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Zur Anreicherung von UZ35 Umsind zur Zeit für die praktische Durchführung zwei Verfahren vorgesehen bzw. in Anwendung. Beide Verfahren basieren auf der Verwendung des leicht verdampfbaren Uranhexafluorids
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Das in den USA ausgeübte Thermodiffusionsverfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, dass Isotope mit geringerem Massengewicht durch eine geeignete Membram schneller diffundieren als solche mit grösserem Gewicht. Man erhält auf diese Weise von einer Diffusionszelle zur andern ansteigende Werte des Isotops Uin dem Gasgemisch von Uranhexafluorid.
Das zweite Verfahren, das für die Anreicherung vorgesehen ist, verwendet als Trennmittel eine Gaszentrifuge, der das Uranhexafluorid zugeführt wird.
Beide Verfahren erfordern hohen Energieaufwand.
Es wurde nun gefunden, dass auch die Gravitationskraft für eine Anreicherung des Isotops U in U herangezogen werden kann. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird von Uransalzen von Mineralsäuren, die neben U238einen Anteil an dem Isotop tf35 haben und in nicht wasserähnlichen organischen Lösungsmitteln gelöst oder aus einer Lösung solcher in Wasser extrahiert wurden, ausgegangen und werden diese Lösungen oder Extrakte in Ruhestellung längere Zeit der Gravitationskraft unterworfen.
Diesbezüglich wäre auf die allgemein gültige Regel zu verweisen, dass Sedimentationen nur aus Aufschwemmungen erfolgen können und nur, wenn diese mikroskopisch auflösbar sind und dementsprechend in colloidalen Lösungen keine Sedimentationen zustandekommen können.
Es hat sich jedoch gezeigt und darauf abzielende Untersuchungen haben es bestätigt, dass auch in colloidalen Lösungen unter dem Einfluss der Gravitationskraft Sedimentationserscheinungen nachgewiesen werden können, wenn einzelne Flüssigkeitsschichten längere Zeit der Ruhe überlassen sind und deren Gesamtmenge grössenordnungsmässig in Dimensionen vorliegt, wie sie in Fabrikationsbetrieben üblich ist.
Die so gewonnenen Erkenntnisse bilden mit den vorher angeführten Voraussetzungen die Grundlage für das erfindungsgemässe Verfahren. Nach diesem werden Lösungen von Uransalzen in nicht wasserähnlichen organischen Lösungsmitteln in Schichten längere Zeit einem Ruhezustand unterworfen, so dass die Gravitationskraft wirksam werden kann, da die Salze nicht dissoziert und ihre Molekularbewegungen durch die sie umgebenden organischen Moleküle abgebremst sind. Da die Gravitationskraft mit dem Quadrat der Entfernung von der Erdoberfläche abnimmt, müssen alle Flüssigkeitsschichten der Uransalzlösung, die zum Aufbau von Flüssigkeitssäulen, die wie nachstehend beschrieben, zu Batterien zusammengefasst werden, dienen, dieser Vorgangsweise unterworfen werden.
Die schematische Skizze der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung und veranschaulicht die Art, wie der Verfahrensvorgang abläuft.
Als nicht wasserähnliche organische Lösungsmittel kann neben andern eine Lösung von Tributylphosphat in paraffinischen Kohlenwasserstoffen, wie n Dodecan Anwendung finden.
Lösungen dieser Art werden in zylindrische Gefässe gepumpt, von denen jeweils mehrere zu einer Batterie zusammengefasst sind. Durchmesser und Höhe der Gefässe sowie die Anzahl dieser richten sich nach den auf eine Anreicherung von U ausgerichteten wirtschaftlichen Erfordernissen. Nach Auffüllung des ersten Gefässes wird unterhalb des Flüssigkeitsspiegels über eine Ringleitung-R-eine entsprechende Menge mittels Rohrleitung und Pumpe-P-dem folgenden Gefäss über eine Ringleitung in Bodennähe zugeführt. Dieser Vorgang wiederholt sich bis auch das zweite und die folgenden Gefässe mit der gleichen Flüssigkeitsmenge angefüllt sind.
Der mit den Dämpfen der organischen Stoffe und Stickstoff erfüllte Raum der Gefässe oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist mit den nachfolgenden durch eine waagrechte Gasleitung (ai, a2) mit Ventil (b,) verbunden. Dieses schliesst sich, gesteuert durch die Pumpe, wenn diese zur Auffüllung des folgenden Gefässes automatisch eingeschaltet
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Reihenfolge.
Aus dem Gasraum des ersten Gefässes führt eine Leitung als Verlängerung der die Gefässe verbindenden waagrechten Leitungen zu einem Vorratsbehälter --N--, der gasförmigen Stickstoff bei Atmosphärendruck enthält und durch eine Rohrleitung-n-mit dem in Betrieb befindlichen Absorber in Verbindung steht, der die organischen Bestandteile des Gasgemisches aufnimmt, so dass der erforderliche Stickstoff im Kreislauf geführt werden kann. Bevor der Stickstoff durch Absinken des Flüssigkeitsspiegels eines der Gefässe in den Gasraum des ersten Gefässes gesaugt wird, durchstreift er einen Behälter, in dem er z. B. thermoelektrisch auf genau die gleiche Temperatur gebracht wird, wie sie Extrakte und Gasräume aufweisen.
Auch der ursprüngliche Lösungsmittelextrakt muss vor dem Einspeisen in das erste Gefäss einer solchen Behandlung unterzogen werden. - Tem- peraturgefälle, die zu Wärmeströmungen führen, müssen vermieden werden. Daher müssen die metallischen Gefässe innen und aussen mit einer Kunststoffschicht überzogen sein, die eine maximale Wärmeisolation gewährleistet. Das Gleiche gilt für Rohrleitungen, Ventile und Pumpen des Systems.
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Je nach Art der zur Anwendung gelangenden nicht wasserähnlichen organischen Lösungsmittel oder eines Gemisches solcher, muss die Temperatur der Lösung oder des Extraktes so gewählt werden, dass bei möglichst geringen Verdunstungsverlusten die Konzentrationen der Uransalze in den Lösungen oder Extrakten zu einem wirtschaftlichen Effekt der Anreicherung des Isotops U235 führen.
Die in dem nachfolgenden Beispiel angeführten Zahlen stellen abgerundete Annäherungswerte dar.
Nachdem vor Inbetriebnahme einer Batterie die Luft aus allen Gefässen und Rohrleitungen dieser durch Stickstoff verdrängt wurde, wird aus einem Tank --T-- jeweils ein Bruchteil der für ein Gefäss vorgesehenen
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in die Sammelleitung (s) gelangen können. Diese führt zu einem der beiden in Betrieb befindlichen Absorber --A1 und A2--, Nach Passieren des Adsorbers wird der von organischen Gasen freie Stickstoff über die Rohrleitung - n-- dem Stickstofftank --N-- zugeleitet.
Jedes Gefäss wird nach dem Auffüllen des ersten unter Verwendung bekannter Massnahmen so lange nachgefüllt, bis sich in den Gefässen der Batterie volumenmässig die gleiche Flüssigkeitsmenge befindet wie in dem Gefäss Wenn man beispielsweise aus dem in 5 Portionen von je 3 m aufgefüllten ersten Gefäss eine Menge von 3 m in das zweite Gefäss über Pumpe --p1-- geöffnete Ventile --d 1und c 1--und geschlossenes Ventil --b1-- der Leitung --a1-- pumpt oder in den ersten zwei Auffüllvor-
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Gefäss in das folgende befördert wird. Bei jedem Auffüllvorgang für eines der Gefässe müssen die Ventile --b, b, b-usw. der Leitung-al und a-usw. der vorangehenden Gefässe geöffnet sein, so dass Stickstoff zur Ausgleichung des Druckgefälles nachströmen kann.
Es sollen nun 10 Gefässe, von denen jedes die vorge-
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werden, den vorhergehenden Angaben entsprechend, vor einem weiteren Auffüllvorgang 3000 1 in einen Vorrats- tank-v-abgelassen, von dem aus der Extrakt weiterverarbeitet oder mittels einer Leitung, Pumpe und nachfolgendem Ventil der zweiten Batterie zugeführt wird.
Insgesamt müssen 10 Batterien in Betrieb genommen werden, um eine Anreicherung von 1% u, bezogen auf die je m3 enthaltene Menge U, zu erhalten, so dass sich nach Weiterverarbeitung im Endergebnis mit einem Urandioxyd mit 20/0 IfS ergibt, wenn in den für das Verfahren zur Anwendung gelangenden Uransalzen, bezogen auf die Menge u, zirka buzz enthalten war.
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fässe zu errichten, wobei je nach den Ausmassen der zur Verfügung stehenden Grundfläche die Zusammenfassung der Gefässe zu einer Fabrikationseinheit auch in andern Zahlenverhältnissen erfolgen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Anreicherung des Uranisotops U in U2 bei Verwendung der Uransalze von Mineralsäuren, die neben U einenAnteil des Isotops U enthalten und in nicht wasserähnlichen organischen Lösungsmitteln gelöst oder aus wässerigen Lösungen der Mineralsalze des Urans extrahiert wurden, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Lösungen oder Extrakte in nicht wasserähnlichen organischen Lösungsmitteln in Ruhestellung längere Zeit der Gravitation unterworfen werden.
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aufgebaut wird, indem man Teilmengen in bestimmten Zeitabständen von unten zuführt, und dass die oberste Teilmenge der Flüssigkeitssäule abgezogen und einer nachfolgenden Flüssigkeitssäule zugeführt wird.
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