ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование процесса плазменноводородного восстановления урана из отвального UFв до тетрафторида урана из "Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле - настоящее и будущее" снабженная вентилем 3 к нижней части плазмотрона крепится плазменный реактор 6 с коллектором гексафторида урана и несколькими радиальными каналами для ввода иГе в поток (Н2-Аг)-плазмы. Под реактором находится приемник продуктов реакции 11 это бункер большого объема, в который осаждаются дисперсные продукты реакции водородного восстановления 11Рб. Далее последовательно но технологическому маршруту установлен второй бункер 12, имеющий такое же назначение выход из бункера 12 для газовых продуктов снабжен металлотканевым фильтром 14, оба бункера 11 и 12) снабжены разгрузочными контейнерами 13. Далее по технологической цепи расположены три абсорбера 15 для поглощения газообразного фторида водорода на выходе из установки расположен вакуумный насос 17, способный работать в атмосфере водорода. Под абсорберами 15 находится сборник плавиковой кислоты 16. Гексафторид урана подается в плазменный реактор 6 через расходомер 7 из контейнера 8, снабженного термостатом 9 и весами 10 для контроля расхода иГе. Давление внутри герметичного технологического аппарата регулируется в широких пределах (от атмосферного давления до вакуума 0,001 атм.). [c.608] На рис. 11.28 показана более детальная схема металлодиэлектрического высокочастотного плазмотрона пилотного завода. Принципиальная часть технологического аппарата — металлодиэлектрический высокочастотный индукционный плазмотрон — находится в индукторе 6 модифицированного высокочастотного генератора ВЧИ-63/5.25. Собственно плазмотрон включает в себя секционированную (разрезную) медную водоохлаждаемую разрядную камеру 5, расположенную внутри кварцевой оболочки 4 с минимальным зазором кварцевая оболочка герметично состыковывается с верхним 3 и нижним 8 крепежными фланцами. Пад верхним крепежным фланцем 3 находится насадка 1 для подачи плазмообразующего газа — смеси Нз-Аг, ввод газов осуществляют через тангенциально расположенные каналы 2. Металлодиэлектрический плазмотрон находится внутри стальной защитной камеры 7, заполненной обычно азотом под атмосферным давлением, обеспечивающей безопасность от высокого нанряжения на индукторе, электромагнитного излучения с индуктора и потенциально возможной утечки водорода. Под плазмотроном находится вставка с кольцевым коллектором 9 ввода ПРе в поток (Н2-Аг)-плазмы, генерируемой в разрядной камере плазмотрона. С точки ввода иГб через радиальные каналы 10 начинается плазменный реактор 11, размеры которого определяли с учетом компьютерного моделирования процесса реактор охлаждается с помощью канала охлаждения 12. Дальнейший технологический маршрут процесса был показан на рис. 11.27. [c.608] Методически процесс плазменно-водородного восстановления UFe осуществляли следующим образом. После проверки установки на герметичность, откачки установки до остаточного давления 0,01 + 0,001 атм, прогрева источника электропитания, контейнера с UFe и всех коммуникаций, обеспечения охлаждения всех охлаждаемых элементов установки в разрядную камеру плазмотрона вводили аргон, возбуждали высокочастотный индукционный разряд и вводили водород. Устанавливали нужное мольное соотношение в смеси Нз-Аг (1 1 1,5 0,5), устанавливали стабильный поток (Нз-Аг)-плазмы и вводили UFe с контролируемым расходом в плазму. Расход UFe поддерживали в пределах 60- 75 кг/ч расход водорода — 0,68 0,853 кг/ч (7,64- 9,55 нм /ч). Объемный расход аргона меняли в пределах 5-Ь12 нм /ч. Продукты восстановления UFe — тетрафторид урана и безводный фторид водорода. [c.610] Плазменный реактор пилотной установки выполнен из коррозионно-стойкого никелевого сплава бункеры, приемные контейнеры и коммуникации футерованы никелем абсорберы для сбора плавиковой кислоты имеют фторпластовое покрытие. [c.610] Из приведенного анализа механизма процесса плазменноводородного восстановления UFe следует, что продуктами взаимодействия UFe с атомарным водородом, генерированным в высокочастотном разряде, с учетом диссоциации молекул фторидов урана, могут быть и фториды урана с более низкой его валентностью (UF3, UF2). Однако в связи с понижением температуры по аксиальной координате реактора происходит рекомбинация этих фторидов урана радикальной природы до термодинамически стабильного продукта — тетрафторида урана, который и выгружают из приемных бункеров установки [35. [c.610] Проведены комиссионные испытания пилотного завода. Во время этих испытаний пилотный завод работал в следующем режиме. Потребляемая мощность высокочастотного источника электронитания 95 кВт. [c.610] Колебательная мощность источника электропитания 62 кВт. Частота колебаний тока — 5,25 МГц. [c.610] Выход HF (из абсорберов) в виде 45-процентной плавиковой кислоты — 7,47 кг/ч. [c.610] В случае, когда продукт является сырьем для металлотермической плавки иГ4, образование гранул имеет положительный эффект, поскольку уменьшает пыление при образовании шихты с кальциевой стружкой. Если плазменный реактор является составным элементом в более сложной установке по патенту [20] (см. рис. 11.24) для получения металлического урана, получение конденсированной фазы (желательно из 11Ез) также не является проблемой, поскольку жидкие капли низших фторидов урана уменьшают пыление и создают меньше проблем при транспорте продукта первичного восстановления урана на поверхность расплавленных фторидов урана в металлодиэлектрическом высокочастотном реакторе. Таким образом, первая стадия процесса по патенту [20] отработана в масштабе пилотного завода. Вторая стадия в техническом плане также удовлетворительно отработана, однако по другому применению — для синтеза бескислородных керамических материалов (см. гл. 7). Процесс водородного восстановления урана из тетрафторида урана также исследован результаты этого исследования будут приведены ниже. [c.611] Вернуться к основной статье