Способ получения твердого раствора диоксидов урана и плутония

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК бЗ А(19)О (11 ИЗОБР ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ЕНИЯ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ 2 - 5. Осущес различном с в расплаве. сса и получен лицу,ии и е" соПримеры пример 1, но при фторида алюминия Условия ироце таты сведены в таб При проведен сильное "дымлени возгона фторида авляют как держании е резуль отмечен ны за сче римералевой вания. юм ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Устинов О.А. и др, Получение порошковтвердых растворов (О 1 Рц)02 из молибдатных расплавов. - Радиохимия, 1980, т, 22, М4, с. 597.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО РАСТВОРА ДИОКСИДОВ УРАНА И ПЛУТОНИЯ(57) Изобретение относится к способам получения твердого раствора диоксида урана иплутония и позволяет повысить выход коИзобретение относится к способам получения твердого раствора диоксидов урана и плутония, которые могут быть использованы в качестве топливных материалов при изготовлении тепловыделяющих элементов.Цель изобретения - повышение выхода конечного продукта и сокращение длительности процесса,П р и м е р 1, 90,7 г 002 и 22,7 г Рц 02 смешивают с 47,1 г ОР, 84,7 г МазАР 6 и 101,2 г АРз (содержание АЕз в смеси фторидов составляет35 мол ь, ,). Шихту помещают в никелевый тигель, нагревают в атмосфере аргона до 800 С и перемешивают солевой расплав в течение 40 мин, Затем плав переносят на металлокерамический никелевый фильтр и отделяют фильтрацией основную массу солевого расплава от оксидного осадка. Оставшееся количество солевого расплава удаляют вакуумной возгонкой при 51)5 С 01 О 56/00, 43 нечного продукта и сократить длительность процесса, Механическую смесь диоксидов урана и плутония смешивают с звтектической смесью фторидов лития и натрия, содержащей 25 - 35 мол.,6 фторида алюминия. Полученную шихту помещают в никелевый тигель, нагревают в атмосфере аргона до 750 - 800 С и перемешивают солевой расплав в течение 40 - 60 мин. Затем плав переносят на металлокерамический фильтр и отделяют основную массу солевого расплава от оксидного осадка. Выходтвердого раствора 002-Рц 02 составляет 97,9-98,4,ь, 1 з.п,ф-лы, 1 табл 1 ил,0,1 мм рт.ст.порошкообвета (выход нализом опество пред р диоксидовкристаллимерами криный анализ ание техношает величи 1000 С и остаточном давлении В результате получено 111,2 г разного вещества черного ц 98,4. Рентгеноструктурным а ределено, что полученное вещ ставляет собой твердый раство урана и плутония с параметром ческой решетки 5,456 Д и раз сталлов 10 - 40 мкм, Спектраль показал, что суммарное содерж логических примесей не превы нь 1 8 10 мас,",ь.1684263 ство Содержа- КЕ- ние АЕз,Из таблицы видно, цто добавка к эвтектической смесиЕ-МаЕ фтарида алюминия в количестве 25 - 35 моль.ф, обеспечивает повышение выхода готового продукта и уменьшает время процесса, Причем время 5 процесса зависит от содержания АЕз в солевой смеси: при большем содержании требуется меньше времени для полной перекристаллизации исходных диоксида в урана и плутония и твердый раствор (О, 10 Рц)02 и наоборот.Указанные пределы температуры процесса определяются следуащим, Нижний предел (750 С) определяется температурой плавления эвтектической смеси фторидов 15 лития и натрия, величина которой составляет 650 С, Поэтому, чтобы работать без риска заморозить ванну, принят нижний предел температуры процесса, равный 750 С. Увеличение температуры выше 800 С нерациа нально, так как выше этой температуры становится заметной возгонка фторида алюминия из солевой ванны, что может привести к ухудшению условий протекания процесса, 25Установлено, чта при образовании твердого раствора лимитирующей стадией процесса является диффузия вследствие незначительной величины коэффициента диффузии. 30Для повышения коэффициента диффузии перекристраллизацию проводят в солевых расплавах, Повышение коэффициента достигается за счет растворимости диоксидав в солевых расплавах, Растворенные в 35 солевом расплаве частицы диоксидов урана и плутония, сталкиваясь, образуют твердый раствор, который выделяется в осадок, Поэтому чем больше растворимость диаксидов в солевом расплаве, тем быстрее 40 проходит процесс перекристаллизации и, соответственно, процесс образования твердого раствора (О, Рн)02.Растворимость диоксидов урана и плутония в расплаве эвтектической смеси фта ридов лития и натрия невелика и не превышает 0,04 мас.%, Известно, что в расплаве натриевого криолита (2 МаЕ АЕз) растворимость оксидов некоторых металлов достигает значительной величины 1-35 мас.%), Относительно растворимости оксидов в литиевом криалите (32.Е АЕз) сведений не имеется.Натриевый криалит имеет температуру плавления 1000 С, а эвтектическая смесь фторидов лития и натрия плавится при 650 С. Поэтому экспериментально нужно опредеить, какое количество фторида алюминия необходимо добавить к эвтектической смесиЕ-чаЕ, чтобы существенно повысить растворимость диаксидов урана и плутония и не слишком изменить температуру плавления солевой смеси.На чертеже представлен график растворимости диаксидов урана и плутония в расплаве эвтектической смеси фторидов лития и натрия при 800 С в зависимости ат добавленного количества фтарида алюминия.Как видно из чертежа, при содержании фторида алюминия в смеси более 25 мол. происходит резкое увеличение растворимости диоксидов урана и плутания,Изобретение позволяет по сравнению с прототипом повысить выход конечного продукта с 62 - 89 да 97,9 - 98,4 и сократить длительность процесса в 50 раз за счет сокращения времени растворения (с 5 - 10 ч до 40-60 мин) и выделения конечного продукта,Формула изобретения 1, Способ получения твердого раствора диаксидов урана и плутония, включающий растворение механической смеси диоксидав урана и плутония в салевам расплаве и их взаимодействие, кристаллизацию и выделение конечного продукта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода конечного продукта и сокращения длительности процесса, в качестве солевого расплава используют эвтектическую смесь фтаридов лития и натрия, содержащую 25- 35 мол,% фтарида алюминия.2, Способ па и, 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что растворение ведут при 750 - 800 С в инертной атмосфере при перемешивании,1684263 У, мал Соде жаюе Составитель В.Нечип Техред М.Моргентал едактор М Т,М Падписн обретениям и откр Раушская наб 4/5ям при ГКНТ на, 10 иэводственно-издательский кои 8 Т з 3482 Тираж ВНИИПИ Государственного. ко 113035, Мо