DE1171890B

DE1171890B - Verfahren zur Herstellung von Urandioxyd mit glatter Oberflaeche und runder Form

Info

Publication number: DE1171890B
Application number: DEST16910A
Authority: DE
Inventors: Marie Egidius Antonius Hermans; Theo Van Der Plas
Original assignee: STICHTING REACTOR CENTRUM
Current assignee: STICHTING REACTOR CENTRUM
Priority date: 1959-09-18
Filing date: 1960-09-15
Publication date: 1964-06-11
Also published as: NL112594C; FR1271794A; GB968679A; NL243520A; BE595101A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: COIg

Deutsche Kl.: 12 η - 43/02

Nummer: 1171 890

Aktenzeichen: St 16910IVa/12 η

Anmeldetag: 15. September 1960

Auslegetag: 11. Juni 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Urandioxyd mit glatter Oberfläche und runder Form.

Im Rahmen der Herstellung spaltbaren Materials und/oder potentiellen Spaltstoffes für Kernreaktoren, insbesondere solche, bei denen eine Suspension gekörnten, spaltbaren Materials in einer Trägerflüssigkeit angewandt wird, ist ein Verfahren vorteilhaft, mit dessen Hilfe gekörntes uranhaltiges Material von genau bestimmter Teilchengröße und nahezu runder Form auf direktem Wege zu gewinnen ist, d. h. ohne daß auf die chemische oder physikalische Herstellung die Anwendung verwickelter Trennungs- und/ oder Klassierverfahren zu folgen braucht, während es außerdem vorteilhaft ist, wenn für das Material wichtige Eigenschaften, nämlich eine glatte Oberfläche, in reproduzierbarer Weise zu erhalten sind.

Diese Eigenschaften erhält man erfindungsgemäß dadurch, daß man in einer Lösung eines Uransalzes, nachdem Ammoniak bis zum Ausfällungspunkt zugefügt worden ist, unter Rühren festes Ammoniumsulfat löst oder der Lösung eine konzentrierte Ammoniumsulfatlösung zusetzt, mit der Maßgabe, daß der Pn-Wert der Reaktionsflüssigkeit während der vorzugsweise bei Zimmertemperatur erfolgenden Nieder-Schlagsbildung nicht unter einem zwischen 2 und 3 liegenden kritischen Wert gehalten wird, daß man den anfallenden Niederschlag abtrennt, diesen nach einer Erwärmung, vorzugsweise auf etwa 150° C, mit einer wäßrigen Ammoniaklösung umsetzt und den dabei gebildeten Feststoff trocknet und anschließend reduziert.

Vorteilhaft führt man das Verfahren so durch, daß man der Lösung vor dem Zusatz des Ammoniaks ein Ammoniumsalz, vorzugsweise Ammoniumnitrat, zugibt.

Das erfindungsgemäße Verfahrensmerkmal, daß der p_H-Wert der Reaktionsflüssigkeit während der erfolgenden Niederschlagsbildung nicht unter einen zwischen 2 und 3 liegenden kritischen Wert sinkt, wobei der Niederschlag nachher abgetrennt wird, kann an sich durch bekannte Maßnahmen erfüllt werden. Es ist jedoch besonders günstig, den Anfangs-p_H-Wert der Uranylsalzlösung durch Zusatz von z. B. Ammoniak oder Ammoniumhydroxyd auf einen genügend hohen Wert zu bringen.

Die wirkliche Größe des kritischen p_H-Wertes, der an und für sich schon innerhalb genauer Grenzen liegt, wird im wesentlichen von der Konzentration der Uranylsalzlösung, von der ausgegangen wird, bestimmt. Dabei gilt, daß der kritische p_H-Wert bei höherer Konzentration niedriger liegen kann.

Verfahren zur Herstellung von Urandioxyd mit glatter Oberfläche und runder Form

Anmelder:

Stichting Reactor Centrum Nederland, Den Haag

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Marie Egidius Antonius Hermans, Theo van der Pias, Arnheim (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 18. September 1959 (243 520)

Der beim erfindungsgemäßen Verfahren anfallende Niederschlag besteht aus uranhaltigem Material von komplexer Zusammensetzung, das aus Teilchen von glatter Oberfläche besteht, die nahezu Kugelform haben. Der Niederschlag hat eine Korngrößenverteilung mit einem scharfen Maximum bei einer genau bestimmten Teilchengröße.

Die Maßnahme, vor dem Zusatz des Ammoniaks ein Ammoniumsalz, vorzugsweise Ammoniumnitrat, zugegeben, ist vor allem dann wichtig, wenn man von relativ hoch konzentrierten Uranyllösungen ausgehen will.

Nach dem so hergestellten Niederschlag erhält man unter Erhaltung von Form und Korngrößenverteilung Urandioxyd. Dies kann durch Umsetzung des Niederschlags mittels wäßrigem Ammoniak unter leichter Erhitzung, z. B. zu 40° C, und anschließender Trocknung und Reduktion, z. B. mittels Wasserstoff, erfolgen.

Das auf diese Weise anfallende Urandioxyd läßt sich sehr gut als spaltbares Material in einem Suspensionsreaktor mit kontinuierlicher Reinigung während des Betriebes verwenden (s. deutsche Patentschrift 948 000).

Beispiel I

Zu 50 ml einer wäßrigen Uranylnitratlösung, die je Liter 210 g Uran und 1,58 g Äquivalent Nitrationen

409 599/220

enthält, werden 2,0 g festes Ammoniumnitrat gegeben. Nachdem sich dieses aufgelöst hat, werden der Lösung bei einer Temperatur von 20° C 34 ml 1-n-Ammoniaklösung zugesetzt.

Anschließend werden darin unter Rühren 5,0 g festes Ammoniumsulfat gelöst; wenige Sekunden, nachdem das Sulfat vollständig gelöst ist, beginnt die Bildung eines gelben Niederschlages. Die Fällung ist nach 90 Minuten beendet. Am Ende der Niederschlagsbildung beträgt der p_H-Wert der Flüssigkeit 2,9.

Man erhält 9,4 g Niederschlag mit einem Gehalt von 64,9% U, 13,9% SO₄- und 2,7% NH₄ ⁺.

Der Niederschlag besteht aus nahezu runden Körnern mit glatter Oberfläche. Die Komgrößenverteilung weist bei 10 μ ein scharfes Maximum auf.

Aus dem Niederschlag fiel nach Vorerhitzung bis zu 150° C, nach Umsetzung mittels Ammoniaklösung und Reduktion mittels Wasserstoff, körniges UO₂ von glatter Oberfläche und nahezu Kugelform ao an. Die Korngrößenverteilung wies bei 7 μ ein scharfes Maximum auf.

Beispiel II

Zu 50 ml einer wäßrigen Uranylnitratlösung, die je Liter 433 g Uran und 3,62 Grammäquivalent Nitrationen enthält, werden 0,44 g festes Ammoniumnitrat gegeben. Nachdem sich dieses aufgelöst hat, werden der Lösung bei einer Temperatur von 15° C 30 ml 2 N Ammoniaklösung zugesetzt.

Anschließend werden darin unter Rühren 10,0 g festes Ammoniumsulfat gelöst; 30 Sekunden, nachdem sich das Sulfat vollständig gelöst hat, beginnt die Bildung eines gelben Niederschlages. Die Fällung ist nach 60 Minuten beendet. Am Ende der Niederschlagsbildung beträgt das p_H der Flüssigkeit 2,3.

Es fallen 12,8 g Niederschlag mit einem Gehalt von 64,0% U, 14,4% SO₄-- und 3,3% NH₄ ⁺ an.

Der Niederschlag besteht aus nahezu runden Körnern von glatter Oberfläche. Die Korngrößenverteilung weist bei 6 μ ein scharfes Maximum auf.

Aus dem Niederschlag wurde, nach Vorerhitzung bis auf 150° C, nach Umsetzung mittels Ammoniaklösung und Reduktion mittels Wasserstoff körniges UO₂ von glatter Oberfläche und nahezu runder Form erhalten.

Die Korngrößenverteilung weist bei 4 μ ein scharfes Maximum auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Urandioxyd mit glatter Oberfläche und runder Form, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Lösung eines Uranylsalzes, nachdem Ammoniak bis zum Ausfällungspunkt zugefügt worden ist, unter Rühren festes Ammoniumsulfat löst oder der Lösung eine konzentrierte Ammoniumsulfatlösung zusetzt mit der Maßgabe, daß der p_H-Wert der Reaktionsflüssigkeit während der, vorzugsweise bei Zimmertemperatur, erfolgenden Niederschlagsbildung nicht unter einem zwischen 2 und 3 liegenden kritischen Wert gehalten wird, daß man den anfallenden Niederschlag abtrennt, diesen nach einer Erwärmung, vorzugsweise auf etwa 150° C, mit einer wäßrigen Ammoniaklösung umsetzt und den dabei gebildeten Feststoff trocknet und anschließend reduziert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Lösung vor dem Zusatz des Ammoniaks ein Ammoniumsalz, vorzugsweise Ammoniumnitrat, zugibt.