THERMOPHYSICAL ANALYSIS OF PROCESS OF URANIUM CARBIDE OBTAINING APPLYING ELECTROTHERMAL FLUIDIZED BED TECHNOLOGY
https://doi.org/10.52676/1729-7885-2018-3-111-116
Abstract
Uranium carbide is one of advanced types of nuclear reactor fuels. Existing technologies of uranium carbide obtaining possess high energy demands and technological complications. Development of energy efficient technology of uranium carbide obtaining is the relevant objective. Author of the article proposes the possibility of uranium carbide obtaining applying electrothermal fluidized bed technology. Two ways of uranium carbide obtaining are considered, the first one is reduction of uranium metal in the methane atmosphere and the second one is UO2 encapsulation with pyrocarbon and further carbothermal reduction. Thermodynamic calculations, which were carried out made it possible to determine the optimal temperature of the processes. The scheme of a reactor with an electrothermal fluidized bed was proposed and the main heat and mass transfer mechanisms in this reactor during the uranium carbide obtaining process and deposition of the pyrocarbon coating on UO2 were described. The results obtained will be used in further experimental researches.
About the Author
K. V. Simeiko
The Gas Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine
Kiev
Ukraine
Kiev
References
1. Годин Ю.Г. Карбидное ядерное топливо / Ю.Г. Годин, А.В. Тенишев // Учебное пособие. – М.: МИФИ, 2007. – 68 с.
2. Волкович В. А. Металлургия урана и технология его соединений: курс лекций : в 3 ч. / В. А. Волкович, А. Л. Смирнов. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. – Ч. 3. – 140 с.
3. Petkus E.J., Tevebaugh A.D., Payne C., Bartos J.P. The synthesis of stoichiomteric uranium mono carbide in a fluidized bed by the uranium metal–hydrocarbon gas reaction, Chem. Eng. Prog. Symp. Ser., 62(67), 76, 1966.
4. Hyde K.R., Landsman D.A., Morris, J.B., Seddon W.E., Tulloch H.J. The Preparation of Uranium Nitride and Carbonitrides from Uranium Oxide in a Fluidized Bed, U.S. Atomic Energy Research and Development Report ANL-6902, Argonne, National Laboratory, Argonne, IL, 1964.
5. Белов Г.В., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование химически реагирующих систем. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. – 96 с
6. Gupta C. K. and Sathiyamoorthy D. Fluid Bed Technology in Materials Processing. New York: CRC Press LLC, 1999. 512 p.
7. Бородуля В. А. Высокотемпературные процессы в электротермическом кипящем слое. Минск: Наука и техника, 1973. 176 с.
8. Богомолов В.А. Капсулирование кварцевого песка пироуглеродом в электротермическом псевдоожиженом слое / В.А. Богомолов, А.П. Кожан, Б.И. Бондаренко, А.И. Ховавко, К.В. Семейко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2013. – № 5. – С. 36–40.
9. Семейко К.В. Исследование процесса осаждения твердого углерода при пиролизе углеводородных газов / К.В. Семейко, В.К. Безуглый, А.П. Кожан, Б.И. Бондаренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2015. – № 2. – С. 18 – 24.
10. Simeiko K. Thermal influence of microdischarge plasma on the process of receiving of quartz sand encapsulated by pyrocarbon / K. Simeiko // Proccedings of the National Aviation University. – 2014. – N 2. – P.131–135.
11. Сімейко К.В. Теплові характеристики реактору для одержання капсульованого піровуглецем кварцевого піску при проходженні процесу піролізу метану / К.В. Сімейко // Вісник СумДУ. Серія Технічні науки. – 2013. – № 4. – С. 119–123.
12. Семейко К.В. Использование электротермического псевдоожиженого слоя в качестве внешнего нагревательного элемента реактора / К.В. Семейко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2015. – № 1. – С. 58–64.
13. Семейко К.В. Исследование характеристик и свойств пироуглеродных покрытий / К.В. Семейко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2018. – № 1. – С. 37–43.
14. Федоров С.С., Губинский М.В., Тищенко Т.А., Barsukov I. Особенности процессов нагрева углеродсодержащего сырья в электротермических печах кипящего слоя. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2015. № 3. С. 103–107.
15. Баскаков А.П. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, А.Ф. Рыжков, Н.Ф. Филипповский // М., «Металлургия», 1978. 248 с.
16. Пат. 117157 Україна, МПК B01J 8/18(2006.01), B01J 8/42(2006.01), B01J 19/14(2006.01), C01B 33/021(2006.01), C01B 33/021(2006.01), C30B 25/10(2006.01), C30B 28/14(2006.01), C30B 31/12(2006.01). Реактор для високотемпературних процесів у псевдозрідженому шарі / К.В. Сімейко, Б.І. Бондаренко, О.П. Кожан, В.М. Дмітрієв; заявник і патентовласник: Інститут газу НАН України. – № a201506499; заявл. 01.07.2015; опубл. 26.06.2017, Бюл. № 12. – 8 с.
Review
For citations:
Simeiko K.V. THERMOPHYSICAL ANALYSIS OF PROCESS OF URANIUM CARBIDE OBTAINING APPLYING ELECTROTHERMAL FLUIDIZED BED TECHNOLOGY. NNC RK Bulletin. 2018;(3):111-116. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2018-3-111-116
Views:
307
Email this article 