9.5.1 Уран тетрафторидін кальциймен тотыксыздандыру
Уран тетрафторидін кальцийтермиялық тотықсыздандыру әдісі бойынша кейбір тәжірибелік деректерді Франция және Бельгия кәсіпорындарының үлгісінде келтіреміз. Үрдісті, айналымда СаҒ2 қалдығының қоспасы мен табиғи флюоритпен құрсауланған тот баспайтын құрыштан жасалған реактор-тигельдерде жүзеге асырады. Нығыздағаннан кейін, мұндай тигельдің ішкі бет қабатының пішінін шаблон (үлгі-модель) бойынша тексереді, сонан соң тигель материалын (500°С-та) кептіреді жөне (850°С-та) қыздырады. Тигельдердің көлемі өндіріс масштабына байланысты. Мысалы, кейбір көсіпорындарда биіктігі 1500 мм және диаметрі 300 мм тигельдерді қолданады. Уран тетрафторидін кальцийтермиялық тотықсыздандыруға арналған тигельдің жалпы көрінісі 9.3-суретте көрсетілген.
9.3-сурет. Уранның кальцийтермиялық тотықсыздануына арналған реактор: 1 - фторлы кальций тығыны; 2 - фторлы кальций ұнтағымен нығыздау; 3 - қабырғалық қақпақ; 4 - енгізетін қондырғы; 5 - қорғағыш бекітпе; 6 - манометр; 7 - тигельді қондыруға арналған таба; 8 - болатты тигель; 9 - болатты қоңырау; 10 - ауаны тартуға және аргонды беруге арналған патрубок; 11 - таба; 12 - суытатын сұйықтың судың енуі; 13 - сұйықтың шығуы.
Дайын тигельге мұқият араластырылған UF4 қоспасын және 20%-дық артық мөлшермен алынған металдық кальцийдің жұқа жоңқаларын салады. Осылайша жиналған реакторды пешке салады, сонан соң пештің ішкі кеңістігін ваккумдайды және аргонмен толтырады. Тигельді 200°С-ке дейін алдын-ала қыздырғаннан кейін, қоспаны электр тұтандырғышпен немесе магнийлік лентамен тұтандырады.
Тотықсыздандыру реакциясы бірқалыпты өтеді және <1 мин-қа созылады. Осы жағдайда көз шағылыстыратын жарқыл көрінеді және кейбір кезде кішігірім мөлшерде шлактарды лақтырып тастау байқалады. Балқытылған массаның температурасы 1500-1600°С-қа жетеді. Қалдық қабаты металды тотығудан және ауаның әсерінен сақтайды. Суытуды аргон атмосферасында жүргізеді, сонан соң шлакпен металды тигельден шығарып алады. Құйманы спиртпен немесе ацетонмен жуып тазартады.
Металл тығыздығы әдетте 18,7-18,8 г/см3-ті құрайды. Уранның құймаға тікелей бөлініп шығуы 98-99%-ды құрайды және де ол балқытуға алынған бастапқы заттардың мөлшері неғұрлым көп болса, соғүрлым жоғары болады. Балқытудан кейін калдық екі қабат түзеді: жоғарғысы жүзден бір пайызы уран құрамды, қою жасыл түсті және төменгісі 10%-ды уран құрамды қара түсті қабат.
9.5.2 Үздіксіз металтермиялық тотықсыздандыру
Қазіргі уақытта металдық уран алудың үздіксіз металлтермиялық тәсілдері жасап шығарылған, бұл үрдісте 1450-15000С-ке дейін алдын-ала қыздырылған цилиндрлі графитті реактор пайдаланылады. Уран тетрафториді мен кальцийдің брикеттелген қоспасынан жасалынған шихта реактордын жоғарғы саңылауынан келіп түседі. Тотықсыздану үздіксіз гелий немесе аргон атмосферасында жүргізіледі. Балқытылған металл реактордың төменгі саңылауы арқылы шығарылады, ал қалдық қабырғадағы саңылау арқылы сыртқа төгіледі. Металл және қалдықтың шамалы мөлшері бір уақытта графитті ыдыстарға құйылып, қатайтылады. Қалдық металл құймасынан жеңіл бөлініп алынады. Уранды үздіксіз металлтермиялық алу үрдісі мен қолданылатын аппаратура қазіргі уақытта жетілдірілуде.