铀氮化物

化合物

氮铀化物,是核燃料循环中重要的燃料。典型的氮铀化物由一氮化铀(UN)、三氮化二铀(U2N3)及二氮化铀(UN2)组成。[1]

一氮化铀

简介

一氮化铀(UN),黄褐色或灰色晶体,立方晶系氯化钠型结构。相对密度14.31。熔点2630±50 °C。铀和氮加热至400 °C时产生的是一氮化铀、三氮化二铀二氮化铀的混合物。基于其具有高熔点、密度和热导率等﹐用作核燃料[2]

制取

把铀放在氢气中,生成三氢化铀,最适温度为225°C
 

再将氢化物置于氮气中,生成三氮化二铀。注意,此反应为放出大量热。
 

最后,三氮化二铀可在900°C或以上的真空环境或1200°C或以上的惰性气体环境被脱氮还原,生成一氮化铀[3]
 

三氮化二铀

三氮化二铀[4]
 
IUPAC名
Uranium nitride
识别
CAS号 12033-83-9   Y
性质
化学式 U2N3
摩尔质量 518.078 g·mol⁻¹
外观 结晶状固体
密度 11300 kg m-3(固体)
熔点 900 °C(分解成UN)
沸点 分解
溶解性 0.08 g/100 ml (20 °C)
结构
晶体结构 六角形,hP5
空间群 P-3m1, No. 164
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

参考文献

  1. ^ Chinthaka M. Silva, Rodney D. Hunt, Lance L. Snead, Kurt A. Terrani. Synthesis of Phase-Pure U 2 N 3 Microspheres and Its Decomposition into UN. Inorganic Chemistry. 2015-01-05, 54 (1): 293–298 [2022-05-28]. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic502457n. (原始内容存档于2022-05-28) (英语). 
  2. ^ Yin Hu Xiaofang Wang, 胡殷 王晓方. 铀氮化物晶体结构及电子结构. 化学进展. 2018-12-15, 30 (12): 1803 [2022-05-28]. ISSN 1005-281X. doi:10.7536/PC180303 (中文). 
  3. ^ P Malkki. The manufacturing of uranium nitride for possible use in light water reactors. ISBN 978-91-7595-617-6. 
  4. ^ R. B. Matthews, K. M. Chidester, C. W. Hoth, R. E. Mason, R. L. Petty. Fabrication and testing of uranium nitride fuel for space power reactors. Journal of Nuclear Materials. 1988, 151 (3): 345. doi:10.1016/0022-3115(88)90029-3.