способ получения чернового обогащенного урана

Формула изобретения

1. Способ получения чернового обогащенного урана, включающий смешение тетрафторида урана с металлическим кальцием, инициирование плавки электрозапалом, плавку шихты в среде аргона, отличающийся тем, что плавку проводят в предварительно нагретом реакторе, помещенном в теплоизоляционный кожух.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реактор нагревают до температуры не менее 200^oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в шихту вводят стружку металлического обогащенного урана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам восстановления тетрафторида урана кальциетермическим способом.

Известен способ получения урана восстановлением тетрафторида урана кальцием (Ю. Н. Сокурский, Я. М. Стерлин "Уран и его сплавы", М., Атомиздат, 1971 г. стр. 33) на заводе Буше во Франции, по которому в реактор загружают спрессованные брикеты из смеси фторида урана и кальциевой стружки, реактор с шихтой промывают чистым аргоном, возбуждают реакцию электрическим запалом, и слиток охлаждают в среде аргона.

Недостатком указанного способа является невозможность получения обогащенного чернового урана.

Наиболее близким решением, выбранным за прототип, является способ кальциетермического восстановления тетрафторида урана, приведенный в монографии "Основы металлургии" т. 5, Москва, 1968, Металлургия, стр. 72. Способ включает смешение тетрафторида урана с металлическим кальцием, заполнение тигля аргоном и инициирование плавки электрозапалом.

Недостатком способа является невозможность получения обогащенного чернового урана.

Задача изобретения - получение слитков обогащенного чернового урана без локальных включений шлака, увеличение выхода обогащенного урана в черновой слиток и создание условий для металлургической переработки стружки обогащенного урана.

Поставленная задача решается благодаря тому, что плавка проводится в подогретом до температуры не менее 200^oC графитовом реакторе, заключенном в теплоизоляционный кожух.

Указанная совокупность признаков способа является новой и обладает изобретательским уровнем, т. к. подогрев реактора и помещение его в теплоизоляционный кожух позволяют сохранить тепло, благодаря чему продукты реакции находятся в жидком состоянии с течение времени, за которое происходит наиболее полное разделение урана и шлака, а также исключают сложную технологию переработки стружки урана.

Получение металлического чернового обогащенного урана путем кальциетермического восстановления тетрафторида урана осуществляется в малых весовых количествах.

Ограничение массы загружаемых шихтовых материалов приводит процесс восстановления тетрафторида урана к значительному отклонению от нормального адиабатического процесса. Это связано с большими тепловыми потерями, что приводит к уменьшению выхода металла и загрязнению слитков металлического урана шлаком и неметаллическими включениями. По этой же причине невозможно переплавлять металлическую стружку обогащенного урана, образующуюся после механической обработки слитков. В результате стружка направляется на химическую переработку и только после прохождения полного дорогостоящего технологического цикла возвращается в виде тетрафторида урана на восстановительную плавку.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1.

Реактор из графита типа АРВ, состоящий из изложницы 1, проставки 2 и корпуса 3 обмазывают технологической обмазкой, нагревают в печи сопротивления до температуры не менее 200^oC, собирают на теплоизоляционном поддоне 4, закрывают кольцевым теплоизоляционным кожухом 5 и заполняют аргоном.

Затем засыпают 6 кг тетрафторида урана, смешанного с 1900 г металлического кальция.

Сверху насыпают 20-30 г порошка металлического титана и инициируют плавку электрозапалом.

Время до застывания слитка составляет 3-5 часов, что является достаточным для полного разделения урана и шлака.

Оснастку разбирают и отделяют металл от шлака.

Получают 4-4,5 кг металла с массовой долей урана 95%.

Пример 2.

Реактор из графита типа АРВ, состоящий из изложницы 1, проставки 2 и корпуса 3 обмазывают технологической обмазкой, нагревают в печи сопротивления до температуры не менее 200^oC, собирают на теплоизоляционном поддоне 4, закрывают кольцевым теплоизоляционным кожухом 5 и заполняют аргоном.

На картонный диск, помещенный на изложницу, послойно засыпают 0.75-1.0 кг стружки металлического урана, 3 кг тетрафторида урана, смешанного с металлическим кальцием, 0,75-1,0 кг стружки металлического урана, 3 кг тетрафторида урана, смешанного с металлическим кальцием.

Инициируют плавку порошком металлического титана с помощью электрозапала.

Охлаждают и отделяют металл от шлака.

Таким образом предлагаемый способ увеличивает выход обогащенного урана в черновой слиток и создает условия для металлургической переработки стружки обогащенного урана.