[发明专利]通过低温流体使粉末混合并产生振动的设备

说明书

本发明主要涉及一种用于通过低温流体使粉末(P)混合的设备(1)，其特征在于，该设备包括：包括低温流体(FC)的、用于使粉末(P)混合的室(E1)，该室设置有用于形成流化粉末床的装置；用于供应粉末(P)以便允许将粉末(P)引入到混合室(E1)中的室(A1)；用于供应低温流体(FC)以便允许将低温流体(FC)引入到混合室(E1)中的室(B1)；在流化粉末床中产生振动的系统(Vb)；以及用于对产生振动的系统(Vb)进行控制的系统(Sp)。

技术领域

本发明涉及制备粒状介质的领域，更精确地涉及粉末(尤其是锕系元素粉末)的混合，并且涉及它们的解凝聚/再凝聚，以便通过低温流体(也被称为低温中位数)获得高均匀性的混合物。

以特殊的方式，它适用于高密度和/或高凝聚性的粉末，诸如锕系元素粉末。优选地，本发明同样应用于锕系元素粉末的混合以允许形成核燃料，尤其是形成核燃料的芯块。

本发明同样提出了一种用于通过低温流体使粉末混合的设备，以及用于使粉末混合的相关方法。

背景技术

实施用于制备粒状介质，尤其是从锕系元素粉末来制备粒状介质，以便在通过压制成型之后形成核燃料的芯块的不同的步骤是不可或缺的，因为它在实质上影响对最终产品的微观结构的控制，而且还影响燃料芯块内的宏观方面的缺陷的存在与否。尤其地，使锕系元素粉末混合以便允许产生核燃料构成了对所获得的燃料芯块的质量进行控制的关键步骤，该步骤通常要符合微观结构和杂质方面的严格要求。

工业上、传统的以及历史上的被应用于精制核燃料的粉末冶金方法是基于混合、研磨和/或粒化的步骤，所有的步骤要进行干燥。事实上，在核工业中施加液体会引起可能难以处理的流出物的产生。另外，关于制备粒状介质以用于精制核燃料的目的而言，工艺上除了使用干法的那些工艺之外，通常不使用这些方法。

为了进行粉末的混合，各种设备在现有技术中是已知的，这些设备可以根据下文所述的家族进行分解。

首先，存在没有内部介质的干相混合器的原理。这尤其可以是来自WAB公司的类型的混合器，该混合器通过包含待混合的粉末的罐的或多或少的复杂的运动以允许粒状介质的或多或少的基本上的均匀化。通常，这种类型的混合物的有效性是有限的。事实上，根据待混合的粉末的类型，不均匀的区域可以存在，为此，混合物不会产生，或者至少以不正确和不允许的方式产生。这种类型的混合物的动力学通常不够复杂以产生被促进的混合物，即，在均匀性方面令人满意的混合物，而其本身不具有被促进的开发，或者在工业水平上不具有有限的混合时间。此外，在这种类型的混合器中传输到粒状介质的能量不能在这些凝聚体的尺寸过大的情况下(尤其在烧结步骤期间被抵消的情况下)实现足以达到足够程度的均匀性的解凝聚。

介质混合的原理也是已知的。根据该原理并且为了有利于混合的操作，一个或多个可移动设施可以被使用在容纳有待混合的粉末的罐内。这些可移动设施可以是叶片、涡轮、犁刀、带锯条、蜗杆等。为了改善混合，罐自身可以移动。这种类型的混合器可以比前一类的混合器更有效率，但仍然是不足的，并且受到限制。事实上，混合通过凝聚或难以控制的解凝聚而引起粒状介质的改性，这会引起粉末溢出和/或粒状介质的流动性退化。此外，用于混合的可移动设施(介质)的使用会在它涉及混合研磨粉末(诸如那些必须被应用以生产核燃料的研磨粉末)时而产生污染物(污染)。此外，所应用的可移动设施会引起在精制核燃料的情况下产生具有实质性影响的剂量流量的滞留。

还存在研磨机类型的混合器的原理。事实上，根据某些研磨机的使用模式和技术类型，可以通过共同研磨来生产粉末的混合物。从均匀性的观点来看，这种类型的操作使得能够获得令人满意的混合物，但是需要相对长的研磨时间，典型地需要数个小时，并且还会引起使粉末颗粒的尺寸减小的研磨现象。这引起了细微颗粒的产生以及比表面的改变，比表面的改变也影响了在使粉末混合之后使用粉末的可能性(改变了粉末的流动性、反应性(可能的氧化)、烧结性等)。在制造核燃料的架构内，通过产生细微颗粒，共同研磨的操作由于细微颗粒的滞留和分散的倾向而引起不可忽略的放射性影响。此外，堵塞现象也会被引起。