159059. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémurán és alacsony olvadáspontú ötvözetekben levő urán karbulálására
159059 5 6 ba, amelyeknél az uránt uránmonokarbiddá kell átalakítani. Ez az eset áll fenn fémurán és alacsony olvadáspontú ötvözetei, továbbá hasonló gyártási folyamatok esetében, pl. folyékony katóddal lefolytatott elektrolitikus gyártási folyamatoknál, só-transzportnál halogenid elsalakosítás esetén, vagy hasonló eljárásoknál, ahol végső termékként mindenkor uránmonokarbidot kell előállítani. A találmány szerinti eljárás lefolytatható az előzőek értelmében tartályból adagolt metánnal is, ebben az esetben azonban a fentiekben vázolt műveleti előnyök nem érhetők el, ellentétben azokkal az eljárásokkal, ahol a metánt in situ képezzük. Először azt a célszerű kiviteli módot ismertetjük, amelyben a hidrogénnek magasabb uránkarbidokkal való reagálása történik; a további lehetőség hasonló célú reakciónál a hidrogén és szén reakciója. Az utóbbi esetben azonban a metán képződés hőmérséklete rendszerint magasabb, mint a karburálási folyamatoknál (ellentétben az első lehetőséggel,, ahol mindkét reakcióművelet, mint redukció és karburálás, ugyanazon a hőmérsékleten lefolytatható). A metárikoncentráció (pOH4 ) pCH4 + pH 2 szénnel való egyensúlya a hőmérséklettől függ. Ennek folytán a szenet tartalmazó reaktorban olyan hőmérsékletet választunk, amelynél megfelelő összetételű B.2/CH/, keverék képződik A megfelelő összetételű keverékben . a CH4/CH2 + H2 arány egyenlő vagy kisebb, mint az UC—UC2 egyensúlyi koncentrációja a fémurán karburálására kiválasztott hőmérsékleten. Az előbbi művelet lefolytatására alkalmas berende?jést a 2. ábrán vázoljuk. A 2. i'ibrán szemléltetett berendezésben az 5 fémcső jelzi a reaktort, amely egyik végén zárt, míg másik vége a 13 kondenzációs kamrában végződik. A csőreaktor kondenzációs kamrában végződő része a 14 hermetikus gázelzáró szervet foglalja magában. Az egész berendezést a 15 kesztyűs manipulátorba helyezzük el olyan módon, hogy a reaktor nyitása, az anyagok injektálása és ürítése szabályozott összetételű atmoszférában (vízmentes hidrogén) történhessen. A reaktorban vákuumot is ki lehet alakítani, vagy azt a 12 tartályban levő gázzal (H'2) is megtölthetjük. A 9 kesztyűs manipulátoron kívül elhelyezett 5 reaktorcső a két hőfokzónájú 16 és 17 ellenálláskemencébe van behelyezve. A 3 es 4 termoelemek a reaktor két zónájában a hőmérséklet független ellenőrzésére alkalmasak. (A két reaktor közül az egyik uránt, a másik szenet tartalmaz.) A reaktor átforrósodott falait a 6 alumíniumburkolat védi, az esetlegesen fejlődő fémgőzök maró hatásától (Zn-Mg-Cd stb.). Ezek a fémgőzök az uránötvözetek karburálása közben képződnek és a megfelelően kialakított 13 kondenzációs kamrában kondenzálódnak. A kettős zárból álló 10 berendezés (a szakmában „SAS" elnevezéssel ismert zárókamra) segítségével az anyagok beadagolása és ürítése eszközölhető. A találmány szerinti karburálási műveletet az alábbi módon kivitelezzük: Feltételezzük, hogy a reaktorban és a kesztyűs manipulátorban kizárólag hidrogén van jelen (hidrogénes átöblítés). A 15 kezelőszemély manuálisan behelyezi a finoman eloszlatott tiszta szenet tartalmazó (pl. metán-krakkolásból származó) 7 tartályt. Ebben a műveleti szakaszban a 14 peremet zárjuk és az 5 reaktort a 11 vákuumszivattyú segítségével vákuum alá helyezzük, emellett a 16 kemencébe helyezett szenet hevítjük. (A kemence falán levő szigetelőanyagot 1 és 2 számokkal jelöljük). Az előbbi műveletet (vákuumozás és ezt követő hevítés) a szén teljes kigázosításáig elegendő ideig végezzük. Ezután a reaktort lehűlni hagyjuk és hidrogént engedünk be abból a célból, hogy a kemence kinyitható legyen. Majd a 14 peremet nyitjuk és a karburálandó fémuránt vagy uránötvözeteket tartalmazó 8 tartályt manuálisan bevezetjük. A 14 perem lezárása előtt a reaktort lezárjuk és hevítjük. A 7 tartályt tartalmazó kemencerész hőmérsékletét a 3 hőelemmel ellenőrizzük és kb. 1200 C°-ra állítjuk be. Ezen a hőmérsékleten a CH4/CH4+H2 egyensúlyi koncentrációja mintegy 3,5%. A szenet tartalmazó kemence üzemhőmérsékletét úgy választjuk meg, hogy a kialakuló metánkoncentráció he haladja meg a karburálási reakció 820 C° hőmérsékletének megfelelő UC—UC2—CH4 egyensúlyi koncentrációt. A művelet időtartamát empirikusan állítjuk be és ez általában a megválasztott hőmérséklettől függ. A karburálódott uránt a 10 kettős zárószerven keresztül ürítjük. A találmány szerinti eljárás további részleteit az alábbi kivitéli példákkal szemléltetjük. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
