Мазмұны

13.2 Уранды өндіру технологиясы

шамамен 205 кДж төмен.

UF4 + 2Mg = U + 2MgF2 + 372 кДж (4.82)
1 кг UF4 + 2Mg қоспасына шаққанда 1028 кДж бөлінеді. Бұл жылу реакция өнімдерін балытуға жеткіліксіз, сондықтан жалпы реакторды тұтану температурасына дейін қыздыру керек.
2. Магнийдің қайнау температурасы (1105 °C) қождың балқу температурасынан төмен (MgF2 1260 °C температурада балқиды). Сондықтан герметикалық аппаратта (бомба түрі) магний буының қысымымен тотықсыздандыру қажет.
Сонымен қатар, магнийдің кейбір артықшылықтары бар. Магний ауада тұрақты. Өнеркәсіпте өндірілетін жоғары тазалықтағы магнийде уранға зиянды қоспалар аз болады. Магний кальцийге қарағанда жеңіл және оның 1т уранға шаққандағы салмағы кальцийге қарағанда 1,6 есе төмен.
Тотықсыздануды диаметрі 325-390 мм тұтас тартылған құбырлардан жасалған болат тигельдерде жүргезіде. Тигельдердің биіктігі 915-1145 мм. Тигельдер фторлы магниймен қапталады және герметикалық қақпақпен жабылған. Бөлшектердің мөлшері ~2 мм болатын магний ұнтағы UF4-пен араласады (артық магний 4 -5 %). Шихтамен толтырылған және герметикалық тығыз жабылған тигель газ пешіне орналастырылады (сыртында тек қақпақ қалады). Шихтаны 550-700 °C дейін қыздырғанда реакция басталады, ол шамамен 1 минутта аяқталады.
Құйма қождан оңай бөлінеді. Метал шығымы 98% жетеді. Диаметрі 325 мм тигельдерде бір балқытқанда салмағы 100 кг құйма алынады.
UF4 магниетермиялық тотықсыздану процесі игерілді, онымен бір уақытта 2 т уран фторидін жүктеуге болады. Салмағы 1225 кг құймалар алынады (құйманың диаметрі ~ 445 мм, биіктігі 432 мм). Жүктеменің үлкен мөлшері баяу салқындауды және металды қождан оңай бөлуді қамтиды. Мұндай құймалар вакуумдық балқытуды қажет етпейді және тікелей қысыммен өңдеуге бағытталуы мүмкін.
Уранды балқыту
Уран фторидінің кальциймен немесе магниймен металотермиялық тотықсыздануы нәтижесінде құймалар алынады, олар таза, тығыз графит тигельдермен жабдықталған вакуумдық индукциялық пештерде балқытылады. Балқыту процесінде кальций, магний, фтор, сутегі, ішінара азот және оттегі қоспалары жойылады.
4.38-суретте осындай индукциялық пештің сызбасы берілген. Вакуум жасалып, метал балқығаннан кейін (уранның балқу температурасы 1130°С), ол тигель түбіндегі клапан арқылы графит құймасына құйылады.
Балқытылған уран вакуумдағы тығыз графитпен баяу әрекеттеседі. Сонымен қатар, металдағы графиттің кішкене қоспасы зиянсыз, өйткені графит ядролық реакторда тежегіш қызметін атқарады. Алайда, уранның механикалық қасиеттері, оның құрамындағы көміртегі қоспасына байланысты.
Төменде вакуумды балқытудан кейінгі уранның құрамы келтірілген, %: С 4 ×10-2; Н 1 × 10-4; Cl 5 × 10-4; Si 5 × 10-3; N, Fe, Ni, Cr 5 × 10-3; Mn 1,3 × 10-3; B, Cd, 2 × 10-5; Mg 5 × 10-4; Ag < 1 × 10-4.
Уран мен оның негізіндегі қорытпаларды балқыту құрылғысы 1 бөлімде қарастырылған тұтынылатын электродты доғалы пештерде жүзеге асырылуы мүмкін.

1-қалыптың негізі; 2-қалыптың төменгі бөлігі; 3-салқындатқыш жейдедегі бөлімдер; 4-қалыптың ұстағышы; 5 - отқа төзімді экран ұстағышы; 6-тигельдің сақиналы негізі; 7-төменгі тығынды көтеруге арналған сырғытпа; 8 - циркония оксидінің муфтасын ұстауға арналған сақина; 9-циркония диоксидінің оқшаулағыш муфтасы; 10-тигель тірегі; 11-индуктор; 12-қарау терезесі; 13-жоғарғы оқшаулау қақпағы; 14-циркония оксиді экраны; 15-тигель қақпағы; 16-графит тигелі; 17-тығын; 18-оқшаулағыш негіз; 19-қалыптың жоғарғы бөлігі; 20-тұтқалы қосылыс; 21-төменгі төсем; 22-қалыптау жейдесі.

4.38-сурет. Уранды балқытуға арналған вакуумдық индукциялық пештің сызбасы