CS206250B1 - Způsob rozložení kovového uranu a převedení na směs hydridu a oxidů uranu nebo na oxidy uranu - Google Patents

Description

Vynález se týká rozkladu kovového uranu a převedení na směs hydridu a oxidů uranu nebo oxidy uranu.

V současné praxi využití kovového uranu ve tvaru kompaktních těles nebo jaderného paliva z kovového uranu je použit rozklad roztoky anorganických kyselin, případně rozklad fluorací. V prvém, obecně rozšířeném případě, se proces vyznačuje značným objemem roztoků, plynnými exhalacemi, velkou spotřebou chemikálií a náročnou aparaturou. Ve druhém případě je příznačným rysem potřeba aparatury odolávající působení fluoru a riziko úniku fluoru a produktů fluorace do atmosféry.

Uvedené nedostatky jsou ve významné míře odstraněny způsobem rozložení kovového uranu a převedení na směs hydridu a oxidů uranu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se kovový uran a voda zahřejí na teplotu 120 až 300 °C v plynotěsně uzavřeném reakčním prostoru.

Při omezení dávky vody pod 15 hmotnostních % vztažených na hmotnost podílu uranu se docílí výsledný produkt obsahující převážně hydrid uranu.

Při dávce vody převyšující 15 hmotnostních % vztažených na hmotnost dávky uranu je produktem reakce dioxid uranu.

Při dávce vody s přídavkem peroxidu se dosáhne produkce směsi hydridu a oxidu uranu

206 250

208 2S0 nebo oxidu uranu s omezením přebytku volného vodíku.

Při propuštění vodíku z vnějšího zdroje reakčním prostorem po ukončení reakce a vodou docílí se podle vynálezu produkce hydridu uranu.

Postupem podle vynálezu je dosaženo současně atomární dezintegrace i oxidace kovového uranu při nahrazení jinak značné spotřeby chemikálií a rozsáhlé aparatury malým množstvím vody při nevýznamné spotřebě energie a při použití zařízení minimálních rozměrů, bez zvláštních nároků na korozní odolnost. Postupem podle vynálezu lze produkovat hydrid a oxidy uranu vysoké čistoty. Navazující chemické úprava produktů na komerční sloučeniny uranu nebo pro speciální účely, případně jiné technologie zpracování produktu mohou být prováděny při optimálních podmínkách, malých objemech roztoků s vysokou koncentrací uranu a s malou balastní solnosti.

Podle vynálezu se do uzavřeného systému umístí dávka uranu a dávka vody. Zahřátím systému nad 120 °C část nebo celá dávka vody utvoří vodní páru o tlaku odpovídajícím teplotě. Při působení vodní páry na uran se tvoří kysličník uraničitý a uvolňuje se vodík. Uvolněný vodík rovněž působí na uran a tvoří hydrid. Hydrid reaguje a vodní parou i se zbylou vodou a tvoří se kysličník uraničitý a uvolňuje vodík, který reaguje s dalším uranem. Chod reakcí je ovlivněn teplotou a tlakem v systému. Uzavřený systém, použitý podle vynálezu, je generátorem vodíku pro rozklad hydridací, nevyžaduje jinou dotaci vodíkem a naopak může vykazovat reakční přebytek vodíku. V závislosti na poměru hmotnostních dávek vody a uranu v systému je produktem dioxid uranu nebo aměs oxidů a hydridu.

Směs se převede cele na dioxid přídavkem další vody, přídavkem další vody po otevření reakční nádoby, respektive přeložením směsi z reakční nádoby do vodného média, nebo kontaktováním směsi se vzdušným kyslíkem apod.

Způaob podle vynálezu blíže dokreslují tři praktické příklady realizace.

Příklad 1

Příkladem uplatnění postupu podle vynálezu je příprava malých množetvi kysličníku uraničitého pro výzkumné účely. Do teflonového laboratorního 50 daP autoklávu ae vloží tělísko z kovového uranu o hmotnosti 12 g a 6 g destilované vody. Autoklávek se uzavře do ocelového pouzdra. Pouzdro se v laboratorní sušárně zahřeje na 195 °C. Doba zahřívání a výdrž na teplotě činí tři hodiny. Po ochlazení pouzdra s autoklévem ve vodní lázni a otevření autoklávu je k dispozici černošedý kal se zbytkem vody. Po běžném odpaření vody zůstává produktem práškový kysličník uraničitý.

Příklad 2

Příkladem postupu podle vynálezu je příprava šarše υ^Οθ pro zpracování na čisté uranové chemikálie. Do ocelového autoklávu s objemem 5 dm^ se vloží 11 kg kovového uranu v krátkých prutech a 0,86 kg destilované vody. Autokláv je vybaven ochranným a pomocným ventilem pro vypuštění přebytečné plynné fáze. Autokláv se v elektrické peci vyhřeje na teplotu 190 až 200 °C a po dosažení teploty následuje výdrž po dobu 2,5 hodiny. Po ochlazení povrchu autoklávu vodou se otevřením ventilu sníží přetlak plynu a autokláv se ote206 290 vře. Produktem v autoklávu je černošedý jemný prášek, který při kontaktu s atmosférou postupně se schnutím oxiduje. Po ukončení oxidace je k dispozici již nereaktivní práškový υ₃ο_θ.

Příklad 3

Příkladem postupu podle vynálezu je příprava hydridu uranu. Do ocelového autoklávu s objemem 5 dn? se vloží 10,1 kg prutů kovového uranu a 0,6 kg destilované vody. Autokláv se zahřeje na 190 až 200 °C a na této teplotě udržuje 2,5 hodiny. Po této době se připojí k autoklávu přívod vodíku s přetlakem kolem 0,1 kPa a výpustní ventil autoklávu se pootevře. Vodík se v malém množství propouští přes autokláv do atmosféry a unáší z autoklávu vodní pářu z hydridace oxidických podílů produktu. Po dokončení hydridace se autokláv profouká plynným dusíkem, který pasivuje reaktivitu UH^. Následuje ochlazení autoklávu, otevření a přejímka UH^ v práškové formě.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob rozložení kovového uranu a převedení na směs hydridu a oxidů uranu nebo na oxidy uranu, vyznačený tím, že se kovový uran a voda zahřejí na teplotu 120 až 300 °0 v plynotěsně uzavřeném reakčním prostoru.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se voda použije v hmotnostním množství nižším .než 15 %, vztaženo na hmotnost použitého uranu.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tim, že se voda použije v hmotnostním množství vyšším než 15 %, vztaženo na hmotnost uranu.
4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že k vodě se přidá peroxid.
5. 5. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že po ukončení procesu zahřívání uranu s vodou se reakční prostor otevře a na produkt rozkladu se působí vodíkem z vnějšího zdroje, přičemž ee přebytek vodíku odpouští.