DE1923212C3

DE1923212C3 - Vorrichtung zum Auslösen einer exothermen Reaktion

Info

Publication number: DE1923212C3
Application number: DE1923212A
Authority: DE
Inventors: Jean Sevres Meneret (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1968-05-09
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1974-01-31
Also published as: SE364314B; LU58589A1; BE732698A; DE1923212B2; IL32185A0; DE1923212A1; GB1253148A; IL32185A; NL6907004A; CH507735A; ES366899A1; FR1589063A; US3664651A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auslösen einer exothermen Reaktion in einer Reaktionsmasse in einem geschlossenen Reaktionsgefäß, welche einen im Gefäß oberhalb der Reakiioiisniassj durch eine Haltevorrichtung losbar gehaltenen Fallkörper aus einem hochfeuerfesten Material und eine Heizvorrichtung zum Erhitzen desselben auf die Ziindtemperatur der Reaktion aufweist.

Die Vorrichtung ist besonders anwendbar zum Zünden von calciotliermischen oder mag,;esiothernii sehen Reaktionen bei Herstellung von metallischem L'ran oder Plutonium.

ίο Bekanntlich werden reines metallisches Uran und Plutonium im allgemeinen durch Caleiothermie oder Miignesiothermie aus ihren jeweiligen Fluoriden hergestellt. Beispielsweise im Fall der Caleiothermie wird das Fluorid mit dem Calcium gemischt und di.· so erhaltene Reaktionsmischung nach Einfüllen i:i einen »eei»neten Tiegel unter einem verringerten Druck um Inertgas auf eine zum Auslösen der Renk tion üciuiüeiide Temperatur gebracht. Die Reaktion führt' zur Bildung von Flußspat (Fluorit), al-Sehlacke während das geschmolzene Metall sich am Boden des Tiegels sammelt. Die Reaktion ist Mark exothermisch und kann bereits durch ein örtliche-Erhitzen gezündet werden.

Das Erhitzen der Reaktionsmischung erfolgt häufin mitteis einer den Tiegel umgebenden Spule. Hin. solche Vorrichtung benötigt einen sehr erheblichen Energieaufwand, von dem ein großer Teil ungenutzt bleibt, bevor die Reaktion zündet. Notwendigerweise werden der Tiegel sowie im übrigen auch die ihn im allgemeinen umgebenden Schutzvorrich imyen gleichzeitig mit der Reaktionsmischung vorgeheizt. die von der Reaktion entwickelte Wärme führt dann zu einer zusätzlichen Temperaturerhöhung, welche den Tiegel und die Schutzeinrichtungen beschädigen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist daß sie eine komplizierte, ko.-'-spielige und sperrige Anlage erfordert. Außerdem ermöglicht sie keine gc naue Konttolle der im Moment des Zündens der Re aktion erhaltenen Temperatur.

Einige dieser Nachteile können in bekannter Weise dadurch vermieden werden, daß im Inneren des Reaktionsgemisches selbst ein von außerhalb der Vorrichtung mit Strom versorgter Heizwiderstand angeordnet wird. Man erreicht so eine örtliche Erwärniung. welche eine bessere Festlegung der Temperatur bei Reaktionsbeginn ermöglicht. Dagegen besitzt diese Vorrichtung den Nachteil, in das Reaktionsuemi.sch ein Fremdmetall einzuführen, das die Reinheit des erhaltenen Produkts beeinträchtig!.

I an die Gegenwart einer solchen Verunreinigung zu vermeiden, ist es ferner bekannt, in die Reaktionsmassc selbst eine geringe Menge eines Gemisches der gleichen Zusammensetzung einzubringen, dessen Reaktion zuvor gezündet wurde. Zum Zünden dient eine komplizierte mechanische Schlagbolzenanlage, die nicht genügend betriebssicher ist. Außerdem ist die erreichte Temperatur schwierig festzulegen (s. schweizerische Patentschrift 384 550).

Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung zum Auslösen einer exothermen Reaktion geschaffen werden, die einfach aufgebaut ist. einen geringen Raumbedarf hat. betriebssicher ist und bei leicht zu überwachender und gegebenenfalls automalisch zu regelnder Betriebsweise die genaue Einhaltung einer bestimmten Zündtemperatur der Reaktion ohne Verunreinigung der Reaktionsmasse ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art, wie aus »Journal of

the_ American Chemical Society <. M) (I⁴JOS, S. ThA. 765) bekannt, die erlindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist. daß der Fallkörper aus einem reaktioiivneutralen Material, vorzugsweise von uUicher Art wie ein Produkt der Reaktion, besteht und die Halte- λ Vorrichtung ein llalieelement aufweist, das aus einem bei der Zündtemp-.ratur schmelzenden Material besteht.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindunsi ergehen sich aus den Unieransprüchen. υ

Gegenüber der eingangs genannten Vorrichtung, bei der die Auslösung des Fallkörpers mechanisch von Hand erfolgen muß. und gegenüber der genannten komplizierten Vorrichtung liegt ein wesentlicher Vorteil der erfindiingsgemäßen Vorrichtung darin. daß der Fallkörper von selbst genau bei Erreichen einer exakt vorher bestimmten Temperatur in die Reaktionsmasse fallt. Außerdem bietet die erl'indungsgemäße Vorrichtung den Vorteil eines nur unwesentlichen Energieverbrauchs und einer Vermeidung der Erhitzung des Tiegels uiv. der gegebenenfalls vorhandenen Schutzeinrichtungen vor der Reaktion. Außerdem kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fallkörper aus einem Material bestehen, das ein Produkt der Reaktion ist. wodurch in einjegliche Verunreinigung der HeiiUmM-n
fachster Weise vermieden wird.

Die Erfindung wird erläutert durch die tolyuinlc Beschreibung von nur als Beispiele angegebenen besonderen Auslührungslormen der Erfindung. Die Beschreibung be/iehl sich auf die Fig. I und 2. Hierin zeigt

Fig. I einen senkrechten Schnitt einer ernten \u>tiihrungslorm der Vorrichtung im Ausschnitt.

F ig. 2 eine zweite Ausfiihrungslorin der Vorrichtung im Schnitt.

Bei den beschriebenen Ausführuiigslormcu wird die Ertindun» angewandt /um Zünden der Reaktion bei der Herstellung von metallischem l'ran nder Polonium aus den Fluoriden durch Calciotherniie. Die im Tiegel I im Inneren einer unter einem Teildruck von Inertgas (Argon) stehenden Kammer befindliche Reaktionsmasse besteht aus einem Gemisch von Uran- oder Plutoniumlluori'! mil Calcium.

Die Vorrichtung der Fia. 1 besitzt als Fallkörper eine Kugel 2. die im Inneren eines Heizölen-. 5 an einer in diesem Fall aus einem einfachen Metalldraht 4 bestehenden Haltestange aufgehängt ist. Das untere Ende des Ofens 5 ist durch ein Führungsrohr 6 mit dem Deckel 7 des Tieuels verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auslösen einer exothermen Reaktion in einer Reaktionsmassc in einem geschlossenen Reaktionsgefäß, welche einen im Gefäß oberhalb tier Reakiionsmas'se durch eine Haltevorrichtung lösbar gehaltenen Fallkörper aus einem hochieuerfesten Material und ^eine Heizvorrichtung zum Erhitzen desselben auf die Zündtemperatur der Reaktion aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fallkörper (2, 30) aus einem reaktionsneiilralen Material, vorzugsweise von gleicher Art wie ein Produkt der Reaktion, besteht und die Haltevorrichtung ein Halteelement (15, 38) aufweist, das aus einem bei der Zündtemperatur schmelzenden Material besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Haltestange (4, 31) aulweist, an der der Fallkörper (2, 30) durch das Halteelement (15. 38) gehallen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (2) auf der Haltestange (4) verschiebbar gehalten ist und das Halteelement aus einer auf dem Ende der Halte- -stange sitzenden Anschlagscheibe (15) besteht.

4. Vopxhtung nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Halteeiement <38) aus einem Metalldrahtabschnitt besteht, der um einen Teil (36) des Fallkörpers (30) eine Schlinge bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (15. 38) zum Schutz vor einer rascheren Erhitzung als der Fallkörper (2. 30) in einer an der Unterseite des Fallkörpers ausgebildeten Ausnehmung (16) angeordnet ist.

f). Vorrichtung nach einem der AnsprücK· I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte\orrichtung mit einer automatischen Regelvorrichtung der Heizvorrichtung in Wirkverbindung •steht, welche die Heizung beim Fall des Fallkörpers abschaltet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestangc (4) an den beweglichen Arm eines Kontakts (17) zur automatischen Regelung der Heizvorrichtung (5, 8) angehängt ist und der Kontakt während des Erhitzens des Fallkörpers (2) durch dessen Gewicht geschlossen gehalten ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldrahtabschnitt (38) in einen Relaiskreis (40) zur Regelung der Heizvorrichtung (33) so eingeschaltet ist, daß die Unterbrechung des Kreises durch Schmelzen des Metalldrahts das Abschalten der Heizung bewirkt.

9. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche I bis H mit einem Fallkörper aus Fluorit zur calcio- oder magnesiothcrmischen Herstellung von Uran oder Plutonium aus deren Fluoriden.