159059. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémurán és alacsony olvadáspontú ötvözetekben levő urán karbulálására
3 A hidrogén az alábbi egyenlet értelmében UC2 +2H 2 = CH 4 +UC reagál, amikor is az adott üzemi hőmérsékleten az egyensúlyi koncentrációnak megfelelően metán képződik. Ä metán koncentrációja nagyobb, mint a következő egyensúlyi reakció alapján U+CH4 = UC+2H2 várható lenne, ezért a fémuránt uránmonokarbiddá képes átalakítani, azonban a karburálási reakció a karburáló keverékben levő metánkoncemtráció folytán UC2 vagy U 2 C 3 magasabb karbidok képződését nem eredményezheti, mivel a metánkoncentráció nem elegendő ahhoz, hogy az adott üzemi hőmérsékleten UC2 képződése végbemenjen. A találmány szerinti eljárásnak ez a jellemvonása rendkívül figyelemreméltó, mivel egyszerű módszert biztosít uránmoinokarbid előállítására, szénforrást jelentő egyéb szénhidrogének felhasználásával is. Főként UC2 vagy U2Q'! képletű uránkarbidok vagy ezek keveréke esetében az uránnak monokarbiddá történő átalakításával jelentős egyszerűsítés érhető el, mivel a fémuránnak karburálási hőmérséklete vagy az UC2 dekarburálási hőmérséklete azonos. Másrészt az UC2 és UC3 képletű uránkarbidok úgy állíthatók elő, ha fémuránt szénnel, vagy metán szempontjából külön nem szabályozott összetételű gázközeggel karburáljuk. Az utóbbi esetet feltételezve tehát az urániummonokarbid tetszés szerinti ismert UC2 vagy U2C3 képződését eredményező eljárással előállítható, ha az előállítást követő második lépésben a találmány szerinti eljárást iktatjuk be, vagyis egy olyan eljárási szakaszt, amelyben kevés metántartalmú vagy metántól teljesen mentes hidrogénatmoszférában dolgozunk. Ha az urán magasabban karburáit termékeit hidrogénnel reagáltatjuk, akkor „in situ" reakció következtében igen nagy tisztaságú metán képződik. A fentiek alapján érthető az, hogy az UC2 vagy U2 Cfl képletű. uránkarfoádokból szükséges mennyiségek összefüggnek a karburálandó urán mennyiségeivel. Ezeket a magasabb karbidokat (amelyek szénforrásnak tekinthetők) re• cirkuláltatjuk az eljárásban oly módon, hogy az urán vagy uránmonokarbid karburálási műveleteit magasabb karbidoknak metánnal történő rekarburálásával váltakozva végezzük. Az ilyeri eljárást zárt rendszerben , folytatjuk le, amelybe a metánt az alábbi módon adagolhatjuk: A) előre előállított metánnak tartályból való adagolásával, , , B) hidrogénből és szénből „in situ>" képzett metánnal, 4 C) széntartalmú vegyületekből „in situ" képzett metánnal. A karburálógázban levő metánkoncentráoió pCH4 pCH4 +pH 2 egyenlő vagy kisebb, mint ugyanazon hőmérsékleti értéken az tJC—UC9 keverékkel egyenlő súlyban levő metánkoncentráció. A találmány szerinti eljárás felhasználásával az említett egyensúlyi koncentrációkat lehet elérni. Ha a 15 pCH4 pH2 + pCH 4 koncentrációkat a hőmérséklet függvényében grafikusan ábrázoljuk és a kapott mérési eredményeket összekötjük, akkor egyenes vonalat kapunk. 800 C°-on az egyensúlyi gázelegy (CH/,+H2 ) pCH4 = 0,0.3:5; pH2 + pCH 4 és ez az érték a hőmérséklet emelésével szabályosan csökken, 1000 C°-on pl. kb. 0,01. A fent említett grafikus ábrán vázolt egyenes vonal alatti értékek dekarburálásra alkalmas gázatmoszférát jelentenék a megfelelő hőmérsékleti értékeken, amelyeknél a magasabb karbidokból uránmonokarbid és nem fémurán képződik. Az egyenes vonal feletti értékeknek megfe^ lelő összetételű gázatmoszférában az uránmonokarbid magasabb karbidokká alakul át, 45 A javasolt eljárás előnyei a következőkben foglalhatók össze: 1. rendkívül egyszerű berendezésben lefolytatható és az anyag kezelési műveletei minimá-50 lisra csökkenthetők. Ez az előny különösen fontos besugárzott termékek vagy nukleáris szempontból aktívnak tekinthető termékek esetében. 2. A zár/t rendszerben minimális gázfelhasz-55 nálás elegendő és a gázban levő szennyezések (oxigén, nitrogén, vízgőz stb.) jelenléte minimálisra csökkenthető. 3. Az előállított karbid sztöchiometrikus össze-60 tétele biztonságosan és könnyen ellenőrizhető azáltal, hogy a karburálási hőmérsékletet és a karburálógáz összetételét szabályozzuk. A találmány—szerinti eljárás különösen elő-65 nyösen beiktatható olyan gyártási folyamatok-2
