DE2362300C3 - Verfahren zur Herstellung von UO tief 2-Kugeln durch einen direkten thermischen Cy du s - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von UO tief 2-Kugeln durch einen direkten thermischen Cy du sInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren 3"
zur Herstellung von υθ,-Mikrokugeln.
In den deutschen Patentschriften 12 12 841 und 16 71051 wurde ein Verfahren zur Herstellung von
U02-MikrokugeIn beschrieben, welches darin besteht,
daß man eine Lösung von üransalzen mit einem Harz und mit einem einwertigen oder mehrwertigen Alkohol
vermischt, und in eine alkalische Lösung eintropfen läßt. In einer zweiten Stufe werden die kleinen Kugeln
nach vollständiger Gelierung getrocknet, calciniert und gebacken bzw. gesintert bzw. geglüht.
Wie in den deutschen Patentschriften 19 56 132 und 21 15 694 beschrieben, besteht die sogenannte Calcinierungsstufe
der Mikrokugeln aus einer thermischen Luftbehandlung bis zu 45O1X, um ein Material mit der
ungefähren Zusammensetzung UG3,., bis UO3-3 zu
erhalten. Um UO2-Mikrokugeln mit einer Dichte von
mehr als 97% der theoretischen Dichte zu erhalten, schließt sich dieser Stufe eine thermische Behandlung
bei hoher Temperatur in einem reduzierenden Gas an.
Es wurde nunmehr gefunden, daß es möglich ist, das Verfahren in der Herstellungsstufe, die sich der
Trocknungsstufe anschließt, zu verbessern. Erfindungsgemäß werden die beiden thermischen Behandlungen,
nämlich die Luftbehandlung und die Behandlung in der reduzierenden Atmosphäre, die in den
beiden deutschen Patentschriften 12 12 841 und 16 71 051 zur Anwendung gelangen, durch nur eine
Behandlung in einer reduzierenden Atmosphäre ersetzt.
Es wird als bezeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren angesehen, daß der Kohlenstoffgehalt in den
getrockneten Mikrokugeln, der durch das Harz in die
Tropflösung eingeführt wurde, ohne Verwendung von Luft entfernt wird und die Zersetzung des Ammoniumuranats
in einer n-uuzierenden Atmosphäre erfolgt.
Dies erfolgt dadurch, daß man in geeigneter Weise die Entwicklung der Reaktionsgase und den Ersatz der
Atmosphäre in der Reaktionskammer steuert.
Durch all das, was im folgenden durch Beispiele erläutert wird, wurden folgende Vorteile erzielt:
1. Verringerung der für den Arbeitscyclus. dem sogenannten Trockencyclus, d. h. im Anschluß an
das Trocknen notwendigen Ausrüstung. Dieser Vorteil ist von besondere Wichtigkeit im Zusammenhang
mit der Notwendigkeit mit ferngesteuerten Anlagen zu arbeiten.
2. Verringerung der im sogenannten Trockencyclus durchzuführenden Verfahrensschritie und Eliminierung
der am Zwischenprodukt UO3,,, durchzuführenden
analytischen Kontrollen bzw. Steuerungen.
3. Eliminierung der mit der Handhabung des Zwischenprodukts UO3,.,, welches auf Grund seines
physikalisch-chemischen Zustands beim Kontaktieren mit den Bestandteilen der Atmosphäre Veränderungen
unterliegt, verbundenen Schwierigkeiten.
4. Geringere Belastung der Herstellungs-Gesamtkosten durch die Kosten der thermischen Behandlungen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können UO2-MikrokugeIn von hoher Dichte, die einige ppm
Kohlenstoff enthalten, von regelmäßiger geometrischer Form, erhalten werden.
Genauer gesagt, werden erfindungsgemäß die bis zu der Trocknungsstufe gemäß den deutschen Patentschriften
12 12 841 und 16 71 051 hergestellten Mikrokugeln in einen geeigneten Ofen überführt und nach
Entfernung der Luft aus dem Ofen einem thermischen Cyclus in 4%igem Ar-H2 (H2-Konzs:ntratio;i in der
Ar-H2-Mischu:ig 4%) unterworfen, welcher wie folgt
zusammengefaßt werden kann:
Temperaturerhöhung mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 400°C/h auf die maximale Sinterungstemperatur
(1000 bis 13000C).
Belassen während 2 h bei der maximalen Sinterungstemperatur.
Kontrolliertes Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 400cC/h bis zu 9000C und nicht kontrolliertes
Abkühlen von dieser Temperatur auf Zimmertemperatur.
Die Behandlungen erfolgten in einem Tamman-Ofen, der mit einem elektrischen Graphit-Erhitzer und einem
Aluminiumoxyd-Rohr versehen war und die Temperaturmessungen erfolgten mit Hilfe eines Thermoelements.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken.
Herstellung einer Probe aus UO„-Mikrokugeln in
einem Horizontalofen: Durch Vermischen einer Lösung aus Uranylnitrat und einer aus Methyipropylcellulose
wird eine wäßrige Lösung hergestellt. Dieser Lösung kann eine alkoholische wasserlösliche Verbindung,
wie z. B. Propylcnglykol zugegeben werden. Diese Lösung wird durch eine Kapillare in eine
wäßrige 30"„ige Ammoniaklösung hineingetropft.
Die erhaltenen Mikrokugeln werden während einer geeigneten Zeit in derselben Lösung gealtert und danach
gewaschen. Nach dem Trocknen werden 12,8 g der Mikrokugeln in einer Aluminiumoxyd-Schale mit
den Abmessungen 45 · 20 · 20 mm in einer Höhe von etwa 20 mm eingebracht. Die Schale wird in einen
Tamman-Horizontalofen in einer Zone, in der die Temperatur um I 10°C variiert, eingebracht.
Durch eine Rotationspumpe wird ein Vakuum angelegt, es wird mit 4%igem Ar-H2 gewaschen, das Vakuum
wird ein zweites Mal angelegt und 4%iges Ar-H2 wird mit einer Fließgeschwindigkeit von 60i/h eingeleitet.
Der Ofen wird mit einer Geschwindiekeit von
35O°C/h auf HOO3C erhitzt. Die Mikrokugein werden
2 h auf I I00üC gehalten und danach wird der Ofen in
der bereits beschriebenen Weise abgekühlt.
Die Dichte des erhaltenen Produkts beträgt 10,67 g/cm3. Der Kohlenstoffgehalt des einheitlichen
Produkts beträgt 17.2 ppm und das Verhältnis O/U
beträgt 2,04.
Herstellung von 200 g UO2 in einem Vertikalofen:
Das Verfahren des Beispiels I wurde bis einschließlich der Trocknungsstufe wiederholt. 252,3 g der getrockneten
Mikrokugeln wurden in einen Aluminiumoxyd-Tiegel mit einem Durchmesser von 70 mm und einer
Höhe \on 150 mm gegeben. Die Höhe des Bettes aus Mikrokugeln betrug 85 mm.
Dieser Tiegel wurde in einen Tamman-Vertikalofen in einer Zone eingebracht, in der die Temperatur mit
einer Genauigkeit von · 10;C abgelesen wird.
Nach der Eliminierung der Luft wird die Mischung aus 4u„igem Ar-H2 mit einer Fließgeschwindigkeit von
ίο 100 l/h eingeleitet.
Der Ofen wird danach mit einer Geschwindigkeit von 300°C/h auf 1300cC erhitzt und 2 h auf dieser
maximalen Temperatur gehalten. Dann wurde er in der üblichen Weise abgekühlt.
Das entnommene Produkt ist einheitlich, weist eine Dichte von 10,66 g/cm3, einen Kohlenstoffgehalt von
3 ppm und ein O/U-Verhältnis von 2,03 auf.
Es versteht sich, daß viele Variationen bzw. Abänderungen der vorliegenden Erfindung erfolgen können.
»° welche jedoch vom vorstehenden Gesamikonzopt
umfaßt werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von UO2-Mikrokugeln
durch Vermischen einer Lösung von Uransalzen mit einem Harz und mit einem einwertigen
oder mehrwertigen Alkohol, Eintropfen des Ganzen in eine alkalische Lösung und Trocknen der
gebildeten Kugeln, dadurch gekennzeich
zeichnet, daß die getrockneten Teilchen unter Verwendung einer gasförmigen Ar-H.,-Atmosphäre
mit einer H.-Konzentration von 4% einer einzigen thermischen Behandlung unterworfen werden, bestehend
aus: Temperaturerhöhung mit einer Geschwindigkeit von 300 bis400°C/h auf die maximale
Sinterungstemperatur von 1000 bis 13000C. Belassen
während 2 h bei der maximalen Temperatur, kontrolliertes Abkühlen mit einer Geschwindigkeit
von 300 bis 400° C/h bis auf 9000C und nichtkontrolliertes
Abkühlen von dieser Temperatur auf *° Zimmertemperatur.
2. Die Produkte erhalten nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT32860/72A IT971827B (it) | 1972-12-14 | 1972-12-14 | Procedimento per la preparazione di sfere di uo2 mediante ciclo termico diretto |
| IT3286072 | 1972-12-14 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2362300A1 DE2362300A1 (de) | 1974-07-18 |
| DE2362300B2 DE2362300B2 (de) | 1976-09-09 |
| DE2362300C3 true DE2362300C3 (de) | 1977-04-28 |
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