일반기술

연속형 건식 어트리션 밀

○ 산화물의 분말을 건식혼합/분쇄하는 batch type은 attrition mill은 가동된 후 수 분 이내에 분말이 jar의 밑바닥 가장자리부분에 고착되어 분말의 혼합/분쇄 과정이 더 이상 진행되지 않으며, milling process가 끝난 다음에도 혼합분말을 jar에서 긁어내야 한다. 이산화우라늄분말과 같은 핵물질의 경우 batch type의 건식혼합/분쇄를 하면 작업의 성격상 주위가 오염되기 쉽다. 특히 glove box내에서 작업하는 혼합핵연료분말의 혼합/분쇄공정은 연속형태의 milling process를 적용하는 것이 작업능률과 혼합물의 균일성을 향상시키고 주위의 오염을 방지하는 데 유리하다. 본 발명은 혼합핵연료분말을 연속형의 건식 attrition milling으로 혼합/분쇄하기 위한 mill jar 및 impeller 이다. ○ Attrition mill에서 ball의 직경이 증가하면 운동에너지는 증가하나 분말과의 접촉면적이 감소하며, 반대로 ball의 직경이 작으면 이와 상반된 효과가 있다. 본 발명에서는 jar를 grid로써 상하 두 개로 분리하여 상부 jar에는 직경 7-8mm, 하부 jar에 직경 3-5mm 범위에서 일정한 크기의 지르코니아 ball을 각각 장입하여 사용한다. 상부 jar에서는 분말의 분쇄를 주목적으로 하며, 하부 jar에서는 분말의 균일한 혼합을 목적으로 한다. ○ impeller의 축은 분말의 하강속도를 감소시키는 방식으로 회전날개를 구성할 수 있도록 조립식으로 설계되어 있다. 축의 중간에 분말의 하강속도를 느리게 하고 흐름방향을 바꾸어주기 위해 disc와 회전날개를 조합해서 조립한다. 중간 disc 바로 위아래에 위치하는 회전날개는 ball과 분말을 위로 쳐 올리는 역할을 하도록 회전방향에 대해 30～45o 경사면을 가진다. jar의 맨 아래쪽 grid 위에서 회전하는 날개도 통상의 batch type mill과 달리 회전방향으로 45o의 경사면을 갖고 있다. 상부 jar에서 회전하는 날개는 수직방향의 두께가 지르코니아 ball의 직경보다 작아야하며 회전날개의 끝단과 jar내벽 사이의 간격은 jar에 장입하는 ball 직경의 1.5배 이상 유지되어야 한다. 하부 jar는 내벽과 회전날개 사이의 간격이 ball 직경의 4-5배 되도록 설계하였다. 상.하부 jar의 가장 아래쪽 회전날개와 grid 사이의 간격은 ball의 반경 보다 작아야 한다.○ 분말을 혼합, 분쇄하는 밀링장치에는 볼밀, 햄머밀, 아트리션밀, 플래니트리밀, 제트밀 등 여러 종류가 있다. 그 중에서도 생산성과 분말처리성능을 고려하면 앞의 3종류가 주로 사용된다. 어트리션밀은 분말입자에 전해주는 에너지가 크기 때문에 밀링효과가 우수한 장점이 있으나 뱃취형의 경우 용량이 제한적이고 분말이 용기에 고착되는 문제가 있다. ○ 연속형 건식 아트리션밀은 혼합분말이 연속적으로 밀링용기를 통과하여 혼합, 분쇄되며, 통과횟수에 따라 분말의 균질도와 소결성을 조절할 수 있다. ○ 이 장치는 혼합핵연료분말, 베릴륨산화물분말 등과 같이 독성이 강한 분말을 glove box 등 제한된 공간내에서 처리할 때 좋은 효과를 얻을 수 있고 특히, 작업자의 피폭과 주위의 오염을 줄일 수 있다.