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Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Teilchen eines Aktinidenmetallcarbids.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen
Aktinidenmetallcarbidteilchen vorbestimmter Grö#e sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines kohlensto@fhaltigen Aquasols eines Aktinidenmetalloxides, aus dem die genannten
Teilchen erzeugt werden können Gemä# einer bestimmten Ausführungsform betrifft die
Erfindung die Herstellung dichter Kügelcen aus Uranca@bid @nd anderen Aktinidenmetallcarbiden
durch Erzeugung von Kügelchen aus einem kohlenstoffhaltagen Aktiniden@tal@oxidaquasol
und anschließendes Sintern derselben @@d@@hten Aktinidenmetallcarbidkügelchen. in
(leyl @etzten dahren beanspruchen die Aktinidenmetall. carbide auf dem Geblet der
Entwicklung von Kernbrennstoffen
zunehMendes Interesse, und zwar
insbesondere in Form kloin.r Teilchen oder unregelmä#ig geftruter Xörner.
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Die Herstellung dieser Carbidteilchen aus gebranntem Carbidpulver
erfordert ein Verfestigen oder Pelletieren mit anschlie#endem ausgedehntem Sintern
bei ex@remen Temperaturen Diese Teilchen werden normalerweise plattiert. wobei die
schützende Plattierungaschicht notwendigerweise die Teilchen vollständig bedeckt,
den Kernbrennstoff bei hohen Tempera t ihren schützen hilft und ferner die Zurückhaltung
von Spaltungsprodukten erleichtert.
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Zur Zeit ist die bevorzugte Form für Aktinidenmetallcarbide ein glattes,
kleines, dichtes Kügelchen pit undurchlässigem Überzug. Der Ausdruck "Mikrokügelchen"
wird im folgenden verwendet, um derartige erwünschte Kügelchen zu bezeichnen, die
gegebenenfalls mit einem Überzug versehen sein können Die gegenwärtigen Verfahren
zur Herstellung von Mlkrokugeichen sind sehr aufwendig und kostspielig und rühren
nur zu niedrigen Froduktausbeutena Vom praktischen 8tandpunkt aus betrachtet ist
Ihre Brauchbarkeit nur be@grenzt.
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Die als Produkt nach den bisherigen Herstellungsverfahren erhaltenen
MikrokUgelohen sind nur ungenägend kugelförmig, weisen eine ungleichmä#ige Struktur
aut und besitsen häufig. erhebllche Oberflächenunregelmä#igkeiten.
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Die wesentlichen Schwierigkeiten sind technischer und wirtschaftlicher
Art und werden durch die Feuchtigkeits und Luftempfindlichkeit der gebrannten Carbidpulver
verursacht. Carbidpulver müssen vor dem Sintern zur Erzeugung hoher Dichte zunächst
verdichtet werden. Das Pulververfahren zur Erzeugung dieser Carbidmikrokügelchen
besteht darin, daß man das Carbidpulver zerstö#t und zur gewünschten Teilchengröße
vermahlt, die Teilchen durch Abrieb etwa auf kugelförmige Gestalt und Größe bringt
und sie dann zu hoher Dichte sintert. Das Material mu# dabei nach Teilchengrö#e
kl@@@iert und in den verschiedenen Stufen zum Teil in den Prozeß zurückgeleitet
werden Die Ausbeute in den einzelnen verschiedenen Stufen ist äu#erst niedrig, da
bei der Verarbeitung Jeweils Aktinidenstaub erzeugt wird Aufgrund der großen Luft-
und Feuchtgkeitsempfindlichkeit der Stoffe ist darüber hinaus diese Arbeitsweise
ganz allgemein unbefriedigend. Bs kommt hinzu, daß die äußerst hohen Schmelzpunkte
der Carbide die Verwendung von geschmolzenen Stoffen äußerst schwierig gestalten.
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Es wurde nun gefunden, daß Kohlenstoff enthaltende Aktinidemetalloxiidsole
zur Herstellung von Carbidmikrokügelchen zum Einsatz al @ernbrennstoffelemente
verwendet
werden können. Die Verwendung dieser Oxidkohlenstoffsole ermöglicht ein verhältnismä#ig
einfaches direktes Verfahren zur Erzeugung glatter kugelförmiger Teilchen innerhalb
enger vorherbestimmbarer Grö#enbereiche.
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Für die Umwandlung zu dichten Carbiden sind nur verhält nismäßig milde
Temperatur- und Zeitbedingungen erforderlich. Die gleichmäßige Mikrostruktur und
die Reaktionsfähigkeit der getrockneten kolloidalen Bestandteile erleichtert sowohl
die Carbidbildung als auch die Verdichtung des Materials und führt zu verbesserten
Eigenscafton der gebildeten kugelförmigen Teilchen. Weiterhin ist eine große Anzahl
von Oxidsolen für die Herstellung derartiger Carbidmikrokügelchen zugänglich.
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Geßenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Serstellung eines Aquasols,
das erstens ein Oxid eines @ktinidenmetalls und zweitens Kohlenstoff enthält, die
in Aktinidenmetallcarbid-Mikrokügelchen Überführt werden können, wobei das Verfahren
dadurch gekennzeichnet sst, daß man eine wässrige Lösung eines Aktinidenmetallsalzes
einer vorher hergestell ten alkaischen Kohlersto@@dispersion zumi scht, so daß sich
@@n kol lenstoffhaltiger Niederschlag des; @ktinidenmeta@ls bildet, und den Niederschlag
rur Erzeu-@inc. @@@@@@. @eptisjert.
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Gemä# vorliegender Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung
von Aktinidenmetallcarbid-Mikrokügelchen vorgeschlagen, das daduroh gekennzeichnet
ist, daß man kleine Tröpfchen des erfindungsgemä# gewonnenen Aquasols durch eine
Iösungsmittelhaitige Säule durchschickt, um die Aquasoltröpfchen in Gel-Mikrokügelchen
umzuwandeln und daß man die erhaltenen Mikrokügelchen sinterta Besonders bevor9ugte
Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind weiterhin die tolgenden : Die Lösung
des Aktinidenmetallsalzes wird einer alkalischen Dispersion von kolloidalem Kohlenstoff
zugemiacht, wobei das Aktinidenmetall zusammen mit dem Kohlenstoff durch das anwesende
Alkali ausgefällt wird. Der gebildete Nieder schlag wird anschließend peptisiert
und in ein Sol Ueber führt. Bie dieser Arbeitsweise findet eine alkalische Kohlenstoffdispersion
Ve rwendune, die leicht unter Anwendung üblicher Methoden hergestellt oder im Handel
bezogen werden kann, Eine hypothetische Erklärung für die Vorteile der Anwendung
des erfindungsgemä#en Verfahrens besteht darin, daß die Aktinidenoxidteilchen Jeweils
rund uudie kolloidalen Kohlenstoffteilchen anwachsen. Die so gebildeten Teilchen
besitzen
die Oberflächensigenschaften von reinen Oxidaquasolteilchen. Da die Bildung der
Mikrokügelehen in der Säule praktisch eine oberflächenabhängige Eigenschaft des
Sols ist, ist die Technologie der Säulenbehandlung die gleiche wie die von reinen
Aktinidenmetallaquasolen.
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Da neuartige Verfahren zur Rorstellung von Carbindmikrokügelchen führt
au Oxidkohlenstoffmikrokügelchen die sich au dichten Carbidmikrokügelchen sintern
lassen.
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Die Mikrokügelchen sind bis zur Durchführung des letzten Verfahrenzschrittes,
nach dem die Umwandlung In du Carbid vollständig irt, weder luft- noob feuchtigkeitsempfindlich.
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Die Carbidmikrokügelchen kannen unter Verwendung Jedes beliebigen
löslichen Aktinidenmetallsalzes hergestellt werden. Da Uran das bevorzugte Aktinidenelement
Ist, ist das bevorzugte Salz Uran(IV)chlorid, obwohl bestimmte zechswertige Uranverbindungen,
t. B. Uranylchlorid, ebenfalls verwendbar sind, Jedoch wird das sechswertige Uran
unmittelbar vor der Zugabe zu der alkalischen Kohlenstoffdispersion reduziert. Min
allgemeines Verfahren für diese Reduktion ist in der U.S. Patentschrift 3 189 555
beschrieben, obwohl auch andere dem Fachmamn bekannte Verfahren geeignet zind.
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Die Fxrindung ist besonders brauchbar bei Verwendung vc.n Thorium,
Uran£ Plutontum und Mischungen dieser Elemente. Darüber hinaus können diese Aktinidenmetalloxide
mit Oxiden des Zirko@@ Hafnium, Yt@rium oder der Lanthanidenelemente mit den Ordnuagszahlen
58 bis 71 vermischt werden.
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Der Kohlenstoffgehalt des Sols beträgt e@wa 1 bis 40 G@w.%.
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Ein ge@isser Anteil des Ko@enstoffs geht jedoc@ w@hrend des Sinterverfahrens
vericren, so daß die fertigen Mikro kügelchen et;prn 5 bin 20 Gew.% Kchlenstoff
enthatten Es se@ darauf hingewiesen, da# Maximalwerte im Bereich von 5 bis 20 Gew.%
Kohlens@off @et Urancarbid-Mikrokügelcben etga der Zusam@ensetzung des Tetracarbids
entsprechen.
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Da das Monocarbid und das Dicarbid die @nzigen stöchi@ metrisch möglichen
Formen sind, ist somit deutlich, da# in den fertigen Xügelchen @herschüssiger freier
Kohlen@ stoff vorhanden sein kann, Be@ägl@ch der anwessenden K@hlenstoffmenge ist
ferner de@tlich, da# 20 Gew.% Kohlenstof@ @ine@ C:U-Verhältnis et@@ entspre@en.
Das C:U-V@@hältnis des reinen @@o@a@bids bet@äg@ 1 verd @as dea @@@an Dicarbids@@
Das
gesinterte, mikrokugelförmige Produkt, das vorstehend beschrisben wurde, kann Uranmonocarbid
Oder Urandicarbid sein, oder soviel überschüssigen Kohlenstoff enthalten» daß die
Zusammensetzung einem Tetracarbid entspräche, oder es kann sich um dazwischen liegende
Mischungen handeln. Die genaue Zusammensetzung der Mikrokägelche@ kann im allgemeinen
vorausgesagt werden, da sie von dem im ursprünglichen Sol vorhandenen Kohlenstoffgehahlt
ab. gängig ist. uhrend des Sinterungsschrittes sbnl dem der Saueratort des uranoxids
durch Kohlenstoff ersetzt wird. bildet sich zunächst das Monocarbid, worauf Überschüssiger
Kohlenstoff unter Bildung des Dicarbids oder höherer Carbide reqiert Es ist deutlich,
daß Monooarbid und höhere Carbide tatsächlich gleichzeitig gebildet werden, so daß
eine äu#erst genaue Uberwachung der Kohlenstoff@ menge und der Sinterungsbedingungen
erforderlich ist, wenn als Endprodukt mIkrokügelchen aus reinem Monocarbid oder
reinem Dicarbid erkalten werden sollen. Das erfiadungsgemä#e Verfahren ist Jedenfalls
geeignet zur Her stellung von Aktinidenmetallcarbiden mit einem Gehalt von bis zu
20 Gew.% Kohlenstoff, wie bereits ausgeführt wurde.
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Allgemein gesprochen besteht bei der erfindungsgemä#en Herstellung
des Aquasols der erste Schritt darin, daß
man eine alkalische Dispersion
erzeugt, in der feinteiliger Kohlenstoff in einer wässrigen Ammoniaklösung oder
einer Lösung eines ammoniakabgebenden Mittels dispergiert ist* Viele mmoniakerzeugende
Mittel sind geeignet, wobei die folgenden bevorzugt werdens Harnstoff, hexamethylentetramin,
Acetamid, Ammoniumcarbamat ad Ammoniumcyanat.
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Die alkalische Kohlenstoffdispersion kann auf besonders bequeme Weise
durch Verwendung einer Ultraschallsonde erhalten werden. Jedoch kann die Dispersion
auch durch Vermahlen oder mit Hilfe eines handelsüblichen Mischgerätes erzeugt werden0
Darüber hinaus ist eine geeignete Dispersion auch im Handel erhältlich.
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Anschließend wird eine Aktinidenmetallsalzlösung langsam zu der wässrigen
alkalaohen Kohlenstoffdispersion Zuge. fügt, , die' frisch dispergiert wurde. Dabei
bildet sich ein Aktinidenmetallniederschlag, der Kohlenstoff enthält; wenn das Ak@inidenmetall
Uran ist, dann zeigt eine Elektronenmikroaufzeichnung dieses Niederschlages einen
dichten uranoxidüberzug um einenKohlenstoffkern. wobei die Teilchengrö#e etwa 20
im Durchmesser beträgt. Dieser Niederschlag wird anschlie#end durch Zugabe kleine
Säurenmengen petisiert. Jede einbasige Säure, die den pH-Wert des aufgeschlämmten
Niederschlages auf etwa 3 bis 4 erniedrigt,
kann Verwendung finden.
Die bevorzugte Säure izt Salpetersäure. Da die zum Peptisieren des Oxids verwendete
Säuremenge von der am Peptisierungspunkt noch vorhandenen Elektrolytmenge abhängt,
ist das beste Kriteri@@ für die zu verwendende Säuremenge der pH-Wert.
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Normalerweize wird die Peptisierung bei erhöhter Temperatur, d.h.
bei etwa WO bis 100°C mindestens eine Stunde lang durchgeführt. Nach der Peptisierung
wird das Produkt einer Autoklavenbehandlung unterworfen. um die Bildung des Mischsols
zu vervollztändigen. Bei dieser Behandlung werden die Beztandteile 2 bis 30 Stunden
lang auf eine TEmperatur von 100 bis 200°C, vorzugsweise etwa 15 Stunden lang auf
eine Temperatur von etwa 120°C erhitzt.
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Das Mizchsol ist unbegrenzt ztabil, ein merkliches Ab-@etsen oder
eine Niederschlagsbildung findet nicht statt.
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Das Sol kann daher zu diesen Verfahrenszeitpunkt gelagert und erat
später weiter verwendet werden. Diese Stabilität ist schr bemerkenswert und volkomen
überraschend, wenn -n. bedenkt, daß Aktinidenmetallcarbidsole , die duroh Vermischen
eines Aktinidenmetalloxidsolz mit einer Kohlenstoffdispersion hergestellt wurden,
dazu neigen augenblicklich zu agglonerieren. In der Tat ist - daher un möglich,
Mischzole dieser letzteren Art sur Erzeugung von homogenen Mikrokügelchen in einer
Lözungamittelsäule in
der im folgenden besohriebenen Weise zu verwenden.
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Bei der Herstellung der Mikrokügelchen aus dem Aquasol besteht der
erste Schritt darin, das Sol in Kugelform in die Säule zu bringen. Das Sol wird
oben in die Säule durch eintauchende Nadeln oder ähnliche zur Erzeugung bestimmter
Tropfengrö#e geeignete Mittel injiziert. Aufgrund der Oberflächenspannung bilden
sich Tröpfchen, die durch das Lösungsmittel hindurchfallen und während des Falles
gelieren so daß aie sich im konisch geformten Unterteil der Säule ansammeln. Sie
können kontinuierlich aus dem trichterförmigen Säulenteil abgezogen werden, z.B.
durch Absaugen durch ein Rohr bzw. einen Schlauch oder durch einen Sammelabschnitt
der Säule, worauf sie vom Lösungsmittel befreit und vor dem Sintern zu hoher Dichte
getrocknet werden.
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Zur Erzielung optimaler Ergebnisse mu# das in diesem System verwendete
Lösungsmittel inert sein, darf mit Wasser praktisch nicht mischbar sein, darf keine
ungeeigneten physikalischen Eigenschaften besitzen, z.B. keine Neigung zur Bildung
von Emulsionen, und muß eine so niedri ge Dichte aufweisen, daß die Tröpfchen sich
absetzen; vorzugsweise soll die Dichte unter 1 liegen. Beispiele für geeignete Lösungsmittel
sind Äthylhexanol, Hexanol,
Butanol, höhere Alkohole, Benzol, Toluol
und andere.
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Das Lösungsmittel kann eine gewisse Aufnahmefähigkeit für Wasser besitzen,
so daß die Kügelchen beim Fell durch das Lösungsmittel dehydratisiert werden, wie
in der U.S. Patentanmeldung Serial
vom 11, April 1966 näher bo schrieben ist, Gemä# einer alternativen Ausführungsform
wird ein mit Wasser gesättigtes lösungsmittel verwendetr in dem Ammoniak gelöst
ist, um die Solkügelchen während des Falles zu gelieren. Dieses Verfahren ist in
einer U.S. Parallel-Patentanmeldung näher beschrieben (2147).
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Das Lösungsmittel kann in der Säule stehen oder kann zirkuliort werden0
Die oben erwähnten Anmeldungen beschreiben im einzelnen geeignete Vorrichtungen
und Apparatur zusammenstellungen zur Erzeugung eines weiten Bereiches von Bedingungen
zur Erzeugung von Kügelchen und zum Trocknen oder Gelieren derselben. Die Abmessungen
der Vorrich@ tungen können so gewählt werden, daß sie innerhalb der kritischen Grenzen
für angereicherte Stoffe liegen. Eine geeignete Säule für dieses Verfahren ist 2,10
m lang und hat einen Durchmesser von 7,62 cm, wobei zum Auffangen der abgesetzten
Kügelchen e;Ln trichterförmiger Boden vor gesehen ist0
Zur näheren
Erläuterung der Erfindung sollen die folgenden speziellen Beispiele dienen, auf
die Jedoch das Patentbegehren nicht beschränkt wird, Beispiel 1 Eine Uran(IV)chlorid-Lösung
mit einem Gehalt von 7,77 Gew.% Uran und einer Dichte von 1,14 g/cm3 wurde aus einer
Uranoxychloridlösung (UO2Cl2) durch Reduktion mit metallischem Uran hergestellt.
500 ml dieser Lösung wurden unter he£-tigem Rühren zu einer alkalischen Kohlenstoffdispersion
zugegeben. Bei der Kohlenstoffdispersion handelte es sich um ein im Handel erhältliches
Produkt mit einem Kohlenstoffgehalt von 22 Gew.%. 43.5 g dieser handelsüblichen
Kohlenstoffdispersion wurden vor Zugabe der Uran(IV)chlorid-Lösung mit 400 ml Wasser
und 250 ml konzentrierter Ammoniaklösung verd@nnt. Die Zugabezeit betrug etwa 1
Stunde.
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Naeh Ablauf dieser Zeit hatte sich ein dunkler Nieder-$8 t ! n Boden
des Reaktionsgefä#es angesammelt.
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Der Niederschlag wurde mit verdünnter wässriger Ammoniaklös@ng sowie
mit Wasser gewaschen und dann in einer kleinen Wassermenge aufgeschlä@@t. Salpetersäure
wurde bis zuar Erreichen eines pH-Werbes von 3,4 zugegeben und die Aufschlämmung
wurde 1,5 Stunden lang bei 100°C peptisiert? Das gebildete BB bestand aus mit Uranoxid
überzogenen
Kohlenstoffkügelchen mit einem theoretischen C:U-Verhältnis
von 5,57' Der pH-Wert des Sols wurde durch Zugabe einer geringen Menge Hexamethylentetramin
auf einen Wert von, 3,8 eingestellt, Dieses UO2-Sol wurde dann zu Mikrokügelchen
getrocknet, wobei Soltröpfchen im Gegenstrom durch eine init heißem Butanol gefüllte
Säule bei genau eingehaltener Temperatur und genau eingestelltem Wassergehalt hindurchgeschickt
wurden. Die Vorrichtung bestand aus einer 2,10 m langen Säule, deren Durchmesser
7,62 cm betrug und die mit einem konisch. verlaufenden Boden versehen war, in dem
sich die aus der Lösungsmittelmischung abgesetzten trockenen Kügelchen sa-lten.
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Das Sol wurde oben in der Mitte der Säule durch eine eintauchende
lnJektionsnadel Nr. 2r injiziert. Die Kügelohen setzten sich ab und wurden im trichterförmigen
Bodenteil der Säule gesammelt. Die getrockneten Kügelchen wurden kontinuierlich
durch ein 0,3-cm-Teflon-Rohr abge-und und in einer Falle vom u'sungsmittel befreit.
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Die Säule wurde mit einer Eingangstemperatur von 90°C und einer Ausgangstemperatur
von 63°C betrieben. Die Lösungsmittelströmung betrug 700 ml/Min. Der Wassergehalt
in
der Säule lag bei 22 Gew.%, wobei eine Wassersprühinjektion bei einer Geschwindigkeit
von 14 ml/Min. und eines Abstand von 165 cm vom oberen Ende der Säule Verwendung
fand. Als Produkt wurden vollständig kugelförmige Teilchen mit einer matten gleichmä#igen
Oberfläche erhalten. Die Analyse der "grünen" Mikrokügelchen erab ein C:U-Verhältnis
von 3,70.
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Die Kügelchen behielten ihre physikalische Form auch nach einem Sintern
unter niedrigem Druck bei Temperaturen zwischen 500 und 1800°C. Im einelnen wurde
dabei folgendes Verfahren angewendet: Nach dem Trocken wurden die XUgelchen mit
Wasserstoff behandelt, wobei zum Erreichen einer Temperatur von 500°C etwa eine
Stunde benötigt wurde. Diese Temperatur wurde n Stunden lang aufrechterhalten. Die
Kügelchon wurden dann einem Vakuum unterworfer, worbei die Temperatur in arhalb
einer halben Stunde auf 1150° C ephöhtund auf dieser Temperatur 3 Stunden lang gehalten
wurde. Nach Ablauf der 3 Stunden betrug der Druck 5 x 10-5 mm Hg. Die Temperatur
wurde innerhalb von @@@nuten au 13@0°C gesteigert und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit,
da# der Druck nicht über 5 x 10-4 mm Hg anstieg. Daraufhin wurde die Temperatur
auf 1400°C gesteigert und eine Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten bis ein
Druck
von 7 x 10.6 erreicht war. Die Endtemperatur von 17500C wird
sehr schnell erreicht und 3 Stunden lang eingehalten. Das Endvakuum lag im Bereich
von 10-7 mmHg.
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Obgleich die vorstehenden Sinterbedingungen bei diesem Beispiel Anwendung
fanden, können allgemein Abweichungen beim Verarbeiten der verschiedenen Mischungen
vorgenommen werden. Die genaue Temperatur und die erforderlichen Behandlungszeiten
müssen zweckmä#igerweise für Jede Michung bestimmt werden. Im allgemeinen kann de
Isrechnung der Sinterparameter durch einen Durchschnittsfachmann ohne weiteres vorgenommen
werden» falls die Vorbehandlung mit Wasserstorf nicht fortgelassen wird.
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Die folgenden Gleichungen mögen zur Erläuterung dienen.
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Wenn die "grünen" Mikrokügelchen von der Säule abgeszogen werden kann
deren Zusammensetzung als UO2+x #nC e YH2O wiedergegeben werden» wobei n eine bekannte
Zahl ist, die sich aus dem Kohlenstoffgehalt des Sols errechnen läßt; x und y sind
unbekannte Grö#en.
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Beim Erhitzen der Kügelchen wird zunächst das Wasser yH2O freigesetzt.
Wenn die Kügelchen anschließend unter Wasserstoff erwärmt werden, wird der stöchiometrische
Sauerstoffüberschu# reduziert :
Die Zusammensetzung der Mikrokügelchen kann nun mit UO2 # nC wiedergegeben
werden; bei Sintern wird hieraus daß gewünschte Urancarbid gebildet, wobei gleichzeitig
gasförsiges Kohlenstoffmonoxid entsteht.
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Zm allgemeinen liegt bei der Vorbehandlung unter Wasserstoff die Temperatur
fUr 2 bia 5 Stunden in einem Bereich von 300 bis 700°C. Die maximale Temperatur
beträgt etwa 1800°C. Die Gesamtsinterzeit, einschlie#lich der Vorbehandlung,, beträgt
etwa 10 bis 30 Stunden.
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Die erhaltenen Dichten näherten sich den theoretischen Werten. Nach
Durahiahntng der Sinterung in der beschriebenen Weise besaßen die als Produkt gebildeten
Kügelchen eine Dichte von 11,2, während die theoretische Dichte von reinem Uranmonocarbid
13.63 und von reinem Urandicarbid 11,68 beträgt. Eine Röntgenanalyse der Mikrokügelchen
ergab ein Verhältnis von UC2 t UC von 52 t 60 Der Gesamtkohlenstoffgehal t der gesinterten
Kügelchen lag bei 7,2 Gew.%.
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Beispiel 2 Die Arbeitsweise fUr die Herstellung des Sols gemä# Beispiel
1 wurde in allgemeinen wiederholt, wobei Jedoch 50,3 g der handelsüblichen Kohlenstoffdispersion
und
496,4 ml einer 7,79 prozentigen Uran(IV)chlorid-Lösung wie
beschrieben miteinander vermischt wurden. Nach Abschluß der Chloridzugabe wurde
die Mischung 1 Stunde lang auf Rückflu#temperatur erhitzt. Das theoretische C:U-Verhältnis
des Sols betrug 6,4. Nach der Behandlung in der Butanolsäule in der in Beispiel
1 beschriebenen Weise besaßen die"grünen" Mikrokügelchen ein e : U-Verhältnis von
4,20. Nach dem Sintern ergab die Röntgenanalyse ein UC2 : : UC-Verhältnis von 93,4.:
6,6. Die Dichte der ge sinterten Kügelchen betrug 10,5 g/cm3. Der Gesamtkohlenstoffgehalt
der gesinterten migelohen lag bei 9,4 Gew.%.
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Beispiel 3 Wach der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 1 und unter
Verwendung der gleichen Kohlenstoff- und Uranchloridmengen wie in Beispeil 2 wurde
der pH-Wert des Sols vor der Säulenbehandlung auf 3,8 eingestellt. Die Analyse der
"grünen" Kügelchen ergab ein C:U-Verhältnis von 4,17. Nach dem Sintern betrug die
Dichte 10,23, während die RöntgenmosWerte ein UC2 : UC-Verhältnis von 93,6 t 6,4
ergaben.
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Der Gesamtkohlenstoffgehalt lag bei 9,7 Gew.%.
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Nach der Arbeitsweise gemä# Beispielen 1 bis 3 wurden die in Tabelle
1 zusammengefa#ten Ergebnisse erhalten:
Tabelle 1
| Beispiel C : U - Verhältnis Gesamtkohlenstoffgehalt UC2:UC-Verhältnis |
| in den gesinterten in den gesinterten |
| im Sol in den grünen Kügelchen Kügelchen *) |
| Kügelchen |
| 4 3,95 4,1 8,8 90,4 : 7,1 |
| 5 4,28 4,3 9,4 91,2 : 7,5 |
| 6 4,2 4,3 9,7 89,7 : 6,3 |
| 7 4,5 4,5 10,37 92,4 : 5,1 |
| 8 4,7 4,7 12,37 90,4 : 4,7 |
| @ 4,9 4,9 13,19 94,2 : 3,4 |
*) Der Unterschied zeischen der Summe der gefundenen UC2-und UC-Gewichte und dem
Wert 100 ist das Gewicht an freiem Kohlenstoff in den gesinterten Mikrokügelchen.