(57)【要約】  本発明は、主として極低温流体で粉末（Ｐ）を混合する装置（１）に関連する。当該装置（１）は、極低温流体（ＦＣ）を収容し、流動粉末床（Ｌｆ）を形成する手段を備えている前記粉末（Ｐ）を混合するための混合チャンバ（Ｅ１）と、前記混合チャンバ（Ｅ１）への前記粉末（Ｐ）の導入を可能にすべく粉末を供給するチャンバ（Ａ１）と、前記混合チャンバ（Ｅ１）への前記極低温流体（ＦＣ）の導入を可能にすべく極低温流体を供給するチャンバ（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）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温流体で粉末（Ｐ）を混合する装置（１）であって、
極低温流体（ＦＣ）を収容し、流動粉末床（Ｌｆ）を形成する手段を備えている前記粉末（Ｐ）を混合するための混合チャンバ（Ｅ１）と、
前記混合チャンバ（Ｅ１）への前記粉末（Ｐ）の導入を可能にすべく粉末を供給するチャンバ（Ａ１）と、
前記混合チャンバ（Ｅ１）への前記極低温流体（ＦＣ）の導入を可能にすべく極低温流体を供給するチャンバ（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、
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１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記混合チャンバ（Ｅ１）は、前記流動粉末床（Ｌｆ）を通じて前記極低温流体（ＦＣ）が浸透することによって、前記粉末（Ｐ）の流動化を可能にすべく前記極低温流体（ＦＣ）の導入がなされるように構成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記混合チャンバ（Ｅ１）は、前記流動粉末床（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１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）の少なくとも一部は、前記流動粉末床（Ｌｆ）内に配置されている、
請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）は、前記流動粉末床（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７に記載の装置。
【請求項９】
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８に記載の装置。
【請求項１０】
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７または８に記載の装置。
【請求項１１】
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を前記混合チャンバ（Ｅ１）内に備えており、特にグラインド手段を備えている、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記混合チャンバ（Ｅ１）に導入される前記粉末（Ｐ）を帯電させるシステムを備えている、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記粉末（Ｐ）の一部は、前記帯電させるシステムの一部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１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記極低温流体（ＦＣ）は、液体窒素である、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置（１）によって実施される、極低温流体で粉末（Ｐ）を混合する方法であって、
ａ）混合される粉末（Ｐ）を、前記粉末を供給するチャンバ（Ａ１）を通じて前記混合チャンバ（Ｅ１）に導入する工程と、
ｂ）前記流動粉末床（Ｌｆ）の形成を可能にする極低温流体（ＦＣ）を、前記極低温流体を供給するチャンバ（Ｂ１）を通じて前記混合チャンバ（Ｅ１）に導入する工程と、
ｃ）前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）を通じて前記粉末（Ｐ）と前記極低温流体（ＦＣ）の懸濁液内に振動を発生させる工程と、
ｄ）前記極低温流体（ＦＣ）の蒸発後に前記粉末（Ｐ）の混合物を得る工程と、
を含んでいる、
方法。
【請求項１６】
前記工程ａ）の間、前記粉末（Ｐ）は異極性、特に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１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御するシステム（Ｓｐ）を通じて前記振動を発生するシステム（Ｖｂ）を制御する工程を含んでいる、
請求項１５または１６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、より具体的には粉末（特にアクチニド粉末）の混合、および均一性の高い混合物を得るために極低温流体（極低温媒体とも称される）を用いた当該粉末の解凝集または再凝集に関連する。
【０００２】
本発明は、高い密度と凝集性の少なくとも一方を有するアクチニド粉末のような粉末に用いられることが好ましい。
【０００３】
本発明は、極低温流体で粉末を混合する装置、および対応する粉末を混合する方法を提案する。
【背景技術】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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には不向きであり、流動性を有する粒状媒質を得るためには、後続して造粒工程を行なう必要がある。
【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。これらは、主に後述する二つの型式に分類されうる。
【００１３】
一つ目は、液相／固相型のミキサである。当該ミキサは、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。この場合、粘性のある液体が使用されうるが、エネルギー需要の増大を招き、これに比例して、混合を良好にする乱流状態を得る前に粘性が増大する。また、液相／固相型ミキサの場合、混合後の液相と固相の分離の問題も存在する。アクチニド粉末を混合する場合、再処理法が非常に複雑かつ禁制的な汚染廃液を生じる場合がある。さらに、粒度の低い粉末が混合される場合、完全に均一な懸濁状態を得ることは事実上不可能である。より具体的には、最適な均一性を得るために、いわゆるアルキメデス無次元数が１０を上回ることを要する（すなわち、粘性力が重力および慣性力を下回る）。混合される粉末を構成する粒子が比較的小径（一般に１０μｍ未満）であることが判っている場合、別の混合手段を付加的に使用しない限り、この種の装置では完全に均一な懸濁液を得ることができないとされている。これを踏まえ、カナダ特許出願公開第２８８２３０２号明細書に記載されているような技術が提案されているが、アクチニド粉末の混合については依然として良好に動作しない。使用される振動手段によっては、目標とする十分な均一性を得るには至らない。加えて、臨界制御上の理由からミキサの容量が限られる。許容臨界質量の超過を招きうるダブルローディングのリスクを避けるためである。よって、従来の液相／固相型ミキサにおいては、撹拌力を過剰にするか混合速度を非常に低くしない限り、タンク内の粒子の密度は高くなり得ない。
【００１４】
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。
【００１５】
気相／液相型のミキサも存在する。この種のミキサは、臨界のリスクを伴わずに動作可能である。しかしながら、この種のミキサは、十分な流動性を有しない粉末にはほとんど利用できない。そのような粉末としては、１９７３年刊行のPowder Technology, Vol. 7に記載されたD. Geldartの分類に基づくＣ型粉末が挙げられる。しかしながら、この低い流動性という特徴は、核燃料の製造に使用される凝集性アクチニド粉末に見られる。さらに、流動性に係る困難性に加え、混合のために流動化される粉末の密度に対して気体の空塔速度が大きな値をとる必要がある（流動化の最低速度以上）。また、この種のミキサは、高密度の凝集性粉末にはほとんど適用できないことが明らかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
粒状媒質の調製のために粉末（特にアクチニド粉末）を混合する新たな形式の装置の提案が必要とされている。
【００１７】
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
【００１８】
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】
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の一態様は、極低温流体で粉末を混合する装置であって、
極低温流体を収容し、流動粉末床を形成する手段を備えている前記粉末を混合するための混合チャンバと、
前記混合チャンバへの前記粉末の導入を可能にすべく粉末を供給するチャンバと、
前記混合チャンバへの前記極低温流体の導入を可能にすべく極低温流体を供給するチャンバと、
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、
を少なくとも備えている。
【００２０】
混合チャンバ内においては、粉末は極低温流体を通じて流動化に供されることによって流動粉末床が得られ、有利である。
【００２１】
さらに、流動粉末床は、振動を発生するシステムの振動に供されることにより、粉末と極低温流体の懸濁液中に大きな乱れ状態が得られる。この振動は、混合体を最適化するために制御システムを通じて制御される。
【００２２】
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。この液化ガスは、本発明が実施される条件下では、混合および脱凝集される粉末に対して化学的に不活性である。
【００２３】
本発明に係る粉末を混合する装置は、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。
【００２４】
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。
【００２５】
前記粉末を混合する装置は、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における固体（すなわち粉末）の濃度を分析するシステムをさらに備えうる。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。
【００２６】
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。
【００２７】
さらに、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
さらに、前記複数のソノトロードは、例えばファンデルポール型の発振器を通じて、疑似カオス振動を発生するように構成されうる。
【００３１】
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。
【００３２】
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も備えうる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、極低温流体で粉末（特にアクチニド粉末）を混合する方法であって、
ａ）混合される粉末を、前記粉末を供給するチャンバを通じて前記混合チャンバに導入する工程と、
ｂ）前記流動粉末床の形成を可能にする極低温流体を、前記極低温流体を供給するチャンバを通じて前記混合チャンバに導入する工程と、
ｃ）前記振動を発生するシステムを通じて前記粉末と前記極低温流体の懸濁液内に振動を発生させる工程と、
ｄ）前記極低温流体の蒸発後に前記粉末の混合物を得る工程と、
を含んでいる。
【００３６】
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。
【００３７】
前記方法は、前記制御するシステムを通じて、特に前記懸濁液中の粒子濃度に応じて前記振動を発生するシステムを制御する工程をさらに含みうる。
【００３８】
本発明に係る粉末を混合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】
【００３９】
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。
【００４０】
【図１】本発明に係る極低温流体で粉末を混合する装置の基本的原理を例示する図である。
【図２】本発明に係る装置の一例の一部を示す図である。
【図３】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４Ａ】収束後の安定振動の発生を示している。
【図４Ｂ】収束後の安定振動の発生を示している。
【図５Ａ】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５Ｂ】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６】混合前の第一種の粉末を示す写真である。
【図７】混合前の第二種の粉末を示す写真である。
【図８】本発明に係る装置と方法による混合後に得られた第一種の粉末と第二種の粉末の混合物の写真である。
【００４１】
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。
【００４２】
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】
【００４３】
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。
【００４４】
図１は、本発明に係る極低温流体で粉末Ｐを混合する装置１の原理を例示している。
【００４５】
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、熱的に絶縁されていることが好ましく、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２に示されており、後述する。
【００４６】
加えて、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。
【００４７】
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。
【００４８】
さらに、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。
【００４９】
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。
【００５０】
好ましくは、図２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。
【００５１】
図２には、本発明に係る混合装置１の例が部分的かつ模式的に示されている。
【００５２】
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いることが好ましく、具体的には円筒形状である。また、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
図２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。
【００６０】
ソノトロードＳｏは、制御システムＳｐ（図２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。図３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。
【００６１】
また、制御システムＳｐを通じた振動制御は、疑似カオス振動信号を誘起できることが好ましい。疑似カオス振動信号の誘起は、不安定調節パラメータを有する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４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂ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５Ａと図５Ｂは、収束後の安定した振動の発生を示している（運動方程式x"+ax'(x2/b2-1)+W02x=0における振動子のパラメータは、ａ＝２．１６、ｂ＝２．２８、ｗ0＝３とした）。図５Ａと図５Ｂ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）。
【００６２】
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。
【００６３】
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、実用上理想的な混合効果に寄与する。
【００６４】
なお、粉末Ｐを供給するチャンバＡ１（図２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。
【００６５】
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。
【００６６】
表１は、本発明に係る装置１の寸法例を示している。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
本発明を通じて得られる混合の有効性は、混合後に得られる粒状媒質の均一性によって特徴づけられうる。例えば、図６、図７、および図８は、混合前における第一種の粉末の写真、混合前における第二種の粉末の写真、および本発明に係る装置１と方法による混合を通じて得られた第一種の粉末と第二種の粉末の混合体の写真をそれぞれ示している。
【００６９】
より具体的には、図６は二酸化セシウムＣｅＯ2粉末の凝集体を示しており、図７はアルミナＡｌ2Ｏ3粉末の凝集体を示している。そして図８は、約３０秒の混合時間の後に得られたこれらの粉末の混合体を示している。
【００７０】
混合後の粒状媒質には良好な均一性が見られる（使用した二種の粉末の質量は等しい）。数十ミクロンスケールで示される図８においては、二種の粉末の凝集体がほぼ均等な分布で存在しており、凝集体の大きさはほとんど変わらない（混合される粉末の当初の大きさに近く、ここでは約５μｍである）。
【００７１】
上記のような本発明は、所望のレベルの均一性を得ることを特に可能にする様々な技術的効果を利用する。そのような技術的効果を、以下に列挙する。
・粉末Ｐが極低温液体ＦＣ内に投入される際における粉末Ｐの脱凝集性が少なくとも部分的に向上する。
・水よりも表面張力が低い極低温液体ＦＣを含有する液化ガスを使用することにより、粉末Ｐの濡れ性が向上する。これにより、除去が困難な添加物の使用を不要にでき、有利である。
・完全撹拌反応炉状態に近い撹拌が、撹拌手段の動作によって実現される。上述の懸濁液内に振動を発生させてもよい。当該振動は、不均一領域を制限するために不安定とされることが好ましい。
【００７２】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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