СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА УРАНА ИЛИ ОКСИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ЕГО ОСНОВЕ Российский патент 1997 года по МПК C01G43/01 C01G43/25 

Описание патента на изобретение RU2093468C1

Изобретение относится к технологии получения диокисда урана и оксидных композиций на его основе, применяемых в ядерной технологии.

Известен способ, согласно которому смеси окислов получают осаждением из растворов смесей диураната аммония и гидроокиси плутония с последующей фильтрацией, сушкой, прокаливанием и восстановлением водорода [1]
Разработанная также способ получения порошка UO2-PuO2 разложением уран-плутониевых нитратов в кипящем слое, состоящем из двух этапов: денитрированиго при 375oC нитратных растворов с получением смеси порошков UO3-PuO2 и последующего восстановления водородом при 600oC до UO2-PuO2 [1]
Однако в настоящее время известны более эффективные технологии получения керамического ядерного топлива.

Разработан способ получения композиции UO2•PuO2 разложением растворов с помощью СВЧ-излучения [2] Смесевой раствор нитратов урана и плутония помещали в широкий плоский сосуд внутри денитратора, поток микроволновой энергии направляли от генератора по волноводу к слою раствора в сосуде, свободная и связанная вода при этом испарялась, нитраты разлагались, давая оксидную композицию PuO2•UO3. Этот продукт перегружали в печь прокалки-восстановления, где доводили до состава PuO2•UO2 [2]
Другим перспективным методом в технологии получения оксидных материалов является разложение распыленных растворов в высокотемпературном теплоносителе.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения оксидных порошков [3] включающий термическое разложение растворов нитрата уранила, который может содержать также нитраты других металлов, в диспергированном состоянии в потоке индукционно генерируемой плазмы. Разложение проводят в восстановительных условиях, которые создают, добавляя к исходному раствору уксусную кислоту, при этом молярное отношение уксусная кислота нитрат-ион поддерживают в пределах 1,0 1,5. Описанный способ получают порошки диоксида урана и смешанного диоксида урана и плутония, а также урана и гадолиния (прототип).

Задачей изобретения является повышение безопасности процесса, а также уменьшение размеров частиц получаемых порошков т снижение давления прессования и температуры спекания при получении изделий из них.

Задачу решают тем, что в способе получения диоксида урана или оксидной композиции на его основе, включающем разложение распыленного нитратного раствора, содержащего металлы, в потоке плазменного теплоносителя в присутствии восстановления соединения, содержащего ацетат-ион, взятого в мольном отношении ацетат-ион к нитрат-иону не менее 1,1, и выделение целевого продукта из полученной пылепарогазовой смеси, в качестве соединения, содержащего ацетат-ион, используют ацетат аммония.

Ацетат аммония вводят в мольном отношении к суммарному содержанию нитрат-ионов в растворе, равном 1,1 1,6.

Основные процессы, происходящие при разложении нитратных растворов в плазменном теплоносителе, можно охараткеризовать следующим уравнениям реакций:

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят исходный раствор, содержащий нитрат уранила или нитрат уранила и нитрат другого элемента, композицию с оксидом которого собираются получить.

В раствор вводят ацетат аммония в заданном количестве, от 1,1, до 1,6 молей на 1 моль нитрат-иона, присутствующего в растворе.

Установка для переработки раствора включает плазмотрон, форсунки для распыления раствора, реакционную камеру, пылеулавливающее устройство и систему очистки отходящих газов.

Раствор распыляют при помощи форсунок и вводят в контакт с потоком азота, нагретого до состояния низкотемпературной плазмы. При этом происходит разложение нитратов в соответствии с вышеприведенными уравнениями реакций.

Из образовавшейся пылепарогазовой смеси в пылеулавливающем устройстве отделяют целевой продукт, а сбросные газы направляют на очистку.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет получить порошки диоксида урана и оксидные композиции на его основе, по своим качественным характеристикам соответствующие требованиям технических условий на керамическое ядерное топливо как по содержанию примесей, так и по валентности крана.

Кроме того, размер частиц порошка, полученного заявляемым способом, не превышает 0,5 мкм в сравнении с 0,6 1,2 мкм для порошка, полученного с использованием уксусной кислоты. Режимы, необходимые для получения изделий из порошков, полученных с использованием уксусной кислоты, характеризуются давлением 450 550 МПа при прессовании и температурой 1600 1700oC при спекании, в то время как порошки, полученные заявляемым способом, позволяют снизить эти параметры до 200 250 МПа и 1400 1500 oC соответственно.

Похожие патенты RU2093468C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКА ДИОКСИДА УРАНА 2011
  • Дедов Николай Владимирович
  • Козырев Анатолий Степанович
  • Короткевич Владимир Михайлович
  • Круглов Сергей Николаевич
RU2472709C1
СПОСОБ КОНВЕРСИИ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА 1998
  • Мазин В.И.
RU2203225C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ И СМЕШАННЫХ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ 2013
  • Семенова Надежда Андреевна
  • Красников Леонид Владиленович
  • Лумпов Александр Александрович
  • Мурзин Андрей Анатольевич
RU2543086C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ НИТРАТОВ МЕТАЛЛОВ В ЯДЕРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1996
  • Фарон Робер
  • Шалль Жильбер
  • Давиед Сильви
RU2175643C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ОКСИДОВ АКТИНИДОВ 2012
  • Семенова Надежда Андреевна
  • Красников Леонид Владиленович
  • Лумпов Александр Александрович
  • Мурзин Андрей Анатольевич
RU2494479C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО РАСТВОРА ДИОКСИДА ПЛУТОНИЯ В МАТРИЦЕ ДИОКСИДА УРАНА 2010
  • Бейрахов Андрей Григорьевич
  • Ильин Евгений Григорьевич
  • Куляко Юрий Михайлович
  • Мясоедов Борис Фёдорович
  • Самсонов Максим Дмитриевич
  • Трофимов Трофим Иванович
RU2446107C1
СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ МОКС-ТОПЛИВА 2010
  • Круглов Сергей Николаевич
  • Козырев Анатолий Степанович
  • Лазарчук Валерий Владимирович
  • Рябов Александр Сергеевич
  • Сильченко Андрей Иванович
  • Малышева Елена Валерьевна
  • Поморцев Михаил Григорьевич
  • Дедов Николай Владимирович
RU2451639C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕШАННЫХ ОКСИДОВ УРАНА И ПЛУТОНИЯ 2015
  • Жабин Андрей Юрьевич
  • Апальков Глеб Алексеевич
  • Дьяченко Антон Сергеевич
  • Коробейников Артем Игоревич
  • Смирнов Сергей Иванович
RU2626854C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА УРАНИЛА 2013
  • Круглов Сергей Николаевич
  • Козырев Анатолий Степанович
  • Михайлов Владимир Анатольевич
  • Рябов Александр Сергеевич
RU2563480C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО ТВЕРДЫЙ РАСТВОР ДИОКСИДА УРАНА И ДИОКСИДА ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОГО ДРУГОГО АКТИНИДА И/ИЛИ ЛАНТАНИДА 2014
  • Питер-Солдани Гийом
  • Гранжан Стефан
  • Абрахам Франсис
RU2662526C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 093 468 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА УРАНА ИЛИ ОКСИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ЕГО ОСНОВЕ

Использование: технология получения диоксида урана и оксидных композиций на его основе, применяемых в ядерной технологии. Сущность способа: проводят разложение распыленного нитратного раствора соответствующих металлов, содержащего ацетат аммония в мольном соотношении к суммарному содержанию нитрат-иона в растворе не менее 1,1, предпочтительно 1,1 - 1,6, в потоке плазменного теплоносителя и выделение целевого продукта из полученной пылепарогазовой смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 093 468 C1

1. Способ получения диоксида урана или оксидной композиции на его основе, включающий разложение распыленного нитратного раствора, содержащего металлы, в потоке плазменного теплоносителя в присутствии восстановителя соединения, содержащего ацетат-ион, взятого в молярном отношении ацетат-ион к нитрат-иону не менее 1,1, и выделение целевого продукта из полученной пылепарогазовой смеси, отличающийся тем, что в качестве соединения, содержащего ацетат-ион, используют ацетат аммония. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ацетат аммония вводят в молярном отношении к суммарному содержанию нитрат-ионов в растворе, равном 1,1 1,6.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2093468C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Самойлов А.Г
Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов
- М.: Энергоатомиздат, 1985, с
Нефтяной конвертер 1922
  • Кондратов Н.В.
SU64A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Туманов Ю.Н
Низкотемпературная плазма и высокочастотные электромагнитные поля в процессах получения материалов для ядерной энергетики
- М.: Энергоатомиздат, 1989, с
Топливник с глухим подом 1918
  • Брандт П.А.
SU141A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Заявка РФ N 93045344, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 093 468 C1

Авторы

Дедов Н.В.

Коробцев В.П.

Кутявин Э.М.

Малый Е.Н.

Соловьев А.И.

Хандорин Г.П.

Даты

1997-10-20Публикация

1995-12-09Подача