PL219069B1 - Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnych - Google Patents
Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnychInfo
- Publication number
- PL219069B1 PL219069B1 PL389385A PL38938509A PL219069B1 PL 219069 B1 PL219069 B1 PL 219069B1 PL 389385 A PL389385 A PL 389385A PL 38938509 A PL38938509 A PL 38938509A PL 219069 B1 PL219069 B1 PL 219069B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- sol
- atmosphere
- spherical
- grains
- hydrogen
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 230000001788 irregular Effects 0.000 title claims abstract description 16
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims abstract description 17
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims abstract description 15
- NMRPBPVERJPACX-UHFFFAOYSA-N (3S)-octan-3-ol Natural products CCCCCC(O)CC NMRPBPVERJPACX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- WOFPPJOZXUTRAU-UHFFFAOYSA-N 2-Ethyl-1-hexanol Natural products CCCCC(O)CCC WOFPPJOZXUTRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-ol Chemical compound CCCCC(CC)CO YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N caprylic alcohol Natural products CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- -1 aliphatic alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluorocyclohexane Chemical compound FC1(F)CCCCC1 ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000001593 sorbitan monooleate Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229940035049 sorbitan monooleate Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 235000011069 sorbitan monooleate Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims description 2
- 125000005289 uranyl group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 abstract 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N Sorbitan monooleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002211 L-ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- 235000000069 L-ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018553 Ni—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical class [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003671 uranium compounds Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/01—Oxides; Hydroxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
W jednym z rozwiązań sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach nieregularnych z zastosowaniem metody zol-żel, charakteryzuje się tym, że tlenek uranu UO3 rozpuszcza się przy intensywnym mieszaniu w kwasie organicznym, korzystnie kwasie askorbinowym, uzyskany zol, askorbinowo-hydroksy-uranylowy odparowuje się do sucha, a otrzymany żel poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 550°C, z prędkością grzania 5°C/min., w atmosferze powietrza do U3O8, po czym redukuje się otrzymany tlenek, w atmosferze wodoru i/lub argonu, korzystnie w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C do ziaren dwutlenku uranu. W jednym z rozwiązań sposób otrzymywania proszków dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych, z zastosowaniem metody zol-żel, charakteryzuje się tym, że tlenek uranu UO3 rozpuszcza się przy intensywnym mieszaniu w kwasie organicznym, korzystnie kwasie askorbinowym, powstały zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy dozuje się bardzo powoli, przy bardzo szybkim mieszaniu, do rozpuszczalnika organicznego wybranego z grupy obejmujące długołańcuchowe alkohole alifatyczne, korzystnie n-oktanol, zwłaszcza 2-etylo-1-heksanolu (EH) zawierającego 1% objętościowy monooleinianu sorbitolu, przy czym proces żelowania kończy się w momencie kiedy po wyłączeniu mieszania opadające na dno brązowo-fioletowe ziarna sferyczne nie wykazują skłonności do sklejania i tworzenia większych agregatów, a następnie proszki sferyczne żelu sączy się, przemywa acetonem i poddaje obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, po czym redukuje się w atmosferze wodoru i/lub argonu, korzystnie w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C do sferycznych ziaren dwutlenku uranu. Ujawniono także sposoby z zastosowaniem UO2(NO3)2 • 6H2O.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnych.
Najważniejszym rodzajem paliw jądrowych w reaktorach energetycznych są tlenki pierwiast235 ków rozszczepialnych (uran o różnym stopniu wzbogacenia w U235, czasami z dodatkiem plutonu). Proszki tych tlenków są prasowane, spiekane a kształtki o dużej gęstości (>95% gęstości teoretyczne) są umieszczane w prętach paliwowych. Od lat sześćdziesiątych prowadzone są prace nad uproszczeniem tego procesu przez wibracyjne zagęszczanie odpowiednich frakcji spiekanych ziaren sferycznych. Jedną z wad takiej formy paliwa jest ograniczenie temperatury pracy reaktora do max 350°C wynikające z dużego gradientu temperatur pomiędzy środkiem materiału paliwowego w pręcie (ok. 2300°C) a jego powierzchnią (ok. 0.5 cm), która jest chłodzona parą wodną. Ograniczenie to wynika z faktu, że nie można zwiększyć temperatury pracy reaktora powyżej podanej granicy ze względu na zagrożenie stopieniem rdzenia. Radykalne zwiększenie temperatury pracy reaktora nawet do 1000°C, można uzyskać przez radykalne zmniejszenie średnicy elementu paliwowego i zastosowanie chłodziwa gazowego. Realizowane jest to w reaktorach wysokotemperaturowych (HTGR), w których wypełnieniem są ziarna sferyczne o średnicach <500 μm i o bardzo dużej gęstości. Wiadomo, że praktycznie jedyną metodą otrzymywania proszków o ziarnach sferycznych jest metoda zol-żel (J.Sol-Gel Sci Technol (2008) 46; 369-381 V.N. Vaidya „Status of sol-gel process for nuclear fuels). Oczywiście metodą tą można otrzymywać również proszki o ziarnach nieregularnych.
Znany jest sposób otrzymywania oryginalnym wariantem metody zol-żel różnego rodzaju związków chemicznych w postaci proszku jako produktu finalnego o ziarnach sferycznych jak i nieregularnych. Oryginalny wariant tego procesu został opatentowany przez IChTJ (Patent PL 83 484 (1978), „Method for Preparing Spherical Grains of Metal Oxides), a w literaturze naukowej występuje pod nazwą IChTJ Process (Proces Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej). Składa się z następujących etapów:
1. otrzymywanie stężonego zolu kationów, korzystnie o lepkości >100 cSt przez ekstrakcję anionów z wodnego roztworu soli kationów rozpuszczalnikiem organicznym Primene JMT
2. formowanie emulsji zolu w rozpuszczalniku organicznym 2-etyloheksanolu-1 (EH) zawierającego emulgator SPAN-80
3. żelowanie emulsji dzięki ekstrakcji wody przy pomocy częściowo dehydratyzowanego (EH)
4. kontrolowana obróbka termiczna.
Innym znanym sposobem otrzymywania na drodze syntezy materiałów ceramicznych z roztworów jest metoda znana pod nazwą Complex Sol-Gel Process (CSGP - Kompleksowy Proces Zol-Żel), w której do zolu dodaje się związek kompleksujący - kwas askorbinowy (ASC). Proces ten był stosowany z powodzeniem w wielu syntezach np. do otrzymywania tlenków i związków tlenkowych (m.in. dwutlenku tytanu, tytanianów Li, Ba, Sr; nadprzewodników wysokotemperaturowych; materiałów bioceramicznych; tlenku wolframu i wolframianów; materiałów katodowych do baterii litowych (układy Li-Co-Mn-Ni-O)). Uzyskane rezultaty zostały opisane w udzielonych patentach (PL 172618 - Sposób wytwarzania nadprzewodników wysokotemperaturowych; PL 179421 - Sposób wytwarzania pustych ziaren sferycznych materiałów ceramicznych, cermetali i metali redukowalnych wodorem; PL 198039 - Sposób otrzymywania dwutlenku tytanu oraz tytanianów litu i baru z czterochlorku tytanu; PL 180602 - Sposób otrzymywania warstw fosforanów wapnia, w szczególności hydroksyapatytu). Proces CSGP nigdy nie był wykorzystywany do otrzymywania tlenku uranu.
Sposobem według wynalazku do syntezy dwutlenku uranu w postaci ziaren sferycznych i nieregularnych, możliwe jest wykorzystanie połączonych cech wyżej wymienionych metod, przy jednoczesnym ich uproszczeniu.
Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach nieregularnych i/lub sferycznych z zastosowaniem metody zol-żel polegającej na żelowaniu wytworzonego uprzednio zolu metalu przez dodanie środka żelującego i następną obróbkę termiczną, znamienny tym, że z tlenku uranu UO3 lub azotanu UO2(NO3)2OH2O przygotowuje się, przy intensywnym mieszaniu z kwasem askorbin owym, zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy, który następnie poddaje się dalszej obróbce na dwa sposoby:
a) zol odparowuje się do sucha, a otrzymany proszek poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 550°C, z prędkością grzania 5°C/min., w atmosferze powietrza do U3O8, po czym redukuPL 219 069 B1 je się otrzymany tlenek, w atmosferze wodoru i/lub argonu, korzystnie w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C do wytworzenia nieregularnych ziaren dwutlenku uranu,
b) zol dozuje się bardzo powoli, przy bardzo szybkim mieszaniu, do rozpuszczalnika organicznego wybranego z grupy obejmującej długo łańcuchowe alkohole alifatyczne, korzystnie n-oktanol, zwłaszcza 2-etylo-1-heksanolu (EH) zawierającego 1% objętościowy mono oleinianu sorbitolu, przy czym proces żelowania kończy się w momencie kiedy po wyłączeniu mieszania opadające na dno brązowo-fioletowe ziarna sferyczne nie wykazują skłonności do sklejania i tworzenia większych agregatów, a następnie proszki sferyczne żelu sączy się, przemywa acetonem i poddaje obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, po czym redukuje się w atmosferze wodoru i/lub argonu, korzystnie w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C do sferycznych ziaren dwutlenku uranu.
W sposobie według wynalazku zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy przygotowuje się dodając do roztworu υθ2(ΝΟ3)2·6Η2Ο, przy intensywnym mieszaniu, kwas askorbinowy w postaci stałej, w stosunku molowym 1:1, lub dodając stały UO2(NO3)2-6H2O do roztworu kwasu askorbinowego, i następnie dodając amoniak do uzyskania pH 4, a otrzymany zol poddaje się obróbce jak wyżej.
Niezaprzeczalną zaletą sposobu według wynalazku jest połączenie uproszczonych procesów CSGP jak i ICHTJ procesu ponieważ czas prowadzenia syntezy otrzymywania dwutlenku uranu w postaci proszków o ziarnach nieregularnych a zwłaszcza sferycznych wydatnie się skraca, cały proces jest wiele prostszy, a koszty, które będą ponoszone podczas rutynowej produkcji na dużą skalę będą o wiele mniejsze. Ponadto wychodząc z dwóch różnych związków uranu do otrzymywania zolu askorbinowo-hydroksy-uranylowego w prosty sposób stosując połączenie obu metod otrzymuje się założony produkt finalny, który stanowi proszki o ziarnach nieregularnych oraz proszki o ziarnach sferycznych, co zapewnia duży stopień upakowania. Ponadto proces redukcji otrzymanego tlenku U3O8 do UO2 wymaganego przy produkcji paliwa do reaktorów prowadzić się będzie w ostatnim etapie to znaczy podczas obróbki termicznej nie w atmosferze powietrza a od razu w obecności wodoru. Jest to dodatkowa zaleta upraszczająca cały proces.
Wynalazek ilustrują podane niżej przykłady.
P r z y k ł a d I. W reaktorze z mieszadłem firmy Sovirel rozpuszczano przy intensywnym mieszaniu 3 g UO3 produkcji The British Drug Mouse LTD, w 11 ml 1 M kwasu askorbinowego ASC L-Ascorbic acid firmy Aldrich. Otrzymany zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy odparowywano do sucha w wyparce firmy Buchi, a otrzymany w ten sposób żel poddawano obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, a następnie redukowano w atmosferze wodoru w 1100°C do dwutlenku uranu o ziarnach nieregularnych.
Analizę termiczną otrzymanego produktu w postaci proszku prowadzono przy zastosowaniu derywatografu MOM produkcji węgierskiej wyznaczając w ten sposób temperaturę kalcynacji na 550°C, w której następuje przemiana fazowa do U3O8. Badania postaci fizycznej otrzymanego produktu prowadzono przy użyciu mikroskopu skaningowego (Zeiss DSM 942), które potwierdziły, że otrzymany dwutlenek uranu występuje w postaci proszku o ziarnach nieregularnych.
P r z y k ł a d II. Do reaktora z mieszadłem firmy Sovirel dozowano bardzo powoli zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy, otrzymany jak powyżej w przykładzie I, do 300 ml rozpuszczalnika organicznego 2-etylo-1-heksanolu (EH) zawierającego 1% objętościowy SPAN-80, oba stosowane odczynniki były firmy Aldrich. W trakcie dozowania przy bardzo szybkim mieszaniu następowało żelowanie zolu. Proces żelowania uważano za zakończony w momencie kiedy po wyłączeniu mieszadła opadające na dno brązowo-fioletowe ziarna sferyczne były całkowicie zżelowane i nie wykazywały skłonności sklejania i tworzenia większych agregatów. Proszki sferyczne żelu sączono, przemywano acetonem i poddawano obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, a następnie redukowano w atmosferze wodoru w 1100°C do sferycznych ziaren dwutlenku uranu.
Analizę termiczną otrzymanego produktu w postaci proszku prowadzono przy zastosowaniu derywatografu MOM produkcji węgierskiej wyznaczając w ten sposób temperaturę kalcynacji na 550°C, w której następuje przemiana fazowa do U3O8. Badania postaci fizycznej otrzymanego produktu prowadzono przy użyciu mikroskopu skaningowego, które potwierdziły, że otrzymany dwutlenek uranu występuje w postaci proszku o ziarnach sferycznych o średnicy od 5 do 120 ąm.
P r z y k ł a d III. Do 25 ml 1M roztworu UO2(NO3)-6H2O produkcji Chemapol Praha Czechoslovakia w reaktorze z mieszadłem firmy Sovirel dodawano przy intensywnym mieszaniu 4.4 g kwasu askorbinowego w stosunku molowym 1:1, a następnie roztwór amoniaku do pH 4. Otrzymany zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy odparowywano do sucha w wyparce firmy Buchi a otrzymany
PL 219 069 B1 w ten sposób żel poddawano obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, a następnie redukowano w atmosferze wodoru w 1100°C do dwutlenku uranu o ziarnach nieregularnych. Analizę termiczną otrzymanego produktu w postaci proszku prowadzono przy zastosowaniu derywatografu MOM wyznaczając w ten sposób temperaturę kalcynacji na 550°C, w której następuje przemiana fazowa do U3O8. Badania postaci fizycznej otrzymanego produktu prowadzono przy użyciu mikroskopu skaningowego, które potwierdziły, że otrzymany dwutlenek uranu występuje w postaci proszku o ziarnach nieregularnych.
P r z y k ł a d IV. Do reaktora z mieszadłem firmy Sovirel dozowano bardzo powoli zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy, otrzymany jak powyżej w przykładzie III, do 300 ml rozpuszczalnika organicznego 2-etylo-1-heksanolu (EH) zawierającego 1% objętościowy SPAN-80, oba stosowane odczynniki były firmy Aldrich. W trakcie dozowania przy bardzo szybkim mieszaniu następowało żelowanie zolu. Proces żelowania uważano za zakończony w momencie kiedy po wyłączeniu mieszadła opadające na dno brązowo-fioletowe ziarna sferyczne były całkowicie zżelowane i nie wykazywały skłonności sklejania i tworzenia większych agregatów. Proszki sferyczne żelu sączono, przemywano acetonem i poddawano obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, a następnie redukowano w atmosferze wodoru w 1100°C do sferycznych ziaren dwutlenku uranu.
Analizę termiczną otrzymanego produktu w postaci proszku prowadzono przy zastosowaniu derywatografu MOM wyznaczając w ten sposób temperaturę kalcynacji na 550°C, w której następuje przemiana fazowa do U3O8. Badania postaci fizycznej otrzymanego produktu prowadzono przy użyciu mikroskopu skaningowego, które potwierdziły, że otrzymany dwutlenek uranu występuje w postaci proszku o ziarnach sferycznych o średnicy od 5 do 120 ąm.
P r z y k ł a d V. W reaktorze z mieszadłem firmy Sovirel rozpuszczano przy intensywnym mieszaniu 12,55 g UO2(NO3)2-6H2O produkcji Chemapol Praha Czechoslovakia w 25 ml 1M kwasu askorbinowego ASC - L-Ascorbic acid firmy Aldrich, a następnie roztwór amoniaku do pH 4. Otrzymany w ten sposób zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy, dozowano bardzo powoli do 300 ml rozpuszczalnika organicznego 2-etylo-1-heksanolu (EH) zawierającego 1% objętościowy SPAN-80, oba stosowane odczynniki były firmy Aldrich. W trakcie dozowania przy bardzo szybkim mieszaniu następowało żelowanie zolu. Proces żelowania uważano za zakończony w momencie kiedy po wyłączeniu mieszadła opadające na dno brązowo-fioletowe ziarna sferyczne były całkowicie zżelowane i nie wykazywały skłonności sklejania i tworzenia większych agregatów. Proszki sferyczne żelu sączono, przemywano acetonem i poddawano obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, a następnie redukowano w atmosferze wodoru w 1100°C do sferycznych ziaren dwutlenku uranu.
Claims (2)
1. Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach nieregularnych i/lub sferycznych z zastosowaniem metody zol-żel polegającej na żelowaniu wytworzonego uprzednio zolu metalu przez dodanie środka żelującego i następną obróbkę termiczną, znamienny tym, że z tlenku uranu UO3 lub azotanu UO2(NO3)2OH2O przygotowuje się, przy intensywnym mieszaniu z kwasem askorbinowym, zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy, który następnie poddaje się dalszej obróbce na dwa sposoby:
a) zol odparowuje się do sucha, a otrzymany proszek poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 550°C, z prędkością grzania 5°C/min., w atmosferze powietrza do U3O8, po czym redukuje się otrzymany tlenek, w atmosferze wodoru i/lub argonu, korzystnie w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C do wytworzenia nieregularnych ziaren dwutlenku uranu,
b) zol dozuje się bardzo powoli, przy bardzo szybkim mieszaniu, do rozpuszczalnika organicznego wybranego z grupy obejmującej długo łańcuchowe alkohole alifatyczne, korzystnie n-oktanol, zwłaszcza 2-etylo-1-heksanolu (EH) zawierającego 1% objętościowy mono oleinianu sorbitolu, przy czym proces żelowania kończy się w momencie kiedy po wyłączeniu mieszania opadające na dno brązowo-fioletowe ziarna sferyczne nie wykazują skłonności do sklejania i tworzenia większych agregatów, a następnie proszki sferyczne żelu sączy się, przemywa acetonem i poddaje obróbce termicznej w temperaturze 550°C z prędkością grzania 5°C/min. w atmosferze powietrza do U3O8, po czym redukuje się w atmosferze wodoru i/lub argonu, korzystnie w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C do sferycznych ziaren dwutlenku uranu.
PL 219 069 B1
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zol askorbinowo-hydroksy-uranylowy przygotowuje się dodając do roztworu υθ2(ΝΟ3)2·6Η2Ο, przy intensywnym mieszaniu, kwas askorbinowy w postaci stałej, w stosunku molowym 1:1, lub dodając stały υθ2(ΝΟ3)2·6Η2Ο do roztworu kwasu askorbinowego, następnie dodając amoniak do pH 4, a otrzymany zol poddaje się obróbce jak wyżej.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389385A PL219069B1 (pl) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnych |
| RU2010136670/05A RU2538255C2 (ru) | 2009-10-27 | 2010-09-02 | Способ получения диоксида урана в форме зерен сферической и неправильной формы |
| UAA201010756A UA104857C2 (uk) | 2009-10-27 | 2010-09-06 | Спосіб одержання діоксиду урану у формі зерен сферичної й неправильної форми |
| EP10188438.5A EP2316794B1 (en) | 2009-10-27 | 2010-10-21 | A process for the preparation of uranium dioxide with spherical and irregular grains |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389385A PL219069B1 (pl) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL389385A1 PL389385A1 (pl) | 2011-05-09 |
| PL219069B1 true PL219069B1 (pl) | 2015-03-31 |
Family
ID=43530435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL389385A PL219069B1 (pl) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnych |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2316794B1 (pl) |
| PL (1) | PL219069B1 (pl) |
| RU (1) | RU2538255C2 (pl) |
| UA (1) | UA104857C2 (pl) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2998288B1 (fr) * | 2012-11-19 | 2017-05-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation d'une composition a base d'au moins un oxyde comprenant de l'uranium autre que u3o8 et utilisation de cette composition pour la fabrication d'un combustible nucleaire dense |
| FR2998287B1 (fr) * | 2012-11-19 | 2020-11-27 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation d'une composition a base d'un agent porogene du type u3o8 et utilisation de cette composition pour la fabrication d'un combustible nucleaire |
| CN109879322B (zh) * | 2019-02-01 | 2021-07-20 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种uo2微球合成方法 |
| CN118754203B (zh) * | 2024-09-06 | 2024-11-26 | 山东理工大学 | 一种溶胶凝胶法制备多孔uo2气凝胶的方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT206409B (de) * | 1957-10-17 | 1959-11-25 | Friedrich Dr Hecht | Verfahren zur Gewinnung von Uran- und Thoriumverbindungen |
| US3042486A (en) * | 1960-01-04 | 1962-07-03 | Eldorado Mining & Refining Ltd | Production of uranium dioxide |
| PL198039A1 (pl) | 1977-05-10 | 1977-09-26 | Pomorsk Z App El | Przekaznik czasowy zwlaszcza dla ukladow elektrycznych wylacznikow kopalnianych |
| PL172618B1 (pl) | 1993-09-29 | 1997-10-31 | Inst Fiziki Jadrowej | Sposób wytwarzania nadprzewodników wysokotemperaturowych |
| PL179421B1 (pl) | 1995-09-29 | 2000-09-29 | Inst Fiziki Jadrowej | Sposób wytwarzania pustych ziaren sferycznych materiałów ceramicznych, cermetali i metali redukowalnych wodorem |
| RU2093468C1 (ru) * | 1995-12-09 | 1997-10-20 | Сибирский химический комбинат | Способ получения диоксида урана или оксидной композиции на его основе |
| PL180602B1 (pl) | 1996-05-27 | 2001-03-30 | Inst Fiziki Jadrowej | Sposób otrzymywania warstw fosforanów wapnia, w szczególności hydroksyapatytu |
| TW434187B (en) * | 1997-05-07 | 2001-05-16 | Fuji Chem Ind Co Ltd | A process for preparing a spinel type of lithium manganese complex oxide |
| RU2252459C2 (ru) * | 2003-01-04 | 2005-05-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ изготовления тепловыделяющих элементов |
-
2009
- 2009-10-27 PL PL389385A patent/PL219069B1/pl unknown
-
2010
- 2010-09-02 RU RU2010136670/05A patent/RU2538255C2/ru active IP Right Revival
- 2010-09-06 UA UAA201010756A patent/UA104857C2/uk unknown
- 2010-10-21 EP EP10188438.5A patent/EP2316794B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA104857C2 (uk) | 2014-03-25 |
| PL389385A1 (pl) | 2011-05-09 |
| RU2538255C2 (ru) | 2015-01-10 |
| EP2316794A2 (en) | 2011-05-04 |
| EP2316794A3 (en) | 2011-05-18 |
| RU2010136670A (ru) | 2012-03-10 |
| EP2316794B1 (en) | 2017-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11776701B2 (en) | Fission product getter formed by additive manufacturing | |
| Streit et al. | Nitrides as a nuclear fuel option | |
| Oliveira et al. | Solar thermochemical CO2 splitting using cork-templated ceria ecoceramics | |
| US3087881A (en) | Boiling water reactor with feed water injection nozzles | |
| Remy et al. | Calcined resin microsphere pelletization (CRMP): A novel process for sintered metallic oxide pellets | |
| JP7258853B2 (ja) | 酸化ウランＵＯ２、任意の酸化プルトニウムＰｕＯ２、並びに任意の酸化アメリシウムＡｍＯ２及び／又は別のマイナーアクチニドの酸化物を含む粉末の製造方法 | |
| Kumar et al. | Studies on preparation of (U0. 47, Pu0. 53) O2 microspheres by internal gelation process | |
| US9966156B2 (en) | Process for manufacturing a pellet of at least one metal oxide | |
| PL219069B1 (pl) | Sposób otrzymywania dwutlenku uranu o ziarnach sferycznych i nieregularnych | |
| CN107833645A (zh) | 一种钍基混合氧化物陶瓷微球的制备方法 | |
| Ganguly et al. | Sol-Gel microsphere pelletization process for fabrication of high-density ThO2—2% UO2 fuel for advanced pressurized heavy water reactors | |
| Dörr et al. | Study of the formation of UO2-PuO2 solid solution by means of UO2-CeO2 simulate | |
| JPS6228089B2 (pl) | ||
| Ren et al. | Synthesis of ZIT composite material and immobilization of Nd2O3 | |
| Mukerjee et al. | Fabrication technologies for ThO2-based fuel | |
| Gündüz et al. | Effects of Different Parameters on the Densities of Uranium Dioxide and Uranium Dioxide–Gadolinium Oxide Fuels Produced by the Sol-Gel Technique | |
| KR100812952B1 (ko) | 지르코니아가 첨가된 중성자 흡수 소결체 및 이의 제조방법 | |
| US3709963A (en) | Process for producing dense particles of plutonium compounds usable as fuels for nuclear reactors | |
| Deptuła et al. | Fabrication of uranium dioxide microspheres by classic and novel sol-gel processes | |
| RU2382424C2 (ru) | Способ получения ядерного керамического уран-эрбиевого топлива | |
| Deptula et al. | Synthesis of uranium and thorium dioxides by Complex Sol-Gel Processes (CSGP) | |
| Picart et al. | The weak acid resin process: a dustless conversion route for the synthesis of americium bearing-blanket precursors | |
| EP2693443B1 (en) | Method of disposal of radioactive waste in "synthetic rock" | |
| PL231319B1 (pl) | Sposób otrzymywania oksywęglika uranu metodą zol-żel | |
| Deptuła et al. | MODIFICATIONS OF SOL-GEL METHOD TO THE SYNTHESIS OF MICROSPHERES OF URANIUM DIOXIDE |