Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 40. 1 november 1955 - Uran som reaktorbränsle, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 november 1955
905
Uran som reaktorbränsle
621.039.431.1
Klaproth upptäckte uran 1781 och den första
uranmetallen framställdes av Peligot 1841. Sedan dess har detta
element ägnats föga uppmärksamhet förrän under andra
världskriget då man började utnyttja isotopens ^U
kärn-klyvning för framställning av atombomber. Tidigare har
uranmineral varit av intresse huvudsakligen på grund av
sin radiumhalt, numera är de en viktig potentiell
energikälla.
Enligt geologernas uppskattning2 är jordskorpans halt av
uran ca 4 • 10~4 °/o varför uran inte är någon sällsynt
metall. Det förekommer lika rikligt som zink, bly och tenn
och rikligare än t.ex. kvicksilver. Denna jämförelse är
emellertid missvisande därför att uranmineralen är så
spridda att brytvärda förekomster är sällsynta. Man kan
dock vänta att många tillgångar, som inte kunde
ekonomiskt utnyttjas, så länge det bara gällde att utvinna
radium och uranfärger för keramik, numera blir av stort
intresse.
Av de uppgifter, som var tillgängliga före 1940, synes
framgå att jordens brytvärda tillgångar av uranmalm
ansågs innehålla ca 45 000 t uran, men detta är säkerligen
bara en bråkdel av den mängd som kan utvinnas2.
Omfattande malmletning har nämligen börjat först på
1940-talet och storleken av de fynd som härvid gjorts har inte
uppgivits. Man uppskattar nu världens totala tillgångar på
uran till 25 Mt9 (jfr Tekn. T. 1950 s. 931).
Mineral
US Bureau of Mines har indelat uranmalmerna i tre
grupper, nämligen uraniniter (pechblände), niob-titantantalat
av lantanoider och uran samt sekundära uranmineral. De
båda förra typerna förekommer alltid tillsammans med
granit, de senare kan också hittas i graniter men har ofta
transporterats med vatten och finns då i
sedimentformationer.
Uraniniterna, som är de rikaste mineralen, förekommer
i olika kristallformer, t.ex. broeggerit (77 %> U8Og) cleveit
(57—72 "/o U308) och nivenit. Pechblände är amorf uraninit
som ofta hittas tillsammans med sulfidmalmer av t.ex.
silver, järn, bly, kobolt och zink. Niob-titantantalaten har
mycket komplicerad sammansättning. De är ofta väl
kristalliserade och förekommer i pegmatitgångar.
De sekundära uranmineralen har uppstått genom
omvandling av de primära. De kan vara fosfat, karbonat,
ar-senat, sulfat, silikat eller vanadat av uran eller uranat.
De är så nybildade att jämvikt mellan uran och radium
inte uppnåtts i dem. Till denna grupp hör t.ex. carnotit
(61—67 °/o U308) och autunit (60 %> Us08).
De viktigaste uranmineralen är pechblände och carnotit.
Det förra är en komplex uranoxid, innehållande
varierande mängd bly, järn, koppar, vismut, lantanoider, torium
och yttrium. Det finns i enligt tidigare uppfattning
brytvärd mängd endast på några få ställen av vilka de
viktigaste är Great Bear Lake i Kanada, Chingolobwe i
Belgiska Kongo och Joachimsthal i Tjeckoslovakien (Tekn.
T. 1950 s. 931). Förekomsten vid Great Bear Lake uppges
vara den rikaste i världen1.
Carnotit är i huvudsak ett vattenhaltigt
kaliumuranvana-dat. Den finns bl.a. i stor mängd i sydvästra Colorado och
sydöstra Utah där den förekommer (oftast tillsammans
med andra uran- och vanadinmineral) dels i rika
anhopningar, dels insprängd i sandsten. Carnotit från Montrose
County i Colorado håller 54 °/o U308 och i genomsnitt
18 °/o V203. Mineralet har hittats på många andra ställen
i världen, men så vitt känt bearbetas ännu bara de
amerikanska förekomsterna.
Numera anser man även mycket fattiga fyndigheter
ut-nyttjningsbara, t.ex. marina råfosfat i Florida4 med 100—
200 g/t uran (Tekn. T. 1952 s. 777), svensk oljeskiffer med
175 g/t uran, som dessutom innehåller något kolm med
3 kg/t uran (Tekn. T. 1952 s. 74), och avfallsslam från
guldanrikning vid sydafrikanska guldgruvor (Tekn. T.
1954 s. 346). Den svenska skiffern beräknas innehålla
minst 150 000 t uran9. En av USA:s största
uranförekomster är Chattanooga-skiffern som håller i genomsnitt bara
45 g/t uran. Man har emellertid beräknat att ca 85 000 Mt
skiffer kan brytas16.
Utvinning ur malmen
Uranmalmerna är mycket olika i typ och i allmänhet
svåra att anrika. Man har varit tvungen att utarbeta
speciella metoder för behandling av olika malmer, och
praktiskt taget ingenting har publicerats om de numera
använda förfarandena. Enligt en kanadensisk metod kan
malmstycken sorteras efter sin radioaktivitet (Tekn. T. 1952
s. 40). Om förfarandet utnyttjas praktiskt är inte känt.
Vid de flesta anrikningsmetoderna måste malmen
fin-malas, och detta drar med sig svårlösta dammproblem.
Vid en amerikansk anläggning lär man ha måst offra ca
2 M$ på ventilations- och dammsamlingsutrustning för att
skydda personalen; denna kostnad är dock en bråkdel av
totalkostnaden8.
Urans ct-strålning är vanligen ofarlig, men om
uranpartiklar kommer in i kroppen, kan de vålla allvarliga
skador. Urans dotterelement, som finns i pechblände, ger
instrålning som också är relativt ofarlig, men y-strålare är
också närvarande, och de kan vara ganska riskabla.
Produkternas värde och giftighet nödvändiggör att de
hanteras i dammtät utrustning så att så litet damm som
möjligt behöver samlas upp och tillvaratas. De byggnader, i
vilka pechblände hanteras, är helt skilda från
anläggningen i övrigt.
Som exempel kan nämnas att man måste rena
avloppsluften från en trumtork, i vilken material innehållande
5—10 °/o partiklar av dammstorlek behandlas. Gasen är
vanligen 200°C men kan bli 320°C, och den måste därför
kylas till 80°C i en värmeväxlare innan den kan ledas till
en skrubber. Då avloppsluften är fuktig, måste man vid
kylningen ta hänsyn till dess daggpunkt så att vatten inte
kondenseras i värmeväxlaren.
Vid behandling av uranhaltigt siam, som samlats i stor
mängd vid bearbetning av råfosfatförekomster, ämnar
man utnyttja upptäckten att hastigheten vid filtrering av
lerliknande siam kan ökas 10—15 gånger genom tillsats
av ett lämpligt utflockningsmedel. Detta kan vara t.ex. efr
stärkelsesort eller en syntetisk polyelektrolyt8. Det kan
hända att bara 0,05—0,5 g/1 behöver tillsättas.
För utflockning av råfosfatslammet har potatisstärkelse
visat sig bäst. Denna ger omedelbart flockar medan andra
stärkelsesorter bara gör slammet tjockare. Skillnaden
beror troligen på att potatisstärkelsen innehåller 0,17 %
fosfat som saknas i de andra sorterna, t.ex. spannmåls- och
tapiokastärkelse. Potatisstärkelse innehåller vidare mera
fettsyror, vilka kan medverka vid koaguleringen.
Av de iakttagelser som hittills gjorts synes det mest
sannolikt att koaguleringen orsakas av bindning mellan
stärkelsefosfatet och kalcium i slammet. Kalkvatten är ett
effektivt utflockningsmedel, men i kombination med
potatisstärkelse slår det ned de fina partiklarna tillsammans
med koagulatet varigenom filtreringshastigheten ökas
ytterligare. Kalkvattnet minskar troligen partiklarnas
ytpoten-tial och gör dem instabila.
Enligt en metod13 extraheras uranet ur den fosforsyra
eller det superfosfat, som på gängse sätt framställs av
rå-fosfatet, med en lösning av dioktylpyrofosforsyra i
fotogen. Bara uranet binds i denna lösning, antagligen som
chelat. Det frigörs ur den med fluorvätesyra varefter
fotogenlösningen kan användas på nytt. Fosforsyra behandlas
på detta sätt i industriell skala vid flera amerikanska fa-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
