DE1251295B

DE1251295B - Verfahren zur Herstellung von femteiligem Urandioxyd bestimmter Teilchengroße

Info

Publication number: DE1251295B
Application number: DENDAT1251295D
Authority: DE
Inventors: Dr Theo van der Pias Arnhem Marie Egidms Antonius Hermans (Niederlande)
Original assignee: Stichtmg Reactor Centrum Neder land, Den Haag
Priority date: 1958-05-14
Publication date: 1967-10-05
Also published as: GB919523A; US3097062A; BE578613A; BE648098A; GB1010629A; FR86651E; DE1147930B; FR1231261A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4MW®& PATENTAMT Int. CL:

AUSLEGESCHRIFT

COIg

C 01 G -43/02.T-

Deutsche Kl.: 12 η-43/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1 251 295
R 37931IV a/12 η
20. Mai 1964
5. Oktober 1967

Das Hauptpatent 1147 930 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinteiligem Urandioxyd mit bestimmter Teilchengröße. Bei diesem Verfahren wird eine keimfreie, heiße wäßrige Lösung, welche etwa 0,4 Grammionen Uranylion je Liter und Nitrationen und Harnstoff enthält, bis zur Homogenisierung gerührt, um nach einiger Zeit eine langsam fortschreitende homogene Abscheidung zu erzeugen; die Feststoffe werden schnell von der noch heißen Flüssigkeit getrennt und anschließend in Urandioxyd übergeführt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fällung aus einer auf eine Harnstoffkonzentration zwischen 110 und 200 g/l und eine Nitrationenkonzentration von weniger als 1,8 Grammionen je Liter eingestellten Ausgangslösung bei einer Temperatur unterhalb 100⁰C vorgenommen und die Mischung mindestens während der Fällung homogenisiert wird.

Dieses Verfahren gestattet die Erzielung amorpher Teilchen mit bestimmter Teilchengröße innerhalb enger Grenzen. Entsprechend dem Beispiel des Hauptpatentes hat die Teilchengröße einen Wert von etwa 13 μ (vor dem Sintern) bzw. etwa 9 μ (nach dem Sintern).

Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß sich bei dem genannten Verfahren Schwierigkeiten einstellen, wenn die Rührintensität erhöht wird, um Teilchen mit noch kleinerer Teilchengröße zu erhalten, da von einem bestimmten Augenblick an kein amorpher, sondern ein kristalliner Niederschlag auftritt. Dieser kristalline Niederschlag ist vollständig unerwünscht.

Ein Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Verfahrens gemäß dem Hauptpatent, derart, daß das Auftreten eines kristallinen Niederschlages aus der Flüssigkeit unabhängig von der Rührintensität verhindert wird. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß dieses Ziel erreicht werden kann, wenn das Rühren unter einem Überdruck von Kohlendioxyd durchgeführt wird.

Daher besteht die Erfindung darin, daß der Rührvorgang unter einer Atmosphäre von gasförmigem Kohlendioxyd mit einem Druck von einer Wassersäule von etwa 2 m durchgeführt wird.

Die Anwendung einer Kohlendioxydatmosphäre ist zwar nur bei sehr hohen Rührintensitäten notwendig, in der Praxis wird jedoch eine Kohlendioxydatmosphäre fast immer angewandt, da der kritische Wert der Rührintensität, welcher die Bildung eines kristallinen Niederschlages hervorruft, für jeden einzelnen Fall verschieden ist, wobei die Bestimmung desselben sehr mühsam und unwirtschaftlich ist.

Verfahren zur Herstellung
von feinteiligem Urandioxyd
bestimmter Teilchengröße

Zusatz zum Patent: 1147 930

Anmelder:

Stichting Reactor Centrum Nederland, Den Haag

Vertreter:

Dr. F. Zumstein, Dr. E. Assmann

und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,

München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Marie Egidius Antonius Hermans,

Dr. Theo van der Pias, Arnhem (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 20. Mai 1963 (292 996)

Dieser kritische Wert zeigte sich von einer Anzahl von Faktoren abhängig, beispielsweise der Amplitude der schwingenden, bewegungserzeugenden Platte, den Abmessungen derselben, den Abmessungen und der Form des Reaktionsgefäßes, der Menge der Flüssigkeit und den Werten der Harnstoffkonzentration und der Nitrationenkonzentration. Es ist daher zweckmäßig, immer eine Kohlendioxydatmosphäre zu verwenden.

Beispiel

1 1 einer wäßrigen Uranylnitratlösung mit 0,40 Grammionen Uranylion und 1,32 Grammionen Nitrat je Liter wird mit 50 ml 25%igem Ammoniak teilweise neutralisiert. Nach Filtrierung zwecks Entkeimung der anfallenden Lösung wird diese auf ± 2° C in einer 3-1-Flasche erhitzt. Unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur werden 500 ml einer filtrierten wäßrigen Harnstofflösung, welche g Harnstoff je Liter enthält, unter einer Atmo-

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sphäre von Kohlendioxyd mit einem Druck von etwa 2 m Wassersäule zugesetzt. Die so erhaltene Lösung, welche jetzt 0,27 Grammionen Uranylion und 167 g Harnstoff enthält, wird unter Verwendung eines Vibrationsplattenrührers (»Vibromischer«) durchgerührt, wobei die Vibrationsplatte einen Durchmesser von 64 mm aufweist und mit einer Amplitude von 2,2 mm und bei einer Frequenz von 100 Hz betrieben wird. Erst nach 20 bis 40 Minuten kommt es infolge einer homogenen Fällung zur Bildung eines orangegelben Niederschlags. Dieser Vorgang ist nach etwa 90 Minuten beendet. Die Feststoffe werden sodann schnell von der noch heißen Flüssigkeit getrennt, mit Wasser gewaschen und mit Azeton getrocknet. Die Korncharakteristik des so gewonnenen nichtkristallinen Feststoffes zeigt bei etwa 8 μ ein scharfes Maximum mit einer maximalen Standardabweichung von 1,2 μ.

Die anfallenden Feststoffe werden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1000 bis 1200⁰C während ao 20 Minuten reduziert und anschließend, gegebenenfalls bei einer Temperatur von 1700° C, in einer Wasserstoffatmosphäre mit etwa 30% Wasserdampf gesintert.

Das so erhaltene Urandioxyd hat eine Kornverteilung mit einem scharfen Maximum bei etwa 5 μ und zeigt dieselbe Korncharakteristik wie das Produkt, aus dem es entstanden ist. Außerdem weist es eine sehr geringe spezifische Oberfläche (etwa 0,2m²/g) auf. Es eignet sich ausgezeichnet für die Anwendung als spaltbares Material in einem Suspensionskernreaktor mit kontinuierlicher Reinigung während des Betriebs. Es wird ein kristallines Produkt erzielt, wenn das angegebene Verfahren mit der einzigen Abänderung durchgeführt wird, daß keine Kohlendioxydatmosphäre angewendet wird.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von feinteiligem Urandioxyd bestimmter Teilchengröße; wobei eine keimfreie, heiße wäßrige Lösung, welche neben 0,4 Grammionen Uranylion je Liter noch Nitrationen und Harnstoff enthält, bis zur Homogenisierung gerührt wird, worauf nach beendeter Fällung der Feststoff schnell von der noch heißen Flüssigkeit getrennt und anschließend in Urandioxyd übergeführt wird und wobei die Fällung aus einer auf eine Harnstoffkonzentration zwischen 110 und 200 g/l und eine Nitrationenkonzentration von weniger als 1,8 Grammionen je Liter eingestellten Ausgangslösung bei einer Temperatur unterhalb 100° C vorgenommen wird, nach Patent 1147930, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührvorgang unter einer Atmosphäre von gasförmigem Kohlendioxyd mit einem Druck von etwa 2 m Wassersäule durchgeführt wird.