DE1471036C - Process for the production of uranium sihcidsinterkorpern with more than 25 atom% silicon - Google Patents

Description

1 2. ■ .1 2. ■.

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur 450⁰C zu arbeiten, bei denen die Reaktionsgeschwin-The invention relates to a method ^{to work at 450 0} C, in which the reaction speed

Herstellung von Uransilicidsinterkörpern geringer digkeit genügend groß, jedoch noch kontrollierbarProduction of uranium silicide sintered bodies low enough, but still controllable

Porosität mit mehr als 25Atom% Silicium, aus- ist. Temperaturen zwischen 625 und 675°C genügenPorosity with more than 25 atom% silicon is off. Temperatures between 625 and 675 ° C are sufficient

gehend von einer innerhalb einer Form verdichteten vollkommen für Reaktionszeiten von wenigstensgoing from one fully condensed within a mold for reaction times of at least

Pulvermischung von Uran und Silicium in den der 5 etwa einer Stunde.Powder mixture of uranium and silicon in the 5 about an hour.

gewünschten Zusammensetzung des Endproduktes Am Ende dieses ersten Erhitzungsabschnittes hatdesired composition of the end product at the end of this first heating stage

entsprechenden Mengenverhältnissen durch kombi- man einen zusammenhängenden Gegenstand, dercorresponding proportions by combining a coherent object that

nierte chemische Reaktion und Sinterverdichtung. sich aus der Form nehmen läßt und der aus Silicium-ned chemical reaction and sinter compaction. can be removed from the mold and the silicon

Uransilicide sind kerntechnisch als mögliche Ma- verbindungen des Urans sowie aus Uran bzw. SiIi-In terms of nuclear technology, uranium silicides are possible combinations of uranium and uranium or silicon

terialien für Brennelemente von Interesse. Mit Sicher- io cium, das keine Verbindung eingegangen ist, besteht,materials of interest for fuel assemblies. With certainty that no connection has been established,

heit identifiziert werden konnten bisher lediglich Dieser Stoff leitet die Elektrizität,so far only this substance conducts electricity,

folgende Verbindungen: U₃Si, U₃Si₂, USi, USi₂ und Um die Reaktion zu vollenden und einen nichtthe following compounds: U ₃ Si, U ₃ Si ₂ , USi, USi ₂ and To complete the reaction and one not

USi₃. Mit Ausnahme von U₃Si sind diese Silicide porösen Gegenstand einer Siliciumverbindung desUSi ₃ . With the exception of U ₃ Si, these silicides are porous objects of a silicon compound of the

praktisch nicht duktil, nicht schmiedbar und sehr Urans mit gewünschter Formel zu bekommen, istpractically not ductile, not malleable and very uranium with the desired formula is available

hart, spröde und zerbrechlich. Die Herstellung 15 es nötig, eine zweite Erhitzung zum Sintern bei sehrhard, brittle and fragile. The manufacture 15 requires a second heating for sintering at very high

geformter Gegenstände bereitet daher erhebliche hoher Temperatur vorzugsweise zwischen etwa 1400molded articles therefore prepares a considerable high temperature, preferably between about 1400

Schwierigkeiten, insbesondere bei einer Fertigung und 1500⁰C auszuführen. Diese Erhitzung kann inDifficulties, especially in a production and 1500 ⁰ C to perform. This heating can be done in

in industriellem Maßstab. einem Schmelzofen ausgeführt werden, wobei sichon an industrial scale. a smelting furnace, with itself

Die Silicide selbst werden durch Aufheizen der der Gegenstand in seiner ursprünglichen FormThe silicides themselves are made by heating the the object in its original form

entsprechenden Mischungen vom Uran- und Silicium- 20 befindet oder nicht. Es ist jedoch viel günstiger,corresponding mixtures of uranium and silicon 20 are or not. However, it is much cheaper

pulver erhalten oder auf aiuminothermischem Weg den Gegenstand aus seiner Form herauszunehmenget powder or take the object out of its shape by aiuminothermal way

aus Mischungen von Aluminiumpulver mit SiO₂ und bei der zweiten Erhitzung die elektrische Leit-from mixtures of aluminum powder with SiO ₂ and during the second heating the electrical conduction

und U₃O₈ (s. Gmelin's »Handbuch der anorganischen fähigkeit desselben auszunutzen, indem man ihnand U ₃ O ₈ (see Gmelin's "Handbook of the Inorganic Ability to Exploit It by Using It

Chemie«, System-Nr. 55 [1936], S. 179). Für die entweder durch Joulsche Wärme oder noch besserChemistry «, system no. 55 [1936], p. 179). For either Joule heat or better

Herstellung von Formkörpern werden die so erhal- 25 durch Induktionsheizung erwärmt,Manufacture of moldings are obtained in this way 25 heated by induction heating,

tenen Uransilicide zu einem feinkörnigen Pulver Um die Induktionserhitzung in bequemer Weisetenen uranium silicide to a fine-grained powder to use induction heating in a convenient manner

zermahlen und nach pulvermetallurgischen Verfahren auszuführen, hat es sich als besonders nützlichIt has proven to be particularly useful when it is ground up and carried out using powder-metallurgical processes

weiterverarbeitet (s. Nucl. Engng, 4 [1958], S. 331). erwiesen, den Gegenstand in aufeinanderfolgendenfurther processed (see Nucl. Engng, 4 [1958], p. 331). proved the subject in successive

Diese Arbeitsweise ist umständlich und für die Her- Zonen zu erhitzen.This way of working is cumbersome and needs to be heated for the heart zones.

Stellung von Körpern aus hochreinem Material wenig 30 Gemäß der Erfindung wird also durch vorsichtigesPositioning bodies made of high-purity material little 30 According to the invention, therefore, by careful

geeignet, da die Einschlappung von Verunreinigungen Reagierenlassen einer Uran-Silicium-Pulvermischungsuitable because the inclusion of impurities causes a uranium-silicon powder mixture to react

bei den verschiedenen Fertigungsstufen und ins- bei mäßigen Temperaturen ein zusammenhängenderat the various stages of production and at moderate temperatures, a coherent one

besondere beim Mahlvorgang praktisch nicht zu Körper erzeugt, der dann — vorzugsweise außerhalbin particular during the grinding process practically not produced to body, which then - preferably outside

vermeiden ist. der Form — unter Vervollständigung der chemischenavoid is. the shape - completing the chemical

Ziel der Erfindung ist demgegenüber ein verein- 35 Reaktion einer Sinterverdichtung unterworfen wird,The aim of the invention, on the other hand, is a combined reaction that is subjected to sinter compaction,

fachtes Verfahren, das zu Gegenständen mit höherer Die Ausnutzung einer exothermen Reaktion fürmultiple process leading to objects with higher The exploitation of an exothermic reaction for

Reinheit führt. die Erzeugung von geformten Gegenständen ist zwarPurity leads. the creation of shaped objects is true

Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungs- prinzipiell aus den deutschen Patentschriften 853 069,The principle of the invention developed for this purpose from German patents 853 069,

gemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist 860 557 und 915 391 bekannt. Bei diesem bekannten860 557 and 915 391 are known according to the method of the type mentioned at the beginning. With this well-known

dadurch gekennzeichnet, daß man die in die Form 40 Verfahren, nach dem auch exotherm reagierendecharacterized in that the in the form 40 process, according to which also exothermic reacting

gebrachte und insbesondere, durch Schütteln auf Gemische von Metallen oder Metallverbindungen mitbrought and in particular, by shaking on mixtures of metals or metal compounds with

45 bis 55°/₀ der theoretischen Dichte des herzu- Kohlenstoff oder Silicium verarbeitet werden sollen,45 to 55 ° / _{0 of} the theoretical density of the carbon or silicon to be processed,

stellenden Silicids verdichtete Pulvermischung im werden in einer Form komprimierte PulvermischungenA compacted powder mixture in the form of a silicide is made into a compressed powder mixture

Vakuum auf eine zwischen 450 und 675°C liegende lokal durch Initialzündung zur Reaktion gebracht,The vacuum is brought to a reaction between 450 and 675 ° C locally by initial ignition,

Temperatur bis zur Bildung eines zusammenhän- 45 die rieh von dort ohne weitere KontrollmöglichkeitTemperature up to the formation of a coherent structure from there without further control

genden porösen Körpers wenigstens 1 Stunde lang über die gesamte Masse ausbreitet. Zu rasch ablau-The porous body spreads over the entire mass for at least 1 hour. Expires too quickly

aufheizt und daß man den so gewonnenen, aus fende Reaktionen sollen dabei durch Zugabe vonheats up and that the thus obtained, from fende reactions should be done by adding

Uran, Silicium und Uransilicid bestehenden Körper »neutralem« Material zur Ausgangsmischung ge-Uranium, silicon and uranium silicide consisting of bodies of "neutral" material for the starting mixture

in einem zweiten Verfahrensschritt im Vakuum bei steuert werden.can be controlled in a second process step in a vacuum.

Temperaturen zwischen 1400 und 1500⁰C zu einem 50 Dieses einstufige Verfahren, das notwendigerweiseTemperatures between 1400 and 1500 ⁰ C to a 50 This one-step process that necessarily

festen und dichten Körper ausreagieren und sintern in einer Form stattfindet, ist für die Herstellung vonSolid and dense body reacting and sintering takes place in a form is used for the production of

läßt. hochreinen Uransilicid-Formkörpern einwandfreierleaves. high-purity uranium silicide moldings flawless

Dieses Verfahren macht von dem Umstand Ge- Beschaffenheit nicht geeignet. Je nach Ausgangsbrauch, daß Uran und Silicium im festen Zustand mischung kann die lokal gezündete Reaktion so bei Temperaturen ab'450⁰C chemisch miteinander 55 heftig ablaufen, daß eine überschaubare Fertigung reagieren können. Die Reaktionen zwischen Uran formgetreuer Gegenstände nicht mehr gewährleistet und Silicium verlaufen exotherm, und die Reaktions- werden kann. Die Reaktionsmischung dürfte weiter geschwindigkeilcn hängen von der Temperatur ab. recht hohe Temperaturen annehmen, so daß Reak-This method does not make the fact that the condition is suitable. Depending on the starting custom that uranium and silicon in the solid state mixture, the reaction can proceed locally ignited chemically with one another 55 violent that a manageable production can react at temperatures ab'450 ⁰ C. The reactions between uranium dimensionally accurate objects and silicon are exothermic, and the reaction can be. The reaction mixture should also depend rapidly on the temperature. assume quite high temperatures, so that react

Dic freigesetzten Wärmemengen für 1 g der Reak- tionen der recht aggressiven Mischung mit der Ober-The amount of heat released for 1 g of the reactions of the quite aggressive mixture with the upper

lioiisniischimg betragen bei 55O'C: 60 fläche der Form zu befürchten sind. Alle diese Sehwie-lioiisniischimg amount to 55O'C: 60 areas of the form are to be feared. All this visual

., c 5 4 eil rigkeiten werden gemäß der Erfindung vermieden.., c 5 4 rushes are avoided according to the invention.

. ,^:| λ·² ····· . ' Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens. , ^{: |} λ · ² ·····. 'Other features and advantages of the process

υ λ· M ■■ \ gemäß der F.rlindung werden aus der nachfolgendenυ λ · M ■■ \ according to the definition become from the following

., λ-² .'' '' 49 u'.. ι Ik'schreibung und den Zeichnungen hervorgehen.., λ- ^2. '''' 49 u '.. ι Ik'schreibung and the drawings emerge.

' ' ~' ' 65 F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines'' ~ '' 65 F i g. 1 is a perspective view of a

Der erste f·.rhit/.mi{zs;thschnilI hei diesem Ver- derates zur Ausführung der eisten VerfahrensstufeThe first for · .rhit / .mi {zs; thschnilI is called this variant for the execution of the first procedural stage

l'iihicn ist ;.'lso durch die iol^yndcn iiherleguiigen in teilweise atifticschniltcncm Zustand;l'iihicn is;. 'lso by the iol ^ yndcn iiherleguiigen in partially atifticschniltcncm condition;

cgl: I s isl ratsam, bei Temperaturen oberhalb l· i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht einescgl: I s is advisable to use at temperatures above l · i g. 2 is a perspective view of a

Gerätes zur Ausführung des zweiten Verfahrensschrittes. Device for carrying out the second process step.

Die im folgenden beschriebenen Vorrichtungen dienen zur Herstellung von zylindrischen Stangen B mit einer Länge von etwa 40 cm und 3.5 cm Durchmesser aus Siliciumverbindungen des Urans.The devices described below are used to produce cylindrical rods B with a length of about 40 cm and 3.5 cm in diameter from silicon compounds of uranium.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Form 1 aus Graphit, in die eine innige Mischung von Silicium- und Uranteilchen eingebracht wird. Diese Form ist an ihrem oberen Ende offen und weist eine innere zylindrische und eine äußere doppelkegelstumpfförmige Fläche auf, wobei der Querschnitt der äußeren Fläche von dem mittleren Abschnitt der Form nach den Enden hin abnimmt. Die Form ist aus mehreren Abschnitten 2 gebildet, die längs ihrer Mantellinien zusammengesetzt sind. Der Aufbau der Form 1 aus länglichen Stücken erleichtert das Herausnehmen der Stange. Die Teile 2 der Form sind miteinander durch Ringe 3 in Berührung gehalten, welche selbst aus Graphit bestehen, die unter Druck auf die äußere Oberfläche der Form aufgedrückt sind und sich wegen des konischen Verlaufs der Oberfläche halten.The in F i g. 1 shown device comprises a mold 1 made of graphite, in which an intimate mixture is introduced by silicon and uranium particles. This shape is open at its upper end and has an inner cylindrical and an outer frustoconical Face on, being the cross section of the outer face of the middle section the shape decreases towards the ends. The shape is formed from several sections 2, which are longitudinal their surface lines are composed. The construction of the mold 1 from elongated pieces facilitates removing the rod. The parts 2 of the mold are held in contact with each other by rings 3, which themselves are made of graphite, which are pressed onto the outer surface of the mold under pressure and hold due to the conical shape of the surface.

Die Form 1 kann in ein zylindrisches Teil 4 aus nichtrostendem Stahl eingesetzt sein, an das ein Rohr 5 mit zugehörigen Einrichtungen angesetzt ist, um in dem zylindrischen Teil 4 ein erstes Vakuum herzustellen und dann eine Entgasung unter einem zweiten Vakuum auszuführen. Das Rohr 5 läßt sich durch den Hahn 6, der derart befestigt ist, von dem zylindrischen Teil 4 abtrennen. Dieses Teil, das von einem Block 7 gehalten ist, befindet sich im Innenraum eines rohrförmigen Ofens 8. Dieser Ofen ist doppelwandig, iim Wärmeverluste zu vermeiden. An der Außenseite der inneren Wand sind Heizelemente 9 vorgesehen, z. B. elektrische Widerstände.The mold 1 can be inserted into a cylindrical part 4 made of stainless steel, to which a Tube 5 with associated devices is attached to a first vacuum in the cylindrical part 4 and then perform a degassing under a second vacuum. The tube 5 can cut off from the cylindrical part 4 by the cock 6 so attached. This part that from a block 7 is held in the interior of a tubular furnace 8. This furnace is double-walled to avoid heat loss. There are heating elements 9 on the outside of the inner wall provided, e.g. B. electrical resistances.

Die Vorrichtung nach F i g. 2 dient zum induktiven Aufheizen der Stangen B, die im ersten Erhitzungsabschnitt in der Form 1 hergestellt wotden sind. Dieses Induktionsheizgerät umfaßt einen Behältei 10 in Form eines Rohres, z. B. aus Quarz, in den die Stange B eingeführt wird. Das Rohr 10 kann über einen Anschluß 11, der mit einem Hahn 12 versehen ist, an eine Vakuumpumpe angeschlossen sein. Es ist horizontal auf einem Schlitten gelagert, der insgesamt mit 13 bezeichnet ist. ·■ ■ '' ~The device according to FIG. 2 is used for inductive heating of the bars B, which are manufactured in the first heating section in the mold 1. This induction heater comprises a Behäli 10 in the form of a tube, for. B. made of quartz, into which the rod B is inserted. The pipe 10 can be connected to a vacuum pump via a connection 11 which is provided with a cock 12. It is mounted horizontally on a slide which is designated as 13 in its entirety. · ■ ■ '' ~

Der Schlitten umfaßt zwei vertikale Backen 14, die durch eine Stange 15 quer miteinander verbunden sind und an ihrem oberen Ende jeweils eine Einkerbung 16 aufweisen, in die das Rohr 10 eingelegt wird. An jede Backe 14 sind zwei Blöcke 17 angesetzt, in denen eine Achse 18 drehbar gelagert ist. Die vordere Achse 18 trägt zwei Rollen 19. während die hintere Achse 18 eine einzige Rolle 20 trägt. Die Rollen 19 und 20 laufen auf drei horizontalen Schienen 21, die in angemessenem Abstand durch zwei Querstiicke 22 gehalten sind. Das vordere Querstück trägt einen Elektromotor mit einem Vorgelege 23, das mit dem einen Ende der Schraubenspindel 24 verbunden ist, dessen anderes Ende drehbar in dem hinteren Querstück 22 gelagert ist. Die Schraubenspindel 24 läuft in einer Mutter 25. die mit der vorderen Backe 14 des Schlittens 13 verbunden ist.The carriage comprises two vertical jaws 14 which are connected to one another transversely by a rod 15 are and at their upper end each have a notch 16 have, in which the tube 10 is inserted. Two blocks 17 are attached to each jaw 14, in which an axis 18 is rotatably mounted. The front axle 18 carries two rollers 19. during the rear axle 18 carries a single roller 20. The rollers 19 and 20 run on three horizontal ones Rails 21, which are held at an appropriate distance by two cross pieces 22. The front cross piece carries an electric motor with a countershaft 23, which with one end of the screw spindle 24 is connected, the other end of which is rotatably mounted in the rear cross piece 22. the Screw spindle 24 runs in a nut 25 which is connected to the front jaw 14 of the slide 13 is.

Beim Verdrehen der Schraubenspindel 24 in der einen oder der anderen Richtung durch den Motor mit Vorgelege 23 wird die Mutter 25 in einer entsprechenden Richtung verschoben und verschiebt so auch den Schlitten 13 und damit das Rohr 10. das von diesem gehalten ist.When the screw spindle 24 is rotated in one direction or the other by the motor with an intermediate gear 23, the nut 25 is shifted in a corresponding direction and thus shifts also the carriage 13 and thus the pipe 10 which is held by this.

Die Vorrichtung wird durch eine Heizvorrichtung mit zwei rohrförmigen Widerstandsöfen 26 vervollständigt, die eine rohrförmige Induktionswindung 27 einrahmen. Die beiden rohrförmigen Öfen 26 und die Windung 27 umgeben das Rohr 10 und werden durch ein Stativ 28 in fester Stellung gehalten. Die beiden Öfen 26 sind mit einer nicht gezeigten Spannungsquelle verbunden. Die Windung 27 besteht aus Kupfer, ist hohl und wird durch ein im Inneren strömendes Strömungsmittel gekühlt. Sie ist in einen Wechselstromkreis mit niedriger Impedanz eingeschaltet und wird von einem Wechselstrom hoher Frequenz, z.B. von 50OkHz durchflossen, der von einer nicht dargestellten Spannungsquelle herrührt. Die Windung 27 gewährleistet eine stark konzentrierte und auf einen Bereich der Stange begrenzte, starke Induktionserhitzung, während die rohrförmigen Öfen 26 die Aufgabe haben, einen zu großen Temperaturgradienten zu beiden Seiten des Bereiches zu vermeiden.The device is completed by a heating device with two tubular resistance furnaces 26, which frame a tubular induction coil 27. The two tubular ovens 26 and the winding 27 surround the tube 10 and are held in a fixed position by a stand 28. the both ovens 26 are connected to a voltage source, not shown. The turn 27 consists of Copper, is hollow and is cooled by a fluid flowing inside. She is in one AC circuit with low impedance turned on and is turned on by an alternating current of higher Frequency, e.g. 50OkHz, which comes from a voltage source (not shown). The turn 27 ensures a highly concentrated and limited to an area of the rod, strong induction heating, while the tubular furnaces 26 have the task of being too large Avoid temperature gradients on both sides of the area.

Es ist offensichtlich, daß sich beim Verschieben des Schlittens 13 auch das Rohr 10 und die Erhitzungszone zugleich derart verschieben, daß man die ganze Stange B nach und nach erhitzen kann.It is obvious that when the slide 13 is moved, the tube 10 and the heating zone move at the same time in such a way that the whole rod B can be gradually heated.

An Hand des folgenden Beispiels wird die Herstellung einer Stange aus U₃Si₂ beschrieben.The production of a rod from U ₃ Si _{2 is} described using the following example.

Als Ausgangsstoffe werden Uran und Silicium verwendet. Das Uran wurde in einem Brennprozeß aus Urandioxyd hergestellt und hat die folgenden Eigenschaften:Uranium and silicon are used as raw materials. The uranium was in a burning process made from uranium dioxide and has the following properties:

BB. CrCr CuCu Art der
FeType of
Fe Verunreinigung
Mnpollution
Mn NiNi SiSi AlAl Anteil in IQ-⁸ Share in IQ- ⁸ 0.10.1 1818th <20<20 6060 88th 1515th 100100 100100

UN = etwa 0.5° ₀ UN = about 0.5 ° ₀

UO₂ = 0,2 bis 0,5° „UO ₂ = 0.2 to 0.5 ° "

UH₃ = 1 bis 2 °:₀ UH ₃ = 1 to 2 °: ₀

Der mittlere Durchmesser der ürankörner beträgt 25μ.The mean diameter of the uranium grains is 25μ.

Das Silicium hat einen Reinheitsgrad \on 99,9" „ und wurde durch Reduktion von Kieselerde im Lichtbogen hergestellt und danach gereinigt. Die Verunreinigung besteht im wesentlichen aus Kohlenstoff (0.06"/,,). Die initiiere Gröfte der Siliciumkörner beträgt 50μ.The silicon has a purity of 99.9 "" and was produced by arc reduction of silica and then cleaned. the Impurity consists essentially of carbon (0.06 "/ ,,). The initiating size of the silicon grains is 50μ.

Uranpulver und Siliciumpulver werden in einer kubischen Mischmaschine gemischt, wobei die Mischungsanteile der Zusammensetzung des U₃Si₂ entsprechen. Die Mischung wird dann in die form 1 geschüttet und durch Schütteln in der Form verfestigt. Uranium powder and silicon powder are mixed in a cubic mixer, the proportions of the mixture corresponding to _{the composition of the U 3} Si _2. The mixture is then poured into form 1 and solidified in the form by shaking.

Dieses Verfestigen der Mischung stellt einen wesentlichen Verfahrensschritt dar. du e>> Mch herausgestellt hat. daß man für die Herstellung einer fertigen Stange, die weder irgendwelche Deformationen noch Sprünge aufweist, eine Mischung aus I ran undThis solidification of the mixture is an essential process step. Du e >> Mm turned out. that one for making a finished Rod that has no deformations or cracks, a mixture of I ran and

Silicium nehmen muß, deren Dichte abhängig von der Natur der gewünschten Siliciumverbindung des Urans bestimmt ist. Für die Verbindung U₃Si₂ muß die Dichte der Mischung nach dem Schüttelvorgang in der Nähe von 5.8 liegen. Ebenso müssen die Dichten für USi. USi₂ und USi₃ in der Nähe von 5,6, 4.4 bzw. 3.7 liegen. Diese Werte entsprechen 47,5, 54, 49 und 45% der theoretischen Dichte. Die Werte gelten natürlich nur für Mischungen mit Bestandteilen, die die oben angegebenen Eigenschaften aufweisen. Man kann jedoch in jedem Falle, d. h. gemäß der Körnung und der Herstellungsart des Siliciums und des Urans, durch eine Reihe von Versuchen leicht bestimmen, wie groß die Dichte sein muß. bei der sich die besten Resultate ergeben (so daß das Endprodukt zusammenhängend, nicht deformiert und nicht gesprungen ist).Must take silicon, the density of which is determined depending on the nature of the desired silicon compound of uranium. For the compound U ₃ Si ₂ , the density of the mixture after the shaking process must be in the vicinity of 5.8. The densities for USi. USi ₂ and USi _{3 are} near 5.6, 4.4 and 3.7, respectively. These values correspond to 47.5, 54, 49 and 45% of the theoretical density. Of course, the values only apply to mixtures with components that have the properties specified above. In each case, however, that is, according to the grain size and the method of production of the silicon and uranium, it is easy to determine by a series of experiments how great the density must be. which produces the best results (so that the end product is coherent, not deformed and not cracked).

Die Form 1 wird dann in das zylindrische Teil 4 eingesetzt, in dem man ein erstes Vakuum herstellt und dann eine Entgasung unter einem zweiten Vakuum ausführt. Wenn der Enddruck 10~⁵ mm Quecksilbersäule erreicht hat. wird das zylindrische Teil 4 in den rohrförmigen Ofen 8 eingeführt. Die Regelung des Aufheizens durch den Ofen ist wichtig. Bei einer Temperatur von etwa 450⁼C, bei der die Reaktion von Uran und Silicium im festen Zustand beginnt, kann die Wärmefreisetzung bei der Reaktion so groß werden, wenn man den Aufheizvorgang nicht genau steuert, daß eine plötzliche Verbrennung einsetzt, die die Uran- und Siliciummischung aus dem Tiegel herausschleudert, der selbst zerstört werden kann.The mold 1 is then inserted into the cylindrical part 4, in which a first vacuum is established and then degassing is carried out under a second vacuum. When the final pressure has reached 10 ^-5 mm of mercury. the cylindrical part 4 is inserted into the tubular furnace 8. The regulation of the heating by the oven is important. At a temperature of around 450 ^° C, at which the reaction of uranium and silicon in the solid state begins, the heat release during the reaction can be so great, if the heating process is not precisely controlled, that a sudden combustion begins, which causes the uranium and throws silicon mixture out of the crucible, which can itself be destroyed.

Für den Temperaturbereich von 400 bis 650⁰C hat sich eine Aufheizgeschwindigkeit von 50° C pro Stunde als genügend erwiesen. Nach einer Verweilzeit von einer Stunde bei 650^rC wird das Ganze langsam abgekühlt. Die Stange B stellt dann eine genügend zusammenhängende Masse dar. die herausgenommen werden kann. Die Dichte der Stange ist etwa 7.5. entsprechend 69°;₀ der theoretischen Dichte.For the temperature range from 400 to 650 ⁰ C, a heating rate of 50 ° C per hour has proved to be sufficient. After a residence time of one hour at 650 ^° C., the whole thing is slowly cooled. The rod B then represents a sufficiently coherent mass that can be removed. The density of the rod is about 7.5. corresponding to 69 °; _{0 of} the theoretical density.

Die Reaktion der Umwandlung zu U₃Si₂ unter Beseitigung der Poren in der Stange kann nach Einbringen der Stange in einen Raum unter Vakuum und unter genügend hoher Temperatur erfolgen. Beim Glühen während 2 Stunden bei 1500⁰C lassen sich 90 °'„ der theoretischen Dichte erreichen.The reaction of the conversion to U ₃ Si ₂ with the elimination of the pores in the rod can take place after the rod has been placed in a room under vacuum and at a sufficiently high temperature. When annealing for 2 hours at 1500 ⁰ C can be 90 ° '"of theoretical reach.

Das Aufheizen geschieht am besten mittels des in F i g. 2 dargestellten Gerätes, das die elektrische Leitfähigkeit der Stange B ausnutzt. Es ist so möglich, mit einem Hochfrequenzgenerator mit einer Leistung von 10 Kilowatt und bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens 13 von etwa 4 cm pro Stunde Stangen zu erhalten, deren Dichte ganz in der Nähe der theoretischen Dichte liegt.The heating is best done using the method shown in FIG. 2, which uses the electrical conductivity of rod B. It is thus possible to use a high-frequency generator with a power of 10 kilowatts and a feed speed of the carriage 13 of about 4 cm per hour to obtain bars whose density is very close to the theoretical density.

Mit dem in F i g. 2 dargestellten Gerät lassen sich auch leicht Stangen großer Länge herstellen. With the in F i g. 2, bars of great length can also be easily produced.

Außerdem ist die Unterstützung der Stange beiIn addition, the support of the pole is at

Vermeidung von Ausscheidungen bei hoher Temperatur dadurch beträchtlich erleichtert, daß die erhitzte Zone sehr begrenzt ist und sich langsam verschiebt.Avoidance of precipitations at high temperature is made considerably easier by the fact that the heated Zone is very limited and slowly shifting.

Die Stange macht während des Sinterns auchThe rod also renders during sintering

wenig Umwandlungen durch und nimmt insbesondere keine eingeschnürte Gestalt an, wie bei der Anwendung üblicher Sintermethoden.few transformations and in particular does not take on a constricted shape, as in the application common sintering methods.

Mit dem beschriebenen Verfahren können auch Formteile aus anderen Siliciumverbindungen des Urans hergestellt werden.With the method described, molded parts made of other silicon compounds can also be used Uranium are produced.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Uransilicidsinterkörpern geringer Porosität mit mehr als 25Atom°/₀ Silicium, ausgehend von einer innerhalb einer Form verdichteten Pulvermischung von Uran und Silicium in den der gewünschten Zusammensetzung des Endproduktes entsprechenden Mengenverhältnissen durch kombinierte chemische Reaktion und Sinterverdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man die in die Form gebrachte und insbesondere durch Schütteln auf 45 bis 55°/₀ der theoretischen Dichte des herzustellenden Silicids verdichtete Pulvermischung im ■ Vakuum auf eine zwischen 450 und 675°C liegende Temperatur bis zur Bildung eines zusammenhängenden porösen Körpers wenigstens 1 Stunde lang aufheizt und daß man den so gewonnenen, aus Uran, Silicium und Uransilicid bestehenden Körper in einem zweiten Verfahrensschritt im Vakuum bei Temperaturen zwischen 1400 und 1500³C zu einem festen und dichten Körper ausreagieren und sintern läßt.1. A process for the production of uranium silicide sintered bodies of low porosity with more than 25Atom ° / ₀ silicon, starting from a powder mixture of uranium and silicon compacted within a mold in the proportions corresponding to the desired composition of the end product by a combined chemical reaction and sinter compaction, characterized in that the powder mixture, which has been brought into the mold and especially _{compacted by shaking to 45 to 55 ° / 0 of} the theoretical density of the silicide to be produced, is heated in a vacuum to a temperature between 450 and 675 ° C for at least 1 hour until a cohesive porous body is formed and that the body obtained in this way and consisting of uranium, silicon and uranium ^{silicide is allowed to react and sinter in a second process step in a vacuum at temperatures between 1400 and 1500 3} C to form a solid and dense body. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einer Pulvermischung ausgeht, in der das Verhältnis von Uran zu Silicium der Zusammensetzung einer der Verbindungen U₃Si₂, USi, USi₂ oder USi₃ entspricht.2. The method according to claim 1, characterized in that one starts from a powder mixture in which the ratio of uranium to silicon corresponds _{to the composition of one of the compounds U 3} Si ₂ , USi, USi ₂ or USi _3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung im ersten Verfahrensschritt auf 625 bis 675°C aufgeheizt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the powder mixture in the first Process step is heated to 625 to 675 ° C. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Verfahrensschritt ohne Form gearbeitet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the second process step is worked without a form. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung im zweiten Verfahrensschritt durch Joulsche Wärmewirkung oder Induktionswirkung erfolgt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heating in the second process step is carried out by Joule heat effect or induction effect. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung im zweiten Verfahrensschritt zonenweise erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the heating in the second process step is carried out zone by zone. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings