Importance of radiolytic decomposition of uranium hexafluoride in the course of uranium-235 enrichment under the separation nozzle method
Description
In U-235 enrichment under the separation nozzle method gaseous uranium hexafluoride is used in a mixture with H2 or He. To predict the longterm behavior of the separation elements the question was of interest whether the radioactive radiation of uranium causes UF6 to undergo significant decomposition while forming solid uranium compounds. In the operation of an apparatus in which the ratio of uranium inventory to slit length of the separation elements was greater by several orders of magnitude than in a commercial scale separation nozzle stage, significant depositions of dusty uranium compounds in the separation element were observed already after one day. Within the limits of error, the effect was independent of the kind of auxiliary gas used. In case of helium, dust deposition could be avoided by addition of not more than 0.06 mol% of F2. Careful elimination of all other possible dust sources and an estimate of the conceivable radiation effect permit to conclude that the dust results from the radiolytic decomposition of UF6. Dust deposition in the separation element greatly depends on the mean residence time of UF6 in the reservoir. The importance ofthe residence time can be explained by the fact that this parameter determines the degree of agglomeration, i.e., the particle size of the dust produced and that the line connecting the reservoir with the separation nozzle system acts as a filter whose efficiency is dependent on the particle size. From an analysis of the transport processes and from corresponding experiments it can be expected that a filter with a low pressure drop will keep away all solid products resulting from radiolytic decomposition of UF6 from the separation elements of a commercial separation nozzle stage. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Bei der Anreicherung von U-235 nach dem Trennduesenverfahren wird gasfoermiges Uranhexafluorid im Gemisch mit H2 bzw. He verwendet. Fuer eine Prognose des Langzeitverhaltens der Trennelemente interessierte die Frage, ob die radioaktive Strahlung des Urans zu einer merklichen Zersetzung des UF6 unter Bildung fester Uranverbidnungen fuehrt. Beim Betrieb einer Kreislaufapparatur in der das Verhaeltnis von Uraninventar zu Trennelementschlitzlaenge um mehrere Groessenordnungen hoeher lag als bei einer technischen Trennduesenstufe, wurden deutliche Ablagerungen staubartiger Uranverbindungen im Trennelement schon nach einem Tag beobachtet. Der Effekt war innerhalb der Fehlergrenze von der Art des Zusatzgases unabhaengig. Bei Verwendung von He konnte die Staubbildung schon durch einen Zusatz von 0,06 Mol% F2 verhindert werden. Die sorgfltige Ausschaltung aller anderen denkbaren Staubquellen und eine Abschaetzung der moeglichen Strahlenwirkung lassen den Schluss zu, dass der beobachtete Effekt auf der radiolytischen Selbstzersetzung des UF6 beruht. Die Verstaubung des Trennelements haengt stark von der mittleren Verweilzeit des UF6 im Vorratsbehlter ab. Die Bedeutung der Verweilzeit ist damit zu erklaeren, dass dieser Parameter den Agglomerationsgrad, d.h. die Teilchengroesse des gebildeten Staubes bestimmt und die Verbindungsleitung zwischen Vorratsbehaelter und Trennduesensystem als ein in seiner Wirksamkeit von der Teilchengroesse abhngiges Filter wirkt. Eine Analyse der Transportvorgaenge und entsprechende Versuche lassen erwarten, dass sich die durch Radiolyse gebildeten festen UF6-Zersetzungsprodukte in einer technischen Trennduesenstufe falls erforderlich durch ein Filter mit geringem Druckabfall von den Trennelementen fernhalten lassen. (orig.)
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- Original title (German)
- Bedeutung der radiolytischen Selbstzersetzung von Uranhexafluorid bei der Anreicherung von Uran-235 nach dem Trennduesenverfahren
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 40 p.
- Report number
- KFK--3332
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 13699910
- Subject category
- S11: NUCLEAR FUEL CYCLE AND FUEL MATERIALS; S38: RADIATION CHEMISTRY, RADIOCHEMISTRY AND NUCLEAR CHEMISTRY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- AUTORADIOLYSIS; SEPARATION NOZZLE METHOD; URANIUM HEXAFLUORIDE; URANIUM 235
- Descriptors DEC
- ACTINIDE COMPOUNDS; ACTINIDE NUCLEI; ALPHA DECAY RADIOISOTOPES; AUTOLYSIS; CHEMICAL RADIATION EFFECTS; CHEMICAL REACTIONS; DECOMPOSITION; EVEN-ODD NUCLEI; FLUORIDES; FLUORINE COMPOUNDS; HALIDES; HALOGEN COMPOUNDS; HEAVY NUCLEI; ISOMERIC TRANSITION ISOTOPES; ISOTOPE SEPARATION; ISOTOPES; MINUTES LIVING RADIOISOTOPES; NUCLEI; RADIATION EFFECTS; RADIOISOTOPES; RADIOLYSIS; SEPARATION PROCESSES; URANIUM COMPOUNDS; URANIUM FLUORIDES; URANIUM ISOTOPES; YEARS LIVING RADIOISOTOPES