DE2147705C2

DE2147705C2 - Verfahren zur Herstellung einer urandioxidreichen Zusammensetzung

Info

Publication number: DE2147705C2
Application number: DE2147705A
Authority: DE
Inventors: Abdul Gaffar Dada; William Roger de San Jose Calif. Hollander
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-10-02
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1985-11-28
Also published as: ES395597A1; FR2109933A5; SE384359B; GB1325804A; CA957131A; JPS5124998B1; BE773352A; US3796672A; CH575885A5; NL7113554A; DE2147705A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer urandloxidreichen Zusammensetzung durch Verbrennen von Uranhexafluorld mit einem sauerstoffhaltigen oxidierenden und einem reduzierenden Gas In einer Reaktionszone, wobei ein Teil der gasförmigen Reaktanten getrennt durch ein abschirmendes Gas In die Reaktionszone eingeleitet und das gebildete urandloxidrelche Pulver gesammelt wird.

Ein solches Verfahren 1st in der US-PS 32 60 575 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren sind die aur diese Welse zeitweilig voneinander getrennten gasförmigen Reaktanten zum einen Uranhexafluorld und zum anderen ein Gemisch aus einem oxidierenden und einem reduzierenden Gas, nämlich Wasserstoff und Sauerstoff oder Wasserdampf. Diese Mischung von oxidierendem und reduzierendem Gas 1st Im Falle der Verwendung von Sauerstoff als oxidierendem Gas sehr explosionsgefährdet. Dies führt bei dem Verfahren nach dieser US-PS zwingend zu einem unterhalb von 20 Torr einzuhaltenden Druck Im Reaktionsgefäß. Ein Verfahren, das nur bei einem Druck unterhalb von 20 Torr ausgeführt werden kann, erfordert einen größeren apparativen Aufwand. So kann das Produkt nur bedingt durch einfaches Filtrieren aus dem Gasstrom abgetrennt werden, well bei einem Verfahren, das bei maximal 20 Torr arbeitet, ein häufiges Unterbrechen des Verfahrens notwendig ist, um die Filter zu reinigen oder auszutauschen, da der Druckabfall von 20 Torr sehr schnell erreicht 1st.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß es auch bei höheren Drucken ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Uranhexafluorld Im Gemisch mit dem oxidierenden Gas durch ein abschirmendes Gas getrennt vom reduzierenden Gas In die Reaktionszone leitet.

Durch die zeitweilige Trennung von oxidierendem und reduzierendem Gas mittels des abschirmenden Gases wird nicht nur die Explosionsgefahr beseitigt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren mit den sich daraus ergebenden Vorteilen auch bei höheren Drucken als das bekannte Verfahren ausgeführt werden kann, sondern die Verbrennung erfolgt auch an einer Stelle, die von dem Einlaß, der für die Einführung des Gasgemisches In die Reaktionszone benutzt wird, entfernt Hegt, so daß sich an der Mündung des Einlasses weder feste Produkte

so ansammeln und den Einlaß verstopfen noch Wasserdampf kondensiert, der die Verstopfung begünstigt. Vielmehr trennt das abschirmende Gas den erstsn gasförmigen Reaktanten aus UF₆ und oxidierendem Gas und den zweiten gasförmigen Reaktanten aus reduzierendem Gas zeitweilig voneinander und verhindert so zeitweilig eine wesentliche Durchmischung und Reaktion der gasförmigen Reaktanten miteinander, bis sich die Reaktanten von dem Einlaß wegbewegt haben. Damit Ist auch der Nachteil d«s Verfahrens nach der japanischen Patentschrift Nr. 10 095 (1966) überwunden, bei dem sich die festen Reaktionsprodukte auf der Einlaßöffnung absetzen und diese verstopfen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet eine Verbrennung in einer aktiven Flamme nach der folgenden scheinbaren Reaktionsgleichung (1) statt:

(1) UF₆(g) + H₂(Überschuß) + O₂(Überschuß) _Flamme UO₂(fest) + 6HF(g) + restl. H₂CHg)

Obwohl der Mechanismus dieser Reaktion z. Zt. nicht genau bekannt Ist, ist es möglich, daß die Reaktion mittels der freien Radikale, die In der Flamme gebildet werden, als Reaktanten erfolgt. In jedem Falle läuft die Reaktion schnell ab und erzeugt ein tellchenförmiges urandioxidrelches Produkt.
f>5 Es ist zu betonen, daß die vorstehende Reakion in keiner Weise chemisch vergleichbar ist mit einer einfachen

Hydrolysereaktion, wie beispielsweise der Hydrolyse von Siliziumtetrachlorid (Si Cl₄ + H₂O »SiO₂ +

4 HCl) oder einer einfachen Reaktion, wie der Reduktion von Uranylfluorid zu Urandioxid (UO₂F₂ ,„ + H₂ ► UO₂(S) + 2HF).

Theoretisch aufgestellte Gleichungen einer Reduk ions-Hydrolyse mit freien Radikalen für die Umwandlung von Uranhexafluorld In Urandioxid sind nachstehend aufgeführt, wobei ein Punkt nach einem chemischen Symbol ein freies Radikal bedeutet:

(2) H · + UF₆ >UF₅ · + HF (Reduktion)

(3) UF₅ · + H₂ "UF₃ - + 2 HF (Reduktion)

(4) UF₃ - + H₂O * UOF · + 2HJ⁷ (Hydrolyse)

(5) UOF · + H₂ * UOH · + HF (Reduktion)

(6) UOH-+H₂O * UO₂ + H₂ + H-

Der cyclische Charakter dieser postulierten kombinierten Reduktion und Hydrolyse und auch die Innewohnende Fähigkeit der Reaktion zur Selbsterhaltung wird gestützt durch die Tatsache, daß das freie Wasserstoffradikal der Gleichung (6) für das einströmende Uranhexafluorid der Reaktion (2) zur Verfügung steht.

Die vorstehende Reaktionsfolge stellt lediglich eine mögliche Erklärung des Mechanismus der Umwandlung von Uranhexafluorid in Urandioxid bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dar.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfoigend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

Die F1 g. 1 und 2 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht des oberen Teils eines für das Verfahren nach der Erfindung verwendeten Reaktors;

die F1 g. 3 und 4 eine Draufsicht bzw. eine Seltenansicht des oberen Teils eines anderen Reaktors, der für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, und

FI g. S eine Seitenansicht eines weiteren für das Verfahren der Erfindung verwendbaren Reaktors.

In den Flg. 1 und 2 ist der Reaktor allgemein mit 10 bezeichnet. In der Ausführungsform werden die beiden in dem Deckel 12 durch Dichtungen 42 abgedichteten Rohre 11 dazu verwendet, ein reduzierendes Gas der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, dlssoziiertem Ammoniak und Gemischen derselben in die Reaktionszone 18 einzuleiten. Der Deckel 12 bildet zusammen mit üem Gefäß 13 eine gute Abdichtung. Der Deckel 12 weist einen Einlaß aus konzentrischen Rohren 14 und 15 auf, wobei das Rohr 14 durch die Dichtung 41 in dem Deckel 12 abgedichtet ist. Das Rohr 14 mit dem größeren Durchmesser erstreckt sich um die Entfernung rf welter in die Reaktlonszone 18 hinein als das Rohr 15. Das Rohr 15 1st an einem Punkt außerhalb des Reaktors IO In dem Rohr 14 durch die Dichtung 17 abgedichtet. Die Zündvorrichtung 16 1st zur Auslösung der Reaktion vorgesehen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein kontinuierlicher Strom des reduzierenden Gases während der gesamten Reaktion mit einer hinreichenden Zuflußmenge aufrechterhalten, so daß in der Reaktlonszone 18 eine stark reduzierende Atmosphäre beibehalten wird. Durch das Rohr 14 wird in Richtung der Pfeile ein abschirmendes Gas In die Reaktlonszone 18 eingeleitet und ein Gemisch der gasförmigen Reaktanlen Uranhexafluorid und sauerstoffhaltlges oxidierendes Gas wird der Reaktlonszone 18 durch das Rohr 15 in Richtung des Pfeils zugeführt. Die Strömung der Gase In den Rohren 14 und 15 geschieht In der Weise, daß das abschirmende Gas Im Rohr 14 die gasförmigen Reaktanten Im Rohr 15 umgibt, wenn die Gase in die Reaktionszone 18 eintreten. Das abschirmende Gas schirat das Gemisch aus Uranhexafluorid und oxidierendem Gas während einer ausreichenden Zelt vor dem reduzierenden Gas ab, so daß die Grenze des Beginns oder der Auslosung der Reaktionsflamme in der Reaktlonszone 18 von dem durch die Rohre 14 und 15 gebildeten Einlaß entfernt wird. (Dies wird auch eine abgehobene Flamme genannt.) Die Reaktion führt zu einer hellen orangefarbenen Flamme.

Bei der Durchführung des Verfahrens in der Vorrichtung nach den F1 g. 1 und 2 wird es bevorzugt, das Verfahren mit einer auf eine Temperatur von mindestens etwa 10O⁰C vorgeheizten Reaktionszone zu beginnen, um die Kondensation von Wasserdampf in der Reaktionszone zu verhindern. Dies verhindert eine Ansammlung der urandloxidreichen Pulver auf den Wandungen des Gefäßes 13 während des Ablaufs des Verfahrens Diese Vorheizung kann durch äußere Heizvorrichtungen erreicht werden oder dadurch, daß man das sauerstoffringe Gas mit der reduzierenden Atmosphäre so lange reagieren läßt, bis eine Temperatur von mindestens 100° C in der Reaktlonszone 18 erreicht ist Erst dann wird das gasförmige Uranhexafluorid In die Reaktlonszone elngeleltet. Vor dem Beginn des Verfahrens kann die Reaktlonszone mit einem gegenüber der Reaktion inerten Gas

gespült werden, beispielsweise mit Stickstoff.

In einer bevorzugten Reihenfolge von Verfahrensschritten bei Anwendung der Vorrichtung nach den Fig. 1

\ und 2 wird In der Reaktlonszone zuerst die reduzierende Atmosphäre eingestellt. Dann wird der Strom des

abschirmenden Gases In dem Rohr 14 begonnen, dem nach kurzer Zelt die Einführung des sauerstoffhaitlgen Gases Im Rohr 15 und die Betätigung der Zündvorrichtung 16 zur Erzeugung einer Flamme folgt. Anschlle- •r Bend folgt die Einleitung von Uranhexafluorid In dem Rohr 15, so daß es sich mit dem sauerstoffhaitlgen Gas

mischt.

Bei einer anderen bevorzugten Reihenfolge wird zuerst dab sauerstoffhaltige Gas in die Reaktlonszone Im Rohr 15 eingeleitet. Dann wird der Strom des abschirmenden Gases im Rohr 14 begonnen. Diesem folgt nach kurzer Zelt die Einleitung des reduzierenden Gases und die Betätigung der Zündvorrichtungen 16 zur Erzeugung einer Flamme. Anschließend folgt die Einleitung des Uranhexafluorlds im Rohr 15. Die Strömung der * Gase In die Reaktionszone hinein wird so geregelt, daß das Molverhältnis von Wasserstoff zu Uranhexafluorid

mindestens 4,0 beträgt. Das Molverhältnis von Sauerstoff zu UranhexalluorlfJ beträgt mindestens 1,2.

Die Reaktion wird durchgeführt mit einer Flammentemperatur von mindestens 75O⁰C. Die Reaktionszone wird durch Anwendung einer Vakuumpumpe vorzugsweise auf einem Druck unterhalb von Atmosphärendruck gehalten, und zwar bei einem Druck von etwa 2,5 bis etwa 63 cm, vorzugsweise bei 12,5 bis 37 cm Quecksllbersäule, so daß die Reaktionsprodukte schnell aus der Reaktionszone abgezogen werden.

Die Wahl der Größe des angewendeten Vakuums ergibt die Möglichkeit, die Eigenschaften des erhaltenen Urandioxids zu steuern. Bei höherem Vakuum erhält man ein feines keramisches Pulver mit einem relativ geringen Fluoridgehalt. Wenn dabei während des Verfahrens Leckstellen im Gefäß entstehen, können die fluoridhaltlgen Gase nicht In die Umgebung entweichen. Bei geringerem Vakuum erhält man ein grobes keramisches Pulver mit einem relativ höheren Fluoridgehalt als bei dem bei höherem Vakuum erhaltenen Pulver. Das Vakuum kann so eingestellt werden, daß man die erwünschte Teilchengröße des keramischen Pulvers erhält.

Es wurde gefunden, daß das auf diese Weise erzeugte Pulver zu einer kompakten keramischen Struktur mit einstellbarer Dichte gesintert werden kann. Gewünschtenfalls können während des Betriebes periodisch die Vakuumbedingungen verändert werden, um ein Gemisch von Teilchengrößen zu erzeugen. 15 Es Ist zu beachten, daß das Verfahren gemäß der Erfindung auch bei Atmosphärendruck oder unter höherem Druck durchgeführt werden kann. Dabei erfolgt jedoch bei Lecks im System eine Strömung nach außen, und es wird daher bevorzugt ein Vakuum angewendet.
Die Flg. 3 und 4 zeigen einen Reaktoreinlaß mit mehreren Rohren für das Gemisch aus Uranhexafluorld und sauerstoffhaltigem Gas. Das ermöglicht eine höhere Erzeugungsgeschwindigkeit des urandloxidrelchen Endproduktes. Flg. 3 zeigt eine Draufsicht dieser Ausführungsform des Reaktors, der allgemein mit der Ziffer 19 bezeichnet 1st. Die Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt längs der Linie4-4 der Fig. 3. Hler sind mehrere Rohre 20 kürzerer Länge In einem größeren längeren Rohr 21 eingeschlossen. Das Rohr 21 ist In dem Deckel 22 des Reaktors 19 durch Dichtungen 41 befestigt und abgedichtet.

Entsprechend der Abbildung In Flg. 3 sind die Rohre 20 im Innern des Rohres 21 auf einem Kreis angeordnet, dessen Durchmesser größer 1st als der halbe Außendurchmesser des Rohres 21. Der Deckel 22 ist auf dem Gefäß 23 durch die Dichtung 9 abgedichtet und dadurch eine abgeschlossene Reaktionszone 26 gebildet. Die Rohre 24 sind in dem Deckel 22 durch Dichtungen 42 befestigt und abgedichtet und werden zur Einführung der obenstehend aufgeführten reduzierenden Gase in die Reaktionszone benutzt. Zur Auslösung der Reaktion lsi eine Zündvorrichtung 25 vorgesehen. Während der gesamten Reaktion wird ein kontinuierlicher Strom des reduzierenden Gases eingeleitet, so daß In der Reaktionszone eine starke reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten wird. Die Rohre 20 sind in dem Rohr 21 an einem Punkt außerhalb des Reaktors 19 fest abgedichtet. Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein abschirmendes Gas in der gezeigten Richtung durch das Rohr 21 in die Reaktionszone eingeleitet, so daß das abschirmende Gas das Gemisch der gasförmigen Reaktanten Uranhexatluorid und sauerstoffhaltiges Gas umgibt, die in die Reaktlonszone in den Rohren 20 in der gezeigten Richtung eingeleitet werden. Das umhüllende Gas schirmt während eines ausreichend langen Zeltraums die Reaktanten Uranhexafluorld und oxidierendes Gas von der reduzierenden Atmosphäre ab, so daß die Grenzzone, welche den Beginn der Reaktionsflamme bezeichnet, von dem Ende des Rohres 21 abgehoben ist. Die Reaktion führt zu einer hellen orangefarbenen Flamme. Das abschirmende Gas, das reduzierende Gas und das oxidierende Gas können aus den vorstehend aufgeführten Gasen ausgewählt werden

Die vorstehend im Zusammenhang mit den Abbildungen 1 und 2 beschriebenen bevorzugten Methoden zur Durchführung des Verfahrens können auch bei dem Verfahren und der Anwendung der Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 angewendet werden.

FI g. 5 zeigt eine weitere Vorrichtung zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie zeigt eine Seitenansicht des Reaktors im Schnitt. Der Einlaß weist drei konzentrische Rohre 28, 29 und 30 auf, die in den Deckel 31 eingeführt sind. Der Deckel 31 ist auf dem Gefäß 33, das eine Reaktionszone 34 umschließt, durch die Dichtung 32 abgedichtet. Die Zündvorrichtung 16 ist zur Auslösung der Reaktion vorgesehen. Bei einer Ausführungsform wird das Rohr 28 benutzt, um den ersten gasförmigen Reaktionspartner, ein Gemisch aus Uranhexafluorid und einem saüerstoffhaltigen Gas, wie oben beschrieben, einzuführen. Das reduzierende Gas als zweiter gasförmiger Reaktionspartner wird der Reaktionszone 34 in dem Rohr 30 zugeführt, das durch die Dichtung 35 am Deckel 31 abgedichtet ist. Das Rohr 29 wird benutzt, um das abschirmende Gas einzuleiten, das den ersten gasförmigen Reaktanten vom zweiten gasförmigen Reaktanten trennt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann das Rohr 28 benutzt werden, um das reduzierende Gas einzuleiten während man durch das Rohr 30 das Gemisch aus Uranhexafluorid und einem sauerstoffhaltigen Gas einleitet. Die Rohre 28, 29 und 30 erstrecken sich gleich weit in die Reaktionszone 34 hinein. Durch geeignete Steuerung der Eintrittsgeschwindigkeit der Gase wird jedoch während der Umwandlung von Uranhexafluorld eine abgehobene Flamme aufrechterhalten.

Die bevorzugten Methoden zur L -hführung des Verfahrens, wie sie im Zusammenhang in den F i g. 1 und 2 beschrieben wurden, können auch bei dem Verfahren in der Verwendung der Vorrichtung nach F i g. 5 ange-6i> wendet werden.

Die Geschwindigkeit, mit der das gasförmige Gemisch aus Uranhexafluorld und sauerstoffhaltigem Gas In die Reakiionszone eingeleitet wird, ist wichtig. Es wurde gefunden, daß die Zuflußgeschwindigkeit dieses Gemisches so gesteuert werden sollte, daß man am Einlaß eine Gasgeschwindigkeit hat, welche die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme übersteigt. Auf diese Weise bleibt die Flamme von dem Einlaß zur Reaktionszone (.< abgehoben. Der Abstand der Flamme von den Rohren 28 bis 30 in Fig. 5, dem Rohr 21 der Flg. 4 und dem Rohr 14 der Fig. 2 1st kritisch für die Form der Flamme. Wenn der Abstand zu groß ist, besteht eine Neigung zur unvollständigen Umwandlung des Uranhexafiuorlds in Uranoxid. Wenn der Abstand zu klein ist, neigt die Flamme dazu, zu nahe an den Rohren zu brennen, und dies führt schließlich zu einem Ansammeln von festen

Reaktionsprodukten und einer Kondensation von Wasserdampf an den Enden und zu einer Verstopfung der Rohre.

DIc Dicke L des abschirmenden Gases um die Reaktanten herum kann aus der Formel: L² = k · D · t abgeschätzt werden. Dabei bedeutet L die radiale Dicke des abschirmenden Gases zwischen den Strömen der ersten und zweiten Reaktanten, D Ist eine Diffusionskonstante, t ist die Verzögerungszelt, die zur Diffusion der reduzierenden Atmosphäre und des Gemisches aus UF₆ und oxidierendem Gas durch das abschirmende Gas hindurch benötigt wird und k ist eine weitere Konstante. Im allgemeinen ist die Dicke des abschirmenden Gases proportional der Quadratwurzel der Diffusionszeit der Reaktanten durch das abschirmende Gas.

Vorzugswelse haben die Reaktoren nach den F1 g. 1 bis 5 einen abnehmbaren abgedichteten Deckel auf dem Gefäß. Das Gefäß und der Deckel können aus irgendeinem Material hergestellt werden, das gegenüber der Verbrennungsreaktion inert ist. Beispielhafte Materialien sind Quarzglas, Glas und verschiedene Metalle und Legierungen wie z. B. Stähle und Monelleglerungen. Zwischen dem abnehmbaren Deckel und dem Reaktorgefäß können verschiedene Dichtungsmittel verwendet werden einschließlich bei hoher Temperatur beständigem Gummi und anderen bei hoher Temperatur beständigen polymeren Dichtungsmitteln, wie z. B. Polytetrafluoräthylen.

Als" Zündvorrichtungen sind die verschiedenen Vorrichtungen geeignet, mit denen wiederholt ein Funke In der Reaktionszone erzeugt werden kann. Eine solche Vorrichtung enthält beispielsweise eine Zündkerze In der Nähe der gewünschten Reaktlonsfiamme. Sie 1st jedoch nicht so nahe zu der Flamme angebracht, daß sich darauf feste Reaktionsprodukte ablagern können. Ein alternativer Lösungsweg besteht in der Anwendung einer Pilotflamme.

Die Gaseinlaßrohre können aus den verschiedensten Materialien hergestellt werden, die Inert dem Verfahren gegenüber sind, einschließlich Keramikmaterialien, wie Aluminiumoxid und metallischen Materialien, wie Monelleglerungen.

Das Reaktorgefäß kann zwecks leichteren Zusammenbaus zylindrisch ausgebildet sein, und die vorstehenden Materialien sind für das Gefäß brauchbar und verfügbar In Form zylindrischer Rohre, die dann zu der gewünschten Länge geschnitten werden können. Ein typisches Gefäß hat eine Länge von etwa 60 bis 180 cm bei einem Durchmesser von etwa 12,5 bis 50 cm.

Den Fig. 1 und4 läßt sich entnehmen, daß die Einlasse 15 und 20 so innerhalb der Einlasse 14 bzw. 21 angeordnet sind, daß sie im Innern der größeren Einlasse mit einem Abstand d zu deren Ende aufhören, der im Bereich von etwa 3 mm bis 13 mm liegen kann. Allgemein 1st der Abstand d um so größer je größer der Durchmesser der Rohre 14 bzw. 21 1st.

Das vorliegende Verfahren hat viele Vorteile für die Umwandlung von Uranhexafluorid in eine urandioxidreiche Zusammensetzung. Ein wichtiger Vorteil besteht in der Vermeidung von Ablagerungen von Reaktionsprodukten auf dem Einlaß für die Reaktanten. Weiterhin gestattet die vorliegende Erfindung eine bedeutend erhöhte Zuflußgeschwlndlgkelt für das Uranhexafluorid. Die zulässigen Durchflußgeschwindigkeiten betragen bei Einleiten eines Gemisches aus UF₆ und oxidierendem Gas mindestens etwa 2,5 kg/h für einen Innendurchmesser der Düse von 0,6 cm. Dies steht im Gegensatz zu vorbekannten Verfahren, bei denen für das Uranhexafiuorld bestenfalls Zuflußgeschwlndigkelien in der Größenordnung von Bruchteilen eines Kilogramm pro Stunde möglich waren und die Einlasse für die Reaktanten immer wieder verstopften.

Das erflndungsgemäße Verfahren kann mit einer Vielzahl von reduzierenden, oxidierenden und Abschirmgasen durchgeführt werden. Obwohl Wasserstoff ein ausgezeichnetes Gas für die reduzierende Atmosphäre darstellt, können mit ausgezeichneten Ergebnissen als reduzierende Atmosphäre billigere Gase wie dissozliertes Ammoniak oder Gemische von Wasserstoff und dlssozliertern Ammoniak verwendet werden. Sauerstoff 1st ein ausgezeichnetes oxidierendes Gas für Uranhexafluorid. Auch hler können jedoch mit ausgezeichneten Ergebnissen billigere Gemische von Luft und Uranhexafluorid oder Gemische von Luft, Sauerstoff und Uranhexafluorid verwendet werden. Stickstoff, Luft und Gemische derselben dienen als hervorragende abschirmende Gase.

In der Tabelle 1 sind repräsentative Gase aufgeführt, welche zusammen verwendet wurden und eine erfolgreiche Umwandlung von Uranhexafluorid in ein urandioxidrelches Gemisch durch das Verfahren gemäß der Erfindung gestatteten.

Tabelle 1

	Reaktion A	Reaktion B	Reaktion C
Reduzierendes Gas Oxidierendes Gas Abschirmgas	Wasserstoff Sauerstoff Stickstoff	dissozliertes Ammoniak Sauerstoff Stickstoff	Wasserstoff Luft Luft
	Reaktion D	Reaktion E	Reaktion F
Reduzierendes Gas Oxidierendes Gas Abschirmgas	dissoziiertes Ammoniak Luft Luft	Wasserstoff Sauerstoff Luft	dissozliertes Ammoniak Sauerstoff Luft

Fortsetzung

Reaktion G

Reaktion H

Reaktion I

5 ' Reduzierendes Gas Wasserstoff Oxidlerendes Gas Luft

Abschirmgas Stickstoff

dissoziiertes Ammoniak

Luft

Stickstoff

Gemisch von Wasserstoff und dlssozllertem Ammoniak

Gemisch von Sauerstoff und

Luft

Gemisch von Stickstoff und

Luft

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren steht ein welter Bereich zur Verfügung, in dem die molaren Gehalte der Reaktanten variiert werden können. Insbesondere können die molaren Verhältnisse von Wasserstoff zu Uranhexafluorld und Sauerstoff zu Uranhexafluorld in starkem Maße variiert werdtr,, wenn diese Verhältnisse nur größer sind als die stöchiometrischen Verhältnisse und vorzugsweise das 4,0-fache bzw. 1,2-fache derselben beiragen. Die Überschreitung dieser Mindestwerte für die molarer. Verhältnisse gewährleistet eine praktisch vollständige Umwandlung des Uranhexafluorid in Urandioxid ohne eine weitere Oxidation von Urandioxid zu höheren Oxiden, wie beispielsweise U₃O₈. Die Variation des Molverhältnisses von H₂/UF<, zu höheren V/erten oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses erzeugt ein Urandioxidpulver mit einem geringeren Fluorldantell und einer größeren Oberfläche. Die Variation des molaren Verhältnisses von O₂/UF₆ oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses gestattet die Variation der Konzentration der aus der Reaktionszone austretenden Gase, wobei die höheren Verhältnisse ein stärker verdünntes Fluorwasserstoffgas als Abgas ergeben.

Die Untersuchung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Urandioxidpulver zeigt, daß sie bedeutend bessere Eigenschaften besitzen als die nach den bekannten Verfahren. Das Pulver besteht zu mehr als 95 Gew.-96 aus Urandioxid; der Rest besteht größtenteils aus Fluoridlonen hauptsächlich i.. Form von Fluorwasserstoff, etwas UF₄ und UO₂F₂, sowie aus U₅O₈ und U₄O₅. Das Pulver hat ausgezeichnete Oberflächenelgen schäften und eine große relative Oberfläche im Vergleich mit Urandioxidpulver, das nach einem der vorbekannten Verfahren hergestellt 1st. Es wird angenommen, daß diese geringen Verunreinigungen in dem Pulver verhindern, daß das Pulver Irgendwelche pyrophoren Eigenschaften zeigt, da die Bindung des Fluorwasserstoffs an das Urandioxid nicht durch Sauerstoff verdrängt wird. Weiterhin gestattet diese Bindung zwischen Fluorwasserstoff und Urandioxid, daß das Pulver ohne Hautreizung gehandhabt werden kann. Diese Pulver können als verdichtete Körper in einer geregelten Atmosphäre leicht zu mehr als 99% der theoretischen Dichte gesintert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Reaktor ähnlich dem der Flg. 1 und2 wurde mit zwei konzentrischen Rohren 14 und 15 aus Aluminiumoxid gebaut. Das größere Rohr 14 hatte einen Außendurchmesser von etwa 1,8 cm und einen Innendurchmesser von etwa 1,2 cm. Das kleinere Rohr 15 hatte einen Außendurchmesser von etwa 1,0 cm und einen Innendurchmesser von etwa 0,6 cm. Das Rohr 15 durchsetzte das Rohr 14 und wer in einer Öffnung desselben abgedichtet. Der Abstand d zwischen den Enden des kleineren Rohre 15 und des (-,rößeren Rohrs 14 betrug etwa 0,6 cm. Das Reaktorgefäß 13 bestand aus einem Quarzglasrohr 36 mit einem Dur :hmesser von etwa 15 cm und einer Länge von etwa 90 cm. Es war mit Endflanschen ausgestattet. Der obere Mansch des Gefäßes 13 paßte auf eine Platte 12 aus Monelleglerung, die einen Durchmesser von etwas mehr als 15 cm hatte. Außerdem enthielt die Platte Öffnungen zur Aufnahme des Rohrs 14 zum Einleiten des abschirmenden Gases In die Reaktionszone und der Rohre 11 zum Einleiten des Wasserstoffs In die Reaktionszone. Die Rohre 11 waren aus Aluminiumoxid he""estellt und hatten einen Außendurchmesser von etwa lern und einen Innendurchmesser von etwa 0,6 cm. Der untere Flansch des Reaktorgefäßes war mit einem abgestuften Quarzglasrohr 6 verbunden. Dieses hatte beim Übergang in das Gefäß 13 einen Durchmesser von etwa 15 cm und verjüngte sich auf einen Durchmesser von etwa 2,5 cm. Das abgestufte Rohr war verbunden mit einem Pulversammeigefäß, das gesinterte poröse Filter aus Monelmetall zum Abtrennen des Urandioxids und anderer Feststoffe von den Abgasen des Rcäkiöis aufwies. Das Sarnrnclgcfäß war an einen wassergekühlten Kondensator zum Abtrennen von Fluorwasserstoff und Wasserdampf aus den Abgasen angeschlossen. Der Kondensator war in Reihe verbunden mit einer Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff als Kühlmittel zum Ausfrleren von restlichem Fluorwasserstoff und Wasserdampf aus den Abgasen. Diese Kühlfalle war wiederum an eine Trockensäule angeschlossen, um Spuren von Feuchtigkeit und Fluorwasserstoff abzufangen. Die Trockensäule war mit einer Vakuumpumpe verbunden, die ein Vakuum im Reaktorsystem erzeugte. Der Auslaß der Vakuumpumpe war an eine Flammensperre und einen Brenner angeschlossen, um das Wasserstoffgas abzubrennen, das in dem an die Atmosphäre abgegebenen Gas enthalten war.

Ein Zylinder mit Uranhexafluorldgas und ein Zylinder mit Sauerstoff als oxidierendem Gas waren an das Rohr 15 angeschlossen, so daß eingestellte Mischungen dieser Gase dem Reaktor zugeführt werden konnten. Bevor das Verfahren begonnen wurde, hatte man den Zylinder mit Uranhexafluorid in einem Wasserbad mittels eines elektrischen Tauchsieders auf eine Temperatur im Bereich von etwa 60° C bis 83° C erhitzt. Die Wasserstoffzylinder waren an die Rohre 11 und an das Rohr 14 war eine Quelle für Stickstoffgas angeschlossen. Das Stickstoffgas dieme als abschirmendes Gas zur Herstellung einer zeitweiligen Barriere zwischen der reduzierenden Atmosphäre des Wasserstoffs und dem Gemisch aus Sauerstoff und Uranhexafluorid während einer hinreichend langen Zelt, so daß sich die Flamme in einem Bereich entfernt vom Ende des Rohrs 14 ausbildete.

Die folgende Reihenfolge der Schritte wurde für die Auslösung der Umwandlung von Uranhexafluorld in

Urandioxid benutzt: Der Reaktor wurde etwa 5 Minuten lang mit Stickstoff durch das Rohr 14 gespült, um eine .sauerstofffreie Atmosphäre zu erhalten. Dann beendete man den Stickstoffstrom und stellte In dem Reaktor eine reduzierende Atmosphäre dadurch ein, daß Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 34 g-Mol/h durch die Rohre ti eingeleitet wurde. Die Zündvorrichtung wurde eingeschaltet, um einen regelmäßigen Funken In dem Reaktor zu erzeugen, gefolgt vom Einleiten des Stlckstoff-Abschlrmgases durch das Rohr 14. Als nächstes leitete man den Sauerstoff durch das Rohr 15 In den Reaktor ein und erhielt eine blüullche Flamme, die in einem Abstand von etwa 1,2 cm vom Ende des Rohres 14 begann. Nachdem die Flamme Ihr Gleichgewicht erreicht hatte, wurde der Zustrom von Uranhexafluorld im Rohr 15 begonnen und zwar zunächst In geringen Mengen mit allmählicher Steigerung der zuströmenden Geschwindigkeit bis zu einer Geschwindigkeit von etwa l,5g-Mol/h. Unter diesen Bedingungen betrug das Molverhältnis von Sauerstoff zu Uranhexafluorld etwa2,4. !viii der Einführung von Uranhexafluorid wurde eine veränderte helle orangefarbige Flamme beobachtet. In dem Reaktorsystem stellte man ein Vakuum von etwa 20 cm Quecksilbersäule ein,

Während der Verbrennung gab es keinen Kontakt der Reaktionsprodukte mit den Enden der Rohre 14 und 15. Es wurde festgestellt, daß die Flamme während des ganzen Verfahrens um etwa 1,2 cm von dem Rohr 14 abgehoben war. Dies bedeutet, daß die Bildung von Urandioxid außerhalb des Kontaktes mit den Rohren 14 und 15 erfolgte. Bei dem erfindungsgernäßen Prozeß werden beträchtliche Verbesserungen gegenüber den vorbekannten Verfahren beobachtet. Bei diesem Beispiel wurde die Verbrennung 10 Minuten lang durchgeführt, und man erhielt dabei 65 g Urandioxid mit einer Fluorionenkonzentration von 2,6 Gew.-%.

Beispiele 2-7

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der allgemeinen Verfahrensschritte und Abwandlung der Parameter gemäß der Tabelle 2 wiederholt. In der Tabelle 2 wird das effektive Molverhältnis von Wasserstuff zu Uranhexafluorld für das reduzierende Gas sowohl für Wasserstoff als auch für dissoziiertes Ammoniak angegeben. Das effektive molare Verhältnis von Sauerstoff zu Uranhexafluorid berücksichtigt alle Sauerstoffquellen Im oxidierenden als auch Im Abschirmgas. Der Gehalt des Urandioxidpulvers an Fluorldlonen wurde durch Pyrolyse ermittelt. Eine gestrichelte Linie bedeutet, daß die entsprechende Größe nicht bestimmt wurde.

Tabelle 2

Umwandlung von Uranhexafluorid

Beispiel Eingeleitete Nr. UFi-Menge

In kg/h

Dauer der

Verbrennung

(Minuten)

Reduzierendes Gas

Oxidlerendes
Gas

Abschirmgas

Effektives
Molverhältnis
H₂ZUF₆ O₂/UF_b

0,6 (1,20) 2,1 (4,20) 1,85 (3,90) 0,75 (1,50) 1,35 (2,70) 2,85 (5,70)

10

10 12

H₂

dissoziiertes NH₃

H₂

N₂
N₂
Lufl

N₂
N₂
N₂

15,8
6,1
7,1

18,0
8,8
4,2

5,7
2,2
2,8
7,0
3,3
1,2

Beispiel

Gew.-%

Fluor

ImUO₂

Rraktorvakuum In cm Quecksilbersäule

Oberfläche des UO₂ mVg

4,7
6,1

7,2
6,7
9,8

20

13

25 30

9,6 8,0

14,1 11,1

Beispiel 8

Ein Reaktor ähnlich dem nach Fig. 3 und 4 wurde mit 6 Rohren 20 aus Aluminiumoxid mit einem Außendurchmesser von etwa 1,0 cm und einem Innendurchmesser von etwa 0,6 cm gebaut, wobei diese Rohre im gleichen Abstand auf einem Kreis mit einem Durchmesser von etwa 3,8 cm angeordnet waren. Die Rohre 20 waren Im Innern eines Rohrs 21 aus Aluminiumoxid mit einem Innendurchmesser von etwa 5,7 cm und einem Außendurchmesser von etwa 6,3 cm angeordnet. Der Abstand d zwischen den Spitzen der engeren Rohre und der des weiteren Rohre betrug etwa 1 cm.

Das Reaktorgefäß bestand aus einem Quarzglasrohr mit einem Durchmesser von etwa 15 cm und einer Länge von etwa 90 cm mit Endflanschen. Der obere Flansch paßte auf eine Platte aus einer Monelmetallsgierung, die einen Durchmesser von etwas mehr als etwa 15 cm und Öffnungen zur Aufnahme des Rohrs 21 und der Rohre 24 hatte. Die Rohre 20 paßten entsprechend den Fig. 3 und 4 durch Öffnungen In dem Rohr 21 und waren in diesem gut abgedichtet. Der untere Flansch des Reaktorgefäßes war mit einem Abstufungsteü in Form eines Quarzglasrohrs verbunden, wie es Im Zusammenhang mit dem Reaktor des Beispiels 1 beschrieben 1st. Dieses Abstufungsrohr war - wie In Beispiel 1 - in Reihe verbunden mit einem Pulversammeigefäß mit Filtern aus

Monelmetallegierung, einem wassergekühlten Kondensator, einer Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff, einer Trokkensäule, einer Vakuumpumpe und einem Gasbrenner.

An die Rohre 20 wurde eine Quelle für Uranhexafluoridgas und eine Quelle filr Sauerstoff so angeschlossen, daß eingestellte Gemische dieser Gase abgemessen in den Reaktor eingeführt werden konnten. Vor dem Beginn des Verfahrens erhitzte man den Zylinder mit Uranhexafluorid in einem Wasserbad unter Anwendung eines elektrischen Tauchsieders auf eine Temperatur im Bereich von etwa 60° C bis 83° C. An die Rohre 24 waren Wasserstoffzylinder und an das Rohr 21 eine Quelle für Stickstoff angeschlossen. Das Stickstoffgas wirkte als abschirmendes Gas zwischen den Reaktanten Wasserstoff und dem Gemisch aus Sauerstoff und Uranhexafluorid während einer ausreichend langen Zelt, so daß die Reaktionsflamme zur Erzeugung von Urandioxid erst In einer gewissen Entfernung von dem Rohr 21 begann.

Die folgende Reihenfolge von Schritten wurde benutzt, um die Umwandlung von Uranhexafluorid in Urandioxid auszulösen. Der Reaktor wurde etwa 5 Minuten lang durch das Rohr 21 mit Stickstoff gespült, um eine sauerstofffreie Atmosphäre zu erhalten. Danach sperrte man die Stickstoffzufuhr ab und stellte durch Einleiten von Wasserstoff durch die Rohre 24 eine reduzierende Atmosphäre im Reaktor ein. Dann wurde die Zündeinrichtung angeschaltet, um einen regelmäßigen Funken im Reaktor zu erzeugen, gefolgt vom Einleiten des Stickstoff-Abschirmgases durch das Rohr 21. Als nächstes leitete man Sauerstoff durch die Rohre 20 in den Reaktor ein und erhielt eine bläuliche Flamme in einem Abstand vom Ende des Rohrs 21. Nachdem die Flamme Ihr Gleichgewicht erreicht hatte, wird das Uranhexafluorid in abgemessenen Mengen durch die Rohre 20 zugeführt. Dies geschah zunächst mit geringen Zuflußgeschwindigkeiten, welche allmählich erhöht werden, bis eine Zuflußmenge von etwa 2 kg/h und Rohr erreicht war. Nach Erreichen der angestrebten Zuflußgeschwindlgkelt des Uranhexafluorid betrug das Molverhältnis von Sauerstoff zu Uranhexafluorid weniger als ?.,6 und allgemein etwa 2,2. Mit dem Einleiten von Uranhexafiuorld wurde eine Änderung der Farbe der Flamme zu einer hellen orangefarbigen Flamme beobachtet. In dem Reaktor war ein Vakuum von etwa 15 cm Quecksilbersäule eingestellt. Während der Verbrennung fand kein Kontakt der Reaktionsprodukte mit den Enden der Rohre 20 und 21 statt. Während des ganzen Vorganges war die Flamme um etwa 1,2 cm /on dem Rohr 21 abgehoben. Dies bedeutet, daß die Bildung von Urandioxid als Produkt außer Kontakt mit den Enden der Rohre 20 und 21 erfolgte.

Das Beispiel 8 wurde 15 Minuten lang durchgeführt, und es wurde dabei eine Menge von etwa 360 g Urandioxid mit einem durch Pyrolyse ermittelten Fluorldlonengehalt von etwa 2,2 Gew.-% erzeugt.

Beispiele 9-28

Das Verfahren nach Beispiel 8 wurde wiederholt mit dem gleichen allgemeinen Verfahrensablauf und den Abänderungen der Parameter nach Tabelle-3. In der Tabelle 3 sind das effektive Molverhältnis von Wasserstoff für das reduzierende Gas angegeben sowohl für Wasserstoff als auch für zur Erzeugung von Wasserstoff dissozllertem Ammoniak. Das angegebene Molverhältnis von Sauerstoff zu Uranhexafluorid berücksichtigt alle Sauerstoffquellen im oxidierenden als auch Im abschirmenden Gas. Der Gehalt des Urandioxidpulvers und der -tabletten an Fluorldlonen wurde durch Pyrolyse ermittelt. Gestrichelte Linien deuten an, daß die entsprechende Größe nicht bestimmt wurde.

Umwandlung von Uranhexafluorid

Beispiel Eingeleitete Nr. UF₆-Menge

In kg/h

Dauer der

Verbrennung

(Minuten)

Reduzierendes Gas

Oxidierendes Gas

Abschirmgas

Effektives Molverhältnis Hj/UF. (VUF,,

9	2	15	H₂	O₂	N₂	10,6	3,6
50 10	1,7	23	H₂	O₂	N₂	8,0	2,7
11	3,4	5	H₂	O₂	N₂	8,2	2,2
12	1,65	15	H₂	O₂	N₂	17,8	5,3
13	5,0	16	H₂	Luft	Luft	6,9	2,1
14	0,5	10	H₂	Luft	Luft	7,2	2,6
55 15	2,0	12	H₂	Luft	Luft	11,0	1,9
16	2,6	21	H₂	O₂	N₂	11,3	3,0
17	7,2	6	H₂	Luft	Luft	4,7	1,4
18	3,0	31	NH₃	O₂	N₂	9,8	2,3
19	7,0	15	NH₃	Luft	Luft	4,9	1,5
60 20	2,8	10	NH₃	Luft	Luft	10,0	3,5
21	4,4	15	H₂	Luft	Luft	7,0	2,6
22	4,2	25	H₂	Luft	Luft	8,7	2,0
23	1,5	30	NH,	Luft	N₂	20,1	5,2
24	1,8	25	H₂	O₂	Luft	18,0	8,0
t<5 25	3,0	29	NH₃	Luft	Luft	8,4	3,3
26	1.3	10	H₂	Luft	Luft	17,1	5,9
27	2.0	26	H₂	Luft	Luft	8,5	3,1
28	4.8	30	NH.	Luft	Luft	5,7	2,2

Tabelle 3	(Fortsetzung)	Gew.*	Reaktorvakuum In cm	Beispiele 29-44	Oberfläche des
	Fluor	Quecksilbersäule		UOj m²/g
Umwandlung von Uranhexafluorid	In UOj
Beispiel	2,2	15	7,50
Nr.	4,8	20	8,70
	4,1	38	6,80
9	1,7	25	8,00
10	4,0	30	8,00
11	3,7	38	-
12	3,8	20	_
13	4,0	25	9,49
14	9,0	20	5,60
15	5,7	15	_
16	3,3	38	8,88
17	3,9	25	_
18	5,2	25	8,97
19	4,6	38	_
20	2,2	38	_
21	2,6	45	_
22	0,6	25	_
23	0,2	38	_
24	1,9	20	_
25	6,1	15	-
26
27
28

10

Das Verfahren des Beispiels 8 wurde wiederholt, wobei man einen Reaktor aus Monelmetall mit Endflanschen in sonst gleicher Welse wie beim Verfahren nach Beispiel 8 benutzte mit Ausnahme der In Tabelle 4 enthaltenen Parameteränderungen. In Tabelle 4 sind das effektive Molverhältnis von Wasserstoff für das reduzierende Gas sowohl für Wasserstoff als auch für zur Erzeugung von Wasserstoff dissoziiertes Ammoniak angegeben. Das angegebene Molverhältnis von Sauerstoff zu Uranhexafluorid berücksichtigt alle Sauerstoffquellen im oxidierenden als auch Im abschirmenden Gas. Der Gehalt des Fluorldlons in dem Urandioxidpulver und in den -tabletten wurde durch Pyrolyse ermittelt.

Tabelle 4

Umwandlung von Uranhexafluorid

Bei	Einge	Dauer der	Reduzie	Oxi	Ab	Effektives	Gew.-«	Vakuum	Ober
spiel	leitete	Verbrenn.	rendes	dierendes	schirm	Molverhältnis	F	In cm	fläche
Nr.	UF₆-Menge	(MIn.)	Gas	Gas	gas	IVUF₆ O₂/UF₆	ImUO₂	Quecksilber	des UO₂
	In kg/h							säule	in mVg

29	1,0	45	H₂	Luft	Luft	29,6	10,4	0,9	38	8,42	_
30	5,5	13	H₂	Luft	Luft	5,0	1,7	3,2	30	8,42
31	3,0	28	H₂	O₂	N₂	12,0	4,2	1,5	25	7,07
32	4,4	39	NHj	Luft	Luft	8,3	3,7	3,0	43	11,42
33	10,0	21	H₂	O₂	N₂	4,1	1,6	4,5	27	4,86
34	4,7	25	NH₃	Luft	Luft	5,7	2,4	4,0	27	7,47
35	1,6	48	H₂	Luft	Luft	16,3	6,7	2,6	32	11,98
36	3,4	61	H₂	O₂	Luft	11,4	4,3	2,7	35	6,67
37	1,1	38	H₂	Luft	Luft	39,6	12,6	2,1	25	7,11
38	3,7	60	H₂	Luft	Luft	10,0	2,3	4,8	30	7,10
39	4,7	36	H₂	Luft	Luft	6,8	2,0	5,1	25	7,47
40	2,8	47	NH₃	Luft	Luft	13,8	3,1	4,8	25	8,27
41	8,5	30	NH₃	O₂	N₂	5,9	2,0	4,2	25	5,64
42	7,5	18	NH₃	O₂	Luft	8,0	3,0	2,7	32	4,96
43	7,6	14	H₂	O₂	N₂	6,0	2,5	3,3	30	5,02
44	5,5	5	NH₃	Luft	Luft	8,3	2,9	2,5	5

30 35 40 45

60

Beispiele 45-54

Das Verfahren nach Beispiel 8 wurde wiederholi, wobei der Reaktor durch einen Reaktor aus Monellegierung mit sonst gleichen Abmessungen und alle Alumlniumoxld-Zuleitungen nach Beispiel 8 durch Zuleitungen aus Monelmetalleglerung ersetzt waren. Dies hatte den Vorteil, dai3 alle Verunreinigungen In dem erhaltenen Urandioxid auf einem Minimum gehalten wurden und die gleiche Zusammensetzung hatten. Sonst wird das gleiche Verfahren wie in Beispiel 8 verwendet mit den Änderungen der Parameter, die In Tabelle 5 aufgeführt sind. Tabelle 5 gibt das effektive Molverhältnis von Wasserstoff für das reduzierende Gas sowohl für Wasserstoff als auch für zur Erzeugung von Wasserstoff dissoziiertes Ammoniak an. Das angegebene Mclverhältnls von Sauerstoff zu Uranhexafluorid berücksichtigt alle Sauerstoffquellen im Trägergas als auch Im abschirmenden Gas. Der Gehalt des Fluoridlons In dem Urandioxidpulver und in den -tabletten wurde durch Pyrolyse ermittelt.

Tabelle 5
¹⁵ Umwandlung von Uranhexafluorid

	Bei	Einge	Dauer der	Reduzie	• Oxi	Ab	gas	Effektives	O₂/UF(	Gew.-*	Vakuum
	spiel	leitete	Verbrennung	rendes	dierendes schirm-				F	In cm
	Nr.	UFj-Menge	(Minuten)	Gas	Gas	N₂	Molvsrhältnls	8,6	InUO₃	Quecksll
20		In kg/h				Luft	H₂/UF₆	5,1		bersäule
	45	6,3	18	H₂	O₂	Luft		2,3	2,5	40
	46	10	60	H₂	Luft	Luft	21,4	3,0	2,8	23
	47	11,6	75	NH₃	Luft	Luft	12,8	3,3	6,7	25
25	48	8,1	180	NH₃	Luft	Luft	7,0	3,9	6,5	23
	49	7,6	183	NH₃	Luft	Luft	10,4	4,0	5,0	24
	50	8,9	62	NH₃	Luft	Luft	9,7	4,4	5,9	24
	51	7,7	117	NH₃	Luft	Luft	12,7	7,4	5,4	29
	52	6,8	116	NH₃	Luft	Luft	10,0	4,5	3,7	28
30	53	5,7	158	NH₃	Luft	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen	13,2		2,7	13
	54	8,3	209	NH₃	Luft	24,0	2,4	14
35				16,4

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer urandloxidreichen Zusammensetzung durch Verbrennen von Uranhexafluorld mit einem sauerstoffhaltlgen oxidierenden und einem reduzierenden Gas in einer Reaktionszone,

s wobei ein Teil der gasförmigen Reaktanten getrennt durch ein abschirmendes Gas la die Reaktionszone eingeleitet und das gebildete urandloxidrelche Pulver gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Uranhexafluorld im Gemisch mit dem oxidierenden Gas durch ein abschirmendes Gas getrennt vom reduzierenden Gas in die Reaktionszone leitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennen bei einer Temperatur von ίο mindestens 750° C erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder!, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Anfahren oxidierendes und reduzierendes Gas so einleitet, daß sie durch das abschirmende Gas getrennt werden und daß UF₆ als letztes Gas eingeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Reaktantengemisch aus Uranhexafluorid und dem sauerstoffhaltigen oxidierenden Gas in Form von mehreren einzelnen benachbarten Strömen in die Reaktionszone eingeleitet wird und die Ströme alle durch das abschirmende Gas eingehüllt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierende Gas Wasserstoff und/oder dlssozllertes Ammoniak, das sauerstoffhaltlge oxidierende Gas Sauerstoff und/oder Luft und das abschirmende Gas eines oder mehrere aus einem Inertgas und Stickstoff ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone unter einem verminderten Druck von etwa 2,5 bis 63 cm Quecksilbersäule gehalten wird.