DE2517153A1 - Herstellung von kugelkoerperchen fuer kerntechnische anwendungen - Google Patents

Herstellung von kugelkoerperchen fuer kerntechnische anwendungen

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DE2517153A1 DE19752517153 DE2517153A DE2517153A1 DE 2517153 A1 DE2517153 A1 DE 2517153A1 DE 19752517153 DE19752517153 DE 19752517153 DE 2517153 A DE2517153 A DE 2517153A DE 2517153 A1 DE2517153 A1 DE 2517153A1
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Description

INTERFUEL B. V.
Amsterdam/Niederlande
Herstellung von Kugelkörperchen für kerntechnische Anwendungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kugelkörperchen aus keramischen Materialien, die für kerntechnische Anwendungen geeignet sind, durch Einleiten einer flüssigen, wäßrigen Phase, die Komponenten enthält, aus denen im wesentlichen ein oder mehrere Actinid- und/oder Lanthanidhydroxide durch Verfestigung in einer organischen Phase mit niedriger Temperatur gebildet werden, Bildung von Tröpfchen, die anschließend in feste Kugelkörperchen unter der Einwirkung eines alkalischen Gelier- bzw. Gelbildungsmittels überführt werden, wobei die entstehenden, überführten, festen Kugelkörperchen anschließend nach bekannten Verfahren in ein keramisches Material überführt werden einschließlich des Äufschlämmens mit Ammoniaklösung, Trocknens und Sinterns.
509844/0418
Aus der niederländischen Patentanmeldung 71-05962 ist ein Verfahren zur Herstellung von keramischen, kugelförmigen Körpern aus einem metallischen Hydroxidsol oder aus einem metallischen Hydroxidsol, vermischt mit Kohle, bekannt. Entsprechend diesem Verfahren wird das Sol in einem organischen, flüssigen Medium dispergiert, dessen Temperatur unter dem Gefrierpunkt des Wassers liegt. Die gebildeten Tröpfchen sind gefroren, bedingt durch die niedrige Temperatur der organischen Phase, gleichzeitig findet unter der Einwirkung eines alkalischen Gelierungsmittels, das in der organischen Phase enthalten ist, eine Gelbildung statt. Das bevorzugte alkalische Gelierungsmittel, das bei diesem Verfahren verwendet wird, ist gasförmiges Ammoniak, welches in Form von Gasbläschen durch das flüssige organische Medium geleitet wird.
Nach der Gelbildung oder Verfestigung werden die erhaltenen Kügelchen in einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung aufgeschlämmt und nach dem Trocknen und anderen Verfahrensstufen werden sie durch eine Sinterbehandlung in keramische Kugelkörperchen überführt.
Dieses bekannte Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Behandlung mit konzentriertem wäßrigem Ammoniak technische Vorkehrungen erfordert. Das Verfahren erfordert außerdem während der Aufschlämmung mit konzentrierter Ammoniaklösung eine niedrige Temperatur, da das konzentrierte Ammoniak während der Auischlämmung als Dehydratisierungsmittel wirkt. Dadurch findet eine weitere Gelbildung statt. Wenn zu Beginn der Aufschlämmung die Temperatur zu hoch ist, besteht die Gefahr, daß die Kügelchen unerwünschte Formänderungen erleiden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Nachteile des bekannten Verfahrens vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird die flüssige, wäßrige Phase mit einem oder mehreren ammoniakfreigebenden Mitteln vermischt und die
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Umwandlung in feste Materialien findet statt, indem man die zu Anfang kalte organische Phase erwärmt. Das Erwärmen der organischen Phase bewirkt, daß sich die Reagentien, die Ammoniak freisetzen, zersexzen, und dies ergibt eine Verfestigung der Tröpfchen. Die organische Phase, die die Kugelkörperchen umgibt, wird anschließend vor oder während der Aufschlämmung entfernt. Die Entfernung der organischen Phase kann leicht nach bekannten Verfahren, wie sie zuvor angegeben wurden, erfolgen. Insbesondere der Film aus organischer Phase, der die Kügelchen umgibt, hat früher oft Schwierigkeiten verursacht, da er das Aufschlämmungsverfahren mit wäßrigem Ammoniak stört.
Die Verdampfung, erfolgt erfindungsgemäß als direkte Verdampfung der organischen Phase und nicht als Ersatz der anhaftenden organischen Phase durch eine andere flüchtige organische Flüssigkeit durch Aufschlämmung' mit der organischen Flüssigkeit, die flüchtig ist. Nach der Beseitigung der organischen Flüssigkeit durch Verdampfung können die verfestigten Kugelkörperchen in einer wäßrigen Phase aufgeschlämmt werden.
Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, daß die Anfangstemperatur der ursprünglich kalten organischen Phase definitiv nicht unter O0C liegen muß. Es ist sogar möglich, mit einer organischen Phase zu arbeiten, die eine Temperatur von ungefähr 1O0C besitzt.
Ammoniakfreigebende Reagentien, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind solche Verbindungen, die, wenn sie in Wasser unter bestimmten pH-Bedingungen gelöst sind, Ammoniak beim Erwärmen freigeben. Hexamethylentetramin, Acetamid, Ammoniumcarbamat, Ammoniumcyanat, Harnstoff oder Mischungen dieser Verbindungen sind Beispiele für geeignete ammoniakfreisetzende Reagentien.
Aus der deutschen Patentanmeldung P 19 60 289 ist ein anderes Verfahren zur Herstellung von Kugelkörperchen bekannt, die
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für kerntechnische Anwendungen geeignet sind. Gemäß diesem Verfahren wird eine wäßrige Phase mit einem ammoniakfreigebenden Mittel vermischt und in heißes Paraffinöl getropft.
Das ammoniakfreisetzende Mittel, das bei diesem Verfahren verwendet wird, ist Hexamethylentetramin zusammen mit Harnstoff. Das ammoniakfreisetzende Mittel wird zu einer Lösung aus HranyInitrat gegeben.
Das in der angegebenen deutschen Patentanmeldung verwendete Paraffinöl besitzt den Nachteil, daß diese Flüssigkeit nicht verdampfbar ist, so daß der flüssige Film, der die Kugelkörperchen umgibt, das Aufschlämmungsverfahren stört. Dies macht es erforderlich, daß der umgebende Film aus Paraffinöl durch eine zusätzliche Waschstufe unter Verwendung von Petroläther entfernt werden muß.
Da bei dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung ein Eintropfverfahren verwendet wird, ist es ebenfalls nur möglich, Tropfen mit großer Größe herzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es möglich ist, die Durchmesser der Tröpfchen oder Kügelchen innerhalb eines großen Bereichs zu variieren.
Es ist beispielsweise möglich, die flüssige, wäßrige Phase, die mit den ammoniakfreigebenden Mitteln vermischt wird, mit einem bekannten Rohr-Strömungsverfahren zu dispergieren. Entsprechend diesem Rohr- Strömungsverfahren fließt die wäßrige Phase durch eine Röhre, die von einer konzentrischen zweiten Röhre umgeben ist. Die kalte organische Phase wird durch die zweite Röhre geleitet. Die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten an organischer Phase und wäßriger Phase ermöglicht die genaue Kontrolle der Tröpfchengröße bei der Durchführung der Dispersion.
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Man kann, wie es bereits aus der niederländischen Patentanmeldung 71-05962 bekannt ist, feinverteilten Ruß verwenden, man kann aber auch wäßrige Phasen verwenden, die gepulvertes Silicium oder Bor enthalten. Durch Vermischen der wäßrigen Phase mit den angegebenen Verbindungen ist es möglich, Kugelkörperchen herzustellen, die Carbide, Boride und gemischte Verbindungen der Actinidenmetalle enthalten. Gemischte Verbindungen können beispielsweise keramische, spaltbare Materialien enthalten, die Actinidmetall, Sauerstoff, Silicium und möglicherweise Bor enthalten. Die Verwendung von Stickstoff als Sinterungsatmosphäre ermöglicht es, vorausgesetzt daß Ruß vorhanden ist, elementaren Stickstoff in die möglichen Verbindungen einzuarbeiten, was· insbesondere für die Carbonitride der Actinidenmetalle gilt.
Kernbrennstoffe mit verbesserten Eigenschaften können hergestellt werden, wenn die organische Phase Yttrium, Scandium, Zirkon oder Hafnium enthält. Der Ausdruck "verbesserte Eigenschaften" bedeutet verschiedene Verbesserungen wie verbesserte thermische Leitfähigkeit für die keramischen Brennstoffe, wenn man Yttriumoxid einarbeitet. Einverleibtes Hafniumoxid oder Zirkonoxid stabilisiert das Flußspatgjtter von Urandioxid, so daß es mehr Oxid während seiner Verwendung als Brennstoff absorbieren kann. Hafnium und bestimmte Metalle der Gruppe der Seltenen Erden wie Samarium, Europium und Dysprosium können in den Brennstoffen als Neutronenauffangmittel (neutron poisons) verwendet werden.
In einigen Fällen ist es günstig, die flüssige, wäßrige Phase, die mit den ammoniakfreigebenden Mitteln vermischt wird, vor der Dispersionsstufe abzukühlen.
Die flüssige, wäßrige Phase enthält im allgemeinen ein oder mehrere Hydroxidsole, Salzlösungen oder anionenarme Salzlösungen der Actiniden- und/oder Lanthanidenmetalle einschließlich Yttrium. Anionenarme Salzlösungen, die ebenfalls als substöchiometrische Salzlösungen bezeichnet werden, sind als
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metallische Salzlösungen definiert, worin die Anzahl der restlichen Säureionenäquivalente, die in der Lösung enthalten sind, geringer ist als die Anzahl der vorhandenen Metallionenäquivalente. Das Hydroxylion wird dabei nicht als restliches Säureion angesehen. Anionenarme Actinidsalzlösungen sind ebenfalls Lösungen, die man beispielsweise erhält, indem man Ammonium-diuranat (ADU) in Actinidensalzlösungen oder in Mischungen aus Salpetersäure und Actinidensalzlösungen löst.
Damit ein leichtes Verdampfen gewährleistet ist, ist es günstig, organische Flüssigkeiten mit einem niedrigen Siedepunkt zu verwenden; der Grund dafür ist der, daß eine organische Flüssigkeit mit einem niedrigen Siedepunkt leicht nach der Verfestigung der Tröpfchen entfernt werden kann. Geeignete Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt sind Flüssigkeiten, die Siedepunkte im Bereich von 30 bis 800C besitzen. Der Siedepunkt darf nicht zu niedrig sein, da sonst während der Verfestigung der Tröpfchen als Folge des Siedephänomens der organischen Flüssigkeit Deformationen auftreten können.
In "Shell Industries Chemiealien Gids" (Shell Guide to Industrial Chemicals) (5. Edition, überarbeitet, Den Haag, 1971) werden auf Seite 103 die folgenden Kohlenwasserstofflösungsmittel aufgeführt mit den entsprechenden Spezifizierungen. Diese Flüssigkeiten sind wegen ihrer niedrigen Siedepunkte geeignet:
Pentan, 34/38; Motorenbenzin, 30/80; Petroläther, 40/65; Isohexan, 58/62 und Hexan, 65/70.
Man kann auch andere Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffmischungen mit Siedepunkten in den zuvor erwähnten Siedebereichen verwenden. Chlorierte und fluorierte Kohlenwasserstoffe, die unter dem Warenzeichen "Freon" bekannt sind, können auf ähnliche V/eise verwendet werden, wenn sie Siedepunkte zwischen 30 und 800C besitzen. Es ist weiterhin möglich, chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, CCl^,
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Kp. 76,8°C, zu verwenden.
Ein schnelles Aufschlämmungsverfahren der Kugelkörperchen, die von der organischen Flüssigkeit abgetrennt sind, besteht darin, daß man heißes, wäßriges Ammoniak verwendet, das eine höhere Temperatur besitzt als der Siedepunkt der organischen Flüssigkeit. Die Kügelchen werden dann in einer Stufe von der organischen Flüssigkeit befreit und sukzessive aufgeschlämmt. In diesem Fall besitzt das heiße, wäßrige Ammoniak bevorzugt eine Temperatur zwischen 70 und 1100C. Im Hinblick auf die hohe Temperatur des Ammoniaks verflüchtigt sich die organische Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt in diesem Fall in der Tat auf einmal.
Entsprechend einem alternativen, sehr schnellen Verfahren wird die organische Phase, die die verfestigten Kügelchen enthält, direkt in das erwärmte Ammoniak eingeleitet. Dieses Verfahren ermöglicht die Einleitung nur eines Teils der organischen Flüssigkeit mit den Kügelchen, die sich darin abgesetzt haben und die in die heiße Ammoniaklösung eingeleitet werden sollen. Das direkte Einleiten der organischen Phase mit den verfestigten Kügelchen in das heiße, wäßrige Ammoniak ist in der Praxis besonders vorteilhaft im Falle von sehr kleinen Kügelchen mit einem Durchmesser von ungefähr 10 bis 20 Mikron nach dem Sintern. Obgleich das Problem der Aufschlämmung früher nicht spezifisch für kleine Kügelchen war, verursachten organische Flüssigkeitsfilme die größten Schwierigkeiten bei Kügelchen mit kleinem Durchmesser wegen der größeren Außenoberfläche.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung sehr kleiner Kügelchen ist nun ein Verfahren, bei dem eine abgekühlte., wäßrige Phase in eine kalte, gut gerührte organische Phase gegeben wird, die eine oberflächenaktive Verbindung oder Mischungen von Verbindungen enthält, die im folgenden als SAS (surfaceabtive substance) abgekürzt werden. Eine besonders gute Rührwirkung wird hier erhalten, wenn man mit einem Rührer rührt,
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der große Scherkräfte in der Flüssigkeit ergibt wie ein vibrierender Plattenrührer oder eine Kolloidmühle.
Gute Ergebnisse in dieser Hinsicht werden mit einer wäßrigen Phase erhalten, die eine anionenarme Uranylnitratiosung, vermischt mit Hexamethylentetramin und Harnstoff, enthält. Die entstehende, kalte, gerührte Dispersion kann mit Hilfe eines Wärmeaustauschers auf eine Umwandlungstemperatur zwischen 50 und 600C erwärmt werden.
Aus dem Obigen ist erkennbar, daß die Verwendung von Flüssigkeiten mit Siedepunkten zwischen 30 und 650C Vorteile ergibt, insbesondere bei der Herstellung von sehr kleinen Kugelkörperchen. Die Herstellung von Kugelkörperchen mit größerem Durchmesser erfordert längere Verweilzeiten in der heißen organischen Phase. Im Hinblick auf diese verlängerten Verweilzeiten muß die~ organische Flüssigkeit eine höhere Viskosität besitzen und, sofern möglich, eine höhere Dichte als die zuvor erwähnten Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt. Jedoch besitzen Flüssigkeiten mit höherer Viskosität auch höhere Siedepunkte. Es ist jedoch in einigen Fällen möglich, die organischen Flüssigkeiten mit höheren Siedepunkten als beispielsweise 750C durch Verdampfen zu entfernen, was man erreicht, indem man mit Dampf und/oder heißem Wasser behandelt. Heißes Wasser soll in' diesem Zusammenhang Wasser mit einer Temperatur von mindestens 900C bedeuten. Insbesondere jene Flüssigkeiten, die mit Wasser Azeotrope bilden und deren Azeotrope einen niedrigeren Siedepunkt besitzen als die beiden Bestandteile, nämlich das Wasser und die organische Flüssigkeit, sind für diesen Zweck besonders geeignet. Die organische Flüssigkeit verdampft in diesem Fall als Azeotrop.
Von den chlorierten . Kohlenwasserstoffen ist Tetrachloräthylen ein Beispiel einer Verbindung, die ein Azeotrop bildet. Tetrachloräthylen bildet mit Wasser ein Azeotrop mit einem Siedepunkt von 88,5°C und der Zusammensetzung: 17,2 Gew.% Wasser und 82,8 Qew.% Tetrachloräthylen. Beispiele anderer chlorier-
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ter Kohlenwasserstoffe, die durch Behandlung mit heißem Wasser und/oder Dampf entfernt werden können, sind Tetrachlorkohlenstoff und Trichloräthylen.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung geeigneter fluorierter und chlorierter Kohlenwasserstoffe, die im Handel als Freon bekannt sind. Diese Freon-Verbindungen müssen bei 300C flüssig sein, sie müssen einen relativ niedrigen Dampfdruck besitzen und müssen weiterhin einen Dampfdruck über 1 kg/cm bei 900C oder höher besitzen.
Eine weitere, sehr gute Möglichkeit besteht in der Verwendung von Kohlenwasserstoffen, die eine größere Anzahl von Kohlenstoffatomen besitzen als die zuvor erwähnten niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffe. Eine Kohlenwasserstoffmischung, die als Heptan bekannt ist und als 94/100 bezeichnet wird wie auch die Motorenbenzine, die einfach als 80/110 und 60/95 auf Seite 103 von Shell Indußtrie Chemiealien Gids bezeichnet werden (loc. ibid),sind ebenfalls geeignet. Andere Kohlenwasserstoffmischungen sind gleich gut geeignet, vorausgesetzt, daß sie ungefähr den gleichen Siedebereich aufweisen. Man kann gegebenenfalls als verdampfbare Kohlenwasserstoffflüssigkeiten auch Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstofffraktionen mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffatomanzahl von 6 und 8 verwenden.
Die verdampfte organische Phase kann durch Kondensation wiedergewonnen und wiederverwendet werden. Die organische Phase kann natürlich ebenfalls in den Fällen wiedergewonnen werden, wo die Verdampfung unter Verwendung von heißer Ammoniaklösung nicht stattfindet.
Die folgenden Beispiele 1 und 2 erläutern die Erfindung. Eine U(VI)-Verfahrensmischung wird in diesen Beispielen beschrieben. Die besondere U(VI)-Verfahrensmischung enthält eine Mischung aus 1 Vol-Teile substöchiometrischer Uranylnitratlösung (Urankonzentration ungefähr 3 Mol/l, molares Nitrat/
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Uran-Verhältnis ungefähr 1,5), vermischt unter Kühlen (Kühltemperatur unter 10°C) mit 1,4 bis 1,5 Vol. einer wäßrigen Lösung aus Hexamethylentetramin (im folgenden als "Hexa" bezeichnet) und Harnstoff; beide Verbindungen sind in einer Konzentration von 3 molar/1 vorhanden.
Beispiel 1
Eine Menge an U(VI)-Verfahrensmischung wird unter Verwendung eines Vibrationsplattenrührers in einer bestimmten Menge an gekühltem Isohexan bei ungefähr O0C emulgiert, welches ein oberflächenaktives Mittel enthält (abgekürzt als SAS). Die entstehende Emulsion wird anschließend in eine weitere Menge Hexan bei 50°C gegossen, die ebenfalls gerührt wird. Als Folge der Temperaturerhöhung verfestigen sich Emulsionströpfchen aus U(VI)-Verfahrensmischung. Nachdem sich die Kugelkörperchen abgesetzt haben, wird ein Teil des Hexans mit den verfestigten U (VI)-Verfahrenskugelkorperchen in ein Waschgefäß mit verdünntem Ammoniak bei ungefähr 80°C gegossen. Das verdünnte Ammoniak in dem Waschgefäß wird mit einer ausreichenden Menge an Ammoniak ergänzt, um während des Auischläramungsverfahrens die Waschflüssigkeit alkalisch zu halten, pH ^ 8,5. Das Isohexan verdampft wegen der höheren Temperatur der Waschflüssigkeit. Nachdem die gewaschenen Sol-Gel-Kugelkörperchen von dem Waschgefäß entnommen wurden, werden sie bei 800C nach üblichen Verfahren getrocknet und bei 14OO°C in einem gemischten Gas, welches 25 VoI-Jo Wasserstoff und 75 Vol-% Stickstoff enthält, gesintert. Nach Beendigung der Sinterungsstufe enthält das Produkt UOp-Kugelkörperchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser zwischen 5 und 20 Mikron.
Beispiel 2
Dieses Beispiel wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird ein Strom von U(VI)-Verfahrensmischung 2 in einem Mischgefäß 4 mit einem Rührer 1 in einem Strom aus niedrigsiedender C7(Heptan)-Fraktion 3, der SAS enthält, in dem Mischgefäß 4 emulgiert. Der Mischtank
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4 ist mit nicht gezeigten Kühlvorrichtung ausgerüstet, durch die die Temperatur der Emulsion bei ungefähr O0C gehalten wird. Der Emulsionsstrom 5: , der so gebildet wird, wird von dem Mischtank 4 in einen Wärmeaustauscher 6 geleitet und auf eine Temperatur von ungefähr 300C erwärmt. Das Erwärmen bedingt, daß sich die ammoniakfreisetzenden Mittel zersetzen, und dadurch werden die Emulsionströpfchen in feste Sol-Gel-Kugelkörperchen überführt.
Der Strom 5» der nun Sol-Gel-Kugelkörperchen enthält, wird anschließend von dem Wärmeaustauscher 6 in einen Phasenumkehrer 10 gepumpt. Ein Dampfstrom 11 wird in den Phasenumkehrer 10 eingespritzt und dadurch destilliert die niedrigsiedende Cy-Fraktion ab.
Ein Strom 12, der feste Sol-Gel-Kugelkörperchen und Wasser enthält, wird aus dem Phasenumkehrer 10 entnommen und in eine Waschsäule 13 geleitet, so die Sol-Gel-Kugelkörperchen mit wäßrigem Ammoniak ausgeschlämmt werden, wobei das Ammoniak an der Stelle 14 eingeleitet wird und die verbrauchte Waschflüssigkeit die Säule an der Stelle 15 verläßt. Die aufgeschlämmten Sol-Gel-Kugelkörperchen werden am unteren Ende der Waschsäule 13 abgezogen und dann einer weiteren Behandlung wie in Beispiel 1 beschrieben unterworfen, wobei UOp-Kügelchen gebildet werden.
Der Dampfstrom 16, der den Phasenumkehrer 10 verläßt, wird anschließend in einem Kühler 17 kondensiert und in einen Separator 18 geleitet. Der kondensierte Strom 16 wird von dem Separator 18 in einen Wasserstrom 19, der verworfen wird, und in einen Strom der Cy-Fraktion 20 geteilt, der gegebenenfalls nach dem Abkühlen in den Mischtank 4,gegebenenfalls nach Ersatz von SAS, zurückgeführt wird.
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Claims (22)

  1. - 12 Patentansprüche
    1 Λ Verfahren zur Herstellung von Kugelkörperchen aus keramischem Material für kerntechnische Anwendungen durch Einleiten einer flüssigen, wäßrigen Phase, enthaltend Komponenten, aus denen sich ein oder mehrere Actiniden- und/oder Lanthanidenhydroxide durch Verfestigung in organischer Phase mit niedriger Temperatur bilden können, Bildung von Tröpfchen, die anschließend in feste Kugelkörperchen unter dem Einfluß eines alkalischen GeIierungsmitJeIs überführt werden, wobei die entstehenden, umgewandelten, festen Kugelkörperchen anschließend in an sich bekannter Weise in keramisches Material überführt werden einschließlich der Aufschlämmung mit Ammoniaklösung, Trocknen und Sintern, dadurch gekennzeichnet , daß die flüssige, wäßrige Phase mit einem oder mehreren ammoniakfreigebenden Mitteln vermischt wird und daß die Umwandlung in das feste Material bewirkt wird, indem man die anfänglich kalte organische Phase erwärmt, wobei die organische Phase, die die festen Kügelchen umgibt, anschließend durch Verdampfung entfernt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Phase mit feinverteiltem Pulver aus Ruß, Bor, Silicium oder Mischungen dieser Substanzen vermischt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-^ zeichnet, daß die wäßrige.Phase Yttrium, Scandium, Zirkon oder Hafnium enthält.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige, wäßrige Phase, die mit einem oder mehreren ammoniakfreigebenden Mitteln vermischt ist, abgekühlt wird.
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  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige, wäßrige Phase im wesentlichen ein oder mehrere Hydroxidsole, Salzlösungen oder anionenarme Salzlösungen von Actiniden- und/oder Lanthanidenmetallen enthält.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere organische Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt als organische Phase verwendet werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Phase Pentan, Motorenbenzin, Petroläther, Isohexan, Hexan, niedrigsiedende fluorierte und chlorierte Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe oder Mischungen dieser Verbindungen enthält.
  8. 8. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erwärmen der organischen Phase die Kugelkörperchen in wäßriger Ammoniaklösung aufgeschlämmt werden, die eine höhere Temperatur besitzt als der Siedepunkt der organischen Phase.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des wäßrigen Ammoniaks zwischen 70 und 110°C liegt.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Phase einschließlich der verfestigten Kugelkörperchen in erwärmte Ammoniaklösung eingeleitet wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Phase in eine kalte organische Phase eingeleitet wird, die eine oberflächenaktive Verbindung enthält, und daß anschließend heftig gerührt wird.
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Rührer rührt, der hohe Scherkräfte in der Flüssigkeit erzeugt wie mit einem vibrierenden Plattenrührer oder einer Kolloidmühle.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Phase eine anionenarme Uranylnitratlösung, gemischt mit Hexamethylentetramin und Harnstoff, enthält.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 9, 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Phase durch Behandlung mit Dampf und/oder heißem Wasser entfernt wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die organische chlorierte Kohlenwasserstoffe enthält.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Phase Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen, Tetrachloräthylen oder Mischungen dieser Verbindungen enthält.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Phase fluorierte oder chlorierte Kohlenwasserstoffe enthält.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Phase Kohlenwasserstoffe mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffatomzahl zwischen 6 und 8 enthält.
  19. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verdampfte organische Phase durch Kondensation wiedergewonnen und wiederverwendet wird.
  20. 20. Keramische Kugelkörperchen, geeignet als Kernbrennstoff oder als Neutronenauffangmittel, dadurch gekennzeichnet,
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    daß sie nach einem der in den Ansprüchen 1 bis 19 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
  21. 21. Kernbrennstoffelemente, enthaltend ein verschlossenes Rohr, enthaltend keramische Kugelkörperchen aus Kernbrennstoff und gewünschtenfalls ein Neutronenauffangmittel, dadurch gekennzeichnet, daß diese keramischen Kügelchen nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt werden.
  22. 22. Kernbrennstoffmatrix, enthaltend ein Matrixmaterial mit keramischen Kügelchen aus Kernbrennstoff und gewünschtenfalls Neutronenauffangmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß diese keramischen Kügelchen nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt werden.
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IT (1) IT1035358B (de)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2747783A1 (de) * 1976-10-26 1978-04-27 Atomic Energy Authority Uk Verfahren zum trocknen von material

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8501881D0 (en) * 1985-01-25 1985-03-27 Atomic Energy Authority Uk Composite materials
US4752459A (en) * 1985-04-09 1988-06-21 Perrer Duncan S Preparation of porous bodies

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2747783A1 (de) * 1976-10-26 1978-04-27 Atomic Energy Authority Uk Verfahren zum trocknen von material

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