Published July 1991 | Version v1
Miscellaneous

Development and testing of centrifugal extractors for the reprocessing of fast breeder reactor fuels

Description

The reprocessing of fuels of future breeder reactors is regarded as being necessary and extremely important. Solvent extraction and extraction apparatus will have a key part to play here. This report should represent a design basis for centrifugal extractors, by which one can comply with the great requirements for such a project. The requirements for high reliability in operation and remote maintenance have led to a simple vertical extractor shape with drive motor at the top. Equipped with an EK drive motor and air bearing, the developed model is practically without wear. The factors affecting the throughput were examined with models which could easily be converted and which gave a good idea. With TBP (30%) in dodecan and dilute nitric acid as the experimental medium, a rotor of 50 mm diameter and 115 mm settling length, a total throughput of 200 litres/hour was achieved with an organic/aquaeous ratio of 0.5. 0.5% entrainment in one of the separate phases was fixed as the criterion for the limit of throughput. The relationship between Covette flow mixing, drop size distribution and efficiency of settling was examined and maximized with reference to the above-mentioned rotor size. The stage efficiency, losses of refined material and the behaviour of a 3-stage extractor battery to variations of material flow were determined by experiments with uranium. A surprisingly high stage efficiency of nearly 100% was achieved with throughputs up to 250 kg/d. A starting process up to reaching a state of equilibrium is finished after less than 20 minutes. (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: FR 5365.

Abstract (German)

Die Wiederaufarbeitung von Brennstoffen zukuenftiger Brutreaktoren wird als notwendig und aeusserst wichtig angesehen. Dabei werden Solventextraktion und Extraktionsapparate eine Schluesselposition einnehmen. Der vorliegende Bericht soll eine Entwurfsbasis fuer Zentrifugalextraktoren darstellen, mit der den hohen Anforderungen, die von einem derartigen Vorhaben ausgehen, entsprochen werden kann. Die Forderungen nach hoher Betriebszuverlaessigkeit und fernhantierbarer Instandhaltung haben zu einer einfachen, vertikalen Extraktor-Bauform mit oben liegendem Antriebsmotor gefuehrt. Mit EK-Antriebsmotor und Luftlager ausgeruestet ist das entwickelte Modell praktisch verschleisslos. Mit leicht umruestbaren und Einblick gestattenden Modellen wurden die durchsatzbeeinflussenden Faktoren systematisch untersucht. Mit TBP (30%) in Dodekan und Salpetersaeure niedriger Konzentration als Versuchsmedien, einem Rotor von 50 mm Durchmesser und 115 mm Absetzlaenge ist bei einem organ./waessrig-Verhaeltnis von 0,5 ein Gesamtdurchsatz von 200 l/h erzielt worden. Als Kriterium fuer den Grenzdurchsatz wurden 0,5% Entrainment in einer der getrennten Phasen festgesetzt. Untersucht und maximiert in Bezug auf die vorgenannte Rotorgroesse wurde insbesondere der Zusammenhang zwischen Couette-Stroemungsvermischung, Tropfengroessenverteilung und Absetzwirksamkeit. Durch Versuche mit Uran wurden Stufenwirksamkeit, Raffinatverluste sowie das Verhalten einer 3-stufigen Extraktorbatterie auf Stoffstromschwankungen ermittelt. Eine frappierend hohe Stufenwirksamkeit von nahezu 100% wurde bei Durchsaetzen bis zu 250 kg/d erreicht. Ein Anfahrvorgang bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes ist nach weniger als 20 Minuten abgeschlossen. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Entwicklung und Erprobung von Zentrifugalextraktoren fuer die Wiederaufarbeitung von Schnellbrueterbrennstoffen

Publishing Information

Imprint Pagination
172 p.

Optional Information

Contract/Grant/Project number
Contract BMFT KWA1701