezeichnet wurde. Es kann andererseits jedoch erforderlich sein, wenigistens einen Teil der Trenneinheiten teilweise auf die unterste Stufe des Anreicherungsteils der Kaskade, d. h. zum unteren Teil des Rektifizierers zu übertragen.
-
Die Übertragung der Trenneinheiten kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen, die Gegenstand der Patentansprüche 2, 3 und 4 sind.
-
Einmal läßt sich diese Übertragung schematisch so darstellen, daß die Trenneinheiten ihre räumliche Lage beibehalten und nur einen anderen Teil der Kaskade durch zeitweise Abändern der Leitungsverbindungen zugeordnet sind. Diese Ausbildung erfolgt vorzugsweise derart, daß mit jeder Trenneinheit reversible verzweigte Verbindungsleitungen mit Schließelementen verbunden sind, so daß beim Schließen eines Schließelementes in einer Zweigleitung und beim Öffnen eines Schließelementes in der anderen Zweigleitung die Trenneinheit nicht mehr mit dem ursprünglich vorgesehenen Teil der Kaskade, sondern mit einem anderen Teil der Kaskade zusammenarbeitet.
-
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden zeitweise bestimmte Trenneinheiten von der Kaskade abgekoppelt und räumlich zu einem anderen Bereich der Gesamtanlage transportiert, an dem sie wiederum mit der Kaskade so verbunden werden, daß sie nunmehr als integraler Teil der Gesamtkaskade arbeiten.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Gegenstand des Patentanspruches 5 ist, ist die Vielseitigkeit der Verwendung der Kaskade dadurch verbessert, daß die Beschickungsstelle gleichfalls umsteuerbar ausgebildet ist.
-
Im folgenden werden anhand der Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt
-
Fig. 1 schematisch die ideale Kaskadenform,
-
Fig. 2 eine Kaskade aus drei Trennstufen,
-
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer aus neun Stufen bestehenden Kaskade,
-
Fig. 4 eine ähnliche Kaskade, bei der sich ein Teilbereich vom Stripper zum Rektifizierer übertragen läßt,
-
Fig. 5 eine vereinfachte Leitungsanordnung der Kaskade gemäß Fig. 1 zum Übertragen von Trenneinheiten, und
-
Fig. 6 eine ähnliche Leitungsanordnung nach der Übertragung.
-
Die in Fig. 1 dargestellte ideale Kaskade weist am oberen Endabschnitt einen Anreicherungsteil 1 (im folgenden auch als Rektifizierer bezeichnet) auf, der kegelförmig gestaltet ist. Die zu trennende gasförmige Mischung wird über die Zuführleitung 2 in die Kaskade eingespeist, wobei der Zustrom über eine Verbindungsleitung 3 derart verzweigt wird, daß ein Teil des Stromes nach oben in den Rektifizierer 1 gelangt, während der andere Teil nach unten in den Stripper 4 gelangt. Das angereicherte Produkt wird an einer Abzugsleitung 5 abgezogen, während das Abfallprodukt über eine Abzugsleitung 6 abgezogen wird. Die Breite einer Kaskade ist durch die erforderliche Ausbeute in kg/s bestimmt. Da alle Trenneinheiten in einer Kaskade ungefähr mit den gleichen Mischungsmengen beschickt werden, bestimmt die Breite ebenfalls die Anzahl von Trenneinheiten, die parallel geschaltet sind. In einer idealen Kaskade weist deshalb jede Stufe eine andere Anzahl von Einheiten auf. Die ideale Kaskadenform kann in der Praxis annähernd erreicht werden, indem eine begrenzte Anzahl von Kaskadenabschnitten in Serie geschaltet wird. Fig. 2 zeigt eine derartige Anordnung in vereinfachter Form, wobei drei Bereiche 7, 8 und 9 vorgesehen sind.
-
Eine weit genauere und umfangreichere Unterteilung ist jedoch in der Praxis erforderlich, so daß der Kaskadenaufbau die Form haben kann, wie sie schematisdh in Fig. 3 dargestellt ist. Die Gesamtkaskade besteht dabei aus Stufen 10 bis 18.
-
Die Übertragung von Trenneinheiten läßt sich dadurch erreichen, daß die Trenneinheiten der Stufe 10 auf die Stufe 16 übertragen werden, was schematisch durch die Linie 19 dargestellt ist, während die Trenneinheiten der Stufe 11 auf dieselbe Weise auf die Stufe 15 übertragen werden können, was durch die Linie 20 schematisch dargestellt ist. Die übertragenden Trenneinheiten sind durch gestrichelte Linien an den Stufen 15 und 16 dargestellt. Das gleiche gilt für die schraffierten Teile der Stufen 12 und 13, die zu den Stufen 17 und 18 übertragen werden können, was gleichfalls schematisch durch die Linien 21 und 22 dargestellt ist.
-
Nach einer derartigen Übertragung weist die Gesamtkaskade eine Form auf, wie sie durch die unschraffierten Teile und die gestrichelt angezeigten Teile in Fig. 3 dargestellt ist. Wie es insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, reicht es aus, nur Teile der Trenneinheiten zu übertragen, während größere Teile der Kaskade unverändert bleiben können.
-
Die oben angegebenen Linien 19, 20, 21 und 22 können als Hinweis, in welcher Weise die Trenneinheiten zu den bezeichneten Stellen der Kaskade zugeschaltet werden, oder als Linien aufgefaßt werden, die anzeigen, wie die Trenneinheiten zeitweise räumlich zum unteren Bereich der Gesamtkaskade transportiert werden müssen.
-
Die Zuführleitung 2 verzweigt sich am Verzweigungspunkt 35 in drei Leitungsabschnitte 36, 37 und 38, die Absperrventile aufweisen, wenn eines der Absperrventile geöffnet wird, verschiebt sich die Beschickungsstelle von der Stelle 39 zur Stelle 40 oder 41.
-
Die in Fig. 3 dargestellte Kaskade ist schematisch dargestellt. Das bedeutet, daß die Kaskadenteile 23 und 24 zusammengehören und daß sie in Verbindung miteinander längs der Linie 21 zur Kaskadenstufe 17 verschiebbar sind, die durch die Kaskadenteile 33 und 34 gebildet ist. Dabei erfolgt diese Verschiebung derart, daß der Teil 23 in der Größe gleich dem Teil 33 und der Teil 24 gleich dem Teil 34 ist. Das trifft auch analog für die anderen Trenneinheiten zu, die zu übertragen sind.
-
Fig. 4 zeigt eine ähnliche Kaskade, deren ursprüngliche Form durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Die Beschickung erfolgt hierbei an der Beschickungsstelle 42, was mit F 1 angedeutet ist. Das Abfallprodukt W&sub1; wird an der Stelle 43 abgezogen. Das Anreicherungsprodukt ist mit P 1, P 2 bezeichnet.
-
Bei der Durchführung der Übertragung werden die Teile 44 und 45 des Strippers längs der Linien 46 und 47 zu den Stellen 48 und 49 der Rektifizierstufe 50 verschoben. Gleichzeitig wird die Beschickung F 2 zu der Beschickungsstelle 51 und die Entnahmestelle des Abfallproduktes W&sub2; zur Stelle 52 verschoben.
-
In Fig. 5 ist die in Fig. 4 dargestellte Kaskade in einer etwas abgewandelten Ausführungsform gezeigt, bei der sechs Rektifizierstufen R 1 bis R 6 und drei Stripperstufen S 1 bis S 3 vorgesehen sind.
-
Nach dem Übertragen wird die in Fig. 6 dargestellte Anordnung erzielt. Dabei sind sieben Rektifizierstufen R 1 bis R 7, wobei R 1 in zwei parallele Teile R 1 1 und R 1 11 unterteilt ist, und nur eine Stripperstufe S 1 vorgesehen.
-
In Fig. 5 sind Verbindungsleitungen 53, 54 und 55 dargestellt, die nicht dargestellte Absperrventile und Verbindungsstellen aufweisen. Diese Leitungen sind so augelegt, daß ein Teil der Leitung 53 als Verbindung 56 in Fig. 6 dienen kann. In ähnlicher Weise kann die Leitung 54 als Verbindung 57 und die Leitung 55 als Verbindung 58 vorgesehen sein. Die Teilstücke der Leitungen 53, 54 und 55, die nicht benötigt werden, werden bezüglich der anderen Teile mit Hilfe von Blindflanschen bzw. Verschlußflanschen oder Absperrventilen getrennt.