Монокарбид урана

Однако однофазный монокарбид урана получить очень трудно, так как уже незначительный недостаток углерода в U (около 0,1%) приводит к выделению второй низкотемпературной фазы — урана, а начиная с массового содержания 4,6% уг-лерода вторая фаза выделяется в виде прерывистых цепочек по границам зерен и частично внутри зерен в виде мелкодисперсных включений. Сплошные выделения второй фазы по границам зерен отмечены только в сплавах, с массовым содержанием углерода меньше 4,3%. При температуре выше 1200°С U растворим в уране, причем в монокарбиде с недостатком углерода U i-j при 2200° С X достигает.0,2. [c.136]

При легировании монокарбида урана монокарбидом циркония все нежелательные превращения U в присутствии небольшого избытка С подавляются. Кроме того, в твердых растворах (U, Zr) с увеличением содержания Zr в сплаве диффузионная подвижность урана и углерода уменьшается, а энергия активации диффузии увеличивается (табл. 6.2—6.4) [43]. Из-таблиц следует, что с возрастанием содержания Zr в U совместимость сплавов с графитом и тугоплавкими металлами, должна повышаться. [c.137]

Состав фаз, образующихся при взаимодействии молибдена и вольфрам с монокарбидом урана (4,48%) [62, 89] [c.139]

Монокарбид урана иС Горючее Очень большая Большая 2250 — 13,6 [c.78]

Широкие исследования развернуты в последние годы по высокотемпературному атомному топливу на основе карбидов урана и тория. В СССР успешно работает первый в мире атомный реактор Ромашка с полупроводниковыми электрическими генераторами, в котором твэлы сделаны из дикарбида урана. Дисперсионные твэлы на основе дикарбида урана в графитовой матрице использованы в нескольких исследовательских и энергетических реакторах у нас и за рубежом. Монокарбиды урана и плутония являются перспективным горючим для экономически выгодных энергетических реакторов на быстрых нейтронах с воспроизводством атомного горючего. [c.3]

Монокарбид урана иС при низких температурах практически не имеет области гомогенности и характеризуется составом, полностью отвечающим стехиометрическому. Однако при 1300° С и выше в ПС обнаружена заметная растворимость урана, составляющая около 2 ат.% при температуре 2000° С. [c.142]

КРИСТАЛЛОХИМИЯ КАРБИДОВ УРАНА Монокарбид урана [c.144]

При низких температурах монокарбид урана не обладает заметной областью гомогенности и существует только в виде стехиометрического соединения, отвечающего формуле U (4,8 вес.% С). При высоких температурах обнаружена область гомогенности. Наличие ее обусловливается, с одной стороны, некоторой растворимостью металлического урана в U , достигающей максимального значения, соответствующего 48,5 ат.% С при [c.144]

В различных работах приводятся такие реакции образования монокарбида урана [c.152]

Монокарбид урана загрязняется азотом в меньшей степени, чем кислородом, и с этой стороны особых трудностей не встречается. Содержание азота в монокарбиде обычно не превышает сотых долей процента по весу [39]. [c.156]

Содержание свободного углерода в монокарбиде урана обычно меньше 0,1 вес. %. Однако получение однофазного карбида с количеством связанного углерода, равным стехиометрическому, также представляет весьма трудную задачу. Содержание углерода в иС во время процесса может изменяться от многих причин от дополнительного науглероживания от графитового тигля, в котором обычно проводят карбидизацию от графитового нагревателя от наличия неучтенного кислорода в реагентах от натекания в печь воздуха, приводящего к некоторому окислению продукта от испарения материалов при нагреве и т. д. В связи с этим проблема, связанная с чистотой карбидов урана, очень сложна. [c.156]

Так как эти факторы контролировать трудно, особенно в случае применения больших загрузок, фактическое содержание углерода отклоняется от заданного, рассчитанного на стехиометрический продукт. Область гомогенности монокарбида урана при пониженных температурах очень мала, и возможности получения продукта без заметного избытка урана или углерода ограниченны. [c.156]

Рис. 3.6. Микроструктура монокарбида урана состава

Полученная таким путем иОг реагировала затем с достаточной скоростью в вакууме при 1700° С с углеродом шихты, образуя монокарбид урана. Однако содержание углерода в шихте становилось меньше расчетного на 0,9—0,6 вес.%, и, естественно, в продукте присутствовал свободный уран. Причина потерь углерода — побочная реакция водяного пара, образованного по реакции (12), с углеродом [c.162]

Процесс спекания U сложен и получение из него изделий высокой плотности и с однофазной структурой сопряжено со значительными трудностями. В литературе описано большое число различных вариантов метода спекания, которые во многих случаях дали противоречивые результаты. В отличие от получения изделий из монокарбида урана методом плавки и литья металлокерамические методы, по-видимому, еще не вышли за рамки лабораторных исследований, хотя разрабатываться начали раньше. [c.166]

В работах [35, 36] отмечается, что правильнее рассматривать монокарбид урана, с которым обычно имеют дело на практике, как часть четверной системы и — С — О — N. С этой точки зрения иС стехиометрического состава — идеальный случай, реально недостижимый после спекания, по крайней мере при температуре ниже 1800° С. [c.167]

Плотность образцов, полученных спеканием заготовок из порошка монокарбида урана [c.169]

Другое направление работ по активации спекания монокарбида урана — использование разнообразных добавок. В работах [36, 85, 86, 88] описано применение с этой целью металлического никеля. Большинство авторов сообщает о благоприятном влиянии его на плотность монокарбида урана. В частности, в работе [88] порошок монокарбида (95,2 вес. % и и 4,62 вес. % С) спекали при 1530° С в течение 4 ч в атмосфере гелия до плотности 95% теоретической при добавке 0,1—0,5 вес.% N1 и только до 68% теоретической — без никеля. Увеличение содержания никеля выше 0,2 вес. % не влияло на плотность монокарбида, а при содержании выше 0,5 вес. % плотность уменьшалась. Температура спекания выше 1530° С (1600 и 1800° С) также приводила к понижению плотности (внутри зерен обнаруживали поры и отмечался рост зерна). Присутствие никеля давало возможность получать изделия с высокой плотностью и при отклонениях содержания углерода и кислорода от оптимальных величин. В работе [86] сообщается, что при сильной окисленности порошков, когда значительное газоотделение затрудняет усадку, введение никеля приводило к повышению относительной плотности ис до 95% при 1500° С. [c.171]

Другое направление по получению плотных изделий из монокарбида урана при относительно низких температурах спекания связано с использованием в качестве исходного материала смеси урана с углеродом. Предполагается, что уран в данном случае обеспечивает возможность проведения реакции спекания в присутствии жидкой фазы. [c.173]

Уран с углеродом начинают реагировать при 800° С, образуя (при соответствующем отношении их в шихте) монокарбид урана. Реакция полностью завершается после 2 ч выдержки при ПОО°С, причем брикеты сохраняют в процессе спекания свою форму [76, 89]. [c.173]

Свойства карбидного топлива. Монокарбид урана U и смеси его с карбидом плутония (U, Ри)С являются перспективным видом ядерного топлива, особенно для энергетических реакторов на быстрых нейтронах, в которых минимальные размеры активной зоны должны сочетаться с высоким энерговыделением. В качестве топлива ТЭП наиболее удовлетворяют требованиям смеси монокарбида урана с монокарбидом циркония (и, Zr) , в которых последний играет стабилизирующую роль и в то же время почти не захватывает нейтроны. Чистый U по сравнению с двуокисью обладает лучшей теплопроводностью (примерно в 8—10 раз) и шиеет плотность атомов урана на 25% больше, чем у UO2 (см. табл. 6.1). Лучшая теплопроводность обеспечивает при прочих равных условиях более низкую [c.134]

Однако чистый U хшлически неустойчив, его свойства сильно зависят от состава (рис. 6.5), а при температуре, близкой к 2000° С, он термически неустойчив, особенно при контакте с графитом, переходя в дикарбид урана U 2. Дикарбид урана — насыщенное углеродом соединение, также обладает ценными свойствами как топливо для ядерных ТЭП. Но дикарбид урана имеет полиморфные превращения, которые приводят к формоизменению твэлов при переходе через температуру превращения. С этой точки зрения монокарбид урана имеет преимущества перед дикарбидом и для ядерных ТЭП. Совместимость U [c.135]

Монокарбид урана получают науглероживанием либо металлического урана в потоке СН + Hj при 650 С или в потоке Hg + Hj при 700 - 750 °С, либо оксидов урана сажей в вакууме при 1850 - 2000 °С (смесь тонкодисперсных порошков UOj или UgOg и сажи стехиометри-ческого состава предварительно прессуют при давлениях 200-500 МПа). Смесь UOj + ЗС можно превратить в U в реакторе кипящего слоя при 1450 - 1600 °С, используя аргон в качестве псевдоожижаю-щего газа. [c.232]

Спеченные таблетки из U готовят иэ смеси порошка монокарбида урана с добавками, улучшающими твердофазное спекание. Например, UAIj позволяет спекать монокарбид урана при температуре около 1350°С до плотности порядка 94% теоретической, а добавка U Sij обеспечивает достижение плотности 97 - 98 % теоретической при [c.232]

Можно считать, что и другие углеводороды с малым молекулярным весом будут реагировать аналогично. Тяжелые углеводороды при подходящих температ> рах могут отдать часть своего водорода металлу, образуя гидрид. Так, декалин и тетралин образуют при 210 — 270° иИз 1751. Затем гидрид может прореагировать с углеводородом, образуя монокарбид урана и выделяя водород. Такой цикл реакции, начинающийся с разложения углеводорода, представляет интерес в связи с не пользованием многоядерных ароматических yj-леводородов (дифенил, трифенил) как охладителей для ядерпых реакторов. Предполагается, что повреждение оболочки не приводит к сильному коррозионному разрушению [13, ИЗ, 135]. [c.843]

Монокарбид урана—типичная фаза внедрения. Кристаллизуется в одной г. ц. к. решетке типа Na l с четырьмя молекулами в элементарной ячейке. Рентгеновская плотность 13,63 г/сл . Соединение устойчиво от самых низких температур вплоть до температуры плавления и не претерпевает никаких полиморфных превращений [7, 24, 29, 30]. [c.144]

Период решетки монокарбида урана достехиометрического состава, отлитого в дуговой печи, А [40 [c.148]

На литом монокарбиде урана сверхстехиометрического состава это явление не наблюдается [40]. [c.148]

Наличие и ширина области гомогенности иСз с кубической решеткой при высоких температурах определяются существованием непрерывного ряда твердых растворов между ним и монокарбидом урана, т. е. между иС1,89 1,04 и иСо,п2 о,Р4 или ОТ 65,5—66 до 48—48,5 ат.% С. Ширина области несколько изменяется с температурой (см. рис. 3.1). Попытки удержать сплавы этой области ниже температур фазовых переходов были безуспешны из-за мгновенного превращения кубической решетки иСд в тетрагональную. Все закаленные сплавы этой области, за исключением составов, соответствующих границам области, являются двухфазными, состоят из иСз, имеющего тетрагональную решетку, и иС. [c.151]

Типичные микроструктуры монокарбида урана стехиометрического, до- и сверхстехиометрического составов показаны на рис. 3.6. [c.157]

Атода и др. [74] получили монокарбид урана наилучшего состава, проведя высокотемпературную реакцию при 2000 и 2200° С. Содержание Ссвоб в нем было не более 0,02 вес. % (при 1800° С—0,33 вес. 6), однако в продукте присутствовала примесь иС2, что авторы объясняли диффузией углерода в продукт из графитового тигля, в котором получали карбид. Увеличив содержание углерода в шихте двухстадийной реакцией, они синтезировали дикарбид урана. Реакция описывается уравнением [c.161]

О возможности получения монокарбида урана таким же методом сообщил Ловелл [57]. Однако Ловелл не рекомендует проводить низкотемпературную стадию выше 700° С, указывая, что при этой температуре реакция протекает с достаточной скоростью и полнотой, а при повышении температуры затрудняется контроль за продуктом. [c.162]

При проведении реакции в твердой фазе монокарбид урана не содержит дикарбида урана. В этих условиях даже избыток графита сверх необходимого количества для получения монокарбида остается в виде графитовых включений [78]. Это объясняется тем, что для получения иСз необходима температура 1200° С, а для синтеза игСз—1350° С [36, 70]. [c.163]

Реакция урана и углеводорода [уравнение (7)[. Впервые получил монокарбид урана таким образом Литц и др. [80], используя реакцию между дегидрированным ураном и метаном. Этому способу посвящено несколько работ [80—82]. [c.163]

Примеси в монокарбиде урана по уменьшению степени вредности можно расположить в следующем порядке U — U2 3 или U 2 — U0 — UO2 — UN [36]. Такая классификация в какой-то мере произвольна в основе ее лежат совместимость топлива с оболочкой и тугоплавкость, которые считаются более важными, чем, например, теплопроводность. Уран поставлен первым в ряду не только из-за того, что он осложняет проблему совместимости, но и потому, что он влияет на высокотемпературные свойства топлива [c.166]

Поэтому правильнее, если монокарбид урана реального состава описывают формулой и(СхМуОг), где у я г — атомные доли азота и кислорода соответственно, заместивших углерод в решетке, ах — атомная доля углерода, равная 1 — (у + г). Фазу и(С КуОг) можно также рассматривать как тройной твердый раствор УС — иО — ОК. Фаза и(Сд.МуОг) является гомогенной, если сумма х + у г = 1. При г = О х и у могут меняться от О до 1 без нарушения однофазности, так как иС и иМ образуют непрерывный ряд твердых растворов. Но г может изменяться лишь в ограниченных пределах вследствие малой растворимости СО в УС. Максимальное значение г, по данным большинства авторов [35—37, 64, 84], лежит в интервале 0,25—0,37. [c.167]

Важность обеспечения чистоты монокарбида урана по кислороду отмечается в работах [50, 85, 91], где исследовалось спекание литого монокарбида после 100-часового измельчения. Крупность зерен достигала 1—5 мкм. При выдержке монокарбида на холоду даже в чистом аргоне (О — 0,001—0,02 Н2О — 0,0001—0,02 вес. %) происходило увеличение веса, а при спекании (1550° С, аргон) наблюдалась почти линейная зависимость плотности от содержания кислорода, причем 1 вес. % кислорода в иС соответствовал уменьшению плотности на 3,9 вес.%. Средняя плотность спеченного иС при содержании С — 4,64 и О<0,1 вес.% достигала примерно 12,7— 12,8 г см . Для достижения плотности 96% теоретической необходимо, чтобы крупность порошка была 2 мкм, кроме того, требуется тщательная защита его от окисления. Сильно окисленные порошки (более 0,5 вес.% О) спекаются плохо. Однако содержание 0,1—0,2 вес.% кислорода вполне допустимо, если кислород в основном присутствует в твердом растворе, в виде иС1 д.0х, как это обычно имеет место в карбиде, восстановленном из двуокиси урана твердым углеродом. В литом монокарбиде урана кислород главным образом входит в состав поверхностных пленок на частицах. В такой форме он оказывает более отрицательное действие, чем растворенный. Однако, как отмечается в работе [91], некоторое поверхностное окисление даже порошков литого карбида может быть желательным, так как предотвращает преждевременный рост зерен, оставляющий внутри зерен поры, от которых на последующей стадии спекания избавиться уже трудно. [c.170]

Наличие в монокарбиде урана кислорода в виде включений двуокиси урана приводит к целому ряду реакций, влияющих на фазовый состав и плотность изделий [36, 85. При этом наблюдается разница в поведении до- и сверхстехиометрического монокарбида. [c.170]

После 2 я выдержки при 1100° С плотность монокарбида достигает 90% теоретической, но в структуре содержится около 1 вес. % металлического урана и некоторое количество свободного графита. Двухчасовой дополнительный отжиг при 1400° С приводит к однофазной структуре. Плотность изделий может быть повышена до 13,100 г см в этих же условиях спекания, если в исходную смесь порошков и + С ввести 10 вес.% интерметаллида иНег, так как от этого увеличивается объем жидкой фазы и время ее сохранения при спекании. Однако структура получаемого таким образом монокарбида урана не однофазна [77]. [c.173]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...