Нитрид урана

В реакторах ВГР и БГР применяется керамическое топливо— окислы, карбиды и нитриды урана и твердого сплава уран-плутоний. Двуокись урана имеет высокую температуру плавления, химически совместима со многими материалами, в том числе с нержавеющей сталью, не подвержена большим изменениям объема под действием нейтронного излучения и при большой глубине выгорания. Двуокись урана имеет теоретическую плотность около И г/см , однако при процессе спекания-не удается получить образцы с плотностью выше 95% теоретической. Существенные недостатки двуокиси урана — низкая теплопроводность, к тому же уменьшающаяся с ростом температуры, и склонность двуокиси урана к окислению и образованию окислов с большим содержанием кислорода. [c.9]

Перспективным высокотемпературным топливом являются также нитриды урана и плутония. По сравнению с карбидным топливом они обладают еще большей плотностью делящегося вещества при сохранении высоких значений теплопроводности и температуры плавления. Однако пока проведено недостаточное количество работ по исследованию совместимости нитридного топлива и его радиационной стойкости. В табл. 1.1 приведены физические характеристики топливных материалов, которые могут использоваться в реакторах ВГР и БГР. [c.10]

Компактные изделия плотностью 95-97% теоретической из порошка нитрида урана получают либо прессованием и спеканием под давлением в аргоне при 1700°С, либо горячим изостатическим формованием при 70 МПа и 1490 °С (порошок подвергают предварительному изостатическому формованию в холодном состоянии при давлении 700 МПа до относительной плотности 70 %). [c.233]

Силициды и нитриды урана во многом лишены этих недостатков, кроме того, они имеют большую плотность, однако их поведение под действием излучения до конца не исследовано. Кроме того, слабо изучена их совместимость с материалами оболочки твэлов (табл. 2.2). [c.135]

В качестве топлива в современных БР используют смесь диоксидов урана и плутония для перспективных БР намечены технологически пока не освоенные более плотные виды топлива — карбиды и нитриды урана и плутония. [c.167]

В присутствии кислорода, как и следовало ожидать, возникало много разных оксидов, причем наблюдалось уменьшение содержания кластеров большой массы. В атмосфере азота одновременно присутствовали ионы урана и нитрида урана. С увеличением давления азота концентрация ионов U,, р 6) уменьшалась, а ионов U,,N(, q р увеличивалась так, что в результате суммарное количество [c.23]

Способ был проверен на получении других соединений, в частности карбидов ванадия, молибдена, циркония, а также нитрида урана UN. В последнем случае аргон заменяли азотом. [c.160]

Результаты проведенных работ показывают, что в соответствии с термодинамическими свойствами при низких температурах в атмосфере азота более устойчивы нитриды урана, а при высоких — твердый раствор 1] (С, Ы) и карбиды. Состав твердого раствора и (С, Ы) определяется равновесным парциальным давлением азота над ним. При давлении азота ниже равновесного твердый раствор и (С, Ы) диссоциирует на уран и азот до тех пор, пока не достигается равновесие. При давлении азота выше равновесного образуется твердый раствор, более богатый азотом, и выделяется свободный графит. [c.217]

V. НИТРИДЫ УРАНА 1. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ УРАН - АЗОТ [c.309]

Удержать закалкой при комнатной температуре однофазные сплавы на основе иы, существующие при высоких температурах, не удается. При охлаждении из УМ в зависимости от отношения N/1] выпадают включения либо урана, либо высшего нитрида урана. [c.310]

КРИСТАЛЛОХИМИЯ НИТРИДОВ УРАНА [c.311]

В мононитриде, особенно полученном термическим разложением высшего нитрида урана, кислород присутствует чаще всего в виде СОг. Хотя металлографически никакого взаимодействия между иН и иОг не обнаружено, некоторое увеличение периода решетки UN имеет место (табл. 5.3) [c.311]

Наиболее удобный способ получения нитридов урана состоит в нитрировании азотом металлического урана, который может быть взят в виде куска, стружки или порошка. Перед реакцией уран должен быть тщательно очищен от окисных пленок соответствующей кислотной обработкой. На всех стадиях работы должны быть приняты меры для предотвращения попадания кислорода в продукт, так как металлический уран интенсивно поглощает кислород, который потом уже из продукта не удаляется. Лучше всего использовать дегидрированный уран. 10 [c.313]

Предлагались также другие методы получения нитридов урана, основанные на применении в качестве исходного материала окисла, галогенида или карбида урана [4, 23, 24]. В случае окислов урана [25] подмешивают соответствующее количество углерода, необходимое для связывания кислорода в виде СО, и смесь нагревают в атмосфере азота при температуре около 1700° С. Реакция описывается уравнением [c.315]

В этой же работе делались попытки предотвратить диссоциацию иЫ при спекании использованием атмосферы азота. Спекание проводили при 1700 и 1750° С в течение 4 ч. Опыты дали отрицательный результат образцы потрескались, и в них наблюдались включения серой фазы, которая, как предполагалось, являлась высшим нитридом урана, образовавшимся при охлаждении образцов в атмосфере азота. [c.317]

Исходным материалом служили слитки технического урана. Во время плавления уран взаимодействовал с азотом высокой чистоты с образованием нитрида урана. В предварительных опытах найдено, что при времени плавки 2 мин с увеличением давления азота от 1/3 до 1 атм содержание азота в сплаве урана возрастает с 2,6 до 3,7 вес.% и далее с повышением давления до 3 атм существенно не меняется. [c.319]

Высшие нитриды. Область температурной устойчивости и температура плавления всех нитридов урана при отношении N/11 > 1 определяется и обеспечивается равновесным для данной температуры давлением азота. При давлении азота ниже равновесного нитриды диссоциируют на UN и N2. [c.322]

Никель — дисульфид молибдена 137, 138 Никель — карборунд 120, 241 Никель — корунд 239 Никель — металлы 140, 145 Никель—муллит 232 Никель — нитрид бора 124, 139 Никель — оксид урана 146 Никель —оксид хрома 85, 125 Никель — органические полимеры 235 Никель — фосфор 238 сл. [c.267]

Наконец, когда термодинамическая стабильность соединения Me Xrt будет намного выше, чем соединения Ме Х , произойдет разрыв непрерывного ряда растворов между ними и возникнет практически наиболее важное взаимодействие — эвтектическое равновесие Me —Me mX (тип III [12]). В этом случае (см. рис. 53) металл-основа (обычно групп ванадия и хрома, но также железо, кобальт, никель и их аналоги) находится в равновесии с тугоплавким, наиболее термодинамически устойчивым соединением системы М.е тХп (обычно карбид, нитрид, борид или окисел титана, циркония, гафния, тория, реже ванадия, ниобия, тантала, урана). Последнее обычно кристаллизуется из расплава в виде тонких высокопрочных волокон, а не в пластинчатой форме, как гексагональные карбиды и нитриды, сильно снижающие пластичность. [c.153]

Уран реагирует с водой с образованием двуокиси урана, водорода и гидрида урана. Существование гидрида, однако, весьма эфемерно —он сам взаимодействует с водой, в результате чего также возникают двуокись урана и водород. Скорости реакций падают при pH<2, и высказывалось предположение, что твердые продукты образуются в результате диффузии ионов гидроксила через окисел к металлу [1]. Окисел формируется в основном в виде не обладающего адгезией к поверхиости металла порошка, и при этом наблюдается линейный закон роста. Автоклавные испытания показали, что константа скорости заметно возрастает при повышении температуры по крайней мере до 300 С [2] (рис, 3.12) . В частности, присутствие кислорода в значительной степени уменьшает скорость реакции [2], но в то же время делает металл склонным к щелевой и питтинговой коррозии. Ингибирующее действие кислорода наи- более заметно при низких температурах, когда его растворимость в воде максимальна, а выделяющегося водорода недостаточно для локального восстановления растворенного кислорода. Механизм воздействия кислорода может быть связан с преимущественной адсорбцией его на окисле [3] или с прекращением реакции образования нитрида, оказывающей разрушающее влияние на поверхность металла. Согласно другой точке зрения на природу таких водородных эффектов , основанной на результатах измерения импеданса в процессе коррозии [4], они связаны с изменением электрических свойств окисла под действием водорода. [c.212]

Алюминия нитрид A1N — твердое кристаллич. вещество белого цвета. D l = = 3,05 i° — 1 900—2 200°. Водой разлагается по ур-ию [c.317]

Наибольшее значение имеют окислы, карбиды, нитриды и отчасти сульфиды урана и плутония, рассмотрению которых и посвящена данная книга. [c.3]

Другие тугоплавкие соединения урана, плутония и тория не имеют пока широкого применения, но интенсивно исследуются как весьма перспективные, поэтому авторы сочли целесообразным привести в систематизированном виде максимум возможных данных о таких тугоплавких соединениях, как нитриды и сульфиды урана и плутония. [c.3]

Для ядерного горючего используются окислы урана 1102, карбиды и нитриды урана, окислы тория ТЬОа и плутония РиО . [c.5]

Диаграмма состояния системы и — N изображена на рис. 5.1. Построена она сравнительно недавно [1, 2], хотя идентификация всех трех нитридов урана — иЫ, УгМз и иМг — была проведена в 1948 г. [3], а исследование отдельных нитридов урана относится еще к концу прошлого столетия. Термическая диссоциация этих нитридов в вакууме или в атмосфере, не содержащей азот, особенно высших нитридов урана, чрезвычайно затрудняла исследование системы. [c.309]

Предотвращение диссоциации нитридов урана связано с наличием азотной атмосферы, изменение давления которой дает возможность контролировать устойчивость фаз и границ областей их существования. Поэтому вид диаграммы состояния системы и — N находится в прямой зависимости от давления азота (см. рис. 5,1). Так, при давлении азота 0,1 мм рт. ст. иы плавится инконгру-энтно при 2080° С с выделением азота и жидкого урана, в котором растворено 0,45 вес, % N. При давлении азота 1 атм температура плавления повышается до 2800° С, а содержание растворенного азота в жидкости увеличивается до 4,6 вес.%. При давлении 5 атм UN плавится конгруэнтно при 2850° С. Температура диссоциации высших нитридов, [c.309]

Зависимость периода решетки от состава нитрида урана в области игЧт—иЫг [3,4] [c.310]

При низких температурах состав полуторного нитрида урана не соответствует стехиометрической формуле. Содержание в нем азота всегда больше, чем следует из формулы йгЫз (8,11 вес.% Ы). Однако с повышением температуры состав приближается к стехиометрическому (рис. 5.2) [2, 16. [c.312]

Реакция между ураном и азотом начинается при 200—300° С и интенсивно проходит при 700—900° С. Особенность реакции состоит в том, что она не останавливается ни на составе UN, ни на составе U2N3, а продолжается до получения продукта, представляющего собой гомогенную фазу, чаще всего состава UNi.gj i,75- Динитрид урана UNs теоретически может быть получен лишь под очень большим давлением азота. При нагревании выше 800—1000° С в вакууме все высшие нитриды урана, т. е. U2N3, фаза [c.313]

Маллет и Гердс [12] проводили исследование на компактном уране чистотой 99,96% при атмосферном давлении азота. Реакция нитрирования изучалась в области температур 550—900° С. Скорость реакции определялась объемным методом по скорости поглощения газа металлическим ураном, помещенным в замкнутое печное пространство. После нагрева системы до заданной температуры в нее вводили измеренное количество азота, часть которого поглощалась при образовании нитридов урана. Длительность реакций достигала 6 ч. [c.313]

Полученные данные показывают, что плотные изделия из нитрида урана изготовить спеканием весьма трудно. Начиная с 1800° С в структуре образцов обнаруживаются прожилки урана, образующегося в результате диссоциации иЫ. Спекание при 1800° С существенного уплотнения не дает. Наивысшая плотиость, равная 80% теоретической, была достигнута в результате 10-часового спекания при 1650° С мелкого порошка нитрида, полученного нитрированием дегидрированного урана. Не дали успеха и опыты, в которых исходным порошком явился высший нитрид, взятый с целью разложить его во время спекания и получить из него свежий активный иК. Отрицательный результат был получен также при спекании смеси ЫзЫз 4- и, отвечающей стехиометрическому составу иМ [26]. [c.316]

Предпринималось несколько безуспешных попыток повторного нитри-)ования урановых прожилок, образовавшихся в результате диссоциации JN во время вакуумного спекания при высоких температурах. Так, при 1300 " С и давлении азота 760 мм рт. ст. скорость диффузии азота в уран оказалась слишком низкой, чтобы иметь практическое значение. Вдобавок при этом образовались высшие нитриды урана, в результате чего нарушилась целостность образцов. [c.317]

Горячее прессование нитрида урана при 1000° С в графитовых пресс-формах описано Аккари и Кайлатом [28]. Достигнута плотность иЫ 98% теоретической. [c.318]

Результаты серии опытов (табл. 5.4) показали, что в этих условиях можно добиться весьма высокого насыщения урана азотом, превышающего даже его содержание в иМ, и получить плотную однородную структуру, состоящую из хорошо выраженных полиэдрических зерен. В слитке с содержанием 6,85 вес.% N. помимо основной фазы иЫ рентгенографически и металлографически обнаружено присутствие высших нитридов урана (15—20 об.% иаНз и 10 об.% ПЫг), которые образовались, по-видимому, при охлаждении, когда давление диссоциации их было меньше парциального давления азота над ними. [c.319]

Углерод (графит). При повышенных температурах углерод частично вытесняет азот из нитридов урана, образуя твердый раствор U (С, N), равновесный состав которого определяется парциальным давлением азота над образцом и содержанием углерода в шихте. В результате отжига смеси U2N3 + С при 1250° С (10 ч) или 1400° С (2 ч) в атмосфере азота под давлением 1 и 7 ЖЛ1 рт. ст. получены твердые растворы состава U o,28No,72 (независимо от соотношения исходных компонентов UgNg С в пределах от 1 4 до 1 1) [44]. [c.326]

Нитриды используются в различных отраслях техники в качестве огнеупорных футеровок ванн, в процессах электролиза металлов из расплавленных сред, для специальных огнеупоров в полупроводниковой и ядерной технике (нитриды алюминия, бериллия и урана), для изготовления тиглей, ковшей и других приспособлений, предназначенных для плавки и разливки различных металлов и сплавов. Нитриды применяются в качестве проводящих элементов торцевых катодов для зажигателен к выпрямителям (25% Ti.M + 75% ВеО) в составе высокоомных сопротивлений (TiN -f + rjN) и т. д. Нитрид титана может служить в контакте с расплавленным оловом, висмутом, свинцом, кадмием и цинком. Нитриды бора и кремния (BN и стойки [c.431]

Разработана технология получения дисперсий UOj-Al. Порошок алюминия (лучше, если частицы покрыты слоем нитрида алюминия) с частицами размером < 60 мкм смешивают с частицами диоксида урана размером 75-150 мкм, прессуют смесь и уплотняют заготовки, например горячей прокаткой с объемным обжатием до 30 %. В реакторах малой МОШ.НОСТИ (с органическими веш,ествами, водой под давлением или кипяш,их) эффективно использовать ТВЭЛы, в алюминиевой оболочке которых помеш,ены горячекатаные пластины из дисперсионной смеси, состояш,ей на 60 - 62 % из волокоТн уранового стекла (50 % UgOg) и слоев алюминия (остальное до 100%). Под горячую прокатку пластины получают либо горячим прессованием, либо прессованием в холодном состоянии и последуюш,им горячим прессованием до плотности 0,99 от теоретической. [c.234]

Необходимость удовлетворения практической потребности— более эффективного использования урана как расщепляющегося материала за счет повышения температуры его эксплуатации — обусловила за последнее время интенсивные исследования, направленные на изыскание более тугоплавких, чем уран, и стабильных при высоких температурах урансодержащих вещ,еств. Наряду с исследованиями, относящимися к таким тугоплавким соединениям урана, как карбиды, нитриды, сульфиды, были выполнены многочисленные работы, посвященные высокотемпературной химии окислов урана. [c.3]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...