Formation of uranium mononitride by the reaction of uranium dioxide with carbon in ammonia and a mixture of hydrogen and nitrogen— I synthesis of high purity UN

• Published in: Journal of nuclear materials Vol. 71; no. 1; pp. 65 - 72
• Main Authors: Muromura, Tadasumi, Tagawa, Hiroaki
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier B.V 1977
• ISSN: 0022-3115; 1873-4820
• DOI: 10.1016/0022-3115(77)90187-8

Formation of uranium mononitride by the reaction between UO 2 and C in an ammonia stream, a mixed 75%H 2-25%N 2 stream and a mixed 8%H 2-92%N 2 stream has been studied at 1400–1600°C. For the formation of high purity UN, there exists a minimum mixing ratio ( C UO 2 ). It largely depends on the reaction atmosphere and temperature. The mixing ratio in the three atmospheres decreases in the following order: ammonia >75% H 2 + 25% N 2 > 8% H 2 + 92% N 2, and it decreases with increasing temperature. The total amount of impurities (carbon + oxygen) in the UN obtained is in the range of 500–1000 ppm. The time necessary for completion of the reaction in ammonia is shorter than in a mixed hydrogennitrogen. La formation du mononitrure d'uranium par réaction entre UO 2 et C dans un courant d'ammoniaque, un mélange de 75%H 2 et 25%N 2 et un mélange de 8%H 2 et 92%N 2 a été étudiée entre 1400 et 1600°C. Pour la formation de UN de haute pureté il existe un rapport de mélange minimum solC UO 2 . Celui-ci dépend largement de l'atmosphère et de la température de réaction. Le rapport de ce mélange dans les trois atmosphères ci-dessus diminue dans l'ordre suivant: ammoniaque >75% H 2 + 25% N 2 > 8% H 2 + 92% N 2 et il diminue avec la température croissante. La quantité totale d'impuretés (carbone + oxygène) dans le nitrure UN obtenu est comprise entre 500 et 1000 ppm. Le temps nécessaire pour achever la réaction dans l'ammoniaque est plus court que dans les mélanges hydrogène-azote. Die Bildung von UN durch Reaktion zwischen UO 2 und C in einem Gasstrom aus NH 3, 75%H 2-25%N 2 und 8%H 2-92% N 2 wurde zwischen 1400 and 1600°C untersucht. Zur Bildung von hochreinem UN existiert ein kleinstes C UO 2 - Mischungsverh a ̈ ltnis , das weitgehend von der Reaktionsatmosphäre und der Temperatur abhängt. Das Mischungsverhältnis in den drei Atmosphären nimmt in der Reihenfolge NH 3 > 75% H 2 + 25% N 2 > 8% H 2 + 92% N 2 ab und sinkt ferner mit steigender Temperatur. Die Gesamtmenge an C- und O-Verunreinigungen im erhaltenen UN liegt zwischen 500 und 1000 ppm. Die für den vollständigen Ablauf der Reaktion notwendige Zeit ist in NH 3 kürzer als in den H 2 N 2 - Gemischen .