(57)【要約】  本発明は、主として極低温微粒化によって粉末（Ｐ）を造粒する装置（２０）に関連する。当該装置（２０）は、極低温流体（ＦＣ）で粉末（Ｐ）を混合する装置（１）と、前記粉末（Ｐ）を混合する装置（１）で混合済み粉末（Ｐ）の懸濁液を微粒化して当該粉末（Ｐ）の造粒を可能にする装置（１０）を備えている。前記粉末（Ｐ）を混合する装置（１）は、極低温流体（ＦＣ）を収容する少なくとも一つの混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）を備えている。前記粉末（Ｐ）の造粒を可能にする装置（１０）は、微粒化される粉末（Ｐ）の滴体（Ｇｏ）の大きさの調節を可能にする前記粉末（Ｐ）の懸濁液を分画する手段と、前記混合済み粉末（Ｐ）の湿度と微粒化雰囲気の湿度の少なくとも一方を調節する手段を備えている。【選択図】図１
2018538131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温微粒化によって粉末（Ｐ）を造粒する装置（２０）であって、
極低温流体（ＦＣ）で粉末（Ｐ）を混合する装置（１）と、
前記粉末（Ｐ）を混合する装置（１）で混合済み粉末（Ｐ）の懸濁液を微粒化して当該粉末（Ｐ）の造粒を可能にする装置（１０）と、
を備えており、
前記粉末（Ｐ）を混合する装置（１）は、極低温流体（ＦＣ）を収容する少なくとも一つの混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）を備えており、
前記粉末（Ｐ）の造粒を可能にする装置（１０）は、
微粒化される粉末（Ｐ）の滴体（Ｇｏ）の大きさの調節を可能にする前記粉末（Ｐ）の懸濁液を分画する手段と、
前記混合済み粉末（Ｐ）の湿度と微粒化雰囲気の湿度の少なくとも一方を調節する手段と、
を備えている、
装置。
【請求項２】
前記混合される粉末（Ｐ）は、アクチニド粉末である、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記極低温流体（ＦＣ）は、僅かに水素化された液体を含んでおり、
前記水素化された液体は、当該液体の分子一つあたり最大一つの水素原子を含み、かつ水よりも沸点が低い、
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記粉末（Ｐ）の懸濁液を分画する手段は、前記微粒化される粉末（Ｐ）の懸濁液の滴体（Ｇｏ）の直径（ｄ0）を調節できるように構成されており、
前記粉末（Ｐ）の滴体（Ｇｏ）の直径（ｄ0）は、次式により定義される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【数１】
2018538131.tif 000007
ｆは、微粒化装置（１０）の振動周波数を表す。
ｖは、粉末（Ｐ）の懸濁液の速度を表す。
ρは、分画される粉末（Ｐ）の懸濁液の密度を表す。
μは、分画される粉末（Ｐ）の懸濁液の粘度を表す。
σは、分画される粉末（Ｐ）の懸濁液の表面張力を表す。
Ａは、微粒化装置（１０）における微粒化ノズル（１１）の振動の大きさを表す。
ｄ0は、滴体（Ｇｏ）の直径を表す。
Ｄは、微粒化装置（１０）における微粒化ノズル（１１）の直径を表す。
【請求項５】
前記粉末（Ｐ）の懸濁液を分画する手段は、微粒化される粉末（Ｐ）の懸濁液の滴体（Ｇｏ）の直径（ｄ0）と顆粒（Ｇｓ）の直径（ｄS）の間の減少係数（Ｒ）を変化させることによって、前記微粒化される粉末（Ｐ）の滴体（Ｇｏ）の直径（ｄ0）を調節できるように構成されており、
前記顆粒（Ｇｓ）は、前記混合済み粉末（Ｐ）の懸濁液の微粒化と前記極低温流体（ＦＧ）の蒸発が行なわれて得られ、
前記減少係数（Ｒ）は、次式により定義される、
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【数２】
2018538131.tif 000008
ｄ0は、滴体（Ｇｏ）の直径を表す。
ｄSは、顆粒（Ｇｓ）の直径を表す。
[Ｕ]fは、造粒後の顆粒（Ｇｓ）の凝集体における粉末（Ｐ）の体積占有率を表す。
[Ｕ]iは、微粒化される粉末（Ｐ）の懸濁液における粉末（Ｐ）の濃度を表す。
【請求項６】
前記混合する装置（１）は、
粉末（Ｐ）を供給して当該粉末（Ｐ）の前記混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）への導入を可能にするチャンバ（Ａ１、Ａ２）と、
前記極低温流体（ＦＣ）内に浮遊する前記粉末（Ｐ）の混合を可能にする撹拌手段（２、２ａ、２ｂ）と、
を備えている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記混合する装置（１）は、前記混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）にジャイロ運動による混合手段（ＭＧ）を備えている、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記混合する装置（１）は、
直列に配列された前記粉末（Ｐ）を混合する複数の混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）と、
前記粉末（Ｐ）の通過を制限する複数のシステム（Ｒ１〜Ｒｎ−１）と、
を備えており、
前記粉末（Ｐ）を供給する前記チャンバ（Ａ１、Ａ２）は、少なくとも第一の混合チャンバ（Ｅ１）への前記粉末（Ｐ）の供給が可能であり、
前記複数のシステム（Ｒ１〜Ｒｎ−１）の各々は、前記複数の混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）のうち連続する二つの間に配置されて一方の混合チャンバから次の混合チャンバへの前記粉末（Ｐ）の分配を制限し、
前記複数の混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）の各々は、極低温流体（ＦＣ）を収容するとともに、当該極低温流体（ＦＣ）内に浮遊する前記粉末（Ｐ）の混合を可能にする撹拌手段（２、２ａ、２ｂ）を備えている、
請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記撹拌手段は、ブレード、タービン、およびドゥーヴェイ効果を生じる可動設備の少なくとも一つを含む可動混合設備（２ａ）を備えている、
請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記撹拌手段は、振動を発生する手段（２ｂ）として超音波を発生するソノトロードを備えている、
請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記粉末（Ｐ）の通過を制限する複数のシステム（Ｒ１〜Ｒｎ−１）は、スクリーンとダイアフラムの少なくとも一方を備えている、
請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記混合する装置（１）は、
極低温流体（ＦＣ）を収容するとともに前記粉末（Ｐ）の流動床（Ｌｆ）を形成する手段が設けられている前記粉末（Ｐ）を混合する混合チャンバ（Ｅ１）と、
粉末（Ｐ）を供給して当該粉末（Ｐ）の前記混合チャンバ（Ｅ１）への導入を可能にするチャンバ（Ａ１）と、
極低温流体（ＦＣ）を供給して当該極低温流体（ＦＣ）の前記混合チャンバ（Ｅ１）への導入を可能にするチャンバ（Ｂ１）と、
前記流動粉末床（Ｌｆ）内に振動を発生するシステム（Ｖｂ）と、
前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）を制御するシステム（Ｓｐ）と、
を備えている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記混合する装置（１）は、前記混合チャンバ（Ｅ１）内における前記粉末（Ｐ）と前記極低温流体（ＦＣ）の懸濁液の濃度を分析するシステム（Ａｃ）を備えており、
前記濃度を分析するシステム（Ａｃ）の動作は、前記制御するシステム（Ｓｐ）によって制御される、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記混合チャンバ（Ｅ１）は、前記粉末（Ｐ）の流動床（Ｌｆ）を通じて前記極低温流体（ＦＣ）を分配することによって当該流動床（Ｌｆ）内に当該極低温流体（ＦＣ）を均一に分布させる分配システム（Ｓｄ）を備えており、
前記分配システム（Ｓｄ）は、格子部品または焼結部品である、
請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）の少なくとも一部は、前記粉末（Ｐ）の流動床（Ｌｆ）内に配置されている、
請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）は、前記粉末（Ｐ）の流動床（Ｌｆ）内に導入された複数のソノトロード（Ｓｏ）を備えている、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のソノトロード（Ｓｏ）は、前記制御するシステム（Ｓｐ）によって独立して制御されることにより、当該複数のソノトロード（Ｓｏ）間の位相に周期的な位相シフトを生じさせ、前記粉末（Ｐ）の流動床（Ｌｆ）内の混合性を向上させる不安定な干渉を誘起する、
請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数のソノトロード（Ｓｏ）は、ファンデルポール型の疑似カオス振動を発生するように構成されている、
請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記混合する装置（１）は、少なくとも一つの前記混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）に導入される前記粉末（Ｐ）を帯電させるシステム（Ｃ＋、Ｃ−）を備えている、
請求項６から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記粉末（Ｐ）の一部は、前記帯電させるシステムの一部（Ｃ＋）に接触して正の電位に帯電され、前記粉末（Ｐ）の別の一部は、前記帯電させるシステムの別の一部（Ｃ−）に接触して負の電位に帯電されることにより、異極化局所凝集を可能にする、
請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記極低温流体（ＦＣ）は、液体窒素である、
請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置（２０）によって実施される、極低温微粒化によって粉末（Ｐ）を造粒する方法であって、
ａ）極低温流体（ＦＣ）で粉末（Ｐ）を混合する装置（１）における少なくとも一つの混合チャンバ（Ｅ１〜Ｅｎ）へ粉末（Ｐ）と極低温流体（ＦＣ）を導入して当該粉末（Ｐ）と当該極低温流体（ＦＣ）の懸濁液を得る工程と、
ｂ）前記微粒化する装置（１０）を通じて前記粉末（Ｐ）と極低温流体（ＦＣ）の懸濁液を微粒化することにより、当該粉末（Ｐ）の造粒を可能にする工程と、
ｃ）前記粉末（Ｐ）から形成された顆粒を得る工程と、
を含んでいる、
方法。
【請求項２３】
前記工程ａ）の間、前記粉末（Ｐ）は逆極性に帯電されることにより、異極化局所凝集を良好にする、
請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状媒質の調製に関連し、より具体的には極低温微粒化によって顆粒を得るための粉末（特にアクチニド粉末）の造粒に関連する。
【０００２】
液体（特に水）の接触が忌避される粉末の微粒化には、特殊な手法が用いられる。忌避は、液体による粉末の汚染、粉末の不安定化、および放射性粉末が使用される場合における臨界のリスクを理由としている。
【０００３】
本発明は、核燃料（特に核燃料ペレット）の形成を可能にするアクチニド粉末の造粒に適用されることが好ましい。
【０００４】
本発明は、極低温微粒化により粉末を造粒する装置、および対応する粉末を造粒する方法を提案する。
【背景技術】
【０００５】
その後の加圧成形により核燃料ペレットを形成するためには、特にアクチニド粉末から粒状媒質を調製する複数の工程の実施が、最終製品の微細構造のみならず、巨視的側面における燃料ペレット内の欠陥を制御するために必須である。具体的には、核燃料の製造を可能にするアクチニド粉末の混合が、得られる燃料ペレットの品質（微細構造と不純物に係る厳しい要件の充足を求められる）を制御する上で重要な工程となる。
【０００６】
産業的な核燃料の作製には、従来から粉末冶金法が用いられている。当該方法は、混合工程、グラインド工程や造粒工程に基づいており、すべて乾燥環境下で行なわれる。核産業においては、水を用いると取扱いが困難な廃液を生じるからである。また、核燃料の作製のための粒状媒質の調製にあたっては、乾燥方式である上記工程以外の手法は、これまでのところ用いられていない。
【０００７】
粉末の混合を遂行するために、従来から様々な装置が知られている。それらは、後述する系統に基づいて分類されうる。
【０００８】
まず、内部媒質を伴わない乾式ミキサによる手法が知られている。例えば、ＷＡＢ社のターブラ（登録商標）型ミキサが挙げられる。混合される粉末を収容したタンクの幾らか複雑な動きを通じて、粒状媒質をほぼ均一化することが可能とされる。一般に、この種のミキサの効果は限られる。混合される粉末の種別に応じて不均一領域が存在しうるので、混合の遂行が不可能あるいは少なくとも要求通りとならない場合がある。この種のミキサの動態は、凝集や産業的に不利な混合時間を伴わずに十分な混合物（均一性を満足する混合物）を得るのに十分な複雑さを有していない。さらに、この種のミキサにおいて粒状媒質に伝達されるエネルギーは、塊（特に焼結中に生じたもの）が大きすぎる場合に十分な均一性を得るための解凝集の遂行を可能にはしない。
【０００９】
媒質混合法も知られている。この手法においては、混合操作を良好にするために、混合される粉末を収容するタンク内で少なくとも一つの可動体が使用されうる。この可動体は、刃、タービン、コルタ、リボン、エンドレススクリューなどでありうる。混合性を向上するために、タンク自身も可動でありうる。この種のミキサは、前述した種別のものよりも有効ではあるが、依然として不十分かつ制約がある。混合は、制御が困難な凝集または解凝集を通じて粒状媒質中に変質をもたらし、粉末のオーバーランや粒状媒質の流動性劣化をもたらす。さらに、混合に可動体（媒体）を用いると、核燃料の作製に使用が必要とされるような研磨剤を混合する場合において異物混入（汚染）の問題を生じる。加えて、核燃料の作製時に非常に高い量の放射線を生じるリテンションをもたらす。
【００１０】
グラインダ型のミキサによる手法も存在する。特定のグラインダの使用形態や技術種別によれば、同時グラインドを通じて粉末の混合物を作製できる。この種の操作は、均一性の観点からは満足のいく混合物を得ることを可能にするが、比較的長いグラインド時間（普通は数時間）を要するだけでなく、粉末粒子サイズが小さくなるグラインド現象をもたらす。これにより、微細な粒子が生成され、特定の表面に変形が生じ、混合後の粉末の使用可能性に影響を及ぼしもする。影響としては、流動性、反応性（酸化可能性）、粉末焼結性などの変化が挙げられる。核燃料の製造においては、微粒子を発生する同時グラインド操作は、リテンションおよび分散しようとする当該微粒子の性質を通じて、無視できない放射線的影響を引き起こす。さらに、栓塞現象が引き起こされうる。
【００１１】
上記のような各種ミキサを使用した後には、凝集または造粒が行なわれることが多い。また、これらの装置は非連続的であり、産業利用上の問題を生じうる。
【００１２】
多相（すなわち液固相）媒質を用いるミキサも知られている。例えば液相／固相型のミキサは、液相に可溶である粉末がミキサ内で使用されると、あるいは当該粉末が液相との接触により変質すると、動作しなくなる。さらに、ミキサ中に導入される液体よりも密度の高い粉末の場合、ほとんどの場合は混合がうまくいかないか、かなりの撹拌速度を必要とする。攪拌機の底から粒子を引き離す速度は、粉末を構成する粒子の密度と当該粒子の浮遊を許容する液体の密度の差に直接関わっているからである。
【００１３】
一般に、上述のミキサは、アクチニドのような特定の粉末の混合や、プレス成型金型への充填の容易化などの産業利用を可能にするには不充分である。なお、カナダ特許出願公開第２８８２３０２号明細書、国際公開第２００６／０１１１２６６号明細書、および国際公開１９９９／０１００９２号明細書に記載されている液相内の粉末用のミキサは、アクチニド型のような粉末の混合には適していない。撹拌タンクの底から粉末を引き離し、かつ核産業で求められるレベルの均一性を得るのに望まれる撹拌速度は非常に速いからである。加えて、前述のように汚染された廃液をもたらす。当該廃液は、産業的に管理が難しいだけでなく、臨界のリスクや使用される液相の放射線分解のリスクが存在する。放射線分解は、使用される粉末が使用される液体と化学的に相互作用しうるという事実に加え、当該粉末の性質に起因する。
【００１４】
よって、浮遊可能な粒状媒質を得るための造粒工程でこの問題に対処する必要がある。
【００１５】
従来は、後述する手法によって造粒が可能であった。
【００１６】
第一に、機械的な造粒においては、混合粉末が圧縮されてから、グラインドによって造粒される。この工程は、微粒子を生じる。この事実は、当該粉末がアクチニド粉末のような放射性粉末である場合、汚染リスクの観点から好ましくない。
【００１７】
造粒は、スクリーニングやフォーシングによってもなされうる。その場合、粉末は、スクリーンの通過を強制される。当該スクリーンのメッシュは、凝集体のサイズを制御するように選択される。
【００１８】
造粒は、微粒化によってもなされうる。この場合、粉末は、例えば添加剤水溶液型の懸濁液の液相中に浮遊する。一般に有機化合物である当該添加剤は、欧州特許出願公開第１１３７５９７号明細書に記載されており、微粒化の制御を許容するための懸濁液の粘度と表面張力の制御を可能にする。しかしながら、有機化合物の使用は、微粒化される粉末の汚染を生じうる。また、微粒化のための液体の使用は、調節が容易でない乾燥工程を必要とするだけでなく、少なくとも加熱を進める加熱素子（例えば欧州特許出願公開第１１３７５９７号明細書に記載されたもの）の存在を必要とする。
【００１９】
さらに、粉末を混合してから造粒する操作の場合、幾つかの問題が生じる。例えば、粉末を別の工程へ移す間（すなわち混合工程から造粒工程へ移す間）に得られた混合物が劣化するリスクが伴いうる。加えて、混合後の粉末の移送には困難が伴いうる。混合時には粉末のオーバーランが生じることがほとんどであり、オーバーランは流動性に悪影響を及ぼす。そして、アクチニド粉末のような放射性粉末を使用する場合は好ましくない微粒子が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
粒状媒質の調製のために粉末（特にアクチニド粉末）を造粒する新たな形式の装置の提案が必要とされている。
【００２１】
具体的には、以下に列挙する事項が同時に可能とされる必要がある。
・混合される粉末の表面を変化させる必要なしに凝集を解いて微粒子を生成する
・（特に均一性に係る）仕様に合致する粉末混合物が得られるのに十分な均一性のレベル（約数μｍ3〜１０μｍ3の粒状媒質内代表要素体積：ＲＥＶが得られる程度）まで当該粉末を混合する
・混合される粉末に汚染、表面化学の変化を伴わず、取扱いの難しい廃液を生じない
・特定の臨界に係るリスクを生じない
・特定の放射線分解に係るリスクを生じない
・混合される粉末に熱を生じない
・限られた直径のミキサを使用して、ミキサへの投入エラーが生じた場合でも臨界のリスクを制御する
・消費エネルギーを最大限に抑制しつつ、同じ量の材料を他のミキサよりも短時間で（ボールミルのような他の混合システムが数時間を要するのに対して数分で）混合操作を遂行する
・連続的、あるいは実質的に連続的な混合法である
【００２２】
本発明は、上記の必要性の少なくとも一部を満足し、先行技術に係る実施形態の短所の少なくとも一部を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の目的を達成するための本発明の一態様は、極低温微粒化によって粉末を造粒する装置であって、
極低温流体で粉末を混合する装置と、
前記粉末を混合する装置で混合済み粉末の懸濁液を微粒化して当該粉末の造粒を可能にする装置と、
を備えており、
前記粉末を混合する装置は、極低温流体を収容する少なくとも一つの混合チャンバを備えており、
前記粉末の造粒を可能にする装置は、
微粒化される粉末の滴体の大きさの調節を可能にする前記粉末の懸濁液を分画する手段と、
前記混合済み粉末の湿度と微粒化雰囲気の湿度の少なくとも一方を調節する手段と、
を少なくとも備えている。
【００２４】
なお、極低温流体とは、低音下で液体状態を保つ液化ガスを意味する。
【００２５】
本発明によれば、液化ガス相内で粉末を混合する操作を、混合済み粉末の懸濁液を微粒化する操作と組み合わせることが可能である。極低温流体（液化ガス）を用いて混合することにより、粉末の懸濁液を組成する液体の分離が乾式に基づくのではなく、当該懸濁液を外気温に戻すことによってなされる。これにより、粉末の懸濁液を組成する液体の分離が大幅に容易化される。
【００２６】
本発明に係る粉末を造粒する装置は、以下に列挙される特徴のいずれかを独立して備えてもよいし、技術的に可能な複数の特徴を組み合わせて備えてもよい。
【００２７】
前記極低温流体は、僅かに水素化された液体を含みうる。当該液体は、当該液体の分子一つあたり最大一つの水素原子を含み、かつ水よりも沸点が低い。
【００２８】
前記粉末の懸濁液を分画する手段は、前記微粒化される粉末の懸濁液の滴体の直径を調節できるように構成されうる。前記粉末の滴体の直径は、次式により定義される。
【数１】
2018538131.tif 000003
ｆは、微粒化装置の振動周波数を表す。
ｖは、粉末の懸濁液の速度を表す。
ρは、分画される粉末の懸濁液の密度を表す。
μは、分画される粉末の懸濁液の粘度を表す。
σは、分画される粉末の懸濁液の表面張力を表す。
Ａは、微粒化装置における微粒化ノズルの振動の大きさを表す。
ｄ0は、滴体の直径を表す。
Ｄは、微粒化装置における微粒化ノズルの直径を表す。
【００２９】
好ましくは、前記粉末の懸濁液を分画する手段は、前記微粒化装置における少なくとも一つの微粒化ノズルによって実現されうる。具体的には、例えば１００Ｈｚから１００００Ｈｚの間の周波数で振動する振動ノズルによって実現されうる。あるいは、圧電ノズルによって実現されうる。その場合、周波数ｆと振幅Ａが調節可能であり、上記の関係式に基づく前記微粒化される粉末の懸濁液の滴体の粒度分布を容易に調節できる。
【００３０】
前記粉末の懸濁液を分画する手段は、微粒化される粉末の懸濁液の滴体の直径と顆粒の直径の間の減少係数を変化させることによって、前記微粒化される粉末の滴体の直径を調節できるように構成されうる。前記顆粒は、前記混合済み粉末の懸濁液の微粒化と前記極低温流体の蒸発が行なわれて得られる。前記減少係数は、次式により定義される。
【数２】
2018538131.tif 000004
ｄ0は、滴体（Ｇｏ）の直径を表す。
ｄSは、顆粒（Ｇｓ）の直径を表す。
[Ｕ]fは、造粒後の顆粒（Ｇｓ）の凝集体における粉末（Ｐ）の体積占有率を表す。
[Ｕ]iは、微粒化される粉末（Ｐ）の懸濁液における粉末（Ｐ）の濃度を表す。
【００３１】
前記混合済み粉末の湿度と微粒化雰囲気の湿度の少なくとも一方を調節する手段は、粉末を蒸す手段を備えうる。この蒸す手段は、適当量の蒸気を粉末に噴き付けることにより、特に微粒化前における湿度の調節を可能にする。
【００３２】
前記混合済み粉末の湿度と微粒化雰囲気の湿度の少なくとも一方を調節する手段は、加湿器と除湿器をさらに備えうる。この場合、湿度の調節は、加湿器と除湿器の連携を通じてなされうる。これにより含水量の幅を広く持たせることが可能となり、適当な湿度を有する微粒化雰囲気が提供される。
【００３３】
前記混合する装置は、
粉末を供給して当該粉末の前記混合チャンバへの導入を可能にするチャンバと、
前記極低温流体内に浮遊する前記粉末の混合を可能にする撹拌手段と、
をさらに備えうる。
【００３４】
この実施形態においては、前記混合する装置は、前記混合チャンバにジャイロ運動による混合手段を備えうる。
【００３５】
具体的には、ジャイロ運動による混合手段は、三次元計測に係る三つの軸を中心とする混合チャンバの回転を可能にする。このようなジャイロ運動による撹拌は、特に混合チャンバ内の極低温流体の液相よりも高い密度を有する粉末の混合を良好にする。
【００３６】
別の実施形態においては、前記混合する装置は、
直列に配列された前記粉末（Ｐ）を混合する複数の混合チャンバと、
前記複数の粉末通過制限システムと、
を備えうる。
前記粉末を供給する前記チャンバは、少なくとも第一の混合チャンバへの前記粉末の供給が可能であり、前記複数のシステムの各々は、前記複数の混合チャンバのうち連続する二つの間に配置されて一方の混合チャンバから次の混合チャンバへの前記粉末の分配を制限する。
【００３７】
この場合、前記複数の混合チャンバの各々は、極低温流体を収容するとともに、当該極低温流体内に浮遊する前記粉末の混合を可能にする撹拌手段を備えうる。
【００３８】
前記撹拌手段は、ブレード、タービン、およびドゥーヴェイ効果を生じる可動設備の少なくとも一つを含む可動混合設備を備えうる。
【００３９】
前記可動設備は、グラインド設備を備えうる。
【００４０】
前記撹拌手段は、振動発生手段を備えうる。具体的には、当該振動は超音波であり、当該振動発生手段は、ソノトロードである。
【００４１】
前記複数の粉末通過制限システムは、スクリーンとダイアフラムの少なくとも一方を備えうる。
【００４２】
前記複数の粉末通過制限システムは、複数の混合チャンバを通過する粉末の流れに応じて通過断面積を減少させる調節が可能に構成されうる。（ｎ−１）番目の通過制限システムの通過断面積は、次に粉末が流れるｎ番目の通過制限システムの通過断面積よりも大きくされる。
【００４３】
加えて、最初の通過制限システムの通過断面積は、自然な粉末の流れの断面積よりも小さくされうる。これにより、最初の通過制限システムへの進入時から通過の制限が開始される。
【００４４】
前記複数の混合チャンバと前記複数の粉末通過制限システムは、同じ鉛直方向に配列されることが好ましい。これにより、重力の影響による粉末の流れを実現できる。
【００４５】
前記混合する装置は、粉末を供給する少なくとも二つのチャンバ（具体的には、混合される粉末の種別の数と同数のチャンバ）を備えうる。
【００４６】
粉末を供給する少なくとも一つのチャンバは、供給量を調節可能なホッパと、振動板またはトンネルを含む計量システムの少なくとも一方を備えうる。
【００４７】
前記混合する装置は、
極低温流体を収容するとともに前記粉末の流動床を形成する手段が設けられている前記粉末を混合する混合チャンバと、
粉末を供給して当該粉末の前記混合チャンバへの導入を可能にするチャンバと、
極低温流体を供給して当該極低温流体の前記混合チャンバへの導入を可能にするチャンバと、
前記流動粉末床内に振動を発生するシステムと、
前記振動を発生するシステムを制御するシステムと、
を備えうる。
【００４８】
前記混合する装置は、前記混合チャンバ内における前記粉末と前記極低温流体の懸濁液の濃度を分析するシステムを備えうる。当該濃度を分析するシステムの動作は、前記制御するシステムによって制御される。
【００４９】
混合チャンバは、極低温流体が導入されることにより混合される粉末の流動化を可能にするように構成されうる。流動化は、上記のような粉末床を通じて極低温流体が浸透することによってなされる。
【００５０】
前記混合チャンバは、前記粉末の流動床を通じて前記極低温流体を分配することによって当該流動床内に当該極低温流体を均一に分布させる分配システムを備えうる。具体的には、当該分配システムは、格子部品または焼結部品でありうる。
【００５１】
前記振動を発生するシステムの少なくとも一部は、前記粉末の流動床内に配置されうる。具体的には、前記振動を発生するシステムは、前記粉末の流動床内に導入された複数のソノトロードを備えうる。
【００５２】
前記複数のソノトロードは、当該複数のソノトロード間の位相に周期的な位相シフトを生じさせ、前記粉末の流動床内の混合性を向上させる不安定な干渉を誘起するために、前記制御するシステムによって独立して制御されうる。
【００５３】
前記複数のソノトロードは、ファンデルポール型の疑似カオス振動を発生するように構成されうる。
【００５４】
前記混合する装置は、前記混合チャンバ内に撹拌手段を備えうる。これにより、極低温流体内に浮遊する粉末の混合を可能にする。具体的には、当該撹拌手段は、ボール型、ローラ型などのグラインド手段を備える。
【００５５】
加えて、前記混合する装置は、少なくとも一つの前記混合チャンバに導入される前記粉末を帯電させるシステムを備えることが好ましい。
【００５６】
粉末の一部は、帯電システムの一部に接触して正電位に帯電されうる。当該粉末の別の一部は、当該帯電システムの別の一部に接触して負電位に帯電されうる。これにより異極化局所凝集が可能とされる。二種よりも多くの粉末が混合される場合、特定の粉末は、正電位と負電位のいずれかに帯電されるか、非帯電とされる。
【００５７】
極低温流体の種別は問わないが、液化された窒素またはアルゴンでありうる。なお、窒素の使用が適切である理由としては、窒素が低価格であるからだけでなく、グローブボックスおよびプルトニウムベースの核燃料の作製のために実施される方法においては窒素による不活性化が行なわれ、液体窒素自体が燃料に対する特定の操作（ＢＥＴ測定など）に用いられるからである。したがって、この種の極低温流体は、作製方法において何ら付加的なリスクを生じることはない。
【００５８】
上記の目的を有する本発明の別態様は、上記の装置によって実施される、極低温微粒化によって粉末（特にアクチニド粉末）を造粒する方法であって、
ａ）極低温流体で粉末を混合する装置における少なくとも一つの混合チャンバへ粉末と極低温流体を導入して当該粉末と当該極低温流体の懸濁液を得る工程と、
ｂ）前記微粒化する装置を通じて前記粉末と極低温流体の懸濁液を微粒化することにより、当該粉末の造粒を可能にする工程と、
ｃ）前記粉末から形成された顆粒を得る工程と、
を含んでいる。
【００５９】
工程ｃ）による顆粒の取得は、極低温流体の昇華によってなされうる。これにより、流動性を有する粒状媒質の形成を可能にする球状の顆粒の取得が可能とされうる。
【００６０】
前記工程ａ）の間、前記粉末は異なる帯電をされる（少なくとも二種の粉末の存在下において逆極性に帯電をされる）ことが好ましい。これにより、異極化局所凝集が良好とされる。
【００６１】
本発明に係る粉末を造粒する装置および方法は、本明細書に記載される特徴のいずれかを独立して備えてもよいし、技術的に可能な複数の特徴を組み合わせて備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
本発明に係る別の態様、特徴、および利点について以下の図面を参照しつつ説明する。当該図面は、本発明の具体的な実施形態を例示することのみを目的として添付されたものである。
【００６３】
【図１】本発明に係る極低温微粒化により粉末を造粒する装置の基本的原理を例示する図である。
【図２】微粒化された粉末の懸濁液によって当該粉末の顆粒を得るために進行する複数のフェーズを模式的に示している。
【図３】本発明に係る極低温微粒化により粉末を造粒する装置のための、粉末を混合する装置例の基本的原理を例示する図である。
【図４】逆極性を有するように帯電された粉末の粒子が図３の原理に基づく粉末混合装置の混合チャンバへ導入される前に凝集する様を模式的に示している。
【図５】本発明に係る造粒装置のための図３の原理に基づく粉末混合装置の一例を示している。
【図６】本発明に係る造粒装置のための図３の原理に基づく粉末混合装置の別例を示している。
【図７Ａ】図５と図６の混合装置における可動混合設備の一実施形態を模式的に示している。
【図７Ｂ】図５と図６の混合装置における可動混合設備の別実施形態を模式的に示している。
【図７Ｃ】図５と図６の混合装置における可動混合設備の別実施形態を模式的に示している。
【図８】本発明に係る極低温微粒化により粉末を造粒する装置のための、粉末を混合する装置例の別例を示す図である。
【図９】本発明に係る極低温微粒化により粉末を造粒する装置のための、極低温流体を注いで粉末を混合する別装置の基本的原理を例示する図である。
【図１０】本発明に係る極低温微粒化により粉末を造粒する装置のための、粉末を混合する装置の別例の一部を示す図である。
【図１１】同じパルス周波数を有する二つの振動源により誘起された干渉を表す線図である。
【図１２Ａ】収束後の安定振動の発生を示している。
【図１２Ｂ】収束後の安定振動の発生を示している。
【図１３Ａ】ファンデルポール型の振動子による擬似カオス振動発生を示している。
【図１３Ｂ】ファンデルポール型の振動子による擬似カオス振動発生を示している。
【００６４】
これらの図において、同一の符号は同一または同様の要素を指示する。
【００６５】
加えて、図示される様々な部分は、見やすさを優先して必ずしも同一の縮尺で示されることを要しない。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
後述する実施形態において、粉末Ｐは、核燃料ペレットの製造を可能にするアクチニド粉末である。加えて、ここに記載される極低温流体は、液体窒素である。しかしながら、本発明は、これらの選択肢に限定されるものではない。
【００６７】
図１は、本発明に係る極低温微粒化によって粉末Ｐを造粒する装置２０の基本的原理を例示する図である。
【００６８】
この原理によれば、極低温微粒化によって粉末Ｐを造粒する装置２０は、極低温流体ＦＣにより粉末Ｐを混合する装置１と、粉末Ｐの造粒を可能にするために、粉末Ｐを混合する装置１によって混合された粒子Ｐの懸濁液を微粒化する装置１０を備えている。
【００６９】
粉末Ｐを混合する装置１は、粉末Ｐの混合チャンバＥ１を備えている。混合チャンバＥ１には、極低温流体ＦＰと供給装置Ａ１から到来する粒子Ｐが導入される。
【００７０】
微粒化装置１０は、粉末Ｐを混合する装置１と結合されており、粉末Ｐの滴体Ｇｏの微粒化ノズル１１を備えている。微粒化装置１０は、ソノトロードを備えていることが好ましい。
【００７１】
粉末Ｐを混合する装置１によって混合された粒子Ｐの懸濁液を微粒化する装置１０は、粉末Ｐの懸濁液を分画する手段を備えていることが好ましい。当該手段は、微粒化される粉末Ｐの滴体Ｇｏの大きさの調節を可能にする。加えて、この装置１０は、混合された粉末Ｐの湿度と微粒化雰囲気の湿度の少なくとも一方を調節する手段も備えている。
【００７２】
混合される粉末Ｐの湿度の調節、あるいは粉末の微粒化が行なわれる雰囲気の湿度の調節は、凝集体あるいは顆粒Ｇｓの凝集性を調節可能にする。図２に示されるように、微粒化は、凝集体Ｇｓ同士の間に液体のブリッジが形成される結果としてなされる。
【００７３】
混合済み粉末Ｐの懸濁液の滴体Ｇｏの大きさ制御は、後述するような多様な関係を通じてなされうる。
【００７４】
粉末Ｐの懸濁液を分画する手段は、微粒化される粉末Ｐの滴体Ｇｏの直径ｄ0を調節できるように構成されることが好ましい。粉末Ｐの滴体Ｇｏの直径ｄ0は、以下の関係に基づいて定められる。
【数３】
2018538131.tif 000005
ｆは、微粒化装置１０の振動周波数を表す。
ｖは、粉末Ｐの懸濁液の速度を表す。
ρは、分画される粉末Ｐの懸濁液の密度を表す。
μは、分画される粉末Ｐの懸濁液の粘度を表す。
σは、分画される粉末Ｐの懸濁液の表面張力を表す。
Ａは、微粒化装置１０における微粒化ノズル１１の振動の大きさを表す。
ｄ0は、滴体Ｇｏの直径を表す。
Ｄは、微粒化装置１０における微粒化ノズル１１の直径を表す。
【００７５】
さらに、微粒化される混合済み粉末Ｐの懸濁液における粉末の含有量は、調節されうることが好ましい。これにより、微粒化される粉末Ｐの滴体Ｇｏの直径ｄ0と顆粒あるいは凝集体Ｇｓの直径ｄSの間の直径減少係数Ｒが制御される。顆粒あるいは凝集体Ｇｓは、混合済み粉末Ｐの懸濁液の微粒化と極低温流体ＦＧの蒸発が行なわれて得られる。
【００７６】
例えば、減少係数Ｒは、次式によって求められうる。
【数４】
2018538131.tif 000006
ｄ0は、滴体Ｇｏの直径を表す。
ｄSは、顆粒Ｇｓの直径を表す。
[Ｕ]fは、造粒後の顆粒Ｇｓの凝集体における粉末Ｐの体積占有率を表す。
[Ｕ]iは、微粒化される粉末Ｐの懸濁液における粉末Ｐの濃度を表す。
【００７７】
前述したパラメータの少なくとも一つを通じて粉末Ｐの懸濁液の滴体Ｇｏの直径ｄ0を制御し、粉末Ｐの湿度を調節することにより、凝集性が向上した顆粒あるいは凝集体Ｇｓの取得が可能になる。この湿度の調節は、粉末Ｐが液化ガスＦＧとともに混合チャンバＥ１へ導入される間、あるいは微粒化ノズル１１の出口において液化ガスＦＧが蒸発する間に行なわれうる。この点については、図２を参照して後述する。
【００７８】
例えば、微粒化された粉末Ｐの懸濁液によって当該粉末の顆粒Ｇｓを得るために進行する複数のフェーズが、図２に模式的に示されている。
【００７９】
フェーズａにおいて、粉末Ｐの懸濁液から微粒化によって得られた粉末Ｐの滴体Ｇｏが見られる。滴体Ｇｏは、液化ガスＦＧと粉末Ｐを含んでいる。
【００８０】
フェーズｂの間に液化ガスＦＧが蒸発する。湿度ＲHUの割合の調節は、この段階でなされる。
【００８１】
続くフェーズｃにおいて、粉末Ｐの凝集体が得られる。これにより、粉末Ｐの複数の粒子から球形の顆粒Ｇｓが得られる。複数の粒子の間には、蒸発しなかった液化ガスＦＧの液体ブリッジが見られる。
【００８２】
図３には、図１に示したような本発明に係る極低温微粒化によって粉末Ｐを微粒化する装置２０のための、極低温流体で粉末Ｐを混合する装置１の例の基本的原理が例示されている。
【００８３】
この原理によれば、混合装置１は、同じ鉛直方向へ直列に連続して配列されたｎ個の粉末混合チャンバＥ１、…、Ｅｎを備えている。これにより、粉末Ｐは、重力の影響で混合チャンバＥ１、…、Ｅｎを順に通過する。
【００８４】
さらに、装置１は、（ｎ−１）個の粉末通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１を備えている。通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１の各々は、二つの連続する混合チャンバＥ１、…、Ｅｎの間に配置されており、ある混合チャンバＥ１、…、Ｅｎから次の混合チャンバへの粉末Ｐの分配を制限する。通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１の例は、図５と図６を参照しつつ具体的に後述する。
【００８５】
通過制限システムは、スクリーンをさらに備えうる。通過制限システムは、ダイアフラムをさらに備えうる。
【００８６】
通過制限システムは、複数の混合チャンバを通過する粉末の流れに応じて通過断面積を減少させる調節が可能に構成されている。（ｎ−１）番目の通過制限システムの通過断面積は、次に粉末が流れるｎ番目の通過制限システムの通過断面積よりも大きくされる。
【００８７】
加えて、通過制限システムの通過断面積は、自然に粉末が流れる場合よりも小さくされる。これにより、粉末は、ある混合チャンバから別の混合チャンバへ移る際に、凝集を余儀なくされる。そのため、混合される粒子の滞留時間は、凝集を可能にするのに十分な時間とされる。
【００８８】
さらに、装置１は、粉末Ｐを供給するための二つのチャンバＡ１、Ａ２も備えている。二つのチャンバＡ１、Ａ２は、異なる種別の粉末を供給するために設けられている。
【００８９】
粉末Ｐを供給するための二つのチャンバＡ１、Ａ２は、複数種の粉末Ｐを第一混合チャンバＥ１へ導入し、第一混合チャンバＥ１内で極低温流体ＦＣと接触させることを可能にする。その後、複数種の粉末Ｐは、通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１と混合チャンバＥ２、…、Ｅｎを連続して通過する。各混合チャンバ内には極低温流体ＦＣが含まれている。
【００９０】
加えて、各混合チャンバＥ１、…、Ｅｎは、撹拌手段２を備えている。撹拌手段２は、極低温流体ＦＣ内に浮遊する複数種の粉末Ｐの混合を可能にする。撹拌手段２の例は、図５と図６を参照しつつ具体的に後述する。
【００９１】
二つの供給チャンバＡ１、Ａ２は、例えばエンドレススクリューなどを用いて供給量を調節可能なホッパと、振動板またはトンネルを含む計量システムとの少なくとも一方を備えている。
【００９２】
さらに、装置１は、混合チャンバＥ１、…、Ｅｎに導入された粉末Ｐを帯電させるシステムＣ＋、Ｃ−をさらに備えることが好ましい。
【００９３】
具体的には、供給チャンバＡ１により第一混合チャンバＥ１に収容された粉末Ｐは、帯電システムの正極部分Ｃ＋に接触して正電位を有するように帯電される。他方、供給チャンバＡ２により第一混合チャンバＥ１に収容された粉末Ｐは、帯電システムの負極部分Ｃ−に接触して負電位を有するように帯電される。
【００９４】
これにより、異極化局所凝集が可能とされる。すなわち、自己凝集が防止される。図４は、逆極性を有するように帯電された粉末Ｐの粒子が混合チャンバＥ１、…、Ｅｎへ導入される前に凝集する様を模式的に示している。逆極性を有するように帯電された二種の粉末Ｐの粒子は、自然に再凝集しやすい。これにより、複数種の粉末Ｐの良好な混合が粒子スケールで可能となる。
【００９５】
上記のような本発明は、所望レベルの均一化の達成を特に可能にする様々な技術的効果を利用する。それらを以下に列挙する。
・粉末Ｐが極低温流体ＦＣ中に浮遊するように投入された際の、当該粉末Ｐの少なくとも一部の凝集性が向上する。
・極低温流体ＦＣを組成に含む液化ガスを用いることにより、粉末Ｐの濡れ性が向上する。極低温流体ＦＣは、水よりも表面張力が低い液体であり、除去が難しい添加剤とともに使用されないことが好ましい。
・撹拌手段の動きによって完全に撹拌された反応炉に近い撹拌状態が実現される。後述する懸濁液の振動印加を使用と不使用は問わない。不均一な領域を制限するために、振動は不安定であることが好ましい。
【００９６】
図５と図６には、本発明に係る極低温微粒化により粉末Ｐを微粒化する装置２０のための混合装置１の二つの例が模式的に示されている。その原理については図３を参照して説明した通りである。
【００９７】
これら二つの例の各々において、混合装置１は、図３を参照して上述した要素に加えて撹拌モータ５を備えている。撹拌モータ５は、第一撹拌手段を回転駆動可能である。第一撹拌手段は、混合チャンバＥ１、…、Ｅｎ内において可動の形態をとる混合設備２ａを備えている。
【００９８】
可動混合設備２ａは、可動グラインド設備を備えうる。可動混合設備２ａは、ブレードを備えてもよいし、ドゥーヴェイ効果を生じるタービンとブレードの少なくとも一方を備えてもよい。これらの可動設備は、それぞれ図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示されている。図５と図６の実施形態においては、可動混合設備２ａは、タービンを備えている。
【００９９】
また、これら二つの例の各々において、混合装置１は、第二撹拌手段をさらに備えている。第二撹拌手段は、超音波振動を発生する手段の形態をとり、ソノトロード２ｂを備えている。
【０１００】
加えて、図５と図６に示された二つの実施形態は、用いられる通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１の性質によって区別される。
【０１０１】
例えば、図５の実施形態においては、通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１は、ダイアフラムを備えている。
【０１０２】
図６の実施形態においては、通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１は、スクリーン（より詳しくはメッシュスクリーン）を備えている。
【０１０３】
これら二つの例において、通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１は、調節可能な通過断面積を有しており、粉末Ｐの下降方向に沿って通過断面積が最大から最小に変化するように配列されている。また、通過制限システムＲ１、…、Ｒｎ−１の通過断面積は、粉末Ｐが自然に流れる断面積よりも小さくされることが好ましい。システムを通過し終わる前に凝集が強制されるようにするためである。
【０１０４】
さらに図８には、本発明に係る極低温微粒化により粉末Ｐを微粒化する装置２０のための別例に係る混合装置１が示されている。
【０１０５】
本例において、装置１は、単一の混合チャンバＥ１、およびジャイロ運動に基づく混合手段ＭＧを備えている。
【０１０６】
より具体的には、ジャイロ運動に基づく混合手段ＭＧは、三次元計測に係る三つの軸Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を中心とする混合チャンバＥ１の回転を可能にする。このようなジャイロ運動による撹拌は、混合チャンバＥ１内の極低温流体ＦＣの液相よりも高い密度を有する粉末Ｐの混合を良好にする。
【０１０７】
加えて、混合チャンバＥ１は、例えばタービン形態の撹拌手段２ａを備えている。
【０１０８】
図９には、本発明に係る極低温微粒化により粉末Ｐを微粒化する装置２０のための別例に係る混合装置１の原理が示されている。
【０１０９】
この原理によれば、混合装置１は、粉末Ｐの混合チャンバＥ１を備えている。混合チャンバＥ１は、熱的に絶縁されており、流動粉末床Ｌｆを形成する手段が設けられている。流動粉末床Ｌｆは、図１０に示されており、後述する。
【０１１０】
加えて、混合装置１は、粉末Ｐを供給するためのチャンバＡ１と極低温流体ＦＣを供給するためのチャンバＢ１を備えている。チャンバＡ１は、混合チャンバＥ１への粉末Ｐの導入を可能にする。チャンバＢ１は、混合チャンバＥ１への極低温流体ＦＣの導入を可能にする。このようにして、流動粉末床Ｌｆを形成する粉末Ｐと極低温流体ＦＣの懸濁液を混合チャンバＥ１内で得ることが可能である。
【０１１１】
極低温流体ＦＣを供給するためのチャンバＢ１は、極低温流体ＦＣを分配するチャンバあるいは極低温流体ＦＣを再循環させるチャンバに対応しうる。この供給チャンバＢ１は、極低温流体の分配と再利用の少なくとも一方を許容しうる。それは、液化ガスを供給するリザーバの加圧状態に少なくとも部分的に依存しうる。
【０１１２】
さらに、混合装置１は、流動粉末床Ｌｆ内に振動を発生させるシステムＶｂ、当該振動発生システムＶｂを制御するシステムＳｐ、および混合チャンバＥ１内における粉末Ｐと極低温流体ＦＣの懸濁液の濃度を分析するシステムＡｃも備えることが好ましい。システムＡｃの動作は、制御システムＳｐによって制御される。
【０１１３】
具体的には、制御システムＳｐは、装置１の動作制御とデータ処理の実行（特に粉末Ｐと極低温流体ＦＣの供給条件と振動の大きさの少なくとも一方に関する）が可能である。
【０１１４】
好ましくは、図１０においてより明確に示されるように、混合チャンバＥ１は、極低温流体ＦＣが導入されることにより混合される粉末Ｐの流動化を可能にするように構成される。流動化は、Ｌｆのような流動粉末床を通じて極低温流体ＦＣが浸透することによってなされる。
【０１１５】
図１０には、本発明に係る微粒化装置２０のための混合装置１の例が部分的かつ模式的に示されている。
【０１１６】
混合装置１は、リザーバを形成する混合チャンバＥ１を備えている。混合チャンバＥ１は、鉛直主軸を中心とする回転対称性を有しており、具体的には円筒形状である。混合チャンバＥ１は、熱的に絶縁されていることが好ましい。これにより、混合チャンバＥ１により液化ガスの受容が必要とされる場合において、熱損失を最小にできる。
【０１１７】
極低温流体ＦＣ（液化ガス）は、分配システムＳｄを通じて混合チャンバＥ１の底部における粉末Ｐの流動床Ｌｆの入口に導入されることが好ましい。具体的には、分配システムＳｄは、格子形状であるか、焼結部品である。これにより、流動床Ｌｆの通過断面全体にわたって極低温流体ＦＣを均一に分配することが可能になる。
【０１１８】
また、混合チャンバＥ１には発散領域が設けられうる。これにより、粉末Ｐの最小粒子同士が分離され、それらが流動床Ｌｆの領域に留まることを許容する。
【０１１９】
さらに、混合チャンバＥ１内における粉末Ｐと極低温流体ＦＣの懸濁液の濃度を分析するシステムＡｃも設けられる。具体的には、このシステムＡｃは、光センサＣｏを備えている。光センサＣｏは、覗き窓Ｈを通じて粉末Ｐの流動床Ｌｆを観察可能にする。したがって、システムＡｃは、流動床Ｌｆを通じてインターフェースされる。
【０１２０】
光センサＣｏを備えた濃度分析システムＡｃは、粉末Ｐの濃度分析を可能にするだけでなく、混合チャンバＥ１内で形成された粒状媒質の粒度分布の分析も可能にする。
【０１２１】
濃度分析システムＡｃは、発光型の光ファイバ（流動床Ｌｆを照明する光源）と受光型の光ファイバ（センサ）を備えうる。濃度分析システムＡｃは、さらにカメラを備えうる。なお、粒子の濃度は、発光ファイバと受光ファイバの間の距離、粒子の粒度分布、粒状媒質の屈折率、および分散媒質に入射するビームの波長に依存する。
【０１２２】
また、装置１は、振動を発生するシステムＶｂを備えている。当該システムＶｂは、ソノトロードＳｏを備えていることが好ましい。
【０１２３】
図１０に示されるように、振動発生システムＶｂは、極低温流体ＦＣの導入部にできるだけ近づくように流動床Ｌｆへ導入される。特にソノトロードＳｏは、流動床Ｌｆ内に浸漬されうる。
【０１２４】
ソノトロードＳｏは、制御システムＳｐ（図１０では不図示）によって独立して制御されうる。制御は、振動源同士の間で位相シフトが生じるように行なわれる。これにより不安定な干渉が誘起され、粉末Ｐの流動床Ｌｆ内における混合が促される。ここで図１１は、同じパルス周波数を有する二つの振動源Ｓ１、Ｓ２によって誘起された干渉線を示している。
【０１２５】
また、制御システムＳｐを通じた振動制御は、カオス振動信号を誘起できることが好ましい。カオス振動信号の誘起は、多数のファンデルポール型の振動子としてソノトロードＳｏを制御することによってなされうる。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ、および図１３Ｂは、同じパルス位相を有する（位相は一定）二つの振動源によって誘起される粉末Ｐの懸濁液内における干渉の形態を示している。より詳しくは、図１２Ａと図１２Ｂは、収束後の安定した振動の発生を示している（ａ＝２．１６、ｂ＝２．２８、ｗ0＝３）。図１３Ａと図１３Ｂは、方程式x"+ax'(x2/b2-1)+W02x=0で表されるファンデルポール型振動子による擬似カオス振動の発生を示している（パルスｗ0は時間変化）。
【０１２６】
振動源の位相を変化させることにより、干渉は、流動床Ｌｆに加えられた振動の波長と同じ距離だけ伝播する。これにより、混合度の追加が可能になる。
【０１２７】
複雑な発振に基づく振動（具体的には擬似カオス振動）の印加は、実用上完全な混合効果に寄与する。
【０１２８】
なお、粉末Ｐを供給するチャンバＡ１（図１０には不図示）は、重力により供給してもよいし、エンドレススクリュー型の装置や振動ベッドなどを通じて供給してもよい。
【０１２９】
加えて、粉末Ｐは、逆極性に帯電されうる。これにより、懸濁液への投入中における異極化再凝集状態を得ることが可能になる。
【０１３０】
これまで説明した実施形態に本発明が限定されないことは勿論である。様々な改変が当業者によってなされうる。
【図１】
2018538131.tif 000009
【図２】
2018538131.tif 000010
【図３】
2018538131.tif 000011
【図４】
2018538131.tif 000012
【図５】
2018538131.tif 000013
【図６】
2018538131.tif 000014
【図７Ａ】
2018538131.tif 000015
【図７Ｂ】
2018538131.tif 000016
【図７Ｃ】
2018538131.tif 000017
【図８】
2018538131.tif 000018
【図９】
2018538131.tif 000019
【図１０】
2018538131.tif 000020
【図１１】
2018538131.tif 000021
【図１２Ａ】
2018538131.tif 000022
【図１２Ｂ】
2018538131.tif 000023
【図１３Ａ】
2018538131.tif 000024
【図１３Ｂ】
2018538131.tif 000025
【国際調査報告】
2018538131.tif 000026
2018538131.tif 000027
2018538131.tif 000028
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