NuclearMaterialien für Energieerzeugungsanwendungen geraten zunehmend in die Kritik, da sich die Gesellschaft weg von Methoden mit fossilen Brennstoffen und hin zu alternativen Energieerzeugungsverfahren bewegt. Für Unternehmen, die neue Energieerzeugungstechnologien entwickeln und ihre bestehenden Operationen optimieren, ist Harper seit Jahrzehnten ein wichtiger Partner im Bereich thermische Verfahrenslösungen für Nuklearanwendungen.

1957 wurde der erste Kernbrennstoff-Sinterofen für General Electric hergestellt; seitdem ist Harper zum weltweit führenden Lieferanten von maßgeschneiderten Systemen geworden, die eine Vielzahl an Verbesserungen bei Energieeffizienz, Temperaturgleichmäßigkeit, Wartung und Sicherheitskontrolle bieten. Typische Anwendungen für die Kernbrennstoffverarbeitung beinhalten:

  • Sintern von UO2-Pellets für Kernbrennstäbe
  • Oxydation von UO2-Pellets, -Spänen und -Pulver zu U3O8
  • Denitrierung von Uranylnitrat
  • Hydrofluorinierung von UO2-Pellets
  • Abfallsanierung

Technologische Lösungen für Nuklearmaterialien – Stoßöfen

Das Sintern von Kernbrennstoffen besteht häufig aus einem zweistufigen Prozess des Entbinderns und Sinterns in einem Stoßofen. Der erste Schritt umfasst die Beseitigung des Binders und wird bei einer wesentlich geringeren Temperatur als der Sinterungsschritt durchgeführt. Der zweite Schritt, die Sinterung, erfordert eine Wasserstoffatmosphäre, häufig mit Taupunktregelung, sowie Prozesstemperaturen von 1600 bis 1800 °C.  Die typischen mit diesen Sinterungsverfahren hergestellten Brennstoffe umfassen Kernbrennstoffe für Druckwasser-, Schwerwasser- und CANDU-Reaktoren.

Unsere Stoßöfen liefern die benötigte Hochtemperaturfähigkeit zusammen mit der Wasserstoffatmosphäre und der Taupunktregelung für Kernbrennstoff-Sinterprozesse. Sie werden normalerweise mit Molybdänheizleitern mit einem Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxydanteil beheizt. Diese Sinteröfen sind extrem zuverlässig und langlebig; viele Kernbrennstoff-Sinteröfen von Harper sind seit über 25 Jahren in Betrieb.

Technologische Lösungen für Nuklearmaterialien – Trommelöfen

Trommelöfen werden in verschiedenen Nuklearanwendungen verwendet, zum Beispiel bei Oxydations-, Reduktions- und Hydrofluorinierungsprozessen in Kernbrennstoff-Produktionslinien. Diese Trommelöfen sind mit Atmosphärendichtungen ausgerüstet, um die möglicherweise brennbaren Gase zurückzuhalten und eine Staubabdichtung zu gewährleisten.

Die technischen Verfahren von Harper liefern robuste und effiziente Konstruktionen. Für die Verarbeitung von Kernbrennstoffen ist Zuverlässigkeit extrem wichtig; aus diesem Grund sind unsere energieeffizienten Systeme mit bewährten Isolierungspaketen ausgerüstet, die auf die Anforderungen von Prozess und Ofen zugeschnitten sind. Die Trommelsysteme von Harper sind mit Umlenkblechen und anderen Funktionen ausgerüstet, die den Endrohr-Strahlungsverlust reduzieren und so die Energieeffizienz noch steigern. Trommelsysteme bieten häufig eine hervorragende Energieeffizienz, da keine Trägerlasten vorhanden sind, die Energie für das Heizen oder Kühlen der Wanne oder der Produktschale verbrauchen.

Harper konstruiert auch Trommelofen-Technologielösungen für die Abfallsanierung. Bei der Herstellung von Kernbrennstoffpellets gibt es einige Arbeitsschritte, bei denen Abfälle anfallen, darunter Späne aus dem spitzenlosen Schleifen der Pellets, das zum Erreichen der für Kernbrennstäbe erforderlichen hohen Toleranzen erforderlich ist, sowie Pelletbruchstücke aus verschiedenen Verfahrensschritten. Diese Späne und Abfallprodukte werden in Harper-Systemen von UO2 zu U3O8 oxydiert. Dieses Material wird dann wieder in die Kernbrennstoffproduktion eingebracht.

Unsere Trommelofensysteme werden auch für das Verdünnen hoch angereicherten Nuklearmaterials zu nicht angereichertem Material eingesetzt. U-235 ist spaltbar – es kann eine Spaltungs-Kettenreaktion aufrechterhalten. Unsere Systeme können zum Umwandeln von hoch angereichertem UO2 zu U3O8 verwendet werden, wobei das angereicherte U3O8 mit natürlichem U3O8 gemischt wird. Dieses verdünnte Material wird dann wieder zu Kernbrennstoff verarbeitet.

Da die Nutzung von Energieerzeugungsmaterialien weiterhin zunimmt, hat sich Harper das Ziel gesetzt, Unternehmen bei der Optimierung ihrer Produktionsprozesse zu unterstützen. Die Erfahrung unseres Pulse-Teams beim Wiederaufbau, der Um- und Aufrüstung und der Prozessanalyse/-optimierung kann dabei helfen, Verbesserungen der Betriebsleistung und der Effizienz der Betriebsabläufe von Kunden voranzutreiben.  Wir haben uns wie immer das Ziel gesetzt, eine schlüsselfertige Lösung mit einer Palette an Angeboten auszuarbeiten, die Gasaufbereitung und -handhabung sowie voll integrierte Steuerungssysteme in einem Gesamtpaket zur Verfügung stellen.

 

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  • Technologie für die Verarbeitung von Energieerzeugungsmaterialien – Trommelöfen
  • Technologie für die Verarbeitung von Energieerzeugungsmaterialien – Stoßöfen