[发明专利]用于处理升华物质的装置和方法

说明书

本发明涉及用于处理升华物质的装置，具体地涉及凝华和收集已升华提纯的六氟化铀(UF₆)的装置。

目前，当制造UF₆时或再处理经辐射的铀燃料时，处理循环中一个常用的步骤是使从蒸气相中将UF₆气体凝华成固体，然后通过在增压下加热而转变成液体。目前所使用的装置采用较大的热交换容器，其具有许多内部管子和冷却管套，例如乙二醇冷却剂可泵入其中并且藉由许多固定到管子上的挡板而使UF₆在其周围走迂回路线。在管子外部UF₆冷凝，当热交换器的内部空间被冷凝的UF₆充满而堵住UF₆气体进一步通过时，处理过程停止。尽管如此，由于装置和处理方法的特性，热交换器可能在其整体空间被冷凝气体充满之前早已堵塞以使其它UF₆不能通过，从而导致处理过程失效。

然后，通过由阀密封热交换器、采用热的热交换流体加热内容物以及使热交换容器中的升华的UF₆压力升至2巴以上而使冷凝UF₆气体转换成液态，这样UF₆液化，并且最终作为UF₆成品流出以便贮藏，或者进入下一再处理铀的加工步骤中。

目前设备的另一个缺点是，制造热交换器需要许多焊接点，但热循环疲劳而会使焊缝容易发生机械事故。焊接缺陷会引起冷却剂的污染，而需要对冷却剂本身进行处理并且其费用极高。    

目前装置的另一个明显缺点是乙二醇热传递液体需要复杂而昂贵的自身处理和再循环辅助设备。

GB-A-1 381 892揭示了一种用于使可升化物质凝华的方法和装置。该装置和方法从总体上来说涉及对物质的凝华，这种物质在常温和常压下通常是固态的，并且在相对较高的温度下可升华。这篇文献主要涉及防止已凝华的蒸气聚集在凝华容器的内壁上，即通过在容器中设置有气孔的内壁，气体可从中通过以防止已凝华的物质沉积于其上。

本发明的一个目的在于提供一种一般来说用于UF₆的处理设备，其运作和制造成本明显降低并且不具有上述现有设备所存在的运作堵塞问题。本发明进一步的目的在于提供一种一般用于UF₆处理的装置，它几乎没有现有设备中易发生疲劳事故的焊接。

根据本发明的第一方面，提供一种用于通过使升华气态物质的凝华成为固体并随后收集和液化所述已凝华物质的装置，该装置包括：

用于将冷却剂液体输送到处理容器装置中的装置；

用于将所述升华物质输送到所述容器中的装置；

用于使所述冷却剂液体与所述升华物质直接接触并混合的装置，以将所述升华物质的温度减小到其结露点；

所述容器装置包括一下罐部分，固体凝华物质落入其中；

所述容器装置还包括至少在所述罐部分的加热装置；

阀装置可使所述容器装置密封以使所述容器装置中压力升高；

管子装置，在靠近所述罐部分下端的一个位置上具有：一第一端，以便浸入由所述凝华物质液化反应所产生的液体中，以及远离所述第一端伸出所述容器外部并且连接到装置上的一第二端，以容纳所述液化物质；以及

所述管子装置具有可控制所述液化物质排出的装置。

根据本发明的第二个方面，提供了一种用来通过使升华气态物质凝华成为固体并随后收集和液化所述凝华物质的方法，所述方法包括如下步骤：

通过与处理容器装置中的冷却流体的直接混合而将升华物质冷却到一低于所述升华物质的结露点以下的温度，以使所述升华物质凝华成固体；

使所述固体沉积并收集在所述处理容器装置的收集罐部；

加热所述容器装置中的所述凝华物质并且使所述容器中的压力升高，所述加热和所述压力升高的混合作用使所述处理容器装置中的所述凝华物质液化。

升华气体可以是UF₆，但也可以包括广泛的化学领域中的其它适当气体。例如，这些气体包括四氟化锆、五氧化磷、萘和碘。

当用于生产几乎无放射性的新纯UF₆流时，本发明是特别有益的。

当处理容器装置中发生凝华时，物质可形成颗粒而落入收集罐部，且其高度逐渐升高，而不会发生象现有装置中那样的堵塞。

一旦处理容器装置的收集罐部装有所需量的固体UF₆颗粒时，可关闭容器、加热，关闭容器中所产生的压力升高可使固体UF₆液化，然后流入单独的存储容器中以便将来使用，或者根据需要进一步加工处理。