DE1592129A1 - Process for the reprocessing of fuel and / or breeding elements - Google Patents

Process for the reprocessing of fuel and / or breeding elements

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Description

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fternforschungsanlage Jülich des Landes Mordrhein-Westfalen-e.V.Remote research facility Jülich of the state of Mordrhein-Westphalia-e.V.

Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Brenn- und/oder BrutelementenProcess for the reprocessing of Fuel and / or breeding elements

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Brenn- und/oder Brutelementen für Kernreaktoren, bei denen der Brenn- und/oder Brutstoff als Üran-Thorium-Mischoxid oder als Uran-Thoriuai-Mischcarbid vorliegt. Der Brenn- und/oder Brutstoff kanu dabei in einer Umhüllung aus Metall, Graphit oder einen sonstigen Werkstoff enthalten sein. Er kann auch in Vor» von Schalenkörnern, die auch unter der Bezeichnung coated particles bekannt sind, eingesetzt sein. Dabei sind die vorwiegend sphärischen Brennstoffkerne, um die beim Spaltprozeß entstehenden radioaktiven NUkIide zurückzuhalten, alt dichten Schalen aus pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenetoff, Siliciumcarbid oder einem sonstigen geeigneten Carbid umhüllt. Brenn- und/oder Brutelemente der vorgenannten Art werden insbesondere ift Hochtemperatur-Reaktoren verwendet.The invention relates to a method for the reprocessing of fuel and / or breeding elements for nuclear reactors, in which the fuel and / or breeding material as Uranium-thorium mixed oxide or as uranium-thorium mixed carbide is present. The fuel and / or breeding material can be in a casing made of metal, graphite or some other material. It can also be used in advance of Shell grains, which are also known under the name coated particles, can be used. There are those predominantly spherical fuel cores to hold back the radioactive nuclides produced during the fission process, old dense shells made of pyrolytically deposited carbon, silicon carbide or some other suitable carbide coated. Fuel and / or breeding elements of the aforementioned type are in particular ift High temperature reactors used.

Bei der Wiederaufarbeitung koa»t es darauf an, de» und/oder Brütetoff von den'bei dem Spaltprozeß währendIn the case of reprocessing, it is important that the » and / or breeding material from the 'during the cleavage process

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20*111/041420 * 111/0414

BADBATH

des Reaktorbetriebs entstehenden Spaltprodukten zu befreien und - soweit es sich um Uran-Thoriuraelemente handelt -das spaltbare Uran vom Thorium abzutrennen. Die abgetrennten und vom Reaktorgift befreiten stoffe werden dann in einem weiteren Verfahren wieder zu Brenn- und/oder Brutelementen verarbeitet.to free the fission products arising during the operation of the reactor and - as far as uranium-thoriura elements are concerned - to separate the fissile uranium from the thorium. The substances separated and freed from the reactor poison are then processed again into fuel and / or breeding elements in a further process.

Soweit dies erforderlich ist, werden zu Beginn des Wiederaufarbeitungsverfahrens zur Aufnahme des Brenn- und/oder Brutstoffs bestimmte Umhüllungen vielfach auf mechanischem Wege entfernt. Die Entfernung der Beschichtungen sphärischer Brenn- und/oder Brutstoffteilchen aus pyrolylytiscbem Kohlenstoff oder Carbiden erfolgt entweder durch Abtrennen im Sauerstoffstrom (J.T. Roberts, L.M. Ferris, E.L. Nicholson, R.H. Rainey and CD. Wateon; ORNL-TM-1139 (1965); H.O. Witte, ORNL-TM-1411 (1968) ) oder durch chemische Oxydation in Alkal!salzschmelzen (H. J. Riedel und £. Merz; Nukleonik (1967) ). Als weitere Maßnahme zur Wiederaufarbeitung von Brennelementen hat man bereits die Solventextraktion mit Trlbutylphosphat auf wässrigem Wege angewendet» Zur Erhöhung der Wirtschaft lichkeit der Wiederaufarbeitung hat man auf Uran-PIutoniun Elemente auch schon die Fluoriddestillation angewandt (R.K. Steunenberg and. R.C. Vogel; Reactor Handbook, 2nd Edition, Vol. II, Interscience Publishers, (1961), chapter 6). Auf thoriumhaltige Brenn- und/oder Brutelemente war die Fluoriddestillation bisher jedoch nicht anwendbar.As far as this is necessary, at the beginning of the reprocessing process to start the burning and / or brood material certain envelopes are often removed mechanically. The removal of the coatings from spherical fuel and / or debris particles Pyrolylytic carbon or carbides either by separation in a stream of oxygen (J.T. Roberts, L.M. Ferris, E.L. Nicholson, R.H. Rainey and CD. Wateon; ORNL-TM-1139 (1965); H.O. Witte, ORNL-TM-1411 (1968)) or by chemical oxidation in alkali salt melts (H. J. Riedel and £. Merz; Nukleonik (1967)). As a further measure for the reprocessing of fuel assemblies the solvent extraction with tri-butyl phosphate has already been used in an aqueous way »To increase the economy There is a possibility of reprocessing on uranium-PIutoniun Elements also used fluoride distillation (R.K. Steunenberg and. R.C. Vogel; Reactor Handbook, 2nd Edition, Vol. II, Interscience Publishers, (1961), chapter 6). Up to now, however, fluoride distillation has been restricted to thorium-containing fuel and / or brood elements not applicable.

Liegt beispielsweise der Brenn- und/oder Brutstoff in Form von beschichteten Teilchen vor, und wendet man bein sogenannten Head-End-Prozeß zur Entfernung der Beschichtung der Brenn- und/oder Brutetoffteilchen die Maßnahm·For example, if the fuel and / or breeding material is in the form of coated particles, and it is used so-called head-end process to remove the coating of fuel and / or breeding material particles the measure

209811/04U209811/04U

ό -- ό -

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

an, die Teilchen im Wirbelbett zu verbrennen, so fallen als Ausgangsstoffe für die weiteren Wiederaufarbeitungsmaßnahmen beim Vorliegen von Uran-Thorium-Mischcarbiden Uran-Thorium-Oxid-Gcmische an. Beim Vorliegen von beschichteten Uran-Thorium-Mischoxiden bleiben die gesinterten Kerne erhalten. Es hat sich herausgestellt, daß die Reaktionsfähigkeit des Gemisches aus ThO0 und IJ3Og, das beim Vorliegen carbidischer Kernbrennstoffe anfällt, zwar fluoriert werden kann, doch ist hiei*bei selbst bei Temperaturen zwischen 420° bis 520°C der Zeitaufwand verhältnismäßig hoch, so daß selbst nach einer Fluorierung über eine Zeitspanne von 45 Minuten nur eine Uranausbeute von etwa 93 "ί erzielbar war (R.E.Blanco et al.; Nucl. Science and Eng. 20, 13 (19S4)). Ein besseres Ergebnis konnte zwar durch die Anwendung einer zyklischen Fluorierung-Pyrohydrolyse erzielt werden, doch bedarf es auch hierbei langer Fluorierungszeiten. Eine Fluorierung der im allgemeinen hochgesinterten Uran-Thorium-Mischoxide war jedoch bislang nahezu unmöglich. Die Kerne beschichteter Partikel blieben beim Verbrennungsvorgang völlig erhalten. Bei der Fluorierung bildete sich nichtflüchtiges oder doch nur schwerflüchtiges Thoriumtetrafluorid, das auf den Brenn- und/oder Brutstoffteilchen eine Deckschicht bildet, die nur sehr kleine Diffusionsraten aufweist. Eine Fluorierung hochßesinterter U an-Thorium-Mischoxldkerne war daher bislang auf wirtschaftliche Weise nicht durchführbar (E.L.Nicholson, I.M. Ferris and J„T. Roberts ; EUR-278C β. 145-1G6 (19S5)). Man hat zwar auch schon versucht, die Kerne hochgesinterter Uran-Thorium-Mischoxide zunächst zu mahlen und dann einer zyklischen Fluorierung-Pyrohydrolyse zu unterwerfen. Auch auf dieeea Wege ist es bisher jedoch nicht gelungen, eine Uranabtrennung austo burn the particles in the fluidized bed, the starting materials for further reprocessing measures are uranium-thorium-oxide mixtures in the presence of uranium-thorium mixed carbides. If coated uranium-thorium mixed oxides are present, the sintered cores are retained. It has been found that the reactivity of the mixture of ThO 0 and IJ 3 Og, which is obtained when carbidic nuclear fuels are present, can be fluorinated, but the time required is relatively high even at temperatures between 420 ° to 520 ° C, so that even after fluorination over a period of 45 minutes, only a uranium yield of about 93 could be achieved (REBlanco et al .; Nucl. Science and Eng. 20, 13 (19S4)) A cyclic fluorination-pyrohydrolysis can be achieved, but here too long fluorination times are required. However, fluorination of the generally highly sintered uranium-thorium mixed oxides has so far been almost impossible. The cores of coated particles were completely retained during the combustion process but only poorly volatile thorium tetrafluoride, which forms a cover layer on the fuel and / or debris particles, ie e has only very low diffusion rates. A fluorination of highly sintered uranium thorium mixed oxide cores has therefore not been economically feasible up to now (ELNicholson, IM Ferris and J "T. Roberts; EUR-278C β. 145-1G6 (19S5)). Attempts have also been made to first grind the cores of highly sintered uranium-thorium mixed oxides and then subject them to cyclic fluorination-pyrohydrolysis. However, it has not yet been possible to separate uranium even in these ways

209811/04U ο .. - 4 -209811 / 04U ο .. - 4 -

Bau IiGiNAlConstruction IiGiNAl

der Thorium-Matrix rait einer nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausreichenden Ausbeute zu erzielen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten hat man daher auch schoß den Brenn- und/oder Brutstoff gemahlen und im Anschluß daran durch Hydrofluorierung mit HF bei einor Temperatur von etwa 650 C in einer Fluoridsalzschmelze homogen in Lösung gebracht und sodann versucht, den Brenn- und/oder Brutstoff aus der Schmelze »it elementarem Fluor zu fluorieren (A.A. Jonke, Atonic Energy Review, Vol. 3, No 1 pp. 3 - 60, Int. Atomic Energy Agency, Vienna 1965). Ein großer Nachteil dieser Maßnahme besteht jedoch in der außerordentlich starken Korrosion der zur Durchführung dieses Verfahrene verwendeten Einrichtung, Nachteilig ist außerdem, daß das als ThF4 in der Schmelze gelöste Thorium außer im Salzschmelzenreaktor wirtschaftlieh praktisch nicht mehr verwendbar ist. Ee auß daher in Kauf gedornten werden, daß es zusammen mit der Salzschmelze als radioaktiver Abfallt gelagert wird.the thorium matrix is sufficient to achieve a yield that is sufficient from an economic point of view. To overcome these difficulties, the fuel and / or brood material was ground and then brought into homogeneous solution by hydrofluorination with HF at a temperature of about 650 C in a fluoride salt melt and then tried to find the fuel and / or brood material to fluorinate elemental fluorine from the melt (AA Jonke, Atonic Energy Review, Vol. 3, No 1 pp. 3-60, Int. Atomic Energy Agency, Vi en na 1965). A major disadvantage of this measure, however, is the extremely strong corrosion of the equipment used to carry out this process. Another disadvantage is that the thorium dissolved in the melt as ThF 4 is practically no longer economically usable except in the molten salt reactor. It must therefore be accepted that it will be stored as radioactive waste together with the molten salt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Wiederaufarbeitu»g von oxidischen und carbidischen Uran-Thorioa-Brenn- und/oder Brutelementen zu schaffen, bei dea auf wirtschaftliche Weise eine Abtrennung durch Fluorierung »öglich ist.The object of the invention is therefore a process for Wiederaufarbeitu »g of oxide and carbide uranium Thorioa combustion and / or fertile elements to provide, in an economical manner dea separation is öglich by fluorination".

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der aus Uran-Thorium-Mischoxiden bestehende Brenn- und/oder Brutßtoff nach dem Entfernen, der gegebenenfalls S5U seiner Aufnahme vorgesehenen Umhüllungen und/odor von Deschichtungen, die zuvor - vorzugsweise wenn der Brenn- und/oder Brutetoff In Partikelform vorliegt - aufgebracht «orden w»reri, in einer Pyrosulfatschmelze aufgelöst wird. der Erfindung wird i« A**chluß daran in die Schnei-This object is achieved according to the invention in that the fuel and / or brood material consisting of uranium-thorium mixed oxides, after removal, the possibly provided coverings and / or layers of layers that were previously - preferably when the fuel and / or Brutetoff is in particle form - applied «orden» reri, is dissolved in a pyrosulphate melt. the invention is included in the cutting

— 5 —- 5 -

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

ze festes Alkalihydroxid in solcher Menge eingebracht, daß die Lösung alkalisch reagiert.ze solid alkali hydroxide introduced in such an amount, that the solution reacts alkaline.

In einer weiteren Verfahrensstufe gemäß der Erfindung wird sodann gemäß der Erfindung das nach dem Ausfällen durch Filtrieren oder Zentrifugieren im Gemisch mit Thoriumoxid anfallende Alkaliuranat, das heißt Alkali-Monouranat und/oder Akl^aidiuranat fluoriert und das entstehende Üranhexafluorid abdestilliert.In a further process stage according to the invention is then according to the invention that after the precipitation by filtration or centrifugation in a mixture with Alkali uranate produced by thorium oxide, i.e. alkali monouranate and / or Akl ^ aidiuranat fluorinated and that resulting uranium hexafluoride is distilled off.

Verfahren gemäß der Erfindung ist ebenfalls aufMethod according to the invention is also on

Misch Brenn- und/oder Brutstoffe, die als Uran-Thoriumcarbide vorliegen, anwendbar. Doch ist es in diesem Falle erforderlich, vor dem Einsetzen desBrenn- und/oder Brutstoffs in die Pyrosulfatschmelze den Brenn- und/oder Brutstoff in eine Mischung von U3Og und ThO2 umzuwandeln, wee beispieleweise durch Abbrennen im Sauerstoffstro» geschehen kann. Falls der Brenn- und/oder Brutstoff in Form von Uran-Thorium-Mlschcarbiden vorliegt, kann es auch vorteilhaft sein, den Brenn- und/oder Brutstoff nach Entfernung der Umhüllung und gegebenenfalls der Beschichtung in an sich bekannten oxydierenden Alkalisalzschmelzen aufzulösen, und in Anschluß daran den gebildeten Niederschlag zur Abtrennung de? Urans zu fluorieren. Als sehr geeignete Schmelzen haben sich dabei Schmelzen von NaOH + Na„0^, Na9CO3 + K2CO3 oder dergleichen erwiesen.Mixed fuels and / or breeding materials, which are present as uranium-thorium carbides, can be used. But in this case it is necessary to convert the fuel and / or breeding material into a mixture of U 3 Og and ThO 2 before the fuel and / or breeding material is used in the pyrosulphate melt, for example by burning it off in the oxygen stream. If the fuel and / or breeding material is present in the form of uranium-thorium mulled carbides, it can also be advantageous to dissolve the fuel and / or breeding material in oxidizing alkali salt melts known per se after removal of the casing and, if necessary, the coating on it the precipitate formed to separate de? Fluorinating uranium. Melts of NaOH + Na 0 ^, Na 9 CO 3 + K 2 CO 3 or the like have proven to be very suitable melts.

Zur Durchführung der Fluorierung des angefallenen Niederschlages sind die folgenden Maßnahmen geeignet. Das bei der Fällung im Gemisch ait Thoriueoxid anfallende Alkaliuranat wird durch Einwirken von gasförmigem Fluorwasserstoff HF bei Temperaturen zwischen 450° undThe following measures are suitable for carrying out the fluorination of the accumulated precipitate. The alkali urate obtained in the precipitation in a mixture with thorium oxide is released by the action of gaseous Hydrogen fluoride HF at temperatures between 450 ° and

209811/(HU209811 / (HU

BAD OWOlNAL - β -BAD OWOlNAL - β -

550 C in ein Gemisch von UO2Fr, und Alkalifluortd umgewandelt und in Anschluß daran durch elementares Fluorm gegebenenfalls im Gemisch mit inerten Gasen wie Stickstoff oder dergleichen bei Temperaturen zwischen 350 und 55O°C fluoriert. Die Umwandlung des angefallenen Kaliurauranats in Uranher-cafluorid erfolgt somit nach den Reaktionsgleichungen550 C converted into a mixture of UO 2 Fr, and alkali fluoride and then fluorinated by elemental fluorine m optionally in a mixture with inert gases such as nitrogen or the like at temperatures between 350 and 550 ° C. The conversion of the resulting potassium auranate into uranium ether cafluoride thus takes place according to the reaction equations

K2U2O7 + 6 HF 45° "55° C» 2 UO2F2 + 2 KF + 3 H UO..F« + 2 F„ _ + K 2 U 2 O 7 + 6 HF 45 ° " 55 ° C » 2 UO 2 F 2 + 2 KF + 3 H UO..F «+ 2 F" _ +

Nach einer anderen sehr zweclcmäßigen Maßnahme zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das beim Fällen im Gemisch mit Thoriumoxid anfallende Alkaliuranat durch Einwirkung einer Mischung von Fluorwasserstoff und eines gasförmigen Reduktionsmittels wie SO0 oder NH3 bei Temperaturen zwisKhen 400° und 500°C in eine Mischung von Urantetrafluorid und Alkalifluorid umgewandelt, worauf in einer weiteren Verfahrensstufe bei einer Temperatur zwischen 350° und 550 C das Urantetrafluorid durch Einwirken von elementarem Fluor, gegebenenfalls in einer Mischung mit einem inerten Gas wie Stickstoff oder dergleichen, in TJranhexafluorid umgewandelt wird. Der Reaktionsablauf erfolgt dann nach den GleichungenAccording to another very zweclcmäßigen measure for performing the method according to the invention the accumulating in cases mixed with thoria Alkaliuranat by the action of a mixture of hydrogen fluoride and a gaseous reducing agent such as SO 0 or NH 3 zwisKhen at temperatures 400 ° and 500 ° C in a mixture of Uranium tetrafluoride and alkali fluoride converted, whereupon in a further process stage at a temperature between 350 ° and 550 C the uranium tetrafluoride is converted into TJranhexafluorid by the action of elemental fluorine, optionally in a mixture with an inert gas such as nitrogen or the like. The reaction then takes place according to the equations

Na2UO4 + S HF + SO2 UF4 + 2 HaF + 3H2O + SO3 .Na 2 UO 4 + S HF + SO 2 UF 4 + 2 HaF + 3H 2 O + SO 3 .

oder o o or oo

3 S2U2O7 + 30 HF + 4 NH3 3 UF4 + 6 KF + 21 Η.Ό + 2 N,3 S 2 U 2 O 7 + 30 HF + 4 NH 3 3 UF 4 + 6 KF + 21 Η.Ό + 2 N,

und rt and rt

3SS°«b24 or.3SS ° «b24 or.

il+, 3SS^b24 or. il + , 3SS ^ b24 or.

4 2O9811/0*U BAD ORIGINAL 4 2O9811 / 0 * U BAD ORIGINAL

» 7 —»7 -

18821291882129

2iacli einer weiteren zweckmäßigen Abwandlung der Maßnahmen zur Durchführung des Verfahrens geaäß der Erfinduag wird das bei der Fällung ira Gemisch mit Thoriumoxid anfallende All:aliuranat nach Abtrennen von der Schmelze 'bei einer Temperatur von etwa 4500C mittels elementarem Fluor im Wirbelschichtofen fluoriert. Die Fluorierung erfolgt. somit nach der Reaktionsgleichung2iacli a further advantageous modification of the measures for implementing the method geaäß the Erfinduag is the resulting in the precipitation ira mixed with thoria All: aliuranat after separation from the melt 'at a temperature of about 450 0 C by means of elemental fluorine fluorinated in the fluidized bed furnace. The fluorination takes place. thus according to the reaction equation

? -. SSO P? -. SSO P

-. SSO P-. SSO P

Na ,,UO4 + 4 F., '— up„ + 2NaF + 2 O0 Na ,, UO 4 + 4 F., '- up "+ 2NaF + 2 O 0

Das anwesende ThoriumdioTtia wird bei den jeweiligen i nahmen zur Fluorierung dee Alkaliuranats ebenfalls allerdings nur zum Teil fluoriert. Es hat sich Jedoch gezeigt, daß dadurch die quantitative Bildung und Verflüchtigung von Uranhexafluoriü nicht gestört wird. Der große Vorzug des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, üaß das Uran aus dem in der Schmelze gebildeten Niederschlag leicht und vollständig als flüchtiges Uranhexafluorici abtrennbar 1st..The thorium diatia present is given at the respective i also took to fluorinate the alkali metal urate, however only partially fluorinated. However, it has been shown that this does not disturb the quantitative formation and volatilization of uranium hexafluoride. The great The advantage of the method according to the invention is that the uranium is removed from the precipitate formed in the melt easily and completely as volatile uranium hexafluorici detachable 1st ..

Beispiele:Examples:

1 · In 30 g einer Kaliunipyrosulfatscrmelze wurden 10 g intakte Uran-Thorium-Mischoxidpartikel eingetragen, wo bei das Atomverhältnis von Uran zu Thorium 1 : 5 betrug, und fcn einem geschlossenen Reaktionsgefäß bei 700° bis 800°C innerhalb einer Zeit von zweieinhalb Stunden quantitativ in Lösung gebracht. Anschließend wurden der Sr hmelze bei etwa öOO°C 30 g festes NaOH zugesetzt. Der ausgefallene Niederschlafe von Alkaliuranat und Alkalidiuranat sowie von Thoriunoxid wurde durch Filtration durch ein Sinterfilter von der Schael-1 · In 30 g of a potassium pyrosulphate melt 10 g intact uranium-thorium mixed oxide particles entered, where the atomic ratio of uranium to thorium was 1: 5, and in a closed reaction vessel 700 ° to 800 ° C quantitatively brought into solution within a period of two and a half hours. Afterward 30 g of solid NaOH were added to the melt at about 600 ° C added. The precipitated precipitate of alkali metal uranium and alkali metal diuranate as well as thorium oxide was by filtration through a sintered filter from the peeling

209811/0414 M0MMt 209811/0414 M0MMt

-S--S-

ze abgetrennt, Im Ans chip .3 daran wurde das Gemenge im Wirbelschichtofen eine Stunde lang mit elementarem Fluor bei 500 C zur Realst ion gebracht und das abdestillierte Uranhexafluorid in einer auf minus 600C gehaltenen Kühlfalle niedergeschlagen. Wie die anschließende Analyse ergab, war· das Uran quantitativ als U-anhexafluorid verflüchtigt worden, während das Thorium als teilweise fluoriertes Produkt im Rückstand verblieb. Der im Thoriurarückstand festgestellte Urangehalt lag bei 0,05 %. ze separated, in Ans .3 chip because the mixture in the fluidized bed furnace was placed for one hour with elemental fluorine at 500 C for Realst ion and depressed the distilled uranium hexafluoride in a kept at minus 60 0 C cold trap. As the subsequent analysis showed, the uranium had been volatilized quantitatively as U-anhexafluoride, while the thorium remained in the residue as a partially fluorinated product. The uranium content found in the thoriura residue was 0.05 %.

2. Ein bPim Ausfällen aus einer Pyrosuifat.schmelze gebildeter Niederschlag von K9U0O7 + ThO , wobei das Atomverhältnis zwischen Uran und Thorium 1:5 betrug, wurde in einem Wirbelschichtofen, dessen Ofenkörper aus reinem Sinterkorund bestand, bei einer Ofentemperatur zwischen 500° und 55O°C zweieinhalb Stunden mit Fluorwasserstoff behandelt, Dabei wurde das Uran des eingesetzten Gemisches quantitativ zu UO..F., umgesetzt. Das Reaktionsgut fiel pulvrig an. Die anschließende Verflüchtigung des Urans als Uranhexafluorid erfoügte in der gleichen Anlage durch eineinlialb-stündige Reaktion mit elementarem Fluor. Die Uranausbeute war dabei größer als 99,5 %. 2. A precipitate of K 9 U 0 O 7 + ThO formed during precipitation from a Pyrosuifat.schmelze, the atomic ratio between uranium and thorium was 1: 5, was in a fluidized bed furnace, the furnace body consisted of pure sintered corundum, at a furnace temperature between 500 ° and 55O ° C treated with hydrogen fluoride for two and a half hours. The uranium in the mixture used was quantitatively converted to UO..F. The reaction material was obtained in powder form. The subsequent volatilization of the uranium as uranium hexafluoride took place in the same facility through an inlialb-hour reaction with elemental fluorine. The uranium yield was greater than 99.5 %.

3. Ein Niederschlag aus einer Schmelze von HaQIf und Νε-2Ο2 von Na9UO4 + ThO01 bei der das Atoitverhältnle zwischen Uran und Thorium 1 : 30 betrug, wurde nie in dem vorhergehenden Beispiel vier Stunden lang im Wirbelschichtofen bei 500°C mit einer Mischung von HF und SOn, bei der das Mischungsverhältnis 2 : 13. A precipitate from a melt of HaQIf and Νε- 2 Ο 2 of Na 9 UO 4 + ThO 01 in which the atoite ratio between uranium and thorium was 1:30 was never in the previous example for four hours in a fluidized bed furnace at 500 ° C with a mixture of HF and SO n , in which the mixing ratio 2: 1

209811/0414209811/0414

BAD OffiGINALBAD OffiGINAL

betrug, behandelt. Das Reaktionsgut fiel als lockeres pulveriges Produkt an. Der Umsatz zu TJF- war
quantitativ, wie durch eine chemische Analyse des
Produktes bestätigt wurde. Die nachfolgende Verflüchtigung des Urans mit I* verlief in gleicher Weise wie bei den vorhergehenden Beispielen.
fraud, treated. The reaction material was obtained as a loose powdery product. Sales at TJF- was
quantitatively, as by a chemical analysis of the
Product has been confirmed. The subsequent volatilization of the uranium with I * proceeded in the same way as in the previous examples.

BAD OFnGiNAL
209811/0414
BAD OFnGiNAL
209811/0414

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Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zum Wiederaufarbeiten von Brenn--und/oder Brutelementen für Kernreaktoren, bei denen der Brenn- und/oder der Brutstoff als Uran-Thoriummischoxid oder Uran-Thoriura-Mischcarbid vorliegt, dadurch gekennzeichnet;, daß der Brenn- und/oder der Brutstoff nach demEntfernen der gegebenenfalls zu seiner Aufnahme vorgesehenen Umhüllung und/oder von den Brenn- und/oder Brutstoff in an sich bekannter "Ifeise einhüllenden Beschichtungen, soweit er in der Form von Carbiden vorliegt, nach vorheriger Umwandlung in eine beim Abbrennen im Sauerstoffstrora entstandene Mischung von U,,CU und ThO., in einer Pyrosulfatsehraelze aufgelöst wird, worauf in die Schmelze festes Alkalihydroxyd in solcher .Menge eingebracht wird, daß die Lösung alkalisch reagiert und daß das durch Ausfällen und anschliessendes Filtrieren oder Zentrifugleren im Gemisch mit Thoriumoxid als Alkaliuranat anfallende Uran durch Fluorieren und Abdestillieren als Uranhexafluorid abgetrennt wird.1. Process for the remanufacturing of burning and / or Breeding elements for nuclear reactors where the fuel and / or the breeding material is present as uranium-thorium mixed oxide or uranium-thorium mixed carbide, characterized; that the fuel and / or the breeding material after removal of the possibly intended for its inclusion Wrapping and / or of the fuel and / or breeding material in known "Ifeise wrapping" coatings, as far as it is in the form of carbides, after prior conversion into one when burned off in the Oxygen flow resulting mixture of U ,, CU and ThO., Is dissolved in a Pyrosulfatsehraelze, whereupon Solid alkali metal hydroxide is introduced into the melt in such an amount that the solution becomes alkaline reacts and that by precipitation and subsequent filtration or centrifugation in a mixture with Thorium oxide as alkali uranium obtained by fluorination and distillation as uranium hexafluoride is separated. 2. Verfahren zum Wiederaufarbeiten von Brenn- und/oder Brutelementen für Kernreaktoren, bei denen der Brenn- und/oder der Brutstoff als Mischung von Uran- und2. Process for reconditioning fuel and / or Breeding elements for nuclear reactors, in which the fuel and / or the breeding material is a mixture of uranium and 209811/0414 BAD 209811/0414 BAD Thoriuracarbiden vorliegt, d a d u. r ch ge kenn zei eh η et, daß der Brenn- und/ oder der Brutstoff nn.ch dem Entfernen der gegebenenfalls au seiner Aufnahme vorgesehenen Umhüllung und/oder von deu Brenn- und/oder Brutstoff in an sich bekannter Weise einhüllenden Beschichtungen iri. einer an sich bekannten oxydierenden Alkalisalzschmelze su'.fgelöst wird und daß durch Ausfällen und anscMiefsenclos Filtrieren oder Zentrifugieren im Gemisch mit Thoriumoxid als Alkaliuranat anfallendes Urnn durch Fluorieren und Abdestillieren als Uranfluovid abgetrennt wird.Thoriuracarbiden is present, d a d u. R ch ge mark eh η et that the fuel and / or the breeding material nn.ch the removal of the possibly envelope provided for its inclusion and / or from fuel and / or breeding material in on known manner enveloping coatings iri. an oxidizing alkali salt melt known per se is dissolved and that by precipitation and anscMiefsenclos Filtration or centrifugation in the Mixture with thorium oxide as alkali urate Urnn by fluorination and distilling off as uranium fluovid is separated. Veri'ahron nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß in Form von üran-Thorium-Misehoarbiden vorliegender Brenn- und/oder Brntstoff in Schmelzen von NaOH + Na „0o, NaoC0„ + Kn CO oder dergleichen zur Bildung eines Niederschlages von Alkaliuranat und Thoriumoxid umgesetzt wird.Veri'ahron according to claim 2, characterized in that in the form of üran-thorium Misehoarbiden present combustion and / or Brntstoff in melting of NaOH + Na "0 o, o C0 Na" + K n CO or the like to form a precipitate is converted by alkali uranium and thorium oxide. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e η η ζ e i c ti η e t, daß das bei der Fällung im Gemisch mit Thoriumoxid anfallende Alkaliuranat durch Einwirken von gasförmigem Fluorwasserstoff bei Temperaturen zwischen 450° und 550°C in ein Gemisch von UO9F9 und Alkalifluorid umgewandelt und im Anschluß daran durch demenaj'trefi Fluor, gegebenenfalls im Gemisch mit inerten Gasen, wie Stickstoff oder dergleichen, bei Temperaturen zwischen 350 und 550°C fluoriert wird.Process according to Claims 1 to 3, characterized in that the alkali metal urate obtained during precipitation in a mixture with thorium oxide is converted into a mixture of UO 9 F by the action of gaseous hydrogen fluoride at temperatures between 450 ° and 550 ° C 9 and alkali fluoride and then fluorinated by demenaj'trefi fluorine, optionally in a mixture with inert gases such as nitrogen or the like, at temperatures between 350 and 550 ° C. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch5. The method according to claims 1 to 3, characterized -12 --12 - BAD ORGiNAL 209811/0414 BAD ORGiNAL 209811/0414 gekennzei ebnet, daß das beim Fällen im Gemisch mit Tboriumoxiden anfallende Alkaliuranat durch, Einwirken einer Mischung· von Fluorwasserstoff und eines gasförmigen Reduktionsmittels wie SOr, odermarked levels that when felling alkali uranium obtained in a mixture with borium oxides by, exposure to a mixture · of hydrogen fluoride and a gaseous reducing agent such as SOr, or NII..J bei» Temperaturen zwischen 400° und 500°C inNII..J at »temperatures between 400 ° and 500 ° C in Mischung: von ürantetrafluorid und Alkalifluorid umgewandelt wird, worauf ir. einer weiteren Verfahrens-Ptufe bei einer Tempei'^tur zwischen 350° und 550 C das Ürantetrafluorid durch Einwirken von.elementarem Fluor, gegebenenfalls= in einet Mischung mit einem k inerter! Gas, wie Stickstoff oder dergleichen inMixture: of uranium tetrafluoride and alkali fluoride is converted, whereupon ir. a further process Pt at a temperature between 350 ° and 550 ° C the uranium tetrafluoride by the action of elementary Fluorine, optionally = in a mixture with one k inert! Gas such as nitrogen or the like in Uranhexaf1uorid umgewandelt wird.Uranium hexaf1uorid is converted. 6. Verfahren na«.·!! den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzei ahnet, daß das bei der Fällung im Gemisch mit Thoriumoxid anfallende Alkaliuranat nach Abtrennen von der Schmelze bei einer Temperatur von etwa 450 C mittels eiern*
schachtofen fluoriert wird.
6. Procedure na «. · !! Claims 1 to 3, characterized in that the alkali uranium obtained in the precipitation in a mixture with thorium oxide after separation from the melt at a temperature of about 450 C by means of eggs *
shaft furnace is fluorinated.
von etwa 450 C mittels elementarem Fluor im Wirbel-of about 450 C by means of elemental fluorine in the vortex 2 0 9 8 1 W 0 A 1 /*2 0 9 8 1 W 0 A 1 / * BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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