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JP-2026514725-A - 危険物質の粒子の空気搬送システム

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Abstract

危険粒子を搬送するシステムは、キャリアガスを用いて粒子を出口まで搬送する空気搬送装置と、粒子を空気搬送装置に搬送するための入力機構とを含む。入力機構は、粒子を受け入れるためのチャンバ、チャンバから延びて粒子をチャンバ内に搬送するための入力パイプ、およびチャンバの底部から延びる出力パイプを含む。出力パイプには、閉位置と開位置の間で可動な上部バルブ、閉位置と開位置の間で可動な中間バルブ、および下部バルブが含まれる。上部バルブおよび中間バルブは、それぞれ閉位置にあるとき、貯蔵チャンバを画定する。上部バルブが開位置にあるとき、粒子が貯蔵チャンバに入ることを可能とし、中間バルブが開位置にあるとき、貯蔵チャンバ内の粒子が下部バルブを通じて空気搬送装置に流れることを可能にする。 【選択図】なし

Inventors

  • ティルトン，アレックス

Assignees

  • エックス－エナジー， エルエルシー

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240320
Priority Date
20230502

Claims (16)

  1. 粒子を空気搬送するためのシステムであって、 キャリアガスを用いて粒子を出口へ搬送するための空気搬送装置と、 前記粒子を前記空気搬送装置へ搬送するための少なくとも1つの入力機構を備え、 前記入力機構は、 前記粒子を受け入れるための管状チャンバと、 前記管状チャンバから延びる、前記粒子を前記管状チャンバへ搬送するための入力パイプと、 前記管状チャンバの底部から延びる出力パイプと、 前記出力パイプ内の一連のバルブと、を備え、 前記バルブは、 閉位置と開位置の間で可動な上部バルブと、 閉位置と開位置の間で可動な中間バルブと、 下部バルブと、を備え、 前記上部バルブおよび前記中間バルブがそれぞれ閉位置にあるとき、貯蔵チャンバを画定し、 前記上部バルブが開位置にあるとき、前記粒子の一部が前記貯蔵チャンバに入ることを可能とし、 前記中間バルブが開位置にあるとき、前記粒子の一部が下部バルブへ流れることを可能とし、 前記下部バルブは、前記粒子の一部を、前記貯蔵チャンバから前記空気搬送装置へ徐々に搬送するように構成されている、システム。
  2. 前記管状チャンバ内の前記粒子の体積を光学的に監視するように構成された監視システムをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記入力パイプは、前記管状チャンバから側方に延び、前記監視システムは、前記管状チャンバの長手方向下方に向けられた距離測定用レーザを含む、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記監視システムは、光源と光学センサとを備え、前記光源は、前記管状チャンバを横断して前記センサに向けられる、請求項２に記載のシステム。
  5. 前記入力パイプおよび少なくとも前記管状チャンバの上部を囲む安全エンクロージャをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記粒子を前記空気搬送装置に搬送するための複数の前記入力機構を備える、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記複数の入力機構のうちの第１の入力機構が、前記粒子を空気搬送装置の長さに沿って第１の位置に搬送し、 前記複数の入力機構のうちの第２の入力機構が、前記粒子を空気搬送装置の長さに沿って第２の位置に搬送し、 前記空気搬送装置の長さに沿って前記第１の位置と前記第２の位置は異なる、 請求項６に記載のシステム。
  8. 前記２つの入力機構が、前記空気搬送装置の長さに沿って同じ位置に前記粒子を搬送しない、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記空気搬送装置から前記粒子を回収するための出力機構をさらに備え、 前記出力機構は、 前記空気搬送装置から前記粒子および前記キャリアガスを受け入れるための受容チャンバと、 前記空気搬送装置から前記受容チャンバへ前記粒子を搬送するための入力パイプと、 前記受容チャンバの底部から延びる出力パイプと、 前記受容チャンバから延びる前記出力パイプ内の一連の第２バルブであって、 前記第２バルブは、 閉位置と開位置の間で可動な第２上部バルブと、 閉位置と開位置の間で可動な第２中間バルブと、 第２下部バルブと、を備え、 前記第２上部バルブおよび前記第２中間バルブがそれぞれ閉位置にあるとき、前記粒子を貯蔵するための第２貯蔵チャンバを画定し、 前記第２上部バルブが開位置にあるとき、前記粒子が前記第２貯蔵チャンバに入ることを可能とし、 前記第２中間バルブが開位置にあるとき、前記第２貯蔵チャンバ内の前記粒子が前記第２下部バルブへ流れることを可能とし、 前記第２下部バルブは、前記粒子を、前記貯蔵チャンバから粒子回収ホッパーへ搬送するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
  10. 第２安全エンクロージャが前記粒子回収ホッパーを囲む、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記空気搬送装置から前記粒子を受け入れるための前記受容チャンバが、前記キャリアガスを換気システムへ換気するための換気出力を備える、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記換気出力が、前記粒子が前記換気システムに入るのを防止するための濾過システムを含む、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記下部バルブは回転式エアロックバルブである、請求項１に記載のシステム。
  14. 前記下部バルブが、前記粒子を、前記中間バルブに接続された入力端から前記空気搬送装置に接続された出力端へ搬送するように構成されたスクリュー搬送装置を備える、請求項１に記載のシステム。
  15. 前記システムが、危険粒子を空気搬送するために使用される、請求項1に記載のシステム。
  16. 前記危険粒子は核燃料カーネルであり、 核臨界事故のリスクを最小限に抑えるため、前記管状チャンバ、前記入力パイプ、および前記出力パイプは、その最大直径は４インチである、請求項１５に記載のシステム。

Description

本発明は、粒状物質、詳細には危険物質の粒子、より詳細には放射性粒子の空気搬送システムに関する。 希釈相空気搬送による粒状物質の搬送は、本発明の技術分野において広く知られており、ほぼあらゆる粒状物質の搬送に使用できる。搬送用ガス流が所定の速度に加速され、これにより、粒状物質が持ち上げられ、ガス流に取り込まれ、気流とともに所望の集積点まで運ばれる。希釈相空気搬送システムでは、通常、ガス流の速度は４，０００～６，０００フィート/分である。このようなシステムでは、搬送ガス１ポンドあたり最大１５ポンドの固体を搬送することができる。 大きすぎる、または小さすぎる、あるいは形状不良の核燃料粒子は、製造工程から除去され、集積点に搬送され、回収工程のためにバッチ処理されなければならない。この作業は通常、手で運ぶ小型容器によって行われるが、非効率的で大きな労働力を要する場合がある。核燃料粒子の容器を手で運ぶことは、これらの容器を取り扱う作業者の放射線被ばくリスクも高める。作業者の放射線被ばくを最小限に抑えつつ、核燃料粒子を搬送する改良された方法が望ましい。 以上を踏まえ、核燃料カーネルやその他の危険粒子の空気搬送のための安全なシステムを考案することが望ましい。 現在、危険物質の搬送方法の改善が求められていることを踏まえ、本発明の概要を簡潔に示す。以下の概要では、開示された実施形態のいくつかの側面を強調し紹介するために、簡略化や省略が行われる場合があるが、発明の範囲を限定するものではない。開示された主題を当業者が作成、使用できるように十分な詳細な説明が提供されている。 本発明の様々な実施形態は、危険粒子を空気搬送するシステムに関するものであり、キャリアガスを用いて危険粒子を出口まで搬送する空気搬送装置と、危険粒子を空気搬送装置へ搬送する少なくとも１つの入力機構を含む。各入力機構は、危険粒子を受け入れるための管状チャンバ、危険粒子を管状チャンバへ搬送するための管状チャンバから延びる入力パイプ、および管状チャンバの底部から延びる出力パイプを含む。出力パイプ内の一連のバルブには、閉位置と開位置の間で可動な上部バルブ、閉位置と開位置の間で可動な中間バルブ、および下部バルブが含まれる場合がある。 上部バルブと中間バルブは、それぞれ閉位置にあるとき、危険粒子の一部を貯蔵するための貯蔵チャンバを画定する。上部バルブが開位置にあるとき、危険粒子の一部が貯蔵チャンバに入ることを可能とし、中間バルブが開位置にあるとき、貯蔵チャンバ内の危険粒子の一部が下部バルブへ流れることを可能とする。下部バルブは、危険粒子を貯蔵チャンバから空気搬送装置へ徐々に搬送するように構成されている。 危険粒子を空気搬送するシステムは、管状チャンバ内の危険粒子の体積を光学的に監視する手段も含む場合がある。危険粒子の体積を光学的に監視する手段は、管状チャンバ内の粒子の体積を光学的に監視するように構成された監視システムである場合がある。様々な実施形態では、入力パイプが管状チャンバから横方向に延びており、危険粒子の体積を光学的に監視するための監視システムは、管状チャンバの縦方向下方に向けられた距離測定用レーザを含む。別の実施形態では、監視システムは光源と光学センサを含み、光源は管状チャンバを横断して光学センサに向けて照射される。安全エンクロージャは、入力パイプおよび少なくとも管状チャンバの上部を囲む場合がある。 本発明の様々な実施形態は、危険粒子を空気搬送するためのシステムに関し、キャリアガスを用いて危険粒子を出口へ搬送する空気搬送装置と、危険粒子を空気搬送装置へ搬送するための複数の入力機構を含む。複数の入力機構のうち、第１の入力機構は空気搬送装置の長さに沿って第１の位置へ危険粒子を搬送し、第２の入力機構は長さに沿って第２の位置へ危険粒子を搬送する。第１の位置と第２の位置は空気搬送装置の長さに沿って異なる。 本発明の様々な実施形態は、危険粒子を空気搬送するためのシステムに関し、キャリアガスを用いて危険粒子を出口へ搬送するための空気搬送装置と、危険粒子を空気搬送装置へ搬送する少なくとも３つの入力機構を含み、いずれの２つの入力機構も空気搬送装置の同じ位置へ危険粒子を搬送しない。 本発明の様々な実施形態は、危険粒子を空気搬送するシステムに関し、キャリアガスを用いて危険粒子を出口まで搬送する空気搬送装置と、危険粒子を空気搬送装置へ搬送する少なくとも１つの入力機構と、空気搬送装置から危険粒子を回収する出力機構を含む。出力機構は、空気搬送装置から危険粒子およびキャリアガスを受け入れるための受容チャンバと、空気搬送装置から受容チャンバへ危険粒子を搬送するための入力パイプと、受容チャンバの底部から延びる出力パイプを含む。受容チャンバから延びる出力パイプ内の一連の第２バルブには、閉位置と開位置の間で可動な第２上部バルブと、閉位置と開位置の間で可動な第２中間バルブと、第２下部バルブとが含まれる。第２上部バルブと第２中間バルブがそれぞれ閉位置にあるとき、危険粒子が貯蔵される第２貯蔵チャンバが画定される。第２上部バルブが開位置にあるとき、危険粒子が第２貯蔵チャンバに入ることを可能とし、第２中間バルブが開位置にあるとき、第２貯蔵チャンバ内の危険粒子が第２下部バルブへ流れることを可能とする。第２下部バルブは、貯蔵チャンバから粒子回収ホッパーへ危険粒子を搬送するように構成されている。第２安全エンクロージャは粒子回収ホッパーを囲む場合がある。 各種実施形態では、空気搬送装置から危険粒子を受け入れる受容チャンバは、キャリアガスを換気システムへ換気するための換気出力を含む。換気出力は、危険粒子が換気システムへ入るのを防ぐための濾過システムを含む場合がある。 各種実施形態では、入力機構の下部バルブおよび出力機構の第２下部バルブの少なくとも１つが回転式エアロックバルブである。 各種実施形態では、入力機構の下部バルブおよび出力機構の第２下部バルブの少なくとも１つが、危険粒子を入力端から出力端へ搬送するように構成されたスクリュー搬送装置を含む場合がある。例えば、入力機構の下部バルブは、危険粒子を、中間バルブに接続された入力端から空気搬送装置に接続された出力端へ搬送するように構成されたスクリュー搬送装置を含む場合がある。 様々な実施形態をよりよく理解するために、添付図面を参照する。 図１は、粒子を空気搬送するためのシステムを示し、粒子入力継手の第１の実施形態および粒子搬送を制御するためのバルブシステムの第１の実施形態を含む。 図１Ａは、図１のシステムにおいて使用するための粒子入力継手の第２の実施形態を示す。 図１Ｂは、図１のシステムにおいて使用するための粒子搬送を制御するためのバルブシステムの第２の実施形態を示す。 図２は、空気搬送された粒子を受容するシステムを示す。 図３は、複数の供給源から共通の粒子回収ステーションへの粒子の空気搬送システムを示す。 図面を参照しながら、同一の番号が同一の構成要素または工程を示すものとして、様々な実施形態の広範な側面が開示されている。 本発明は、スクラップ粒子を搬送するための空気圧システムに関するものである。これらの粒子は、様々な理由でスクラップ粒子として指定される場合がある。粒子が所望の粒径または粒径範囲より大きいまたは小さい場合、それらは本来の目的に適さないためスクラップとされる。粒子がコーティングされている場合、不完全にコーティングされた粒子もスクラップとされる場合がある。最後に、粒子が変形していたり、壊れている場合もスクラップとされる。例えば、球状粒子が求められる場合、非球状の粒子はスクラップとされる。スクラップ粒子の平均粒径は０．０５ｍｍ～３ｍｍ、０．０７５ｍｍ～２ｍｍ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍ、０．２５ｍｍ～１ｍｍ、または０．３５ｍｍ～０．６ｍｍである場合がある。 空気圧システムは、さまざまな種類のスクラップ粒子の搬送に使用できる。粒子はセラミック粒子、金属粒子、有機または無機の結晶または粉末であってもよい。粒子は球状または非球状であり得る。様々な実施形態では、粒子は危険物質の粒子である場合がある。粒子は毒性を有する（例：シアン化カリウム）、発がん性を有する（例：アスベストや多環芳香族炭化水素）場合がある。粒子は放射性物質（例：ウラン系、トリウム系、またはプルトニウム系セラミック材料から形成された核燃料カーネル）である場合もある。様々な実施形態では、粒子は放射性セラミックコアを含み、少なくとも一層の熱分解黒鉛および／または非放射性セラミックの層で被覆された核燃料カーネルである場合がある。粒子は、カーボンまたはセラミックのコーティングがひび割れていたり不完全で、放射性コアが露出しているためにスクラップとされた、コーティングされた被覆核燃料カーネルである場合もある。 図1を参照すると、危険粒子を空気圧で搬送するシステム１００は、密閉チャンバ１を含む。密閉チャンバ１はグローブボックスであってもよく、グローブボックス内の内容物は外気圧に対して大気圧、正圧、または負圧下にある場合がある。密閉チャンバ１には、スクラップ粒子３ａ（例：変形、過大、過小な粒子）が密閉チャンバに入るためのアクセス口１ａがある。密閉チャンバ１には、スクラップ粒子がホッパー３に入るためのチューブまたは注ぎ口２が含まれている場合がある。チューブ４は、スクラップ粒子３ａがホッパー３からアクセスパイプ継手の入口に流れることを可能にし、アクセスパイプ継手は側方ワイ継手５であってもよい。 図1の実施形態では、アクセスパイプ継手５は側方ワイパイプ継手であってもよい。側方ワイ継手５は線形チューブと、線形チューブの軸に対して３０°～６０°、または約４５°の角度で分岐するチューブ５ａを含む。粒子３ａはホッパー３からチューブ４を通って側方分岐５ａに入り、側方分岐５ａは入力パイプとして機能し、側方ワイ継手５の線形チューブ内に集まる。側方ワイ継手５は、２～４インチの外径を有する線形パイプを含み、側方分岐５ａがチューブ４に接続される。側方分岐５ａとチューブ４は同じ外径または異なる外径を有してもよい。側方分岐５aとチューブ４が異なる外径、例えば、２インチの外径の側方分岐５ａと４インチの外径のチューブ４の場合、同心型または偏心型のリデューサージョイント（図示せず）を用いて接続することができる。 線形チューブの上端にはポート５ｂが配置されている。距離測定用レーザ６は、側方ワイパイプ継手の線形チューブの軸に沿って、矢印６ａの方向にレーザビームを送信する。バルブ７ａが閉じていると、粒子３ａが側方ワイ継手５の線形チューブ内に集まる。距離測定用レーザ６は、ワイ継手５に集まった粒子３ａにレーザビームを照射する。レーザビームは粒子３ａで反射され、距離測定用レーザ６のセンサに戻り、信号６ｃがプロセッサ６ｂに送信される。信号６ｃは、反射ビームの検知に要する時間、例えば、距離測定用レーザ６からレーザビームが発射されてから、距離測定用レーザ６のセンサにより反射ビームが検出されるまでの時間差を示す。この時間差に基づき、距離測定用レーザ６と粒子３ａの距離、すなわちワイ継手５内に集まった粒子３ａの高さがプロセッサ６ｂによって計算される。粒子の高さが分かれば、プロセッサは側方ワイ継手５の線形チューブの直径に基づいて、集まった粒子の体積を算出できる。 側方ワイ継手５内の集まった粒子３ａの体積が所望の体積に達すると、プロセッサ６ｂからの信号６ｅに応じてプロセッサ制御バルブ７ａが開き、ワイ継手５内の集まった粒子３ａの少なくとも一部が出力パイプ９ａを通って管状チャンバ８に入る。様々な実施形態では、入力信号６ｅは、プロセッサ６ｂが側方ワイ継手５内の集まった粒子３ａの体積が所望の体積に達したと計算し