NO823079L - Fremgangsmaate for fremstilling av urandioksydpulver som kan sintres - Google Patents

Fremgangsmaate for fremstilling av urandioksydpulver som kan sintres

Info

Publication number
NO823079L
NO823079L NO823079A NO823079A NO823079L NO 823079 L NO823079 L NO 823079L NO 823079 A NO823079 A NO 823079A NO 823079 A NO823079 A NO 823079A NO 823079 L NO823079 L NO 823079L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
dioxide powder
carried out
uranium dioxide
compound
heating
Prior art date
Application number
NO823079A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas A Thornton
Veldon D Holaday Jr
Original Assignee
Babcock & Wilcox Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock & Wilcox Co filed Critical Babcock & Wilcox Co
Publication of NO823079L publication Critical patent/NO823079L/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G43/00Compounds of uranium
    • C01G43/01Oxides; Hydroxides
    • C01G43/025Uranium dioxide
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42Selection of substances for use as reactor fuel
    • G21C3/58Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
    • G21C3/62Ceramic fuel
    • G21C3/623Oxide fuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av et urandioksydpulver som kan sintres og som kan brukes ved fremstilling av brennstoff for kjernekraftreaktorer, og mer spesielt angår oppfinnelsen fremstilling av et urandioksydpulver som kan sintres ved hjelp av mikrobølgestråling i en mikrobølgeinduksjonsovn.
Urandioksyd er det brennstoff som mest vanlig an-vendes i de kjernekraftreaktorer som finnes idag. Vanligvis blir urandioksydpulveret presset og sintret til pellets som så føres inn i og som lukkes inn i avlange hulermetallrør, som ofte kalles for brennstoffstaver. Det er en rekke slike brennstoffstaver som etablerer en akkumulering av et spalt-bart materiale i tilstrekkelig konsentrasjon til at man opp-rettholder en vedvarende spaltingsreaksjon inne i kjernen av kjernekraftreaktoren.
Det er blitt utviklet en rekke forskjellige metoder for fremstilling av et urandioksydpulver som lar seg sintre, og som vanligvis er utgangsforbindelsen i en fremgangsmåte hvor man ønsker å fremstille et pellets av selve kjernekraft-brennstoffet. Den mest vanlige fremgangsmåten innbefatter dekomponering og reduksjon av ammoniumdiuranat eller det man ofte kaller ADU-metoden. ADU fremstilles ved en utfelling fra en oppløsning av uranylfluorid ved at man tilsetter ammo-niakk, og det ADU som dannes på denne måten har en meget fin partikkelstørrelse, og denne partikkelstørrelsen holder seg når man får fremstilt urandioksydpulver etter varmetørking, dekomponering og reduksjon i en elektrisk motstandsovn, en tørker hvor man overfører strålingsvarme, i en vanlig ovn eller en kombinasjon av slike.
En annen vanlig fremgangsmåte for fremstilling av urandioksydpulver er ammoniumuranylkarbonat eller AUC-metoden. Nevnte AUC fremstilles ved en utfelling fra en oppløsning av uranylfluoryl ved at man samtidig tilsetter NH^og CC^. Det utfelte AUC skilles fra moderluten ved filtrering og vasking, og urandioksydpulveret fremstilles ved varmedekomponering av nevnte AUC og en etterfølgende reduksjon av det resulterende U^Og til UC>2i en reduserende atmosfære. Varmedekomponer ingen av nevnte AUC og reduksjonen av oksydet til urandioksydpulver i hydrogen eller en annen reduserende gass, blir vanligvis utført i en elektrisk motstandsovn eller i to slike enheter, f.eks. i såkalte hvirvelsjiktovner.
En tredje fremgangsmåte for fremstilling av urandioksydpulver er uranylnitratheksahydrat-metoden eller UNH-metoden. I denne fremgangsmåten starter man ut med uranylnitratheksahydrat U02(NH^)2•^H2°' hvoretter man oppvarmer og dekomponerer forbindelsen i en elektrisk motstandsovn, slik at man får fremstilt UO^, oksyder av nitrogen og vanndamp. Nevnte UO^ oppvarmes så i en elektrisk motstandsovn i en hydrogenreduserende atmosfære, hvorved man får fremstilt urandioksydpulver og vanndamp.
De tidligere kjente fremgangsmåter for fremstilling av urandioksydpulver har alle anvendt standard elektriske motstandsovner eller forbrenningsoppvarmede anordninger under dekomponering og reduksjon, dvs. en dekomponering til UC>2 eller U^Og fulgt av en reduksjon til urandioksydpulver. Alternativt har de uranholdige forbindelser blitt bearbeidet ved at man primært har anvendt vanlige, roterende ovner siler ovner hvor man har overført strålingsvarme. Det er en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å erstatte vanlig anvendte elektriske motstandsovner, tørkere hvor man overfø-rer strålingsvarme eller vanlige ovner hvor man bruker brennstoff, med mikrobølgeinduksjonsovner.
Hittil har mikrobølgeinduksjon vært brukt som en oppvarmingsmekanisme så og si utelukkende ved at vannmolekyler underkastes bestråling ved hjelp av mirkobølger, eller sagt på en annen måte, bruken av mikrobølger for oppvarming av materialer har vært sentrert på de effekter mikrobølger har på vannmolekyler. Mikrobølgene frembringer meget raske for-andringer i vannmolekylets polarisering, hvorved det utvikles varme. Foreliggende oppfinnelsen beskriver at man også kan bestråle uranylnitratheksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat med mikrobølger og derved få utviklet varme. Den typer elektriske motstandsovner, ovner hvor man overfører strålingsvarme og ovner hvor man anvender brenn stoff slik disse er beskrevet ovenfor, kan således erstattes med mikrobølgeinduksjonsovner for fremstilling av urandioksydpulver via ADU, AUC og UNH pulverfremstillingsprosesser.
Foreliggende oppfinnelse unngår mange av de ulemper man hadde ved tidligere kjente oppvarmingsanordninger ved at man senker oppvarmingstiden for materialet, man har et større variasjonsområde med hensyn til bearbeidingstempera-turer, kortere bearbeidingstid, lavere innhold av fluorid-urenheter, man bedrer behandlingen av de gelatinøse ADU eller AUC filterkakene, man konserverer energi ved at var-men utvikles utelukkende inne i selve det materialet som skal oppvarmes, og oppfinnelsen lar seg lett anvende på avsidesliggende steder som ofte er nødvendig for bearbeiding av kjernekraftbrennstoff, og man får tilveiebragt et kjera-misk aktivt urandioksydpulverprodukt som lar seg sintre.
Sammendrag av oppfinnelsen.
Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av et urandioksydpulver som lar seg sintre, og som skal brukes ved fremstillingen av kjerne-kraf tbrennstof f idet man bruker en mi-krobølgestråling i en mikrobølgeinduksjonsovn. Typiske utgangsforbindelser velges fra gruppen bestående av uranylnitrat, heksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat. Den valgte utgangsforbindelsen oppvarmes så i en mikrobølgeinduksjonsovn i et tilstrekkelig langt tidsrom til at forbindelsen dekomponerer. Den dekomponerte forbindelsen blir så oppvarmet i en mikro-bølgeinduks jonovn i en reduserende atmosfære i tilstrekkelig lang til til at man reduserer den dekomponerte forbindelsen til et urandioksydpulver som deretter avkjøles i en reduserende atmosfære. Etter avkjøling vil pulveret kunne brukes for fremstilling av kjernekraftbrennstoff.
De egenskaper som karakteriserer oppfinnelsen er spesielt fremhevet i de etterfølgende krav og i den etter-følgende detaljerte beskrivelse. Det refereres her til den etterfølgende beskrivelse som angir en typisk utførelse av oppfinnelsen.
Detaljert beskrivelse. av den foretrukne utførelse.
Et urandioksydpulver som lar"seg sintre og som skal brukes ved fremstillingen av kjernekraftbrennstoff fremstilles ved at man først velger ut et kommersielt tilgjengelig utgangsmateriale fra gruppen av forbindelser som innbefatter uranylnitratheksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat. Den utvalgte forbindelsen blir deretter oppvarmet i en mikrobølgeinduksjonsovn i et tilstrekkelig langt tidsrom til at materialet dekomponerer, og dette materialet bør ha en sammensetning i et uranoksydstøkiometrisk område fra UO^til U-jOg. Det foretrukne dekomponeringssluttproduktet
er U^ Oq, og dekomponeringen kan utføres enten i en oksyderende atmosfære bestående av luft, 0^eller lignende, eller i en inert atmosfære. Dekomponeringen utføres ved en temperatur fra 4 00 til 6 00°C når man bruker uranylnitratheksahydrat som utgangsforbindelse. Dekomponeringen finner sted i om-rådet fra 350 til 450°C når man enten bruker ammoniumdiuranat eller ammoniumuranylkarbonat som utgangsforbindelse.
Den dekomponerte forbindelsen oppvarmes så i en mikrobølge-induksjonsovn i en reduserende atmosfære som i alt vesentlig består av en blanding av hydrogen og nitrogen eller lignende., i et tilstrekkelig langt tidsrom til at man reduserer den dekomponerte forbindelsen til en urandioksydpulver. Reduksjonen utføres ved temperaturer fra 45 0 til 550°C uten hensyn til hvilket utgangsmateriale;. man anvendte. Urandioksydpulveret blir deretter avkjølt i en reduserende atmosfære til omtrent romtemperatur. Etter at pulveret er avkjølt,
så kan det brukes for fremstilling av kjernekraftbrennstoff.
Uranylnitratheksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat ble alle utsatt for mikrobølgebestrål-ing i en mikrobølgeinduksjonsovn ved ca. 2450 MHz. Dette er samme frekvens som man bruker i en standard mikrobølgeovn av den type man installerer i kjøkkener. Nevnte forsøk ble ut-ført for å bestemme hvorvidt nevnte forbindelser lot seg oppvarme ved hjelp av mikrobølgebestråling. Det er underforstått at når man valgte en vanlig mikrobølgeovn så var det fordi denne er lett tilgjengelig, men man kan selvsagt også anvende andre mikrobølgeinduksjonsovner som anvender andre frekvenser. Videre kan en ovn eller en rekke ovner brukes for dekomponering og reduksjon. Alle de nevnte uranforbindelser lot seg lett oppvarme ved hjelp av mikrobølge-bestråling. Andre forbindelser så som nioboksyd, aluminium-oksyd, silisiumdioksyd og grafitt lot seg også til en viss grad oppvarme når' de ble eksponert overfor mikrobølgebestrål-ing, men oppvarmingen var langt langsommere enn det man fant for de ovennevnte uranforbindelser.
Når krystaller av uranylnitratheksahydrat ble utsatt for mikrobølgebestråling i en mikrobølgeinduksjonsovn i en oksyderende atmosfære, så fikk man først dannet en væske idet det hydratiserte vannet ble frigjort, hvoretter forbindelsen dekomponerte i et område som lå fra 400 til 6 0 0°C, hvoretter man fikk en progressiv tørking idet man frikk frigjort nitrøse oksyder og vanndamp, og man fikk dannet urantrioksyd (UO^). Dette oksyd ble så oppvarmet til en temperatur fra 450 til 500 C i en mikrobølgeinduk-sjonsovne i en reduserende atmosfære, hvorved vanndamp ble frigjort og nevnte UO^ble redusert til et urandioksydpulver som så ble avkjølt i en reduserende atmosfære til ca", romtemperatur .
Ammoniumdiuranat som er tilgjengelig som en filter-kake ble utsatt for mikrobølgebestråling i en mikrobølgein-duksjonsovn i en oksyderende atmosfære, og man fikk først frigjort vann og en opptørking, hvoretter forbindelsen dekomponerte i et temperaturområde fra 350 til 450°C idet man fikk frigjort ammoniakkgass og vanndamp, og man fikk dannet U^Og. Dette oksyd ble så oppvarmet til en temperatur i om-rådet fra 450 til 550°C i en mikrobølgeinduksjonsovn i en reduserende atmosfære, hvorved vanndamp ble frigjort og U^Og ble redusert til urandioksydpulver som så ble avkjølt i en reduserende atmosfære til ca. romtemperatur.
Når ammoniumuranylkarbonat ble utsatt for den samme behandling som beskrevet for nevnte ammoniumdiuranat, så dekomponerte forbindelsen på samme måte som nevnte ammoniumdiuranat idet man fikk frigjort ammniakkgass og vanndamp,
og siden frigjort karbondioksydgass og man fikk dannet U^Og.
Reduksjon av U^Og til urandioksydpulver fulgt av avkjøling skjedde på samme måte som når man reduserte og avkjølte ammoniumdiuranat.
Når uranylnitratheksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat ble dekomponert og redusert i en mikro-bølgeinduksjonsovn så skjer dette i løpet av minutter snarere enn timer slik det skjer i vanlige elektriske motstandsovner. Videre kan man ved hjelp av mikrobølgebestråling bearbeide skinnende eller gelatinøse filterkaker, mens et nærvær av slike kaker i tidligere kjente fremgangsmåter øket bearbeid-ingstiden vesentlig og senkes kvaliteten på sluttproduktet. Uranylnitratheksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat som bearbeides i et mikrobølgefelt gir et slutt-produkt av et urandioksydpulver som lar seg sintre og som er meget godt egnet for fremstilling av kjernekraftbrennstoff.
Selv om det her bare er beskrevet en spesifik og foretrukket utførelse av oppfinnelsen, så er det selvsagt underforstått at man lett kan utføre modifikasjoner og varia-sjoner uten at man derved forlater oppfinnelsens intensjon.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et urandioksydpulver som lar seg sintre og som skal brukes ved fremstillingen av kjernekraftbrennstoff, karakterisert ved at man: Velger et utgangsmateriale som innbefatter en forbindelse valgt fra gruppen bestående av uranylnitratheksahydrat, ammoniumdiuranat og ammoniumuranylkarbonat; Oppvarmer utgangsforbindelsen i en mikrobølgeinduksjonsovn i tilstrekkelig lang tid til at utgangsforbindelsen dekomponerer; Oppvarmer den dekomponerte forbindelsen i en mikrobølge-induksjonsovn i en reduserende atmosfære i et tilstrekkelig langt tidsrom til at den dekomponerte forbindelsen reduseres til urandioksydpulver; og Avkjøler urandioksydpulveret i en reduserende atmosfære. •
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at førstnevnte oppvarming utføres i en oksyderende atmosfære.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakteri-' sert ved at førstnevnte oppvarming utføres i en atmosfære bestående av luft og damp.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at førstnevnte oppvarming utføres i en inert atmosfære.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den dekomponerte utgangsforbindelsen lig-ger i variasjonsområdet fra U03 til U3 0g.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert , ved at førstnevnte oppvarming utføres ved en temperatur fra ca. 400 til ca. 600°C.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at førstnevnte oppvarming utføres ved en temperatur fra ca. 35 0 til 45 0°C.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte andre oppvarming utføres ved en temperatur varierende fra 450 til 550°C.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert yv e d at urandioksydpulveret avkjøles til ca. romtemperatur.
NO823079A 1981-09-11 1982-09-10 Fremgangsmaate for fremstilling av urandioksydpulver som kan sintres NO823079L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30126781A 1981-09-11 1981-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO823079L true NO823079L (no) 1983-03-14

Family

ID=23162649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO823079A NO823079L (no) 1981-09-11 1982-09-10 Fremgangsmaate for fremstilling av urandioksydpulver som kan sintres

Country Status (18)

Country Link
JP (1) JPS5874526A (no)
KR (1) KR880002699B1 (no)
AT (1) AT385267B (no)
AU (1) AU8813382A (no)
BE (1) BE894371A (no)
BR (1) BR8205375A (no)
CA (1) CA1197069A (no)
CH (1) CH654820A5 (no)
DE (1) DE3232867A1 (no)
DK (1) DK406882A (no)
ES (1) ES515439A0 (no)
FR (1) FR2512801B1 (no)
GB (1) GB2105697B (no)
IL (1) IL66706A (no)
IT (2) IT1192507B (no)
NL (1) NL8203357A (no)
NO (1) NO823079L (no)
SE (1) SE8205138L (no)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228337B1 (en) 1998-12-02 2001-05-08 Cameco Corporation Method for reducing uranium trioxide
US7824640B1 (en) 2006-07-25 2010-11-02 Westinghouse Electric Co. Llc Two step dry UO2 production process utilizing a positive sealing valve means between steps
EP1985587A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-29 Westinghouse Electric Company LLC Two step dry UO2 production process
CN113023782B (zh) * 2021-03-10 2023-05-05 哈尔滨工程大学 一种重铀酸钠(Na2U2O7)直接制备UO2的方法
CN116253363A (zh) * 2022-11-25 2023-06-13 中国核动力研究设计院 一种二氧化铀粉末及其制备方法和应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3579311A (en) * 1968-04-25 1971-05-18 Gen Electric Process and apparatus for producing uo2 powder
FR2370695A1 (fr) * 1976-11-16 1978-06-09 Comurhex Amelioration au procede de transformation du nitrate d'uranyle en oxyde d'uranium
DE2724710A1 (de) * 1977-06-01 1978-12-07 Reaktor Brennelement Union Verfahren zur herstellung von urandioxidpulver
JPS54121442A (en) * 1978-03-13 1979-09-20 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Microwave heating device for radioactive material
JPS55104926A (en) * 1979-01-29 1980-08-11 Toshiba Corp Microwave heat-denitrating apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
FR2512801B1 (fr) 1989-02-24
ES8403347A1 (es) 1984-04-01
CH654820A5 (fr) 1986-03-14
DK406882A (da) 1983-03-12
NL8203357A (nl) 1983-04-05
KR840001452A (ko) 1984-05-07
IT8209510A0 (it) 1982-09-10
ATA335682A (de) 1987-08-15
AT385267B (de) 1988-03-10
GB2105697A (en) 1983-03-30
JPS5874526A (ja) 1983-05-06
ES515439A0 (es) 1984-04-01
SE8205138L (sv) 1983-03-12
IL66706A0 (en) 1982-12-31
BE894371A (fr) 1983-01-03
GB2105697B (en) 1985-09-11
IL66706A (en) 1986-01-31
IT8209510A1 (it) 1984-03-10
SE8205138D0 (sv) 1982-09-09
IT1192507B (it) 1988-04-20
CA1197069A (en) 1985-11-26
BR8205375A (pt) 1983-08-23
FR2512801A1 (fr) 1983-03-18
AU8813382A (en) 1983-03-17
DE3232867A1 (de) 1983-12-15
KR880002699B1 (ko) 1988-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO823079L (no) Fremgangsmaate for fremstilling av urandioksydpulver som kan sintres
US1088909A (en) Metallurgical method.
US2905528A (en) Method for preparation of uo2 particles
CA1192734A (en) Nuclear fuel preparation and scrap recycle
US3976749A (en) Method for producing pure monocarbides, mononitrides and carbonitrides
JPS624329B2 (no)
Ramrez et al. Protons and Deuterons in Magnesium‐Doped Sapphire Crystals
US3477830A (en) Production of sinterable uranium dioxide
US3963828A (en) Manufacture of uranium dioxide powder
US4502987A (en) Method of controlling crystallite size in nuclear-reactor fuels
Ramirez et al. Electric-field-enhanced diffusion of deuterons and protons in α-Al 2 O 3 scrystals
US3135697A (en) Method of hydriding
US3227514A (en) Method and apparatus of continuously obtaining uranium dioxide with predetermined characteristics from uranium trioxide
US2761756A (en) Process for production of uranium hexafluoride
Yajima et al. The Behavior of Fission Products Captured in Graphite Powder by Nuclear Recoil. V. Effect of Fission Fragment Damage on the Diffusion of the Fission Product Xenon
US3330889A (en) Preparation of heat sources for radioisotope heated thermoelectric generators
US2810626A (en) Process for producing uranium hexafluoride
US3454358A (en) Method for preparing pure,stable znse powder
Tagawa et al. Studies on the uranium dicarbide phase
KR840002354B1 (ko) Auc 제조공정의 폐수에서 우라늄 회수법
US3345127A (en) Process for recovering boron values from scrap materials
RU2060935C1 (ru) Способ очистки карбида кремния
US2974006A (en) Direct conversion of uranium turnings to uranium tetrafluoride
Johnston et al. Oxygen exchange between uranium oxides and water
US3345143A (en) Production of stoichiometric uranium monocarbide from a uranium fluoride