NO136468B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av et sinterbart uranoksyd med en sammensetning mellom UO2,02 og UO2<08.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av sinterbart uranoksyd med en sammensetning mellom

U<0>2n2 og UO2 08, hvor urandioksyd fremstilles ved reduksjon ved ca. 700—1000° C. Uranoksyd og særlig urandioksyd anvendes som råstoff for spaltbare elementer i kjer-nereaktorer. Disse spaltbare elementer som i sammenheng med prosessen i kjernereak-toren fortrinnsvis består av støkiometrisik urandioksyd, fremstilles ved sin tr ing av urandioksyd. For å lette sinterprosessen er det av viktighet med en liten avvikning fra støkiometrien, idet et overskudd av oksygen er tilstede i urandioksydgitteret. Dette oksygenoverskudd må selvsagt igjen fjer-nes etterpå. Sinterprosessen påskyndes ytterligere ved at det gåes ut fra et fimt pulver. En derved opptredende vanskelighet består i at urandioksydet i form av et fin-fordelt pulver er pyroforisk således at det i luft lett oksyderes til en forbindelse med et høyere oksygeninnhold. Det derved opptredende oksygenoverskudd er større enn det som er ønsket i sammenheng med god sinterbarhet, da det ved sintringen opp-trer revner. Følsomheten av urandioksyd for oksygen kan nedsettes ved reduksjon ved en temperatur over 1000° C, hvorved imidlertid slinterbarheten blir mindre. Det er også mulig å oppbevare urandioksydet i visste tidsrom i en kullsyreatmosfære. Etter denne behandling oksyderer urandioksydet når det utsettes for luft, imidlertid lang-somt inntil sammensetningen UO, 9- er nådd.

Ifølge oppfinnelsen oksyderes med en

gang etter reduksjon det dannede urandioksyd ved ca. 700° C—1000° C i en vanndampholdig forøvrig oksygenfri atmosfære. Resultatet av denne fremgangsmåte er et produkt som ikke er pyroforisk mied en sammensetning mellom U02 02 og TJO, 08, hvilket er en for god sinterbarhet ønsket avvikning fra støkiometrien. Denne sammensetningen av produktet bibeholdes også ved oppbevaring i luft. Dessuten har det vist seg at det ved tørrpressing av uran-oksydet som er fremstilt ifølge oppfinnelsen til pastiller oppnås en høyere tetthet enn med uranoksyd frembragt på i og for seg kjent måte av samme råstoff. Videre skal det bemerkes at pulverets sinterbarhet kan influeres ved forandring av temperaturen på den måte, at ved anvendelsen av en lavere temperatur blir produktets sinterbarhet større, mens ved anvendelse av en høyere temperatur produktets sinterbarhet avtar på grunn av en viss for-sintring.

Urandioksydet kan fremstilles ved reduksjon ved ca. 700°—1000° C når det f. eiks. gås ut fra urantrioksydhydrajt, uran-trioksyd (U03), uranoksyd (UsOs), uran-peroksyd (U04) og ikke støkiometrisk uæan-dioksyd. Urandioksydet fremstilles fortrinnsvis ved spalting og reduksjon av ammoniumdluranat, ved ca. 700°—1000° C, da det herved oppnås et fint pulver. Reduksjonen kan foregå i hydrogen eller i hydrogenholdig, forøvrig nøytral gass, elter i karbonmonoksyd.

Ifølge en ytterligere foretrukken ut-føringsform velges oksydasjonstemperatu-ren lik reduksjomstemperaturen, da dette er lett å virkeliggjøre teknologisk.

Oksydasjonen gjennomføres særlig i en vanndampholdig forøvrig oksygenfri ar-gonatatmosfære eller i en vanndampholdig forøvrig oksygenfri nitrogenatmosfære. Da blir argonet eller nitrogenet først befridd for oksygen ved gjennomføring gjennom en kopperovn.

Eksempel 1 : 35 g ammoniumdiuranat som ble frembragt fra en oppløsning av uranykiitrait ved utfelling med 25 %-ig NH,OH ved 58— 62° C, ble satt i en ovn og oppvarmet til 800° C under overledning av en blanding av 76 volumprosent N2 og 24 volumprosent H, som var'gjort oksygenfrie. Etter at denne temperatur var opprettholdt i en time, ble gasistrømningen erstattet med en strøm av ren argon som før inntreden i ovnen ble ledet gjennom vann av ca. 80° C, og følge-lig inneholdt vanndamp. Denne gassblan-ding ble ført over pulveret i en time idet temperaturen ble opprettholdt på 800° C. Det frembragte produkt ble deretter av-kjølt og fremkom ved værelsestemperaitur som ikke pyroforisk. Produktets sammensetning var like etter fremstillingen UO, 04. Produktet ble oppbevart i 26 dager i luften, og hadde da likeledes sammensetningen uo,,.,

Eksempel 2: 25 g ammoniumdiuranat ble behandlet på den måte som er beskrevet i eksempel 1, med den forskjell at temperaturen, hvorved reduksjonen og etterpå oksydasjonen foregikk utgjorde 900° C. Produktet var ikke pyroforisk og sammensetningen kort etter fremstildlingen var UO20,. Det ble oppbevart i 25 dager i luften og hadde da likeledes sammensetningen UO, 05.

Eksempel 3: 24 g uranoksyd U.,08 ble behandlet ved en temperatur på 800° C på den måte som er beskrevet i eksempel 1. Produktet var ikke pyroforisk og hadde en sammensetning UO, n4. Eksempel 4: Urandioksyd ble. fremstilt ved reduksjon av U.,08 i hydrogen ved 900° C, og deretter utsatt i to dager for luften. Sammensetningen var da UO, ,,. Av dette pulver blandet med et organisk bindemiddel ble det i en matrise med en diameter på 12 mm under et trykk på 2 tonn/cm<2> presset pastiller. De pressede produkters tetthet målt etter at bindemidlet var fjernet utgjorde gjennomsnittlig 4,57 g/cm<8>. På samme må-ten ble det presset pastiller av uranoksyd som ble fremstilt av det samme råstoff som det ovennevnte oksyd, men da ifølge frem-gangsmåten ifølge oppfinnelsen, idet urandioksydet var dannet ved reduksjon ved 800° C i hydrogen, og deretter var oksydert ved 800° C i en atmosfære av renset argon og vanndamp. Dette oksyds sammensetning Var UO, (l4. De pressede legemers tettheter etter fjerning av bindemidlet utgjør 5,22— 5,33 g/cm<:!>.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et sinteirbarit uranoksyd -med en sammensetning mellom UO202 og UO2 08, hvor urandioksyd fremstilles ved ireduksjon av uran-forbindeiser ved 700—1000° C, karakterisert ved at med en gan g etter reduksjonen oksyderes det dannede urandioksyd ved 700—1000° C i en vanndampholdig, forøvrig oksygenfri atmosfære.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det arbeides ved en oksydasjonstempératur lik reduk-sjonstemperaturen. .

3. Fremgangsmåte Ifølge en av på-standene 1—2, karakterisert ved at oksydasjonen gjennomføres i en vanndampholdig, forøvrig oksygenfri argon-atmosfære.

4. Fremgangsmåte ifølge -en av påstan-dene 1—2, karakterisert ved at oksydasjonen foregår i en vanndampholdig, forøvrig oksygenfri nitrogenatmosfære. i