NO863742L - Zirkonium og hafnium med lavt oksygen- og jerninnhold. - Google Patents

Zirkonium og hafnium med lavt oksygen- og jerninnhold.

Info

Publication number
NO863742L
NO863742L NO863742A NO863742A NO863742L NO 863742 L NO863742 L NO 863742L NO 863742 A NO863742 A NO 863742A NO 863742 A NO863742 A NO 863742A NO 863742 L NO863742 L NO 863742L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
zirconium
sponge
ppm
hafnium
havnium
Prior art date
Application number
NO863742A
Other languages
English (en)
Other versions
NO863742D0 (no
Inventor
Young Jin Kwon
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of NO863742D0 publication Critical patent/NO863742D0/no
Publication of NO863742L publication Critical patent/NO863742L/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/14Obtaining zirconium or hafnium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/04Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • G21C3/06Casings; Jackets
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S376/00Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
    • Y10S376/90Particular material or material shapes for fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører zirkonium- eller hafniumsvamp med høy renhet.
Ved den kommersielle fremstilling av zirkonium- eller
hafniummetall utsettes malmen vanligvis for kloreringstrinn som frembringer et relativt urent hafniumholdig zirkonium-tetraklorid samt silsiumtetraklorid som biprodukt (som forholdsvis enk-elt frasepareres). Det hafnium og zirkoniumholdige materiale
utsettes deretter for et antall renseoperasjoner og dessuten et komplekst trinn for å fraseparere. Dette resulterer i rensede zirkonium- og hafniumoksider som selvsagt oppnås separat. De rensede oksider kloreres separat. Zirkonium og hafnium reduseres vanligvis fra kloridene ved hjelp av et reduserende metall såsom magnesium. For tiden er de kommersielle fremstillings-måtene satsvise. US-patentskrift 3.966.460 beskriver f.eks. en fremgangsmåte hvor zirkoniumtetraklorid-damp innføres på smeltet magnesium, og zirkonium reduseres og synker ned gjennom ma-gnesiumlaget til bunnen av reaktoren mens biproduktet magnesiumklorid periodisk fjernes. I de kommersielle prosesser for-blir imidlertid biproduktsaltet (dvs. magnesiumklorid) i reduksjonsbeholderen inntil satsen er fullført og avkjølt. Saltet og metallsvampen (zirkonium eller hafnium) fjernes deretter fra reduksjonsbeholderen. Metallsvampen (inneholdende gjenværende salt og overskudd av reduserende metall) overføres til en de-stillasjonsbeholder for å fjerne gjenværende salt og magnesium ved vakuumdestillasjon ved høy temperatur. Stort sett inneholder dette midlertidige svampprodukt 1000-5000 ppm (og mer vanlig 2000-3000 ppm basert på vekt) forurensninger, derav 500-1000 (og mer vanlig 700-1000) ppm oksygen, 300-800 ppm jern, 30-70 ppm aluminium, 1-5 ppm uran og 10-20 ppm fosfor.
Vanligvis knuses og siktes svampmaterialet og presses til elektroder for smelting (legeringselementer tilsettes ofte til vakuum-lysbue-smeltelektroden). Det knuste svampmaterialet er partikkelformig og med størrelser på -6,35 mm og + 16 mesh. Vanligvis lysbuesmeltes materialet under vakuum med dobbel lysbue til barrer og bearbeides videre til ulike former. Meste-parten av det zirkonium som nå fremstilles brukes til fremstilling av zircaloy.
I kommersielle kjernereaktorer har det vanligvis vært anvendt zircaloyrør som hylster for urandioksidbrenselet. Vanligvis bearbeides zircaloybarren til en "trex" og underkastes pil-gering for å redusere "trex"-innerdiameter og -veggtykkelsen
til passende størrelse.
Ultrarent zirkonium har vært foreslått anvendt som foring til innsideflaten i zircaloyrør som anvendes som hylster for kjernebrensel, og dette er beskrevet i f.eks. US-patentskrift 4.372.817. En tilsvarende anvendelse av et forholdsvis rent materiale er foreslått i US-patentskrift 4.200.492. Det beskrevne ultrarene materiale er renset i iodidceller for å fremstille krystallstangmateriale. Denne forholdsvis kostbare krystall-stangbearbeiding utføres etter reduksjonen, og er f.eks. disku-tert i US-patentskrift 4.368.072.
Hafnium har også blitt renset ved krystallstangprosessen, og anvendes f.eks. som kontrollstavmateriale i kjernereaktorer.
Den foreliggende høyrene zirkonium- eller hafniumsvamp er kjennetegnet ved at svampen inneholder 250-350 ppm oksygenforurensninger, 50-350 ppm jernforurensninger, 500-1000 ppm totale forurensninger, idet det resterende er zirkonium eller hafnium.
Denne høyrene zirkonium- eller hafniumsvamp representerer et billig mellomprodukt som kan bearbeides for anvendelse til formål som krever høyrene materialer uten å måtte gripe til den kostbare krystall-stangbearbeiding. Fortrinnsvis inneholder dette materiale mindre enn 20 ppm aluminium, mindre enn 1 ppm uran og mindre enn 5 ppm fosfor. Denne metallsvamp har en betydelig høyere renhet enn de tidligere kjente svampmaterialer. Mens dette svampmateriale har et oksygennivå svakt høyere enn krystallstangmateriale er bearbeidinger under anvendelse av denne svamp billigere, og forøvrig er det ekstremt lave oksy-gennivået i krystallstangmaterialet stort sett unødvendig.
Hafnium eller zirkoniumsvamp ifølge oppfinnelsen er ikke bare den første svamp med denne kavlitet, men er også åpenbart det første materiale med denne kavlitet som stort sett ligner krystallstangmaterialet, selv om det har et noe høyere oksygennivå.
Hafnium med denne renhet er uten ytterligere rensing, direkte anvendelig som kontrollelementstaver for kjernebrensel, mens zirkonium med en slik renhet kan anvendes som foringsmate-riale for forede brenselelementhylstre. Begge materialer kan selvsagt anvendes til andre formål hvor det kreves høyrene materialer. Ikke bare medfører elimineringen av krystallstangbe-arbeidingen en betydelig besparelse i produksjonskostnader, men gir også en betydelig besparelse i kapitalinvesteringene. Forede brenselelementhylstre har fått utstrakt anvendelse, særlig for kokendevannsreaktorer, og den planlagte anvendelse av ultrarent materiale overskrider langt den nåværende kapasitet til de eksisterende krystallstangovner. således vil anvendelse av dette materiale hindre konstruksjon av et stort antall krystallstangovner .
Zirkonium av en slik renhet anvendes som indre foring i zircaloyrør som anvendes i kjernereaktorer.
Det ble først frembrakt 50 kg's satser med zirkoniumsvamp, og det ble oppnådd svamp med svært høy kvalitet (se tabell 1 nedenfor). Selv om jernnivået er svært lavt, kan jernnivået senkes ytterligere ved å utsette zirkonium- eller hafni-ummetallet for elektonstrålesmelting. Vanligvis er imidlertid denne svampen ren nok og kan fremstilles uten ytterligere rensing . Fig. IA viser et tverrsnitt gjennom et innkapslingsrør og viser spesielt et ytre zircaloyparti 10 og en indre foring 12. Fig. IB viser skjematisk et oppdelt tverrsnitt gjennom et vann-reaktorbrenselelement for et foret hylster. Det ytre zircaloyparti 10 og den indre foring 12 inneholder brenselspellets 14. Toppendedekselet 16 er sveiset til hylsterets omkretsparti på samme måte som bunnendedekselet 18, og danner en hermetisk av-tettet beholder rundt brenselspelletene 14 og fjæren 20. Et brenselselement, hvor det benyttes et tinnholdig materiale i den indre foring, er beskrevet i US-patentsøknad 589.300. Selv når det er legert, er det sterkt ønskelig at materialet er ul trarent og særlig at det har lavt oksygeninnhold. Også i ule-gert materiale er det ønskelig at jerninnholdet er lavt etter-som store jern-zirkoniumutfellinger kan virke bruddinitierende.
Fig. 2 viser i et sideriss delvis i snitt, et apparat som kan anvendes til fremstilling av ultraren svamp ifølge oppfinnelsen. Zirkonium- eller hafniumtetraklorid mates fra en trakt 22 inn i et saltsmelte-sublimeringsapparat 24. En omrører 26 blander det smeltede salt mens en smelteavtetting 28 (f.eks. smeltet bly-antimon) hindrer lekkasjer. Tetraklorid (zirkonium eller hafnium) sublimerer fra smeltens overflate og dampen føres direkte inn i en indre foringsinnsats 30 i en reduksjons-destillasjonsbeholder 32. En fjernbar avtetting 34 (beskrevet i US-patentskrift 4.447.045) kan anvendes til å isolere en kondensator 36 og et vakuumsystem 38 fra reduksjons-destillasjonsbeholderen under reduksjonen, men kan åpnes og forbinde kondensatoren 36 og vakuumsystemet 38 med reduksjons-destillasjonsbeholderen 32 under destillasjonsfasen. Etter at destil-lasjonen er fullført, kan svampen 40 tas ut (sammen med for-ingsinnsatsen) av reduksjons-destillasjonsbeholderen 32. Tabell 1 (hvori, I/M indikerer "ikke målt") viser en typisk svampkva-litet i små 50 kg's satser.
Tabell 2, som vist nedenfor viser de vanlige forurensninger som forventes i en sats på 2500 kg materiale (og av typisk tidligere kjent utførelse, hvor andre ikke angitte for urensninger utgjør 500-1000 ppm. Dette er en produksjonssats av mellomstørrelse, og i en ovn av full størrelse hvori det kan forventes enda mindre forurensninger.
Denne høyrene svamp kan bearbeides ytterligere til en høyren barre uten at en må ty til iodid-(krystallstang)prosessen. Ved fremstilling av kjernereaktorhylstre, bearbeides barren ytterligere til et såkalt "rørskall" og til en såkalt "trex". For videre bearbeidelse til forede brenselelementhylstre kan "trexen" ha en ytre zircaloysylinder med en indre sylinder av det høyrene materiale fremstilt ved denne fremgangsmåte .

Claims (2)

1. Høyren zirkonium- eller hafniumsvamp, karakterisert ved at svampen består av 250-350 ppm oksygenforurensninger, 50-350 jernforurensninger, idet de totale foru-rensningsmengder utgjør 500-1000 ppm, mens resten er zirkonium eller hafnium.
2. Svamp i samsvar med krav 1, karakterisert ved at aluminiumforurensningen er mindre enn 20 ppm, uran-forurensningen er mindre en 1 ppm og fosforforurensningen er mindre enn 5 ppm.
NO863742A 1985-09-26 1986-09-19 Zirkonium og hafnium med lavt oksygen- og jerninnhold. NO863742L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/780,343 US4722827A (en) 1985-09-26 1985-09-26 Zirconium and hafnium with low oxygen and iron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO863742D0 NO863742D0 (no) 1986-09-19
NO863742L true NO863742L (no) 1987-03-27

Family

ID=25119332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO863742A NO863742L (no) 1985-09-26 1986-09-19 Zirkonium og hafnium med lavt oksygen- og jerninnhold.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4722827A (no)
JP (1) JPS6283432A (no)
CA (1) CA1275831C (no)
FR (1) FR2587726A1 (no)
NO (1) NO863742L (no)
SE (1) SE462422B (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816214A (en) * 1987-10-22 1989-03-28 Westinghouse Electric Corp. Ultra slow EB melting to reduce reactor cladding
US4814136A (en) * 1987-10-28 1989-03-21 Westinghouse Electric Corp. Process for the control of liner impurities and light water reactor cladding
FR2639463B1 (fr) * 1988-11-22 1990-12-21 Commissariat Energie Atomique Crayon d'element combustible pour reacteur nucleaire refroidi a l'eau
JP2921799B2 (ja) * 1990-02-15 1999-07-19 株式会社 東芝 半導体素子形成用高純度スパッタターゲットの製造方法
US5330589A (en) * 1993-05-25 1994-07-19 Electric Power Research Institute Hafnium alloys as neutron absorbers
WO2002029125A1 (fr) * 2000-10-02 2002-04-11 Nikko Materials Company, Limited Zirconium ou hafnium extremement purs, cible de pulverisation composee de ce zirconium ou hafnium extremement purs, couche mince obtenue au moyen de cette cible, procede de preparation de zirconium ou de hafnium extremement purs et procede de fabrication d'une poudre de zirconium ou de hafnium extremement purs
US20060266158A1 (en) * 2003-11-19 2006-11-30 Nikko Materials Co., Ltd. High purity hafnium, target and thin film comprising said high purity hafnium, and method for producing high purity hafnium
EP2578200B1 (de) * 2011-10-04 2018-03-28 VOCO GmbH Zusammensetzungen zum Infiltrieren und/oder Versiegeln von Zahnhartsubstanz und entsprechende Verfahren
CN110802237B (zh) * 2019-09-29 2021-06-15 中南大学 一种高纯锆金属粉的制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2787539A (en) * 1952-10-30 1957-04-02 Du Pont Production of refractory metals
US2916362A (en) * 1954-04-16 1959-12-08 Nat Lead Co Purification of zirconium tetrachloride
US3057682A (en) * 1960-07-15 1962-10-09 Nat Distillers Chem Corp Process for recovery as zirconium oxysulfate zirconium values from salt baths
US3137568A (en) * 1961-05-31 1964-06-16 Degussa Reduction of zirconium and hafnium tetrachlorides with liquid magnesium
CA934168A (en) * 1970-01-08 1973-09-25 Ishizuka Hiroshi Method for reducing chlorides and device therefor
US4094706A (en) * 1973-05-11 1978-06-13 Atomic Energy Of Canada Limited Preparation of zirconium alloys
US3966460A (en) * 1974-09-06 1976-06-29 Amax Specialty Metal Corporation Reduction of metal halides
US4200492A (en) * 1976-09-27 1980-04-29 General Electric Company Nuclear fuel element
US4372817A (en) * 1976-09-27 1983-02-08 General Electric Company Nuclear fuel element
US4368072A (en) * 1979-03-12 1983-01-11 Teledyne Industries, Inc. Iodide cell vapor pressure control
IT1115156B (it) * 1979-04-06 1986-02-03 Getters Spa Leghe zr-fe per l'assorbimento di idrogeno a basse temperature
US4556420A (en) * 1982-04-30 1985-12-03 Westinghouse Electric Corp. Process for combination metal reduction and distillation
US4447045A (en) * 1982-07-21 1984-05-08 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Apparatus for preparing high-melting-point high-toughness metals
US4668287A (en) * 1985-09-26 1987-05-26 Westinghouse Electric Corp. Process for producing high purity zirconium and hafnium

Also Published As

Publication number Publication date
CA1275831C (en) 1990-11-06
FR2587726A1 (fr) 1987-03-27
SE8603899D0 (sv) 1986-09-16
SE462422B (sv) 1990-06-25
NO863742D0 (no) 1986-09-19
US4722827A (en) 1988-02-02
JPS6283432A (ja) 1987-04-16
SE8603899L (sv) 1987-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4273627A (en) Production of extreme purity aluminum
US3847596A (en) Process of obtaining metals from metal halides
KR910001489B1 (ko) 질코늄 또는 하프늄의 제조방법
US8157885B2 (en) Continuous production of metallic titanium and titanium-based alloys
NO171778B (no) Fremgangsmaate for raffinering av silisium
US4239606A (en) Production of extreme purity aluminum
NO863742L (no) Zirkonium og hafnium med lavt oksygen- og jerninnhold.
US2787539A (en) Production of refractory metals
US4246035A (en) High purity mortar suitable for bonding refractory brick
US2712523A (en) Purification of titanium tetrachloride
US4552588A (en) Magnesium reduction of uranium fluoride in molten salts
US2668750A (en) Purification of by-product halide salts
JPS6112838A (ja) スポンジチタン製造装置
Moser et al. Review of major plutonium pyrochemical technology
US2817585A (en) Process of refining metals
US2830894A (en) Production of uranium
US2813019A (en) Method of producing zirconium metal
CA1103613A (en) Aluminum purification
US4294612A (en) Fractional crystallization process
EP0248396B1 (en) Combined electron beam and vacuum arc melting for barrier tube shell material
US4849016A (en) Combined ultra slow electron beam and vacuum arc melting for barrier tube shell material
EP0248397B1 (en) Prebaked zirconium for electron beam melted barrier tube shell material
RU2048558C1 (ru) Способ получения циркония или гафния высокой чистоты
US4849013A (en) Combined electron beam and vacuum arc melting for barrier tube shell material
Mullins et al. Multikilogram Electrorefining of Plutonium Metal