DE1263733B - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Urandioxyd - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIg

Deutsche Kl.: 12 η - 43/02

Nummer: 1263 733

Aktenzeichen: E 26696IV a/12 η

Anmeldetag: 24. März 1964

Auslegetag: 21. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von Urandioxyd durch Erhitzen mit elektrischem Strom und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Geschmolzenes Urandioxyd wird in der Kerntechnik zur Herstellung vibrationsverdichteter Brennelemente verwendet. Es wird in den meisten Fällen durch Einschmelzen des als feines Pulver vorliegenden Vorproduktes in einem Lichtbogen hergestellt. Das Schmelzen im Lichtbogenofen hat den Nachteil, daß während des Schmelzvorganges eine Verdampfung des Urandioxyds eintritt, da die Lichtbogentemperatur wesentlich über der Schmelztemperatur des Urandioxyds liegt und der Dampfdruck bei diesen Temperaturen bereits relativ hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe der Schmelzvorgang des Urandioxyds bei Schmelztemperatur stattfindet und somit die Verdampfung auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß man eine Säule von aus dem pulverförmigen Material geformten Preßlingen in einer Schutzgasatmosphäre durch direkten Stromdurchgang zunächst auf Rotglut erhitzt, anschließend die Säule mit einer Hüllschicht aus pulverförmigen Urandioxyd umgibt und darauf die Stromstärke so weit erhöht, bis das Urandioxyd schmilzt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in einem vakuumdichten Ofengehäuse im unteren Teil einen wassergekühlten Graphittiegel und in dessen Deckel einen verschiebbaren rohrförmigen Träger mit einer am unteren Ende befestigten Graphitelektrode zu lagern, die auf die Säule aus Preßlingen aufsetzbar ist, wobei der Durchmesser des Tiegels größer ist als die zum Einsatz kommende Säule.

In der Abbildung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

An ein vakuumdichtes Ofengehäuse 1 wird von unten ein wassergekühlter Kupfertiegel 2 angeflanscht, in dem sich ein Graphittiegel 3 befindet. Durch den Deckel des Ofengehäuses ist ein wassergekühltes Kupferrohr 4 isoliert, vakuumdicht und senkrecht verschiebbar durchgeführt, an dessen unterem Ende eine Graphitelektrode 5 aufgeschraubt wird. Zur Durchführung des Schmelzprozesses wird in dem Graphittiegel 3 eine Säule 6 aus mehreren Urandioxyd-Preßlingen aufgestellt, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Tiegels. Die obere Elektrode wird gesenkt, bis sie das Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Urandioxyd

Anmelder:

Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM), Brüssel

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, Patentanwälte,

1000 Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Walter Hoppe, 6454 Großauheim;

Dipl.-Phys. Dr. phys. Norbert Müller,

6451 Wolfgang;

Dr. rer. nat. Wilhelm i. d. Schmitten, 6450 Hanau

oberste Pellet berührt, und nach Anlegen einer geeigneten Wechselspannung werden die Preßlinge durch Stromfluß in einer Schutzgasatmosphäre (Argon) zunächst bis auf Rotglut erhitzt. Nach dieser Vorerhitzung wird die Säule aus Preßlingen mit einer Hüllschicht 7 aus pulverförmigem Urandioxyd umgeben. Diese Umhüllung dient als Wärmeisolation und erfolgt deshalb nachträglich, weil sonst die Gefahr besteht, daß infolge der geringen anfänglichen Leitfähigkeit der Preßlinge der Strom unmittelbar von der oberen Elektrode auf die Tiegelwand übergeht. Nach dieser Ausfüllung des Tiegels mit Urandioxyd wird der Strom so weit erhöht, bis das Urandioxyd schmilzt. Da der elektrische Widerstand des Urandioxyds mit wachsender Temperatur abnimmt, wird die elektrische Leitfähigkeit mit erhöhter Temperatur genügend groß, um eine zum Schmelzen ausreichende Stromstärke zu erreichen. Während des Erweichungsvorganges wird die obere Elektrode nachgeführt, so daß ein einwandfreier Stromübergang auch bei Verkleinerung der Höhe der Säule 6 gewährleistet ist. Im flüssigen Zustand ist das Urandioxyd in eine äußere Schicht von Urandioxydpulver eingebettet, so daß es nicht mit der Wand des Graphittiegels in Berührung kommt. Der gesamte Schmelzvorgang dauert etwa eine Stunde. Danach wird der Schmelztiegel vom Ofengehäuse abgeschraubt und mit einem Blindflansch verschlossen,

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so daß das Schmelzgut unter Argon-Atmosphäre abkühlen kann. Nach Anschluß eines weiteren Tiegels an das Ofengehäuse kann der Schmelzprozess weitergeführt werden, so daß mit der gleichen Vorrichtung kontinuierlich je nach Größe des Tiegels und der Preßlinge eine entsprechende Menge von Urandioxyd erschmolzen werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schmelzen von Urandioxyd durch Erhitzen mit elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Säule von aus dem pulverförmigen Material geformten Preßlingen in einer Schutzgasatmosphäre durch direkten Stromdurchgang zunächst auf Rotglut erhitzt, anschließend die Säule mit einer

Hüllschicht aus pulverförmigem Urandioxyd umgibt und darauf die Stromstärke so weit erhöht, bis das Urandioxyd schmilzt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vakuumdichten Ofengehäuse (1) im unteren Teil ein wassergekühlter Graphittiegel (3) und in dessen Deckel ein verschiebbarer rohrförmiger Träger (4) mit einer am unteren Ende befestigten Graphitelektrode (5) gelagert ist, die auf die Säule (6) aus Preßlingen aufsetzbar ist, wobei der Durchmesser des Tiegels (3) größer ist als die zum Einsatz kommende Säule (6).

In Betracht gezogene Druckschriften:
J. American Ceramic Soc, 46 (1963) S. 607, 608.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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