DE1046000B

DE1046000B - Process for the production of nuclear pure uranium tetrafluoride

Info

Publication number: DE1046000B
Application number: DED23441A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Emil Keunecke; Dr-Ing Hellmut Bumm; Dr Guenter Wirths
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1956-07-26
Filing date: 1956-07-26
Publication date: 1958-12-11

Description

Verfahren zur Herstellung von nuclearreinem Urantetrafluorid Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her-,stellung von nuclearreinem Urantetrafluorid durch thermische Zersetzung von Ammoniumurandoppelfluoriden oder solche enthaltenden Gemischen.Process for the preparation of nuclear pure uranium tetrafluoride The invention relates to a process for the production of nuclear-pure uranium tetrafluoride thermal decomposition of ammonium uranium double fluorides or mixtures containing them.

Uranfluorid, vor allem Urantetrafluorid, ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Gewinnung von metallischem Uran oder Uranhexafluorid. Es kommt dabei vor allem darauf an, daß diese Stoffe frei von Oxyfluoriden und Stickstoff sind und, sofern das LTrantetrafluorid zur Herstellung von nuclearreinem L7ranmetall dienen soll, auch keine weiteren, dieser Verwendung schädlichen Verunreinigungen enthält.Uranium fluoride, especially uranium tetrafluoride, is an important intermediate product for the extraction of metallic uranium or uranium hexafluoride. It happens above all that these substances are free of oxyfluorides and nitrogen and, as long as the LTrantetrafluoride is used to produce nuclear pure L7ranmetall should not contain any other contaminants harmful to this use.

Es ist bereits bekannt, Uranoxyd mit Aminoniumfluoriden umzusetzen und das entstandene Doppelfluorid durch thermische Einwirkung in Urantetrafluorid überzuführen. Nach dem bekannten Verfahren soll jedoch bei der Zersetzung des Doppelfluorids eine Temperatur von 400° C unter gar keinen Umständen überschritten werden, da sonst ein merkbarer Zerfall des Urantetrafluorids befürchtet wurde. Diese Arbeitsweise, bei der eine scharfe obere Temperaturgrenze eingehalten werden muß, ist für die technische Durchführung und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens mit außerordentlichen Nachteilen verbunden, da die Zersetzung in dem erforderlichen Maße zur Gewinnung des genügend reinen Tetrafluorids sehr lange Behandlungszeiten erforderlich machen würde. Hinzu kommt, daß zur Erzielung dieser Ergebnisse im allgemeinen die Anwendung von Vakuum unerläßlich ist.It is already known to react uranium oxide with aminonium fluorides and the resulting double fluoride by thermal action in uranium tetrafluoride convict. According to the known method, however, during the decomposition of the double fluoride a temperature of 400 ° C must not be exceeded under any circumstances, otherwise a noticeable decomposition of the uranium tetrafluoride was feared. This way of working, at which a sharp upper temperature limit must be adhered to is for the technical implementation and the economic viability of the process with extraordinary Disadvantages associated with the decomposition to the extent necessary for recovery of the sufficiently pure tetrafluoride make very long treatment times necessary would. In addition, to achieve these results in general the application of vacuum is essential.

Es ist ferner bekannt, Urantetrafluorid durch Erhitzen von Urandoppelsalzen auf 400 bis 600° C zu erhalten, wobei das Doppelsalz beispielsweise zunächst während 4 Stunden bis auf 400° C aufgeheizt lind dann 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten wird. Hierbei hat es sich gezeigt, daß das so erhaltene Urantetrafluorid noch erhebliche Mengen von Stickstoff enthält und daher nicht nuclearrein ist.It is also known to produce uranium tetrafluoride by heating uranium double salts to 400 to 600 ° C, the double salt for example initially during Heated up to 400 ° C. for 4 hours and then held at this temperature for 2 hours will. It has been shown here that the uranium tetrafluoride obtained in this way is still considerable Contains quantities of nitrogen and is therefore not nuclear pure.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, nuclearreines, stickstofffreies Urantetrachlorid durch thermische Zersetzung von Urandoppelfluoriden zu erhalten, wenn man bei der Zersetzung eine Temperatur von 400 bis 750° C 4 bis 6 Stunden lang aufrechterhält.It has now been found that it is possible to produce nuclear-pure, nitrogen-free Obtain uranium tetrachloride by thermal decomposition of uranium double fluorides, if the decomposition is carried out at a temperature of 400 to 750 ° C for 4 to 6 hours maintains.

Erfindungsgemäß wird die thermische Zersetzung der Doppelfluoride unter einem inerten Gas vorgenommen, d. h. also unter einem Gas, das frei ist von Sauerstoff und Wasserdampf. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise Stickstoff, Wasserstoff oder Edelgase verwenden. Es kann dabei unter vermindertem Druck gearbeitet werden. Jedoch gestaltet sich die Durchführung des Verfahrens der Erfindung besonders einfach und wirtschaftlich, wenn das Schutzas finit Drücken in der Nähe des Atmosphärendruckes zur Anwendung gelangt. Zusätzlich vermeidet man dabei auch die bei der Vakuumbehandlung leicht auftretende, außerordentlich lästige, verlustreiche Verstäubung des Produktes.According to the invention, the thermal decomposition of the double fluorides made under an inert gas, d. H. so under a gas that is free from Oxygen and water vapor. For this purpose, for example, nitrogen, Use hydrogen or noble gases. It can work under reduced pressure will. However, the practice of the method of the invention is particular simple and economical if the protection as finite pressures close to atmospheric pressure is applied. In addition, the vacuum treatment is avoided easily occurring, extremely annoying, lossy dusting of the product.

Zur Abführung der gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere von in dem Ausgangsmaterial am allgemeinen vorhandenen kleinen Mengen von Wasser, nimmt man die Zersetzung vorteilhaft nicht unter einer ruhenden Schutzgasatmosphäre vor, sondern läßt das Schutzgas durch den Reaktionsraum bindurchströmen, wobei insbesondere bei Benutzung wertvoller Schutzgase, wie Edelgase, das aus dem Reaktionsraum abgezogene Gas nach dem Reinigen dem Prozeß wieder zugeführt werden kann. Bei kontinuierlicher Ausübung des Verfahrens wird das Schutzgas dabei vorteilhaft im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des festen Reaktionsgutes geleitet.To remove the gaseous impurities, especially in the starting material in the generally existing small amounts of water it is advantageous not to carry out the decomposition under a static protective gas atmosphere, but allows the protective gas to flow through the reaction chamber, in particular when using valuable protective gases, such as noble gases, that withdrawn from the reaction chamber Gas can be fed back into the process after cleaning. With continuous When the method is carried out, the protective gas is advantageously countercurrent to the direction of movement of the solid reaction material passed.

Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung kann die Zersetzung auch unter Vakuum vorgenommen werden, wobei sich besonders die Einhaltung von Drücken von 10-3 Torr und weniger bewährt hat.According to another embodiment of the method of the invention can the decomposition can also be carried out under vacuum, with particular compliance of pressures of 10-3 Torr and less.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Hauptteil der Zersetzung unter inertem Gas vorgenommen und der Prozeß unter Vakuum zu Ende geführt wird.Another advantageous embodiment results when the main part the decomposition is carried out under an inert gas and the process is over under vacuum to be led.

Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beispiele zusätzlich erläutert. Beispiel 1 500 g Amnioniumurandoppelfluorid werden in einem vakuumdichten Rohr in einem Graphittiegel unter einem Vakuum von 10-3 Torr auf 500° C erliitzt. Nach 2stündiger Behandlung betrug der Stickstoffgehalt noch 540 ppm, nach 4 Stunden 106 ppm und nach 6 Stunden lediglich noch 7 ppm. Führt man die Behandlung dagegen bei gleichem Vakuum bei Temperaturen unterhalb 400° C, z. B. bei 380° C, durch, so wurde nach 16stündiger Versuchsdauer noch ein Stickstoffgehalt von 140 ppm gefunden. Derartige Produkte sind für die Gewinnung von nuclearreinem Uranmetall nicht brauchbar. Beispiel 2 500g Ammoniumurandoppelfluorid wurden bei 500° C unter strömendem, Wasserdampf- und sauerstofffreiem Stickstoff 3 Stunden behandelt. Nach dieser Zeit war der Stickstoffgehalt auf 250 ppm abgesunken. Das Produkt wurde anschließend, wie in Beispiel 1 beschrieben, noch weitere 3 Stunden im Vakuum erhitzt. Nach dieser Zeit war der Stickstoffgehalt unter die Nachweisgrenze von 5 ppm gesunken. Eine Verstäubung des unter inertem Gas vorbehandelten Produktes tritt auch bei der Vakuumbehandlung nicht ein.The operation according to the invention will be illustrated with reference to the following Examples are also explained. Example 1 500 g of ammonium uranium double fluoride become in a vacuum-tight tube in a graphite crucible under a vacuum of 10-3 Torr heated to 500 ° C. After 2 hours of treatment, the nitrogen content was still 540 ppm, after 4 hours 106 ppm and after 6 hours only 7 ppm. One leads the treatment, however, at the same vacuum at temperatures below 400 ° C, z. B. at 380 ° C, so after 16 hours of testing was still a nitrogen content of 140 ppm was found. Such products are for the extraction of nuclear pure Uranium metal not usable. Example 2 500 g of ammonium uranium double fluoride were used in 500 ° C under flowing nitrogen free of water vapor and oxygen for 3 hours treated. After this time the nitrogen content had dropped to 250 ppm. That Product was then, as described in Example 1, for a further 3 hours heated in vacuum. After this time the nitrogen content was below the detection limit decreased by 5 ppm. An atomization of the product pretreated under inert gas also does not occur with vacuum treatment.

Beispiel 3 500 g Ammoniumurandoppelfluorid werden in einem Graphitschiffchen innerhalb eines Graphitrohres bei 650° C in einem Strom von sauerstoff- und wasserdampffreiem Wasserstoff 5 Stunden erhitzt. Es wird ein Produkt mit einem Stickstoffgehalt von 13 ppm erhalten.Example 3 500 g of ammonium uranium double fluoride are placed in a graphite boat inside a graphite tube at 650 ° C in a stream of oxygen and steam free Hydrogen heated for 5 hours. It becomes a product with a nitrogen content of 13 ppm obtained.

Wird unter sonst gleichen Bedingungen etwa 2 Stunden bei einer Temperatur von 400° C gearbeitet, so wird ein Produkt mit einem Stickstoffgehalt über 2000 ppm erzielt.All other things being equal, it takes about 2 hours at one temperature worked at 400 ° C, a product with a nitrogen content of over 2000 ppm achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of nuclear pure uranium tetrafluoride by thermal decomposition of ammonium uranium double fluorides or containing them Mixtures at temperatures from 400 to 750 °, characterized in that this temperature Sustained for 4 to 6 hours.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heat treatment of the ammonium uranium double fluoride or the mixtures containing this in the presence of an inert, d. H. Oxygen- and hydrogen-free gas, such as nitrogen, hydrogen or the like. Is carried out.

3. Procedure according to Claims 1 and 2, characterized in that the inert gas at pressures in the Close to atmospheric pressure, is used.

4. The method according to claim 1, characterized characterized in that the decomposition under reduced pressure, preferably in a high vacuum, expediently at temperatures between 400 and 550 ° C.

5. Procedure according to Claims 1 to 4, characterized in that the decomposition of the ammonium uranium double fluoride or the mixtures containing this first under an inert gas and then is carried out in a vacuum, preferably a high vacuum. Considered publications: Swiss Patent No. 292 792; U.S. Patent No. 2,654,654.