Uranium nitrides
यूरेनियम नाइट्राइड कई सिरेमिक पदार्थों के एक परिवार में से एक हैः यूरेनियम मोनोनाइट्राइड (UN), यूरेनियम सेस्क्विनट्राइड (U2N3) और यूरेनियम डाइनाइट्राइड (UN2)। नाइट्राइड शब्द यूरेनियम से बंधे नाइट्रोजन की −3 ऑक्सीकरण अवस्था को संदर्भित करता है। यूरेनियम नाइट्राइड को एक संभावित परमाणु ईंधन के रूप में माना गया है और इसका उपयोग वर्तमान में रूस में निर्माणाधीन बी. आर. ई. एस. टी.-300 परमाणु रिएक्टर में किया जाएगा। इसे सुरक्षित, मजबूत, घना, अधिक तापीय प्रवाहक और उच्च तापमान सहिष्णुता वाला कहा जाता है। ईंधन के कार्यान्वयन की चुनौतियों में समृद्ध यू. एफ. 6 से एक जटिल रूपांतरण मार्ग, निर्माण के दौरान ऑक्सीकरण को रोकने की आवश्यकता और अंतिम निपटान मार्ग को परिभाषित करने और लाइसेंस देने की आवश्यकता शामिल है। महंगे, अत्यधिक समस्थानिकीय रूप से समृद्ध 15एन का उपयोग करने की आवश्यकता को दूर करना एक महत्वपूर्ण कारक है। यह दूर-सामान्य 14N के (अपेक्षाकृत) उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस-सेक्शन के कारण आवश्यक है, जो एक रिएक्टर की न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था को प्रभावित करता है। संश्लेषण कार्बोथर्मिक रिडक्शन यू. एन. उत्पन्न करने के लिए सामान्य तकनीक यूरेनियम ऑक्साइड (यू. ओ. 2) की कार्बोथर्मिक रिडक्शन है जो नीचे दी गई 2-चरणीय विधि में है। 3यूओ2 + 6सी → 2यूसी + यूओ2 + 4सीओ (आर्गन में, 10 से 20 घंटों के लिए> 1450 डिग्री सेल्सियस) 4यूसी + 2यूओ2 + 3एन2 → 6यूएन + 4सीओ सोल-जेल सोल-जेल विधियों और नाइट्रोजन वातावरण के तहत शुद्ध यूरेनियम के चाप पिघलने का भी उपयोग किया जा सकता है। यू. एन. 2 उत्पन्न करने के लिए एक अन्य सामान्य तकनीक यूरेनियम टेट्राफ्लोराइड का अमोनोलिसिस है। यूरेनियम टेट्राफ्लोराइड उच्च दबाव और तापमान में अमोनिया गैस के संपर्क में आता है, जो फ्लोरिन को नाइट्रोजन से बदल देता है और हाइड्रोजन फ्लोराइड उत्पन्न करता है। पदार्थ. 2008,20,3076. इस तापमान पर हाइड्रोजन फ्लोराइड एक रंगहीन गैस है और अमोनिया गैस के साथ मिल जाती है। हाइड्राइडिंग-नाइट्राइडिंग संयुक्त राष्ट्र संश्लेषण की एक अतिरिक्त विधि धातु यूरेनियम से सीधे निर्माण का उपयोग करती है। 280 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर धातु यूरेनियम को हाइड्रोजन गैस के संपर्क में लाने से यूएच3 का निर्माण किया जा सकता है। इसके अलावा, चूंकि यू. एच. 3 में धातु चरण की तुलना में अधिक विशिष्ट मात्रा होती है, इसलिए संकरण का उपयोग भौतिक रूप से अन्यथा ठोस यूरेनियम को विघटित करने के लिए किया जा सकता है। संकरण के बाद, यूएच3 को लगभग 500 डिग्री सेल्सियस तापमान पर नाइट्रोजन वातावरण के संपर्क में लाया जा सकता है, जिससे यू2एन3 बनता है। 1150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान को अतिरिक्त गर्म करके, सेस्क्विनट्राइड को फिर संयुक्त राष्ट्र में विघटित किया जा सकता है। आइसोटोप 15N (जो प्राकृतिक नाइट्रोजन के लगभग 0.37% का गठन करता है) का उपयोग बेहतर है क्योंकि प्रमुख आइसोटोप, 14N में एक महत्वपूर्ण न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन होता है जो न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था को प्रभावित करता है और विशेष रूप से, यह एक (n, p) प्रतिक्रिया से गुजरता है जो महत्वपूर्ण मात्रा में रेडियोधर्मी 14C का उत्पादन करता है जिसे पुनः प्रसंस्करण या स्थायी भंडारण के दौरान सावधानीपूर्वक नियंत्रित और अलग करने की आवश्यकता होगी। अपघटन प्रत्येक यूरेनियम डाइनाइट्राइड परिसर में तीन अलग-अलग यौगिक होते हैं जो यूरेनियम डाइनाइट्राइड (UN2) के यूरेनियम सेस्क्विनट्राइड (U2N3) और फिर यूरेनियम मोनोनाइट्राइड (UN) में विघटित होने के कारण एक साथ मौजूद होते हैं। यूरेनियम डाइनाइट्राइड प्रतिक्रियाओं के निम्नलिखित अनुक्रम द्वारा यूरेनियम मोनोनाइट्राइड में विघटित हो जाते हैंः 4यूएन2 → 2यू2एन3 + एन2 2यू2एन3 → 4यूएन + एन2 यूरेनियम सेस्क्विनट्राइड (यू2एन3) को अलग करने के लिए यूएन2 का अपघटन सबसे आम विधि है। उपयोग यूरेनियम मोनोनाइट्राइड को पीढ़ी IV रिएक्टरों के लिए एक संभावित ईंधन के रूप में माना जा रहा है जैसे कि हाइपरियन पावर जनरेशन द्वारा निर्मित हाइपरियन पावर मॉड्यूल रिएक्टर। इसे कुछ तेज न्यूट्रॉन परमाणु परीक्षण रिएक्टरों में परमाणु ईंधन के रूप में भी प्रस्तावित किया गया है। संयुक्त राष्ट्र को सबसे आम परमाणु ईंधन, यूरेनियम ऑक्साइड (यू. ओ. 2) की तुलना में अपने उच्च विखंडनीय घनत्व, तापीय चालकता और पिघलने के तापमान के कारण बेहतर माना जाता है, जबकि विखंडन उत्पाद गैसों और सूजन की कम रिहाई का भी प्रदर्शन करता है, और आवरण सामग्री के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया में कमी आती है। मानक धातु यूरेनियम fuel.Mizutani, ए.; सेकीमोटो, एच. एन. की तुलना में इसमें बेहतर यांत्रिक, तापीय और विकिरण स्थिरता भी है। न्यूकल। ऊर्जा। 2005, 25 (9), 623-638। तापीय चालकता विशिष्ट प्रचालन तापमान पर यूरेनियम डाइऑक्साइड की तुलना में 4-8 गुना अधिक होती है, जो सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला परमाणु ईंधन है। बढ़ी हुई तापीय चालकता के परिणामस्वरूप ईंधन के आंतरिक और बाहरी वर्गों के बीच एक छोटा तापीय प्रवणता होता है, जो संभावित रूप से उच्च परिचालन तापमान की अनुमति देता है और ईंधन के मैक्रोस्कोपिक पुनर्गठन को कम करता है, जो ईंधन के जीवनकाल को सीमित करता है। आणविक और क्रिस्टल संरचना यूरेनियम डाइनाइट्राइड (यू. एन. 2) यौगिक में एफ. एम. एम. के एक अंतरिक्ष समूह के साथ कैल्शियम फ्लोराइड (सी. ए. एफ. 2) प्रकार की एक चेहरा-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना होती है। नाइट्रोजन यूरेनियम के प्रत्येक तरफ ट्रिपल बॉन्ड बनाता है जो एक रैखिक structure.Wang, X. बनाता है; एंड्रयूज, एल.; व्लाइसावल्जेविच, बी.; गाग्लियार्डी, एल. अकार्बनिक रसायन विज्ञान। 2011, 50 (8), 3826-3831। डोईः 10.1021/ic2003244 α-(U2N3) में IA के एक अंतरिक्ष समूह के साथ (Mn2O3) प्रकार की एक शरीर-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना है। संयुक्त राष्ट्र में एन. ए. सी. एल. type.Mueller, एम. एच.; नॉट, एच. W.Acta क्रिस्टलोगर. 1958,11,751-752 की एक चेहरा-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना है। डोईः बांड का धातु घटक यूरेनियम के 5एफ कक्षीय का उपयोग करता है लेकिन अपेक्षाकृत कमजोर अंतःक्रिया बनाता है लेकिन क्रिस्टल संरचना के लिए महत्वपूर्ण है। बॉन्ड का सहसंयोजक भाग यूरेनियम पर 6d कक्षीय और 7s कक्षीय और nitrogen.Évarestov, R. A., पैनिन, A. I., और लोसेव, M. V. जर्नल ऑफ स्ट्रक्चरल केमिस्ट्री पर 2p कक्षीय के बीच ओवरलैप से बनता है। 2008, 48, 125-135। एन यूरेनियम के साथ एक त्रिकोणीय बंधन बनाता है जो एक रैखिक संरचना बनाता है। यूरेनियम नाइट्राइडो व्युत्पन्न हाल ही में, अंतिम यूरेनियम नाइट्राइड (-U ष्ण) बंधनों के साथ परिसरों के संश्लेषण में कई विकास हुए हैं। सभी यूरेनियम रसायनों के लिए सामान्य रेडियोधर्मी चिंताओं के अलावा, यूरेनियम नाइट्रिडो परिसरों का उत्पादन कठोर प्रतिक्रिया स्थितियों और घुलनशीलता चुनौतियों के कारण धीमा हो गया है। फिर भी, पिछले कुछ वर्षों में ऐसे परिसरों के संश्लेषण की सूचना मिली है, उदाहरण के लिए नीचे दिखाए गए तीन others.Thomson, R. K.; कैंटैट, T.; स्कॉट, B. L.; मॉरिस, D. E.; बतिस्ता, E. R.; किपलिंगर, J. L. यूरेनियम एज़ाइड फोटोलिसिस के परिणामस्वरूप C-H बंधन सक्रियण होता है और एक अंतिम यूरेनियम नाइट्राइड के लिए प्रमाण प्रदान करता है। प्रकृति रसायन विज्ञान 2010,2,723-729। अन्य यू. एन. यौगिकों को भी विभिन्न संरचनात्मक विशेषताओं के साथ संश्लेषित या देखा गया है, जैसे कि द्वि-/ बहुपक्षीय प्रजातियों में नाइट्राइड लिगेंड को पाटना, और विभिन्न ऑक्सीकरण states.Evans, डब्ल्यू. जे.; कोज़िमोर, एस. ए.; ज़िलर, जे. डब्ल्यू. आणविक ऑक्टा-यूरेनियम रिंग्स वैकल्पिक नाइट्राइड और एज़ाइड पुलों के साथ। विज्ञान 2005,309 (5742), 1835-1838। ऊर्जा घनत्वों की सूची भी देखें परमाणु ईंधन चक्र परमाणु रिएक्टर यूरेनियम कार्बाइड यूरेनियम ऑक्साइड संदर्भ बाहरी लिंक वीडियो की आवधिक तालिका में न्यू यूरेनियम बॉन्ड "(नॉटिंघम विश्वविद्यालय) नाइट्राइड यूरेनियम यौगिक