[发明专利]液滴表面固化装置及重铀酸铵粒子制造装置

说明书

本申请为在先申请(申请日：2004年10月15日，申请号： 200480030435.5，发明名称：滴下喷嘴装置、滴下原液回收装置、滴下 原液供给装置、液滴表面固化装置、氨水溶液循环装置、及重铀酸铵 粒子制造装置)的分案申请。

技术领域

本发明涉及液滴表面固化装置及重铀酸铵粒子制造装置，进一步 详细地说，涉及液滴表面固化装置，使液滴表面固化，即使从喷嘴滴 下的液滴落下而与氨水溶液贮存槽中的氨水溶液的表面冲突，也不容 易发生变形；及重铀酸铵粒子制造装置，具有上述液滴表面固化装置、 进而具有滴下喷嘴装置、滴下原液回收装置、滴下原液供给装置、氨 水溶液循环装置中至少一种，能制造球度高的重铀酸铵粒子。

背景技术

高温气体反应炉的投入高温气体反应炉用燃料的炉心结构由热容 量较大高温健全性好的石墨构成。在该高温气体反应炉中，由于采用 被评价为即使高温下也不会发生化学反应、安全性较高的氦气等气体 作为冷却气体，所以即使在出口温度较高的情况下，也能安全地取出 冷却气体。因此，高温加热到大约1000℃左右的前述冷却气体作为安 全的热利用而用于发电、氢的制造、化学设备等广泛的领域中。

另一方面，一般来说，投入到该高温气体反应炉中的高温气体反 应炉用燃料包括燃料核、被覆在该燃料核周围的被覆层。燃料核是例 如将二氧化铀烧结成陶瓷状而成的直径约为350～650μm的微小粒子。

被覆层一般具有多层结构。具有4层结构的被覆层从燃料核表面 侧开始依次称为第一层、第二层、第三层及第四层。燃料核和由4层 被覆层构成的被覆粒子的直径例如约为500～1000μm。

以上那样的高温气体反应炉用燃料是使用重铀酸铵粒子制造装置 如以下那样制造而成的。首先，将氧化铀粉末溶于硝酸，制成硝酸双 氧铀溶液。接着，将该硝酸双氧铀溶液与纯水及增粘剂等混合搅拌， 制成滴下原液。将该滴下原液贮存到滴下原液贮存槽中。调制的滴下 原液在冷却成规定的温度，并对粘度进行调制后，输送到滴下喷嘴装 置中。在滴下喷嘴装置上，具有一个直径较细的喷嘴。输送来的滴下 原液作为液滴从喷嘴的前端滴到氨水溶液中。落到氨水溶液内的液滴 从其表面开始进行由硝酸双氧铀向重铀酸铵的反应，若前述液滴在氨 水溶液内存在足够时间，则直到液滴的内部为止都形成重铀酸铵。

另外，使滴到该氨水溶液中的液滴在到达氨水溶液表面为止的行 程中，通过氨气气氛。由于该氨气而使液滴表面凝胶化形成被膜，形 成有被膜的液滴某种程度上防止落到氨水溶液表面时由于冲突而引起 的变形。若落到氨水溶液中的液滴中的硝酸双氧铀与氨充分反应，则 形成重铀酸铵粒子(以下有时简称为“ADU粒子”)。

该ADU粒子洗净干燥后，在大气中焙烧形成三氧化铀粒子。进而， 三氧化铀粒子通过还原及烧结形成高密度陶瓷状的二氧化铀粒子。筛 分该二氧化铀粒子，即进行分级，得到具有规定的粒子径的燃料核微 粒子。

在制造ADU粒子时最大的目标在于制造粒子径相同、球度高、没 有内部缺陷的ADU粒子。换言之，要求任何ADU粒子都具有均匀的直 径，不具有扁圆的形状，到粒子的中心完全形成ADU，而且不存在裂纹 等内部组织健全。并且大量制造ADU粒子也是制造ADU粒子时的一大 目标。为了实现这样的目标，如以下所述，在现在的ADU粒子制造装 置中存在必须解决的多个问题。

为了大量并且均匀地制造每个粒子都为球形的ADU粒子，重要的 是前述喷嘴应具有以液滴体积一定的方式使液滴落下的性能。

但是，还找不到上述那样能以液滴体积一定的方式使液滴落下的 滴下喷嘴。因此希望开发能得到粒子径均匀、球度高的ADU粒子的滴 下喷嘴装置和重铀酸铵粒子制造装置(以下有时称为“ADU粒子制造装 置”)。

以往的ADU粒子制造装置由于包括具有一个滴下喷嘴的滴下喷嘴 装置，所以ADU粒子的产量由喷嘴的频率决定，最大为200个/秒左右。 进而为了提高生产率，有必要增加滴下喷嘴的个数。此时，有必要使 从多个喷嘴分别输出的滴下原液的输出量均匀，但是还没有开发出那 样的装置。

为了大量并且粒径均匀地制造每个粒子都为球形的ADU粒子，重 要的是前述多个喷嘴应具有以从各滴下喷嘴输出的液滴体积一定的方 式使液滴落下的性能。