六氟化铀转换成二氟化铀的方法技术

一种将汽态ＵＦ－［６］转换成ＵＯ－［２］粉末的方法由以下工序组成：在流化床内，用水蒸汽高温水解汽态ＵＦ－［６］，得到ＵＯ－［２］Ｆ－［２］粒子，使该ＵＯ－［２］Ｆ－［２］粒子同含氨溶液反应，将其转换成重铀酸铵（ＡＤＵ）粒子，使该ＡＤＵ粒子干燥和脱水，如果必要，加水蒸汽焙烧、以及还原成ＵＯ－［２］粉末．由于所得ＵＯ－［２］粉具有良好的陶瓷性能、低氟含量和自由流动性，所以它适合于生产核电站的核然料．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及将气态UF6转换成UO2粉末的方法，由于所得到的UO2粉末的陶瓷性能良好、氟含量低和自由流动性，所以它适合于生产核电站的核燃料。通常通过两种不同的方法，即“湿”法和“干”法，在工业规模上将气态UF6转换成UO2粉末。在湿法中，通过使气态UF6同含氨溶液反应进行UF6的水解，产生黄色重铀酸铵沉淀物。然后使该沉淀物过滤、清洗、干燥和还原成UO2粉末。通过这种方法获得具有良好陶瓷性能和低含氟量的UO2粉末。然而，这种方法复杂并产生大量的废液。此外，在重铀酸铵沉淀物的过滤工序中，极小的颗粒导致过滤性问题，并且大量的铀损失在滤液中。在干法中，用水蒸汽使气态UF6高温水解成UO2F2固体，然后应用流化床技术或旋转式干燥器的两步法或是应用火焰-化学法的一步法使UO2F2还原成UO2粉末。由流化床得到的UO2粉末具有自由流动性，因而易于处理。然而，很难得到具有良好陶瓷性能和低氟含量的UO2粉末。另一方面，由旋转式干燥器和火焰反应器得到的UO2粉末流动性差，并且很难处理。在普通流化床方法中，通过下述两步反应将气态UF6转换成UO2粉末。在第二步反应中，UO2粉末通过以下副反应可能被氢氟化成UF4粉末。-->该UF4粉末在较低温度（约1000℃）下易于烧结成块，并很难减少UO2粉末中的氟含量。因此，为了抑止UO2粉末的氢氟化作用，过量的水蒸汽是必要的。结果，它是使流化床操作复杂化和产生大量废液的原因。然而，由于在高温下长时间脱氟，使原粉的表面积大大减少。此外，在流化床内用水蒸汽使气态UF6高温水解成UO2F2粉末的情况下，使流化床的操作稳定有重大意义。新生产的UO2F2沉积在作为籽晶物质的原UO2F2粒子上，使该粒子长大。另一方面，由于彼此碰撞，该粒子被磨损而变成粉末。粒子生长和磨损控制粒子的粒度。通常，在普通流化床中，粒度往往倾向于增大，为使操作稳定要添加细粉调整粒度。所以，该工艺系统和操作被复杂化。本专利技术的目的是提供一种将气态UF6转换成UO2粉末的方法，由于所得UO2粉末具有良好的陶瓷性能、低含氟量和自由流动性，所以它适合于生产核电站的核燃料。本专利技术方法由以下步骤组成：在流化床内用水蒸汽使气态UF6高温水解，得到UO2F2粒子;使UO2F2粒子同含氨溶液反应，将其转换成重铀酸铵（ADU）粒子;使该重铀酸铵（ADU）粒子干燥和脱水;如果必要，加水蒸汽焙烧脱水的ADU粒子，将其转换成UO3或UO3/U3O8的混合物;用氢气或氢气/水蒸汽混合物还原已脱水或已焙烧的ADU粒子，将其转换成UO2粉末。在本专利技术中，在高温水解气态UF6的工序中使用双流体雾化器将气态UF6和水蒸汽送入流化床更为有效。此外，在本专利技术中，将流化床技术用于使ADU粒子干燥和脱水、已-->脱水的ADU粒子加水蒸汽焙烧和用氢气或氢气/水蒸汽混合物还原已脱水的ADU粒子各工序是可能的。本专利技术的特点在于，首先，在流化床内，用水蒸汽高温水解气态UF6得到UO2F2粒子，然后使该UO2F2粒子同含氨溶液反应得到重铀酸铵（ADU）粒子，从而克服了普通湿法的缺点，即ADU粒子的低劣过滤性、大量铀损失在滤液中和产生大量废液。这是因为在本专利技术中，由于所得到的UO2粉末保留了在高温水解工序中所生成UO2F2粒子的同样形状，所以该重铀酸铵（ADU）粒子易于过滤，并且在普通湿法中全部转移到滤液中的HF大部分可以作为能重复使用的HF溶液加以回收。此外，本专利技术克服了普通干法的许多缺点，即该UO2粉末的陶瓷性能差、氟含量高，但也能有效地利用干法的优点，即该UO2粉末的良好流动性。换句话说，按照本专利技术的方法具有适合于制造核燃料的重要条件，即该UO2粉末的氟含量低和陶瓷性能良好。同时，本方法改进了该UO2粉末的流动性。因此UO2粉末易于在以后的工序中处理，并且无需象一般的制造核燃料UO2芯块过程，在成型以前，对UO2粉末制粒。此外，在本专利技术中仅仅加水蒸汽焙烧已脱水的ADU粒子可以比较容易地降低UO2粉末中的残余氟含量，将其转化成UO3或UO3/U3O8混合物粒子，然后将UO3或UO3/U3O8混合物粒子还原成UO2粉末。这些工序在不存在UO2时去除ADU粒子的残余氟可以阻止妨碍ADU脱氟反应的UF4的生成。在第一道高温水解工序的流化床内，用蒸汽将陶瓷UF6送入流化床时使用双流体雾化器，对于控制UO2F2的粒度是有效的。减少在雾化器的出口附近由气态UF6同蒸汽反应所生成的UO2F2粒子的平均粒度是可能的，该UO2F2粒子成为组成流化床的粒子的晶核。使用双流体雾化器生产反应性高的细小UO2F2粒子，并且能迅速进行以后工序的反应。-->附图是本专利技术所提方法的流程原理图。在该附图中，在汽化室1内使UF6汽化，使用双流体雾化器将流态UF6和水蒸汽送入第一级流化床2。同时，通过管道10将作为流态化气体的水蒸汽输入到装置2的底部。在雾化器附近，一部分气态UF6立即同作为雾化气体的水蒸汽反应，生成UO2F2粒子。一部分新生成的UO2F2粒子沉积在作为籽晶物质的原UO2F2的表面上，使该UO2F2粒子长大。此外，由于彼此碰撞，这些粒子的一部分被粉碎成为细小粒子。通过这些现象来控制该UO2F2的粒度。第一级流化床2的操作温度低于400℃，考虑到该粒子的陶瓷性能和粒度控制，该操作温度最好在220～300℃范围内。在第一级流化床2内产生的HF以HF溶液形式用HF冷凝器2a予以回收，贮存在HF接受器2b内。通过位于第一级流化床2上部的溢流管，将新生成的UO2F2粒子排出该流化床，并被送入第二级反应器3。在第二级反应器3中，通过管道11输入含氨溶液。从管道12排出一部分上述粒子和一部分含氨溶液，并用过滤器4进行过滤将其彼此分开。反应器3的操作温度低于90℃，最好在10℃～40℃范围内。将该ADU粒子送入第三级流化床5，在其中使这些粒子干燥和脱水。通过管道13将作为流化气体的空气输入到该反应器5的底部。该反应器5的操作温度低于200℃，最好在100℃～180℃的范围内。通过位于该流化床上部处的溢流管，将已干燥和已脱水的粒子排出该反应器5，并被送入第四级流化床6。在第四级流化床6内，已脱水的ADU粒子，加入通过管道14输入到该反应器6底部作为流化气体的水蒸汽焙烧，并将其转换成UO3或U3O8粒子。通过位于流化床6上部处的溢流管，将这些UO3或U3O8粒子排出该反应器，并将其送入第五级流化床7。在该流化床内，用通过管道5输入到该反应器7底部作为流化气体的氢气和水蒸汽的混合物还原那些UO3或U3O8粒子，并将其转换成UO2粉末。用容器8接受作为产品的UO2粉末。反应器7的操作温度低于700℃，考虑到UO2粉末的陶瓷-->性能，该温度最好在500℃～600℃。通过管道16将来自反应器2、5、6和7的废气送入废气处理装置。本专利技术的优点如下：（1）UO2粉末具有良好的陶瓷性能、低含氟量和良好的流动性。用普通方法不可能得到象本专利技术那样的UO2粉末。（2）UO2粉末的良好流动性使UO2粉末的处理在以后的各工序中变得非常容易，并且可以取消在制造核燃料时通常进行的、成型工序前的制粒工序。以下各种实例是用来说明本专利技术。然而，认为这些实例仅仅是示范性的，并不限制本专利技术。实例应用本专利技术方法进行两种典型试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将ＵＦ↓〔６〕转换成ＵＯ↓〔２〕的方法包括以下工序：（ａ）在流化床内，用水蒸汽使气态ＵＦ↓〔６〕高温水解，得到ＵＯ↓〔２〕Ｆ↓〔２〕粒子，（ｂ）使上述ＵＯ↓〔２〕Ｆ↓〔２〕粒子同含氨溶液反应，将其转换成重铀酸铵（ＡＤＵ）粒子，（ ｃ）使上述ＡＤＵ粒子干燥和脱水，（ｄ）用氢气或氢气／水蒸汽混合物还原上述已脱水的ＡＤＵ粒子，将其转换成ＵＯ↓〔２〕粉末。

【技术特征摘要】
JP 1985-6-4 121292/851、一种将UF6转换成UO2的方法包括以下工序：(a)在流化床内，用水蒸汽使气态UF6高温水解，得到UO2F2粒子，(b)使上述UO2F2粒子同含氨溶液反应，将其转换成重铀酸铵(ADU)粒子，(c)使上述ADU粒子干燥和脱水，(d)用氢气或氢气/水蒸汽混合物还原上述已脱水的ADU粒子，将其转换成UO2粉末。2、一种将UF6转换成UO2的方法包括以下工序：（a）在流化床内，用水蒸汽使气态UF6高温水解，得到UO2F2粒子，（b）使上述UO2F2粒子同含氨溶液反...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中皓，梅村昭男，
申请(专利权)人：其他，
类型：发明
国别省市：JP[日本]