FR2602761A1 - Procede et reacteur de combustion perfectionnes pour la transformation d'hexafluorure d'uranium gazeux en oxyde d'uranium - Google Patents
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Abstract
ON FORME DE L'OXYDE D'URANIUM DANS UN MILIEU REACTIONNEL GAZEUX A PARTIR D'HEXAFLUORURE D'URANIUM PAR INTERACTION 30 D'UN COMBUSTIBLE GAZEUX TEL QUE L'HYDROGENE 18 ET L'OXYGENE 20. LA TENEUR EN OXYDE ET LES CARACTERISTIQUES DES PARTICULES DE L'OXYDE D'URANIUM OBTENU SONT MAITRISEES PAR LE PROCEDE ET L'APPAREIL PERFECTIONNES DE LA PRESENTE INVENTION. APPLICATION A LA TRANSFORMATION DE L'HEXAFLUORURE D'URANIUM EN OXYDE D'URANIUM.
Description
La présente invention concerne un procédé chimique de transformation de
l'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium particulaire dans un milieu réactionnel gazeux comprenant un combustible gazeux et de l'oxygène à des températures 5 élevées. La présente invention concerne plus particulièrement la transformation gazeuse d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium, cette transformation donnant un produit pouvant être traité pour donner un combustible fissible destiné à
être utilisés dans un réacteur nucléaire.
La présente invention a pour objet un perfectionnement
d'un procédé et d'un appareil classiques pour la transformation gazeuse d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium.
Les premiers processus et dispositifs classiques qu'on a utilisés pour procéder à la transformation de l'hexafluorure 15 d'uranium en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux ont fait l'objet des brevets des Etats-Unis d'Amérique suivants: n 3786 120 publié le 15 janvier 1974, n 3 796 672 publié le 12 Mars 1974; n 3 790 493 publié le 5 février 1974; n 3 814 327 publié le 4 juin 1974; n 3 819 804 20 publié le 25 juin 1974; n 3 970 581 publié le 20 juillet
1976; n 4 005 042 publié le 25 janvier 1977; n 4 031 029 publié le 21 juin 1977 et n 4 090 976 publié le 23 mai 1978.
Tous les brevets précédents appartiennent au même
domaine technologique, aux mêmes types de réactions chimiques 25 et de catégories de produits que la présente invention.
La -présente invention concerne des perfectionnements
spécifiques dans la production d'un oxyde d'uranium pouvant être utilisé dans la fabrication d'un combustible nucléaire fissible, à partir d'hexafluorure d'uranium au moyen d'un 5 procédé réactionnel gazeux avec un combustible gazeux et de l'oxygène. Ce procédé est généralement appelé dans la littérature des brevets "transformation à la flamme ou par combustion", procédé exposé avec beaucoup de détails dans les brevets des Etats-Unis mentionnés ci-dessus, en particulier 10 dans le brevet n 3 786 120.
Comme cela est connu dans la technique et l'industrie concernées, les propriétés physiques ainsi que la composition chimique, ou rapport entre oxygène et uranium, de l'oxyde d'uranium constituent des paramètres ayant un impact sur la 15 fabrication et/ou les performances ultérieures du combustible fissible à base d'uranium. L'importance de certains aspects tels que, le rapport de composition oxygène/uranium et les propriétés physiques, par exemple le diamètre des particules, les caractéristiques de surface et la densité, pour de 20 l'oxyde d'uranium destiné à être utilisé en combustible fissible, par rapport à sa convenance dans des procédés de fabrication de combustibles ainsi qu'à ses -performances à titre de combustible, est quelque peu illustrée par le contenu des brevets des Etats-Unis N 3 803 273, N 3 923 25 933 et N 3 927 154. Par exemple, le diamètre des particules et la distribution des diamètres des particules, entre autres facteurs, jouent un rôle important en ce qui concerne les opérations ultérieures de fabrication du combustible, par exemple la formation en pastilles consolidées d'oxyde d'ura30 nium pour utilisation en combustible, et en ce qui concerne
les propriétés ultimes des pastilles frittées.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'application de ce procédé, qui permettent d'améliorer la transformation gazeuse de l'hexafluorure 35 d'uranium en oxyde d'uranium au moyen de la technique de - 3
réaction à la flamme ou par combustion exposée dans les brevets des EtatsUnis cités ci-dessus. L'invention comprend des moyens spécifiques pour appliquer les divers composants gazeux réactifs et leur régulation dans le récipient de 5 réaction, la réaction chimique s'effectuant à l'état essentiellement gazeux et à des températures élevées.
Un objet principal de la présente invention est un
procédé et un dispositif perfectionnés, permettant une réaction de transformation gazeuse se traduisant par la 10 production d'oxyde d'uranium à partir d'hexafluorure d'uranium.
La présente invention a également pour objet un procédé
et un dispositif pour transformer de l'hexafluorure d'uranium de meilleure qualité à titre de combustible, dont le 15 fonctionnement et l'équipement sont moins complexes.
La présente invention a pour autre objet un procédé et un dispositif perfectionnés pour la transformation en milieu gazeux d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium ayant des propriétés physiques plus avantageuses, dont le diamètre des 20 particules produites et la dispersion des diamètres des particules. La présente invention a pour objet supplémentaire un procédé et un dispositif pour la transformation d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium au moyen d'une réaction 25 gazeuse qui est plus souple et davantage adaptable à la maitrise des diverses conditions de réaction par manipulation des composants gazeux, et à son tour plus encline à réguler les propriétés chimiques et physiques de l'oxyde uranium
particulaire ainsi produit.
La présente invention a encore pour objet un dispositif et un procédé pour la mise en oeuvre de l'interaction à haute température d'hexafluorure d'uranium avec un combustible gazeux et l'oxygène, o l'on produit des températures plus élevées de manière à atteindre plus rapidement les phases 35 oxyde complètes et la flamme de la réaction est contrôlée et
positionnée pour obtenir de meilleures performances.
La description qui va suivre se réfère à la figure
annexée qui représente un dispositif, ainsi que ses variantes, pour la mise en pratique du procédé de la présente invention. Le procédé de la présente invention peut être le mieux
mis en pratique avec le dispositif représenté dans la figure, et la description sera effectuée en liaison avec cette figure. En outre, la présente invention, qui concerne tant un 10 procédé qu'un dispositif, doit être perçue et appréciée dans
le contexte de la technologie existant en matière de processus chimiques tel que celui-ci -est établi par les brevets des Etats-Unis cités cidessus. Plus spécifiquement, la présente invention englobe -les divulgations globales et 15 l'objet desdits brevets, à l'exception seulement des écarts ou incompatibilités des objets exprimés par l'invention tels
qu'ils sont exposés ci-après.
Un aspect important de la présente invention concerne le pré-mélange de plusieurs gaz constituant les ingrédients 20 réactionnels de base de l'hexafluorure d'uranium, un combustible gazeux et l'oxygène. Un autre aspect important est relatif à l'application d'un rideau annulaire de combustible gazeux ceinturant le mélange de gaz constituant les ingrédients réactionnels lors de leur entrée dans la zone de 25 réaction par combustion. Un autre aspect important d'un mode de réalisation de la présente invention comprend l'introduction d'un gaz de refroidissement brutal à un ou plusieurs emplacements de l'intérieur du récipient de réaction et autour de la zone de réaction. Ces écarts par rapport au 30 contenu des brevets cités précédemment et constituant le
contexte, qui forment une base pour la présente invention, seront mieux perçus lors de la description détaillée suivante
faite en liaison avec la figure.
Dans la figure, le réacteur 10 de la présente invention 35 comprend un ensemble de combustion de gaz multiples, à
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température élevée, comportant une chambre de mélange de gaz 12 et un récipient de réaction par combustion 14. La chambre de mélange 12 est équipée de plusieurs conduites d'alimentation en gaz, telles que 16, 18 et 20, qui sont reliées à 5 une source (non représentée) de chacun des gaz réactionnels, dont de l'hexafluorure d'uranium, de l'oxygène et un combustible gazeux (hydrogène), de manière à recevoir ces ingrédients gazeux et à les mélanger en vue de leur combustion ultérieure. On peut utiliser des vannes de commande et autres 10 moyens appropriés, tels que des débitmètres,pour réguler les débits et quantités de chaque gaz fournies à la chambre de
mélange 12.
Le récipient 14 est typiquement un four allongé, ayant la forme générale d'un cylindre afin de servir d'enceinte 15 pour des réactions gazeuses exothermiques, telles qu'elles
sont illustrées dans les brevets des Etats-Unis cités cidessus.
Une conduite 22 relie la chambre de mélange des gaz 12 au récipient de réaction 14, et constitue une tuyère 26 de 20 courant gazeux qui s'étend à partir de la chambre de mélange, avec la sortie 24 de cette conduite à l'intérieur du récipient 14 et débouchant dans une zone 30 afin d'effectuer une réaction par combustion entre les ingrédients gazeux se trouvant ainsi fournis. Ainsi, la conduite 22, fonctionnant 25 en tuyère de courant gazeux 26, achemine un mélange gazeux réactionnel entre la chambre de mélange 12 et le récipient de réaction 14 et décharge à sa sortie 24 le mélange de gaz pour l'introduire à l'emplacement prévu du récipient de réaction
afin que la réaction par combustion puisse voir lieu.
Une paroi annulaire 28 entoure au moins la partie extérieure de la conduite 22 comportant la tuyère 26 et débouche dans la zone de réaction 30 du récipient 14. La paroi 28 constitue une chambre de décharge des gaz de purge et est reliée à une source d'un gaz réducteur de purge tel 35 que l'hydrogène ou l'ammoniac dissocié. Le raccord permettant - 6 l'entrée du gaz de purge peut comporter des vannes de commande et d'autres moyens appropriés, tels que des débitmètres, de manière à réguler le débit et le volume de gaz fourni au système. La paroi 28 et l'enceinte ainsi formée 5 comportent un orifice annulaire de décharge du contenu gazeux
qui entoure la sortie 24 de la tuyère 26. L'enceinte formée par la paroi annulaire 28 et son orifice de décharge provoque la création d'un rideau de combustible gazeux de purge qui ceinture le mélange des ingrédients gazeux réactionnels 10 sortant de la tuyère 24.
La présente réalisation et son effet, dont l'action de purge de la flamme environnante du gaz combustible sur le jet central du mélange de gaz, servent à positionner et ancrer la flamme du mélange de gaz en l'espaçant d'une courte 15 distance de l'orifice de sortie 24 de la tuyère. Cet effet élimine tout amoncellement des produits solides de la combustion, c'est-à-dire d'oxyde d'uranium, sur l'extrémité
de la tuyère 24 ou autour de celle-ci.
Un autre aspect de la présente invention concerne 20 l'application d'un gaz pour refroidir rapidement la vapeur de combustion formée et solidifier les particules d'oxyde d'uranium provenant de la réaction à la flamme et donc réguler la croissance des particules du produit de la réaction. Le gaz de refroidissement rapide peut être appliqué à un ou plusieurs emplacements. Par exemple, on peut utiliser un distributeur annulaire 32, constitué d'une paroi annulaire d'enceinte, entourant l'extérieur de la paroi annulaire 28, et relié à une source de gaz de refroidissement par 30 l'intermédiaire d'une conduite 34 pour ceinturer le périmètre extérieur de la réaction gazeuse à la flamme, dont le bouclier environnant formé par le gaz de purge, avec un
rideau de gaz de refroidissement.
En variante, ou en combinaison avec le moyen de refroi35 dissement environnant décrit ci-dessus, on peut déployer -- 7 -plusieurs ensembles 40 de décharge de gaz autour de la périphérie du récipient de réaction 14 en un endroit généralement contigu à la zone de la réaction par combustion désignée par la référence 30, ou en aval de celle-ci. On peut 5 alimenter les ensembles de décharge 40 par une source (non représentée) de gaz de refroidissement rapide, tel que l'oxygène, l'azote (ou l'air) ou un gaz inerte, par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 36 et d'un collecteur de distribution 38, comme représenté dans la figure. On peut 10 équiper les raccordements aux ensembles 40 et/ou le distributeur annulaire 32 de vannes de commande et autres moyens appropriés, tels que des débitmètres,afin de réguler le débit et la quantité du gaz de refroidissement rapide impliqué dans
la réaction.
Selon la présente invention, on alimente la chambre de mélange de plusieurs gaz individuels, combinaisons de gaz, dont les gaz de base entrant dans la réaction, à savoir l'hexafluorure d'uranium, le combustible gazeux tel que l'hydrogène, et l'oxygène. Les gaz forment un mélange 20 pratiquement uniforme pour introduction dans la tuyère et transmission au récipient de réaction afin de permettre leur
interaction à haute température.
On peut fournir l'hexafluorure d'uranium à la chambre de mélange en soi ou en combinaison avec un gaz porteur tel 25 que l'oxygène, l'air et/ou un gaz inerte dont l'azote, l'argon, etc. On peut fournir l'oxygène seul ou en présence d'un gaz inerte tel que l'azote (l'air) etc., et un gaz inerte tel que l'azote etc., peut être combiné au combustible gazeux ou peut être fourni seul. L'hydrogène constitue le 30 combustible gazeux préféré, et le gaz de purge, qu'on peut fournir sous forme d'ammoniac dissocié ou craqué (2NH3- 3 H2 + N2). D'autres carburants gazeux comprennent le gaz naturel, le méthane, le butane, le propane, etc.. Les gaz de refroidissement rapide comprennent de préférence l'oxygène 35 seul ou combiné avec un gaz inerte, l'azote (l'air) etc. Les proportions des ingrédients réactifs hexafluorure d'uranium/oxygène/hydrogène - fournis à la chambre de combustion 12 et combinés dans celle-ci pour la transformation de hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium doivent être tels 5 que l'oxgène et l'hydrogène (combustible) disponibles se trouvent au moins dans une quantité stoechiométrique par rapport à l'hexafluorure d'uranium. De préférence, la source d'oxygène fournit à la réaction au moins 100% jusqu'à environ 150% de la quantité stoéchiométrique de l'oxygène. En outre, 10 on utilise de préférence des gaz présentant une ample combustion pour essentiellement transformer la totalité du fluorure d'uranium et de l'hydrogène du système en bioxyde d'uranium et fluorure d'hydrogène, à savoir: UF6 +3H2+2 + 2 U2 + 6HF La température de réaction pour la transformation
exothermique des gaz peut être comprise entre au moins 1600 et 2400 K, en utilisant l'hydrogène comme combustible gazeux, et de préférence elle estmaintenue dans la gamme approxima20 tive allant d'environ 1700 à environ 2100 K.
Le refroidissement rapide jusqu'à une valeur inférieure à environ 1500 K s'effebtue afin d'achever la croissance aléatoire des particules d'oxyde d'uranium produit, qui sinon semble être due à la coalescence des corps chauds se heurtant 25 tout en se solidifiant encore quelque peu par cohésion, de l'oxyde d'uranium nouvellement formé qui provient de la réaction de combustion gazeuse. On peut faire en sorte que le degré du refroidissement rapide en même temps que son emplacement par rapport à la zone de réaction régule par 30 l'achèvement de la croissance les diamètres des particules
formées et leur plage et la taille de leur distribution.
La pratique de la présente invention, selon l'un de ses modes de réalisation préféré, comprend les modifications suivantes par rapport à celle de l'art antérieur décrite dans 35 les brevets mentionnés ci-dessus. Les ingrédients de la - 9 t2602761
réaction, l'hexafluorure d'uranium, l'oxygène et l'hydrogène gazeux, combinés chacun à de l'air ou de l'azote comme gaz porteur, sont appliqués continuellement et de manière individuelle à la chambre de mélange 12 dans laquelle ils se 5 combinent pour former un mélange sensiblement homogène. A partir de la chambre de mélange, le mélange des gaz de réaction et le gaz porteur (air) sont introduits continuellement dans le récipient de réaction par combustion par passage par la tuyère 26 pour interaction à haute température, c'est10 à-dire pour être soumis à une combustion.
Le pré-mélange des gaz de réaction sortant de la tuyère fournit une zone confinée plus petite dans laquelle la flamme est présente, ou région de réaction exothermique qui produit une réaction de transformation- plus concentrée et de tempé15 rature plus élevée. Plus la concentration et la température de transformation sont élevées, plus rapides seront les phases d'oxydation complète de l'uranium. Ainsi, l'utilisation d'un mélange de gaz réactifs empêche l'attardement des ingrédients réactifs avec le gaz porteur et la formation du 20 produit de la réaction dans une atmosphère gazeuse s'étendant de manière non-uniforme, nébuleuse, non maîtrisée, constituée
d'ingrédients diffusant et réagissant lentement.
Simultanément à l'introduction dans la chambre de combustion d'un mélange d'ingrédients gazeux sous forme de 25 courant-jet, le rideau environnant de gaz de purge est
appliqué de manière à encercler le courant de ce mélange. Ce rideau gazeux enveloppe et ensert le mélange gazeux réagissant de manière exothermique, favorisant le confinement de la zone ou région de réaction à la flamme et la concentration de 30 chaleur.
De plus, le trajet commun, s'effectuant généralement en parallèle, des gaz du mélange central confiné et du gaz de purge l'entourant sert à positionner et ancrer la flamme principale du mélange des gaz agissant les uns sur les autres 35 à une courte distance de l'extrémité physique de l'orifice de - 10 sortie de la tuyère. Ainsi, l'adhérence et le développement sur la structure de la tuyère de la vapeur formée et du produit de réaction se solidifiant sont effectivement empêchés par l'espace intermédiaire entre l'orifice de la tuyère et la flamme libre. Dans un mode de réalisation préféré du procédé, on applique un gaz de refroidissement rapide tel que l'air au milieu chaud de réaction exothermique afin de retarder la croissance par coalescence des particules produites à un 10 emplacement approprié et obtenir une fourchette de diamètres
et une distribution données ou souhaitées pour le produit.
Un mode de réalisation permettant de freiner la croissance des particules consiste à appliquer un gaz de refroidissement rapide entourant le courant du mélange gazeux 15 encerclé par le gaz de purge pendant leur entrée dans la zone
d'interaction exothermique ou réaction par combustion lors de la sortie de la tuyère pour entrer dans la zone de combustion. Ce refroidissement rapide minimise la croissance par coalescence du produit et permet de maîtriser l'uniformi20 té et le diamètre de la particule produite.
Des variantes de réalisation permettant d'effectuer le refroidissement rapide comprennent l'application du gaz de' refroidissement soit à un endroit généralement intermédiaire soit en aval de la zone o se produit la réaction principale 25 de transformation, d'o la possibilité d'obtenir un.degré de
la croissance des particules produites progressivement plus grand alors que l'action de refroidissement s'estompe davantage en aval de la réaction initiale de formation du produit.
607?61
- 11
Claims (35)
1. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz comprenant de l'hexafluorure d'uranium, de l'oxygène et de l'hydrogène, et à mélanger ces gaz; b) introduire le mélange de gaz sous forme de courantjet combiné dans une zone de réaction (30); et c) fournir séparément à la zone de réaction de l'hydrogène gazeux sous forme d'un écoulement annulaire entourant, en étant généralement parallèle, le courant du
mélange de gaz.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que l'hydrogène gazeux comprend de l'ammoniac dissocié.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hexafluorure d'uranium gazeux est fourni en combinaison
avec un gaz porteur.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que l'oxygène gazeux est fourni en combinaison avec un gaz
porteur inerte.
5. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz comprenant de l'hexafluorure d'uranium, de l'oxygène et de l'hydrogène, et à mélanger ces gaz; b) introduire dans la zone (30) de réaction le mélange de gaz sous forme de courant-jet combiné; c) fournir séparément l'hydrogène gazeux à la zone de réaction suivant une configuration annulaire d'écoulement entourant, en étant généralement parallèle, le courant-jet du mélange de gaz; et d) amorcer une réaction entre les gaz et transformer
ainsi l'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium et main-
-1 2260276
- 12
tenir la réaction.
-6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la réaction de transformation est effectuée à uhe température comprise dans la gamme approximative allant d'environ 1600 à environ 2400 K.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce
que l'hydrogène gazeux comprend de l'ammoniac dissocié.
8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce
que l'hexafluorure d'uranium gazeux est fourni en combinaison 10 avec un gaz porteur.
9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'oxygène gazeux est fourni en combinaison avec un gaz
porteur inerte.
10. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium 15 en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz comprenant de l'hexafluorure d'uranium, de l'oxygène et de l'hydrogène, et à mélanger ces gaz; b) introduire dans une zone de réaction (30) le mélange de gaz sous forme de courant-jet combiné; c) fournir séparément de l'hydrogène gazeux à la zone de réaction dans une configuration d'écoulement annulaire entourant, en étant généralement parallèle, le courant-jet du 25 mélange de gaz; et d) amorcer et maintenir une réactionentre les gaz dans la zone de réaction -à des températures comprises dans la gamme approximative allant d'environ 1600 à environ 2400 K
et transformer l'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en
ce que l'hydrogène comprend de l'ammoniac dissocié.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en
ce que l'hexafluorure d'uranium gazeux est fourni en combinaison avec un gaz porteur.
13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en - 13 ce que l'oxygène gazeux est fourni en combinaison avec un gaz inerte.
14. Procédé selon la revendication 10,caractérisé en ce que la réaction de transformation gazeuse de l'hexafluorure 5 d'uranium en oxyde d'uranium dans la zone de réaction (30) est exécutée à une température dans la gamme approximative
allant d'environ 1700 à environ 2100 K.
15. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium en milieu réactionnel gazeux, caractérisé 10 en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz constitués d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène, et à mélanger ces gaz; b) introduire dans une zone de réaction (30) le mélange 15 de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène sous forme de courant-jet combiné; c) fournir séparément de l'hydrogène gazeux à la zone de réaction dans une configuration d'écoulement annulaire entourant, en étant généralement parallèle, le courant-jet du 20 mélange de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène; et d) fournir séparément à la zone de réaction un gaz de refroidissement rapide dans une configuration d'écoulement annulaire, entourant, en étant parallèle, le courant annu25 laire d'hydrogène gazeux fourni séparément en ceinturant le
courant -jet du mélange de gaz.
16. Procédé selon la revendication 15,caractérisé en ce
que la réaction de transformation gazeuse est exécutée à une température comprise dans la gamme approximative allant 30 d'environ 1600 à environ 2400 K.
17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en
ce que le gaz de refroidissement rapide comprend de l'air.
18. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'hydrogène gazeux est constitué d'ammoniac dissocié. 35
19. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en - 14
ce que l'hexafluorure d'uranium gazeux est fourni en combinaison avec un gaz porteur.
20. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz comprenant de l'hexafluorure d'uranium, de l'oxygène et de l'hydrogène, et à mélanger ces gaz; b) introduire dans une zone de réaction (30) le mélange 10 de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène sous forme de courant-jet combiné; c) fournir séparément de l'hydrogène gazeux à la zone de réaction suivant une configuration d'écoulement annulaire entourant, en étant généralement parallèle, le courant-jet du 15 mélange de gaz comprenant de l'hexafluorure d'uranium, del'oxygène et de l'hydrogène, et d) fournir séparément un gaz de refroidissement rapide
en aval de la zone de réaction dans laquelle le mélange de gaz provenant du courant-jet combiné transforme l'hexafluo20 rure d'uranium en oxyde d'uranium.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la réaction de transformation gazeuse est exécutée à une température comprise dans la gamme approximative allant
d'environ 1600 à environ 2400 K.
22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en
ce que le gaz de refroidissement comprend de l'air.
23. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en
ce que le gaz de refroidissement comprend un gaz inerte.
24. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium 30 en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz constitués d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène, et à mélanger ces gaz; 'b) introduire dans le mélange de réaction (30) le mélange - 15 de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène sous forme de courant-jet combiné; c) fournir séparément à la zone de réaction de l'hydrogène gazeux suivant une configuration d'écoulement 5 annulaire entourant, en étant généralement parallèle, le courant-jet du mélange-de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène; et d) amorcer une réaction entre les gaz pour la transformation de l'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium et 10 maintenir la réaction à une température comprise dans la
gamme approximative allant d'environ 1700 à environ 2100 K.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en
ce qu'un gaz de refroidissement rapide est fourni séparément.
26. Procédé de transformation d'hexafluorure d'uranium 15 en oxyde d'uranium dans un milieu réactionnel gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) fournir individuellement des gaz constitués d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène, et à mélanger ces gaz; b) introduire dans une zone de réaction (30) le mélange de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène sous forme de courant-jet combiné; c) fournir séparément à la zone de réaction de l'hydrogène gazeux suivant un motif d'écoulement annulaire 25 entourant, en étant généralement parallèle, le courant-jet du mélange de gaz constitué d'hexafluorure d'uranium, d'oxygène et d'hydrogène; d) amorcer une réaction entre les gaz pour transformer l'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium et maintenir la 30 réaction à une température comprise dans la gamme approximative allant d'environ 1600 à environ 2400 K; et
e) fournir séparément un gaz de refroidissement rapide.
27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que le gaz de refroidissement est fourni séparément dans 35 une configuration d'écoulement annulaire entourant, en étant
Z602761
- 16 généralement parallèle, l'écoulement annulaire de l'hydrogène gazeux fourni séparément, ceinturant le courant-jet du
mélange de gaz pour l'introduire dans la zone de réaction.
28. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en 5 ce que le gaz de refroidissement rapide est fourni séparément en aval de la zone de réaction dans laquelle le mélange de gaz provenant du courant-jet combiné transforme l'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium.
29. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en 10 ce que le gaz de refroidissement rapide comprend un gaz inerte.
30. Réacteur de combustion pour la transformation gazeuse d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium, comportant un récipient de réaction pour la combustion de gaz 15 multiples, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: a) un récipient (14) de réaction par combustion; b) une chambre (12) de mélange de gaz, comportant des orifices d'entrée reliés à une source d'hexafluorure d'uranium (16), à une source d'oxygène (20) et à une source 20 d'hydrogène (18) afin de recevoir et mélanger les gaz; c) une conduite (22) alimentant une tuyère de gaz (26) s'étendant à partir de la chambre de mélange et se terminant par un orifice de sortie (24) contigu à une zone (30) de réaction par combustion du récipient pour introduire le 25 mélange de gaz dans la zone de réaction à partir de la chambre de mélange; et d) une paroi annulaire d'enceinte (28) entourant concentriquement au moins la partie extérieure de la conduite contiguë à l'orifice de sortie de la tuyère et présentant un 30 orifice d'entrée relié à une source de combustible gazeux,
formant ainsi une enceinte avec une décharge annulaire ceinturant l'orifice de sortie de la tuyère du mélange de gaz pour appliquer un rideau de combustible gazeux encerclant le mélange de gaz déchargé par la tuyère dans la zone (30) de 35 réaction par combustion.
31. Réacteur de combustion pour la transformation gazeuse d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium, comportant un récipient de réaction par combustion pour la combustion de gaz multiples, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: a) un récipient (14) de réaction par combustion; b) une chambre (12) de mélange de gaz, comportant des orifices d'entrée reliés à une source (16) d'hexafluorure d'uranium gazeux, à une source (20) d'oxygène et à une source 10 (18) d'hydrogène pour recevoir et mélanger les gaz; c) une conduite (22) alimentant une tuyère de gaz (26) s'étendant à partir de la chambre de mélange et se terminant par un orifice de sortie (24) du mélange de gaz contigu à une zone (30) de réaction par combustion du récipient pour 15 introduire le mélange de gaz dans cette zone de réaction du récipient à partir de la chambre de mélange; d) une paroi annulaire d'enceinte (28) entourant concentriquement au moins la partie extérieure de la conduite contiguë à l'orifice de sortie de la tuyère et présentant un 20 orifice d'entrée relié à une source de combustible gazeux, formant ainsi une enceinte avec une décharge annulaire ceinturant l'orifice de sortie (24) de la tuyère du mélange de gaz afin d'appliquer un rideau de combustible gazeux encerclant le mélange de gaz déchargé par la tuyère dans la 25 zone (30) de réaction par combustion; e) un moyen (34) pour introduire périphériquement un
gaz de refroidissement rapide dans le récipient de réaction.
32. Réacteur de combustion selon la revendication 31, caractérisé en ce que le moyen permettant d'introduire 30 périphériquement un gaz de refroidissement rapide dans la récipient de réaction comprend un distributeur annulaire (38) relié à une source (36) de gaz de refroidissement rapide et encerclant la paroi annulaire d'enceinte (28) qui fournit la décharge de combustible gazeux ceinturant le mélange de gaz. 35
33. Réacteur de combustion selon la revendication 31,
- 18 - 2602761
caractérisé en ce que le moyen permettant d'introduire périphériquement un gaz de refroidissement dans le récipient de réaction comporte plusieurs ensembles de décharge de gaz (40) reliés à une source (36) de gaz de refroidissement 5 rapide et disposés autour de la paroi du récipient de
réaction contiguë à la zone de réaction (30).
34. Réacteur de combustion pour la transformation gazeuse d'hexafluorure d'uranium en oxyde d'uranium, comprenant un récipient de réaction par combustion pour la 10 combustion de gaz multiples, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: a) un récipient (14) de réaction par combustion b) une chambre (12) de mélange de gaz comportant des orifices d'entrée reliés à une source (16) d'hexafluorure 15 d'uranium gazeux, à une source (20) d'oxygène gazeux et à une source (18) d'hydrogène gazeux, afin de recevoir et mélanger les gaz; c) une conduite (22) alimentant une tuyère de gaz (26) s'étendant à partir de la chambre de mélange et se terminant 20 par un orifice de sortie (24) du mélange de gaz contigu à une zone (30) de réaction par combustion du récipient pour introduire le mélange de gaz dans cette zone de réction du récipient de réaction à partir de la chambre de mélange; d) une paroi annulaire d'enceinte (28) entourant 25 concentriquement au moins la partie extérieure de la conduite contiguë à l'orifice de sortie (24) de la tuyère et présentant un orifice d'entrée relié à une source de combustible gazeux, formant ainsi une enceinte avec une décharge annulaire ceinturant l'orifice de sortie (24) de la tuyère de 30 mélange de gaz pour appliquer un rideau de combustible gazeux encerclant le mélange de gaz déchargé par la tuyère dans la zone de réaction (30); et e) un moyen pour introduire périphériquement un gaz de refroidissement rapide dans le récipient de réaction compre35 nant un distributeur annulaire de gaz (38) relié à une source - 19
(36) de gaz de refroidissement rapide et encerclant la paroi annulaire d'enceinte (28) qui fournit la décharge de combustible gazeux entourant le mélange de gaz destiné à la tuyère, d'o il résulte que le gaz de refroidissement rapide 5 enveloppe la combinaison du combustible gazeux et du mélange de gaz.
35. Réacteur de combustion selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour introduire périphériquement un gaz de refroidissement rapide dans le 10 récipient de réaction comportant une multitude d'ensembles de
décharge de gaz (40) reliés à une source de gaz de refroidissement rapide et disposés autour de la paroi du récipient de réaction contiguë à la zone (30) de réaction par combustion.
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