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Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers zur
Isotopentrennung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers zur Trennung der Hexafluoride der Isotope U und U durch Diffusion durch diesen Körper hindurch. Die Erfindung be- zieht sich weiterhin auf einen nach einem solchen Verfahren hergestellten Körper und auf eine Vorrichtung zum Trennen der Hexafluoride der Isotope 238 und 235U durch Diffusion durch einen solchen Körper hindurch.
Zum Trennen der Isotopen 238 U und 235 U sind verschiedene Verfahren oekannt. Eines der am meisten
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misch vor und nach der porösen Wand hat eine verschiedene Zusammensetzung und zwar derart, dass nach der porösen Wand der Gehalt an 235 UF.'im Gasgemisch höher geworden ist.
Neben der sehr ausgedehnten Apparatur, die zum Durchführen einer wirksamen Trennung der beiden Isotope erforderlich ist, hat sich bei diesem Verfahren die Wahl der porösen Wand als sehr'schwierig erwiesen. Dies ist auf zwei Tatsachen zurückzuführen. Erstens sind die Hexafluoride der beiden Uranisotope chemischbesonders aktiv (zu vergleichen mit derAktivität von Fluor selbst) und zweitens isteine bestimmte Porengrösse in dem als Trennwand dienenden Körper notwendig. Im Zusammenhang mit dem Charakter des Gebietes, auf welches sich die Erfindung bezieht, ist über die Art der Trennwände sehr wenig bekannt.
Die optimale Porengrösse ist demnach auch nicht genau bekannt ; man findet erwähnt, dass sie etwa 0, 01 je betragen soll.
Infolge der grossen chemischen Aktivität der Hexafluoride ist ein chemischer Angriff der porösen Trenn- wand kaum vermeidbar. Wenn bei diesem Angriff flüchtige Produkte entstehen, wird das durchströmende Gasgemisch mit ihnen verunreinigt. Noch nachteiliger ist es, wenn beim Angriff durch die Hexafluoride nicht flüchtige Produkte entstehen, da sie die Poren verstopfen. Es ist einleuchtend, dass die Geschwindigkeit der Trennung, dadurch nachteilig beeinflusst wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers, der die obener- wären Nachteile nur in sehr geringem Masse aufweist.
Ein Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines porösen Körpers zum Trennen der Hexafluoride der Isotope 238 U und 235 U durch Diffusion durch diesen Körper hindurch weist das Kennzeichen auf, dass ein Körper der gewünschten Form aus einer plastischen Masse von Kalziumfluorid und einem Bindemittel hergestellt wird, welches aus einem Gel von Kalziumfluorid besteht, das mit Hilfe einer wässerigen Lösung eines Geliermittel bereitet ist, das sichbei Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 1000 und 12000C
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in flüchtige Stoffe und/oder Stoffe zersetzt, die von den Hexafluoriden nahezu nicht angegriffen werden, und dieser Körper nach der Formgebung auf eine Temperatur zwischen 1000 und 12000 C erhitzt wird, bis das Bindemittel zersetzt, das Wasser ausgetrieben und ein leicht zu handhabenderfester Körper entstanden ist.
Das Kalziumfluorid ist ein Material, das von den Hexafluoriden von Uran chemisch nahezu nicht angegriffen wird. Es ist somit besonders vorteilhaft, diesen Stoff für die Trennwände bei der Trennung der beiden Isotope zu benutzen. Kalziumfluorid ist jeaoch ein Mineral, das an sich nicht porös ist und somit in einen porösen Körper umgewandelt werden muss. Es hat sich nun ergeben, dass man Kalziumfluorid mit Hilfe einer wässrigen Lösung eines Geliermittel in die Gelform überführen kann und dass man mit diesem Kalziumfluoridgel mineralisches, körniges Kalziumfluorid binden kann und aus der so hergestellten plastischen Masse, z. B. durch Pressen oder Strangpressen, Körper nahezu beliebiger Form, z. B. Platten oder Rohre, herstellen kann.
Diese plastischen Körper können naturgemäss als solche nicht für die Trennung der Isotope benutzt werden. Es wurde aber festgesteilt, dass durch Erhitzung dieser Körper auf eine Temperatur zwischen 1000C und 12000C feste, widerstandsfähige und daher leicht zu handhabende Körper entstehen, ungefähr auf gleiche Weise wie beim Sintern keramischer Erzeugnisse. Diese Körper bestehen dann zum grössten Teil aus reinem Kalziumfluorid, welches infolge der Herstellungsweise eine poröse Struktur hat. Man wählt dabei als Geliermittel Stoffe, die bei Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 1000 und 12000 C in flüchtige Stoffe, die somit entweichen, und/oder in Stoffe zersetzen, die ebenso wenig wie das Kalziumfluorid von den Uranhexafluoriden chemisch angegriffen werden.
Ein wichtiger Punkt bei der Erhitzung ist weiter-
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immer ein leicht zu handhabender fester Körper entstanden.
Wie oben bereits erwähnt, ergibt sich ein poröser Körper. Es wurde festgestellt, dass die Porengrösse dieses Körpers überraschend klen ist, was auf die Teilchengrösse im Kalziumfluoridgel zurückzuführen ist, denn diese Teilchen sind sehr klein (0,02 bis 0,03 u), wie sich aus Aufnahmen mit Hilfe des Elektronenmikroskops ergibt. Die Porengrösse ist aber auf verschiedene Weise regelbar. Vor allem kann man von einem gröberen oder feineren mineralischen Kalziumfluorid ausgehen. Je feiner das Kalziumfluorid ist, desto kleiner werden die Poren. Ferner ergibt sich, dass die Pcrengrösse bei Erhitzung auf eine höhere Temperatur und mit der Erhitzungsdauer zunimmt.
Hiemit steht ein gutes Mittel zur Verfugung zur Verwirkli-
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zu verkleinern, wodurch grösscrs Poren entstehen.
Als Geliermittel eignen sich Erdalkalipermanganate, insbesondere Kalziumpermanganat. Diese ? ermanganate zersetzen sich nämlich bei einer Temperatur unter 2000 C in Sauerstoff, Erdalkalimanganit, und MnO. Die beiden letzten Stoffe werden von den Hexafluoriden wenig angegriffen. Werden auf diese Weise gebildete Körper zwecks Regelung der Porengrösse weiter auf Temperaturen über 6000 C erhitzt, so
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[LO, im, welchesin weiteres, sehr gut brauchbares Geliermittel ist Kuprinitrat, das sich bei Erhitzung auf etwa 250 C in CuO zersetzt, das von den Hexafluoriden auch nahezu nicht angegriffen wird. Bei dieser Zersetzung entweichen Stickstoffoxyde.
Als Geliermittel ist auch Uranylnitrat besonders geeignet. Dieses zersetzt bei Erhitzung in Stickstoffoxyde und Urandioxyd, das von den Uranhexafluoriden wenig angegriffen wird.
Ein Geliermittel, welches sich völlig zersetzt und zur Herstellung poröser Körper der obenbeschriebenen Art verwendbar ist, ist Ammoniumnitrat.
Die Erfindung soll nun an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, jedoch nicht darauf beschränkt werden.
Beispiel 1: 44 g trockenes, gefälltes Kalziumfluorid werden mit 50 m1 einerwässrigen Lösung von 6 g Kalziumpermanganat gerührt. Nach einigen Minuten entsteht eine viskose, vaselinartige Substanz. Dieses Gel wird mit 270 g fein pulverisiertem mineralischem Kalziumfluorid mit einer Korngrösse kleiner als 125 li gemischt. Die entstandene Paste wird mittels einer geeigneten Maschine in Form eines Rohres stranggepresst. Dieses Rohr wird dann 1 Stunde lang auf 2000C erhitzt, so dass ein Rohr mit dem Aussehen von dunkelgefärbtem Keramikmaterial entsteht. Der erzielte Körper ist sehr widerstandsfähig und völlig
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wasserbeständig.
Man kann gegebenenfalls das MnOa oder Ma. 0. durch Behandlung mit HC1 und anschliessendes Auswaschen mit Wasser aus den Körpern entfemen. Die Poren werden dadurch gleichzeitig etwas weiter.
Beispiel2 :Manübergiesst1000gCaCO3mit950geinerwässrigen42prozentigenLösungvonHF.
Man lässt die HF 30 Minuten lang auf das CaC03 einwirken. Darauf filtriert man das Reaktionsgemisch durch ein Glasfilter. 528 g des auf dem Filter zurückbleibenden feuchten Pulvers werden 5 Minuten lang gemahlen. Darauf werden 77 gCu(NOg). 3aq. zugesetzt und 45 Minuten gemischt, bis ein fettiges Gel entstanden ist. 525 g dieses Gels werden mit 610 g mineralischem Kalziumfluorid mit einer Korngrösse kleiner als 100 li gemischt. Es entsteht eine Paste, die auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, zu einem porösen Körper verarbeitet wird.
Beisp iel 3 : Man folgt genau dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren, benutzt aber statt 77 g Cu (NOS) 3aq, 100 g uq (Nq . 6aq.
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gestellt, die eine halbe Stunde lang bei 1700 C getrocknet werden. Nach diesem Trocknen sind die Röhr- chen verhältnismässig spröde. Sie werden darauf in einem Zeitverlauf von etwa 1 Stunde auf eine Temperatur von 1000 C gebracht. Während dieses Vorgangs sublimiert das NH Nq teilweise und zersetzt sich teilweise. Nach dieser Erhitzungsphase sind die Röhrchen wieder fest und leicht zu handhaben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers zum Trennen der Hexafluoride der Isotope 238 U und 235U durch Diffusion durch diesen Körper hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper der gewünschten Form aus einer plastischen Masse von Kalziumfluorid und einem Bindemittel hergestellt wird, das aus einem Gel von Kalziumfluorid besteht, welches mit Hilfe einer wässrigen Lösung eines Geliermittels bereitet ist, das bei Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 1000 C und 12000 C sich in flüchtige Stoffe und/oder in Stoffe zersetzt, die von den Hexafluoriden nahezu nicht chemisch angegriffen werden, und dieser Körper nach der Formgebung auf eine Temperatur zwischen 100 und 12000 C erhitzt wird, bis sich das Bindemittel zersetzt, das Wasser ausgetrieben und ein leicht zu handhabender fester Körper erzielt ist.