Urandicarbid
Urandicarbid (auch Urandikarbid) ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Urancarbide.
Gewinnung und Darstellung
Urandicarbid kann durch Reaktion von reinstem Uran(IV)-oxid oder Uran(V,VI)-oxid mit reinstem Graphit im Vakuum bei Temperaturen zwischen 1800 °C[1] und 2400 °C gewonnen werden. Zur Herstellung keramischer Formkörper (z. B. Reaktorpellets) verpresst man die Ausgangsstoffe und sintert bei 2250 °C. Die stöchiometrische Zusammensetzung wird bei den Synthesen gewöhnlich nicht ganz erreicht. Normalerweise erhält man Präparate mit der Zusammensetzung UC1,85 bis UC1,9.[2]
Die Reaktion eines stöchiometrischen Gemisches von Uran und Kohlenstoff bei 2400 °C liefert nur ein Reaktionsprodukt mit der Zusammensetzung UC1,85 bis UC1,94. Die Stöchiometrie UC2 wird nicht erreicht.[2]
Bei der Herstellung ist zu beachten, dass Urancarbide häufig durch Sauerstoff verunreinigt werden, wodurch Uranoxidcarbid-Mischkristalle UC1−xOx entstehen.[3]
Eigenschaften
Urandicarbid liegt in Form einer hellgrauen, metallglänzenden kristallinen Masse vor.[2] Sie zerfällt bei Temperaturen unterhalb 1600 °C allmählich in Uranmonocarbid und Kohlenstoff.[4][5] Urandicarbid reagiert mit heißem Wasser unter Bildung von Wasserstoff, Methan, höheren Paraffinkohlenwasserstoffen und Spuren von Ethin, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.[2] Die Reaktion findet jedoch auch schon bei Raumtemperatur statt. Ähnliche Reaktionen kann man auch bei Reaktion mit Salz- und Schwefelsäure beobachten. Bei Reaktion mit Salpetersäure entstehen keine Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Stattdessen wird ein Großteil des Kohlenstoffs in Kohlendioxid umgewandelt.[3] In Ethanol ist Urandicarbid wenig löslich.[6] In Luft oder Sauerstoff entzündet sich die Verbindung bei etwa 400 °C.[7] Ab 1100 °C reagiert sie mit Stickstoff.[8] Urandicarbid besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe und den Gitterparametern a = 352,7 pm und c = 600,2 pm. Diese Form existiert von Zimmertemperatur bis 1800 °C. Sie wandelt sich oberhalb von 1800 °C in eine kubische Form (a = 548,8 pm) mit der Vorlage:Raumgruppe um.[2] In tetragonalen Urandicarbidkristallen wurde eine Bildung von Spiegelzwillingen beobachtet und als Zwillingsebene die {112}-Ebene gefunden.[9]
Verwendung
Urancarbide werden in Hochtemperatur- und Brutreaktoren verwendet.[10] Urandicarbid wurde als Reaktorbrennstoff im Block 1 des Kernkraftwerk Peach Bottom verwendet.[11][12] Auch beim Kernkraftwerk THTR-300 auch ein Gemisch aus Urandicarbid und Thoriumdicarbid als Brennstoff verwendet werden.[13]
Einzelnachweise
- ↑ Vorlage:Literatur
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Referenzfehler: Es ist ein ungültiger
<ref>-Tag vorhanden: Für die Referenz namensbrauerwurde kein Text angegeben. - ↑ 3,0 3,1 Dissertation Rocky-Pitua Sutanto: Das Verhalten der Urancarbide und -oxicarbide in endlagerrelevanten aquatischen Phasen.
- ↑ E. Rudy, F. Benesovsky: Zur Kenntnis der Stabilität des Urandicarbids und der Kohlenstoff-stabilen Bereiche in den Partialsystemen von UC mit ZrC, HfC, NbC und TaC. In: Monatshefte für Chemie. 94, 1963, S. 204, doi:10.1007/BF00900240.
- ↑ Vorlage:Literatur
- ↑ Referenzfehler: Es ist ein ungültiger
<ref>-Tag vorhanden: Für die Referenz namensDale L. Perrywurde kein Text angegeben. - ↑ L. Roth, U. Weller-Schäferbarthold: Gefährliche Chemische Reaktionen - Potentiell gefährliche chemische Reaktionen zu über 1750 Stoffen, Eintrag für Urandicarbid, CD-ROM Ausgabe 8/2021, ecomed Sicherheit Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-48040-4.
- ↑ Vorlage:Literatur
- ↑ E.M. Hörl: Zwillingsbildung in urandikarbid kristallen. In: Journal of Nuclear Materials. 12, 1964, S. 193, doi:10.1016/0022-3115(64)90140-0.
- ↑ Vorlage:Literatur
- ↑ Vorlage:Literatur
- ↑ L. M. Ferris; M. J. Bradley; U.S. Atomic Energy Commission.; Oak Ridge National Laboratory; 1964. Vorlage:Webarchiv, abgerufen am 19. Juli 2014.
- ↑ Vorlage:Literatur