Кошельская А.С. Д-149

1.

Технология
получения диоксида
урана
29.01.2024
Докладчик: студент гр.Д-149 Кошельская А.С.
Научный руководитель: Профессор кафедры
ХиТМСЭ Софронов В.Л.

2.

Технология получения диоксида урана
Актуальность: получение диоксида урана играет важную роль для ядерной
промышленности, так как является одним из видов топлива, он более устойчив при
высоких температурах, хорошо удерживает продукты деления и не имеет
аллотропических переходов.
Цели: разработать технологию получения и сборочный чертеж аппарата.
Задачи:
рассмотреть теоретические основы процесса;
составить принципиальную и аппаратурно-технологические схемы процесса;
провести материальный, тепловой, конструктивный и прочностной расчеты;
разработать чертеж основного аппарата.
2

3. Свойства диоксида урана

Таблица 1 – Плотности оксидов урана
№ Фаза
Плотность, г/см3
1 UO
13,63
2 UО2
10,96
3 UО3
8,54
4 U3O8
8,39
Свойства диоксида урана:
• тёмно-коричневые кристаллы;
• гранецентрированной кубической кристаллической
решёткой, пример такой решетки представлен на
рисунке 1;
• ρтеор =10,96 г/см3;
• ρпракт = 10,4 – 10,9 г/см3;
• t плав =2860 ± 45 °С;
• сильные парамагнитные свойства за счет двух
неспаренных электронов;
Рисунок 1 - Элементарная ячейка диоксида урана
• теплота плавления 76,2 кДж/моль.
3

4. Технология получения диоксида урана

Рисунок 2 – Принципиальная схема получения диоксида урана
4

5. Технология получения диоксида урана

1. Цистерна хранения исходного раствора;
2. Выпарной аппарат;
Реактор смеситель:
3.Реактор смеситель 1;
4. Реактор смеситель 2;
UO2(NO3)2 + NH3·H2O = (NH4)2U4O13 + NH4NO3 + H2O; (1)
5. Цистерна слива
Сушильная печь:
отработанного раствора;
6. Барабанный вакуумный фильтр;
(NH4)2U4O13 = 2NH3 + 4UO3 + H2O; (2)
7. Сушильная печь;
8. Печь прокалки;
Печь восстановления:
9. Печь восстановления;
10. Шнек холодильник;
UO3 + H2(изб) = UO2 + H2O(г). (3)
11. Измельчитель.
5

6. Исходные данные для расчета

Таблица 2 – Исходные данные для расчета
1
Исходные продукты
UO3, Н2
2
Конечный продукт
UO2
3
Годовая производительность (по UO2), т/г.
3000
4
Примеси U3O8, %
0,1
5
Степень восстановления, %
95
6
Температура процесса, °С
700
7
Время процесса, ч
1
8
Насыпная плотность продукта UO3, кг/м3
250
9
Производительность печи восстановления, кг U/ч.
400
10
Избыток водорода, %
100
11
Давление в печи, кПа
До 10
12
Скорость вращения реторты, об/мин
5
13
Угол наклона реторты, град
1,05
Расчеты:
материальный расчет;
тепловой расчет;
расчет теплоизоляции;
конструктивный расчет;
расчет мощности привода барабана;
расчет мощности привода питателя с
учетом КПД;
прочностной расчет.
расчет толщины стенки
цилиндрической обечайки из условия
действия внутреннего давления
расчет барабана на жесткость
расчет бандажа барабанной печи
расчет сальникового уплотнения
6

7. Основные технические характеристики

Основные характеристики:
• производительность печи по UO2 = 3168 т/г;
• длину барабана L = 7875 мм;
• диаметр барабана D = 700 мм;
• степень заполнения φ = 0,06;
• сталь корпуса аппарата 10X17H13M3T;
• толщина слоя изоляции δизл = 570 мм;
• мощность на нагрев аппарата Q = 274,8кВт;
• скорость газа в барабане ω = 0,24 м/с;
• масса аппарата m = 2886,26 кг;
• мощность двигателя привода барабана Р = 3 кВт;
• мощность электродвигателя для привода Р = 1,5 кВт;
• допускаемое избыточное давление Р = 0,34 МПа.
7

8.

Технология
получения диоксида
урана
29.01.2024
Докладчик: студент гр.Д-149
Кошельская А.С.
Научный руководитель:
Профессор кафедры
ХиТМСЭ Софронов В.Л.