DE1792639C3 - Process for the preparation of spherical particles of a hydroxide gel from the Actimden - Google Patents
Process for the preparation of spherical particles of a hydroxide gel from the ActimdenInfo
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Description
1.7 und 2,1 Mol kg liegt und diese Mischung in ser nicht oder nur sehr begrenzt mischbr. en FIu-Mg-1.7 and 2.1 mol kg is and this mixture is not or only very limited mischbr in water. en FIu-Mg-
die mit Wasser nichi oder nur beschränkt misch- 25 keit eine in größerem Ausmaß mit Wasser mischbarethose that cannot be mixed with water, or only mixed to a limited extent, are miscible with water to a greater extent
bare Flüssigkeit bei einer Flüssigkeit zwischen Flüssigkeit verwandt, dem Sol Gelierhilfen in Formbare liquid related to a liquid between liquid, the sol gelling aid in the form
80 und 90 C dispergiert wird, wobei die Dichte von Verbindungen, die in der Hitze Ammoniak ab80 and 90 C is dispersed, the density of compounds falling in the heat of ammonia
der Mischung der Ammoniak-Donatorenlösung neben, zugegeben und mit einer Metalloxydkonzenthe mixture of the ammonia donor solution next to, added and with a metal oxide concentrate
mit dem Hydrowdsol der Actiniden /.wischen tration gearbeitet, die eine obere Grenze von 500 g 1worked with the hydrowdsol of the actinides /.wischen tration, which has an upper limit of 500 g 1
1.7 und 2.0 gern' und die der mit Wasser nicht 30 nicht überschreitet.1.7 and 2.0 like 'and that with water does not exceed 30.
oder nur beschränkt mischbaren Flüssigkeit zwi- Alle diese bekannten Verfahren weisen jedoch denor only limited miscible liquid between All these known methods, however, have the
sehen 1.4 und l.ftgcnv1 liegt, und die Flüssigkeit Nachteil auf, daß die nach diesem Verfahren 1.,-rgt.-see 1.4 and l.ftgcnv 1 , and the liquid has the disadvantage that the 1., - rgt.-
eine Grenzflächenspannung bezüglich Wasser stellten Teilchen einen /u geringen Durchmesser au!-an interfacial tension with respect to water, particles have a / u small diameter! -
aufweist, die bei Betriebstemperatur wenigstens weisen, um sie /ur Verwendung als Reaktorbrenn-has, which at operating temperature at least point to them / ur use as a reactor combustion
30 dyn'cm beträgt. 35 stoff weiterzuverarbeiten. Die für einen solchen Ver-30 dyn'cm. 35 fabric to be further processed. For such a
2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch ge- wenduncszweck benötigten kugelförmigen Gellenkennzeichnet, daß die mit Wasser nicht oder nur dien müssen einen Durchmesser aufweisen, der zwibeschränkt mischbare Flüssigkeit Tetrachloräthan sehen 3 und 6 mm liegt. Teilchen mit einem solchen oder Tetrachloräthylen ist. Durchmesser sind nach dem bekannten Verfahren2. The method as claimed in claim I. that those with water not or only have to have a diameter that is between two limits Miscible liquid tetrachloroethane see 3 and 6 mm. Particle with such a or tetrachlorethylene. Diameters are according to the known method
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch 40 nicht herstellbar.3. The method according to claim I or 2. thereby 40 cannot be produced.
gekennzeichnet, daß der verwendete Ammoniak- Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegendecharacterized in that the ammonia used is therefore that of the invention
Donalor ein Gemisch aus einer Hexamethylen- Aufuübe. ein Verfahren zu entwickeln, mit dem ku-Donalor a mixture of a hexamethylene brew. to develop a process with which
tetraminlösung und einer Harnstofflösung ist. gelförmige Teilchen eines Hydroxydgels der Actinidentetramine solution and a urea solution. gel-like particles of a hydroxide gel of the actinides
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch yj- hergestellt werden können, die einen Durchmesser kennzeichnet, daß der Hexamethylentctramingc- 45 zwischen 3 und 6 mm aufweisen4. The method according to claim 3, thereby yj- can be produced that have a diameter indicates that the hexamethylene tetramine 45 between 3 and 6 mm
halt und der Harnstoffgehalt jeder der verwen- Die bei dem crfindungsgemäße·! Verfahren crgrif-stop and the urea content of each of the Procedure crgrif-
deten Lösungen zwischen 1 und 2 Mol/l liegt. fenen Maßnahmen zur Lösung dieser Aufgabe bestc-deten solutions is between 1 and 2 mol / l. the best possible measures to solve this problem.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der hen darin, daß zur Herstellung von Teilchen mit vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- einem Durchmesser zwischen 3 und 6 mm eine Lözeichnet, daß 0,8 ml einer Lösung von annähernd 50 sung von einem oder mehreren Ammoniak-Donatol.5molarer Konzentration sowohl des Hexame- ren bei einer Temperatur von 10 C oder darunter thylcnletramins als auch des Harnstoffs für je mit einem Hydroxydsol der Actiniden gemischt wird, weils 10 g des Sols mit einem Gehalt von unge- wobei die Konzentration des Actinidenmetalls zwifähr 2 Mol kg an Actinidenmetall zugegeben wer- sehen 1,7 und 2,1 Mol/kg liegt und diese Mischung den 55 in die mit Wasser nicht oder nur beschränkt mischbare Flüssigkeit bei einer Temperatur zwischen 80 und 90° C dispergiert wird, wobei die Dichte der Mi-5. The method according to one or more of the hen therein that for the production of particles with preceding claims, characterized by a diameter between 3 and 6 mm, that 0.8 ml of a solution of approximately 50 solution of one or more ammonia Donatol.5molarer Concentration of both the hexamer at a temperature of 10 C or below thylcnletramins and urea are each mixed with a hydroxide sol of the actinides, because 10 g of the sol with a content of approx 2 mol kg of actinide metal are added see 1.7 and 2.1 mol / kg and this mixture the 55 in the not or only partially miscible with water Liquid is dispersed at a temperature between 80 and 90 ° C, the density of the mi
schung der Ammoniak-Donatorenlös,ung mit dem Hydroxy dsol der Actiniden zwischen 1,7 und 2,0 g/cm1 60 und die der mit Wasser nicht oder nur beschränkt mischbaren Flüssigkeit zwischen 1,4 und 1,6 g/cm3 liegt, und die Flüssigkeit eine GrenzflächenspannungThe mixture of the ammonia donor solution with the hydroxydsol of the actinides is between 1.7 and 2.0 g / cm 1 60 and that of the liquid, which is immiscible or only partially miscible with water, is between 1.4 and 1.6 g / cm 3 , and the liquid has an interfacial tension
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- bezüglich Wasser aufweist, die bei Betriebstemperalen
von kugelförmigen Teilchen eines Hydroxydgels tür wenigstens 30 dyn/cm beträgt,
der Actiniden, die zur Verwendung als Reaktor- 65 Es hat sich gezeigt, daß beim Ausgießen des Sols
brennstoff durch eine thermische Behandlung in ku- unter die Oberfläche der gelbildenden Flüssigkeit ein
gelförmige Oxyd- oder Carbidteilchen umgewandelt Sol mit einer höheren als der erfindungsgemäßen
werden, bei dem ein Hydroxydsol der Actiniden. dem Actiniden-Mctallkonzentration zu einer zu geringenThe invention relates to a process for the production of water which, at operating temperatures of spherical particles of a hydroxide gel, is at least 30 dynes / cm,
the actinides, which are used as a reactor- 65 It has been shown that when the sol fuel is poured through a thermal treatment in ku- under the surface of the gel-forming liquid, a gel-like oxide or carbide particles are converted with a sol higher than that according to the invention, in which a hydroxide sol of the actinides. the actinide metal concentration is too low
i 792 639i 792 639
Teilchengröße führt. Eine niedrigere Actiniden-Metalükonzentration ergibt zwar größere Tropfen, die jedoch eine weitaus größere Schrumpfung aufweisen, so daß die erforderliche Teilchengröße ebenfalls nicht erreicht wird.Particle size leads. A lower actinide metal concentration results in larger droplets, which, however, show a much greater shrinkage, so that the required particle size is also not achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist daher den Vorteil auf, daß mit ihm große Gelteilchen mit einem Durchmesser zwischen 3 und 6 mm hergestellt werden können.The inventive method therefore has the The advantage that large gel particles with a diameter between 3 and 6 mm can be produced with it be able.
Geeignete, mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeiten, die den Erfordernissen des spezifischen Gewichts und der hohen Grenzflächenspannung bezüglich Wasser genügen, sind unter anderem Teirachloräthan und Tetrachloräthylen.Suitable liquids immiscible with water that meet the requirements of the specific gravity and the high interfacial tension with respect to water are, inter alia, teirachloroethane and tetrachlorethylene.
Als Ammoniak-Donator kann ein Gemisch aus einer Hexamethylentetraminlösung und einer Harnstofflösung verwandt werden.A mixture of a hexamethylenetetramine solution and a urea solution can be used as the ammonia donor be used.
Vorzuts veise liegen der Hexamethylentetramingehalt und der Harnstoffgehali jeder der verwandten Lösungen zwischen 1 und 2 Mol/l.The hexamethylenetetramine content and the urea content of each of the relatives are preferable Solutions between 1 and 2 mol / l.
Es ergab sich, daß die Kombination dieser beiden Ammoniak-Donatoren zu einer genügend langen Haltezeit des Sols nach dem Mischen als auch zu einer lusreichend schnellen Gelbildung führt.It was found that the combination of these two ammonia donors to a sufficiently long Holding time of the sol after mixing as well as leads to a sufficiently rapid gel formation.
Durch Zusetzen von 0,8 ml einer Lösung mit einer l,5molaren Konzentration von sowohl Hexamethylentetramin als auch Harnstoff für jeweils 10 g eines Sols der Actinides mit einer Konzentration von 2 Molkg können sofort große Teilchen erzielt werden.By adding 0.8 ml of a solution with a 1.5 molar concentration of both hexamethylenetetramine as well as urea for each 10 g of a sol of the Actinides with a concentration of 2 mol kg large particles can be obtained immediately.
Bei der Verwendung on Te'.rachloräthyien als gelbildende Flüssigkeit hat sich beispielsweise eine Temperatur zwischen 88 u; J 90 C als zweckdienlich für die Gclbildung erwiesen. Dieses knnn mit dem Vorhandensein eines azeotropen Uemisches von Tetrachloräthylen und Wasser (Zusammensetzung 17,2 Gewichtsprozent H.>O und 82,8 Gewichtsprozent C2Cl4, Siedepunkt 88.5 C) in Beziehung gesetzt werden.When using Te'.rachloräthyien as a gel-forming liquid, for example, a temperature between 88 u; J 90 C proved to be useful for formation of gels. This can be related to the presence of an azeotropic mixture of tetrachlorethylene and water (composition 17.2 percent by weight H.> O and 82.8 percent by weight C 2 Cl 4 , boiling point 88.5 C).
An Hand der nachstehenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung weiter erläutert.The present invention is further illustrated by the following examples.
Beispiel 1 behandelt die Gelbildung eines gemischten Thomim-Uran-Hydro\yd-Sols (86 Molprozent Thorium und 14 Molprozent Uran Vl).Example 1 deals with the gel formation of a mixed Thomim-uranium-Hydro \ yd-Sol (86 mole percent Thorium and 14 mole percent uranium Vl).
Beispiel 2 behandelt die Gelbildung eines vierwertigen Uran-Hydroxyd-Sols.Example 2 deals with the gelation of a tetravalent Uranium hydroxide sols.
Beispiel 3 behandelt die Gelbildung eines Thorium-Uran-Hydroxyd-Sols (86 Molprozent Thorium und 14 Molprozent Uran VI) mit KohlenstoffExample 3 deals with the gelation of a thorium uranium hydroxide sol (86 mole percent thorium and 14 mole percent uranium VI) with carbon
Eine Menge von 10 g eines Thorium-Uran-Hydroxyd-Sols (86 Molprozent Thorium, 14 Molprozent Uran VI) mit einer Konzentration von 2 Mol/kg wird in Eis gekühlt. Danach werden 0,8 ml einer Hexamethylentetramin-Harnstoffiösung zugesetzt. Diese Lösung enthält 216 g Hexamethylentetramin und 88 g Harnstoff/Liter.A quantity of 10 g of a thorium uranium hydroxide sol (86 mol percent thorium, 14 mol percent uranium VI) with a concentration of 2 mol / kg is cooled in ice. Then 0.8 ml added to a hexamethylenetetramine urea solution. This solution contains 216 g of hexamethylenetetramine and 88 g of urea / liter.
Die Mischung des Sols und der Ammoniak-Donatorlösung wird dann unter die Flüssigkeitsoberfläche in der gewünschten Tropfenverteilung in einem Behälter für die Gelbildung, der Tetrachlorethylen bei 900C enthält, dispers verteilt. Die Dispergierung wird vorzugsweise dadurch bewirkt, daß von Zerstäubern einzelne Tröpfchen verspritzt werden.The mixture of the sol and the ammonia donor solution is then contains below the liquid surface in the desired droplet distribution in a container for the gelation of tetrachlorethylene at 90 0 C, distributed dispersely. The dispersion is preferably effected by spraying individual droplets from atomizers.
Die Solmenge, üie mit dieser Ammoniak-Donator-The amount of brine produced with this ammonia donor
menge gemischt wird, muß in Tetrachloräthylen innerhalb 6 Minuten dispergiert werden. Nach einer längeren Wartezeit ist die Mischung zu viskos, so daß die Dispergierung in Tropfen unmöglich wird.amount is mixed, must be dispersed in tetrachlorethylene within 6 minutes. After a If the waiting time is longer, the mixture is too viscous so that it cannot be dispersed in drops.
Nach der Dispergierung ist die äußere Haut der Tropfen innerhalb 10 Sekunden ausreichend hart ίο geworden, um die Adhäsion der Tropfen aneinander zu verhindern.After dispersion, the outer skin of the drops is sufficiently hard within 10 seconds ίο to prevent the drops from adhering to one another.
Für die völlige Gelbildung ist eine Verweilzeit von ungefähr 20 Minuten bei der gegebenen Temperatur erforderlich.A residence time of approximately 20 minutes at the given temperature is required for complete gel formation necessary.
Das von den Soltropfen während der Gelbildung ausgetriebene Wasser schwimmt auf der Tetrachloräthylenschicht, wo es im weiteren Verlauf des Gelbildungsprozesses verdampft.The water expelled by the brine droplets during gel formation floats on the tetrachlorethylene layer, where it evaporates in the further course of the gelation process.
Nach der Gelbildung in dem Gelbildungsbehälter ao werden die Gelkugelchen aus dem Behälter entfernt, und nachdem sie auf Zimmertemperatur abgekühlt sind, werden sie mit CCl4 gespült. Danach werden die Kügelchen mit einer wäßrigen, 1 molaren Ammoniaklösung ausgewaschen. Die Verweilzeit in der AmmoniaklÖNuhg beträgt ungefähr eine halbe Stunde.After gel formation in the gel formation container ao, the gel spheres are removed from the container and, after cooling to room temperature, they are rinsed with CCl 4. The beads are then washed out with an aqueous, 1 molar ammonia solution. The dwell time in the AmmoniaklÖNuhg is about half an hour.
Nach dem Abfiltrieren können die Kügelchen 1 Stunde in Lufr ausdampfen.After filtering off, the beads are allowed to evaporate in air for 1 hour.
Schließlich wurden die Kügelchen bei 70 C bis zu eiviem maximalen Feuchtegehalt von ungefähr 2.5 "0 getrocknet.Finally, the beads were kept at 70 ° C to a maximum moisture content of approximately 2.5 "0 dried.
Anstatt eines gemischten Thorium-Uran-Hydroxyd-SoIs wird in diesem Falle das Gel aus einem vierwertigen Uranhydroxydsol mit einer Konzentration von 2 Mol kg gebildet. D'e weiteren Reaktionsbedingungen sind praktisch die gleichen wie in Beispiel 1.Instead of a mixed thorium-uranium-hydroxide sol, in this case the gel is made from a tetravalent one Uranium hydroxide sol with a concentration of 2 mol kg is formed. D'e further reaction conditions are practically the same as in Example 1.
Zusätzlich zum Mischen von Kohlenstoff mit Thorium-Uran-Hydroxyd-Sol sind die Reaktionsbedingungen praktisch die gleichen wie in Beispiel 1, mit Ausnahme der erforderlichen Verweilzeit für die vollkommene Gelbildung und der maximalen zulässigen Feuchte nach dem Trocknen.In addition to mixing carbon with thorium uranium hydroxide sol, the reaction conditions are practically the same as in Example 1, with the exception of the residence time required for complete gel formation and the maximum allowable Humidity after drying.
Für die vollkommene Gelbildung im Falle eines mit Kohlenstoff gemischten Sols ist eine Verweilzeit von ungefähr 10 Minuten ausreichend. Die maximale, zulässige Feuchte ist dann in diesem Falle ungefähr 3,5 1Vn.A residence time of approximately 10 minutes is sufficient for complete gel formation in the case of a sol mixed with carbon. The maximum permissible humidity in this case is approximately 3.5 1 Vn.
Nachstehend wird das Mischen eines Thorium-Uran-Hydroxyd-Sols mit Kohlenstoff beschrieben.The following is the mixing of a thorium uranium hydroxide sol described with carbon.
Eine Menge von 100 g Thorium-Uran-Hydroxyd-Sol (86 Molprozent Thorium und 14 Molprozenl Uran VI) mit einer Konzentration von 2 Mol/kg wird mit 9,5 g Kohlenstoff gemischt. Um die Enddichte für die Gelbildung auf einen Wert zwischen 1,8 und 1,9 zu bringen, wird eine Menge von 5 ml Wasser zugesetzt. Die erzielte Mischung wird dann in einer Turbula-Mischer-Schüttelmaschine geschüttelt.A quantity of 100 g thorium uranium hydroxide sol (86 mol percent thorium and 14 mol percent Uranium VI) with a concentration of 2 mol / kg is mixed with 9.5 g of carbon. To the final density To bring the gel formation to a value between 1.8 and 1.9, an amount of 5 ml of water is used added. The resulting mixture is then shaken in a Turbula mixer-shaker.
Die Einschränkung der Feuchtigkeit ist notwendig, um Fehler, wie Sprünge und Risse in den Kügelchen während einer Sinterbehandlung, zu vermeiden.The restriction of humidity is necessary to avoid defects such as cracks and tears in the globules during a sintering treatment.
Claims (1)
schränkt mischbare Flüssigkeit, die eine größere Dabei erfr' :t bei dem Verfahren gemäß der fran-in a pot that does not or cannot be solidified to form a gel with water,
Liquid which is miscible to a limited extent and which requires a larger amount of water when using the method
H\dro\ydsol der Actiniden gemischt wird, wobei Bei dem in der französischen Patentschrift 476 41^)Temperature of 10 C or below with a ten, to dewater, and thus to gel.
H \ dro \ ydsol of the actinides is mixed, with the case in the French patent 476 4 1 ^)
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |