Приготовление шихты и загрузка бомбы

Тетрафторид урана и магний или кальций поставляется в цех восстановления в упакованном виде во взвешенных барабанах, готовых для непосредственного использования. Обычно при магний термическом восстановлении используется смесь шихты состоящий из 202 кг тетрфторида урана и 32,1 кг магния. Этот вес магния рассчитан с условием 4% избытка. Шихта загружается в биконусный смеситель и смешивается не менее 3 минут. После приготовления шихты она засыпается в футерованную бомбу и утрамбовывается. Поверх утрамбованной шихты укладывают слой фильтровальной бумаги и засыпают футеровочным материалом, который также утрамбовывают.

5.3 Восстановление:

Операция восстановления состоит в нагреве бомбы до тех пор, пока не произойдёт самопроизвольное воспламенение шихты, после чего идёт экзотермическое восстановление тетрафторида урана до металла.

- Нормальная температура воспламенения шихты – около 700^оС (с колебанием в пределах – 670^о-760^ОС).

- Время нагрева бомбы указанных размеров до воспламенения около 4 часов, на время достижения температуры воспламенения влияют различные факторы, в том числе толщина и равномерность футеровки и примеси находящиеся в исходном тетрафториде урана.

- Нормальный тетрфторид урана полученный в промышленных условиях содержит около 1% уранилфторида UO₂F₂, и также около 1% оксидов урана UO₂, U₃O₈.

- После операции восстановления бомбу охлаждают. В течении 1-2 часов бомба охлаждается на воздухе до температуры 500^оС,

- После воздушного охлаждения бомба переносится в колодец с водяным охлаждением на 5-6 часов пока не охладится до комнатной температуры.

- Охлаждённый урановый слиток выбивается из бомбы и очищается от шлака.

Рафинировочная переплавка урана

Для очистки урана от различных примесей используют т.н. рафинировочную переплавку. Переплавку урана осуществляют в индукционных печах.

Принцип работы индукционной печи основан на прохождении через слиток урана токов Фуко, вызванных магнитным полем: магнитное поле создаётся внешней обмоткой (катушкой индуктивности), частота тока 3000 Гц. Мощность индукционных печей достигает 200 кВт.

Рис.3 Эскиз индукционной печи для переплавки урана

1- корпус печи, 2 рубашки водяного охлаждения, 3 – катушки индуктивности, 4 – графитовый тигель для чернового урана, 5 – графитовая пробка 6 – графитовая изложница для рафинированного урана, 7 –нож для срезания графитовой пробки.

Индукционная печь состоит:

- графитовый тигель 4, куда загружается черновой уран,

- графитовая изложница 6 находится под тиглем.

Последовательность рафинировочной переплавки урана:

- После загрузки печь  герметизируется (эвакуирование насосами).

- При давлении меньше 200 мм.рт.ст. начинается индукционный нагрев.

- Откачка и нагрев продолжаются до тех пор, пока температура плавки не достигнет 1454^оС.

- При этой температуре плавка выдерживается и обезгаживается 45 мин.

- Из расплава удаляются и отгоняются магний, шлак, водород, радиоактивные продукты распада и другие летучие примеси.

- После обезгаживания рафинированный металл переливается в изложницу, расположенную под тиглем.

- Перелив происходит в результате срезания графитовой пробки расположенной в нижней части тигля.

- Общее время плавки составляет 6 часов – 3 часа на нагрев и плавку и 3 часа на охлаждение.

- Остывший слиток извлекают из изложницы и срезают верхнюю часть на 25 мм, в верхней части слитка концентрируются остатки примесей.

- После получение анализов на качество металла, слиток упаковывается и транспортируется на участок прокатки и прессования.