DE1567418B2

DE1567418B2 - Verfahren zur herstellung von gesintertem pollucit, insbesondere fuer strahlenquellen

Info

Publication number: DE1567418B2
Application number: DE19661567418
Authority: DE
Inventors: Andre Chattilon-sous-Bagneux Hauts de Seine; Perebaskine geb. Courteville Cecile Jouy-en Joses Ivelines; Raggenbass Andre Wissous Essone; Olombel (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1965-06-23
Filing date: 1966-06-21
Publication date: 1972-05-04
Also published as: LU51374A1; ES328255A1; CH470323A; IL25985A; DE1567418A1; SE300944B; BE682573A; GB1119768A; NL6608566A

Description

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unter Äther, wodurch die Erzielung einer guten Korn- und 4 mm Höhe. Für eine Tablette von 30 mm

größe erleichtert und die Bildung von Pulverwolken Durchmesser und 15 mm Hohe beträgt sie jeweils

vermieden wird. 5 bzw. 7 Stunden. Die Erhitzungsgeschwindigkeit be-

Gemäß einer wesentlichen Maßnahme bei dieser trägt etwa 150° C/Std.

abgewandelten Ausführungsform des erfindungsge- 5 Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die

mäßen Verfahrens wird das Pulver nach dem Ver- Herstellung eines dem Ppllucit entsprechenden kri-

dampfen des Äthers aktiviert, d. h. in eine für die stallisierten und gesinterten Produkts hoher Dichte

folgenden Verfahrensmaßnahmen des Formens und ohne wesentliche Caesiumverluste.

Sinterns besonders geeignete Form gebracht. Diese Das durch Sintern nach den oben beschriebenen

Aktivierung besteht darin, das zuvor auf eine Tem- ίο erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte kristalli-

peratur von etwa 200° C erwärmte Pulver 15 bis sierte Produkt läßt sich insbesondere zur Herstellung

30 Minuten lang in eine mit Wasserdampf von keramischer radioaktiver Quellen von Caesium 137

100° C gesättigte Atmosphäre zu bringen. Diese Maß- verwenden.

nähme verleiht dem Pulver eine bemerkenswerte Eine radioaktive Quelle auf der Grundlage von

Plastizität und eine erheblich bessere Eignung zum 15 Sinterpollucit besitzt zahlreiche Vorteile gegenüber

Sintern. den bisher verwendeten Quellen. Der gesinterte PoI-

Das nach der Aktivierung erhaltene amorphe Pul- lucit ist völlig unlöslich und verbindet eine große me-

ver wird durch einfaches Pressen unter einem Druck chanische Beständigkeit mit großer Wärmebeständig-

von etwa 2 t/cm² zu Tabletten gepreßt. keit.

Nach dem Pressen werden die Tabletten nach 20 Die so hergestellte keramische radioaktive Quelle

einem zweistufigen Erhitzungsprogramm gesintert, läßt sich mit Vorteil als Wärmequelle in einem Gene-

und zwar liegt die eine Temperaturstufe bei etwa rator verwenden, der elektrische Energie durch di-

970° C und die andere bei etwa 1200° C. Die Er- rekte Umwandlung von Wärme in Elektrizität er-

hitzungsdauer bei diesen Temperaturen hängt von zeugt. Ein derartiger Generator kann wegen seiner

den Tablettenabmessungen ab. Sie beträgt jeweils 25 geringen Abmessungen mit Vorteil in einem Raum-

2 Stunden für eine Tablette von 6 mm Durchmesser fahrzeug verwendet werden.

Claims

und Erhitzen eines Gemisches von gemahlenem Patentansprüche: ./?-Spodumen (Korngröße etwa 0,104 mm) mit Cae- siumsulfat auf etwa 950° C und anschließendes Wa-

1. Verfahren zur Herstellung von gesintertem sehen mit Wasser zur Entfernung der löslichen Salze. Pollucit, dadurch gekennzeichnet, daß 5 Diese Verfahren liefern jedoch einen kristallisierin aufeinanderfolgenden Stufen eine Mischung ten Pollucit, der sich nur schwer sintern läßt, und einer kolloidalen Lösung von Siliciumdioxid und sind im übrigen verhältnismäßig langwierig und komvon Lösungen von Caesium- und Aluminiumsal- pliziert in der Durchführung.

zen in stöchiometrischen Mengen hergestellt, diese Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur ein-Mischung unter Rühren zur Trockne einge- io fachen und wirtschaftlichen Herstellung eines amordampft und der Rückstand unter Zersetzung der phen Pulvers, das sich leicht formen und zu kristalli-Caesium- und Äluminiumsalze bis zur Bildung siertem Pollucit sintern läßt.

eines amorphen Pulvers erhitzt, gepreßt und ge- Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin,

sintert wird. · daß in aufeinanderfolgenden Stufen ein Gemisch einer

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 kolloidalen Siliciumdioxidlösung und von Lösungen kennzeichnet, daß das Sintern bei etwa 1600° C von Caesium- und Aluminiumsalzen in stöchiometridurchgeführt wird. ·■ sehen Mengen bereitet, dieses Gemisch unter Rühren

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- zur Trockne eingedampft und der Rückstand unter kennzeichnet, daß das nach dem Eindampfen zur Zersetzung der Caesium- und Aluminiumsalze: bis zur Trockne erhaltene Produkt bei einer Temperatur 20 Bildung eines amorphen Pulvers gesintert wird,
zwischen 520 und 540° C geglüht, dann bis auf Zur Herstellung der Ausgangsmischung verwendet eine bestimmte Korngröße gemahlen und das er- man vorteilhafterweise wegen ihrer verhältnismäßig haltene Pulver durch Wasserdampf aktiviert und niedrigen Zersetzungspunkte die Nitrate von Caesium anschließend durch Pressen geformt und in einer und Aluminium. Diese Salze werden in stöchiometrizweistufigen Wärmebehandlung, deren Stufen bei 25 sehen Anteilen zu einer kolloidalen Siliciumdioxidetwa 970° C und etwa 1200° C liegen, gesintert lösung gegeben, worauf die Gesamtmischung unter wird. Rühren bei einer Temperatur von etwa 100° C zur

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Trockne eingedampft wird.

dadurch gekennzeichnet, daß als Caesium- und Es ist zu empfehlen, das Verdampfen unter Rühren

Aluminiumsalze die Nitrate von Caesium und 30 durchzuführen, um die dauernde Homogenität der Aluminium benutzt werden. Mischung zu bewahren.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Die Zersetzung der Nitrate beginnt ab 250° C. Das

dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen unter Erhitzen sollte in dieser Stufe ziemlich langsam voreinem Druck von etwa 2500 Bar vorgenommen genommen werden, etwa mit einer Steigerung der wird. 35 Temperatur in der Größenordnung von 100 bis

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- 150° C/Std.

kennzeichnet, daß das nach dem Glühen erhaltene Das nach der Wärmebehandlung erhaltene amorphe

Produkt bis zu einer mittleren Korngröße von Pulver wird gegebenenfalls erneut gemahlen und

10 μΐη gemahlen wird. dann durch einfaches Pressen mit verhältnismäßig

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 6, dadurch 40 hohen Drücken, beispielsweise etwa 2500 Bar, zu gekennzeichnet, daß das Pulver aktiviert wird, in- Tabletten gepreßt. Durch Anwendung hoher Drücke dem man es 15 bis 30 Minuten lang einer Wasser- kann man die spätere Schrumpfung während des Sindampfatmosphäre von etwa 100° C aussetzt. terns verringern. Nach dem Pressen wird der Pollucit

bei einer Temperatur von etwa 1600° C gesintert,

45 vorzugsweise im Vakuum. ...

Man erhält schließlich ein Produkt mit einer Dichte ^r von etwa 3,30.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des

lung von gesintertem Pollucit, der insbesondere zur erfindungsgemäßen Verfahrens wird das nach dem Herstellung von radioaktiven Strahlenquellen ver- 50 Eindampfen zur Trockne erhaltene Produkt längere wendbar ist. · Zeit bei einer Temperatur zwischen 520 und 540° C

Pollucit ist ein Caesium-Silicoaluminat, das im ku- geglüht und bis zu einer wohl definierten Korngröße bischen System kristallisiert und die Zusammenset- gemahlen. Das erhaltene Pulver wird durch Wasserzung Cs₂O, Al₂O₃, 4SiO₂, H₂O besitzt. dampf aktiviert, durch Pressen geformt und anschlie-

Es ist bekannt, ihn' synthetisch herzustellen, und 55 ßend in einer zwei Stufen von etwa 970° C bzw. etwa zwar entweder nach einem hydrothermalen Verfah- 1200° C umfassenden Wärmebehandlung gesintert, ren, d. h. indem man in einem Autoklav bei 160 bis Das Glühen des Pulvers wird bis zur vollständigen

400° C ein Gemisch bestehend aus einer kolloidalen Zersetzung des Caesiumnitrats durchgeführt. Die Siliciumdioxidlösung, von Aluminiumhydroxid, das Glühdauer hängt von der Korngröße des Pulvers und durch Hydrolyse von Aluminiumamalgan erhalten 60 der Dicke nach dem Verdampfen zur Trockne erhaltewurde, und Caesiumhydroxid, das durch Umsetzung nen Schicht ab. Sie beträgt 40 Stunden für ein Pulver von Caesiumsulfat mit Bariumhydroxid gebildet mit einer mittleren Korngröße von 0,5 mm und eine wurde, erhitzt; oder auf trockenem Weg, d. h. durch Schichtdicke von 6 mm. Sie beträgt 90 Stunden für Umwandlung von a-Spodumen in /?-Spodumen durch ein Pulver mit einer mittleren Korngröße von 1 mm Erhitzen auf HOO⁰C entsprechend der folgenden 65 und eine Schichtdicke von 10 mm.
Gleichung Das nach der Wärmebehandlung erhaltene amorphe

Produkt wird bis zu einer mittleren Korngröße von α (LiNa) AlSL₁O₆-=-/J(LiNa) AlSi₀O₆ 10 μ gemahlen. Das Mahlen geschieht vorzugsweise