铀氮化物

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、三氮化二铀和二氮化铀的混合物。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
${\displaystyle {\ce {4U + 6H2 -> 4UH3}}}$

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。
${\displaystyle {\ce {4 UH3 + 3 N2 -> 2 U2N3 + 6H2}}}$

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]
${\displaystyle {\ce {2 U2N3 -> 4UN + N2}}}$

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（水）	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.